JP5750193B2 - 球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト装置および方法 - Google Patents
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Description
本発明は、機械構造における結合面のテスト技術分野に属し、機械構造における代表的な球面と円錐面と、球面と球窩と、球面と平面と、球面と直線型溝と、球面と環状内溝と、球面と環状外溝となどの球面と回転面との結合面の接触剛性のテストに関し、具体的には、球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト装置に関し、本発明は、また、この装置を用いて球面−回転面の結合面の接触剛性をテストする方法に関する。
機械構造における代表的な回転面は、主に、球面（２自由度回転面、球状外径面）、球窩（球状内径面）、平面（半径無限大の１自由度回転面）、円錐面（直線母線と回転軸線とが一定の角度を成し共通面を有する１自由度回転面）、直線型溝（内筒面、直線母線と回転軸線とが平行する１自由度回転面）、環状溝の回転面（円弧母線と回転軸線とが共通面を有する１自由度回転面であって、さらに、環状内溝回転面と環状外溝回転面とに分けられる）がある。球体の球面と回転体の回転面とが接触してなる結合面を球面−回転面の結合面と称し、その主な種類としては、球面−円錐面の結合面、球面−球窩の結合面、球面−平面の結合面、球面−直線型溝の結合面、球面−環状内溝の結合面、球面−環状外溝の結合面との６種類が含まれる。
球面−回転面の結合面の接触剛性は、通常、基本テストデータに基づく解析方法を用いて獲得し、解析方法および解析結果の信頼性は必ずテストによって検証しなければならないが、球面−回転面の結合面はテストシステム中に存在し、特に球体の変位を直接検出することが難しいため、テスト方法による球面−回転面の結合面の接触剛性が正しくない場合、それを用いて確実に球面−回転面の結合面の接触剛性の解析方法の正しさを検証することができず、テスト方法によって正確な球面−回転面の結合面の接触剛性のデータ資源を獲得および蓄積することもできないため、テスト技術案、テスト装置および具体的に実施されるテスト方法は、テストの精度を保証するのに対し非常に重要である。
本発明は、球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト装置を提供することを目的とし、従来技術に存在する球面−回転面の結合面の接触剛性をテストする際の精度を保証しにくい問題を解決した。
本発明は、球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト方法を提供することを別の目的とする。
本発明に用いられている技術案は、球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト装置であって、前記テスト装置は、枠型テストフレームに設けられ、枠型テストフレームの縦軸方向に沿って、枠型テストフレームの下板から枠型テストフレームの上板の間に、上端に回転面を有する下試験体、球形試験体、下端に回転面を有する上試験体およびロードコンポーネントが順に設置されており、上試験体の回転面は球形試験体を押圧するように球形試験体に載置され、球形試験体は下試験体の回転面を押圧するように下試験体の回転面に載置されており、下試験体は枠型テストフレームの下板に固定され、
前記ロードコンポーネントは、上試験体の上面に取り付けられている三次元力センサを含み、三次元力センサには、接続ねじを介してスリーブが接続され、スリーブの下端凸錐は三次元力センサの外接円に取り付けられており、スリーブの上部ポートには制限リングが固定接続され、スリーブの上端外接円にはフランジケースが取り付けられており、スリーブの外径はフランジケースの内孔と係合し、フランジケースの上面は枠型テストフレームの上板に固定接続され、枠型テストフレームの上板、フランジケースの上端および制限リングを通り抜けて、ロードスクリューが設けられており、ロードスクリューは接続ねじおよび三次元力センサと同軸を持って設けられ、制限リングの両側のロードスクリューには、スラスト軸受とラジアル軸受とがそれぞれ取り付けられ、
上試験体には、複数の変位センサが取り付けられており、各変位センサのプローブは、枠型テストフレームの縦軸に沿って延びるＺ軸方向に沿って下試験体に向け、球形試験体の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って配置される。
前記ロードコンポーネントは、上試験体の上面に取り付けられている三次元力センサを含み、三次元力センサには、接続ねじを介してスリーブが接続され、スリーブの下端凸錐は三次元力センサの外接円に取り付けられており、スリーブの上部ポートには制限リングが固定接続され、スリーブの上端外接円にはフランジケースが取り付けられており、スリーブの外径はフランジケースの内孔と係合し、フランジケースの上面は枠型テストフレームの上板に固定接続され、枠型テストフレームの上板、フランジケースの上端および制限リングを通り抜けて、ロードスクリューが設けられており、ロードスクリューは接続ねじおよび三次元力センサと同軸を持って設けられ、制限リングの両側のロードスクリューには、スラスト軸受とラジアル軸受とがそれぞれ取り付けられ、
上試験体には、複数の変位センサが取り付けられており、各変位センサのプローブは、枠型テストフレームの縦軸に沿って延びるＺ軸方向に沿って下試験体に向け、球形試験体の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って配置される。
本発明に用いられているもう一つの技術案は、球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト方法であって、テスト装置を利用し、
前記テスト装置は、枠型テストフレームに設けられ、枠型テストフレームの縦軸方向に沿って、枠型テストフレームの下板から枠型テストフレームの上板の間に、上端に回転面を有する下試験体、球形試験体、下端に回転面を有する上試験体およびロードコンポーネントが順に設置されており、上試験体の回転面は球形試験体を押圧するように球形試験体に載置され、球形試験体は下試験体の回転面を押圧するように下試験体の回転面に載置されており、下試験体は枠型テストフレームの下板に固定され、
前記ロードコンポーネントは、上試験体の上面に取り付けられた三次元力センサを含み、三次元力センサには接続ねじを介してスリーブが接続されており、スリーブの下端の凸錐は三次元力センサの外接円に取り付けられ、スリーブの上部ポートには制限リングが固定接続されており、スリーブの上端の外接円にはフランジケースが取り付けられ、スリーブの外径はフランジケースの内孔と係合され、フランジケースの上面は枠型テストフレームの上板に固定接続されており、
枠型テストフレームの上板、フランジケースの上端および制限リングを通り抜けて、ロードスクリューが設置されており、ロードスクリューは接続ねじおよび三次元力センサと同軸を持って設けられ、制限リングの両脇のロードスクリューには、それぞれスラスト軸受とラジアル軸受が取り付けられており、
上試験体には、複数の変位センサが取り付けられ、各変位センサプローブは、枠型テストフレームの縦軸に沿って延びるＺ軸方向（Ｚ方向）に沿って下試験体に向け、球形試験体の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って配置され、
該方法は、上記装置を利用して下記手順に従って実施される。
（i）まず、Ｚ軸方向の荷重Ｆzの作用線がＺ軸に平行し球形試験体の球芯を通るように各部品を調整し、三次元力センサの読取値により調整・監視を行い、三次元力センサのその他の分力がゼロに近付き、三次元力センサの軸方向に沿う分力、即ち、Ｚ軸方向の荷重Ｆｚのみが残るまでに監視・調整し、
（ii）複数の変位センサを上試験体に固定し、プローブをＺ軸方向に沿って下試験体に向けるとともに、装着点およびテスト点を球形試験体に近づけた後、各変位センサの装着を調整し、球形試験体の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って複数の変位センサを配置し、変位センサの読取値によって調整・監視を行い、測定された変位δｚとＺ軸方向の荷重Ｆｚとの方向が一致するように保証するために、Ｚ軸方向の荷重Ｆｚを印加する際の各変位センサの読取値の変化がほぼ一致するようにし、
さらに、有限要素法によって上試験体、球形試験体と下試験体の変形を算出し、その影響をテスト結果から取り除き、測定値δｚに回転面−球面−回転面の二重結合面の接触変形のみ含ませ、
（iii）ロードコンポーネントを使用してローディングし、ロードスクリューを下方向へ回転させて上試験体にＺ軸方向の荷重Ｆｚを印加し、三次元力センサによってそのＺ軸方向の荷重Ｆｚを検出するとともに、各変位センサにより上試験体と下試験体との間のＺ軸方向の相対変位を検出し、各変位センサの測定値の平均値をδｚとし、各種球面−回転面の結合面の接触剛性を算出するための、対応する式によって球面−回転面の結合面の接触剛性を求める。
