KR20180114239A

KR20180114239A - 토크 부여 유닛 및 이를 구비한 구동 장치

Info

Publication number: KR20180114239A
Application number: KR1020187029031A
Authority: KR
Inventors: 시게루 마츠모토; 히로시 미야시타; 카즈히로 무라우치; 마사노부 하세가와
Original assignee: 고쿠사이 게이소쿠키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2018-10-17
Also published as: EP2698619A4; WO2012141170A1; ES2748863T3; EP3457111A1; TWI534427B; JP5943908B2; CN103620372B; EP2698619B1; CN103620372A; JPWO2012141170A1; EP2698619A1; KR20140024891A; TW201300773A; US8984965B2; KR102146490B1; KR101921173B1; US20140033831A1

Abstract

워크의 일단이 부착되고, 소정의 회전축을 중심으로 회전하는 제1 구동축과, 워크의 타단이 부착되고, 회전축을 중심으로 회전하는 제2 구동축과, 제1 구동축을 지지함과 아울러 제1 구동축을 회전 구동하여 워크에 비틀림 하중을 부여하는 하중 부여부와, 회전축을 중심으로 회전이 자유롭게 하중 부여부를 지지하는 적어도 하나의 제1 베어링과, 제1 구동축 및 하중 부여부를 동위상에서 회전 구동하는 회전 구동부와, 비틀림 하중을 검출하는 토크 센서를 구비한다. 하중 부여부가 제1 구동축이 삽입된 원통형상의 축부를 가지는 프레임을 구비하고, 축부에 있어서 프레임이 제1 베어링에 의해 지지됨과 아울러 제1 구동축을 지지하고, 토크 센서가 제1 구동축의 축부에 삽입된 부분에 부착됨과 아울러 부분의 비틀림 하중을 검출하도록 구성된다.

Description

토크 부여 유닛 및 이를 구비한 구동 장치{TORQUE APPLYING UNIT AND DRIVING APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 워크를 회전시키면서 워크에 회전 방향의 비틀림을 부여하는 회전 비틀림 시험기에 관한 것이다.

예를 들면, 자동차의 클러치나 프로펠러 샤프트 등의 동력 전달 부품은 고속으로 회전한 상태에서 회전축의 둘레에 큰 변동 토크를 받는다. 이러한 부품의 내피로성을 정확하게 평가하기 위해서, 공시체를 회전시키면서, 공시체의 회전축의 둘레에 토크(비틀림 하중)를 부여하는 회전 비틀림 시험이 행해지고 있다.

특허문헌 1에는, 공시체(11)에 토크를 가하는 유압 액추에이터(52)와, 유압 액추에이터(52) 및 공시체(11)를 동기 회전시키는 교류 모터(58)를 구비한 회전 비틀림 시험기가 개시되어 있다. 교류 모터(58)는 유압 액추에이터(52)의 본체를 회전시킴과 아울러, 공시체(11)의 출력축도 유압 액추에이터(52)의 본체와 동일한 속도로 동일축에 회전시킨다. 공시체(11)의 입력축에는 유압 액추에이터(52)의 출력축이 연결되어 있고, 교류 모터(58) 및 유압 액추에이터(52)를 구동함으로써, 공시체(11)를 회전시키면서 공시체(11)에 토크를 가할 수 있도록 되어 있다. 공시체(11)에 가해지는 토크는 출력축(46)과 공시체(11) 사이에 설치된 토크 검출기(47)에 의해 계측된다.

일본 공개특허공보 2004-125549호

특허문헌 1의 시험기에 있어서는, 공시체(11)나 공시체(11)을 부착하기 위한 부착 플랜지가 토크 검출기(47)를 통하여 시험기에 지지되는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 토크 검출기(47)에는 계측 대상인 비틀림 하중 이외에 공시체(11)나 부착 플랜지의 중력이나 원심력에 의해 발생하는 굽힘 하중도 가해지기 때문에, 시험 중에 공시체(11)에 가해지는 토크를 충분히 정확하게 계측할 수 없었다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 워크의 일단이 부착되고, 소정의 회전축을 중심으로 회전하는 제1 구동축과, 워크의 타단이 부착되고, 회전축을 중심으로 회전하는 제2 구동축과, 제1 구동축을 지지함과 아울러 제1 구동축을 회전 구동하여 워크에 비틀림 하중을 부여하는 하중 부여부와, 회전축을 중심으로 회전이 자유롭게 하중 부여부를 지지하는 적어도 하나의 제1 베어링과, 제1 구동축 및 하중 부여부를 동위상에서 회전 구동하는 회전 구동부와, 비틀림 하중을 검출하는 토크 센서를 구비하고, 회전 구동부에 의해, 제1 및 제2 구동축을 통하여 워크를 회전시킴과 아울러, 하중 부여부에 의해, 제1 구동축과 제2 구동축의 회전에 위상차를 부여함으로써, 워크에 하중을 부여하도록 구성되어 있고, 하중 부여부가 제1 구동축이 삽입된 원통형상의 축부를 가지는 프레임을 구비하고, 축부에 있어서 프레임이 제1 베어링에 의해 지지됨과 아울러 제1 구동축을 지지하고, 토크 센서가 제1 구동축의 축부에 삽입된 부분에 부착됨과 아울러 부분의 비틀림 하중을 검출하도록 구성된 회전 비틀림 시험기가 제공된다.

이 구성에 의하면, 제1 구동축에 있어서 토크 센서에 의해 비틀림 하중이 검출되는 부분은 프레임의 축부 및 제1 베어링에 의해 지지되어 있기 때문에, 굽힘에 대한 강성이 높고, 그 때문에 제1 구동축에 부착되는 워크의 중력이나 원심력 등에 의해 발생하는 굽힘 하중에 의한 토크 센서의 검출 오차가 낮게 억제되어, 비틀림 하중의 고정밀한 계측이 가능하게 된다.

축부가 축 방향으로 이간하여 배치된, 제1 구동축을 회전이 자유롭게 지지하는 한 쌍의 제2 베어링을 구비하고, 토크 센서가 한 쌍의 제2 베어링 사이에 배치된 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 제1 구동축에 가해진 굽힘 하중은 한 쌍의 제2 베어링에 의해 받기 때문에, 제1 구동축의 제2 베어링 사이에 배치된 부분에는 굽힘 하중이 거의 전달되지 않아, 굽힘 하중이 토크 센서의 검출 결과에 영향을 받는 것이 방지된다. 또, 이 구성에 의하면, 공시체측 뿐만 아니라 하중 부여부측에서 발생하는 굽힘 하중의 영향도 억제된다.

하중 부여부가 제1 구동축을 구동하는 전기 모터와, 전기 모터의 구동량을 검출하는 구동량 검출 수단을 구비하는 구성으로 해도 된다.

