KR101223548B1 - Universal testing machine, linear actuator and torsion testing machine - Google Patents

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KR101223548B1
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카즈히로 무라우치
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고쿠사이 게이소쿠키 가부시키가이샤
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Abstract

서보모터와 이송나사 기구에 의해 크로스 헤드를 구동하는 만능 시험 장치 및 전동식 직동 액추에이터에 있어서, 단일의 지지 플레이트에 서보모터 및 이송나사 기구의 리니어 가이드가 고정된다. 바람직하게는, 서보모터의 구동축과 이송나사를 연결하는 커플링이 리지드 커플링 또는 세미 리지드 커플링이다. 또, 서보모터와 감속 기구에 의해 시험편에 비틀림 하중을 가하는 비틀림 시험 장치에 있어서, 단일의 부재인 제 1 지지 부재에 서보모터와 감속 기구 둘 다 고정된다. 바람직하게는, 서보모터의 구동축과 감속 기구의 입력축을 연결하는 커플링이 리지드 커플링 또는 세미 리지드 커플링이다.

Figure 112009063560889-pct00001

구동축, 서보모터, 이송나사, 커플링, 너트, 리니어 가이드, 크로스 헤드, 지지 플레이트, 만능 시험 장치.

In the universal testing apparatus and the electric linear actuator which drive the crosshead by the servomotor and the feed screw mechanism, the linear guides of the servomotor and the feed screw mechanism are fixed to a single support plate. Preferably, the coupling connecting the drive shaft and the feed screw of the servomotor is a rigid coupling or a semi rigid coupling. Moreover, in the torsion test apparatus which applies a torsional load to a test piece by a servomotor and a deceleration mechanism, both a servomotor and a deceleration mechanism are fixed to the 1st support member which is a single member. Preferably, the coupling connecting the drive shaft of the servomotor and the input shaft of the deceleration mechanism is a rigid coupling or a semi rigid coupling.

Figure 112009063560889-pct00001

Drive shaft, servo motor, feed screw, coupling, nut, linear guide, cross head, support plate, universal testing device.

Description

만능 시험 장치, 직동 액추에이터, 및 비틀림 시험 장치{UNIVERSAL TESTING MACHINE, LINEAR ACTUATOR AND TORSION TESTING MACHINE}Universal test device, linear actuator, and torsion test device {UNIVERSAL TESTING MACHINE, LINEAR ACTUATOR AND TORSION TESTING MACHINE}

본 발명은 만능 시험 장치, 이 만능 시험 장치에 적합한 전동식 직동(直動) 액추에이터, 및 비틀림 시험 장치에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to a universal testing apparatus, the electric linear actuator suitable for this universal testing apparatus, and a torsion testing apparatus.

종래부터, 재료나 구조물의 강도·강성 등을 평가하기 위하여, 재료 등에 인장, 압축 및/또는 굽힘 응력을 가하는 재료 시험 장치가 이용되고 있다. 이러한 재료 시험 장치는 일반적으로 만능 시험 장치라고 불린다. 만능 시험 장치로서는, 예를 들면, 일본 특개 2003-106965이나 일본 특개 2003-90786(모두 일본 공개특허공보)에 기재된 장치가 있다. Conventionally, in order to evaluate the strength, rigidity, etc. of a material or a structure, the material test apparatus which applies tension, compression, and / or a bending stress to a material etc. is used. Such a material testing apparatus is generally called a universal testing apparatus. As a universal testing apparatus, there exist the apparatus of Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-106965 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-90786 (both Japanese Unexamined Patent Publication), for example.

일본 특개 2003-106965나 일본 특개 2003-90786에 기재된 만능 시험 장치는 장치 프레임에 고정된 고정부와, 장치 프레임에 대하여 소정의 방향(예를 들면, 상하방향)으로 이동할 수 있게 구성된 크로스 헤드와, 이 크로스 헤드를 이동시키기 위한 구동 수단을 갖는다. 인장 시험은, 시험편의 일단을 고정부에, 타단을 크로스 헤드에 고정하고, 크로스 헤드가 고정부로부터 멀어지는 방향으로 구동함으로써 행해진다. 또, 압축 시험은, 크로스 헤드와 고정부에 시험편이 끼워진 상태에서, 크로스 헤드를 고정부에 근접하도록 구동함으로써 행해진다. 굽힘 시험은, 예를 들면, 고정부 또는 크로스 헤드의 일방에서 시험편을 2점 지지하고, 타방에서 시험편을 1점 지지하고, 크로스 헤드를 고정부에 근접시키도록 구동함으로써 행해진다(3점 굽힘 시험). The universal testing apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-106965 or Japanese Patent Laid-Open No. 2003-90786 includes a fixed part fixed to an apparatus frame, a crosshead configured to move in a predetermined direction (for example, up and down direction) with respect to the apparatus frame, It has a drive means for moving this cross head. A tensile test is performed by fixing one end of a test piece to a fixed part, the other end to a cross head, and driving a cross head away from a fixed part. Moreover, a compression test is performed by driving a crosshead to a fixed part in the state in which the test piece was fitted to the crosshead and the fixed part. The bending test is performed by, for example, supporting the test piece two points on one side of the fixed part or the crosshead, supporting the test piece one point on the other side, and driving the crosshead to approach the fixed part (three-point bend test). ).

만능 시험 장치의 크로스 헤드를 구동하는 구동 수단으로서는, 일본 특개2003-106965에 기재된 것과 같은 전동식 직동 액추에이터나, 일본 특개 2003-90786에 기재된 것과 같은 유압식 직동 액추에이터 등이 있다. 유압식 직동 액추에이터를 사용한 시험 장치는, 펌프를 사용하여 고압의 작동유를 실린더에 보내는 수단, 또는 실린더로부터 작동유를 제거하는 수단 등에 의해, 크로스 헤드에 연결된 실린더를 구동하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 유압식 직동 액추에이터는 유압 실린더에 의해 직접 크로스 헤드를 구동하는 것이기 때문에, 응답지연이 작아, 고주파이고 또한 원하는 진동파형으로 크로스 헤드를 진동시키는 것이 용이하여, 단시간에 피로 시험을 행할 수 있다. 그 반면, 유압식 직동 액추에이터를 사용한 시험 장치의 사용은, 작동유 누설이나 오일 미스트 등에 의한 주변환경 오염의 발생, 작동유 탱크의 설치에 의한 설비의 대형화, 액추에이터의 정기 메인터넌스나 작동유의 교환에 의해 발생하는 러닝코스트 증대나 천연자원의 대량 소비, 펌프의 소음과 같은 문제를 안고 있다. Examples of the driving means for driving the crosshead of the universal testing apparatus include an electric linear actuator such as that described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-106965, a hydraulic linear actuator such as that described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-90786, and the like. The test apparatus using the hydraulic linear actuator is configured to drive a cylinder connected to the crosshead by means of sending high pressure hydraulic oil to the cylinder using a pump, or means for removing hydraulic oil from the cylinder. In this way, since the hydraulic linear actuator drives the crosshead directly by the hydraulic cylinder, the response delay is small, it is easy to vibrate the crosshead with a high frequency and a desired vibration waveform, and the fatigue test can be performed in a short time. On the other hand, the use of a test apparatus using a hydraulic linear actuator may result in the occurrence of environmental pollution due to leakage of oil or oil mist, enlargement of equipment by installing a hydraulic oil tank, and running caused by regular maintenance of the actuator or replacement of hydraulic oil. There are problems such as increased costs, large consumption of natural resources, and noise of pumps.

전동식 직동 액추에이터로서는, 일본 특개 2003-106965에 기재된 것과 같은, 이송나사 기구를 채용한 것이 사용되고 있다. 이송나사 기구는, 큰 하중에 견딜 수 있고, 또한 정밀하게 구동 대상을 움직이는 것이 용이하기 때문에, 다른 종류의 전동식 액추에이터(리니어모터나 래크-피니언 기구를 채용한 것)와 비교하여, 만능 시험 장치로는 적합하다고 할 수 있다. As the electric linear actuator, one adopting a feed screw mechanism as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-106965 is used. Since the feed screw mechanism can withstand large loads and easily move the driving object precisely, it is a universal testing device in comparison with other types of electric actuators (which employ a linear motor or a rack-pinion mechanism). Can be said to be suitable.

상기의 이송나사 구동기구의 전동식 직동 액추에이터를 사용한 시험 장치는, 전동식 서보모터와 이송나사 기구만으로 크로스 헤드를 구동하는 것이 가능하기 때문에, 작동유 탱크나 대형의 펌프를 필요로 하는 유압식 액추에이터를 사용한 시험 장치와 비교하여, 장치 주위의 환경에 대한 부하, 러닝코스트, 시험 장치의 소형화 등의 점에서 우수하다고 할 수 있다. The test apparatus using the electric linear actuator of the above-mentioned feed screw drive mechanism can drive a crosshead only by an electric servomotor and a feed screw mechanism, and therefore, a test apparatus using a hydraulic actuator that requires a hydraulic oil tank or a large pump. In comparison with the above, it can be said to be excellent in terms of load on the environment around the apparatus, running cost, and miniaturization of the test apparatus.

또, 긴 형상 부재의 소정의 축 주위의 강도·강성 등을 평가하기 위해서는, 만능 시험 장치 대신에 비틀림 시험 장치가 사용된다. 비틀림 시험 장치는, 시험편을 양단에서 지지하고, 일단에 지지축 주위의 토크를 가하여 시험편을 비트는 것이다. 이러한 비틀림 시험 장치로서는, 예를 들면, 일본 특개 평10-274609(일본 공개특허공보)에 기재된 장치가 있다. In addition, in order to evaluate the strength, rigidity, etc. around the predetermined axis of an elongate member, a torsion test apparatus is used instead of the universal testing apparatus. A torsion test apparatus supports a test piece at both ends, and applies a torque around a support shaft to one end to twist the test piece. As such a torsion test apparatus, there exists the apparatus of Unexamined-Japanese-Patent No. 10-274609, for example.

일본 특개 평10-274609에 기재된 비틀림 시험 장치는, 베이스에 프레임이 고정되고, 이 프레임의 수평면 상에 한 쌍의 지지 부재(연직방향으로 넓어지는 플레이트 형상 부재)이 설치되어 있다. 각 지지 부재에는, 시험편을 양단에서 파지하기 위한 척이 부착되게 되어 있다. 일방의 지지 부재에 부착된 척은 감속 기구 및 커플링을 통하여 서보모터의 구동축과 연결되어 있다. 또, 타방의 지지 부재에 부착된 척은 지지 부재와 일체로 되어 있고, 시험편의 일단을 파지함으로써 타방의 지지 부재에 고정한다. 따라서, 서보모터를 구동함으로써, 척에 파지된 시험편을 비틀 수 있게 되어 있다. In the torsion test apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-274609, a frame is fixed to a base, and a pair of supporting members (plate-shaped members extending in the vertical direction) are provided on the horizontal surface of the frame. A chuck for holding the test piece at both ends is attached to each support member. The chuck attached to one support member is connected to the drive shaft of the servomotor through the reduction mechanism and the coupling. The chuck attached to the other supporting member is integrated with the supporting member, and is fixed to the other supporting member by holding one end of the test piece. Therefore, by driving the servomotor, the test piece held by the chuck can be twisted.

일반적으로, 서보모터는 저토크이고 또한 고속으로 구동축을 회전시키는 것 에 적합하다. 한편, 비틀림 시험 장치에서는, 시험편을 고토크이고 또한 비교적으 저속으로 비트는 것이 요망된다. 이 때문에, 서보모터를 사용하는 비틀림 시험 장치에서는, 서보모터의 구동축과 척 사이에 웜 기어 등의 감속 기구를 설치하고, 서보모터를 사용한 고토크의 비틀림 시험을 가능하게 하고 있다. In general, the servomotor is low torque and is suitable for rotating the drive shaft at high speed. On the other hand, in the torsion test apparatus, it is desired to twist the test piece at a high torque and relatively low speed. For this reason, in the torsion test apparatus using the servomotor, a reduction mechanism such as a worm gear is provided between the drive shaft and the chuck of the servomotor to enable a high torque torsion test using the servomotor.

상기의 만능 시험 장치나 비틀림 시험 장치를 사용하여 일반적으로 행해지는 시험의 일례로서 피로 시험을 들 수 있다. 피로 시험이란 시험편에 반복 하중(변형)을 가하고, 시험편이 파손에 이를 때까지의 사이클 회수 등을 계측하는 것이다. 이러한 피로 시험에서는, 시험을 단시간에 완료시킬 수 있도록, 단위시간당의 반복 하중의 사이클 회수를 가능한 한 많게 하는 것이 바람직하다. A fatigue test is mentioned as an example of the test generally performed using said universal testing apparatus and a torsion testing apparatus. A fatigue test is to apply a cyclic load (deformation) to a test piece and to measure the number of cycles until the test piece breaks. In such a fatigue test, it is preferable to make as many cycles of the repetitive load per unit time as possible so that the test can be completed in a short time.

(발명의 개시)(Initiation of invention)

상기한 바와 같이, 이송나사 기구를 사용한 만능 시험 장치는 서보모터의 구동축과 이송나사를 연결할 필요가 있다. 마찬가지로, 비틀림 시험 장치는, 서보모터의 구동축과 감속 기구의 입력축을 연결할 필요가 있다. 일반적으로, 이송나사 또는 감속 기구의 입력축과 서보모터의 구동축을 연결하기 위해서는, 연결하는 2축을 고정밀도로 위치결정(심내기)할 필요가 있다. 그렇지만, 통상의 가공 및 조립정밀도(예를 들면, ±100㎛ 정도의 오차)로 제작하면, 서보모터의 구동축과 이송나사 사이에 무시할 수 없을 정도의 축 어긋남(편심이나 편각)이 생긴다. 이 때문에, 강성이 높은 재료로 형성된 리지드 커플링으로 양 축을 연결시키면, 축에 큰 굽힘 응력이 발생하여, 이송나사나 감속 기구의 입력축을 원활하게 회전시킬 수 없다. 그 때문에 종래의 만능 시험 장치 또는 비틀림 시험 장치에서는, 축 어긋남에 의한 굽힘 응력을 흡수할 수 있는 플렉시블 커플링에 의해, 이송나사 또는 감속 기구의 입력축과 서보모터의 구동축을 연결하고 있었다. 플렉시블 커플링은 유연한 축이음 수단으로, 탄성체에 의해 전술의 굽힘 응력을 완화하여, 구동축(서보모터의 구동축)의 회전 토크를 원활하게 종동축(이송나사)에 전달할 수 있게 한 것이다. As described above, the universal testing apparatus using the feed screw mechanism needs to connect the drive shaft and the feed screw of the servomotor. Similarly, the torsion test apparatus needs to connect the drive shaft of the servomotor and the input shaft of the deceleration mechanism. In general, in order to connect the input shaft of the feed screw or the deceleration mechanism and the drive shaft of the servomotor, it is necessary to accurately position (dwell) two axes to be connected. However, if it is manufactured with normal processing and assembly precision (for example, the error of about 100 micrometers), the axial deviation (eccentricity and declination) of the servo motor will be insignificant between a drive shaft and a feed screw. For this reason, when both shafts are connected by the rigid coupling formed of the material with high rigidity, big bending stress will generate | occur | produce in a shaft, and an input shaft of a feed screw or a deceleration mechanism cannot be rotated smoothly. Therefore, in the conventional universal testing apparatus or the torsion testing apparatus, the input shaft of the feed screw or the reduction mechanism and the drive shaft of the servomotor are connected by a flexible coupling capable of absorbing bending stress due to shaft displacement. The flexible coupling is a flexible shaft joint means that the elastic body can alleviate the above-described bending stress, so that the rotational torque of the drive shaft (drive shaft of the servo motor) can be smoothly transmitted to the driven shaft (feed screw).

상기한 바와 같이, 플렉시블 커플링은, 탄성체를 통하여 토크를 전달하는 커플링이기 때문에, 굽힘 응력뿐만 아니라 토크도 어느 정도 흡수해 버린다. 플렉시블 커플링과 같이 비틀림 방향의 강성이 그다지 높지 않은 커플링을 사용하는 경우에는, 고사이클로 입력축(서보모터의 회전축)을 왕복 회전운동하면, 커플링이 입력축의 운동에 추종할 수 없어, 출력축의 진폭이 작아져 버린다. 이 때문에, 입력축과 출력축을 플렉시블 커플링으로 연결하는 경우에는, 출력축을 고사이클로 왕복 회전운동시킬 수 없었다. As described above, since the flexible coupling is a coupling for transmitting torque through the elastic body, not only the bending stress but also the torque is absorbed to some extent. In the case of using a coupling in which the rigidity of the torsional direction is not so high as in the flexible coupling, when the input shaft (rotation shaft of the servo motor) is reciprocally rotated at a high cycle, the coupling cannot follow the movement of the input shaft. The amplitude becomes small. For this reason, when the input shaft and the output shaft were connected by flexible coupling, the output shaft could not be reciprocated in a high cycle.

이와 같이, 전동 서보모터와 이송나사 기구에 의하여 크로스 헤드를 왕복시키는 만능 시험 장치에서는, 고사이클로 반복 하중을 정확하게 시험편에 줄 수 없었다. 이 때문에, 종래는, 이송나사 기구를 사용한 만능 시험 장치로 피로 시험을 단시간에 행할 수는 있지 않아, 그러한 용도에는 유압 구동기구를 사용한 만능 시험 장치를 사용하지 않을 수 없었다. 마찬가지로, 감속기를 통하여 시험편의 일단을 서보모터에 접속하는 비틀림 시험 장치는 피로 시험을 단시간에 행할 수 없었다. As described above, in the universal testing apparatus for reciprocating the cross head by the electric servomotor and the feed screw mechanism, the repeated load could not be accurately applied to the test piece at a high cycle. For this reason, conventionally, the fatigue test could not be performed in a short time by the universal testing apparatus using a feed screw mechanism, and the universal testing apparatus using the hydraulic drive mechanism was forced to use for such use. Similarly, the torsion test apparatus for connecting one end of the test piece to the servomotor via the speed reducer could not perform the fatigue test in a short time.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여 행해진 것이다. 즉, 본 발명은, 고정밀도로의 조립을 가능하게 하고, 강성이 높은 커플링을 사용함으로써 높은 반복 속도로 하중을 시험편에 가하는 것이 가능한 만능 시험 장치, 비틀림 시험 장치, 및 이러한 만능 시험 장치에 적용가능한 전동식 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problem. That is, the present invention is applicable to universal testing apparatuses, torsional testing apparatuses, and such universal testing apparatuses, which are capable of assembling with high precision and can apply a load to the test piece at high repetition speed by using a coupling with high rigidity. It is an object to provide an electric actuator.

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 만능 시험 장치 및 전동식 액추에이터는 지지 플레이트에 서보모터 및 리니어 가이드를 고정하고 있다. 이것에 의해, 서보모터 및 리니어 가이드가 지지 플레이트를 기준으로 하여 지지 플레이트에 직접 부착되게 되어, 각 부재를 상대적으로 고정밀도로 위치 결정하고, 또한 높은 위치 정밀도를 유지하는 것이 용이하게 된다. In order to solve the said problem, the universal testing apparatus and the electric actuator of this invention fix the servomotor and a linear guide to a support plate. As a result, the servomotor and the linear guide are directly attached to the support plate on the basis of the support plate, so that it is easy to position each member with a relatively high precision and maintain high positional accuracy.

또, 본 발명의 비틀림 시험 장치는, 장치의 베이스에 고정되는 프레임과, 서보모터와, 감속 기구와, 감속 기구의 입력축과 상기 서보모터의 구동축을 연결하는 커플링과, 감속 기구의 출력축에 고정되어 시험편의 일단을 파지하는 제 1 파지부와, 프레임에 고정되어 시험편의 타단을 파지하는 제 2 파지부와, 프레임에 고정됨과 아울러 서보모터 및 감속 기구가 고정되는 제 1 지지 부재를 갖는다. 이것에 의해, 서보모터 및 감속 기구가 제 1 지지 부재를 기준으로 하여 조립되게 되어, 각 부재끼리의 정밀도를 확보하는 것이 용이하게 된다. In addition, the torsion test apparatus of the present invention is fixed to a frame fixed to the base of the apparatus, a servo motor, a deceleration mechanism, an input shaft of the deceleration mechanism and a drive shaft of the servomotor, and a fixed output shaft of the deceleration mechanism. And a first gripping portion for holding one end of the test piece, a second gripping portion fixed to the frame and gripping the other end of the test piece, and a first supporting member fixed to the frame and to which the servomotor and the deceleration mechanism are fixed. As a result, the servomotor and the deceleration mechanism are assembled on the basis of the first support member, thereby making it easy to secure the accuracy of each member.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 만능 시험 장치의 정면도이다. 1 is a front view of a universal testing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 만능 시험 장치의 가동부 및 그 주위의 종단면도이다. It is a longitudinal cross-sectional view of the movable part of the universal testing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and its periphery.

도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 만능 시험 장치의 리지드 커플링 및 그 주위의 종단면도이다. It is a longitudinal coupling of the rigid coupling of the universal testing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and its periphery.

도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 만능 시험 장치의 테이블의 관통구멍 부근의 종단면도이다. It is a longitudinal cross-sectional view of the vicinity of the through-hole of the table of the universal testing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.

도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 만능 시험 장치에서, 러너 블록 및 레일을 레일의 장축방향으로 수직한 일면으로 절단한 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of the universal testing device according to the first embodiment of the present invention, in which a runner block and a rail are cut into one surface perpendicular to the major axis direction of the rail.

도 6은 도 5의 I-I 단면도이다. 6 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 5.

도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 만능 시험 장치의 제어계측부의 블럭도이다. 7 is a block diagram of a control measurement unit of the universal testing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 직동 액추에이터를 가진(加振) 시험 장치에 적용한 1 예를 게시한 것이다. 8 shows an example applied to a test apparatus having a linear actuator according to the first embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제 2 실시형태의 만능 시험 장치의 세미 리지드 커플링 및, 그 주위의 종단면도이다. It is a semi-rigid coupling of the universal testing apparatus of 2nd Embodiment of this invention, and its longitudinal cross-sectional view.

도 10은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치의 정면도이다. It is a front view of the torsion test apparatus by 3rd embodiment of this invention.

도 11은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치의 평면도이다. It is a top view of the torsion test apparatus by 3rd embodiment of this invention.

도 12는 도 11의 II-II 단면도이다. 12 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 11.

도 13은 도 11의 III-III 단면도이다. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along III-III of FIG. 11.

도 14는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치의 리지드 커플링 및, 그 주위의 종단면도이다. It is a rigid coupling of the torsion test apparatus which concerns on 3rd embodiment of this invention, and its longitudinal cross-sectional view.

도 15는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치의 제어계측부의 블럭도이다. Fig. 15 is a block diagram of a control measurement unit of a torsion test apparatus according to a third embodiment of the present invention.

(부호의 설명)(Explanation of Symbols)

1 만능 시험 장치 1' 가진 시험 장치1 universal testing device 1 'test device with

10 장치 프레임부 12 가이드 바10 Device frame section 12 Guide bar

20 고정부 21 상부 스테이지20 Fixture 21 Upper Stage

22 이송나사 25 모터22 Feed screw 25 Motor

28 어태치먼트 26 기어박스28 Attachments 26 Gearbox

30 가동부 31 하부 스테이지30 moving parts 31 lower stage

31a 볼나사용 너트 33 테이블31a Ball Screw Nut 33 Table

34 리지드 커플링 35 AC 서보모터34 Rigid Coupling 35 AC Servo Motor

36 볼나사 37 모터 지지 프레임36 Ball Screw 37 Motor Support Frame

40 리니어 가이드 42 가이드 프레임40 linear guide 42 guide frame

44 레일 46 러너 블록44 Rail 46 Runner Block

130 고정용 링 140 고정용 링130 Retaining ring 140 Retaining ring

150 베어링부 151 조합 앵귤러 볼베어링150 Bearing section 151 Combination angular ball bearing

200 제어계측부 300 세미 리지드 커플링200 Control instrument 300 Semi-rigid coupling

500 비틀림 시험 장치 B 베이스500 Torsion Tester B Base

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)(Best Mode for Carrying Out the Invention)

이하에, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 만능 시험 장치의 정면도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시형태에 의한 시험 장치(1)에는, 베이스(B)에 고정되어 있는 장치 프레임부(10)와, 시험편의 상단(또는 시험편 상부에 부착되는 지그)과 맞닿는 고정부(20)와, 시험편의 하단(또는 시험편 하부에 부착되는 지그)과 맞닿는 가동부(30)가 설치되어 있다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of this invention is described in detail using drawing. 1 is a front view of a universal testing apparatus of a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the test apparatus 1 according to the present embodiment includes an apparatus frame portion 10 fixed to a base B, an upper end of a test piece (or a jig attached to an upper part of a test piece), The fixed part 20 which abuts and the movable part 30 which abuts with the lower end (or the jig | tool attached to a lower part of a test piece) of a test piece are provided.