前記テスト装置は、枠型テストフレームに設けられ、枠型テストフレームの縦軸方向に沿って、枠型テストフレームの下板から枠型テストフレームの上板の間に、上端に回転面を有する下試験体、球形試験体、下端に回転面を有する上試験体およびロードコンポーネントが順に設置されており、上試験体の回転面は球形試験体を押圧するように球形試験体に載置され、球形試験体は下試験体の回転面を押圧するように下試験体の回転面に載置されており、下試験体は枠型テストフレームの下板に固定され、
前記ロードコンポーネントは、上試験体の上面に取り付けられた三次元力センサを含み、三次元力センサには接続ねじを介してスリーブが接続されており、スリーブの下端の凸錐は三次元力センサの外接円に取り付けられ、スリーブの上部ポートには制限リングが固定接続されており、スリーブの上端の外接円にはフランジケースが取り付けられ、スリーブの外径はフランジケースの内孔と係合され、フランジケースの上面は枠型テストフレームの上板に固定接続されており、
枠型テストフレームの上板、フランジケースの上端および制限リングを通り抜けて、ロードスクリューが設置されており、ロードスクリューは接続ねじおよび三次元力センサと同軸を持って設けられ、制限リングの両脇のロードスクリューには、それぞれスラスト軸受とラジアル軸受が取り付けられており、
上試験体には、複数の変位センサが取り付けられ、各変位センサプローブは、枠型テストフレームの縦軸に沿って延びるＺ軸方向（Ｚ方向）に沿って下試験体に向け、球形試験体の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って配置され、
該方法は、上記装置を利用して下記手順に従って実施される。
（i）まず、Ｚ軸方向の荷重Ｆzの作用線がＺ軸に平行し球形試験体の球芯を通るように各部品を調整し、三次元力センサの読取値により調整・監視を行い、三次元力センサのその他の分力がゼロに近付き、三次元力センサの軸方向に沿う分力、即ち、Ｚ軸方向の荷重Ｆｚのみが残るまでに監視・調整し、
（ii）複数の変位センサを上試験体に固定し、プローブをＺ軸方向に沿って下試験体に向けるとともに、装着点およびテスト点を球形試験体に近づけた後、各変位センサの装着を調整し、球形試験体の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って複数の変位センサを配置し、変位センサの読取値によって調整・監視を行い、測定された変位δｚとＺ軸方向の荷重Ｆｚとの方向が一致するように保証するために、Ｚ軸方向の荷重Ｆｚを印加する際の各変位センサの読取値の変化がほぼ一致するようにし、
さらに、有限要素法によって上試験体、球形試験体と下試験体の変形を算出し、その影響をテスト結果から取り除き、測定値δｚに回転面−球面−回転面の二重結合面の接触変形のみ含ませ、
（iii）ロードコンポーネントを使用してローディングし、ロードスクリューを下方向へ回転させて上試験体にＺ軸方向の荷重Ｆｚを印加し、三次元力センサによってそのＺ軸方向の荷重Ｆｚを検出するとともに、各変位センサにより上試験体と下試験体との間のＺ軸方向の相対変位を検出し、各変位センサの測定値の平均値をδｚとし、各種球面−回転面の結合面の接触剛性を算出するための、対応する式によって球面−回転面の結合面の接触剛性を求める。
本発明の好適な効果は、回転面−球面−回転面の二重結合面のテスト案を通じて、球面−円錐面の接触剛性、球面−球窩の接触剛性、平面−球面の結合面の剛性、直線型溝−球面の結合面の剛性、環状内溝−球面の結合面の剛性および環状外溝−球面の結合面の剛性など６種類の球面−回転面の１結合面の接触剛性を獲得し、並列テストの検証によって、上記球面−回転面の１結合面の接触剛性のテスト値の精度、信頼性を向上することである。また、本発明のテスト装置を用いることによって、回転体の回転面半径と球体の球面が同一および異なる球面−回転面の接触剛性のテストも行うことができる。
以下、図面と具体的実施形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図１に示されたように、本発明の球面−回転面の結合面の剛性テストの装置の構造は、枠型テストフレーム１３内に設けられ、枠型テストフレーム１３の縦軸方向に沿って、枠型テストフレーム１３の下板から枠型テストフレーム１３の上板の間に、上端に回転面を有する下試験体１、球形試験体２、下端に回転面を有する上試験体３およびロードコンポーネントが順に設置され、上試験体３の回転面は球形試験体２上に球形試験体２を押圧するように載置されており、球形試験体２は下試験体１の回転面上に下試験体１を押圧するように載置され、下試験体１は枠型テストフレーム１３の下板に固定されている。
図１に示されたように、本発明の球面−回転面の結合面の剛性テストの装置の構造は、枠型テストフレーム１３内に設けられ、枠型テストフレーム１３の縦軸方向に沿って、枠型テストフレーム１３の下板から枠型テストフレーム１３の上板の間に、上端に回転面を有する下試験体１、球形試験体２、下端に回転面を有する上試験体３およびロードコンポーネントが順に設置され、上試験体３の回転面は球形試験体２上に球形試験体２を押圧するように載置されており、球形試験体２は下試験体１の回転面上に下試験体１を押圧するように載置され、下試験体１は枠型テストフレーム１３の下板に固定されている。
上記ロードコンポーネントは、ロードスクリュー１２、フランジケース１１、スラスト軸受１０、制限リング９、ラジアル軸受８、ナット７、スリーブ６、接続ねじ５および三次元力センサ４を含む。
ロードコンポーネントの構造は、上試験体３の上面に取り付けられた三次元力センサ４を含み、三次元力センサ４には接続ねじ５を介してスリーブ６が接続され、スリーブ６の下端凸円筒は三次元力センサ４の外接円に取り付けられており、スリーブ６の上部ポートには制限リング９が固定接続され、スリーブ６の上端の外接円にはフランジケース１１が取り付けられており、スリーブ６のリング外径とフランジケース１１の内孔とが係合され、フランジケース１１の上面は枠型テストフレーム１３の上板に固定接続されており、枠型テストフレーム１３の上板、フランジケース１１の上端および制限リング９を通り抜けて、ロードスクリュー１２が設置され、ロードスクリュー１２は接続ねじ５および三次元力センサ４と同軸に設けられ、制限リング９の両側においてロードスクリュー１２には、それぞれ、スラスト軸受１０とラジアル軸受８とが取り付けられている。
上試験体３には、複数の変位センサδが取り付けられており、各変位センサのプローブは下試験体１に位置合わせし、Ｚ軸に平行且つ球形試験体２の球芯に対称する周囲に沿って配置される。変位センサδは複数設置されており、図面の関係で、図１には二つの変位センサのみを表示している（δ１とδ２）。
ロードスクリュー１２はフランジケース１１と螺合され、スラスト軸受１０の上端とロードスクリュー１２の軸肩とは互いに圧迫しており、スラスト軸受１０の下端は制限リング９を押圧し、ラジアル軸受８はロードスクリュー１２の下部に装着されており、その外径はスリーブ６のリング内孔と係合され、ロードスクリュー１２の下部のラジアル軸受８へ伸び出した端部にはナット７が取り付けられている。
上記の本発明の装置を利用して球面−各種回転面の結合面の接触剛性のテストを行う原理は、直接に球体の変位を測定しにくい問題を解決するために、一つの球体が同時に上下回転体と接触する回転面−球面−回転面の二重結合面のテスト方法を採用し、テストの精度を向上するために、球面−各種回転面の接合結合面の接触剛性に対して獲得テストおよび並列検証テストを行うテスト案を採用している。
あらゆるテスト方法に用いられる球形試験体２は同じであり、異なる球面−各種回転面の結合面に対し、採用する具体的テスト方法は、それぞれ、下記の通りである。
（１）球面−円錐面の結合面の接触剛性の獲得テスト方法
図２を参照すると、上試験体３の下端を円錐面、下試験体１の上端を円錐面とし，上試験体３の円錐面と下試験体１の円錐面との表面特性が同じであり（すなわち、円錐面の表面特性を定めるサイズ、テーパ、材質、加工方法および精度などの条件が同じである）、球形試験体２を上試験体３の円錐面と下試験体１の円錐面との間に配置し、上試験体３の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とがもう一つの同じ球面−円錐面の結合面を構成し、これにより円錐面−球面−円錐面の二重結合面を構成する。ロードコンポーネントを使用してローディングし、変位センサによって、Ｚ方向の荷重Ｆｚにより円錐面−球面−円錐面の二重結合面の接触変形による下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚ＝２δ球錐を検出すると、球面−円錐面の結合面の接触剛性は、
Ｋｊ球錐＝Ｆｚ/δ球錐＝２Ｆｚ/δｚ １）
であり、
ここで、一つの球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐＝δｚ/２、Ｆｚとδｚはテストの測定値であり、具体的なテスト方法は、下記の通りである。
（i）まず、荷重Ｆｚの作用線がＺ軸に平行して球形試験体２の球芯を通るように各部品を調整し、三次元力センサ４の読取値により監視・調整を行い、三次元力センサ４のその他の分力がセロに近付き、三次元力センサ４の軸方向に沿う分力、すなわちＺ方向の荷重Ｆｚのみが残るまでに、監視・調整を行い、その後、変位センサの装着を調整し、Ｚ軸と平行且つ球形試験体２の球芯に対称する周囲に沿って複数の変位センサを配置し、変位センサの読取値により調整・監視を行い、測定された変位δｚとＺ方向の荷重Ｆｚとの方向が一致するように、Ｚ方向の荷重Ｆｚを印加する際に各変位センサの読取値の変化がほぼ一致するようにする。