회전 비틀림 시험기가, 하중 부여부의 외부에 배치된, 전기 모터에 구동 전력을 공급하는 구동 전력 공급부와, 구동 전력 공급부로부터 전기 모터에 구동 전력을 전송하는 구동 전력 전송로와, 하중 부여부의 외부에 배치된, 토크 센서가 출력하는 토크 신호를 처리하는 토크 신호 처리부와, 토크 센서로부터 토크 신호 처리부에 토크 신호를 전송하는 토크 신호 전송로를 구비하고, 구동 전력 전송로가, 하중 부여부의 외부에 배치된 외부 구동 전력 전송로와, 하중 부여부의 내부에 배치되고, 하중 부여부와 함께 회전하는 내부 구동 전력 전송로와, 외부 구동 전력 전송로와 내부 구동 전력 전송로를 접속하는 제1 슬립 링부를 구비하고, 토크 신호 전송로가, 하중 부여부의 외부에 배치된 외부 토크 신호 전송로와, 하중 부여부의 내부에 배선되고, 하중 부여부와 함께 회전하는 내부 토크 신호 전송로와, 외부 토크 신호 전송로와 내부 토크 신호 전송로를 접속하는 제2 슬립 링부를 구비하고, 제2 슬립 링부가 제1 슬립 링부로부터 이격하여 배치된 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 회전 중의 전기 모터에 대하여 구동 전류를 공급하는 것이 가능하게 되고, 전기 모터에 전기 모터를 사용한 회전 비틀림 시험기가 실현된다. 전기 모터에 전기 모터를 채용함으로써, 넓은 설치 스페이스를 필요로 하는 유압 공급 장치가 불필요하게 되어, 번거로운 유압 시스템의 메인터넌스로부터 해방된다. 또, 작동유의 누출이 해소되기 때문에, 양호한 작업 환경의 유지가 가능하게 된다. 또한, 별도의 슬립 링을 사용하여, 구동 전력 전송로와 토크 신호 전송로를 완전히 분리함으로써, 대전류가 흐르는 구동 전력 전송로로부터 미약 신호가 흐르는 토크 신호 전송로로의 전자적 간섭이 경감되어, 비틀림 하중의 검출 정밀도의 저하가 억제된다.

제1 슬립 링부와 제2 슬립 링부 사이에 적어도 하나의 제1 베어링이 배치되는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 대전류가 흐르는 제1 슬립 링부에서 발생하는 전자 노이즈가 제1 베어링에 의해 차폐되기 때문에, 제2 슬립 링부를 통하여 토크 신호 전송로에 혼입하기 어려워져, 비틀림 하중의 검출 정밀도의 저하가 방지된다.

제1 구동축의 축부 내에 배치되는 부분에는 외경이 좁게 형성된 협착부가 설치되고, 토크 센서가 비틀림 하중을 검출하도록 협착부에 첩부된 변형 게이지를 구비한 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 제2 구동축에 직접 변형 게이지를 첩부하는 간단한 구조에 의해, 컴팩트한 토크 센서가 실현된다. 또, 변형 게이지를 협착부에 첩부하는 구성에 의해, 축부와 간섭하지 않고 축부 내에 토크 센서를 수용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 협착부에 변형 게이지를 첩부하는 구성에 의해, 검출 감도가 높은 토크 센서가 실현된다.

축부가 협착부로부터 축 방향으로 연장되는 홈부를 가지고, 내부 토크 신호 전송로가 협착부로부터 홈부에 통과되어, 제2 슬립 링부의 환형상 전극에 접속되어 있는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 토크 센서의 제작 및 설치를 용이하게 행할 수 있다.

구동량 검출 수단이 출력하는 신호를 구동 전력 공급부에 전송하는 구동량 신호 전송로를 구비하고, 구동량 신호 전송로가 하중 부여부의 외부에 배치된 외부 구동량 신호 전송로와, 하중 부여부의 내부에 배선되고, 하중 부여부와 함께 회전하는 내부 구동량 신호 전송로와, 제1 슬립 링부로부터 이격하여 배치된, 외부 구동량 신호 전송로와 내부 구동량 신호 전송로를 접속하는 제3 슬립 링부를 구비하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 구동 전력 전송로와 구동량 신호 전송로의 전자적 간섭이 억제되어, 구동량의 검출 정밀도의 저하가 방지된다.

하중 부여부의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단을 구비하고, 회전수 검출 수단과 제1 슬립 링부 사이에 제1 베어링이 적어도 하나 배치되어 있는 구성으로 해도 된다.

회전 구동부가 제2 모터와, 제2 모터의 구동력을 하중 부여부 및 제2 구동축에 전달하여 동위상에서 회전시키는 구동력 전달부를 구비하고, 구동력 전달부가 제2 모터의 구동력을 제2 구동축에 전달하는 제1 구동력 전달부와, 제2 모터의 구동력을 하중 부여부에 전달하는 제2 구동력 전달부를 구비한 구성으로 해도 된다.

제1 및 제2 구동력 전달부가 각각 무단 벨트 기구, 체인 기구 및 기어 기구의 적어도 하나를 구비하는 구성으로 해도 된다.

제1 및 제2 구동력 전달부가 각각 무단 벨트 기구를 구비하고, 제1 구동력 전달부가 회전축과 평행하게 배치된, 제2 모터에 의해 구동되는 제3 구동축과, 제3 구동축에 동일축에 고정된 제1 구동 풀리와, 하중 부여부에 동일축에 고정된 제1 종동 풀리와, 제1 구동 풀리와 제1 종동 풀리에 걸쳐진 제1 무단 벨트를 구비하고, 제2 구동력 전달부가 제3 구동축에 동일축에 연결된 제4 구동축과, 제4 구동축에 고정된 제2 구동 풀리와, 제1 구동축에 고정된 제2 종동 풀리와, 제2 구동 풀리와 제2 종동 풀리에 걸쳐진 제2 무단 벨트를 구비하는 구성으로 해도 된다.

하중 부여부의 프레임의 외주부에 제1 종동 풀리가 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 예를 들면 프레임의 일단에 제1 종동 풀리를 부착하는 일반적인 구성에 비해 컴팩트한 장치가 실현된다.

하중 부여부 내에 배치된 감속기를 구비하고, 제1 종동 풀리가 감속기가 부착된 감속기 고정판에 고정되어 있는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 큰 변동 하중을 받는 감속기와 제1 종동 풀리가 높은 강성으로 결합하기 때문에, 시험 중의 하중 부여부의 변형이 적고, 비틀림 하중을 고정밀도로 부여하는 것이 가능하게 된다.

제1 구동축과 하중 부여부의 프레임이 동일축 또한 일체로 접속되어 있는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 제1 구동축과 하중 부여부를 공통의 동력 전달 기구를 사용하여 구동하는 것이 가능하게 되어, 간단한 구성의 비틀림 회전 장치가 실현된다.

