TWI504892B - 線性驅動器、機械測試機及激振測試機 - Google Patents

Description

線性驅動器、機械測試機及激振測試機

本發明係關於一種通用測試機台、適於該通用測試機台之線性驅動器及扭力測試機台。

以往，為了評估材料及構造物的強度、剛性等，係利用在材料等上施加拉伸、壓縮及/或彎曲應力的材料測試機台。此種材料測試機台，一般而言稱為通用測試機台。通用測試機台例如記載於日本特開第2003-106965號及日本特開第2003-90786號(均納入日本公開專利公報中)的機台。

記載於日本特開第2003-106965號及日本特開第2003-90786號之通用測試機台，具有：固定於機台框架之固定部、對機台框架可在指定方向(如上下方向)移動地構成之十字頭、及用於使該十字頭移動之驅動裝置。拉伸測試係將測試片之一端固定於固定部，將另一端固定於十字頭，藉由驅動十字頭於從固定部離開之方向而進行。此外，壓縮測試係在十字頭與固定部夾著測試片之狀態下，藉由將十字頭以接近固定部之方式驅動而進行。彎曲測試如以固定部或十字頭之一方兩點支撐測試片，以另一方一點支撐測試片，將十字頭以接近於固定部之方式驅動而進行(三點彎曲測試)。

驅動通用測試機台之十字頭的驅動裝置，例如有記載於日本特開第2003-106965號之電動式線性驅動器，及記載於日本特開第2003-90786號之油壓式線性驅動器等。使用油壓式線性驅動器之測試機台係構成藉由使用泵將高壓工作油送入油缸之裝置，或是從油缸除去工作油之裝置等，而驅動聯結於十字頭之油缸。如此，因為油壓式線性驅動器係藉由油壓缸直接驅動十字頭者，所以反應延遲小，可輕易以高頻且希望之振動波形使十字頭振動，可以短時間進行疲勞測試。反之，使用油壓式線性驅動器之測 試機台在使用中存在因工作油洩漏及油霧等發生周邊環境污染、因設置工作油槽導致設備大型化、因驅動器定期維修及工作油更換而產生營運成本增大及大量消耗天然資源、及泵產生噪音的問題。

電動式線性驅動器使用例如記載於日本特開第2003-106965號之採用進給螺桿機構。因為進給螺桿機構可輕易承受大負載，且精確地移動驅動對象，所以，可以說與其他電動式驅動器(採用線性馬達及齒輪齒條機構者)比較，適於通用測試機台。

由於使用上述進給螺桿驅動機構之電動式線性驅動器的測試機台，僅藉由電動式伺服馬達與進給螺桿機構即可驅動十字頭，所以，可以說與需要工作油槽及大型泵之油壓式驅動器的測試機台比較，在對機台周圍環境的負擔、營運成本、及測試機台小型化等方面具有優勢。

此外，為了評估長條狀構件之指定軸周圍的強度、剛性等，係取代通用測試機台，而使用扭力測試機台。扭力測試機台係在兩端支撐測試片，在一端施加支撐軸周圍的扭矩，而扭轉測試片者。此種扭力測試機台如有記載於日本特開平第10-274609號(日本公開專利公報)之機台。

記載於日本特開平第10-274609號之扭力測試機台係在基座上固定框架，在該框架之水平面上設有一對支撐構件(在垂直方向擴大之板狀構件)。各支撐構件中安裝有用於在兩端把持測試片的卡盤。安裝於一方支撐構件的卡盤經由減速機構及聯結器而與伺服馬達之驅動軸聯結。此外，安裝於另一方支撐構件之卡盤與支撐構件成為一體，藉由把持測試片之一端，而固定於另一方之支撐構件。因此，藉由驅動伺服馬達，可扭轉被卡盤把持之測試片。

一般而言，伺服馬達適合以低扭矩且高速地使驅動軸旋轉。另外，扭力測試機台中，須以高扭矩且較低速扭轉測試片。因而，使用伺服馬達之扭力測試機台中，可在伺服馬達之驅動軸與卡盤之間設置蝸輪等之減速機構，進行使用伺服馬達之高扭矩的扭力測試。

一種使用上述通用測試機台及扭力測試機台而一般性進行的測試，例如疲勞測試。所謂疲勞測試，係在測試片上反覆施加負載(應變)，計測直到測試片破損的周期次數等者。此種疲勞測試中，為了可在短時間完成測 試，須儘可能增加每單位時間之反覆負載的周期次數。