（ii）変位センサを上試験体３に固定し、プローブを下試験体１に位置合わせ、装着点とテスト点とがなるべく球形試験体２に近付くようにするとともに、有限次元によって上試験体３、球形試験体２および下試験体１の変形を算出し、その影響を検出結果から取り除き、測定値δｚに円錐面−球面−円錐面の二重結合面の接触変形のみを含ませる。
（iii）ロードコンポーネントを用いてローディングし、ロードスクリュー１２を下方向へ寸動するように回転させ、上試験体３に対してＺ方向の荷重Ｆｚを印加し、三次元力センサ４によってＺ方向の荷重Ｆｚを測定し、各変位センサによって上試験体３と下試験体１との間のＺ方向の相対変位を測定し、各変位センサの測定値の平均値をδｚとする場合、式１）から球面−円錐面の接触剛性Ｋｊ球錐を求められる。
図２を参照すると、上試験体３の下端を円錐面、下試験体１の上端を円錐面とし，上試験体３の円錐面と下試験体１の円錐面との表面特性が同じであり（すなわち、円錐面の表面特性を定めるサイズ、テーパ、材質、加工方法および精度などの条件が同じである）、球形試験体２を上試験体３の円錐面と下試験体１の円錐面との間に配置し、上試験体３の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とがもう一つの同じ球面−円錐面の結合面を構成し、これにより円錐面−球面−円錐面の二重結合面を構成する。ロードコンポーネントを使用してローディングし、変位センサによって、Ｚ方向の荷重Ｆｚにより円錐面−球面−円錐面の二重結合面の接触変形による下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚ＝２δ球錐を検出すると、球面−円錐面の結合面の接触剛性は、
Ｋｊ球錐＝Ｆｚ/δ球錐＝２Ｆｚ/δｚ １）
であり、
ここで、一つの球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐＝δｚ/２、Ｆｚとδｚはテストの測定値であり、具体的なテスト方法は、下記の通りである。
（i）まず、荷重Ｆｚの作用線がＺ軸に平行して球形試験体２の球芯を通るように各部品を調整し、三次元力センサ４の読取値により監視・調整を行い、三次元力センサ４のその他の分力がセロに近付き、三次元力センサ４の軸方向に沿う分力、すなわちＺ方向の荷重Ｆｚのみが残るまでに、監視・調整を行い、その後、変位センサの装着を調整し、Ｚ軸と平行且つ球形試験体２の球芯に対称する周囲に沿って複数の変位センサを配置し、変位センサの読取値により調整・監視を行い、測定された変位δｚとＺ方向の荷重Ｆｚとの方向が一致するように、Ｚ方向の荷重Ｆｚを印加する際に各変位センサの読取値の変化がほぼ一致するようにする。
（ii）変位センサを上試験体３に固定し、プローブを下試験体１に位置合わせ、装着点とテスト点とがなるべく球形試験体２に近付くようにするとともに、有限次元によって上試験体３、球形試験体２および下試験体１の変形を算出し、その影響を検出結果から取り除き、測定値δｚに円錐面−球面−円錐面の二重結合面の接触変形のみを含ませる。
（iii）ロードコンポーネントを用いてローディングし、ロードスクリュー１２を下方向へ寸動するように回転させ、上試験体３に対してＺ方向の荷重Ｆｚを印加し、三次元力センサ４によってＺ方向の荷重Ｆｚを測定し、各変位センサによって上試験体３と下試験体１との間のＺ方向の相対変位を測定し、各変位センサの測定値の平均値をδｚとする場合、式１）から球面−円錐面の接触剛性Ｋｊ球錐を求められる。
（２）球面−球窩の結合面の接触剛性の獲得テスト方法
図３を参照すると、球窩−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト案と上記テスト装置を採用する。そのうち、上試験体３の下端は球窩（すなわち、球状内径面）、下試験体１の上端は球窩であって、上試験体３の球窩と下試験体１の球窩との表面特性が同じであり、球形試験体２は上試験体３の球窩と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とがもう一つ同じ球面−球窩の結合面を構成し、これにより球窩−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性のテスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位がδｚ＝２δ球窩である場合，球面−球窩の結合面の接触剛性が求められ、
Ｋｊ球窩＝Ｆｚ/δ球窩＝２Ｆｚ/δｚ ２）
ここで、δ球窩＝δｚ/２、球形試験体２の球面外径は球窩球面の内径と同一または異なり、または、半径が異なる球面−球窩の接触剛性のテストが行われる。
図３を参照すると、球窩−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト案と上記テスト装置を採用する。そのうち、上試験体３の下端は球窩（すなわち、球状内径面）、下試験体１の上端は球窩であって、上試験体３の球窩と下試験体１の球窩との表面特性が同じであり、球形試験体２は上試験体３の球窩と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とがもう一つ同じ球面−球窩の結合面を構成し、これにより球窩−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性のテスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位がδｚ＝２δ球窩である場合，球面−球窩の結合面の接触剛性が求められ、
Ｋｊ球窩＝Ｆｚ/δ球窩＝２Ｆｚ/δｚ ２）
ここで、δ球窩＝δｚ/２、球形試験体２の球面外径は球窩球面の内径と同一または異なり、または、半径が異なる球面−球窩の接触剛性のテストが行われる。
（３）球面−円錐面と、球面−球窩との接触剛性の検証テスト方法
図４を参照すると、球窩−球面−円錐面の二重結合面の形式を採用する。そのうち、上試験体３の下端は球窩（テスト（２）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の球窩と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより球窩−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐と、球形試験体２と上試験体３との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩とを含み、δｚ＝δ球錐＋δ球窩の場合、球窩−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性は、
Ｋｊ窩球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球窩）＝Ｆｚ/δｚ ３）
ここで、δ球錐＋δ球窩＝δｚ、Ｆｚとδｚとはテストの測定値であり、上記テスト方法を利用し、当該テストにより球窩−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト値Ｋｊ窩球錐を求めることができ、テスト（１）によって求められた球面−円錐面の接触剛性Ｋｊ球錐と、テスト（２）によって求められた球面−球窩の接触剛性Ｋｊ球窩とに対して並列テスト検証を実施し、式１）、２）、３）から
δ球錐＝Ｆｚ/Ｋｊ球錐 １−１）
δ球窩＝Ｆｚ/Ｋｊ球窩 １−２）
δ球錐＋δ球窩＝Ｆｚ/Ｋｊ窩球錐 １−３）
を求めることができ、
式１−１）、１−２）、１−３）から
Ｋｊ窩球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球窩/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球窩） ４）
を求め、
テスト（１）によって求められた球面−円錐面の接触剛性のテスト値Ｋｊ球錐と、テスト（２）によって求められた球面−球窩の接触剛性のテスト値Ｋｊ球窩から、式４）を用いて、間接的にＫｊ窩球錐を求めることができ、テスト（１）とテスト（２）とから間接的に求められたＫｊ窩球錐と、当該テスト（３）球窩−球面−円錐面の二重結合面の剛性テストによって直接に求められた球窩−球面−円錐面の接触剛性のテスト値Ｋｊ窩球錐とを比較し、並列テストによってＫｊ球錐、Ｋｊ球窩テスト値の精度と信頼性を検証し向上する。
図４を参照すると、球窩−球面−円錐面の二重結合面の形式を採用する。そのうち、上試験体３の下端は球窩（テスト（２）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の球窩と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより球窩−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐と、球形試験体２と上試験体３との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩とを含み、δｚ＝δ球錐＋δ球窩の場合、球窩−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性は、
Ｋｊ窩球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球窩）＝Ｆｚ/δｚ ３）