본 실시형태에서는, 장치 프레임(10)은, 베이스(B)로부터 대략 수직방향 상향으로 뻗는 한 쌍의 다리부(11)와, 이 다리부(11)의 각각의 상단으로부터 대략 수직방향 상향으로 뻗는 한 쌍의 가이드 바(12)와, 양 가이드 바(12)의 상단을 연결하도록 설치되어 있는 천정부(13)를 갖는다. In the present embodiment, the device frame 10 extends from the upper end of each pair of leg portions 11 extending upwardly from the base B in a substantially vertical direction, and substantially upward from the upper end of each of the leg portions 11. It has a pair of guide bars 12 and the ceiling part 13 provided so that the upper end of both guide bars 12 may be connected.

천정부(13)의 대략 중앙부에는 관통구멍(13a)이 설치되어 있다. 이 관통구멍(13a)에는 고정부(20)를 상하방향으로 이동시키기 위한 이송나사(22)가 삽입통과되어 있다. 천정부(13)의 위에는, 이송나사(22)와 걸어맞추어지는 너트(23a)가 설치되어 있다. 부호 24a는 너트(23a)를 회동 가능하게 지지하기 위한 레이디얼 볼베어링이다. 또, 레이디얼 볼베어링(24a)의 외륜은, 천정부(13)의 상면에 도시하지 않은 볼트로 고정되어 있는 베어링 지지부(24b)에 끼워 넣어져 있고, 양자는 일체로 되어 있다. 마찬가지로, 너트(23a)는 레이디얼 볼베어링(24a)의 내륜에 끼워 넣어지고 양자는 일체로 되어 있다. 이 때문에, 너트(23a)는 베어링 지지부(24b)에 대하여 회전 가능하게 되지만, 너트(23a)의 상하방향 및 레이디얼 방향으로는 이동할 수 없게 되어 있다. 따라서, 너트(23a)를 회전시키면, 너트(23a)와 걸어맞추어진 이송나사(22)는 상하방향으로 이동한다. The through hole 13a is provided in the substantially central portion of the ceiling 13. A feed screw 22 is inserted into the through hole 13a for moving the fixing portion 20 in the vertical direction. On the ceiling 13, a nut 23a engaged with the transfer screw 22 is provided. Reference numeral 24a denotes a radial ball bearing for rotatably supporting the nut 23a. Moreover, the outer ring of the radial ball bearing 24a is fitted in the bearing support part 24b fixed to the upper surface of the ceiling 13 by the bolt which is not shown in figure, and both are integrated. Similarly, the nut 23a is fitted to the inner ring of the radial ball bearing 24a, and both are integrated. For this reason, although the nut 23a becomes rotatable with respect to the bearing support part 24b, it cannot move to the up-down direction and the radial direction of the nut 23a. Therefore, when the nut 23a is rotated, the feed screw 22 engaged with the nut 23a moves in the vertical direction.

천정부(13)의 위에는 너트(23a)를 구동하기 위한 모터(25)가 배치되어 있다. 모터(25)의 구동축(25a)은 기어박스(26) 내에 수납되어 있다. 기어박스(26)는 입력축(모터(25)의 구동축(25a))의 회전을 감속하여 출력축(26a)에 전달시키기 위한 주지의 기어 기구를 갖는 부재이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 기어박스(26)의 출력축은 기어박스(26)의 하단으로부터 연직 하향으로 뻗어 있다. 즉, 기어박스(26)는 수평방향으로 뻗는 입력축(25a)의 회전운동을, 연직방향으로 뻗는 출력축(26a)의 회전운동으로 변환하는 기능을 갖는다. On the ceiling 13, the motor 25 for driving the nut 23a is arrange | positioned. The drive shaft 25a of the motor 25 is housed in the gearbox 26. The gearbox 26 is a member having a well-known gear mechanism for slowing down the rotation of the input shaft (the drive shaft 25a of the motor 25) and transmitting it to the output shaft 26a. As shown in FIG. 1, the output shaft of the gearbox 26 extends vertically downward from the bottom of the gearbox 26. That is, the gearbox 26 has a function of converting the rotational movement of the input shaft 25a extending in the horizontal direction into the rotational movement of the output shaft 26a extending in the vertical direction.

기어박스(26)의 출력축(26a)에는 구동 풀리(26b)가 부착되어 있다. 또, 너트(23a)에는 종동 풀리(23b)가 부착된다. 구동 풀리(26b)와 종동 풀리(23b)에는, 무단벨트(27)가 건너 걸쳐져 있고, 구동 풀리(26b)의 회전은 무단벨트(27)를 통하여 종동 풀리(23b)에 전달된다. The drive pulley 26b is attached to the output shaft 26a of the gearbox 26. Moreover, the driven pulley 23b is attached to the nut 23a. An endless belt 27 is intersected with the drive pulley 26b and the driven pulley 23b, and the rotation of the drive pulley 26b is transmitted to the driven pulley 23b via the endless belt 27.

따라서, 모터(25)를 구동하여 모터(25)의 구동축(25a)을 회전시킴으로써 너트(23a)를 회전시켜, 이송나사(22)를 상하동시킬 수 있다. Therefore, by driving the motor 25 and rotating the drive shaft 25a of the motor 25, the nut 23a can be rotated and the feed screw 22 can be moved up and down.

이송나사(22)의 하단에는 고정부(20)의 상부 스테이지(21)가 매달려 있다. 상부 스테이지(21)의 도면 중 좌우 양단에는, 상하방향으로 뻗는 관통구멍(21a)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(21a)에는 가이드 바(12)가 삽입통과되어 있다. 따라서, 상부 스테이지(21)의 이동방향은 상하방향에만 한정된다. At the lower end of the feed screw 22, the upper stage 21 of the fixing part 20 is suspended. Through-holes 21a extending in the vertical direction are formed at both left and right ends of the upper stage 21. The guide bar 12 is inserted through this through hole 21a. Therefore, the moving direction of the upper stage 21 is limited only to the up and down direction.

고정부(20)의 상부 스테이지(21)의 도면 중 좌우방향 양단(관통구멍(21a)보다도 외측의 위치)에는, 수평방향(도면 중 표면으로부터 이면을 향하는 방향)으로 천공된 볼트 구멍(21b)이 형성되어 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 관통구 멍(21a)의 측면으로부터 상부 스테이지(21)의 도면 중 좌우방향 외측으로 넓어지고, 볼트 구멍(21b)과 직교하는 가늘고 긴 구멍 형상의 슬롯이 상부 스테이지(21)에는 형성되어 있다. 따라서, 볼트 구멍(21b)에 볼트(21c)를 끼워 넣고 세게 죄면, 관통구멍(21a)의 직경이 작아져, 관통구멍(21a)의 내주면이 가이드 바(12)를 클램핑 하게 된다. 이 결과, 상부 스테이지(21)는 가이드 바(12)에 고정된다. 또, 이 상태로부터, 볼트(21c)를 느슨하게 하면, 모터(25)를 구동하여 상부 스테이지(21)를 상하동시킬 수 있게 된다. The bolt hole 21b which was perforated in the horizontal direction (direction toward the back surface from the surface in the figure) in the left-right direction (position outside of the through-hole 21a) in the figure of the upper stage 21 of the fixing | fixed part 20. Is formed. Although not shown in FIG. 1, a slot having an elongated hole shape extending from the side surface of the through hole yoke 21a to the outside in the left-right direction in the drawing of the upper stage 21 and orthogonal to the bolt hole 21b is formed in the upper stage ( 21). Therefore, when the bolt 21c is inserted into the bolt hole 21b and tightened, the diameter of the through hole 21a becomes small, and the inner circumferential surface of the through hole 21a clamps the guide bar 12. As a result, the upper stage 21 is fixed to the guide bar 12. In this state, when the bolt 21c is loosened, the upper stage 21 can be moved up and down by driving the motor 25.

이상에서 설명한 상부 스테이지(21)의 상하 이동 및 고정을 행하기 위한 기구는, 고정부(20)와 가동부(30)의 스팬을 시험편의 치수나 시험방법에 따라 조절하기 위하여 사용된다. 또한, 시험시에는, 상부 스테이지(21)는 오로지 가이드 바(12)에 의해 지지되어, 시험에 의한 하중은 이송나사(22)에는 거의 전달되지 않게 되어 있다. 이 때문에, 이송나사(22)나 너트(23a), 레이디얼 볼베어링(24a), 베어링 지지부(24b) 등의 강도는, 상부 스테이지(21)의 중량을 충분히 지탱할 수 있을 정도면 된다. 이송나사나 너트의 피치를 작게 하면 정밀도 좋게 이송나사를 구동할 수 있지만, 그만큼 강도는 저하된다. 그렇지만, 본 실시형태에서는, 상부 스테이지(21)의 중량을 크게 초과하는 하중이 이송나사나 너트에 가해지는 일이 없기 때문에, 피치가 작은 이송나사 및 너트를 채용하여, 고정부(20)와 가동부(30)의 간격을 정밀하게 조정할 수 있게 되어 있다. The mechanism for vertically moving and fixing the upper stage 21 described above is used to adjust the span of the fixed portion 20 and the movable portion 30 according to the size of the test piece or the test method. In addition, during the test, the upper stage 21 is supported only by the guide bar 12, and the load by the test is hardly transmitted to the feed screw 22. As shown in FIG. For this reason, the strength of the feed screw 22, the nut 23a, the radial ball bearing 24a, the bearing support 24b, etc. should just be enough to support the weight of the upper stage 21 enough. If the pitch of the feed screw or nut is reduced, the feed screw can be driven with high precision, but the strength is reduced by that amount. However, in this embodiment, since the load which greatly exceeds the weight of the upper stage 21 is not applied to a feed screw or a nut, a feed screw and a nut with a small pitch are employ | adopted, and the fixed part 20 and a movable part are employ | adopted. The space | interval of 30 can be adjusted precisely.

또한, 상부 스테이지(21)의 하부에는, 인장시험시에 시험편을 파지하는 척이나 압축·굽힘시험시에 시험편 또는 지그를 누르는 누름자 등의 어태치먼트(28)가 부착되게 되어 있다. 이 어태치먼트(28)에는, 로드셀이 내장되어 있어, 시험시에 시험편에 가해지는 하중을 계측할 수 있게 되어 있다. 또한, 로드셀을 어태치먼트와는 독립된 부재로 하여 상부 스테이지(21)의 하부에 로드셀을 부착하고, 또한 어태치먼트(28)를 로드셀의 하부에 부착하는 구성으로 해도 된다. Further, an attachment 28 such as a chuck for holding the test piece in the tensile test or a presser for pressing the test piece or the jig during the compression / bending test is attached to the lower part of the upper stage 21. The attachment 28 has a load cell built therein, so that the load applied to the test piece during the test can be measured. The load cell may be a member independent of the attachment, and the load cell may be attached to the lower part of the upper stage 21, and the attachment 28 may be attached to the lower part of the load cell.

다음에, 가동부(30)의 구조에 대하여 설명한다. 도 2는 가동부(30) 및, 그 주위의 종단면도이다. 다리부(11) 위에는, 테이블(33)이 용접에 의해 고정되어 있다. 구체적으로는, 테이블(33)의 측면(33a)의 하부가 다리부(11)의 상면(11a)에 전주(全周) 용접됨과 아울러, 테이블(33)의 하면(33b)과 다리부(11)의 내측 측면(11b)이 용접된다. 이것에 의해, 테이블(33)은 다리부(11)를 통하여 베이스(B)(도 1)에 강체 지지되게 된다. Next, the structure of the movable part 30 is demonstrated. 2 is a vertical cross-sectional view of the movable portion 30 and its surroundings. On the leg part 11, the table 33 is fixed by welding. Specifically, the lower part of the side surface 33a of the table 33 is welded to the upper surface 11a of the leg portion 11, and the lower surface 33b and the leg portion 11 of the table 33 are formed. The inner side face 11b of) is welded. As a result, the table 33 is rigidly supported by the base B (FIG. 1) via the leg portion 11.

테이블(33)은, 두께 방향의 치수를 충분히 크게 취한 강판으로, 시험시에 가동부(30)에 가해지는 하중에 대하여 실질적으로 강체로 간주할 수 있다. 이 테이블(33) 밑에는, 모터 지지 프레임(37)을 통하여 AC 서보모터(35)가 고정되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 모터 지지 프레임(37)의 측벽에는 복수의 리브(37a)가 형성되어 있다. 그리고, 모터 지지 프레임(37) 및 리브(37a)의 상단과 테이블(33)의 하면을 전주용접함으로써, 테이블(33)과 모터 지지 프레임(37)은 높은 강성을 가지고 일체화되어 있다. 또, 이 AC 서보모터(35)는 발명자들이 독자적으로 개발한 고속 반전운동이 가능한 고출력 AC 서보모터로, 종래의 AC 서보모터에 대하여 내부의 이너셔를 대폭 저감시킴으로써 최대 500Hz의 반복 레이트로 구동축을 왕복 회전운동시킬 수 있다. The table 33 is a steel plate with a sufficiently large dimension in the thickness direction, and can be regarded as a rigid body substantially with respect to the load applied to the movable portion 30 during the test. Under this table 33, the AC servomotor 35 is fixed via the motor support frame 37. As shown, a plurality of ribs 37a are formed on the sidewall of the motor support frame 37. The table 33 and the motor support frame 37 are integrated with high rigidity by electro-welding the upper end of the motor support frame 37 and the rib 37a and the lower surface of the table 33. The AC servomotor 35 is a high output AC servomotor capable of a high-speed inverted motion developed by the inventors. The AC servomotor 35 significantly reduces the inner inertia of the conventional AC servomotor, thereby increasing the drive shaft at a repetition rate of up to 500 Hz. Can reciprocate rotation.

또, 테이블(33)의 위에는, AC 서보모터(35)에 의해 상하방향으로 이동할 수 있게 구성된 하부 스테이지(31)가 배치되어 있다. Moreover, on the table 33, the lower stage 31 comprised so that it can move to an up-down direction by the AC servomotor 35 is arrange | positioned.

하부 스테이지(31)와, 리지드 커플링(34)을 통하여 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)에 연결된 볼 나사(36)와, 리니어 가이드(40)로 이송나사 기구가 구성된다. 리니어 가이드(40)는 하부 스테이지(31)의 이동방향을 상하방향에만 제한되도록 가이드 하는 요소이다. 리니어 가이드(40)는 가이드 프레임(42)과, 한 쌍의 레일(44) 및 러너 블록(46)을 갖는다. 가이드 프레임(42)은 테이블(33)의 상면(33c)에 볼트 등에 의해 고정되어 있다. 가이드 프레임(42)은 연직방향으로 뻗는 한 쌍의 측벽(42a)과, 이 측벽(42a)끼리를 상단에서 연결하는 상부 벽면(42b)을 갖고, 전체적으로 역 U자상의 형상으로 되어 있다. The feed screw mechanism is comprised by the lower stage 31, the ball screw 36 connected to the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 via the rigid coupling 34, and the linear guide 40. As shown in FIG. The linear guide 40 is an element for guiding the movement direction of the lower stage 31 to be limited only in the up and down direction. The linear guide 40 has a guide frame 42, a pair of rails 44 and a runner block 46. The guide frame 42 is fixed to the upper surface 33c of the table 33 by bolts or the like. The guide frame 42 has a pair of side walls 42a extending in the vertical direction and an upper wall surface 42b connecting the side walls 42a with each other at the upper end, and are generally in an inverted U shape.

레일(44)은 연직방향으로 뻗는 레일이며, 측벽(42a)의 내측의 면에 고정되어 있다. 또, 러너 블록(46)은 하부 스테이지(31)의 도면 중 좌우 양단에 각각 1개씩 고정되어 있고, 그 각각이 대응하는 레일(44)과 걸어맞추어지게 되어 있다. 러너 블록(46)의 이동은 레일(44)에 의해 가이드 되므로, 하부 스테이지(31)의 이동방향은 상하방향에만 한정된다. The rail 44 is a rail extending perpendicularly and is fixed to the inner surface of the side wall 42a. Moreover, one runner block 46 is fixed to each of the left and right ends of the lower stage 31, respectively, and each of them is engaged with the corresponding rail 44. Since the movement of the runner block 46 is guided by the rail 44, the moving direction of the lower stage 31 is limited only to the vertical direction.

하부 스테이지(31)는 볼 나사 기구에 의해 상하방향으로 구동되게 되어 있다. 하부 스테이지(31)의 내부에는, 볼 순환 기능을 구비한 볼 나사용 너트(31a)가 메워 넣어져 있다. 볼 나사용 너트(31a)는 볼 나사(36)의 상부에 형성된 나사부(36a)와 걸어맞추어져 있다. 상기한 바와 같이, 리니어 가이드(40)에 의해 하부 스테이지(31)는 볼 나사(36) 주위에 회전하지 않도록 가이드 되어 있으므로, 볼 나 사(36)를 회전시키면, 볼 나사용 너트(31a)는 상하방향으로 이동한다. 그리고, 볼 나사용 너트(31a)와 일체화하고 있는 하부 스테이지(31)도 또한 상하방향으로 이동한다. 또한, 가이드 프레임(42)의 상부 벽부(42b)의 중앙부에는 개구부(42c)가 설치되어 있다. 하부 스테이지(31)는 이 개구부(42c)를 관통하고, 그 상단의 크로스 헤드(31b)는 상부 벽부(42b)보다도 상측에 배치되어 있다. 따라서, 하부 스테이지(30)의 크로스 헤드(31b)와, 상부 스테이지(21)에 부착된 어태치먼트(28)는 대향한다. 인장 시험 시에는 시험편은 척을 통하여 크로스 헤드(31b)에 부착된다. 또, 압축·굽힘 시험 시에는, 시험편 또는 지그가 크로스 헤드(31b) 상에 재치(載置)된다. The lower stage 31 is driven up and down by a ball screw mechanism. A ball screw nut 31a having a ball circulation function is filled in the lower stage 31. The ball screw nut 31a is engaged with the threaded portion 36a formed on the upper part of the ball screw 36. As described above, since the lower stage 31 is guided not to rotate around the ball screw 36 by the linear guide 40, when the ball screw 36 is rotated, the ball screw nut 31a is Move up and down. The lower stage 31 integrated with the ball screw nut 31a also moves in the vertical direction. Moreover, the opening part 42c is provided in the center part of the upper wall part 42b of the guide frame 42. As shown in FIG. The lower stage 31 penetrates through this opening part 42c, and the cross head 31b of the upper end is arrange | positioned above the upper wall part 42b. Therefore, the cross head 31b of the lower stage 30 and the attachment 28 attached to the upper stage 21 oppose. In the tensile test, the test piece is attached to the cross head 31b through the chuck. In the compression / bending test, a test piece or a jig is placed on the cross head 31b.

볼 나사(36)의 하부는, 너트(31a)와 걸어맞추기 위한 홈이 형성되어 있지 않은 축부(36b)로 되어 있다. 이 축부(36b)는 리지드 커플링(34)을 통하여 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)에 연결되어 있다. 상세한 구성은 후술하지만, 본 실시형태에 의한 리지드 커플링(34)은, 볼 나사(36)의 축부(36b) 주위(즉, AC 서보모터(35)의 구동축(35a) 주위)의 비틀림 강성이 대단히 높게 구성되어 있어, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)에 가해지는 토크를 높은 응답성을 가지고 볼 나사(36)에 전달시킬 수 있다. The lower part of the ball screw 36 is the shaft part 36b in which the groove | channel for engaging with the nut 31a is not formed. This shaft portion 36b is connected to the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 via a rigid coupling 34. Although the detailed structure is mentioned later, the rigid coupling 34 which concerns on this embodiment has the torsional rigidity of the circumference | surroundings of the shaft part 36b of the ball screw 36 (namely, around the drive shaft 35a of the AC servomotor 35). Since it is comprised very high, the torque applied to the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 can be transmitted to the ball screw 36 with high responsiveness.

다음에 리지드 커플링(34)의 구조에 대하여 설명한다. 도 3은, 리지드 커플링(34) 및, 이 리지드 커플링(34)을 통하여 서로 연결되는 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)과 볼 나사(36)의 축부(36b)를 나타내는 확대 단면도이다. Next, the structure of the rigid coupling 34 will be described. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the rigid shaft coupling 34 and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 connected to each other via the rigid coupling 34 and the shaft portion 36b of the ball screw 36. to be.

도시되어 있는 바와 같이, 리지드 커플링(34)의 통 형상 본체(34B)는, 전체 적으로는 중공의 단붙이 환봉 형상(즉, 단차 부착된 두꺼운 원통)으로 되어 있다. 즉, 통 형상 본체(34B)는, 볼 나사(36)의 축부(36b)가 위에서 끼워 넣어지는 상부 개구부(34c)를 구비한 상부 원통부(34a)와, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)이 밑에서 끼워 넣어지는 하부 개구부(34d)를 구비한 하부 원통부(34b)를 갖는다. 본 실시형태에서는, 볼 나사(36)의 축부(36b)는 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)보다도 작은 직경이므로, 상부 원통부(34a)의 외경은 하부 원통부(34b)의 외경보다도 작은 직경으로 되어 있다. As shown in the drawing, the cylindrical main body 34B of the rigid coupling 34 has a hollow, stepped round bar shape (ie, a stepped thick cylinder) as a whole. That is, the cylindrical main body 34B includes an upper cylindrical portion 34a having an upper opening 34c into which the shaft portion 36b of the ball screw 36 is fitted, and a drive shaft of the AC servomotor 35 ( 35a) has a lower cylindrical portion 34b having a lower opening 34d into which it is fitted. In this embodiment, since the shaft portion 36b of the ball screw 36 is smaller in diameter than the drive shaft 35a of the AC servomotor 35, the outer diameter of the upper cylindrical portion 34a is smaller than the outer diameter of the lower cylindrical portion 34b. It has a small diameter.

또, 상부 원통부(34a)의 하부 및 하부 원통부(34b)의 상부에는, 각각 협착부(34e 및 34f)가 형성되어 있다. 협착부(34e 및 34f)의 직경은 각각 볼 나사(36)의 축부(36b) 및 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 직경과 대략 동일하다. 이 때문에, 협착부(34e 및 34f)의 내주면과 볼 나사(36)의 축부(36b)와 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 외주가 거의 간극이 없는 상태에서, 볼 나사(36)의 축부(36b)와 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)은 협착부(34e, 34f)에 수용된다. Moreover, the narrowing parts 34e and 34f are formed in the lower part of the upper cylindrical part 34a, and the upper part of the lower cylindrical part 34b, respectively. The diameters of the constriction portions 34e and 34f are approximately equal to the diameters of the shaft portion 36b of the ball screw 36 and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35, respectively. For this reason, in the state in which the inner peripheral surface of the constriction part 34e and 34f, the shaft part 36b of the ball screw 36, and the outer periphery of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 have almost no clearance, The shaft portion 36b and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 are accommodated in the constriction portions 34e and 34f.

상부 개구부(34c) 및 하부 개구부(34d)의 직경은, 각각 볼 나사(36)의 축부(36b) 및 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 외경보다도 크게 구성되어 있다. 상부 개구부(34c) 및 하부 개구부(34d)를 각각 볼 나사(36)의 축부(36b) 및 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)에 고정하기 위하여, 고정용 링(130 및 140)이 사용된다. The diameter of the upper opening part 34c and the lower opening part 34d is larger than the outer diameter of the axial part 36b of the ball screw 36, and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35, respectively. The fixing rings 130 and 140 are used to fix the upper opening 34c and the lower opening 34d to the shaft portion 36b of the ball screw 36 and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35, respectively. do.