하중 부여부의 프레임이, 외주면이 회전축과 동일축의 원기둥형상으로 형성된 원기둥부를 가지고, 회전 비틀림 시험기가 회전축과 평행하게 배치되고, 제2 모터에 의해 구동되는 제3 구동축과, 제3 구동축에 고정된 제1 구동 풀리와, 제1 구동 풀리와 프레임의 원기둥부에 감긴 타이밍 벨트를 구비하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 하중 부여부의 프레임의 일부를 종동 풀리로서 사용함으로써, 부품 점수가 적고, 컴팩트한 구성의 회전 비틀림 시험기가 실현된다.

상기한 회전 비틀림 시험기는 토크 센서의 검출 결과에 기초하여, 워크를 회전시키면서 워크에 회전 방향의 비틀림을 가했을 때의 워크의 거동을 측정하는 회전 비틀림 시험기여도 된다.

본 발명에 의하면 워크를 회전시키면서 워크에 회전 방향의 비틀림을 부여하는 회전 비틀림 시험기가 제공된다. 이 회전 비틀림 시험기는 시험 중에 공시체에 가해지는 토크를 충분히 정확하게 계측할 수 있는 등의 장점을 가지고 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 회전 비틀림 시험기(1)의 측면도이다.
도 2는 회전 비틀림 시험기(1)의 하중 부여부(100) 부근의 종단면도이다.
도 3은 회전 비틀림 시험기(1)의 제어 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전 비틀림 시험기(200)의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전 비틀림 시험기(200)의 측면도이다.
도 6은 회전 비틀림 시험기(200)의 하중 부여부(1100) 부근의 종단면도이다.
도 7은 회전 비틀림 시험기(200)가 실행하는 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 비틀림 동작 처리 S100의 상세를 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 동적 비틀림 동작 처리 S100의 상세를 나타내는 플로우차트이다.
도 10은 비틀림 동작 처리 S100에 있어서 공시체에 인가되는 토크의 시간 변화의 예를 나타내는 그래프이다.
도 11은 비틀림 동작 처리 S100에 있어서 공시체에 인가되는 토크의 시간 변화의 예를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 회전 비틀림 시험기에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 회전 비틀림 시험기(1)의 측면도이다. 회전 비틀림 시험기(1)는 자동차용 클러치를 공시체(T1)로 하여 회전 비틀림 시험을 행하는 장치이며, 공시체(T1)를 회전시키면서 공시체(T1)의 입력축과 출력축(예를 들면, 클러치 커버와 클러치 디스크) 사이에 설정된 고정 또는 변동 토크를 가할 수 있다. 회전 비틀림 시험기(1)는 회전 비틀림 시험기(1)의 각 부를 지지하는 가대(10)와, 공시체(T1)와 함께 회전하면서 공시체(T1)에 소정의 토크를 가하는 하중 부여부(100)와, 하중 부여부(100)를 회전이 자유롭게 지지하는 베어링부(20, 30 및 40)와, 하중 부여부(100)의 내외를 전기적으로 접속하는 슬립 링부(50 및 60)와, 하중 부여부(100)의 회전수를 검출하는 로터리 인코더(70)와, 하중 부여부(100)를 설정된 회전 방향 및 회전수로 회전 구동하는 인버터 모터(80), 구동 풀리(91) 및 구동 벨트(타이밍 벨트)(92)를 구비하고 있다.

가대(10)는 상하에 수평으로 배열되어 배치된 하단 베이스판(11) 및 상단 베이스판(12)과, 하단 베이스판(11)과 상단(12)을 연결하는 복수의 수직인 지지벽(13)을 가지고 있다. 하단 베이스판(11)의 하면에는 복수의 방진 마운트(15)가 부착되어 있고, 가대(10)는 방진 마운트(15)를 통하여 평탄한 바닥(F) 상에 배치되어 있다. 하단 베이스판(11)의 상면에는 인버터 모터(80)가 고정되어 있다. 또, 상단 베이스판(12)의 상면에는 베어링부(20, 30, 40) 및 로터리 인코더(70)가 부착되어 있다.

도 2는 회전 비틀림 시험기(1)의 하중 부여부(100) 부근의 종단면도이다. 하중 부여부(100)는 단차가 있는 통형상의 케이싱(100a)과, 케이싱(100a) 내에 부착된 서보 모터(150), 감속기(160) 및 연결축(170)과, 토크 센서(172)를 구비하고 있다. 케이싱(100a)은 서보 모터(150)가 수용된 모터 수용부(동체부)(110)와, 베어링부(20)에 회전이 자유롭게 지지된 축부(120)와, 베어링부(30)에 회전이 자유롭게 지지된 축부(130)와, 슬립 링부(50)(도 1)의 슬립 링(51)이 부착된 축부(140)를 구비하고 있다. 모터 수용부(110)와 축부(120, 130 및 140)는 각각 중공부를 가지는 대략 원통형상(혹은 직경이 축 방향에서 계단형상으로 변화하는 단차가 있는 원통형상)의 부재이다. 모터 수용부(110)는 중공부에 서보 모터(150)를 수용하는 가장 외경이 큰 부재이다. 모터 수용부(110)의 공시체(T1)측의 일단(도 2에 있어서의 우측단)에는 축부(120)가 접속되고, 타단에는 축부(130)가 접속되어 있다. 또, 축부(130)에 있어서의 모터 수용부(110)와 반대측의 단부에는 축부(140)가 접속되어 있다. 축부(140)는 선단부(도 1에 있어서의 좌측단부)에서 베어링부(40)에 의해 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

서보 모터(150)는 복수의 고정 볼트(111)에 의해 모터 수용부(110)에 고정되어 있다. 서보 모터(150)의 구동축(152)은 커플링(154)을 통하여, 감속기(160)의 입력축에 연결되어 있다. 또, 감속기(160)의 출력축에는 연결축(170)이 접속되어 있다. 또한, 감속기(160)는 부착 플랜지(162)를 구비하고 있고, 부착 플랜지(162)를 모터 수용부(110)와 축부(120) 사이에 끼워넣은 상태에서, 도시하지 않는 볼트에 의해 모터 수용부(110)와 축부(120)를 체결함으로써 케이싱(100a)에 고정되어 있다.

축부(120)는 대략 단차가 있는 원통형상의 부재이며, 모터 수용부(110)측에 외경이 큰 풀리부(121)를 가지고, 공시체(T1)측에 베어링부(20)에 의해 회전이 자유롭게 지지되는 주축부(122)를 가진다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 풀리부(121)의 외주면과, 인버터 모터(80)의 구동축(81)에 부착된 구동 풀리(91)에는 구동 벨트(92)가 걸쳐져 있고, 인버터 모터(80)의 구동력이 구동 벨트(92)에 의해 풀리부(121)에 전달되어, 하중 부여부(100)가 회전하도록 되어 있다. 또, 풀리부(121) 내에는 감속기(160)와 연결축(170)의 연결부가 수용된다. 이 연결부를 수용하기 위해서 외경을 굵게 할 필요가 있는 개소를 풀리로서 이용함으로써, 부품 점수를 늘리지 않고, 컴팩트한 장치 구조가 실현되고 있다.