ここで、δ球錐＋δ球窩＝δｚ、Ｆｚとδｚとはテストの測定値であり、上記テスト方法を利用し、当該テストにより球窩−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト値Ｋｊ窩球錐を求めることができ、テスト（１）によって求められた球面−円錐面の接触剛性Ｋｊ球錐と、テスト（２）によって求められた球面−球窩の接触剛性Ｋｊ球窩とに対して並列テスト検証を実施し、式１）、２）、３）から
δ球錐＝Ｆｚ/Ｋｊ球錐 １−１）
δ球窩＝Ｆｚ/Ｋｊ球窩 １−２）
δ球錐＋δ球窩＝Ｆｚ/Ｋｊ窩球錐 １−３）
を求めることができ、
式１−１）、１−２）、１−３）から
Ｋｊ窩球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球窩/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球窩） ４）
を求め、
テスト（１）によって求められた球面−円錐面の接触剛性のテスト値Ｋｊ球錐と、テスト（２）によって求められた球面−球窩の接触剛性のテスト値Ｋｊ球窩から、式４）を用いて、間接的にＫｊ窩球錐を求めることができ、テスト（１）とテスト（２）とから間接的に求められたＫｊ窩球錐と、当該テスト（３）球窩−球面−円錐面の二重結合面の剛性テストによって直接に求められた球窩−球面−円錐面の接触剛性のテスト値Ｋｊ窩球錐とを比較し、並列テストによってＫｊ球錐、Ｋｊ球窩テスト値の精度と信頼性を検証し向上する。
（４）球面−平面の結合面の接触剛性の獲得および検証テスト方法
平面−球面−円錐面と平面−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを利用して、球面−平面の結合面の接触剛性の獲得テストおよび検証テストを実施する。
（Ａ）平面−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図５を参照すると、上記テスト案とテスト装置とを採用する。そのうち、上試験体３の下端は平面、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３下端の平面と下試験体１上端の円錐面との間に配置され、上試験体３の平面と球形試験体２の球面とが一つの球面−平面の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより平面−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）の円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−平面の結合面の接触変形δ球平および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球平の場合、平面−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ平球錐は、
Ｋｊ平球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球平）＝Ｆｚ/δｚ ５）
ここで、δ球錐＋δ球平＝δｚであり、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ平球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球平/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球平） ６）
を得ることができ、
Ｋｊ平球錐は、当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式６）からＫｊ球平を求めることができる。
（Ｂ）平面−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図６を参照すると、上記テスト案とテスト装置とを採用する。そのうち、上試験体３の下端は平面（テスト（４）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３下端の平面と下試験体１上端の球窩との間に配置され、上試験体３の平面と球形試験体２の球面とが一つの球面−平面結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面が一つの球面−球窩の結合面を構成し、これにより平面−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−平面結合面の接触変形δ球平および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球平の場合、平面−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ平球窩は、
Ｋｊ平球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球平）＝Ｆｚ/δｚ ７）
ここで、δ球窩＋δ球平＝δｚ、式４）と同じ方法により、
Ｋｊ平球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球平/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球平） ８）
を得ることができ、
Ｋｊ平球窩は当該テストから求め、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求めることができるため、式８）からＫｊ球平を求めることができる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球平とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球平とを比較し、並列テストを介してＫｊ球平テスト値の信頼性を検証し向上する。
平面−球面−円錐面と平面−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを利用して、球面−平面の結合面の接触剛性の獲得テストおよび検証テストを実施する。
（Ａ）平面−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図５を参照すると、上記テスト案とテスト装置とを採用する。そのうち、上試験体３の下端は平面、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３下端の平面と下試験体１上端の円錐面との間に配置され、上試験体３の平面と球形試験体２の球面とが一つの球面−平面の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより平面−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）の円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−平面の結合面の接触変形δ球平および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球平の場合、平面−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ平球錐は、
Ｋｊ平球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球平）＝Ｆｚ/δｚ ５）
ここで、δ球錐＋δ球平＝δｚであり、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ平球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球平/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球平） ６）
を得ることができ、
Ｋｊ平球錐は、当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式６）からＫｊ球平を求めることができる。
（Ｂ）平面−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図６を参照すると、上記テスト案とテスト装置とを採用する。そのうち、上試験体３の下端は平面（テスト（４）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３下端の平面と下試験体１上端の球窩との間に配置され、上試験体３の平面と球形試験体２の球面とが一つの球面−平面結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面が一つの球面−球窩の結合面を構成し、これにより平面−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−平面結合面の接触変形δ球平および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球平の場合、平面−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ平球窩は、