고정용 링(130)은 내륜(132), 외륜(134) 및 볼트(136)를 갖는다. 내륜(132)의 외주면(132a)은 직경이 아래를 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 또, 내륜(132)의 내주면(132b)은 볼 나사(36)의 축부(36b)의 외경보다도 조금 큰 정도 의 원통면으로 되어 있다. 내륜(132)의 상단에는, 반경방향 외측으로 넓어지는 플랜지부(132c)가 형성되어 있다. 플랜지부(132c)에는, 볼트(136)가 상하방향으로 삽입통과되는 볼트 구멍(132d)이 복수 설치되어 있다. 또, 외륜(134)의 내주면(134a)은 직경이 아래를 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 외륜(134)의 내주면(134a)은 내륜(132)의 내주면(132b)과 동일한 테이퍼각을 가지고 있다. 또, 외륜(134)의 외주면(134b)은 상부 개구부(34c)의 직경보다도 조금 작은 원통면으로 되어 있다. 또한, 외륜(134)에는, 볼트 구멍(132d)과 대응하여, 볼트(136)와 걸어 맞추는 암나사(134c)가 복수 형성되어 있다. 또, 외륜(134)의 내주면(134a)의 상단의 직경(최대 직경)은 내륜(132)의 내주면(132b)의 상단의 직경(최대 직경)보다도 작게 되어 있다. 이 때문에, 테이퍼면끼리를 맞닿게 하도록 내륜(132)을 외륜(134)의 위에 재치하면, 내륜(132)의 플랜지부(132c)의 하면은 외륜(134)의 상면과는 접촉하지 않고 뜬 상태가 된다. 외륜(134) 및 내륜(132)을 상부 개구부(34c)와 볼 나사(36)의 축부(36b)와의 사이의 간극에 끼워 넣고, 플랜지부(132c)의 볼트 구멍(132d)을 거쳐서 암나사(134c)에 삽입된 볼트(136)을 졸라대면, 내륜(132)의 테이퍼면(132b)은 외륜(134)의 테이퍼면(134a)으로부터 반경방향내에 적합한 것의 힘을 받고, 내륜(132)의 원통면(132b)은 볼 나사(36)의 축부(36b)를 강하게 압박한다. 또, 이 때 외륜(134)의 테이퍼면(134a)은 내륜(132)의 테이퍼면(132b)으로부터 반경방향 외향의 힘을 받아, 원통면(134b)은 상부 개구부(34c)를 강하게 압박한다. 이 결과 발생하는 정지 마찰력에 의해, 볼 나사(36)의 축부(36b)는 통 형상 본체(34B)의 상부 원통부(34a)에 견고하게 고정되어, 양자는 일체화된다. 또한, 도면에는 볼트(136), 볼트 구멍(132d), 암나사(134c)는 각각 2조씩 도시되어 있는데, 실제는, 볼 나사(36)의 축을 중심으로 하는 원주상에 다수(예를 들면, 10조)설치되어 있다. The fixing ring 130 has an inner ring 132, an outer ring 134, and a bolt 136. The outer circumferential surface 132a of the inner ring 132 is a tapered surface whose diameter decreases downward. In addition, the inner circumferential surface 132b of the inner ring 132 is a cylindrical surface that is slightly larger than the outer diameter of the shaft portion 36b of the ball screw 36. At the upper end of the inner ring 132, a flange portion 132c extending radially outward is formed. The flange portion 132c is provided with a plurality of bolt holes 132d through which the bolts 136 are inserted in the vertical direction. In addition, the inner circumferential surface 134a of the outer ring 134 is a tapered surface whose diameter decreases downward. The inner circumferential surface 134a of the outer ring 134 has the same taper angle as the inner circumferential surface 132b of the inner ring 132. The outer circumferential surface 134b of the outer ring 134 is a cylindrical surface that is slightly smaller than the diameter of the upper opening 34c. Moreover, the outer ring 134 is provided with the female screw 134c which engages with the bolt 136 in correspondence with the bolt hole 132d. Moreover, the diameter (maximum diameter) of the upper end of the inner peripheral surface 134a of the outer ring 134 is smaller than the diameter (maximum diameter) of the upper end of the inner peripheral surface 132b of the inner ring 132. For this reason, when the inner ring 132 is placed on the outer ring 134 so that the tapered surfaces are brought into contact with each other, the lower surface of the flange portion 132c of the inner ring 132 is floated without contacting the upper surface of the outer ring 134. Becomes The outer ring 134 and the inner ring 132 are inserted in the gap between the upper opening 34c and the shaft portion 36b of the ball screw 36, and the female screw 134c is passed through the bolt hole 132d of the flange portion 132c. When the bolts 136 inserted are tightened, the tapered surface 132b of the inner ring 132 receives the force of a suitable one in the radial direction from the tapered surface 134a of the outer ring 134, and the cylindrical surface of the inner ring 132 132b strongly presses the shaft portion 36b of the ball screw 36. At this time, the tapered surface 134a of the outer ring 134 receives radially outward force from the tapered surface 132b of the inner ring 132, and the cylindrical surface 134b strongly presses the upper opening 34c. By the resultant static frictional force, the shaft portion 36b of the ball screw 36 is firmly fixed to the upper cylindrical portion 34a of the cylindrical body 34B, and both are integrated. Further, in the drawing, two sets of bolts 136, bolt holes 132d, and female threads 134c are shown. In reality, a plurality of bolts 136 (for example, 10 are arranged on the circumference around the axis of the ball screw 36). Joe) installed.

마찬가지로 고정용 링(140)은 내륜(142), 외륜(144) 및 볼트(146)를 갖는다. 내륜(142)의 외주면(142a)은 직경이 위를 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 또, 내륜(142)의 내주면(142b)은 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 외경보다도 조금 큰 정도의 원통면으로 되어 있다. 내륜(142)의 하단에는 반경방향 외측으로 넓어지는 플랜지부(142c)가 형성되어 있다. 플랜지부(142c)에는, 볼트(146)가 상하방향으로 삽입통과되는 볼트 구멍(142d)이 복수 설치되어 있다. 외륜(144)의 내주면(144a)은 직경이 위를 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 또, 외륜(144)의 외주면(144b)은 하부 개구부(34d)의 직경보다도 조금 작은 원통면으로 되어 있다. 또한, 외륜(144)에는, 볼트 구멍(142d)과 대응하여, 볼트(146)와 걸어맞추는 암나사(144c)가 복수 형성되어 있다. 또, 외륜(144)의 내주면(144a)의 하단의 직경(최대 직경)은 내륜(142)의 내주면(142b)의 하단의 직경(최대 직경)보다도 작아져 있다. 이 때문에, 테이퍼면끼리를 맞닿게 하도록 내륜(142)을 외륜(144)의 하방에 배치하면, 내륜(142)의 플랜지부(142c)의 상면은 외륜(144)의 하면과는 접촉하지 않고 뜬 상태로 된다. 외륜(144) 및 내륜(142)을 하부 개구부(34d)와 AC 서보모터(35)의 구동축(35a) 사이의 간극에 끼워 넣고, 플랜지부(142c)의 볼트 구멍(142d)을 통하여 암나사(144c)에 삽입된 볼트(146)를 세게 죄면, 내륜(142)의 테이퍼면(142b)은 외륜(144)의 테이퍼면(144a)으로부터 반경방향 내향의 힘을 받아, 내륜(142)의 원통면(142b)은 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)을 강하게 압박한다. 또, 이 때 외륜(144)의 테이퍼면(144a)은 내륜(142)의 테이퍼면(142b)으로부터 반경방향 외향의 힘을 받아, 원통면(144b)은 하부 개구부(34d)를 강하게 압박한다. 이 결과 발생하는 정지 마찰력에 의해, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)은 통 형상 본체(34B)의 하부 원통부(34b)에 견고하게 고정되어, 양자는 일체화된다. 또한, 도면에는 볼트(146), 볼트 구멍(142d), 암나사(144c)는 각각 2조씩 도시되어 있지만, 실제는, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 회전 중심축을 중심으로 하는 원주 상에 다수(예를 들면, 10조)설치되어 있다. Similarly, the fixing ring 140 has an inner ring 142, an outer ring 144, and a bolt 146. The outer circumferential surface 142a of the inner ring 142 is a tapered surface whose diameter decreases upward. The inner circumferential surface 142b of the inner ring 142 is a cylindrical surface that is a little larger than the outer diameter of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35. The lower end of the inner ring 142 is formed with a flange portion 142c widening radially outward. The flange part 142c is provided with a plurality of bolt holes 142d through which the bolt 146 is inserted in the vertical direction. The inner circumferential surface 144a of the outer ring 144 is a tapered surface whose diameter decreases upward. The outer circumferential surface 144b of the outer ring 144 is a cylindrical surface that is slightly smaller than the diameter of the lower opening 34d. In addition, in the outer ring 144, a plurality of female threads 144c engaging with the bolt 146 are formed so as to correspond to the bolt holes 142d. Moreover, the diameter (maximum diameter) of the lower end of the inner peripheral surface 144a of the outer ring 144 is smaller than the diameter (maximum diameter) of the lower end of the inner peripheral surface 142b of the inner ring 142. For this reason, when inner ring 142 is arrange | positioned under outer ring 144 so that taper surfaces may contact each other, the upper surface of the flange part 142c of inner ring 142 will float without contacting the lower surface of outer ring 144. It is in a state. The outer ring 144 and the inner ring 142 are inserted into the gap between the lower opening 34d and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35, and the female thread 144c is formed through the bolt hole 142d of the flange portion 142c. When the bolt 146 inserted into the rod is tightened, the tapered surface 142b of the inner ring 142 receives the radially inward force from the tapered surface 144a of the outer ring 144, and thus the cylindrical surface of the inner ring 142 142b strongly presses the drive shaft 35a of the AC servomotor 35. At this time, the tapered surface 144a of the outer ring 144 receives radially outward force from the tapered surface 142b of the inner ring 142, and the cylindrical surface 144b strongly presses the lower opening 34d. By the resultant static frictional force, the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 is firmly fixed to the lower cylindrical portion 34b of the cylindrical main body 34B, and both are integrated. In addition, although the volt | bolt 146, the bolt hole 142d, and the female screw 144c are shown by 2 sets in the figure, in fact, the circumferential image centering on the rotation center axis of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 is shown. Many (for example, ten sets) are installed in the building.

통 형상 본체(34B)의 상부 원통부(34a) 및 하부 원통부(34b)의 두께는 충분히 크고, 이것에 의해, 리지드 커플링(34)에 의한 연결부의 비틀림 강성은 이송나사(36) 및 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)과 동등 이상으로 된다. 따라서, 리지드 커플링(34)은 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)에 작용하는 토크를 높은 응답성을 가지고 볼 나사(36)에 전달 가능하다. The thickness of the upper cylindrical portion 34a and the lower cylindrical portion 34b of the cylindrical main body 34B is sufficiently large, whereby the torsional rigidity of the connection portion by the rigid coupling 34 is transferred to the feed screw 36 and AC. It becomes equal to or more than the drive shaft 35a of the servomotor 35. Therefore, the rigid coupling 34 can transmit the torque acting on the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 to the ball screw 36 with high responsiveness.

도 2에 도시되는 바와 같이, 테이블(33)의 중앙에 관통구멍(33d)이 설치되어 있고, 볼 나사(36)는 이 관통구멍(33d)을 관통하고 있다. 본 실시형태에서는, 시험시에 스러스트 방향의 대하중을 받는 볼 나사(36)를 회전 가능하게 지지하기 위하여, 관통구멍(33d)의 위치에 베어링부(150)를 설치하고 있다. 이하에, 이 베어링의 구조에 대하여 설명한다. As shown in FIG. 2, the through hole 33d is provided in the center of the table 33, and the ball screw 36 penetrates this through hole 33d. In this embodiment, in order to rotatably support the ball screw 36 which receives the heavy load of the thrust direction at the time of a test, the bearing part 150 is provided in the position of the through-hole 33d. Below, the structure of this bearing is demonstrated.

도 4는 테이블(33)의 관통구멍(33d) 부근의 종단면도이다. 도시되어 있는 바와 같이, 관통구멍(33d)에는, 둥근 고리 형상의 제 1 베어링 부착 부재(152)가 끼워 넣어져 있다. 제 1 베어링 부착 부재(152)의 상단에는, 반경방향 외측으로 넓어지는 플랜지부(152a)가 형성되어 있다. 플랜지부(152a)에는, 상하방향으로 천공된 관통구멍(152b)이 설치되어 있다. 테이블(33)에는, 관통구멍(152b)에 대응하는 위치에, 암나사(33e)가 형성되어 있다. 볼트(158a)를 관통구멍(152b) 및 암나사(33e)에 끼워 넣고, 이어서 볼트(158a)를 됨으로써, 제 1 베어링 부착 부재(152)는 테이블(33)에 고정되어, 양자는 일체화된다. 4 is a longitudinal cross-sectional view near the through hole 33d of the table 33. As shown in the drawing, a round annular first bearing attaching member 152 is fitted into the through hole 33d. On the upper end of the first bearing attachment member 152, a flange portion 152a is formed which is widened radially outward. The flange portion 152a is provided with a through hole 152b bored in the vertical direction. The female screw 33e is formed in the table 33 at the position corresponding to the through hole 152b. By inserting the bolt 158a into the through hole 152b and the female screw 33e, and then applying the bolt 158a, the first bearing attachment member 152 is fixed to the table 33, and both are integrated.

또, 볼 나사(36)의 나사부(36a)와 축부(36b) 사이에는, 축부(36b)측이 작은 직경으로 되는 것과 같은 단차가 설치되어 있다. 이 단차의 부분에, 제 1 칼라(154)가 배치되어 있다. 그리고, 제 1 칼라(154)의 아래에는, 조합 앵귤러 볼베어링(151), 제 2 칼라(155)가 차례로 장착된다. 또, 볼 나사(36)의 축부(36b)의 중도에는 수나사(36c)가 형성되어 있고, 제 1 칼라(154), 조합 앵귤러 볼베어링(151), 제 2 칼라(155)를 볼 나사(36)의 축부(36b)에 삽입통과한 후, 너트(156)를 볼 나사(36)의 수나사(36c)에 부착함으로써, 제 1 칼라(154)와 제 2 칼라(155) 사이에서 조합 앵귤러 볼베어링(151)의 내륜이 지지된다. In addition, a step is provided between the screw portion 36a and the shaft portion 36b of the ball screw 36 such that the shaft portion 36b side has a small diameter. The 1st collar 154 is arrange | positioned at the part of this step | step. The combination angular ball bearing 151 and the second collar 155 are sequentially mounted below the first collar 154. Moreover, the male screw 36c is formed in the middle of the shaft part 36b of the ball screw 36, and the 1st collar 154, the combined angular ball bearing 151, and the 2nd collar 155 are the ball screw 36. As shown in FIG. Of the combination angular ball bearing 151 between the first collar 154 and the second collar 155 by attaching the nut 156 to the male screw 36c of the ball screw 36 after passing through the shaft portion 36b. ) Inner ring is supported.

또, 제 1 베어링 부착 부재(152)의 하부에는, 제 2 베어링 부착 부재(153)가 배치되어 있다. 제 2 베어링 부착 부재(153)는, 볼트(158b)에 의해, 제 1 베어링 부착 부재(152)에 고정되어 있다. 제 2 베어링 부착 부재(153)의 상면은, 조합 앵귤러 볼베어링(151)의 외륜과 맞닿아 있고, 조합 앵귤러 볼베어링(151)의 외륜을 아래쪽에서 지지한다. In addition, a second bearing attachment member 153 is disposed below the first bearing attachment member 152. The second bearing attachment member 153 is fixed to the first bearing attachment member 152 by bolts 158b. The upper surface of the second bearing attachment member 153 is in contact with the outer ring of the combined angular ball bearing 151, and supports the outer ring of the combined angular ball bearing 151 from below.

조합 앵귤러 볼베어링(151)은, 한 쌍의 앵귤러 볼베어링(151a, 151b)의 정면 끼리를 대향시키도록 조합한 것(정면 조합)이다. 본 실시형태에서는, 볼 나사(36)가, 인장 시험 시에는 상방향의, 압축/굽힘 시험 시에는 하방향의 큰 하중을 받는다. 이 때문에, 한 쌍의 앵귤러 볼베어링을 정면 조합 또는 배면 조합(배면끼리를 대향시키도록 조합시킨 것)으로 조합하여, 상하 양방향의 스러스트 하중을 지지가능한 구성으로 하고 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 정면 조합의 조합 앵귤러 볼베어링(151)을 채용하여, 축(볼 나사(36)의 축부(36b))에 휨이 발생했을 때의 베어링 내부의 응력 집중을 막아, 베어링 자신의 파손이 일어나기 어렵도록 하고 있다. The combined angular ball bearing 151 is a combination (front combination) which faces front surfaces of a pair of angular ball bearings 151a and 151b. In the present embodiment, the ball screw 36 receives a large load in the upward direction during the tensile test and in the downward direction during the compression / bending test. For this reason, a pair of angular ball bearings is combined by the front combination or the back combination (combined so that back may oppose each other), and it is set as the structure which can support the thrust load of both upper and lower directions. In particular, in the present embodiment, the combination angular ball bearing 151 of the front combination is adopted to prevent the stress concentration inside the bearing when the bending occurs in the shaft (the shaft portion 36b of the ball screw 36), thereby reducing the bearing itself. It is hard to be damaged.

또한, 본 실시형태에서는, 조합 앵귤러 볼베어링(151)의 볼과 내외륜의 마찰을 경감시키기 위하여, 윤활유가 공급되어 있다. 이 윤활유의 누출을 방지하기 위하여, 제 1 칼라(154)와 제 1 베어링 부착 부재(152) 사이의 클리어런스, 및 제 2 칼라(155)와 제 2 베어링 부착 부재(153) 사이의 클리어런스에는, 각각 오일 시일(157a, 157b)이 설치되어 있다. 또, 제 1 베어링 부착 부재(152)와 제 2 베어링 부착 부재(154) 사이로부터의 윤활유의 누출을 막기 위하여, 제 1 베어링 부착 부재(152)와 제 2 베어링 부착 부재(154) 사이에는, 패킹(159)이 설치되어 있다. 또한, 제 2 베어링 부착 부재(153)에는, 반경방향으로 뻗는 관통구멍(153a)이 형성되어 있지만, 이것은, 윤활유를 외부로부터 공급할 때에 이용되는 것으로, 통상은 블라인드 캡(153b)에 의해 막혀 있다. In addition, in this embodiment, lubricating oil is supplied in order to reduce the friction of the ball of the combined angular ball bearing 151, and an inner and outer ring. In order to prevent the leakage of this lubricant, the clearance between the first collar 154 and the first bearing attachment member 152 and the clearance between the second collar 155 and the second bearing attachment member 153 are respectively. Oil seals 157a and 157b are provided. Moreover, in order to prevent the leakage of the lubricating oil from between the 1st bearing attachment member 152 and the 2nd bearing attachment member 154, it is packing between the 1st bearing attachment member 152 and the 2nd bearing attachment member 154. 159 is provided. Moreover, although the through-hole 153a which extends radially is formed in the 2nd bearing attachment member 153, this is used when supplying lubricating oil from the outside, and is normally clogged by the blind cap 153b.

다음에, 본 실시형태에 의한 리니어 가이드(40)의 레일(44) 및 러너 블록(46)(도 2)의 구성에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 5는, 레일(44) 및 러너 블록(46)을, 레일(44)의 장축방향으로 수직한 일면(즉 수평면)으로 절단한 단면도이며, 도 6은 도 5의 I-I 단면도이다. 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 러너 블록(46)에는 레일(44)을 둘러싸도록 오목부가 형성되어 있고, 이 오목부에는 레일(44)의 축방향으로 뻗는 4개의 홈(46a, 46a')이 형성되어 있다. 이 홈(46a, 46a')에는, 다수의 스테인리스강제의 볼(46b)이 수납되어 있다. 레일(44)에는, 러너 블록(46)의 홈(46a, 46a')과 대향하는 위치에 각각 홈(44a, 44a')이 설치되어 있고, 볼(46b)이 홈(46a)과 홈(44a),또는 홈(46a')과 홈(44a') 사이에 끼워지게 되어 있다. 홈(46a, 46a', 44a, 44a')의 단면 형상은 원호 형상이며, 그 곡률 반경은 볼(46b)의 반경과 대략 동일하다. 이 때문에, 볼(46b)은 남는 것이 없는 상태로 홈(46a, 46a', 44a, 44a')에 밀착된다. Next, the structure of the rail 44 and the runner block 46 (FIG. 2) of the linear guide 40 which concerns on this embodiment is demonstrated in detail using drawing. FIG. 5: is sectional drawing which cut | disconnected the rail 44 and the runner block 46 to one surface (namely, a horizontal surface) perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the rail 44, and FIG. 6 is sectional drawing I-I of FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, the runner block 46 has a recess formed to surround the rail 44, and the recess has four grooves 46a extending in the axial direction of the rail 44. 46a ') is formed. A plurality of stainless steel balls 46b are housed in these grooves 46a and 46a '. The rails 44 are provided with grooves 44a and 44a 'at positions facing the grooves 46a and 46a' of the runner block 46, respectively, and the balls 46b are provided with the grooves 46a and 44a. Or between the groove 46a 'and the groove 44a'. The cross-sectional shapes of the grooves 46a, 46a ', 44a, 44a' are circular arc-shaped, and the radius of curvature is approximately equal to the radius of the ball 46b. For this reason, the ball 46b is in close contact with the grooves 46a, 46a ', 44a, 44a' without any remaining.

러너 블록(46)의 내부에는, 홈(46a)의 각각과 대략 평행한 4개의 볼 퇴피로(46c, 46c')가 설치되어 있다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 홈(46a)과 퇴피로(46c)는, 각각의 양단에서 U자로(46d)를 통하여 접속되어 있고, 홈(46a), 홈(44a), 퇴피로(46c), 및 U자로(46d)에 의해, 볼(46b)을 순환시키기 위한 순환로가 형성된다. 홈(46a'), 홈(44a') 및 퇴피로(46c')에 의해서도, 동일한 순환로가 형성되어 있다. Inside the runner block 46, four ball retracting paths 46c and 46c ′ which are substantially parallel to each of the grooves 46a are provided. As shown in FIG. 6, the groove 46a and the retracting path 46c are connected to each other end via the U-curve 46d, and the groove 46a, the groove 44a, and the retracting path 46c. And U-curve 46d form a circulation path for circulating the ball 46b. The same circulation path is formed also by the groove 46a ', the groove 44a', and the retraction path 46c '.

이 때문에, 러너 블록(46)이 레일(44)에 대하여 이동하면, 다수의 볼(46b)이 홈(46a, 46a', 44a, 44a')을 구르면서 순환로를 순환한다. 이 때문에, 레일 축방향 이외의 방향으로 큰 하중이 가해졌다고 해도, 다수의 볼로 러너 블록을 지지 가능함과 아울러 볼(46b)이 구름으로써 레일 축방향의 저항이 작게 유지되므로, 러너 블록(46)을 레일(44)에 대하여 원활하게 이동시킬 수 있다. 또한, 퇴피로(46c) 및 U자로(46d)의 내경은 볼(46b)의 직경보다 약간 크게 되어 있다. 이 때문에, 퇴피로(46c) 및 U자로(46d)와 볼(46b) 사이에 발생하는 마찰력은 극히 미미하여, 그것에 의해 볼(46b)의 순환이 방해받지 않는다. For this reason, when the runner block 46 moves with respect to the rail 44, many balls 46b circulate through a circulation path, rolling the grooves 46a, 46a ', 44a, 44a'. For this reason, even if a large load is applied in a direction other than the rail axial direction, the runner block 46 can be supported by a large number of balls and the ball 46b is clouded so that the resistance in the rail axial direction is kept small. The rail 44 can be moved smoothly. In addition, the inner diameters of the retracting passage 46c and the U furnace 46d are slightly larger than the diameter of the ball 46b. For this reason, the frictional force generated between the retracting path 46c and the U furnace 46d and the ball 46b is extremely small, whereby circulation of the ball 46b is not disturbed.

도시되어 있는 바와 같이, 홈(46a와 44a)에 끼워진 2열의 볼(46b)의 열은 접촉각이 대략 ±45°가 되는 정면 조합형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다. 이 경우의 접촉각은 홈(46a 및 44a)이 볼(46b)과 접촉하는 접촉점끼리를 연결하는 선이 리니어 가이드의 레이디얼 방향(러너 블록으로부터 레일을 향하는 방향이며, 도 5에서의 아래 방향)에 대하여 이루는 각도이다. 이와 같이 형성된 앵귤러 볼베어링은, 역 레이디얼 방향(레일로부터 러너 블록을 향하는 방향으로, 도 5에서의 상방향) 및 횡방향(레이디얼 방향 및 러너 블록의 진퇴 방향의 쌍방에 직교하는 방향으로, 도 5에서의 좌우방향)의 하중을 지지할 수 있다. As shown, the rows of two rows of balls 46b fitted into the grooves 46a and 44a form a front combination angular ball bearing with a contact angle of approximately ± 45 °. In this case, the contact angle is a line connecting the contact points of the grooves 46a and 44a with the ball 46b in the radial direction of the linear guide (the direction from the runner block toward the rail and downward in FIG. 5). It is an angle with respect to. The angular ball bearing thus formed has a direction perpendicular to both the reverse radial direction (in the direction from the rail to the runner block, upward in Fig. 5) and the transverse direction (the radial direction and the retraction direction of the runner block). Can support a load in the right and left directions at 5.