축부(120)의 주축부(122)의 선단(도 2에 있어서의 우측단)에는 토크 센서(172)가 부착되어 있다. 또, 토크 센서(172)의 일면(도 2에 있어서의 우측면)은 공시체(T1)의 입력축(클러치 커버)을 부착하는 시트면으로 되어 있고, 토크 센서(172)에 의해 공시체(T1)에 가해지는 토크가 검출된다.

축부(120)의 주축부(122)의 내주면에는 축방향 양단 부근에 베어링(123, 124)이 설치되어 있다. 연결축(170)은 베어링(123, 124)에 의해, 축부(120) 내를 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 연결축(170)의 선단(도 2에 있어서의 우측단)은 토크 센서(172)를 관통하여 외부로 돌출되어 있다. 토크 센서(172)로부터 돌출된 부분은 공시체(T1)의 출력축인 클러치 디스크(클러치 허브)의 축 구멍에 삽입되어 고정된다. 즉, 서보 모터(150)에 의해, 하중 부여부(100)의 케이싱(100a)에 대하여 연결축(170)을 회전 구동시킴으로써, 케이싱(100a)에 대하여 고정된 공시체(T1)의 입력축(클러치 커버)과 연결축(170)에 고정된 공시체(T1)의 출력축(클러치 디스크) 사이에 설정된 동적 또는 정적인 토크를 가할 수 있다.

또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 축부(130)의 단부(도 1에 있어서의 좌측단) 부근에는 하중 부여부(100)의 회전수를 검출하기 위한 로터리 인코더(70)가 배치되어 있다.

축부(140)의 축방향 중앙부에는 슬립 링부(50)의 슬립 링(51)이 부착되어 있다. 슬립 링(51)에는 서보 모터(150)에 구동 전류를 공급하는 동력선(150W)(도 2)이 접속되어 있다. 서보 모터(150)로부터 연장되는 동력선(150W)은 축부(130) 및 축부(140)에 형성된 중공부를 통과하여 슬립 링(51)에 접속되어 있다.

슬립 링부(50)는 슬립 링(51), 브러시 고정구(52) 및 4개의 브러시(53)를 구비하고 있다. 상기 서술한 바와 같이, 슬립 링(51)은 하중 부여부(100)의 축부(140)에 부착되어 있다. 또, 브러시(53)는 브러시 고정구(52)에 의해 베어링부(40)에 고정되어 있다. 슬립 링(51)은 축 방향으로 등간격으로 배치된 4개의 전극환(51r)을 가지고 있고, 각 전극환(51r)과 대향하여 브러시(53)가 배치되어 있다. 각 전극환(51r)에는 서보 모터(150)의 각 동력선(150W)이 접속되고, 각 브러시(53)의 단자는 서보 모터 구동 유닛(330)(후술)과 접속되어 있다. 즉, 서보 모터(150)의 각 동력선(150W)은 슬립 링부(50)를 통하여, 서보 모터 구동 유닛(330)에 접속되어 있다. 슬립 링부(50)는 서보 모터 구동 유닛(330)이 공급하는 서보 모터(150)의 구동 전류를 회전하는 하중 부여부(100)의 내부에 도입한다.

또, 축부(140)의 선단(도 1에 있어서의 좌측단)에는 슬립 링부(60)의 슬립 링(도시하지 않음)이 부착되어 있다. 슬립 링부(60)의 슬립 링에는 서보 모터(150)로부터 연장되는 통신선(150W')(도 2)이 접속되어 있고, 예를 들면 서보 모터(150)에 내장된 내장 로터리 인코더(도시하지 않음)의 신호가 슬립 링부(60)를 통하여 외부로 출력된다. 슬립 링에 대용량 모터의 구동 전류 등의 대전류를 흘리면, 방전에 의해 큰 전자 노이즈가 발생하기 쉽다. 또, 슬립 링은 충분히 차폐되어 있지 않기 때문에 전자 노이즈의 간섭을 받기 쉽다. 상기한 바와 같이, 미약 전류가 흐르는 통신선(150W')과, 대전류가 흐르는 동력선(150W)을 일정한 거리를 두고 배치된 각각의 슬립 링을 사용하여 외부 배선에 접속하는 구성에 의해, 통신용 신호로의 노이즈의 혼입이 유효하게 방지된다. 또, 본 실시형태에서는, 슬립 링부(60)는 베어링부(40)의 슬립 링부(50)측과는 반대측의 면에 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 베어링부(40)에 의해, 슬립 링부(50)에서 발생하는 전자 노이즈로부터 슬립 링부(60)를 차폐하는 효과도 얻어진다.

다음에, 회전 비틀림 시험기(1)의 제어 시스템에 대해서 설명한다. 도 3은 회전 비틀림 시험기(1)의 제어 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 회전 비틀림 시험기(1)는 회전 비틀림 시험기(1)의 전체를 제어하는 제어 유닛(310)과, 시험 조건을 설정하기 위한 설정 유닛(370)과, 설정된 시험 조건(공시체에 가하는 토크 파형이나 비틀림각의 파형 등)에 기초하여 서보 모터(150)의 구동량의 파형을 계산하여 제어 유닛(310)에 출력하는 파형 생성 유닛(320)과, 제어 유닛(310)의 제어에 기초하여 서보 모터(150)의 구동 전류를 생성하는 서보 모터 구동 유닛(330)과, 제어 유닛(310)의 제어에 기초하여 인버터 모터(80)의 구동 전류를 생성하는 인버터 모터 구동 유닛(340)과, 토크 센서(172)의 신호에 기초하여 공시체에 가해지고 있는 토크를 계산하는 토크 계측 유닛(350)과, 로터리 인코더(70)의 신호에 기초하여 하중 부여부(100)의 회전수를 계산하는 회전수 계측 유닛(360)을 구비하고 있다.

설정 유닛(370)은 도시하지 않는 터치 패널 등의 유저 입력 인터페이스, CD-ROM 드라이브 등의 가환형 기록 미디어 판독 장치, GPIB(General Purpose Interface Bus)나 USB(Universal Serial Bus) 등의 외부 입력 인터페이스 및 네트워크 인터페이스를 구비하고 있다. 설정 유닛(370)은 유저 입력 인터페이스를 통하여 받아들인 유저 입력, 가환형 기록 미디어로부터 판독한 데이터, 외부 입력 인터페이스를 통하여 외부 기기(예를 들면 펑션 제너레이터)로부터 입력된 데이터, 및/또는 네트워크 인터페이스를 통하여 서버로부터 취득한 데이터에 기초하여, 시험 조건의 설정을 행한다. 또한, 본 실시형태의 회전 비틀림 시험기(1)는 공시체(T1)에 부여하는 비틀림을 공시체(T1)에 가해지는 비틀림각(즉, 서보 모터(150)에 내장된 내장 로터리 인코더에 의해 검출되는 서보 모터(150)의 구동량)에 기초하여 제어하는 변위 제어와, 공시체(T1)에 가해지는(즉, 토크 센서(172)에 의해 검출되는) 토크에 기초하여 제어하는 토크 제어의 2개의 제어 방식에 대응하고 있고, 어느 제어 방식에 의해 제어를 행할지를 설정 유닛(370)에 의해 설정할 수 있다.