Ｋｊ平球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球平）＝Ｆｚ/δｚ ７）
ここで、δ球窩＋δ球平＝δｚ、式４）と同じ方法により、
Ｋｊ平球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球平/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球平） ８）
を得ることができ、
Ｋｊ平球窩は当該テストから求め、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求めることができるため、式８）からＫｊ球平を求めることができる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球平とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球平とを比較し、並列テストを介してＫｊ球平テスト値の信頼性を検証し向上する。
（５）球面−直線型溝の結合面の接触剛性の獲得および検証テスト方法
直線型溝−球面−円錐面と直線型溝−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを採用し、球面−直線型溝の結合面の接触剛性の獲得テストと検証テストとを実施する。
（Ａ）直線型溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図７を参照すると、上試験体３の下端は直線型溝、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の直線型溝と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の直線型溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−直線型溝の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより直線型溝−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−直線型溝の結合面の接触変形δ球直溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球直溝の場合、直線型溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ直溝球錐は、
Ｋｊ直溝球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球直溝）＝Ｆｚ/δｚ ９）
ここで、δ球錐＋δ球直溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ直溝球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球直溝/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球直溝） １０）
を得ることができ、
Ｋｊ直溝球錐は当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式１０）によってＫｊ球直溝が求められる。
（Ｂ）直線型溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図８を参照すると、上試験体３の下端は直線型溝（テスト（５）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の直線型溝と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の直線型溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−直線型溝の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩結合面を構成し、これにより直線型溝−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−直線型溝の結合面の接触変形δ球直溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球直溝の場合、直線型溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ直溝球窩は、
Ｋｊ直溝球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球直溝）＝Ｆｚ/δｚ １１）
ここで、δ球窩＋δ球直溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ直溝球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球直溝/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球直溝） １２）
を求めることができ、
Ｋｊ直溝球窩は当該テストから求められ、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求められるため、式１２）からＫｊ球直溝が求められる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球直溝とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球直溝とを比較し、並列テストによってＫｊ球直溝テスト値の信頼性を検証し向上する。
直線型溝−球面−円錐面と直線型溝−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを採用し、球面−直線型溝の結合面の接触剛性の獲得テストと検証テストとを実施する。
（Ａ）直線型溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図７を参照すると、上試験体３の下端は直線型溝、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の直線型溝と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の直線型溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−直線型溝の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより直線型溝−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−直線型溝の結合面の接触変形δ球直溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球直溝の場合、直線型溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ直溝球錐は、
Ｋｊ直溝球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球直溝）＝Ｆｚ/δｚ ９）
ここで、δ球錐＋δ球直溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ直溝球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球直溝/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球直溝） １０）
を得ることができ、
Ｋｊ直溝球錐は当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式１０）によってＫｊ球直溝が求められる。
（Ｂ）直線型溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図８を参照すると、上試験体３の下端は直線型溝（テスト（５）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の直線型溝と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の直線型溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−直線型溝の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩結合面を構成し、これにより直線型溝−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−直線型溝の結合面の接触変形δ球直溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球直溝の場合、直線型溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ直溝球窩は、
Ｋｊ直溝球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球直溝）＝Ｆｚ/δｚ １１）