마찬가지로, 홈(46a'과 44a')에 끼워진 2열의 볼(46b)의 열은 접촉각(홈(46a' 및 44a')이 볼(46b)과 접촉하는 접촉점끼리를 연결하는 선이 리니어 가이드의 역 레이디얼 방향에 대하여 이루는 각도)이 대략 ±45°가 되는 정면 조합형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다. 이 앵귤러 볼베어링은 레이디얼 방향 및 횡방향의 하중을 지지할 수 있다. Similarly, the row of the two rows of balls 46b fitted into the grooves 46a 'and 44a' is connected to the contact points where the contact angles (the grooves 46a 'and 44a' contact the balls 46b are inverse to the linear guides). Angular ball bearings of the front combination type are formed such that the angle formed with respect to the radial direction is approximately + -45 degrees. This angular ball bearing can support the load in a radial direction and a transverse direction.

또, 홈(46a와 44a)의 일방(도면 중 좌측)과, 홈(46a'과 44a')의 일방(도면 중 좌측)에 각각 끼워진 2열의 볼(46b)의 열도 또한 정면 조합형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다. 마찬가지로 홈(46a와 44a)의 타방(도면 중 우측)과, 홈(46a'과 44a')의 타방(도면 중 우측)에 각각 끼워진 2열의 볼(46b)의 열도 또한 정면 조합 형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다. In addition, the row of two rows of balls 46b fitted into one of the grooves 46a and 44a (left side in the drawing) and one of the grooves 46a 'and 44a' (left side in the drawing) are also angular ball bearings of the front combination type. Form. Similarly, the row of two rows of balls 46b fitted into the other (right side in the drawing) of the grooves 46a and 44a and the other side (right side in the drawing) of the grooves 46a 'and 44a' also has a front-angle angular ball bearing. Form.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 레이디얼 방향, 역 레이디얼 방향, 횡방향의 각각에 작용하는 하중에 대하여, 다수의 볼(46b)을 갖는 정면 조합형의 앵귤러 볼베어링이 지지하게 되어, 레일 축방향 이외의 방향에 가해지는 큰 하중을 충분히 지지할 수 있게 되어 있다. As described above, in the present embodiment, the front-side combined angular ball bearing having a large number of balls 46b is supported by loads acting on the radial direction, the reverse radial direction, and the transverse direction, respectively. It is possible to sufficiently support a large load applied in the direction of.

다음에 본 실시형태에 의한 만능 시험 장치(1)의 제어계측부의 구성에 대하여 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 의한 만능 시험 장치(1)의 제어계측부(200)의 블럭도이다. 본 실시형태에 의한 만능 시험 장치(1)는 단시간에 피로 시험을 행할 수 있도록, 시험편에 짧은 주기로 반복 하중을 가할 수 있게 되어 있다. Next, the structure of the control measurement part of the universal test apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. 7 is a block diagram of the control measurement unit 200 of the universal testing apparatus 1 according to the present embodiment. The universal testing apparatus 1 according to the present embodiment is capable of applying a repetitive load to the test piece at short intervals so that the fatigue test can be performed in a short time.

만능 시험 장치(1)의 제어계측부(200)는 설정값 지시 유닛(210), 구동 제어 유닛(220), 및 측정 유닛(250)을 갖는다. The control measuring unit 200 of the universal testing apparatus 1 includes a set value indicating unit 210, a drive control unit 220, and a measuring unit 250.

설정값 지시 유닛(210)은 어떻게 해서 하부 스테이지(31)(도 1)를 이동시킬지를 지시하기 위한 유닛이다. 구체적으로는, 하부 스테이지(31)의 초기위치로부터의 변위량(목표 위치)을 신호로서 출력하여 구동 제어 유닛(220)에 보내는 유닛이다. 설정값 지시 유닛(210)은 입력 인터페이스(212)와, 파형 생성 회로(214)를 갖는다. The set value indicating unit 210 is a unit for indicating how to move the lower stage 31 (FIG. 1). Specifically, it is a unit which outputs the displacement amount (target position) from the initial position of the lower stage 31 as a signal, and sends it to the drive control unit 220. The set value indicating unit 210 has an input interface 212 and a waveform generating circuit 214.

입력 인터페이스(212)는 설정값 지시 유닛(210)과 도시되지 않은 워크 스테이션을 접속하기 위한 인터페이스이다. 만능 시험 장치(1)의 오퍼레이터는 워크 스테이션을 조작하여, 어떻게 해서 하부 스테이지(31)를 변위시킬 것인지를 지시한다. 예를 들면, 정적인 인장 시험을 행하는 것이라면, 오퍼레이터는 워크 스테이 션을 조작하여 하부 스테이지(31)에 주는 변위속도를 입력하고, 입력 인터페이스(212)에 송신한다. 또, 시험편에 반복 하중을 가하는 피로 시험을 행하는 경우에는, 오퍼레이터는 워크 스테이션을 조작하여 하부 스테이지(31)의 진폭, 주파수, 및 파형(정현파와 삼각파의 어느 파형을 사용할지, 등)을 입력하고, 입력 인터페이스(212)에 송신한다. 입력 인터페이스(212)에 입력된 지시는 파형 생성 회로(214)에 보내진다. The input interface 212 is an interface for connecting the setting value indicating unit 210 and a workstation not shown. The operator of the universal testing apparatus 1 operates the workstation and instructs how to displace the lower stage 31. For example, if the static tension test is to be performed, the operator operates the workstation to input the displacement velocity to the lower stage 31 and transmits it to the input interface 212. In addition, when performing a fatigue test in which a cyclic load is applied to the test piece, the operator operates the workstation to input an amplitude, a frequency, and a waveform (which waveform of sine and triangle waves to use, etc.) of the lower stage 31. To the input interface 212. Instructions input to the input interface 212 are sent to the waveform generation circuit 214.

파형 생성 회로(214)는 입력 인터페이스(212)로부터 송신된 지시를 해석하여, 하부 스테이지(31)의 초기위치로부터의 변위량을 차례차례 연산하고, 이것을 구동 제어 유닛(220)에 송신한다. 또한, 피로 시험을 행할 때는, 단일의 정현파나 삼각파와 같은 일정한 파형·주파수로 하부 스테이지(31)를 구동하는 것에만 머물지 않고, 여러 진폭이나 주파수를 갖는 함수로부터 합성된 함수에 기초하여 하부 스테이지(31)를 구동하는 것도 가능하다. 예를 들면, 주파수가 상이한 정현파를 곱셈한 함수에 기초하여, 하부 스테이지(31)의 진폭이 경시변화 하도록, 하부 스테이지(31)를 구동시키는 것도 가능하다. The waveform generation circuit 214 interprets the instruction transmitted from the input interface 212, sequentially calculates the displacement amount from the initial position of the lower stage 31, and transmits it to the drive control unit 220. When the fatigue test is performed, the lower stage (based on a function synthesized from a function having various amplitudes or frequencies is not limited to driving the lower stage 31 with a constant waveform and frequency such as a single sinusoidal or triangular wave). 31) is also possible. For example, it is also possible to drive the lower stage 31 so that the amplitude of the lower stage 31 changes over time based on a function of multiplying sinusoids of different frequencies.

하부 스테이지(31)의 변위량은 디지털 신호로서 파형 생성 회로(214)로부터 출력된다. 이 때문에, 파형 생성 회로(214)로부터 구동 제어 유닛(220)에 송신되는 신호는 우선 D/A 컨버터(222)에 입력되어 아날로그 신호로 변환된다. 아날로그 신호로 변환된 하부 스테이지(31)의 변위량 정보는 이어서 앰프(224)에 보내진다. 그리고, 앰프(224)는 D/A 컨버터(222)로부터 보내진 하부 스테이지(31)의 변위량 정보를 증폭하여 출력한다. The displacement amount of the lower stage 31 is output from the waveform generation circuit 214 as a digital signal. For this reason, the signal transmitted from the waveform generation circuit 214 to the drive control unit 220 is first input to the D / A converter 222 and converted into an analog signal. The displacement information of the lower stage 31 converted into the analog signal is then sent to the amplifier 224. The amplifier 224 amplifies and outputs displacement information of the lower stage 31 sent from the D / A converter 222.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는, AC 서보모터(35)가 하부 스테이지(31)를 구동함으로써, 각종 시험이 행해진다. 여기에서, AC 서보모터(35)는 구동축(35a)(도 1)의 회전수를 검출하기 위한 인코더를 내장하고 있고, 인코더가 검출한 회전수는 구동 제어 유닛(220)의 현재위치 연산 회로(226)에 송신된다. As described above, in the present embodiment, various tests are performed by the AC servomotor 35 driving the lower stage 31. Here, the AC servomotor 35 incorporates an encoder for detecting the rotational speed of the drive shaft 35a (FIG. 1), and the rotational speed detected by the encoder is the current position calculation circuit of the drive control unit 220 ( 226).

현재위치 연산 회로(226)는 AC 서보모터(35)의 인코더의 검출결과에 기초하여 하부 스테이지(31)의 현재위치를 연산하여 출력한다. 그리고, 앰프(224)의 출력과 현재위치 연산 회로(226)의 출력의 차분(즉, 하부 스테이지(31)의 목표 위치와 현재위치와의 차에 상당하는 신호)이 전류 생성 회로(228)에 송신된다. The present position calculating circuit 226 calculates and outputs the present position of the lower stage 31 based on the detection result of the encoder of the AC servomotor 35. The difference between the output of the amplifier 224 and the output of the current position calculating circuit 226 (that is, a signal corresponding to the difference between the target position of the lower stage 31 and the current position) is supplied to the current generating circuit 228. Is sent.

전류 생성 회로(228)는, 수신한 신호에 기초하여, AC 서보모터(35)에 출력하는 3상전류를 생성하고, 이것을 AC 서보모터에 출력한다. 이 결과, 하부 스테이지(31)가 목표 위치에 도달하도록 AC 서보모터(35)가 구동된다. The current generation circuit 228 generates a three-phase current output to the AC servomotor 35 based on the received signal, and outputs this to the AC servomotor. As a result, the AC servomotor 35 is driven so that the lower stage 31 reaches the target position.

하부 스테이지(31)를 구동함으로써 시험편에 가해지는 하중은 만능 시험 장치(1)의 어태치먼트(28)(도 1)에 내장된 로드셀(254) 및, 로드셀(254)의 변형량을 전기신호로서 취출하기 위한 브리지 회로(256)에 의해 검출된다. 검출된 하중값은 A/D컨버터(258)에 의해 디지털 신호로 변환되어, 출력 인터페이스(259)를 통해 워크 스테이션에 송신된다. 워크 스테이션은, 출력 인터페이스(259)로부터 송신된 하중값을 집계하여, 예를 들면, 시간축을 횡축, 시험편에 가해지는 응력을 종축으로 한 그래프를 생성하여 표시한다. The load applied to the test piece by driving the lower stage 31 is used to extract the deformation amount of the load cell 254 and the load cell 254 embedded in the attachment 28 (FIG. 1) of the universal testing apparatus 1 as an electric signal. Is detected by the bridge circuit 256. The detected load value is converted into a digital signal by the A / D converter 258 and transmitted to the workstation via the output interface 259. The work station aggregates the load values transmitted from the output interface 259, for example, generates and displays a graph with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the stress applied to the test piece.

또, A/D컨버터(258)의 출력인 하중값을 파형 생성 회로(214)에 보내고, 하중에 따라 하부 스테이지(31)의 변위의 거동을 변화시키는, 소위 피드백 제어를 행하 는 것도 가능하다. 예를 들면, 하부 스테이지(31)의 변위량과 하중값이 비례관계를 나타내지 않는, 즉 시험편의 항복이 생겨 있을 때는 하부 스테이지의 진폭을 크게 하는 등의 제어를 행할 수 있다. It is also possible to carry out so-called feedback control, which sends the load value output from the A / D converter 258 to the waveform generating circuit 214 and changes the behavior of the displacement of the lower stage 31 in accordance with the load. For example, when the displacement amount of the lower stage 31 and the load value do not show a proportional relationship, that is, when the test piece yields, the amplitude of the lower stage can be controlled, for example.

이상과 같은 구성의 만능 시험 장치(1)를 사용함으로써, 시험편의 정적 파괴 시험이나, 피로 시험 등을 행할 수 있다. 여기에서, 본 실시형태에서는, 응답성이 높고, 또한 높은 토크의 AC 서보모터(35)를 사용하여 하부 스테이지(31)를 구동하고 있다. 이 때문에, 만능 시험 장치(1)는, 최대 수 100kN의 하중을 시험편에 가할 수 있고, 또 수 100Hz라는 높은 주파수로 반복 하중을 시험편에 가하는 것도 가능하다. 따라서, 본 실시형태에 의한 만능 시험 장치(1)에 의하면, 단시간 중에 시험편의 피로특성을 평가하는 것이 가능하여, 시험시간의 단축화를 도모할 수 있다. By using the universal testing apparatus 1 of the above structure, a static fracture test of a test piece, a fatigue test, etc. can be performed. Here, in this embodiment, the lower stage 31 is driven using the AC servomotor 35 of high responsiveness and high torque. For this reason, the universal testing apparatus 1 can apply the load of up to several 100 kN to a test piece, and can also apply a repetitive load to a test piece at a high frequency of several 100 Hz. Therefore, according to the universal testing apparatus 1 of this embodiment, it is possible to evaluate the fatigue characteristic of a test piece in a short time, and can shorten test time.

또, 본 실시형태의 구성에 의하면, 도 2에 도시되는 바와 같이, 하부 스테이지(31)를 이동시키기 위한 동력원인 AC 서보모터(35)와, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 회전운동을 상하운동으로 변환할 때에 사용되는 볼 나사용의 베어링(151) 및 리니어 가이드(40)가 동일한 플레이트인 테이블(33)에 고정되어 있다. 이것에 의해, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)이나 볼 나사(36), 하부 스테이지(31)를 가이드 하기 위한 리니어 가이드(40) 등의 상대위치를 고정밀도로 위치 결정하여 부착하는 것이 가능하다. 이 때문에, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)이나 볼 나사(36)의 축부(36b)의 고정밀도의 심내기를 용이하고 또한 보다 정확하게 행할 수 있다. 또, 동일 플레이트 상에 높은 상대위치 정밀도가 필요한 요소를 모두 배 치한 구성으로 함으로써 고정밀도로 위치 결정된 각 요소의 상대 위치를 안정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. Moreover, according to the structure of this embodiment, as shown in FIG. 2, the rotation of the AC servomotor 35 which is a power source for moving the lower stage 31, and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 is carried out. The bearing 151 for the ball screw and the linear guide 40 used when converting the motion to the vertical motion are fixed to the table 33 which is the same plate. As a result, it is possible to accurately position and attach relative positions of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35, the ball screw 36, the linear guide 40 for guiding the lower stage 31, and the like. Do. For this reason, high precision planting of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 and the shaft portion 36b of the ball screw 36 can be performed easily and more accurately. In addition, it is possible to stably maintain the relative position of each element positioned with high accuracy by arranging all elements that require high relative position accuracy on the same plate.

이와 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)이나 볼 나사(36)의 심내기를 고정밀도로 행할 수 있기 때문에, 심내기 오차에 의해 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)이나 볼 나사(36)의 축부(36b)에 작용하는 굽힘 응력은 비교적 작다. 통상, 서보모터와 이송나사를 연결하기 위한 커플링은, 저강성의 재료(고무나 금속 스프링 등)를 개재시킴으로써, 굽힘 응력을 흡수하도록 구성된 플렉시블 커플링이 사용된다. 그렇지만, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 2축의 심내기를 고정밀도로 행할 수 있기 때문에, 강성이 높은 재료로 형성된 리지드 커플링(34)을 사용할 수 있다. 이 때문에, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)에 작용하는 토크를 높은 응답성을 가지고 볼 나사(36)의 축부(36b)에 전달시킬 수 있다. 따라서, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)을 고사이클로 왕복회전시켜도, 볼 나사(36)는 구동축(35a)의 움직임에 정확하게 추종할 수 있기 때문에, 시험편이 강 등의 고강성의 것이고, 또한 크로스 헤드(31b)를 수 10Hz 이상의 고속으로 왕복운동시킨 경우에도 설정된 하중(변형)을 정확하게 시험편에 가할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 의한 만능 시험 장치(1)는, 시험편의 피로 시험을 단시간에 행하는 것이 가능하게 된다. As described above, according to the configuration of the present embodiment, since the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 and the ball screw 36 can be precisely precisiond, the AC servomotor 35 is driven by the deepening error. The bending stress acting on the drive shaft 35a or the shaft portion 36b of the ball screw 36 is relatively small. Usually, the coupling for connecting a servomotor and a feed screw uses the flexible coupling comprised so that a bending stress may be absorbed by interposing a low rigid material (rubber, a metal spring, etc.). However, in the present embodiment, as described above, since biaxial planting can be performed with high accuracy, the rigid coupling 34 formed of a material having high rigidity can be used. For this reason, the torque acting on the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 can be transmitted to the shaft portion 36b of the ball screw 36 with high responsiveness. Therefore, even when the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 is reciprocated at high cycles, since the ball screw 36 can accurately follow the movement of the drive shaft 35a, the test piece is of high rigidity such as steel, In addition, even when the crosshead 31b is reciprocated at a high speed of several 10 Hz or more, the set load (strain) can be accurately applied to the test piece. That is, the universal testing apparatus 1 according to the present embodiment can perform the fatigue test of the test piece in a short time.

또한, 본 실시형태에서는, 도 2와 같이, 레일(44)이 가이드 프레임(42)에, 러너 블록(46)이 하부 스테이지에 각각 고정되는 구성으로 되어 있지만, 러너 블록이 가이드 프레임에, 레일이 하부 스테이지(즉 이송나사와 걸어맞추는 너트)에 각 각 고정되는 구성으로 해도 된다. In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 2, although the rail 44 is set to the guide frame 42 and the runner block 46 is fixed to the lower stage, respectively, the runner block is guided to the guide frame, It is good also as a structure fixed respectively to a lower stage (namely, a nut which engages with a feed screw).

또, 본 실시형태에서는, 만능 시험 장치의 크로스 헤드를 상하동시키는 기구로서 직동 액추에이터를 사용하고 있지만, 이 직동 액추에이터는 만능 시험 장치뿐만아니라, 도 8과 같은, 자동차(C)를 상하방향으로 가진시키기 위한 가진 시험 장치(1')에도 이용 가능하다. 즉, 본 실시형태에 의한 가동부(30)와 리니어 가이드(40)(도 1)를 구비한 직동 액추에이터를 4조 준비하고, 그 각각을 베이스(B)에 지지된 장치 프레임부(10')에 고정한다. 그리고, 각각의 크로스 헤드(31b)를 자동차(C)의 차륜(W)에 고정하여 가동부(30)의 AC 서보모터(35)를 구동함으로써, 자동차(C)를 가진시킬 수 있다. 이러한 가진 시험 장치는 자동차(C)와 같은 중량이 큰 피검체를 높은 진동 주파수로 가진할 수 있다. In addition, in this embodiment, although the linear actuator is used as a mechanism for vertically moving the crosshead of the universal testing apparatus, this linear actuator is not only the universal testing apparatus but also the vehicle C as shown in Fig. 8 in the vertical direction. Also available for excitation test apparatus 1 '. That is, four sets of linear motion actuators provided with the movable part 30 and the linear guide 40 (FIG. 1) which concerns on this embodiment are prepared, and each of them is equipped with the apparatus frame part 10 'supported by the base B. Fix it. The vehicle C can be excited by fixing each crosshead 31b to the wheel W of the automobile C to drive the AC servomotor 35 of the movable portion 30. Such an excitation test apparatus can excite a heavy subject such as an automobile C at a high vibration frequency.

또, 본 실시형태에서는, 리지드 커플링(34)이 볼 나사(36)의 축부(36b)와 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)을 연결하고 있다(도 3). 그렇지만, 본 발명은 상기의 구성에 한정되지 않고, 비틀림 방향에 높은 강성을 갖는 다른 커플링을 사용해도 된다. 이러한 커플링으로서는, 예를 들면, 다음에 설명하는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 세미 리지드 커플링이 있다. In this embodiment, the rigid coupling 34 connects the shaft portion 36b of the ball screw 36 and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 (FIG. 3). However, this invention is not limited to said structure, You may use the other coupling which has high rigidity in a torsion direction. As such a coupling, for example, there is a semi-rigid coupling according to the second embodiment of the present invention described below.

세미 리지드 커플링에 의해 볼 나사와 AC 서보모터의 구동축을 연결한 만능 시험 장치를 본 발명의 제 2 실시형태로서 이하에 설명한다. 또한, 본 발명의 제 1 실시형태와 제 2 실시형태는 볼 나사와 AC 서보모터의 구동축을 연결하는 커플링이 상이할 뿐이며, 그 외는 동일하다. 따라서, 본 실시형태에서 제 1 실시형태와 동일한 부재 또는 요소에는, 제 1 실시형태의 것과 동일한 부호를 부여하고, 그것 들에 관한 상세한 설명은 생략한다. The universal testing apparatus in which the ball screw and the drive shaft of the AC servomotor are connected by semi-rigid coupling will be described below as a second embodiment of the present invention. In addition, the coupling which connects a ball screw and the drive shaft of an AC servomotor differs in 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention, and the others are the same. Therefore, in this embodiment, the same code | symbol as the thing of 1st Embodiment is attached | subjected to the member or element similar to 1st Embodiment, and the detailed description about them is abbreviate | omitted.

도 9는, 본 실시형태에서의 세미 리지드 커플링(300) 및, 이 세미 리지드 커플링(300)을 통하여 서로 연결되는 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)과 볼 나사(36)의 축부(36b)를 나타내는 확대 단면도이다. 본 실시형태에 의한 세미 리지드 커플링(300)은 비틀림 강성이 극히 높아지도록 구성되어 있어, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)에 가해지는 토크를 높은 응답성을 가지고 볼 나사(36)에 전달시킬 수 있다. 또, 내부의 수지 부재에 의해 길이방향의 축의 변위를 유연하게 흡수하도록 구성되어 있어, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)으로부터 전해지는 AC 서보모터가 발생하는 축방향의 진동을 대폭 쇠퇴시켜, 볼 나사(36)에 전해지기 어렵게 되어 있다. FIG. 9 shows the shaft portion of the drive shaft 35a and the ball screw 36 of the AC rigid motor 35 connected to each other via the semi-rigid coupling 300 according to the present embodiment. It is an expanded sectional view which shows 36b. The semi-rigid coupling 300 according to the present embodiment is configured so that the torsional rigidity is extremely high, and the torque applied to the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 is highly responsive to the ball screw 36. Can be delivered. Moreover, it is comprised so that the displacement of the axis | shaft of a longitudinal direction may be absorbed flexibly by the internal resin member, and the vibration of the axial direction which the AC servomotor conveyed from the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 generate | occur | produces is greatly reduced. It is difficult to transmit the ball screw 36.

도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 세미 리지드 커플링(300)은, 나일론제의 내륜(360)과, 한 쌍의 듀랄루민제의 외륜(320 및 340), 및 이것들을 고정하는 복수(본 실시형태에서는 6개)의 볼트(382)로 구성되어 있다. 내륜(360)의 중앙에는, 내부에서 서로 연락하는 둥근 구멍(362a, 362b)이 동축 상에 설치되어 있다. 둥근 구멍(362a)의 내경은 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)을 간극 없이 삽입할 수 있는 크기이며, 둥근 구멍(362b)의 내경은 볼 나사(36)의 축부(36b)를 간극 없이 삽입할 수 있는 크기로 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 볼 나사(36)의 축부(36b)는 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)보다도 작은 직경이므로, 둥근 구멍(362b)의 외경은 둥근 구멍(362a)의 외경보다도 작은 직경으로 되어 있다. As shown in FIG. 9, the semi-rigid coupling 300 includes an inner ring 360 made of nylon, a pair of outer rings 320 and 340 made of duralumin, and a plurality of fixing them (this embodiment). Is composed of six bolts 382. In the center of the inner ring 360, round holes 362a and 362b communicating with each other therein are provided coaxially. The inner diameter of the round hole 362a is such that the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 can be inserted without a gap, and the inner diameter of the round hole 362b allows the shaft portion 36b of the ball screw 36 to have no gap. It is size to be able to insert. In addition, in this embodiment, since the shaft part 36b of the ball screw 36 is smaller than the drive shaft 35a of the AC servomotor 35, the outer diameter of the round hole 362b is larger than the outer diameter of the round hole 362a. It has a small diameter.