제어 유닛(310)은 설정 유닛(370)으로부터 취득한 공시체(T1)의 회전 속도의 설정값에 기초하여, 인버터 모터 구동 유닛(340)에 인버터 모터(80)의 회전 구동을 지령한다. 또, 제어 유닛(310)은 파형 생성 유닛(320)으로부터 취득한 서보 모터(150)의 구동량의 파형 데이터에 기초하여, 서보 모터 구동 유닛(330)에 서보 모터(150)의 구동을 지령한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 토크 센서(172)의 신호에 기초하여 토크 계측 유닛(350)이 산출한 토크의 계측값은 제어 유닛(310) 및 파형 생성 유닛(320)에 보내진다. 또, 서보 모터(150)에 내장된 내장 로터리 인코더의 신호는 제어 유닛(310), 파형 생성 유닛(320) 및 서보 모터 구동 유닛(330)에 보내진다. 파형 생성 유닛(320)은 서보 모터(150)의 구동축(152)의 회전각을 검출하는 내장 로터리 인코더의 신호로부터 서보 모터(150)의 회전수의 계측값을 계산한다. 파형 생성 유닛(320)은 토크 제어의 경우에는 토크(변위 제어의 경우에는 서보 모터(150)의 구동량)의 설정값과 계측값을 비교하여, 양자가 일치하도록 제어 유닛(310)에 보내는 서보 모터(150)의 구동량의 설정값을 피드백 제어한다.

또, 로터리 인코더(70)의 신호에 기초하여 회전수 계측 유닛(360)이 산출한 하중 부여부(100)의 회전수의 계측값은 제어 유닛(310)에 보내진다. 제어 유닛(310)은 하중 부여부(100)의 회전수의 설정값과 계측값을 비교하여, 양자가 일치하도록 인버터 모터(80)에 보내는 구동 전류의 주파수를 피드백 제어한다.

또, 서보 모터 구동 유닛(330)은 서보 모터(150)의 구동량의 목표값과, 내장 로터리 인코더에 의해 검출된 구동량을 비교하여, 구동량이 목표값에 근접하도록 서보 모터(150)에 보내는 구동 전류를 피드백 제어한다.

또, 제어 유닛(310)은 시험 데이터를 보존하기 위한 도시하지 않는 하드디스크 장치를 구비하고 있고, 공시체(T1)의 회전 속도, 공시체(T1)에 가해진 비틀림각(서보 모터(150)의 회전각) 및 비틀림 하중의 각 계측값의 데이터를 하드디스크 장치에 기록한다. 각 계측값의 시간 변화가 시험 개시로부터 종료까지의 전기간에 걸쳐 기록된다. 이상에서 설명한 제1 실시형태의 구성에 의해, 자동차용 클러치를 공시체(T1)로 한 회전 비틀림 시험이 행해진다.

(제2 실시형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전 비틀림 시험기(1000)에 대해서 설명한다. 회전 비틀림 시험기(1000)는 자동차용 프로펠러 샤프트를 공시체(T2)로 하여 회전 비틀림 시험을 행하는 장치이며, 프로펠러 샤프트를 회전시키면서 프로펠러 샤프트의 입력축과 출력축 사이에 설정된 고정 또는 변동 토크를 가할 수 있다. 도 4는 회전 비틀림 시험기(1000)의 평면도이며, 도 5는 회전 비틀림 시험기(1000)의 측면도(도 4에 있어서 하측으로부터 상측을 본 도면)이다. 또, 도 6은 후술하는 하중 부여부(1100) 부근의 종단면도이다. 또한, 회전 비틀림 시험기(1000)의 제어 시스템은 도 3에 나타내는 제1 실시형태와 동일한 개략 구성을 가지고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 회전 비틀림 시험기(1000)는 회전 비틀림 시험기(1000)의 각 부를 지지하는 4개의 베이스(1011, 1012, 1013 및 1014)와, 공시체(T2)와 함께 회전하면서 공시체(T2)의 양단 간에 소정의 토크를 가하는 하중 부여부(1100)와, 하중 부여부(1100)를 회전이 자유롭게 지지하는 베어링부(1020, 1030 및 1040)와, 하중 부여부(1100)의 내외의 배선을 전기적으로 접속하는 슬립 링부(1050, 1060 및 1400)와, 하중 부여부(1100)의 회전수를 검출하는 로터리 인코더(1070)와, 하중 부여부(1100) 및 공시체(T2)의 일단(도 4에 있어서의 우측단)을 설정된 회전 방향 및 회전수로 회전 구동하는 인버터 모터(1080)와, 인버터 모터(1080)의 구동력을 하중 부여부(1100)에 전달하는 구동력 전달부(1190)(구동 풀리(1191), 구동 벨트(타이밍 벨트)(1192) 및 종동 풀리(1193))와, 인버터 모터(1080)의 구동력을 공시체(T2)의 일단에 전달하는 구동력 전달부(1200)를 구비하고 있다. 구동력 전달부(1200)는 베어링부(1210), 구동축(1212), 중계축(1220), 베어링부(1230), 구동축(1232), 구동 풀리(1234), 베어링부(1240), 구동축(1242), 종동 풀리(1244), 구동 벨트(타이밍 벨트)(1250) 및 워크 부착부(1280)를 구비하고 있다.

또한, 회전 비틀림 시험기(1000)에 있어서의 베어링부(1020, 1030, 1040), 슬립 링부(1050), 슬립 링부(1060), 로터리 인코더(1070), 인버터 모터(1080) 및 구동 풀리(1091)는 각각 제1 실시형태의 회전 비틀림 시험기(1)에 있어서의 베어링부(20, 30, 40), 슬립 링부(50), 슬립 링부(60), 로터리 인코더(70), 인버터 모터(80), 및 구동 풀리(91)와 마찬가지로 구성되어 있다. 또, 하중 부여부(1100)는 후술하는 축부(1120), 연결축(1170), 워크 부착부(1180) 및 슬립 링부(1400)를 제외하고, 제1 실시형태의 하중 부여부(100)와 동일한 구성을 가지고 있다. 또, 구동 벨트(1192)는 종동측에서 종동 풀리(1193)에 걸려 있는 점에서 제1 실시형태의 구동 벨트(92)의 구성과 상이하지만, 그 밖의 구성은 구동 벨트(92)와 동일한 것이다. 이하의 설명에 있어서는, 제1 실시형태와 동일 또는 유사한 구성에 대하여 동일 또는 유사한 부호를 사용하여 상세한 설명을 생략하고, 제1 실시형태와의 구성상의 상이점을 중심으로 설명한다.