ここで、δ球窩＋δ球直溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ直溝球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球直溝/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球直溝） １２）
を求めることができ、
Ｋｊ直溝球窩は当該テストから求められ、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求められるため、式１２）からＫｊ球直溝が求められる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球直溝とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球直溝とを比較し、並列テストによってＫｊ球直溝テスト値の信頼性を検証し向上する。
（６）球面−環状内溝の結合面の接触剛性の獲得および検証テスト方法
環状内溝−球面−円錐面と環状内溝−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを採用し、球面−環状内溝の結合面の接触剛性の獲得テストと検証テストとを実施する。
（Ａ）環状内溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図９を参照すると、上試験体３の下端は環状内溝、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状内溝と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の環状内溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状内溝の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより環状内溝−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状内溝の結合面の接触変形δ球内溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球内溝の場合、環状内溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ内溝球錐は、
Ｋｊ内溝球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球内溝）＝Ｆｚ/δｚ １３）
ここで、δ球錐＋δ球内溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ内溝球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球内溝/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球内溝） １４）
を得ることができ、
Ｋｊ内溝球錐は当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式１４）によってＫｊ球内溝が求められる。
（Ｂ）環状内溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図１０を参照すると、上試験体３の下端は環状内溝（テスト（６）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状内溝と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の環状内溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状内溝の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、これにより環状内溝−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）の円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状内溝の結合面の接触変形δ球内溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球内溝の場合、環状内溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ内溝球窩は、
Ｋｊ内溝球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球内溝）＝Ｆｚ/δｚ １５）
ここで、δ球窩＋δ球内溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ内溝球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球内溝/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球内溝） １６）
を求めることができ、
Ｋｊ内溝球窩は当該テストから求められ、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求められるため、式１６）によってＫｊ球内溝が求められる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球内溝とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球内溝とを比較し、並列テストによって、Ｋｊ球内溝テスト値の信頼性を検証し向上する。
環状内溝−球面−円錐面と環状内溝−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを採用し、球面−環状内溝の結合面の接触剛性の獲得テストと検証テストとを実施する。
（Ａ）環状内溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図９を参照すると、上試験体３の下端は環状内溝、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状内溝と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の環状内溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状内溝の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面の結合面を構成し、これにより環状内溝−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状内溝の結合面の接触変形δ球内溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球内溝の場合、環状内溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ内溝球錐は、
Ｋｊ内溝球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球内溝）＝Ｆｚ/δｚ １３）
ここで、δ球錐＋δ球内溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ内溝球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球内溝/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球内溝） １４）
を得ることができ、
Ｋｊ内溝球錐は当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式１４）によってＫｊ球内溝が求められる。
（Ｂ）環状内溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図１０を参照すると、上試験体３の下端は環状内溝（テスト（６）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状内溝と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の環状内溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状内溝の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、これにより環状内溝−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）の円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状内溝の結合面の接触変形δ球内溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球内溝の場合、環状内溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ内溝球窩は、
Ｋｊ内溝球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球内溝）＝Ｆｚ/δｚ １５）