내륜(360)의 축방향 중앙에는, 내륜(360)의 외주로부터 반경방향 외향으로 뻗는 플랜지부(360a)가 형성되어 있다. 플랜지부(360a)의 양면 중앙부로부터는 축방향으로 뻗는 테이퍼부가 각각 형성되어 있다. 테이퍼부의 외측면(364, 366)은 축방향 선단에 근접할수록 외경이 작아지는 원추형의 테이퍼면으로 되어 있다. 또한 내륜(360)을 끼우는 한 쌍의 외륜(320, 340)의 중앙에는, 각각 테이퍼 형상의 내측면(322, 342)을 갖는 관통구멍이 형성되어 있다. 외륜(320과 340)은, 각각 내측면(322, 342)의 테이퍼면이 벌어지는 방향을 내륜(360)측을 향하여 배치되어 있다. 외륜(320, 340)의 테이퍼 형상의 내측면(322, 342)은 각각 내륜(360)의 외측면(364, 366)과 동일한 테이퍼각을 가지고 있다. 그리고, 외륜(320)의 내측면(322)과 내륜(360)의 외측면(364), 외륜(340)의 내측면(342)과 내륜(360)의 외측면(366)이 겹치도록, 외륜(320, 340)의 관통구멍에 내륜의 양단에 형성된 테이퍼부가 끼워 넣어져 있다. In the axial direction center of the inner ring 360, the flange part 360a which extends radially outward from the outer periphery of the inner ring 360 is formed. Tapered portions extending in the axial direction are formed from the central portions on both sides of the flange portion 360a, respectively. The outer surfaces 364 and 366 of the tapered portion are conical tapered surfaces whose outer diameter decreases closer to the axial tip. Further, through-holes having tapered inner surfaces 322 and 342 are formed in the center of the pair of outer rings 320 and 340 for fitting the inner ring 360. The outer ring 320 and 340 are arrange | positioned toward the inner ring 360 side in the direction which the taper surface of the inner surface 322, 342 spreads, respectively. The tapered inner surfaces 322, 342 of the outer rings 320, 340 have the same taper angles as the outer surfaces 364, 366 of the inner rings 360, respectively. In addition, the inner ring 322 of the outer ring 320 and the outer ring 364 of the inner ring 360, the inner ring 342 of the outer ring 340, and the outer ring 366 of the inner ring 360 overlap the outer ring. Tapered portions formed at both ends of the inner ring are fitted into the through holes of the 320 and 340.

또, 외륜(340)의 관통구멍의 주위에는, 볼트(382)의 선단부에 형성된 수나사와 걸어맞추는 암나사(344)가 관통구멍의 축을 중심으로 하는 원주 상에 동일한 간격으로 복수 형성되어 있다. 또, 외륜(320)과 내륜(360)의 플랜지부(360a)에도, 암나사(344)에 대응하는 위치에, 볼트구멍(324, 368)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 6개의 볼트(382)가 외륜(320)의 볼트구멍(324) 및 내륜(360)의 볼트구멍(368)에 삽입통과되어 외륜(340)의 암나사(344)와 걸어맞추어져 있다. In addition, a plurality of female screws 344 engaging with the male screw formed at the distal end portion of the bolt 382 are formed on the circumference around the axis of the through hole at equal intervals around the through hole of the outer ring 340. Further, bolt holes 324 and 368 are formed at positions corresponding to the female screw 344 in the flange portion 360a of the outer ring 320 and the inner ring 360, respectively. Six bolts 382 are inserted into the bolt holes 324 of the outer ring 320 and the bolt holes 368 of the inner ring 360 and engaged with the female screw 344 of the outer ring 340.

내륜(360)의 둥근 구멍(362a)에 하방에서 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 선단이, 둥근 구멍(362b)에 상방으로부터 볼 나사(36)의 축부(36b)의 선단이 끼워진 후, 볼트(382)를 단단히 죄면, 내륜(360)은 양측으로부터 외륜(320)과 외 륜(340)으로 강하게 사이에 끼이고, 외륜(320, 340)의 관통구멍에 내륜(360)의 2개의 테이퍼부가 각각 깊게 끼워 넣어진다. 이 때문에, 쐐기의 원리에 의해, 내륜(360)의 둥근 구멍(362a, 362b)으로부터 AC 서보모터(35)의 구동축(35a) 및 볼 나사(36)의 축부(36b)에 각각 강한 측압이 가해진다. 따라서, 둥근 구멍(362a, 362b)과 구동축(35a), 볼 나사(36)의 축부(36b) 사이에 각각 강력한 마찰력이 발생하여, 구동축(35a)과 볼 나사(36)가 내륜(360)을 통하여 일체로 연결된다. 이 결과, 세미 리지드 커플링(300)에 의한 연결부의 비틀림 강성은, 이송나사(36)나 AC 서보모터(35)의 구동축(35a)과 동등 이상으로 된다. The front end of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 is inserted below the round hole 362a of the inner ring 360, and the front end of the shaft portion 36b of the ball screw 36 is inserted into the round hole 362b from above. Then, when the bolt 382 is tightened firmly, the inner ring 360 is strongly sandwiched between the outer ring 320 and the outer ring 340 from both sides, and the two of the inner ring 360 are inserted into the through holes of the outer rings 320 and 340. Taper portions are inserted deeply. For this reason, strong side pressure was applied to the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 and the shaft portion 36b of the ball screw 36 from the round holes 362a and 362b of the inner ring 360 by the principle of the wedge. All. Therefore, a strong friction force is generated between the round holes 362a and 362b, the drive shaft 35a, and the shaft portion 36b of the ball screw 36, so that the drive shaft 35a and the ball screw 36 drive the inner ring 360. It is connected integrally through. As a result, the torsional rigidity of the connection part by the semi rigid coupling 300 becomes equal to or more than the feed shaft 36 and the drive shaft 35a of the AC servomotor 35.

도 9에 도시되는 바와 같이, 외륜(320과 340) 사이는 점탄성체인 나일론 수지로 형성된 내륜만으로 지지되어 있다. 또, 세미 리지드 커플링(300)에서, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 선단과, 볼 나사(36)의 축부(36b)의 선단은, 미소한(예를 들면, 약 1 밀리미터) 간격을 두고 연결되어 있다. 따라서, 모터로부터 축을 압축하는 방향의 힘이 가해진 경우에는, 내륜(360)이 탄성변형하고, 이 구동축(35a)과 볼 나사(36)와의 간격이 좁아짐으로써, 세미 리지드 커플링(300) 내에서 축방향의 힘을 흡수하여, 볼 나사(36)측으로 전해지는 힘을 대폭 쇠퇴시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 내륜(360)의 진동감쇠율은 구동축(35a)의 고유 진동수에 있어서 대략 최대로 되어 있다. 이것에 의해, 구동축(35a)의 축방향, 또는, 축의 반경방향의 진동을 효과적으로 쇠퇴시킬 수 있다. As shown in FIG. 9, between the outer rings 320 and 340 is supported only by the inner ring formed from the nylon resin which is a viscoelastic body. In the semi-rigid coupling 300, the tip of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 and the tip of the shaft portion 36b of the ball screw 36 are minute (for example, about 1 millimeter). ) Are connected at intervals. Therefore, when a force in the direction compressing the shaft from the motor is applied, the inner ring 360 is elastically deformed, and the distance between the drive shaft 35a and the ball screw 36 is narrowed, so that the semi-rigid coupling 300 is in the semi-rigid coupling 300. The force in the axial direction can be absorbed, and the force transmitted to the ball screw 36 side can be greatly reduced. In this embodiment, the vibration attenuation rate of the inner ring 360 is substantially maximum in the natural frequency of the drive shaft 35a. Thereby, the vibration of the drive shaft 35a in the axial direction or the radial direction of the shaft can be effectively reduced.

한편, 전술한 바와 같이, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 선단과, 볼 나사(36)의 축부(36b)의 선단과의 간격은 1 밀리미터 정도로 짧고, 또한 각 축의 선 단은 전체 둘레가 내륜과 일체화되어 있다. 이 때문에, 비틀림 방향으로는 충분히 리지드하게 연결되어 있어, AC 서보모터(35)의 구동축(35a)의 회전구동을 정확하게 볼 나사(36)에 전달할 수 있다. On the other hand, as described above, the distance between the distal end of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 and the distal end of the shaft portion 36b of the ball screw 36 is as short as about 1 millimeter, and the distal end of each axis is entirely. The circumference is integrated with the inner ring. For this reason, it is fully rigidly connected in the torsion direction, and can transmit the rotational drive of the drive shaft 35a of the AC servomotor 35 to the ball screw 36 correctly.

이상에서 설명한 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태는, 이송나사 기구를 사용한 만능 시험 장치에 관한 것이다. 그렇지만, 본 발명은 만능 시험 장치뿐만 아니라, 이하에 설명하는 본 발명의 제 3 실시형태와 같은, 다른 종류의 재료 시험 장치에서도 사용가능하다. The 1st and 2nd embodiment of this invention demonstrated above relates to the universal testing apparatus using a feed screw mechanism. However, the present invention can be used not only for the universal testing apparatus but also for other kinds of material testing apparatuses, such as the third embodiment of the present invention described below.

도 10은, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치의 정면도이다. 또, 도 11은 본 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치의 평면도이다. 본 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치(501)에서는, 긴 형상의 시험편(S)이, 그 장축 방향이 대략 수평으로 되도록 척(572, 574)의 발톱(572a, 574a)에 의해 양단을 파지된 상태에서 비틀림 시험을 행하게 되어 있다. 또한, 비틀림 시험 장치(501)의 구조를 명확하게 설명하기 위하여, 시험편(S) 및 이 시험편을 파지하는 척(572, 574)은 도 10에만 도시되어 있다. 즉, 도 11은 시험편(S) 및 척(572, 574)이 분리된 비틀어 시험 장치(501)의 평면도이다. 10 is a front view of a torsion test apparatus according to a third embodiment of the present invention. 11 is a top view of the torsion test apparatus according to the present embodiment. In the torsion test apparatus 501 according to the present embodiment, the elongated test piece S is held at both ends by the claws 572a and 574a of the chucks 572 and 574 so that the major axis direction thereof is substantially horizontal. The torsion test is to be done at. Incidentally, in order to clearly explain the structure of the torsion test apparatus 501, the test piece S and the chucks 572 and 574 for holding the test piece are shown only in FIG. That is, FIG. 11 is a top view of the twist test apparatus 501 in which the test piece S and the chucks 572 and 574 were separated.

도 10에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 베이스(B)에 고정된 하부 프레임(510)의 위에, 시험편(S)의 일단(고정단)을 고정 지지하기 위한 고정단 지지부(520)와, 시험편(S)의 타단(구동단)을 회전 가능하게 지지하는 구동단 지지부(530)가 설치되어 있다. 그리고, 구동단 지지부(530)로부터 시험편에 회전축(A) 주위의 소정의 토크를 부여함으로써, 시험편(S)에 비틀림 응력을 가하여 비틀 수 있다. As shown in FIG. 10, in this embodiment, the fixed end support part 520 for fixing and supporting the one end (fixed end) of the test piece S on the lower frame 510 fixed to the base B, and The drive end support part 530 which rotatably supports the other end (drive end) of the test piece S is provided. And by giving a predetermined torque about the rotation axis A to the test piece from the drive end support part 530, a torsional stress can be applied to the test piece S, and it can twist.

고정단 지지부(520)는 시험편(S)의 고정단을 파지하기 위한 고정단측 척(572)을 부착하기 위한 부착 플랜지(527)를 갖는다. 부착 플랜지(527)의, 고정단측 척(572)이 부착된 면과는 반대측의 면으로부터는 지지 샤프트(526)가 대략 수평방향으로 뻗어 있다. The fixed end support part 520 has the attachment flange 527 for attaching the fixed end side chuck 572 for holding the fixed end of the test piece S. As shown in FIG. The support shaft 526 extends substantially horizontally from the surface of the attachment flange 527 opposite to the surface to which the fixed end side chuck 572 is attached.

지지 샤프트(526)의 선단은 토크 계측용의 로드셀(562)의 일단에 연결된다. 지지 샤프트(526)의 선단과 로드셀(562)의 일단에는, 각각 접속용의 플랜지가 형성되어 있고, 이 플랜지끼리를 볼트로 고정함으로써, 지지 샤프트(526)와 로드셀(562)이 연결된다. 로드셀(562)의 타단은 고정단 지지부(520)의 고정단측 사이드 프레임(522)에 고정된다. 사이드 프레임(522)은, 고정단 지지부(520)의 고정단 지지 플레이트(521) 위에, 볼트 고정, 용접 등의 수단에 의해 견고하게 고정되어 있다. 고정단 지지 플레이트(521)는 하부 프레임(510) 위에 고정된다. 여기에서, 사이드 프레임(522)은 L자상의 단면 형상을 갖는 플레이트 형상의 부재로, 그 코너부에는 보강용의 리브(522a)가 형성되어 있다. 이 때문에, 사이드 프레임(522)의 강성은 높은 것으로 되어 있다. 상세한 것은 후술하지만, 고정단 지지 플레이트(521)는 하부 프레임(510)에 견고하게 고정되게 되어 있으므로, 사이드 프레임(522)은 베이스(B)와 일체의 강체라고 간주할 수 있다. The tip of the support shaft 526 is connected to one end of the load cell 562 for torque measurement. Connection flanges are formed at the front end of the support shaft 526 and one end of the load cell 562, respectively, and the support shaft 526 and the load cell 562 are connected by fixing the flanges with bolts. The other end of the load cell 562 is fixed to the fixed end side side frame 522 of the fixed end support 520. The side frame 522 is firmly fixed on the fixed end support plate 521 of the fixed end support part 520 by means of bolt fixing, welding, or the like. The fixed end support plate 521 is fixed on the lower frame 510. Here, the side frame 522 is a plate-shaped member having an L-shaped cross-sectional shape, and ribs 522a for reinforcement are formed at the corners thereof. For this reason, the rigidity of the side frame 522 is high. Although details will be described later, since the fixed end support plate 521 is firmly fixed to the lower frame 510, the side frame 522 may be regarded as a rigid body integral with the base B.

이와 같이, 시험편(S)의 고정단은 고정단측 척(572), 부착 플랜지(527), 지지 샤프트(526), 로드셀(562)을 통하여 사이드 프레임(522)에 고정되게 되어 있다. 여기에서, 고정단측 척(572), 부착 플랜지(527), 지지 샤프트(526), 로드셀(562)은 시험편(S)에 대하여 충분히 비틀림 강성이 높게 되어 있어, 시험편(S)의 구동단에 토크를 줌으로써, 시험편(S)의 내부에 토크의 크기에 따른 비틀림 응력을 발생시킬 수 있다. 그리고, 시험편(S)에 가해지는 토크의 크기는 로드셀(562)에 의해 계측된다. Thus, the fixed end of the test piece S is fixed to the side frame 522 via the fixed end side chuck 572, the attachment flange 527, the support shaft 526, and the load cell 562. Here, the fixed end side chuck 572, the attachment flange 527, the support shaft 526, and the load cell 562 have sufficiently high torsional rigidity with respect to the test piece S, and torque to the drive end of the test piece S. By giving, torsional stress according to the magnitude of the torque can be generated inside the test piece (S). The magnitude of the torque applied to the test piece S is measured by the load cell 562.

또, 지지 샤프트(526)는 그 중도에서 고정단측 베어링(524)에 의해, 회전 가능하게 지지된다. 고정단측 베어링(524)도 또한 볼트 고정, 용접 등의 수단에 의해, 고정단 지지 플레이트(521)의 위에 견고하게 고정되어 있다. In addition, the support shaft 526 is rotatably supported by the fixed end side bearing 524 in the middle. The fixed end side bearing 524 is also firmly fixed on the fixed end support plate 521 by means of bolt fixing, welding, or the like.

다음에 고정단 지지 플레이트(521)를 하부 프레임(510)에 고정하기 위한 기구에 대하여 설명한다. 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 하부 프레임(510)의 상면에는 한 쌍의 홈(511)이 형성되어 있다. 이 홈(511)과 볼트(512)를 사용하여, 고정단 지지 플레이트(521)가 하부 프레임(510)에 고정된다. 또한, 고정단 지지 플레이트(521)에는, 볼트(512)가 삽입통과되는 관통구멍(521a)이, 각 홈(511)을 따라 7개씩(즉 계 14개) 설치되어 있고, 이들 관통구멍(521a)의 모두에 볼트(512)가 부착됨으로써, 고정단 지지 플레이트(521)는 하부 프레임(510)에 견고하게 고정된다. Next, a mechanism for fixing the fixed end support plate 521 to the lower frame 510 will be described. As shown in FIG. 11, a pair of grooves 511 are formed on the upper surface of the lower frame 510. Using the groove 511 and the bolt 512, the fixed end support plate 521 is fixed to the lower frame 510. In addition, the fixed end support plate 521 is provided with seven through holes 521a through which the bolt 512 is inserted through each groove 511 (that is, 14 in total), and these through holes 521a. By attaching the bolts 512 to all of the, the fixed end support plate 521 is firmly fixed to the lower frame 510.

다음에 볼트(512)에 의한 고정단 지지 플레이트(521)의 고정의 구조에 대하여 상세히 설명한다. 도 12는 도 11의 II-II 단면도이다. 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 홈(511)은 상부(511a)의 폭보다 하부(511b)의 폭쪽이 커져 있는, 단차 부착된 홈이다. 또, 볼트(512)는 머리부에 육각 렌치용의 육각구멍(512a)이 형성된, 소위 육각구멍 부착 볼트이다. 이 볼트(512)는 홈(511)의 하부(511b)에 배치 되어 있는 너트(513)와 걸어맞추어지게 되어 있다. 너트(513)의 치수는 홈(511b)의 폭보다도 약간 작고, 홈(511a)의 폭보다는 크므로, 볼트(512)의 머리부와 너트(513) 사이에서 고정단 지지 플레이트(521)와 홈(511)의 상부(511a)가 단단히 죄어진다. 이 결과, 고정단 지지 플레이트(521)가 하부 프레임(510)에 견고하게 고정된다. Next, the structure of fixing the fixed end support plate 521 by the bolt 512 is demonstrated in detail. 12 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 11. As shown in FIG. 12, the groove 511 is a stepped groove in which the width of the lower portion 511b is larger than the width of the upper portion 511a. The bolt 512 is a so-called hexagonal socket head bolt with a hexagonal hole 512a for a hexagon wrench formed in the head. The bolt 512 is engaged with the nut 513 disposed in the lower portion 511b of the groove 511. Since the dimension of the nut 513 is slightly smaller than the width of the groove 511b and larger than the width of the groove 511a, the fixed end support plate 521 and the groove are between the head of the bolt 512 and the nut 513. The upper part 511a of 511 is tightened firmly. As a result, the fixed end support plate 521 is firmly fixed to the lower frame 510.

다음에 구동단 지지부(530)의 구성에 대하여 설명한다. Next, the structure of the drive end support part 530 is demonstrated.

도 10에 도시되는 바와 같이, 구동단 지지부(530)는 시험편(S)의 구동단을 파지하기 위한 구동단측 척(574)을 부착하기 위한 부착 플랜지(537)를 갖는다. 부착 플랜지(537)의, 구동단측 척(574)이 부착된 면과는 반대측의 면에는, 감속 기구(536)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 감속 기구(536)의 출력축에 부착 플랜지(537)가 형성되어 있다. 감속 기구(536)는 그 입력축의 고속·저토크의 회전운동을 출력축의 저속·고토크의 회전운동으로 변환한다. 출력축의 회전운동은 부착 플랜지(537), 척(574)을 통하여 시험편(S)의 구동단에 전달된다. As shown in FIG. 10, the drive end support 530 has an attachment flange 537 for attaching the drive end chuck 574 for holding the drive end of the test piece S. As shown in FIG. The reduction mechanism 536 is provided on the surface of the attachment flange 537 opposite to the surface on which the drive end side chuck 574 is attached. Specifically, the attachment flange 537 is formed in the output shaft of the reduction mechanism 536. The reduction mechanism 536 converts the rotational motion of the high speed and low torque of the input shaft into the rotational motion of the low speed and high torque of the output shaft. The rotational motion of the output shaft is transmitted to the drive end of the test piece S via the attachment flange 537 and the chuck 574.

이 감속 기구(536)는 구동단 지지부(530)의 구동단측 사이드 프레임(532)에 고정된다. 구동단측 사이드 프레임(532)은 구동단 지지부(530)의 구동단 지지 플레이트(531)의 위에 용접에 의해 견고하게 고정되어 있다. 구동단 지지 플레이트(531)는 고정단 지지 플레이트(521)와 동일한 고정 수단에 의해, 하부 프레임(510) 상에 고정된다. 여기에서, 사이드 프레임(532)은 회전축(A)에 대략 수직한 플레이트 형상의 부재이며, 사이드 프레임(532)과 구동단 지지 플레이트(531)에 의하여 형성되는 코너부에는 보강용의 리브(532a)가 형성되어 있다. 이 리 브(532a)도 또한 구동단 지지 플레이트(531)와 구동단측 사이드 프레임(532)에 용접되어 있다. 따라서, 사이드 프레임(532)과 구동단 지지 플레이트(531)는 높은 강성을 가지고 일체화되어 있다. 상기한 바와 같이, 구동단 지지 플레이트(531)는 하부 프레임(510)에 견고하게 고정되게 되어 있으므로, 사이드 프레임(532)은 베이스(B)와 일체의 강체라고 간주할 수 있다. This deceleration mechanism 536 is fixed to the drive end side frame 532 of the drive end support 530. The drive end side frame 532 is firmly fixed on the drive end support plate 531 of the drive end support 530 by welding. The drive end support plate 531 is fixed on the lower frame 510 by the same fixing means as the fixed end support plate 521. Here, the side frame 532 is a plate-shaped member that is substantially perpendicular to the rotation axis A, and reinforcing ribs 532a are formed at the corner portions formed by the side frame 532 and the drive end support plate 531. Is formed. This rib 532a is also welded to the drive end support plate 531 and the drive end side frame 532. Therefore, the side frame 532 and the drive end support plate 531 are integrated with high rigidity. As described above, since the drive end support plate 531 is firmly fixed to the lower frame 510, the side frame 532 may be regarded as a rigid body integral with the base B.

하부 프레임(510)의 중앙부(홈(511, 511) 사이)에는, 공동부(514)가 형성되어 있다. 이 공동부(514)에는, 구동단 지지부(530)를 하부 프레임(510)에 대하여 회전축(A) 방향으로 슬라이딩시키기 위한 이송나사 기구가 설치되어 있다. 도 10 및 11에 도시되어 있는 바와 같이, 공동부(514) 속에는, 회전축(A)에 평행한 방향으로 뻗는 이송나사(544)가 설치되어 있다. 이송나사(544)의 양단은 한 쌍의 베어링(545, 546)(도 10)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또, 구동단 지지 플레이트(531)의 하면에는, 이 이송나사(544)와 걸어맞추는 너트(548)가 고정되어 있다. 이 때문에, 구동단 지지 플레이트(531)가 하부 프레임(510)에 고정되어 있지 않은 상태(즉 구동단 지지 플레이트(531)를 고정하기 위한 볼트를 느슨하게 한 상태)에서, 이송나사(544)를 회동시킴으로써 구동단 지지부(530)를 이송나사(544)를 따라 이동시킬 수 있다. 또한, 이송나사(544)의 일단(베어링(545)측)에는, 이송나사(544)를 회동시키기 위한 핸들(542)이 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 이와 같이, 구동단 지지부(530)를 이동시킴으로써, 시험편(S)의 치수에 따라 고정단 지지부(520)와 구동단 지지부(530)의 간격을 조정할 수 있다. A cavity 514 is formed in the center portion (between the grooves 511 and 511) of the lower frame 510. The cavity 514 is provided with a feed screw mechanism for sliding the drive end support 530 in the direction of the rotation axis A with respect to the lower frame 510. As shown in FIGS. 10 and 11, in the cavity 514, a feed screw 544 extending in a direction parallel to the rotation axis A is provided. Both ends of the feed screw 544 are rotatably supported by a pair of bearings 545 and 546 (FIG. 10). In addition, a nut 548 engaging with the transfer screw 544 is fixed to the lower surface of the drive end support plate 531. For this reason, the feed screw 544 is rotated in the state in which the drive end support plate 531 is not fixed to the lower frame 510 (that is, the bolt for fixing the drive end support plate 531 is loosened). As a result, the driving end supporter 530 can be moved along the feed screw 544. At one end (bearing 545 side) of the feed screw 544, a handle 542 for rotating the feed screw 544 is provided. In this embodiment, the distance between the fixed end support part 520 and the drive end support part 530 can be adjusted according to the dimension of the test piece S by moving the drive end support part 530 in this way.