4개의 베이스(1011, 1012, 1013 및 1014)는 각각 동일한 평탄한 바닥(F) 상에 배치되고, 고정 볼트(도시하지 않음)에 의해 고정되어 있다. 베이스(1011) 상에는 인버터 모터(1080) 및 베어링부(1210)가 고정되어 있다. 베이스(1012) 상에는 하중 부여부(1100)를 지지하는 베어링부(1020, 1030 및 1040)와, 슬립 링부(1400)의 지지 프레임(1402)이 고정되어 있다. 또, 베이스(1013)에는 베어링부(1230)가 고정되고, 베이스(1014)에는 베어링부(1240)가 고정되어 있다. 베이스(1013 및 1014)는 각각 고정 볼트를 느슨하게 함으로써, 공시체(T1)의 길이에 따라, 베어링부(1230 또는 1240)의 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

하중 부여부(1100)의 연결축(1170)은 축부(1120)의 선단(도 6에 있어서의 우측단)으로부터 외부로 돌출되어 있고, 연결축(1170)의 선단(도 6에 있어서의 우측단)에는 워크 부착부(플랜지 조인트)(1180)가 고정되어 있다. 연결축(1170)의 축부(1120)로부터 돌출된 부분의 축 방향 중앙부에는 복수의 전극환을 가지는 슬립 링(1401)이 부착되어 있다.

또, 도 6에 나타내는 바와 같이, 연결축(1170)의 축부(1120) 내에 수용된 부분에는 외경이 좁게 형성된 환형상의 협착부(1172)가 형성되어 있고, 협착부(1172)의 둘레면에는 변형 게이지(1174)가 첩부되어 있다. 또, 연결축(1170)은 중심축 상을 관통하는 도시하지 않는 중공부를 가지는 통형상 부재이며, 협착부(1172)에는 중공부에 연결되는 도시하지 않는 삽입통과 구멍이 형성되어 있다. 변형 게이지(1174)의 리드(도시하지 않음)는 연결축(1170)에 형성된 상기한 삽입통과 구멍 및 중공부에 통과되고, 슬립 링(1401)의 각 전극환에 접속되어 있다. 또한, 중공부 및 삽입통과 구멍 대신에 연결축(1170)의 둘레면에 협착부(1172)로부터 슬립 링(1401)까지 연장되는 배선홈을 설치하여, 변형 게이지(1174)의 리드를 배선홈에 통과시켜 슬립 링(1401)까지 배선하는 구성으로 해도 된다.

슬립 링(1401)의 하부에는 지지 프레임(1402) 상에 고정된 브러시부(1403)가 배치되어 있다. 브러시부(1403)는 슬립 링(1401)의 각 전극환과 각각 접촉하도록 대향하여 배치된 복수의 브러시를 구비하고 있다. 각 브러시의 단자는 도시하지 않는 와이어에 의해 토크 계측 유닛(1350)(후술)에 접속되어 있다.

다음에, 구동력 전달부(1200)(도 4)의 구성을 설명한다. 베어링부(1210, 1230 및 1240)는 구동축(1212, 1232 및 1242)을 각각 회전이 자유롭게 지지하고 있다. 구동축(1212)의 일단(도 4에 있어서의 좌측단)은 구동 풀리(1191)를 통하여 인버터 모터(1080)의 구동축에 연결되어 있다. 또, 구동축(1232)의 일단(도 4에 있어서의 좌측단)은 중계축(1220)을 통하여 구동축(1212)의 타단(도 4에 있어서의 우측단)에 연결되어 있다. 구동축(1232)의 타단(도 4에 있어서의 우측단)에는 구동 풀리(1234)가, 구동축(1242)의 일단(도 4에 있어서의 우측단)에는 종동 풀리(1244)가 각각 부착되어 있다. 구동 풀리(1234)와 종동 풀리(1244)에는 구동 벨트(1250)가 걸쳐져 있다. 또, 구동축(1242)의 타단(도 4에 있어서의 좌측단)에는 공시체(T2)의 일단을 고정하기 위한 워크 부착부(플랜지 조인트)(1280)가 부착되어 있다.

인버터 모터(1080)의 구동력은 상기 서술한 구동력 전달부(1200)(즉, 구동축(1212), 중계축(1220), 구동축(1232), 구동 풀리(1234), 구동 벨트(1250), 종동 풀리(1244), 및 구동축(1242))를 통하여 워크 부착부(1280)에 전달되고, 설정된 회전 방향 및 회전수로 워크 부착부(1280)를 회전시킨다. 또 동시에 인버터 모터(1080)의 구동력은 구동력 전달부(1190)(즉, 구동 풀리(1191), 구동 벨트(1192) 및 종동 풀리(1193))를 통하여 하중 부여부(1100)에 전달되고, 하중 부여부(1100)와 워크 부착부(1280)를 동기하여(즉, 항상 동일한 회전수 및 동일한 위상으로) 회전시킨다.

다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전 비틀림 시험기(1000)의 동작 제어에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명은 제2 실시형태의 회전 비틀림 시험기(1000)의 동작 제어의 일례이지만, 제1 실시형태의 회전 비틀림 시험기(1)에 있어서도 마찬가지의 동작 제어가 가능하다. 도 7은 회전 비틀림 시험기(1000)가 실행하는 처리를 나타낸 플로우차트이다. 회전 비틀림 시험기(1000)가 기동하면, 우선 각 부의 초기화 처리 S1이 행해지고, 이어서 설정 유닛(1370)에서 시험 조건의 설정이 행해진다(S2). 시험 조건의 설정은 도시하지 않는 입력 화면상에서의 유저 입력에 의해 행해진다. 또, 기존의 시험 조건 데이터를 메모리카드 등의 기록 미디어 또는 네트워크를 통하여 서버로부터 읽어들임으로써 시험 조건의 입력을 행할 수도 있다. 또, 펑션 제너레이터 등의 외부 기기로부터 시험 조건(예를 들면 시험 파형)을 입력할 수도 있다.

다음에, 제어 유닛(1310)에 의해, 입력된 시험 조건의 동작 모드가 「정적 비틀림 동작」인지 「동적 비틀림 동작」인지가 판정된다(S3). 「정적 비틀림 동작」은 워크를 회전시키지 않고 정지한 상태에서 비틀림을 가하는 동작 모드이며, 일반적인 비틀림 시험을 행할 때에 적용된다. 또 「동적 비틀림 동작」은 워크를 회전시킨 상태에서 비틀림을 가하는 동작 모드이며, 회전 비틀림 시험을 행할 때에 적용된다. 설정된 시험 조건의 동작 모드가 정적 비틀림 동작이면, 도 8에 나타내는 「비틀림 동작 처리」(S100)가 실행된다. 또, 설정된 시험 조건의 동작 모드가 동적 비틀림 동작이면, 도 9에 나타내는 「동적 비틀림 동작 처리」(S200)가 실행된다.