ここで、δ球窩＋δ球内溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ内溝球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球内溝/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球内溝） １６）
を求めることができ、
Ｋｊ内溝球窩は当該テストから求められ、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求められるため、式１６）によってＫｊ球内溝が求められる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球内溝とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球内溝とを比較し、並列テストによって、Ｋｊ球内溝テスト値の信頼性を検証し向上する。
（７）球面−環状外溝の結合面の接触剛性の獲得および検証テスト方法
環状外溝−球面−円錐面と環状外溝−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを採用し、球面−環状外溝の結合面の接触剛性の獲得テストと検証テストとを実施する。
（Ａ）環状外溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図１１を参照すると、上試験体３の下端は環状外溝、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状外溝と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の環状外溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状外溝の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面結合面を構成し、これにより環状外溝−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面剛性のテスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状外溝の結合面の接触変形δ球外溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球外溝の場合、環状外溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ外溝球錐は、
Ｋｊ外溝球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球外溝）＝Ｆｚ/δｚ １７）
ここで、δ球錐＋δ球外溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ外溝球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球外溝/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球外溝） １８）
を求めることができ、
Ｋｊ外溝球錐は当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式１８）からＫｊ球外溝が求められる。
（Ｂ）環状外溝−球面−球窩の二重結合面の剛性のテスト方法
図１２を参照すると、上試験体３の下端は環状外溝（テスト（７）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状外溝と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の環状外溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状外溝の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、これにより環状外溝−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状外溝の結合面の接触変形δ球外溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球外溝の場合、環状外溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ外溝球窩は、
Ｋｊ外溝球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球外溝）＝Ｆｚ/δｚ １９）
ここで、δ球窩＋δ球外溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ外溝球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球外溝/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球外溝） ２０）
を得ることができ、
Ｋｊ外溝球窩は当該テストから求められ、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求められるため、式２０）によってＫｊ球外溝が求められる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球外溝とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球外溝とを比較し、並列テストによってＫｊ球外溝テスト値の信頼性を検証し向上する。
環状外溝−球面−円錐面と環状外溝−球面−球窩との２種類の二重結合面のテスト案と上記テスト装置とを採用し、球面−環状外溝の結合面の接触剛性の獲得テストと検証テストとを実施する。
（Ａ）環状外溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性のテスト方法
図１１を参照すると、上試験体３の下端は環状外溝、下試験体１の上端は円錐面（テスト（１）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状外溝と下試験体１の円錐面との間に配置され、上試験体３の環状外溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状外溝の結合面を構成し、下試験体１の円錐面と球形試験体２の球面とが一つの球面−円錐面結合面を構成し、これにより環状外溝−球面−円錐面の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面剛性のテスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状外溝の結合面の接触変形δ球外溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−円錐面の結合面の接触変形δ球錐を含み、δｚ＝δ球錐＋δ球外溝の場合、環状外溝−球面−円錐面の二重結合面の接触剛性Ｋｊ外溝球錐は、
Ｋｊ外溝球錐＝Ｆｚ/（δ球錐＋δ球外溝）＝Ｆｚ/δｚ １７）
ここで、δ球錐＋δ球外溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ外溝球錐＝Ｋｊ球錐Ｋｊ球外溝/（Ｋｊ球錐＋Ｋｊ球外溝） １８）
を求めることができ、
Ｋｊ外溝球錐は当該テストから求められ、Ｋｊ球錐はテスト（１）から求められるため、式１８）からＫｊ球外溝が求められる。
（Ｂ）環状外溝−球面−球窩の二重結合面の剛性のテスト方法
図１２を参照すると、上試験体３の下端は環状外溝（テスト（７）の（Ａ）における上試験体３と同様）、下試験体１の上端は球窩（テスト（２）における下試験体１と同様）であって、球形試験体２は上試験体３の環状外溝と下試験体１の球窩との間に配置され、上試験体３の環状外溝と球形試験体２の球面とが一つの球面−環状外溝の結合面を構成し、下試験体１の球窩と球形試験体２の球面とが一つの球面−球窩の結合面を構成し、これにより環状外溝−球面−球窩の二重結合面を構成する。具体的なテスト方法は、テスト（１）における円錐面−球面−円錐面の二重結合面の剛性テスト方法と同じであり、測定された下試験体１と上試験体３との間のＺ方向の相対変位δｚは、上試験体３と球形試験体２との間の球面−環状外溝の結合面の接触変形δ球外溝および球形試験体２と下試験体１との間の球面−球窩の結合面の接触変形δ球窩を含み、δｚ＝δ球窩＋δ球外溝の場合、環状外溝−球面−球窩の二重結合面の接触剛性Ｋｊ外溝球窩は、
Ｋｊ外溝球窩＝Ｆｚ/（δ球窩＋δ球外溝）＝Ｆｚ/δｚ １９）
ここで、δ球窩＋δ球外溝＝δｚ、式４）と同じ方法で、
Ｋｊ外溝球窩＝Ｋｊ球窩Ｋｊ球外溝/（Ｋｊ球窩＋Ｋｊ球外溝） ２０）
を得ることができ、
Ｋｊ外溝球窩は当該テストから求められ、Ｋｊ球窩はテスト（２）から求められるため、式２０）によってＫｊ球外溝が求められる。
当該テスト（Ｂ）から求められたＫｊ球外溝とテスト（Ａ）から求められたＫｊ球外溝とを比較し、並列テストによってＫｊ球外溝テスト値の信頼性を検証し向上する。