또, 사이드 프레임(532)의 부착 플랜지(537)의 하부에는, 인코더(538)의 풀 리(538a)가 부착되어 있다. 부착 플랜지(537)의 외주부(537a)도 또 풀리로서의 기능을 가지고 있고, 인코더(538)의 풀리(538a)와 부착 플랜지(537)의 풀리(537a)에 무단벨트(539) 건너 걸쳐져 있다. 인코더(538)는, 풀리(538a)의 회전각을 검출함으로써, 부착 플랜지(537)의 회전수나, 부착 플랜지(537)의 초기위치에 대한 회전각도, 반복 시험시의 사이클수 등을 연산하고, 이것을 인코더(538)의 표시부(538b)에 표시할 수 있다. 따라서, 비틀림 시험 장치(501)의 오퍼레이터는 인코더(538)의 표시부(538b)의 표시내용으로부터 비틀림 시험의 진척 상황 등을 확인할 수 있다. A pulley 538a of the encoder 538 is attached to the lower portion of the attachment flange 537 of the side frame 532. The outer circumferential portion 537a of the attachment flange 537 also has a function as a pulley, and the endless belt 539 extends across the pulley 538a of the encoder 538 and the pulley 537a of the attachment flange 537. By detecting the rotation angle of the pulley 538a, the encoder 538 calculates the rotation speed of the attachment flange 537, the rotation angle with respect to the initial position of the attachment flange 537, the number of cycles during the repeated test, and the like. This can be displayed on the display unit 538b of the encoder 538. Therefore, the operator of the torsion test apparatus 501 can confirm the progress of the torsion test or the like from the display contents of the display unit 538b of the encoder 538.

다음에 감속 기구(536)의 입력축(536a)과, 이 입력축에 토크를 가하는 AC 서보모터(535)의 배치에 대하여 설명한다. 도 13은 도 11의 III-III 단면도이다. 도 13에 도시되는 바와 같이, 감속 기구(536)의 입력축(536a)은, 리지드 커플링(533)을 통하여, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)과 연결되어 있다. 따라서, AC 서보모터(535)를 구동함으로써, 시험편(S)에 비틀림 응력을 가할 수 있다. 또, 도시되어 있는 바와 같이, AC 서보모터(535)는 모터 지지 프레임(534)을 통하여 사이드 프레임(532)에 고정되어 있다. Next, the arrangement of the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 and the AC servomotor 535 that applies torque to the input shaft will be described. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along III-III of FIG. 11. As shown in FIG. 13, the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 is connected to the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 via a rigid coupling 533. Therefore, the torsional stress can be applied to the test piece S by driving the AC servomotor 535. As shown, the AC servomotor 535 is fixed to the side frame 532 via the motor support frame 534.

또한, 감속 기구(536)는, 사이드 프레임(532)에 형성된 개구(532b) 속에 메워 넣어져 견고하게 고정되어 있다. 본 실시형태에서는, 감속 기구(536)는 파동기어 감속 기구이다. 파동기어 감속 기구는 입력축과 출력축이 동축으로 된다고 하는 특징을 갖는다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 회전축(A)과 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)이 동축으로 된다. 회전축(A)과 AC 서보모터(535)의 구동축(535a) 이 동축으로 되므로, 회전축(A)이 포함되는 연직면에 대하여 비틀림 시험 장치(501)가 대략 대칭인 형상으로 된다. 이 때문에, 시험 장치(501)는 중량 밸런스가 좋아, 시험시에 진동이 발생하기 어렵다. 또, 파동기어 감속 기구는 백래시가 극히 작다고 하는 특징이 있다. 이 때문에, 반복 하중을 시험편에 가하는 피로 시험 장치에 파동기어 감속기를 도입함으로써, 피로 시험의 정밀도를 비약적으로 향상시키는 것이 가능하게 되었다. 본 발명자가 인식하는 한에 있어서, 종래의 피로 시험 장치에 파동기어 감속기를 이용한 것은 존재하지 않는다. The deceleration mechanism 536 is filled in the opening 532b formed in the side frame 532 and is firmly fixed. In this embodiment, the reduction mechanism 536 is a wave gear reduction mechanism. The wave gear deceleration mechanism is characterized in that the input shaft and the output shaft are coaxial. For this reason, in this embodiment, the rotating shaft A and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 become coaxial. Since the rotating shaft A and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 become coaxial, the torsion test apparatus 501 becomes substantially symmetrical with respect to the vertical plane in which the rotating shaft A is included. For this reason, the test apparatus 501 has a good weight balance, and vibration is unlikely to occur during the test. Further, the wave gear deceleration mechanism has a feature that the backlash is extremely small. For this reason, by introducing a wave gear reducer into the fatigue test apparatus which applies a repetitive load to a test piece, it became possible to drastically improve the precision of a fatigue test. As far as the present inventors recognize, there is no use of a wave gear reducer in a conventional fatigue test apparatus.

본 실시형태에 의한 리지드 커플링(533)은, 비틀림 강성이 극히 높게 구성되어 있어, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)에 가해지는 토크를 높은 응답성을 가지고 감속 기구(536)의 입력축(536a)에 전달시킬 수 있다. 이하에, 리지드 커플링(533)의 구조에 대하여 설명한다. 도 14는, 리지드 커플링(533) 및, 이 리지드 커플링(533)을 통하여 서로 연결되는 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)과 감속 기구(536)의 입력축(536a)을 도시하는 확대 단면도이다. The rigid coupling 533 according to the present embodiment is configured to have extremely high torsional rigidity, and the torque applied to the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 has a high responsiveness and has an input shaft of the reduction mechanism 536. (536a). Hereinafter, the structure of the rigid coupling 533 will be described. FIG. 14 is an enlarged view showing the rigid shaft 533a and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 connected to each other via the rigid coupling 533 and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536. It is a cross section.

도시되어 있는 바와 같이, 리지드 커플링(533)은, 전체적으로는 중공의 단차 부착 환봉 형상(즉, 단차 부착된 두꺼운 원통)으로 되어 있다. 즉, 리지드 커플링(533)은 감속 기구(536)의 입력축(536a)이 끼워 넣어지는 출력측 개구부(533c)를 구비한 출력측 원통부(533a)와, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)이 끼워 넣어지는 입력측 개구부(533d)를 구비한 입력측 원통부(533b)를 갖는다. 본 실시형태에서는, 감속 기구(536)의 입력축(536a)은 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)보다도 작은 직경이기 때문에, 출력측 원통부(533a)의 외경은 입력측 원통부(533b)의 외경보 다도 작은 직경으로 되어 있다. As shown, the rigid coupling 533 has a hollow stepped round bar shape (ie, a stepped thick cylinder) as a whole. That is, the rigid coupling 533 includes an output side cylindrical portion 533a having an output side opening portion 533c into which the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 is fitted, and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535. It has an input side cylindrical part 533b provided with this input side opening 533d. In this embodiment, since the input shaft 536a of the reduction mechanism 536 is smaller than the drive shaft 535a of the AC servomotor 535, the outer diameter of the output side cylindrical part 533a is the outside of the input side cylindrical part 533b. The alarm tea ceremony has a small diameter.

또, 출력측 원통부(533a) 및 입력측 원통부(533b)의 안쪽(도 14에서는, 출력측 원통부(533a)의 우측 및 입력측 원통부(533b)의 좌측)에는, 각각 협착부(533e 및 533f)가 형성되어 있다. 협착부(533e 및 533f)의 직경은 각각 감속 기구(536)의 입력축(536a) 및 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)의 직경과 대략 동일하다. 이 때문에, 협착부(533e 및 533f)의 내주면과 감속 기구(536)의 입력축(536a)과 서보모터(535)의 구동축(535a)의 외주가 거의 간극이 없는 상태에서, 감속 기구(536)의 입력축(536a)과 서보모터(535)의 구동축(535a)은 협착부(533e, 533f)에 수용된다. In addition, in the inside of the output side cylindrical part 533a and the input side cylindrical part 533b (in FIG. 14, the right side of the output side cylindrical part 533a and the left side of the input side cylindrical part 533b), the constriction part 533e and 533f are respectively provided. Formed. The diameters of the narrowing portions 533e and 533f are approximately equal to the diameters of the input shaft 536a of the reduction mechanism 536 and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535, respectively. For this reason, the input shaft of the reduction mechanism 536 is provided in a state where the inner circumferential surfaces of the narrowing portions 533e and 533f and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 and the outer circumference of the drive shaft 535a of the servomotor 535 have almost no gaps. 536a and the drive shaft 535a of the servomotor 535 are accommodated in the constriction parts 533e and 533f.

출력측 개구부(533c) 및 입력측 개구부(533d)의 직경은 각각 감속 기구(536)의 입력축(536a) 및 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)의 외경보다도 크게 구성되어 있다. 출력측 개구부(533c) 및 입력측 개구부(533d)를 각각 감속 기구(536)의 입력축(36a) 및 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)에 고정하기 위하여, 고정용 링(630 및 640)이 사용된다. The diameter of the output side opening part 533c and the input side opening part 533d is comprised larger than the outer diameter of the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536, and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535, respectively. Fixing rings 630 and 640 are used to fix the output side opening 533c and the input side opening 533d to the input shaft 36a of the reduction mechanism 536 and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535, respectively. do.

고정용 링(630)은 내륜(632), 외륜(634) 및 볼트(636)를 갖는다. 내륜(632)의 외주면(632a)은 직경이 AC 서보모터측(도면 중 우측)을 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 또, 내륜(632)의 내주면(632b)은 감속 기구(536)의 입력축(536a)의 외경보다도 조금 큰 정도의 원통면으로 되어 있다. 내륜(632)의 감속 기구측(도면 중 좌측)에는 반경방향 외측으로 넓어지는 플랜지부(632c)가 형성되어 있다. 플랜지부(632c)에는, 볼트(636)가 회전축(A) 방향으로 삽입통과되는 볼트 구멍(632d)이 복수 설치되어 있다. 외륜(634)의 내주면(634a)은 직경이 AC 서보모터측을 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 또, 외륜(634)의 외주면(634b)은 출력측 개구부(533c)의 직경보다도 약간 작은 원통면으로 되어 있다. 또한, 외륜(634)에는, 볼트(636)와 걸어맞추는 암나사(634c)가 복수 형성되어 있다. 외륜(634) 및 내륜(632)을 출력측 개구부(533c)와 감속 기구(536)의 입력축(536a) 사이의 간극에 끼워 넣고, 이어서, 볼트(636)에 의해 내륜(632)을 외륜(634)에 고정하고, 또한 볼트(636)를 단단히 죔으로써, 내륜(632)의 원통면(632b)은 감속 기구(536)의 입력축(536a)을 강하게 압박하고, 외륜(634)의 원통면(634b)은 출력측 개구부(533c)를 강하게 압박한다. 이 결과 발생하는 정지 마찰력에 의해, 감속 기구(536)의 입력축(536a)은 리지드 커플링(533)의 출력측 원통부(533a)에 견고하게 고정되어, 양자는 일체화된다. 또한, 도면에는 볼트(636), 볼트 구멍(632d), 암나사(634c)는 각각 2조씩 도시되어 있는데, 실제는, 감속 기구(536)의 축을 중심으로 하는 원주 상에 다수(예를 들면, 10조) 설치되어 있다. The fixing ring 630 has an inner ring 632, an outer ring 634, and a bolt 636. The outer circumferential surface 632a of the inner ring 632 is a tapered surface whose diameter decreases toward the AC servomotor side (right side in the drawing). Moreover, the inner peripheral surface 632b of the inner ring 632 becomes a cylindrical surface a little larger than the outer diameter of the input shaft 536a of the reduction mechanism 536. On the deceleration mechanism side (left side in the figure) of the inner ring 632, a flange portion 632c that extends radially outward is formed. The flange portion 632c is provided with a plurality of bolt holes 632d through which the bolt 636 is inserted in the rotational axis A direction. The inner circumferential surface 634a of the outer ring 634 is a tapered surface whose diameter decreases toward the AC servomotor side. Moreover, the outer peripheral surface 634b of the outer ring 634 is a cylindrical surface slightly smaller than the diameter of the output side opening part 533c. Moreover, the outer ring 634 is provided with the female screw 634c which engages with the volt | bolt 636 in multiple numbers. The outer ring 634 and the inner ring 632 are inserted into a gap between the output side opening 533c and the input shaft 536a of the reduction mechanism 536, and then the inner ring 632 is fastened by the bolt 636. And the bolt 636 are firmly tightened, the cylindrical surface 632b of the inner ring 632 strongly presses the input shaft 536a of the reduction mechanism 536, and the cylindrical surface 634b of the outer ring 634. Presses the output side opening part 533c strongly. As a result of the static frictional force generated, the input shaft 536a of the reduction mechanism 536 is firmly fixed to the output side cylindrical portion 533a of the rigid coupling 533, and both are integrated. Further, in the drawing, two sets of bolts 636, bolt holes 632d, and female screws 634c are shown. In reality, a plurality of bolts (for example, 10 are arranged on the circumference around the axis of the reduction mechanism 536). Joe) It is installed.

마찬가지로, 고정용 링(640)은 내륜(642), 외륜(644) 및 볼트(646)를 갖는다. 내륜(642)의 외주면(642a)은 직경이 감속 기구측을 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 또, 내륜(642)의 내주면(642b)은 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)의 외경보다도 약간 큰 정도의 원통면으로 되어 있다. 내륜(642)의 하단에는, 반경방향 외측으로 넓어지는 플랜지부(642c)가 형성되어 있다. 플랜지부(642c)에는, 볼트(646)가 회전축(A) 방향으로 삽입통과되는 볼트 구멍(642d)이 복수 설치되어 있다. 외륜(644)의 내주면(644a)은 직경이 감속 기구측을 향하여 작아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 또, 외륜(644)의 외주면(644b)은 입력측 개구부(533d)의 직경보다도 약간 작은 원통면으로 되어 있다. 또한, 외륜(644)에는, 볼트(646)와 걸어맞추는 암나사(644c)가 볼트 구멍(642d)과 대응하는 위치에 복수 형성되어 있다. 외륜(644) 및 내륜(642)을 입력측 개구부(533d)와 AC 서보모터(535)의 구동축(535a) 사이의 간극에 끼워 넣고, 이어서, 볼트(646)에 의해 내륜(642)을 외륜(644)에 고정하고, 또한 볼트(646)를 단단히 죔으로써, 내륜(642)의 원통면(642b)은 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)을 강하게 압박하고, 외륜(644)의 원통면(644b)은 입력측 개구부(533d)를 강하게 압박한다. 이 결과 발생하는 정지 마찰력에 의해, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)은 리지드 커플링(533)의 입력측 원통부(533b)에 견고하게 고정되어, 양자는 일체화된다. 또한, 도면에는 볼트(646), 볼트 구멍(642d), 암나사(644c)는 각각 2조씩 도시되어 있는데, 실제는, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)의 회전 중심축을 중심으로 하는 원주 상에 다수(예를 들면, 10조) 설치되어 있다. Similarly, the fixing ring 640 has an inner ring 642, an outer ring 644, and a bolt 646. The outer circumferential surface 642a of the inner ring 642 is a tapered surface whose diameter decreases toward the deceleration mechanism side. The inner circumferential surface 642b of the inner ring 642 is a cylindrical surface that is slightly larger than the outer diameter of the drive shaft 535a of the AC servomotor 535. At the lower end of the inner ring 642, a flange portion 642c that extends radially outward is formed. The flange portion 642c is provided with a plurality of bolt holes 642d through which the bolt 646 is inserted through the rotation axis A direction. The inner circumferential surface 644a of the outer ring 644 is a tapered surface whose diameter decreases toward the deceleration mechanism side. The outer circumferential surface 644b of the outer ring 644 is a cylindrical surface slightly smaller than the diameter of the input side opening 533d. In the outer ring 644, a plurality of female screws 644c engaged with the bolt 646 are formed at positions corresponding to the bolt holes 642d. The outer ring 644 and the inner ring 642 are inserted into a gap between the input side opening 533d and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535, and then the inner ring 642 is fastened by the bolt 646 to the outer ring 644. ) And the bolt 646 is firmly tightened, the cylindrical surface 642b of the inner ring 642 strongly presses the drive shaft 535a of the AC servomotor 535, and the cylindrical surface of the outer ring 644. 644b strongly presses the input side opening 533d. As a result of the static frictional force generated, the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 is firmly fixed to the input side cylindrical portion 533b of the rigid coupling 533 so that both are integrated. In the drawing, two sets of bolts 646, bolt holes 642d, and female threads 644c are shown. In reality, a circumferential image centering on the rotation center axis of the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 is shown. Many (for example, ten sets) are installed in the building.

리지드 커플링(533)의 출력측 원통부(533a) 및 입력측 원통부(533b)의 두께는 충분히 크기 때문에, 리지드 커플링(533)은 실질적으로 강체로 간주할 수 있다. 따라서, 리지드 커플링(533)은 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)에 작용하는 토크를 높은 응답성을 가지고 감속 기구(536)에 전달 가능하다. Since the thicknesses of the output side cylindrical portion 533a and the input side cylindrical portion 533b of the rigid coupling 533 are sufficiently large, the rigid coupling 533 can be regarded as a substantially rigid body. Therefore, the rigid coupling 533 can transmit the torque acting on the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 to the deceleration mechanism 536 with high responsiveness.

다음에 본 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치(501)의 제어계측부의 구성에 대하여 설명한다. 도 15는 본 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치(501)의 제어계측부(700)의 블럭도이다. 본 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치(501)는 단시간에 피 로 시험을 행할 수 있도록, 시험편에 짧은 주기(1초당 수 10 사이클 정도)로 반복하여 비틀림 하중을 가할 수 있게 되어 있다. Next, the structure of the control measurement part of the torsion test apparatus 501 which concerns on this embodiment is demonstrated. 15 is a block diagram of the control measuring unit 700 of the torsion test apparatus 501 according to the present embodiment. The torsion test apparatus 501 according to the present embodiment is capable of repeatedly applying a torsional load to the test piece at short intervals (a few ten cycles per second) so that the fatigue test can be performed in a short time.

비틀림 시험 장치(501)의 제어계측부(700)는 설정값 지시 유닛(710), 구동 제어 유닛(720), 및 측정 유닛(750)을 갖는다. The control measurement unit 700 of the torsion test apparatus 501 has a set value indicating unit 710, a drive control unit 720, and a measurement unit 750.

설정값 지시 유닛(710)은, 어떻게 해서 시험편(S)에 비틀림 응력을 가할 것인지를 지시하기 위한 유닛이다. 구체적으로는, 설정값 지시 유닛(710)은 부착 플랜지(537)(또는 감속 기구(536)의 출력축)의 초기위치로부터의 각도를 신호로서 구동 제어 유닛(720)에 출력하는 유닛이다. 설정값 지시 유닛(710)은 입력 인터페이스(712)와, 파형 생성 회로(714)를 갖는다. The set value indicating unit 710 is a unit for indicating how to apply a torsional stress to the test piece S. FIG. Specifically, the set value indicating unit 710 is a unit which outputs the angle from the initial position of the attachment flange 537 (or the output shaft of the reduction mechanism 536) as a signal to the drive control unit 720. The setting value indicating unit 710 has an input interface 712 and a waveform generating circuit 714.

입력 인터페이스(712)는 설정값 지시 유닛(710)과 도시되지 않은 워크 스테이션을 접속하기 위한 인터페이스이다. 비틀림 시험 장치(501)의 오퍼레이터는 워크 스테이션을 조작하여, 어떻게 해서 하부 스테이지(531)를 변위시킬 것인지를 지시한다. 예를 들면, 정적인 비틀림 시험을 행하는 것이라면, 오퍼레이터는 워크 스테이션을 조작하여 단위시간당의 비틀림 각도를 입력하고, 입력 인터페이스(712)에 송신한다. 또, 시험편(S)에 반복 하중을 가하는 피로 시험을 행하는 경우에는, 오퍼레이터는 워크 스테이션을 조작하여 비틀림 각도의 진폭, 주파수, 및 파형(정현파와 삼각파의 어느 파형을 사용할지, 등)을 입력하고, 입력 인터페이스(712)에 송신한다. 입력 인터페이스(712)에 입력된 지시는 파형 생성 회로(714)에 보내진다. The input interface 712 is an interface for connecting the setting value indicating unit 710 and a workstation not shown. The operator of the torsion test apparatus 501 operates the workstation to instruct how to displace the lower stage 531. For example, if performing a static torsion test, the operator operates the workstation and inputs the torsion angle per unit time, and transmits it to the input interface 712. In addition, when performing a fatigue test in which a cyclic load is applied to the test piece S, the operator operates the workstation and inputs the amplitude, frequency, and waveform (which waveforms of sine and triangle waves to use, etc.) of the twist angle. To the input interface 712. Instructions input to the input interface 712 are sent to the waveform generation circuit 714.

파형 생성 회로(714)는, 입력 인터페이스(712)로부터 송신된 지시를 해석하 여, 부착 플랜지(537)의 초기위치로부터의 각도의 변량을 차례차례 연산하고, 이것을 구동 제어 유닛(720)에 송신한다. 또한, 피로 시험을 행할 때는, 단일의 정현파나 삼각파와 같은 일정한 파형·주파수로 시험편(S)을 비트는 것에만 머물지 않고, 여러 진폭이나 주파수를 갖는 함수로 합성된 함수에 기초하여 시험편(S)을 비트는 것도 가능하다. 예를 들면, 주파수가 상이한 정현파를 곱셈한 함수에 기초하여, 비틀림 각의 진폭이 경시변화하도록, 부착 플랜지(537)를 구동시키는 것도 가능하다. The waveform generation circuit 714 analyzes the instruction transmitted from the input interface 712, sequentially calculates the variance of the angle from the initial position of the attachment flange 537, and transmits it to the drive control unit 720. do. In the fatigue test, the test piece S is based on a function synthesized by a function having various amplitudes and frequencies, instead of only twisting the test piece S at a constant waveform and frequency such as a single sine wave or a triangle wave. It is also possible to beat. For example, it is also possible to drive the attachment flange 537 so that the amplitude of the torsion angle changes over time based on a function of multiplying sinusoids of different frequencies.

부착 플랜지(537)의 각도는 디지털 신호로서 파형 생성 회로(714)로부터 출력된다. 이 때문에, 파형 생성 회로(714)로부터 구동 제어 유닛(720)에 송신되는 신호는 우선 D/A 컨버터(722)에 입력되어 아날로그 신호로 변환된다. 아날로그 신호로 변환된 부착 플랜지(537)의 각도 정보는 이어서 앰프(724)에 보내진다. 그리고, 앰프(724)는 D/A 컨버터(722)로부터 보내진 부착 플랜지(537)의 각도 정보를 증폭하여 출력한다. The angle of the attachment flange 537 is output from the waveform generation circuit 714 as a digital signal. For this reason, the signal transmitted from the waveform generation circuit 714 to the drive control unit 720 is first input to the D / A converter 722 and converted into an analog signal. The angle information of the attachment flange 537 converted into an analog signal is then sent to the amplifier 724. The amplifier 724 amplifies and outputs the angle information of the attachment flange 537 sent from the D / A converter 722.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는, AC 서보모터(535)가 부착 플랜지(537)를 구동함으로써, 각종 시험이 행해진다. 여기에서, AC 서보모터(535)는 구동축(535a)(도 10)의 회전수를 검출하기 위한 인코더를 내장하고 있고, 인코더가 검출한 회전수는 구동 제어 유닛(720)의 현재위치 연산 회로(726)에 송신된다. As described above, in the present embodiment, various tests are performed by the AC servomotor 535 driving the attachment flange 537. Here, the AC servomotor 535 incorporates an encoder for detecting the rotational speed of the drive shaft 535a (FIG. 10), and the rotational speed detected by the encoder is the current position calculating circuit of the drive control unit 720 ( 726.

현재위치 연산 회로(726)는 AC 서보모터(535)의 인코더의 검출결과에 기초하여 부착 플랜지(537)의 현재의 각도를 연산하여 출력한다. 그리고, 앰프(724)의 출력과 현재위치 연산 회로(726)의 출력의 차분(즉, 부착 플랜지(537)의 목표 각도 와 현재의 각도와의 차에 상당하는 신호)이 전류 생성 회로(728)에 송신된다. The current position calculating circuit 726 calculates and outputs the current angle of the attachment flange 537 based on the detection result of the encoder of the AC servomotor 535. The difference between the output of the amplifier 724 and the output of the current position calculation circuit 726 (that is, a signal corresponding to the difference between the target angle of the attachment flange 537 and the current angle) is the current generation circuit 728. Is sent to.

전류 생성 회로(728)는 수신한 신호에 기초하여 AC 서보모터(535)에 출력하는 3상전류를 생성하고, 이것을 AC 서보모터(535)에 출력한다. 이 결과, 부착 플랜지(37)의 각도가 목표의 각도에 도달하도록 AC 서보모터(535)가 구동된다. The current generation circuit 728 generates a three-phase current output to the AC servomotor 535 based on the received signal, and outputs this to the AC servomotor 535. As a result, the AC servomotor 535 is driven so that the angle of the attachment flange 37 reaches the target angle.