비틀림 동작 처리 S100(도 8)에 있어서는, 우선 처리 S2에 있어서 입력된 시험 토크의 파형을 서보 모터(1150)의 구동량의 파형으로 변환하는 구동량 파형 계산 S101이 행해진다. 구동량 파형 계산 S101은 고속 연산 처리가 가능한 파형 생성 유닛(1320)에 의해 실행된다. 다음에 제어 유닛(1310)은 처리 S101에서 계산된 구동량 파형에 기초하여, 각 시각에 대응하는 구동량을 지시값으로 하는 구동 신호를 서보 모터 구동 유닛(1330)에 출력하여, 서보 모터(1150)를 구동한다(S102). 다음에, 파형 생성 유닛(1320)이 공시체(T2)에 가해지고 있는 토크의 계측값을 토크 계측 유닛(1350)으로부터 취득한다(S103). 다음에, 파형 생성 유닛(1320)은 처리 S103에서 취득한 토크 계측값이 설정값에 도달하고 있는지 여부를 판정한다(S104). 토크의 계측값이 설정값에 도달하고 있지 않으면(S104:NO), 파형 생성 유닛(1320)이 구동량 파형을 피드백 보정하여(S105), 다시 제어 유닛(1310)이 새로운 구동량 파형에 기초하여 구동 신호를 출력하여, 서보 모터(1150)를 구동한다(S102). 토크의 계측값이 설정값에 도달하고 있으면(S104:YES), 구동량 파형의 마지막까지 구동 제어가 완료되었는지 여부가 판정되고(S106), 구동량 파형의 마지막까지 제어가 완료되어 있지 않으면, 처리 S102로 되돌아가 구동 제어를 계속하고, 구동 제어가 완료되어 있으면 비틀림 동작 처리 S100은 종료한다.

또한, 상기는 공시체(T1)에 가하는 토크를 제어 대상으로 하는 토크 제어를 행하는 경우의 예이지만, 회전 비틀림 시험기(1000)는 공시체(T1)에 부여하는 비틀림각(변위)을 제어 대상으로 하는 변위 제어를 행할 수도 있다. 변위 제어를 행하는 경우에는, 구동량 파형 계산 S101에 있어서, 시험 변위(비틀림각)의 파형을 서보 모터(1150)의 구동량의 파형으로 변환한다. 또, 파형 생성 유닛(1320)은 처리 S103에 있어서, 서보 모터(150)에 내장된 내장 로터리 인코더의 신호로부터 공시체(T1)에 주어진 비틀림각의 계측값을 계산하고, 처리 S104에 있어서, 비틀림각의 계측값이 설정값에 도달하고 있는지 여부를 판정한다.

또, 동적 비틀림 동작 처리 S200(도 9)에 있어서는, 우선 설정된 회전수로 공시체(T2)가 회전하도록 인버터 모터(1080)를 구동한다(S201). 다음에, 인버터 모터(1080)에 의해 공시체(T2)와 함께 회전 구동되는 하중 부여부(1100)의 회전수의 계측값을 회전수 계측 유닛(1360)으로부터 취득한다(S202). 다음에, 취득한 하중 부여부(1100)의 회전수의 계측값이 설정값에 도달했는지 여부를 판정한다(S203). 계측값이 설정값에 도달하고 있지 않으면(S203:NO), 인버터 모터(1080)의 구동 전력(주파수)을 보정한다(S204). 하중 부여부(1100)의 회전수의 계측값이 설정값에 도달하고 있으면, 처리 S205로 진행한다. 처리 S205에서는 공시체(T2)에 프리로드(토크)(Lp)를 가하는 시험 조건인지 여부가 판정된다. 프리로드(Lp)는 공시체(T2)에 가해지는 토크의 직류 성분(정하중)이다. 예를 들면, 브레이크 작동시를 모의한 회전 비틀림 시험이면, 인버터 모터(1080)에 의한 회전 방향과 역방향(마이너스)의 프리로드(Lp)가 가해진다(도 10). 또, 정가속도 주행을 모의한 회전 비틀림 시험이면, 인버터 모터(1080)에 의한 회전 방향과 동일 방향(플러스)의 프리로드(Lp)가 가해진다(도 11).

프리로드(Lp)를 가하는 경우는(S205:YES), 프리로드(Lp)에 상당하는 구동량을 지시값으로 설정하고, 공시체(T2)에 프리로드(Lp)만이 가해지도록 서보 모터(1150)를 구동한다(S206). 다음에, 공시체(T2)에 가해진 토크의 계측값을 토크 계측 유닛(1350)으로부터 취득하고(S207), 프리로드(Lp)의 설정값에 도달하고 있는지 여부가 판정된다(S208). 토크의 계측값이 프리로드(Lp)의 설정값에 도달하고 있지 않으면(S208:NO), 서보 모터(1150)의 구동량의 지시값을 보정하여(S209), 보정 후의 지시값에 기초하여 다시 서보 모터(1150)를 구동한다(S206).

프리로드(Lp)는 인버터 모터(1080)에도 부하를 가하기 때문에, 인버터 모터(1080)의 회전수를 변화시킨다. 그래서, 프리로드(Lp)를 가한 후에, 다시 하중 부여부(1100)의 회전수의 계측값을 취득하여(S210), 설정된 회전수와 일치하고 있는지 여부를 판정한다(S211). 회전수의 계측값이 설정값과 일치하고 있지 않으면(S211:NO), 설정값과의 오차가 해소되도록 인버터 모터(1080)의 구동 전력의 주파수를 보정한다(S212). 인버터 모터(1080)의 구동 전류의 주파수를 보정하여 하중 부여부(1100)의 회전수가 변화하면, 공시체(T2)에 가해지는 토크가 변화한다. 그래서, 다시 토크를 검출하여(S207), 설정값대로의 프리로드(Lp)가 가해지고 있는지 여부를 판정한다(S208).

또, S211에 있어서 취득한 하중 부여부(1100)의 회전수의 계측값이 설정값과 일치하고 있으면(S211:YES), 이 때에 인버터 모터(1080) 및 서보 모터(1150)의 구동 지령에 사용하고 있는 지시값을 메모리에 기억한다(S213). 그리고, 프리로드(Lp)를 가한 채, 상기 서술한 비틀림 동작 처리 S100으로 옮겨간다.

또, 프리로드(Lp)를 가하지 않는 시험 조건인 경우는(S205:NO), 그대로 비틀림 동작 처리 S100으로 이동한다.

또, 프리로드(Lp)를 가하는 시험 조건인 경우, 처리 S101에 있어서는 시험 토크를 직류 성분(정하중)과 교류 성분(동하중)으로 분리하고, 교류 성분만에 대하여 구동량 파형 계산을 행한다. 그리고, 처리 S212에 있어서 기억한 프리로드의 인가에 필요한 구동량에 처리 S101에 있어서 계산한 교류 성분을 부여하는 구동량을 더한 값을 서보 모터(1150)로의 지시값으로 한다. 인버터 모터(1080)의 구동 제어에도 처리 S212에 있어서 기억한 지시값이 사용된다.