要するに、本発明は上記テスト装置を利用して、上記７種類の球面−回転面の結合面の接触剛性のテストを実現することができ、球面−円錐面の接触剛性Ｋｊ球錐、球面−球窩の接触剛性Ｋｊ球窩、平面−球面の結合面の剛性Ｋｊ球平、直線型溝−球面の結合面の剛性Ｋｊ球直溝、環状内溝−球面の結合面の剛性テスト値Ｋｊ球内溝および環状外溝−球面の結合面の剛性テスト値Ｋｊ球外溝など６種類の球面−回転面の１結合面の接触剛性を得ることができ、さらに、回転体の回転面の半径が球体の球面と均等および不等の球面−回転面の接触剛性のテストを行い、精度と信頼性を顕著に向上することができる。
１ 下試験体
２ 球形試験体
３ 上試験体
４ 三次元力センサ
５ ねじ
６ スリーブ
７ ナット
８ ラジアル軸受
９ 制限リング
１０ スラスト軸受
１１ フランジケース
１２ ロードスクリュー
１３ 枠型テストフレーム
δ１、δ２ 変位センサ
２ 球形試験体
３ 上試験体
４ 三次元力センサ
５ ねじ
６ スリーブ
７ ナット
８ ラジアル軸受
９ 制限リング
１０ スラスト軸受
１１ フランジケース
１２ ロードスクリュー
１３ 枠型テストフレーム
δ１、δ２ 変位センサ
Claims (6)
- 球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト装置であって、
前記テスト装置は、枠型テストフレーム（１３）に設けられ、枠型テストフレーム（１３）の縦軸方向に沿って、枠型テストフレーム（１３）の下板から枠型テストフレーム（１３）の上板の間に、上端に回転面を有する下試験体（１）、球形試験体（２）、下端に回転面を有する上試験体（３）およびロードコンポーネントが順に設けられており、上試験体（３）の回転面は球形試験体（２）を押圧するように球形試験体（２）に載置され、球形試験体（２）は下試験体（１）の回転面を押圧するように下試験体（１）の回転面に載置されており、下試験体（１）は枠型テストフレーム（１３）の下板に固定され、
前記ロードコンポーネントは、上試験体（３）の上面に取り付けられた三次元力センサ（４）を含み、三次元力センサ（４）には接続ねじ（５）を介してスリーブ（６）が接続されており、スリーブ（６）の下端凸錐は三次元力センサ（４）の外接円に取り付けられ、スリーブ（６）の上部ポートには制限リング（９）が固定接続され、スリーブ（６）の上端外接円にはフランジケース（１１）が取り付けられており、スリーブ（６）の外径はフランジケース（１１）の内孔と係合され、フランジケース（１１）の上面は枠型テストフレーム（１３）の上板に固定接続されており、
枠型テストフレーム（１３）の上板、フランジケース（１１）の上端および制限リング（９）を通り抜けてロードスクリュー（１２）が設けられており、ロードスクリュー（１２）は接続ねじ（５）および三次元力センサ（４）と同軸を持って設けられ、制限リング（９）の両側のロードスクリュー（１２）には、スラスト軸受（１０）とラジアル軸受（８）とがそれぞれ装着され、
上試験体（３）には、複数の変位センサが取り付けられており、各変位センサプローブは、枠型テストフレーム（１３）の縦軸に沿って延びるＺ軸方向に沿って下試験体（１）に向け、球形試験体（２）の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って配置されている
ことを特徴とする球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト装置。 - 前記ロードスクリュー（１２）とフランジケース（１１）とは螺合され、スラスト軸受（１０）の上端とロードスクリュー（１２）の軸肩とは互いに押圧しており、スラスト軸受（１０）の下端は制限リング（９）を押圧し、
ラジアル軸受（８）はロードスクリュー（１２）の下部に取り付けられ、その外径はスリーブ（６）の内孔と係合され、ロードスクリュー（１２）の下部のラジアル軸受（８）へ伸び出している端部にはナット（７）が取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト装置。 - 球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト方法であって、
テスト装置を利用し、前記テスト装置は、枠型テストフレーム（１３）に設けられ、枠型テストフレーム（１３）の縦軸方向に沿って、枠型テストフレーム（１３）の下板から枠型テストフレーム（１３）の上板の間に、上端に回転面を有する下試験体（１）、球形試験体（２）、下端に回転面を有する上試験体（３）およびロードコンポーネントが順に設置されており、上試験体（３）の回転面は球形試験体（２）を押圧するように球形試験体（２）に載置され、球形試験体（２）は下試験体（１）の回転面を押圧するように下試験体（１）の回転面に載置されており、下試験体（１）は枠型テストフレーム（１３）の下板に固定され、
前記ロードコンポーネントは、上試験体（３）の上面に取り付けられた三次元力センサ（４）を含み、三次元力センサ（４）には接続ねじ（５）を介してスリーブ（６）が接続されており、スリーブ（６）の下端凸錐は三次元力センサ（４）の外接円に取り付けられ、スリーブ（６）の上部ポートには制限リング（９）が固定接続されており、スリーブ（６）の上端外接円にはフランジケース（１１）が取り付けられ、スリーブ（６）の外径はフランジケース（１１）の内孔と係合され、フランジケース（１１）の上面は枠型テストフレーム（１３）の上板に固定接続されており、
枠型テストフレーム（１３）の上板、フランジケース（１１）の上端および制限リング（９）を通り抜けて、ロードスクリュー（１２）が設置されており、ロードスクリュー（１２）は接続ねじ（５）および三次元力センサ（４）と同軸を持って設けられ、制限リング（９）の両側のロードスクリュー（１２）には、スラスト軸受（１０）とラジアル軸受（８）とがそれぞれ取り付けられており、
上試験体（３）には、複数の変位センサが取り付けられており、各変位センサプローブは、枠型テストフレーム（１３）の縦軸に沿って延びるＺ軸方向に沿って下試験体（１）に向け、球形試験体（２）の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って配置され、
該当方法は、上記装置を利用して下記の手順に従って実施され、
（i）まず、Ｚ軸方向の荷重Ｆzの作用線がＺ軸に平行し球形試験体（２）の球芯を通るように各部品を調整し、三次元力センサ（４）の読取値により調整・監視を行い、三次元力センサ（４）のその他の分力がゼロに近付き、三次元力センサ（４）の軸方向に沿う分力、即ち、Ｚ軸方向の荷重Ｆｚのみが残るまでに監視・調整し、
（ii）複数の変位センサを上試験体（３）に固定し、プローブをＺ軸方向に沿って下試験体（１）に向けるとともに、装着点およびテスト点を球形試験体（２）に近付けた後、各変位センサの装着を調整し、球形試験体（２）の球芯を通るＺ軸に対して対称に当該Ｚ軸の周囲に沿って複数の変位センサを配置し、変位センサの読取値によって調整・監視を行い、測定された変位δｚとＺ軸方向の荷重Ｆｚとの方向が一致するように保証するために、Ｚ軸方向の荷重Ｆｚを印加する際の各変位センサの読取値の変化がほぼ一致するようにし、
さらに、有限要素法によって上試験体（３）、球形試験体（２）と下試験体（１）の変形を算出し、その影響を検出結果から取り除き、測定値δｚに回転面−球面−回転面の二重結合面の接触変形のみを含ませ、
（iii）ロードコンポーネントを使用してローディングし、ロードスクリュー（１２）を下方向へ回転させて上試験体（３）にＺ軸方向の荷重Ｆｚを印加し、三次元力センサ（４）によってそのＺ軸方向の荷重Ｆｚを測定するとともに、各変位センサにより上試験体（３）と下試験体（１）との間のＺ軸方向の相対変位を測定し、各変位センサの測定値の平均値をδｚとし、各種球面−回転面の結合面の接触剛性を算出するための、対応する式により球面−回転面の結合面の接触剛性を求める
ことを特徴とする球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト方法。 - 前記上試験体（３）の下端は、円錐面の回転面、球窩の回転面、平面の回転面、直線型溝の回転面、環状内溝の回転面または環状外溝の回転面のうちの一つとしてそれぞれ設置され、該当の球面−回転面の結合面の接触剛性のテストを行うためにそれぞれ用いられることを特徴とする請求項３に記載の球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト方法。
- 前記下試験体（１）の上端は、円錐面の回転面または球窩の回転面のうちの一つとしてそれぞれ設置され、該当の球面−回転面の結合面の接触剛性のテストを行うためにそれぞれ用いられることを特徴とする請求項３に記載の球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト方法。
- 前記上試験体（３）の下端は、円錐面の回転面、球窩の回転面、平面の回転面、直線型溝の回転面、環状内溝の回転面または環状外溝の回転面のうちの一つとしてそれぞれ設置され、
前記下試験体（１）の上端は、円錐面の回転面または球窩の回転面のうちの一つとしてそれぞれ設置されており、
上試験体（３）の種類と下試験体（１）の種類とを合わせて選択することによって、球面−円錐面の接触剛性、球面−球窩の接触剛性、平面−球面の結合面の接触剛性、直線型溝−球面の結合面の接触剛性、環状内溝−球面の結合面の接触剛性または環状外溝−球面の結合面の接触剛性の獲得テストと並列テストの検証を実現することを特徴とする請求項３に記載の球面−回転面の結合面の接触剛性のテスト方法。
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