부착 플랜지(437)를 구동함으로써 시험편(S)에 가해지는 토크의 크기는 로드셀(562) 및, 로드셀(562)의 변형량을 전기신호로서 취출하기 위한 브리지 회로(756)에 의해 검출된다. 검출된 토크의 크기는, A/D 컨버터(758)에 의해 디지털 신호로 변환되어, 출력 인터페이스(759)를 통하여 워크 스테이션에 송신된다. 워크 스테이션은, 출력 인터페이스(759)로부터 송신된 토크의 크기를 집계하여, 예를 들면, 시간축을 횡축, 시험편에 가해지는 비틀림 응력을 종축으로 한 그래프를 생성하여 표시한다. The magnitude of the torque applied to the test piece S by driving the attachment flange 437 is detected by the load cell 562 and the bridge circuit 756 for taking out the deformation amount of the load cell 562 as an electrical signal. The magnitude of the detected torque is converted into a digital signal by the A / D converter 758 and transmitted to the workstation via the output interface 759. The work station aggregates the magnitude of the torque transmitted from the output interface 759, and generates and displays a graph in which, for example, the time axis is the horizontal axis and the torsional stress applied to the test piece is the vertical axis.

또, A/D 컨버터(758)의 출력인 토크의 크기를 파형 생성 회로(714)에 전달하고, 토크에 따라 시험편(S)의 비틀림의 거동을 변화시키는, 소위 피드백 제어를 행하는 것도 가능하다. 예를 들면, 부착 플랜지(537)의 회전각도와 토크가 비례관계를 나타내지 않는, 즉 시험편(S)의 항복이 발생하고 있을 때는, 비틀림 각도의 진폭을 크게 하는 등의 제어를 행할 수 있다. Moreover, it is also possible to perform what is called feedback control which transmits the magnitude | size of the torque which is the output of the A / D converter 758 to the waveform generation circuit 714, and changes the torsional behavior of the test piece S according to a torque. For example, when the rotation angle and the torque of the attachment flange 537 do not show a proportional relationship, that is, when the yield of the test piece S has occurred, control, such as increasing the amplitude of a torsion angle, can be performed.

이상과 같은 구성의 비틀림 시험 장치(501)를 사용함으로써, 시험편의 정적 파괴 시험이나, 피로 시험 등을 행할 수 있다. 여기에서, 본 실시형태에서는, 응답성이 높고, 또한 고토크의 AC 서보모터(535)를 사용하여 시험편(S)을 비틀게 되어 있다. 이 때문에, 비틀림 시험 장치(501)는 최대 수 100kN·m의 토크를 시험 편(S)에 가할 수 있고, 또 수 10Hz라는 높은 주파수로 반복 하중을 시험편(S)에 가하는 것도 가능하다. 따라서, 본 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치(501)에 의하면, 단시간 사이에 시험편을 피로 파괴시키는 것이 가능하여, 시험 시간의 단축화를 도모할 수 있다. By using the torsion test apparatus 501 of the above structure, a static breakdown test of a test piece, a fatigue test, etc. can be performed. Here, in this embodiment, the test piece S is twisted using the AC servomotor 535 of high responsiveness and high torque. For this reason, the torsion test apparatus 501 can apply the torque of the maximum number of 100 kN * m to the test piece S, and can also apply a repetitive load to the test piece S at the high frequency of several 10 Hz. Therefore, according to the torsion test apparatus 501 which concerns on this embodiment, it is possible to tear a test piece fatigue in a short time, and can shorten test time.

또, 본 실시형태의 구성에 의하면, 도 13에 도시되는 바와 같이, 시험편(S)을 비틀기 위한 동력원인 AC 서보모터(535)와, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)의 회전을 감속하기 위한 감속 기구(536)가, 동일한 플레이트인 사이드 플레이트(532)에 고정된다. 이것에 의해, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)과 감속 기구(536)의 입력축(536a)의 상대위치를 고정밀도로 위치 결정하여 부착하는 것이 가능하다. 이 때문에, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)과 감속 기구(536)의 입력축(536a)의 심내기를 용이하고 또한 보다 정확하게 행할 수 있다. 또, 동일 플레이트 상에 높은 상대위치 정밀도가 필요한 요소를 모두 배치한 구성으로 함으로써 고정밀도로 위치 결정된 각 요소의 상대위치를 안정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. Moreover, according to the structure of this embodiment, as shown in FIG. 13, rotation of the AC servomotor 535 which is a power source for twisting the test piece S, and the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 is decelerated. The reduction mechanism 536 for fixing is fixed to the side plate 532 which is the same plate. Thereby, the relative position of the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 can be positioned and attached with high precision. For this reason, the planting of the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 can be performed easily and more accurately. In addition, it is possible to stably maintain the relative position of each element positioned with high accuracy by arranging all the elements requiring high relative position accuracy on the same plate.

이와 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)과 감속 기구(536)의 입력축(536a)의 심내기를 편심이 수 10㎛ 이내가 되도록 고정밀도로 행할 수 있다. 이 때문에, 심내기의 오차에 의해 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)이나 감속 기구(536)의 입력축(536a) 사이에 작용하는 굽힘 응력은 비교적 작다. 통상, 서보모터와 감속 기구의 입력축을 연결하기 위한 커플링은, 저강성의 재료(고무 등)를 개재시킴으로써 굽힘 응력을 완화하도록 구성된 플렉시블 커플링이 사용된다. 그렇지만, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 2축의 심내기를 고정밀도로 행할 수 있기 때문에, 강성이 높은 재료로 형성된 리지드 커플링(533)을 사용할 수 있다. 이 때문에, AC 서보모터(535)의 구동축(535a)에 작용하는 토크를 높은 응답성을 가지고 감속 기구(536)의 입력축(536a)에 전달시킬 수 있다. Thus, according to the structure of this embodiment, the planting of the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 can be performed with high precision so that eccentricity may be within 10 micrometers. . For this reason, the bending stress acting between the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 is relatively small by the error of planting. Usually, the coupling for connecting the servomotor and the input shaft of the deceleration mechanism uses a flexible coupling configured to relieve bending stress by interposing a low rigid material (rubber or the like). However, in the present embodiment, as described above, since biaxial planting can be performed with high accuracy, a rigid coupling 533 formed of a material having high rigidity can be used. For this reason, the torque acting on the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 can be transmitted to the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 with high responsiveness.

또한, 본 실시형태에서는, 리지드 커플링(533)에 의해 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)과 감속 기구(536)의 입력축(536a)을 연결하고 있는데, 본 발명은 상기의 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, 리지드 커플링 대신, 본 발명의 제 2 실시형태의 세미 리지드 커플링을 사용하여 AC 서보모터(535)의 구동축(535a)과 감속 기구(536)의 입력축(536a)을 연결하는 구성으로 해도 된다. Moreover, in this embodiment, the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 are connected by the rigid coupling 533, but this invention is limited to the said structure. It doesn't happen. That is, even if it is a structure which connects the drive shaft 535a of the AC servomotor 535 and the input shaft 536a of the deceleration mechanism 536 using the semi rigid coupling of 2nd Embodiment of this invention instead of a rigid coupling. do.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 단일의 지지 플레이트(테이블(33))에 서보모터, 리니어 가이드 및 둥근 고리 형상을 고정하게 되고, 이들 부재는 지지 플레이트를 기준으로 하여 조립되게 된다. 이 때문에, 각 부재의 정밀도를 확보하는 것이 용이하다. 또, 서보모터, 리니어 가이드 및 베어링 간의 거리를 비교적 작게 할 수 있기 때문에, 열팽창에 의한 오차를 최소한으로 억제할 수 있다. 또, 볼 나사로부터 서보모터의 구동축에 이르는 접속점의 수를 최소한으로 억제했기 때문에, 이송나사와 서보모터의 구동축과의 심내기를 일단 정밀하게 행해 두면, 모터의 구동축의 회전 중심과 이송나사의 회전 중심을 정밀하게(오차 수 10㎛ 이내에서) 일치시킨 상태를 유지하는 것이 용이하다. 이 때문에, 이송나사와 모터의 구동축의 비직선적인 연결(편심이나 연결각)에 의해 회전부에 발생하는 굽힘 응력을 극히 작게 억제하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 비틀림 강성이 높은 리지드 커플링이나 세미 리지드 커플링으로 이송나사와 모 터의 구동축을 연결하는 것이 가능하게 되어, 높은 응답성을 가지고 이송나사를 회전구동시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태의 구성에 의하면, 이송나사 기구를 사용하여 크로스 헤드를 구동하고, 또한 고사이클로 반복 하중(변형)을 정확하게 시험편에 가할 수 있는 만능 시험 장치가 실현된다. 또, 이러한 직동 액추에이터는, 예를 들면, 크로스 헤드 상에 공시체를 고정한 상태에서 직동 액추에이터를 구동하여 공시체를 가진하는 가진 시험 장치에 대해서도 유용하다. 또, 커플링에 의한 연결부가 이송나사 및 서보모터의 구동축과 동등 이상의 비틀림 강성을 갖는 것이 바람직하다. As described above, in the first and second embodiments of the present invention, the servomotor, the linear guide and the round ring shape are fixed to a single support plate (table 33), and these members refer to the support plate. To be assembled. For this reason, it is easy to ensure the precision of each member. Moreover, since the distance between a servomotor, a linear guide, and a bearing can be made comparatively small, the error by thermal expansion can be suppressed to the minimum. In addition, since the number of connection points from the ball screw to the drive shaft of the servomotor is kept to a minimum, once the feeding screw and the drive shaft of the servomotor are precisely performed, the rotation center of the drive shaft of the motor and the feed screw are rotated. It is easy to maintain a state where the center is precisely matched (within an error number of 10 mu m). For this reason, the bending stress which arises in a rotating part by the nonlinear connection (eccentricity or connection angle) of a feed screw and the drive shaft of a motor can be suppressed extremely small. As a result, it is possible to connect the feed screw and the drive shaft of the motor by a rigid coupling or a semi-rigid coupling with high torsional rigidity, and the feed screw can be rotated with high responsiveness. Therefore, according to the structure of embodiment of this invention, the universal test apparatus which can drive a crosshead using a feed screw mechanism, and can apply a cyclic load (strain) to a test piece correctly by high cycle correctly is realized. Moreover, such a linear actuator is also useful, for example, for an excitation test apparatus having a specimen by driving the linear actuator with the specimen fixed on the cross head. Moreover, it is preferable that the connection part by a coupling has a torsional rigidity equivalent to or more than the feed screw and the drive shaft of a servomotor.

또, 리지드 커플링은 이송나사 및 서보모터의 회전축과 동등 이상의 강성의 통 형상 본체를 갖고, 그 일단으로부터 이송나사가 타단으로부터 서보모터의 구동축이 각각 끼워 넣어져 통 형상 본체와 고정되어 있다. 통 형상 본체에서, 이송나사 및 서보모터의 구동축이 끼워 넣어지는 내측 구멍의 일부가, 이송나사 및 서보모터의 구동축의 원주면과 대략 간극 없이 수용되는 협착부로 되어 있는 것이 바람직하다. 또, 리지드 커플링의 통 내주면과 이송나사 및 상기 모터의 구동축의 원주면 사이에 고정용 링이 끼워짐으로써, 이송나사 및 모터의 구동축과 리지드 커플링이 고정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 고정용 링은, 외주가 테이퍼면으로 되어 있는 내륜과, 내주가 내륜의 외주에 대응하는 테이퍼면으로 되어 있는 외륜과, 내륜의 외주에 외륜의 내주를 맞닿게 한 상태에서 내륜 및 외륜의 어느 일방을 타방을 향하여 그 축방향으로 누르는 누름 수단을 갖는다. 이러한 구성으로 하면, 모터의 구동축과 이송나사가 더욱 견고하게 연결되어, 모터의 구동축의 토크를 더 욱 높은 응답성을 가지고 이송나사에 전달시키는 것이 가능하게 된다. The rigid coupling has a rigid cylindrical body that is equal to or greater than the rotational shaft of the feed screw and the servomotor, and the drive screw of the servomotor is fitted from the other end thereof to the cylindrical body and fixed to the cylindrical body. In the cylindrical main body, it is preferable that a part of the inner hole into which the feed screw and the drive shaft of the servomotor are fitted is a constriction portion accommodated without substantially a gap with the circumferential surface of the feed screw and the drive shaft of the servomotor. Further, it is preferable that the fixing ring is sandwiched between the barrel inner circumferential surface of the rigid coupling and the feed screw and the circumferential surface of the drive shaft of the motor, so that the feed shaft and the drive shaft of the motor and the rigid coupling are fixed. For example, the fixing ring includes an inner ring whose outer circumference is a tapered surface, an outer ring whose inner circumference is a tapered surface corresponding to the outer circumference of the inner ring, and an inner ring and the outer circumference of the inner ring in contact with the inner circumference of the outer ring. It has a pushing means which presses one side of an outer ring toward the other in the axial direction. With this configuration, the drive shaft and the feed screw of the motor are more firmly connected, so that the torque of the drive shaft of the motor can be transmitted to the feed screw with higher responsiveness.

본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 만능 시험 장치 및 직동 액추에이터는, 리지드 커플링 대신에 세미 리지드 커플링을 사용해도 된다. In the universal testing apparatus and the linear actuator according to the first and second embodiments of the present invention, a semi-rigid coupling may be used instead of the rigid coupling.

굽힘 방향으로 유연성을 갖고, 또한, 모터의 구동축의 연장방향의 진동의 전달을 저해하는 세미 리지드 커플링으로 모터의 구동축과 이송나사를 연결함으로써, 높은 응답성을 가지고 이송나사를 구동시키면서, 다소의 축 벗어남이 있어도 극단적으로 큰 내부 변형을 발생하지 않고 원활한 구동을 가능하게 하고, 또한 모터 구동축 방향의 진동을 차단할 수 있다. By connecting the drive shaft and the feed screw of the motor with a semi-rigid coupling that has flexibility in the bending direction and inhibits transmission of vibration in the extension direction of the drive shaft of the motor, the feed screw is driven with high responsiveness. Even if the shaft is out of position, smooth driving can be performed without generating an extremely large internal deformation, and vibration in the motor drive shaft direction can be prevented.

세미 리지드 커플링은 수지나 고무로 만들어지는 점탄성 요소를 구비하는 것이 바람직하다. 또, 세미 리지드 커플링은 서보모터의 구동축의 진동의 감쇠율이 구동축의 고유 진동수에서 최대가 되도록 구성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 모터로부터 구동축을 통하여 전해지는 축방향 또는 축의 반경방향의 진동을, 세미 리지드 커플링 내의 점탄성 요소에 의해 효과적으로 쇠퇴시키는 것이 가능하게 되고, 이러한 진동을 거의 출력측에 전달시키지 않도록 할 수 있다. The semi-rigid coupling preferably has a viscoelastic element made of resin or rubber. Moreover, the semi rigid coupling is comprised so that the damping rate of the vibration of the drive shaft of a servomotor may become the maximum in the natural frequency of a drive shaft. With such a configuration, it becomes possible to effectively damp the axial or radial vibration transmitted from the motor through the drive shaft by the viscoelastic element in the semi-rigid coupling, so that such vibration is hardly transmitted to the output side. have.

또, 바람직하게는, 세미 리지드 커플링은, 강체 요소인 한 쌍의 외륜과, 이 한 쌍의 외륜 사이에 배치된, 탄성 요소 또는 점탄성 요소를 포함하는 내륜을 가지고 있다. 외륜의 중심에는 테이퍼 구멍이, 내륜의 중심에는 연결하는 축을 통과시키기 위한 원기둥 형상의 관통구멍이 각각 형성되어 있다. 또, 내륜의 외주의 축방향의 양단에는, 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주와 각각 걸어맞춤 가능한 테이퍼면이 형성되어 있다. 내륜의 관통구멍에 이송나사 및 서보모터의 구동축을 끼 워 넣고, 내륜의 테이퍼면에 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주를 맞닿게 하고, 이 한 쌍의 외륜끼리를 볼트로 서로 고정함으로써 내륜을 통하여 축이 연결된다. 이러한 구성으로 함으로써, 축 출력을 높은 응답성을 가지고 전달하면서, 축방향의 진동을 흡수하는 세미 리지드 커플링을 극히 간단한 구성으로 실현할 수 있다. 이것에 의해, 진동 노이즈가 적고 응답성이 높은 직동 액추에이터가 실현된다. Also preferably, the semi-rigid coupling has a pair of outer rings that are rigid elements and an inner ring that includes elastic elements or viscoelastic elements disposed between the pair of outer rings. A tapered hole is formed in the center of the outer ring, and a cylindrical through hole is formed in the center of the inner ring to allow the shaft to be connected to each other. Moreover, the taper surface which can be engaged with the inner periphery of the taper hole of a pair of outer ring is formed in the both ends of the axial direction of the outer periphery of an inner ring, respectively. Insert the feed screw and the drive shaft of the servomotor into the through-holes of the inner ring, and make the inner ring contact with the inner circumference of the tapered hole of the pair of outer rings on the tapered surface of the inner ring, and fix the pair of outer rings with bolts. The shaft is connected via With such a configuration, it is possible to realize a semi-rigid coupling that absorbs vibration in the axial direction with an extremely simple configuration while transmitting the axial output with high responsiveness. This realizes a linear actuator with little vibration noise and high response.

또, 지지 플레이트에는 이송나사가 삽입통과되는 개구부가 설치되어 있고, 개구부에 이송나사를 회전 가능하게 지지하는 베어링의 외륜이 고정되는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 하면, 베어링, 리니어 가이드, 서보모터가 일체로 형성되기 때문에, 모터의 구동축의 회전 중심과 이송나사의 회전 중심을 보다 정밀하게 일치시킨 상태를 유지하는 것이 가능하게 된다. The supporting plate may be provided with an opening through which the feed screw is inserted, and the outer ring of the bearing for rotatably supporting the feed screw may be fixed to the opening. With such a configuration, since the bearing, the linear guide, and the servomotor are integrally formed, it becomes possible to maintain a state where the rotation center of the drive shaft of the motor and the rotation center of the feed screw match more precisely.

이 때, 베어링이 정면 조합형의 조합 앵귤러 볼베어링인 구성으로 하면, 시험시에 이송나사의 스러스트 방향에 가해지는 대하중을 베어링으로 지지하면서, 이송나사를 회전 가능하게 지지할 수 있다. At this time, if the bearing is a combination angular ball bearing of the front combined type, the feed screw can be rotatably supported while supporting the heavy load applied to the thrust direction of the feed screw during the test.

또, 이송나사가 볼 나사이며, 너트가 볼 나사용의 너트인 구성, 즉, 크로스 헤드가 볼 나사 기구로 구동되는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 하면, 크로스 헤드를 작은 백래시로 고속 왕복운동시킬 수 있어, 하중의 반복속도를 보다 고속인 것으로 할 수 있다. The feed screw may be a ball screw, and the nut may be a ball screw nut, that is, a cross head is driven by a ball screw mechanism. With this configuration, the cross head can be reciprocated at high speed with a small backlash, and the repetition speed of the load can be made higher.

또, 리니어 가이드의 고정부와 가동부의 일방이 레일을 갖고, 또한 타방이 레일과 걸어맞추어져 레일을 따라 이동가능한 러너 블록을 갖고, 러너 블록이, 레일을 둘러싸는 오목부와, 이 오목부에 러너 블록의 이동방향을 따라 형성된 홈과, 러너 블록의 내부에 형성되어 홈과 폐회로를 형성하도록 홈의 상기 이동방향 양단과 연결되어 있는 퇴피로와, 폐회로를 순환함과 아울러, 홈에 위치할 때는 상기 레일과 맞닿도록 되어 있는 복수의 볼을 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 러너 블록에는 상기의 폐회로가 4개 형성되어 있고, 이 4개의 폐회로 중 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 리니어 가이드의 레이디얼 방향에 대하여 대략 ±45도의 접촉각을 갖고, 다른 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 리니어 가이드의 역 레이디얼 방향에 대하여 대략 ±45도의 접촉각을 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. In addition, one of the fixed portion and the movable portion of the linear guide has a rail, and the other has a runner block that is engaged with the rail and moves along the rail, and the runner block includes a concave portion surrounding the rail, and the concave portion A groove formed along the moving direction of the runner block, a retracting path formed inside the runner block and connected to both ends of the moving direction of the groove so as to form a closed circuit and a closed circuit, It is preferable to set it as the structure which has a some ball contacted with the said rail. In addition, four said closed circuits are formed in the runner block, The ball arrange | positioned in each of the groove | channel of two closed circuits among these four closed circuits has a contact angle of about +/- 45 degree with respect to the radial direction of a linear guide, The balls arranged in each of the grooves of the closed circuits are preferably configured to have a contact angle of approximately ± 45 degrees with respect to the reverse radial direction of the linear guide.

이러한 구성의 리니어 가이드를 사용하면, 시험편에 큰 하중을 가하는 경우이어도, 이송나사 기구의 너트는 덜거덕거리지 않고, 원활하게 리니어 가이드를 따라 움직일 수 있다. When the linear guide of such a structure is used, even if a large load is applied to the test piece, the nut of the feed screw mechanism can move smoothly along the linear guide without rattling.

또, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 비틀림 시험 장치는, 프레임에 고정되는 제 1 지지 부재(구동단측 사이드 프레임(532))에 서보모터와 감속 기구가 고정되어 있다. In the torsion test apparatus according to the third embodiment of the present invention, the servomotor and the deceleration mechanism are fixed to the first supporting member (drive end side frame 532) fixed to the frame.

이와 같이, 본 발명의 구성에서는, 단일 부재인 제 1 지지 부재에 서보모터와 감속 기구의 쌍방이 고정되고, 이들 부재는 제 1 지지 부재를 기준으로 하여 조립되게 된다. 이 때문에, 각 부재끼리의 정밀도를 확보하는 것이 용이하다. 또, 서보모터와 감속 기구 사이의 거리를 비교적 작게 할 수 있기 때문에, 열팽창에 의한 오차를 최소한으로 억제할 수 있다. 또, 서보모터의 구동축으로부터 감속 기구의 입력축에 이르는 접속점의 수를 최소한으로 억제했기 때문에, 서보모터의 구동 축과 감속 기구의 입력축의 심내기를 일단 정밀하게 해 두면, 모터의 구동축의 회전 중심과 이송나사의 회전 중심을 정밀하게(오차 수 10㎛ 이내) 일치시킨 상태를 유지하는 것은 용이하다. 이 때문에, 감속 기구의 입력축과 모터의 구동축의 비직선적인 연결(편심이나 연결각)에 의해 회전부에 발생하는 굽힘 응력을 극히 작게 하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 높은 비틀림 강성을 갖는 리지드 커플링이나 세미 리지드 커플링으로 감속 기구의 입력축과 모터의 구동축을 연결할 수 있어, 높은 응답성을 가지고 감속 기구의 입력축을 회전구동시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 구성에 의하면, 감속 기구를 사용하여 시험편을 비틀고, 또한 고사이클로 비틀림 하중을 반복하여 시험편에 가할 수 있는 비틀림 시험 장치가 실현된다. 바람직하게는, 감속 기구의 입력축과 상기 서보모터의 구동축을 연결하는 커플링에 의한 연결부가 감속 기구의 입력축 및 서보모터의 구동축과 동등 이상의 비틀림 강성을 갖는다. Thus, in the structure of this invention, both a servomotor and a deceleration mechanism are fixed to the 1st support member which is a single member, and these members are assembled based on a 1st support member. For this reason, it is easy to ensure the precision of each member. Moreover, since the distance between a servomotor and a deceleration mechanism can be made comparatively small, the error by thermal expansion can be suppressed to the minimum. In addition, since the number of connection points from the drive shaft of the servomotor to the input shaft of the deceleration mechanism is kept to a minimum, once the drive shaft of the servomotor and the input shaft of the deceleration mechanism are precisely adjusted, the center of rotation of the drive shaft of the motor and It is easy to maintain the state where the feed screw's rotation center is precisely matched (within an error number of 10 µm). For this reason, the bending stress which arises in a rotating part by the nonlinear connection (eccentricity or connection angle) of the input shaft of a deceleration mechanism and the drive shaft of a motor can be made extremely small. Therefore, the input shaft of the reduction mechanism and the drive shaft of the motor can be connected by a rigid coupling or a semi rigid coupling having high torsional rigidity, and the input shaft of the reduction mechanism can be rotated with high responsiveness. Therefore, according to the structure of this invention, the torsion test apparatus which can twist a test piece using a deceleration mechanism, and can repeatedly apply a torsional load to a test piece by high cycle is realized. Preferably, the connecting portion by the coupling connecting the input shaft of the reduction mechanism and the drive shaft of the servomotor has a torsional rigidity equal to or greater than the input shaft of the reduction mechanism and the drive shaft of the servomotor.