이상이 본 발명의 예시적인 실시형태의 설명이다. 본 발명의 실시형태의 구성은 상기에 설명한 것에 한정되지 않고, 특허청구범위의 기재에 의해 표현된 기술적 사상의 범위 내에서 임의로 변경할 수 있다.

상기한 각 실시형태에 있어서는, 서보 모터의 구동력이 감속기에 의해 증폭되어 있지만, 충분한 크기의 토크를 출력 가능한 서보 모터를 사용하면, 감속기는 사용하지 않아도 된다. 감속기를 생략함으로써, 프릭션 로스가 저감하고, 또 회전 비틀림 시험기의 구동부의 관성 모먼트도 저감하기 때문에, 보다 높은 주파수에서의 반전 구동이 가능하게 된다.

또, 상기한 각 실시형태에 있어서는, 평행하게 배치된 회전축 사이의 구동력의 전달에 타이밍 벨트를 사용하고 있지만, 다른 종류의 무단 벨트(예를 들면 평 벨트나 V벨트)를 사용해도 된다. 또, 무단 벨트 이외의 구동력 전달 기구(예를 들면 체인 기구, 기어 기구)를 사용해도 된다.

또, 상기한 제2 실시형태에 있어서는, 종동 풀리(1193)가 베어링부(1020)에 대하여 워크 부착부(1180)측에 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 종동 풀리(1193과 1244)와의 간격이 짧아져, 컴팩트한 구동력 전달부가 실현된다. 또, 제2 실시형태에 있어서는, 종동 풀리(1244)가 베어링부(1240)에 대하여 워크 부착부(1280)의 반대측에 배치되어 있는데, 종동 풀리(1244)를 베어링부(1240)에 대하여 워크 부착부(1280)측에 배치해도 된다. 이 구성에 의해, 더욱 컴팩트한 구동력 전달부가 실현된다. 또, 종동 풀리(1193)를 베어링부(1020)에 대하여 워크 부착부(1180)의 반대측에 배치한 구성으로 해도 된다. 종동 풀리(1193)와 워크 부착부(1180) 사이에 베어링부(1020)를 배치함으로써, 구동력 전달부(1190)로부터 공시체(T2)로의 회전 방향 이외의 진동 노이즈의 전달이 방지되어, 보다 정확한 시험이 가능하게 된다.

또, 상기한 실시형태에 있어서는, 제어 유닛은 서보 모터 구동 유닛 및 인버터 모터 구동 유닛에 디지털 부호의 지령 신호를 부여하는 구성으로 되어 있지만, 다른 형태의 지령 신호(예를 들면, 아날로그 전류 신호, 아날로그 전압 신호, 펄스 신호)를 각 구동 유닛에 부여하는 구성으로 해도 된다. 또, 제어 유닛이 각 구동 유닛에 상이한 형태의 지령 신호를 부여하는 구성으로 해도 된다.

또, 상기한 실시형태는 서보 모터의 구동축의 회전각(변위) 또는 공시체에 가해지는 토크를 제어함으로써, 서보 모터의 구동을 제어하는 것이지만, 본 발명의 실시형태의 구성은 이것에 한정되지 않고, 다른 파라미터(예를 들면, 서보 모터의 회전 속도나 공시체의 비틀림 속도 등)를 목표값으로 하여 제어하는 구성도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

또, 제1 실시형태에 있어서는, 베어링부(20)의 외측에 토크 센서(172)가 배치되어 있지만, 제2 실시형태와 마찬가지로, 연결축(170)의 베어링부(20) 내에 수용된 부분에, 외경이 좁게 형성된 환형상의 협착부를 설치하고, 협착부의 둘레면에는 변형 게이지를 첩부한 구성으로 하고, 베어링부(20) 내에 토크 센서를 배치할 수도 있다.

1, 1000…회전 비틀림 시험기
20, 1020…베어링부
30, 1030…베어링부
40, 1040…베어링부
50, 60, 1050, 1060, 1400…슬립 링부
70, 1070…로터리 인코더
80, 1080…인버터 모터
100, 1100…하중 부여부
310, 1310…제어 유닛
320, 1320…파형 생성 유닛
330, 1330…서보 모터 구동 유닛
340, 1340…인버터 모터 구동 유닛
1200…구동력 전달부
T1, T2…공시체

Claims

회전 가능하게 지지된 케이싱과,
상기 케이싱에 부착된 제1 전동기
를 구비하고,
상기 제1 전동기의 출력축이 상기 케이싱의 회전축과 동일 축에 배치된
토크 부여 유닛.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 전동기에 의해 회전 구동되는 연결축을 구비한
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
회전 가능하게 지지된 케이싱과,
상기 케이싱에 부착된 제1 전동기와,
상기 제1 전동기에 의해 회전 구동되는 연결축
을 구비하고,
상기 연결축이 상기 케이싱의 회전축과 동일 축에 배치된
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱이 통형상이며,
상기 제1 전동기가 상기 케이싱의 중공부 내에 배치된
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 케이싱을 회전 가능하게 지지하는 베어링부를 구비한
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
제 5 항에 있어서, 상기 케이싱이
통형상의 축부를 가지고,
상기 축부에 있어서, 상기 베어링부에 의해 회전 가능하게 지지되고,
상기 축부의 내주에 베어링이 설치되고,
상기 연결축이 상기 축부의 중공부에 통과되어, 상기 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 케이싱에 부착된 감속기를 구비하고,
상기 연결축이 상기 감속기를 통하여 상기 제1 전동기에 연결된
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 제1 전동기에 전력을 공급하는 전력 공급부와,
상기 전력 공급부로부터 상기 제1 전동기로 전력을 전송하는 전력 전송로
를 구비하고,
상기 전력 전송로가
상기 케이싱의 외부에 배치된 외부 전력 전송로와,
상기 케이싱의 내부에 배치되고, 이 케이싱과 함께 회전 가능한 내부 전력 전송로와,
상기 외부 전력 전송로와 상기 내부 전력 전송로를 접속하는 슬립 링부를 구비한
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전동기가 서보 모터인
것을 특징으로 하는 토크 부여 유닛.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 토크 부여 유닛과,
상기 토크 부여 유닛의 케이싱을 회전 구동하는 제2 전동기
를 구비한
구동 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 제2 전동기의 동력을 상기 케이싱에 전달하는 동력 전달부를 구비한
것을 특징으로 하는 구동 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 동력 전달부가 무단 벨트 기구 및 기어 기구의 적어도 어느 하나를 구비한
것을 특징으로 하는 구동 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 동력 전달부가 무단 벨트 기구를 구비하고,
상기 케이싱이 그 외주에 벨트가 감겨 걸쳐지는 풀리부를 가지는
것을 특징으로 하는 구동 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 제2 전동기가 인버터 모터인
것을 특징으로 하는 구동 장치.