또, 바람직하게는 프레임에 고정되는 제 2 지지 부재(고정단측 사이드 프레임(522))를 더 갖고, 제 2 파지부는 축부를 갖고, 축부가 상기 제 2 지지 부재에 캔틸레버 형상으로 고정 지지됨으로써, 제 2 파지부가 상기 프레임에 고정되어 있다. 이 구성에서는, 예를 들면, 축부와 제 2 지지 부재 사이에, 시험편에 작용하는 토크를 계측하기 위한 로드셀이 고정된다. 더욱 바람직하게는, 프레임에 고정되고 또한 제 2 파지부의 축부를 회전 가능하게 지지하는 고정단측 베어링 수단을 갖는다. In addition, preferably further comprising a second support member (fixed end side frame 522) fixed to the frame, the second gripping portion has a shaft portion, the shaft portion is fixed to the second support member in a cantilever shape, thereby providing 2 holding parts are fixed to the frame. In this configuration, for example, a load cell for measuring the torque acting on the test piece is fixed between the shaft portion and the second support member. More preferably, it has a fixed end side bearing means fixed to the frame and rotatably supporting the shaft portion of the second gripping portion.

또, 바람직하게는 감속 기구가 파동기어 감속 기구이다. 웜기어 기구나 유 성 기어 기구와 같은 다른 감속 기구와는 달리, 파동기어 감속 기구는, 시험편을 반복해서 비틀 때의 백래시가 작아지기 때문에, 고사이클의 피로 시험에 적합하다고 할 수 있다. 바람직하게는, 파동기어 감속 기구는 제 1 지지 부재에 메워 넣어 고정되고, 이것에 의해 제 1 지지 부재와 높은 강성을 가지고 일체화된다. In addition, the deceleration mechanism is preferably a wave gear deceleration mechanism. Unlike other deceleration mechanisms such as worm gear mechanisms and planetary gear mechanisms, the wave gear reduction mechanism is suitable for high cycle fatigue tests because the backlash when twisting the specimen repeatedly becomes smaller. Preferably, the wave gear deceleration mechanism is embedded in the first support member to be fixed and thereby integrated with the first support member with high rigidity.

Claims (51)

구동축을 왕복 회전운동시키는 서보모터와,Servo motor for reciprocating rotational drive shaft, 볼 나사와,Ball screw, 상기 볼 나사와 상기 서보모터의 구동축을 동축으로 연결하는 세미 리지드 커플링과,A semi-rigid coupling for coaxially connecting the ball screw and the drive shaft of the servomotor, 상기 볼 나사와 걸어맞추는 너트와,A nut engaged with the ball screw, 상기 너트의 이동방향을 상기 볼 나사의 축방향으로만 제한하는 리니어 가이드와,A linear guide restricting the moving direction of the nut only in the axial direction of the ball screw; 시험편의 일단이 맞닿거나 또는 고정되는 고정부와,A fixed part to which one end of the test piece abuts or is fixed, 상기 시험편의 타단이 맞닿거나 또는 고정됨과 아울러, 상기 너트에 고정되어 상기 너트와 함께 이동하는 크로스 헤드와,The other end of the test piece abuts or is fixed, and is fixed to the nut to move with the nut, 일면에 상기 서보모터가 고정되고, 타면에 상기 리니어 가이드가 고정된 지지 플레이트를 갖고,The servo motor is fixed to one surface, the support plate is fixed to the linear guide on the other surface, 상기 지지 플레이트에는 상기 볼 나사가 수직으로 삽입통과되는 개구부가 설치되고, 이 개구부에는 이 볼 나사를 회전가능하게 지지하는 볼베어링의 외륜이 고정되어 있고,The support plate is provided with an opening through which the ball screw is vertically inserted, and an outer ring of a ball bearing for rotatably supporting the ball screw is fixed to the opening. 상기 세미 리지드 커플링은,The semi rigid coupling, 중심에 테이퍼 구멍이 관통 형성된 강체 요소인 한 쌍의 외륜과,A pair of outer rings, rigid body elements having a tapered hole through the center thereof, 상기 한 쌍의 외륜 사이에 배치되고, 중심에 연결하는 축을 통과하기 위한 원기둥 형상의 관통구멍이 형성되고, 외주의 축방향 양측부분에 상기 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주면과 각각 걸어맞춤되는 테이퍼면이 형성된, 탄성 요소 또는 점탄성 요소인 내륜을 가지며,A taper disposed between the pair of outer rings and having a cylindrical through hole for passing through an axis connecting to the center, and respectively engaged with the inner circumferential surface of the tapered holes of the pair of outer rings on both sides in the axial direction of the outer circumference; Has an inner ring that is formed with an elastic element or a viscoelastic element, 상기 내륜의 관통구멍에는 일단으로부터 상기 서보모터의 구동축이, 타단으로부터 상기 볼 나사가 끼워넣어지며, 상기 내륜의 관통구멍 내에서 상기 서보모터의 구동축의 선단과 상기 볼 나사의 선단이 간극을 띄우고 맞대어진 상태에서 상기 한 쌍의 외륜끼리를 볼트로 조이는 것에 의하여, 상기 내륜의 테이퍼면이 상기 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주면에 의하여 각각 내측에 부세되고, 상기 서보모터의 구동축과 상기 볼 나사가 각각 상기 내륜에 파지되는 것에 의하여, 상기 서보모터의 구동축과 상기 볼 나사가 상기 내륜을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The drive shaft of the servomotor is inserted into the through hole of the inner ring from one end, and the ball screw is inserted from the other end, and the tip of the drive shaft of the servomotor and the tip of the ball screw face each other in the through hole of the inner ring. By tightening the pair of outer races with bolts in the extended state, the tapered surfaces of the inner ring are biased inward by the inner circumferential surfaces of the tapered holes of the pair of outer rings, and the drive shaft and the ball screw of the servomotor The universal testing apparatus, characterized in that the drive shaft of the servomotor and the ball screw are connected through the inner ring by being gripped by the inner ring, respectively. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 세미 리지드 커플링은, 상기 볼 나사와 상기 서보모터의 구동축의 연결에 상기 볼 나사 및 상기 서보모터의 구동축과 동등 이상의 비틀림 강성을 부여함과 아울러 굽힘 방향으로 유연성을 부여하고, 또한, 상기 서보모터의 구동축의 연장방향의 진동의 전달을 저해하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The method of claim 1, wherein the semi-rigid coupling provides torsional rigidity equal to or greater than that of the ball screw and the drive shaft of the servomotor to the connection between the ball screw and the drive shaft of the servomotor, and also provides flexibility in the bending direction. And the transmission of vibration in the extension direction of the drive shaft of the servomotor. 제 8 항에 있어서, 상기 세미 리지드 커플링은 점탄성 요소를 포함하고, 상기 서보모터의 구동축 방향의 진동의 감쇠율이 이 구동축의 고유 진동수에서 최대가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The universal testing apparatus according to claim 8, wherein the semi-rigid coupling includes a viscoelastic element, and the damping rate of the vibration in the direction of the drive shaft of the servomotor is configured to be the maximum at the natural frequency of the drive shaft. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 요소의 적어도 일부는 수지 또는 고무로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The universal testing apparatus according to claim 1, wherein at least part of the viscoelastic element is formed of resin or rubber. 제 1 항에 있어서, 상기 서보모터는, 500Hz의 반복 레이트로 반전구동가능한 낮은 관성의 서보모터인 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The universal testing apparatus according to claim 1, wherein the servomotor is a low inertia servomotor capable of inverting driving at a repetition rate of 500 Hz. 제 8 항에 있어서, 수 100kN의 하중을 수 100Hz의 반복 레이트로 상기 시험편에 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The universal testing apparatus according to claim 8, wherein a load of several 100 kN can be applied to the test piece at a repetition rate of several 100 Hz. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 볼베어링이 한 쌍의 앵귤러 볼베어링의 정면끼리 대향시켜 조합한 정면 조합형의 조합 앵귤러 볼베어링을 갖는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The universal testing apparatus according to claim 1, wherein the ball bearing has a combined frontal type angular ball bearing in which the front faces of the pair of angular ball bearings are combined to face each other. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 지지 플레이트는 1장의 금속판, 또는 용접에 의해 복수의 금속판을 일체화한 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.The universal testing apparatus according to claim 1, wherein the supporting plate is a single metal plate or a plurality of metal plates integrated by welding. 제 17 항에 있어서, 상기 지지 플레이트가 상기 만능 시험 장치의 다리부에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.18. The universal testing apparatus according to claim 17, wherein the supporting plate is welded to a leg of the universal testing apparatus. 제 1 항에 있어서, 상기 리니어 가이드는 상기 고정부에 고정되는 제1부와, 상기 너트에 고정되는 제2부를 갖고,According to claim 1, The linear guide has a first portion fixed to the fixing portion, and a second portion fixed to the nut, 상기 제1부와 제2부의 일방이 레일을 갖고, 또한 타방이 상기 레일과 걸어맞추어져 이 레일을 따라 이동가능한 러너 블록을 가지며,One of the first portion and the second portion has a rail, and the other has a runner block that is engaged with the rail and moves along the rail, 상기 러너 블록이,The runner block, 상기 레일을 둘러싸는 오목부와,A recess surrounding the rail, 상기 오목부에서, 상기 러너 블록의 이동방향을 따라 형성된 홈과,In the recess, a groove formed along the moving direction of the runner block, 상기 러너 블록의 내부에 형성되고, 상기 홈과 함께 폐회로를 형성하도록 상기 홈의 상기 이동방향 양단과 연결되어 있는 퇴피로와,A retreat path formed in the runner block and connected to both ends of the groove in the moving direction to form a closed circuit together with the groove; 상기 폐회로를 순환함과 아울러, 상기 홈에 위치할 때는 상기 레일과 맞닿게 되어 있는 복수의 볼을 갖는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.And a plurality of balls which are in contact with the rail when circulating the closed circuit and located in the groove. 제 19 항에 있어서, 상기 러너 블록에는 상기 폐회로가 4개 형성되어 있고,The runner block is provided with four closed circuits, 상기 4개의 폐회로 중 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 리니어 가이드의 레이디얼 방향에 대하여 ±45도의 접촉각을 갖고, 다른 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 상기 리니어 가이드의 역레이디얼 방향에 대하여 ±45도의 접촉각을 갖는 것을 특징으로 하는 만능 시험 장치.A ball disposed in each of the grooves of the two closed circuits of the four closed loops has a contact angle of ± 45 degrees with respect to the radial direction of the linear guide, and a ball disposed in each of the grooves of the other two closed circuits is the inverse of the linear guide. The universal testing apparatus characterized by having a contact angle of ± 45 degrees with respect to the radial direction. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 구동축을 왕복 회전운동시키는 서보모터와,Servo motor for reciprocating rotational drive shaft, 볼 나사와,Ball screw, 상기 볼 나사와 상기 서보모터의 구동축을 동축으로 연결하는 세미 리지드 커플링과,A semi-rigid coupling for coaxially connecting the ball screw and the drive shaft of the servomotor, 상기 볼 나사와 걸어맞추는 너트와,A nut engaged with the ball screw, 상기 너트의 이동방향을 상기 볼 나사의 축방향으로만 제한하는 리니어 가이드와,A linear guide restricting the moving direction of the nut only in the axial direction of the ball screw; 일면에 상기 서보모터가 고정되고, 타면에 상기 리니어 가이드가 고정된 지지 플레이트를 갖고,The servo motor is fixed to one surface, the support plate is fixed to the linear guide on the other surface, 상기 지지 플레이트에는 상기 볼 나사가 수직으로 삽입통과되는 개구부가 설치되고, 이 개구부에는 이 볼 나사를 회전가능하게 지지하는 볼베어링의 외륜이 고정되어 있고,The support plate is provided with an opening through which the ball screw is vertically inserted, and an outer ring of a ball bearing for rotatably supporting the ball screw is fixed to the opening. 상기 세미 리지드 커플링은,The semi rigid coupling, 중심에 테이퍼 구멍이 관통 형성된 강체 요소인 한 쌍의 외륜과,A pair of outer rings, rigid body elements having a tapered hole through the center thereof, 상기 한 쌍의 외륜 사이에 배치되고, 중심에 연결하는 축을 통과하기 위한 원기둥 형상의 관통구멍이 형성되고, 외주의 축방향 양측부분에 상기 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주면과 각각 걸어맞춤되는 테이퍼면이 형성된, 탄성 요소 또는 점탄성 요소인 내륜을 가지며,A taper disposed between the pair of outer rings and having a cylindrical through hole for passing through an axis connecting to the center, and respectively engaged with the inner circumferential surface of the tapered holes of the pair of outer rings on both sides in the axial direction of the outer circumference; Has an inner ring that is formed with an elastic element or a viscoelastic element, 상기 내륜의 관통구멍에는 일단으로부터 상기 서보모터의 구동축이, 타단으로부터 상기 볼 나사가 끼워넣어지며, 상기 내륜의 관통구멍 내에서 상기 구동축의 선단과 상기 볼 나사의 선단이 간극을 띄우고 맞대어진 상태에서 상기 한 쌍의 외륜끼리를 볼트로 조이는 것에 의하여, 상기 내륜의 테이퍼면이 상기 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주면에 의하여 각각 내측에 부세되고, 상기 구동축과 상기 볼 나사가 각각 상기 내륜에 파지되는 것에 의하여, 상기 구동축과 상기 볼 나사가 상기 내륜을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.The driving shaft of the servomotor is inserted into the through hole of the inner ring from one end, and the ball screw is inserted from the other end thereof, and the tip of the driving shaft and the tip of the ball screw are spaced apart from each other in the through hole of the inner ring. By tightening the pair of outer rings with bolts, the tapered surface of the inner ring is biased inward by the inner circumferential surface of the tapered hole of the pair of outer rings, and the drive shaft and the ball screw are respectively gripped by the inner ring. And the drive shaft and the ball screw are connected through the inner ring. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 24 항에 있어서, 상기 세미 리지드 커플링은, 상기 볼 나사와 상기 서보모터의 구동축의 연결에, 상기 볼 나사 및 상기 서보모터의 구동축과 동등 이상의 비틀림 강성을 부여함과 아울러 굽힘 방향으로 유연성을 부여하고, 또한, 상기 서보모터의 구동축의 연장방향의 진동의 전달을 저해하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.25. The method of claim 24, wherein the semi-rigid coupling provides torsional rigidity equal to or greater than the ball screw and the drive shaft of the servomotor to the connection between the ball screw and the drive shaft of the servomotor, and provides flexibility in the bending direction. And directing and inhibiting transmission of vibration in the extension direction of the drive shaft of the servomotor. 제 31 항에 있어서, 상기 세미 리지드 커플링은 점탄성 요소를 포함하고, 상기 서보모터의 구동축 방향의 진동의 감쇠율이 이 구동축의 고유진동수에서 최대가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.32. The linear actuator according to claim 31, wherein the semi-rigid coupling includes a viscoelastic element, and the damping rate of vibration in the direction of the drive shaft of the servomotor is configured to be the maximum at the natural frequency of the drive shaft. 제 24 항에 있어서, 상기 점탄성 요소의 적어도 일부는 수지 또는 고무로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.25. The linear actuator according to claim 24, wherein at least part of the viscoelastic element is formed of resin or rubber. 제 24 항에 있어서, 상기 서보모터는, 500Hz의 반복 레이트로 반전구동가능한 낮은 관성의 서보모터인 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.25. The linear actuator according to claim 24, wherein the servomotor is a low inertia servomotor capable of inverting driving at a repetition rate of 500 Hz. 제 31 항에 있어서, 수 100kN의 하중을 수 100Hz의 반복 레이트로 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.32. The linear actuator according to claim 31, wherein a load of several 100 kN can be applied at a repetition rate of several 100 Hz. 삭제delete 삭제delete 제 24 항에 있어서, 상기 볼베어링이 한 쌍의 앵귤러 볼베어링의 정면끼리를 대향시켜 조합한, 정면 조합형의 조합 앵귤러 볼베어링을 갖는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.The linear actuator according to claim 24, wherein the ball bearing has a combined angular ball bearing of the front combined type in which the front faces of the pair of angular ball bearings are combined to face each other. 삭제delete 제 24 항에 있어서, 상기 지지 플레이트는, 1장의 금속판, 또는 용접에 의해 복수의 금속판을 일체화한 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.25. The linear actuator according to claim 24, wherein the support plate integrates a plurality of metal plates by one metal plate or by welding. 제 24 항에 있어서, 상기 리니어 가이드는 시험편의 일단이 맞닿거나 또는 고정되는 고정부에 고정되는 제1부와, 상기 너트에 고정되는 제2부를 갖고,The linear guide according to claim 24, wherein the linear guide has a first portion fixed to a fixed portion to which one end of the test piece abuts or is fixed, and a second portion fixed to the nut, 상기 리니어 가이드의 제1부와 제2부의 일방이 레일을 갖고, 또한 타방이 상기 레일과 걸어맞추어져 이 레일을 따라 이동가능한 러너 블록을 가지며,One of the first and second portions of the linear guide has a rail, and the other has a runner block engaged with the rail and movable along the rail, 상기 러너 블록이,The runner block, 상기 레일을 둘러싸는 오목부와,A recess surrounding the rail, 상기 오목부에서, 상기 러너 블록의 이동방향을 따라 형성된 홈과,In the recess, a groove formed along the moving direction of the runner block, 상기 러너 블록의 내부에 형성되고, 상기 홈과 함께 폐회로를 형성하도록 상기 홈의 상기 이동방향 양단과 연결되어 있는 퇴피로와,A retreat path formed in the runner block and connected to both ends of the groove in the moving direction to form a closed circuit together with the groove; 상기 폐회로를 순환함과 아울러, 상기 홈에 위치할 때는 상기 레일과 맞닿게 되어 있는 복수의 볼을 갖는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.And a plurality of balls which are in contact with the rail when circulating the closed circuit and located in the groove. 제 41 항에 있어서, 상기 러너 블록에는 상기 폐회로가 4개 형성되어 있고,42. The said runner block is provided with four said closed circuits, 상기 4개의 폐회로 중 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 상기 리니어 가이드의 레이디얼 방향에 대하여 ±45도의 접촉각을 갖고, 다른 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 상기 리니어 가이드의 역 레이디얼 방향에 대하여 ±45도의 접촉각을 갖는 것을 특징으로 하는 직동 액추에이터.The ball disposed in each of the grooves of the two closed circuits of the four closed loops has a contact angle of ± 45 degrees with respect to the radial direction of the linear guide, and the ball disposed in each of the grooves of the other two closed circuits A linear actuator having a contact angle of ± 45 degrees with respect to the reverse radial direction. 베이스에 고정되는 프레임과,The frame fixed to the base, 구동축을 왕복 회전운동시키는 서보모터와,Servo motor for reciprocating rotational drive shaft, 파동기어 감속 기구와,Wave gear reduction mechanism, 상기 파동기어 감속 기구의 입력축과 상기 서보모터의 구동축을 동축으로 연결하는 세미 리지드 커플링과,A semi-rigid coupling coupling the input shaft of the wave gear reduction mechanism and the drive shaft of the servomotor coaxially; 상기 파동기어 감속 기구의 출력축에 고정되고, 시험편의 일단을 파지하는 제 1 파지부와,A first gripping portion fixed to an output shaft of the wave gear deceleration mechanism and holding one end of a test piece; 상기 프레임에 고정되고, 이 시험편의 타단을 파지하는 제 2 파지부와,A second gripping portion fixed to the frame and gripping the other end of the test piece; 상기 프레임에 고정됨과 아울러, 일면에 상기 서보모터가 고정되고, 타면에 상기 파동기어 감속 기구가 고정된 제 1 지지 부재를 갖고,The first support member is fixed to the frame, the servo motor is fixed to one surface, the wave gear reduction mechanism is fixed to the other surface, 상기 세미 리지드 커플링은,The semi rigid coupling, 중심에 테이퍼 구멍이 관통 형성된 강체 요소인 한 쌍의 외륜과,A pair of outer rings, rigid body elements having a tapered hole through the center thereof, 상기 한 쌍의 외륜 사이에 배치되고, 중심에 연결하는 축을 통과하기 위한 원기둥 형상의 관통구멍이 형성되고, 외주의 축방향 양측부분에 상기 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주면과 각각 걸어맞춤되는 테이퍼면이 형성된, 탄성 요소 또는 점탄성 요소인 내륜을 가지며,A taper disposed between the pair of outer rings and having a cylindrical through hole for passing through an axis connecting to the center, and respectively engaged with the inner circumferential surface of the tapered holes of the pair of outer rings on both sides in the axial direction of the outer circumference; Has an inner ring that is formed with an elastic element or a viscoelastic element, 상기 내륜의 관통구멍에는 일단으로부터 상기 서보모터의 구동축이, 타단으로부터 상기 파동기어 감속 기구의 입력축이 끼워넣어지며, 상기 내륜의 관통구멍 내에서 상기 구동축의 선단과 상기 입력축의 선단이 간극을 띄우고 맞대어진 상태에서 상기 한 쌍의 외륜끼리를 볼트로 조이는 것에 의하여, 상기 내륜의 테이퍼면이 상기 한 쌍의 외륜의 테이퍼 구멍의 내주면에 의하여 각각 내측에 부세되고, 상기 구동축과 상기 입력축이 각각 상기 내륜에 파지되는 것에 의하여, 상기 구동축과 상기 입력축이 상기 내륜을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.The drive shaft of the servomotor is inserted into the through hole of the inner ring from one end, and the input shaft of the wave gear reduction mechanism is inserted from the other end thereof, and the tip of the drive shaft and the tip of the input shaft face each other in the through hole of the inner ring. By tightening the pair of outer rings with the bolts in the extended state, the tapered surfaces of the inner ring are biased inward by the inner circumferential surfaces of the tapered holes of the pair of outer rings, respectively, and the drive shaft and the input shaft are respectively fastened to the inner ring. The gripping test apparatus, characterized in that the drive shaft and the input shaft are connected through the inner ring. 제 43 항에 있어서, 상기 세미 리지드 커플링은 상기 파동기어 감속 기구의 입력축과 상기 서보모터의 구동축의 연결에, 상기 파동기어 감속 기구의 입력축 및 상기 서보모터의 구동축과 동등 이상의 비틀림 강성을 부여함과 아울러 굽힘 방향으로 유연성을 부여하고, 또한, 상기 서보모터의 구동축의 연장방향의 진동의 전달을 저해하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.45. The method of claim 43, wherein the semi-rigid coupling provides a torsional rigidity equal to or greater than the input shaft of the wave gear reduction mechanism and the drive shaft of the servo motor to the connection between the input shaft of the wave gear reduction mechanism and the drive shaft of the servomotor. And torsional flexibility in the bending direction, and further to inhibit transmission of vibration in the extension direction of the drive shaft of the servomotor. 제 43 항에 있어서, 상기 세미 리지드 커플링은 점탄성 요소를 포함하고, 상기 서보모터의 구동축 방향의 진동의 감쇠율이 이 구동축의 고유 진동수에서 최대가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.The torsion test apparatus according to claim 43, wherein the semi-rigid coupling includes a viscoelastic element, and the damping rate of the vibration in the direction of the drive shaft of the servomotor is configured to be the maximum at the natural frequency of the drive shaft. 제 43 항에 있어서, 상기 서보모터는 500Hz의 반복 레이트로 반전 구동가능한 낮은 관성의 서보모터인 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.44. The torsion test apparatus of claim 43, wherein the servomotor is a low inertia servomotor capable of inverting driving at a repetition rate of 500 Hz. 제 43 항에 있어서, 상기 프레임에 고정되는 제 2 지지 부재를 더 갖고,44. The apparatus of claim 43, further comprising a second support member secured to said frame, 상기 제 2 파지부는 축부를 갖고,The second gripping portion has a shaft portion, 상기 축부가 상기 제 2 지지 부재에 캔틸레버 형상으로 고정 지지됨으로써, 상기 제 2 파지부가 상기 프레임에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.And the second gripping portion is fixed to the frame by the shaft portion being fixedly supported by the second supporting member in a cantilever shape. 제 47 항에 있어서, 상기 프레임에 고정되고 또한 상기 제 2 파지부의 축부를 회전 가능하게 지지하는 고정단측 베어링 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.48. A torsion test apparatus as set forth in claim 47, further comprising a fixed end side bearing means fixed to said frame and rotatably supporting the shaft portion of said second gripping portion. 제 47 항에 있어서, 상기 축부와 상기 제 2 지지 부재 사이에는 이 시험편에 작용하는 토크를 계측하기 위한 로드셀이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.48. The torsion test apparatus according to claim 47, wherein a load cell for measuring torque acting on the test piece is fixed between the shaft portion and the second support member. 제 43 항에 있어서, 수 100kN·m의 토크를 수 10Hz의 주파수로 상기 시험편에 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.The torsion test apparatus according to claim 43, wherein a torque of several 100 kN · m can be applied to the test piece at a frequency of several 10 Hz. 제 43 항에 있어서, 상기 파동기어 감속 기구는 상기 제 1 지지 부재에 메워 넣어져 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험 장치.The torsion test apparatus according to claim 43, wherein the wave gear deceleration mechanism is fixed by being embedded in the first support member.
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