[發明所欲解決之問題]

如前述，使用進給螺桿機構之通用測試機台需要聯結伺服馬達之驅動軸與進給螺桿。同樣地，扭力測試機台需要聯結伺服馬達之驅動軸與減速機構之輸入軸。一般而言，聯結進給螺桿或減速機構之輸入軸與伺服馬達的驅動軸時，需要將聯結之兩軸高度精確地定位(定心)。但是，以通常之加工及組合精度(如±100μm程度之誤差)製作時，在伺服馬達之驅動軸與進給螺桿之間產生無法忽略程度的軸偏差(偏心或偏角)。因而，以由高剛性材料所形成之剛性聯結器聯結兩軸時，軸上發生大的彎曲應力，而無法使進給螺桿及減速機構之輸入軸平滑地旋轉。因而，先前之通用測試機台或扭力測試機台中，係藉由可吸收軸偏差產生之彎曲應力的軟性聯結器，聯結進給螺桿或減速機構之輸入軸與伺服馬達的驅動軸。軟性聯結器係柔軟之軸接頭，藉由彈性體緩和前述之彎曲應力，而可將驅動軸(伺服馬達之驅動軸)之旋轉扭矩平滑地傳達至從動軸(進給螺桿)。

如上述，因為軟性聯結器係經由彈性體而傳達扭矩之聯結器，所以除了彎曲應力之外，亦吸收某種程度之扭矩。使用軟性聯結器之扭力方向的剛性不太高之聯結器時，以高周期來回旋轉運動輸入軸(伺服馬達之旋轉軸)時，聯結器無法追隨輸入軸之運動，導致輸出軸之振幅變小。因而，以軟性聯結器聯結輸入軸與輸出軸時，無法使輸出軸以高周期來回旋轉運動。

如此，藉由電動伺服馬達與進給螺桿機構使十字頭來回之通用測試機台中，無法高周期地將反覆負載正確地施予測試片。因而，先前無法以使用進給螺桿機構之通用測試機台在短時間進行疲勞測試，此種用途中只能使用油壓驅動機構之通用測試機台。同樣地，經由減速機而將測試片之一端連接於伺服馬達的扭力測試機台無法在短時間進行疲勞測試。

[解決問題之裝置]

本發明係為了解決上述問題。亦即，本發明之目的為提供一種可進行高精確度之組合，藉由使用高剛性之聯結器，可以高反覆速度將負載施加 於測試片之通用測試機台、扭力測試機台、及可適用於此種通用測試機台之電動式驅動器。

為了解決上述問題，本發明之實施例的通用測試機台及電動式驅動器，具有：伺服馬達，其係使驅動軸來回旋轉運動；滾珠螺桿；半剛性聯結器，其係同軸地聯結前述滾珠螺桿與前述伺服馬達之驅動軸；螺母，其係與前述滾珠螺桿卡合；線性導軌，其係將前述螺母之移動方向僅限制於前述滾珠螺桿之軸方向；固定部，其係抵接或固定測試片之一端；十字頭，其係抵接或固定前述測試片之另一端，固定於前述螺母，而與前述螺母一起移動；及支撐板，其一面固定有前述伺服馬達，其另一面固定有前述線性導軌；在前述支撐板上設有前述滾珠螺桿之開口部，在該開口部固定有能夠旋轉地支持該滾珠螺桿的角接觸球軸承之外圈，前述半剛性聯結器包括：作為剛體組件的一對外圈，其在中心貫穿形成有錐形孔；及作為彈性組件或黏彈性組件的內圈，其配置於前述一對外圈之間，在中心形成有圓柱狀的貫通孔，所述圓柱狀的貫通孔係用於通過欲聯結之軸，在外周的軸方向兩端形成有能夠分別與前述一對外圈的錐形孔的內周卡合的錐形面；在前述內圈的貫通孔中插入前述滾珠螺桿和前述伺服馬達之驅動軸，使前述一對外圈的錐形孔的內周與前述內周的錐形面抵接，利用螺栓將前述一對外圈彼此相互固定，由此通過前述內圈隔開間隔地聯結前述伺服馬達之驅動軸的頂端與前述滾珠螺桿之軸部的頂端。

此外，本發明之實施例的扭力測試機台框架，其係固定於基座上；伺服馬達，其使驅動軸往復旋轉運動；波動齒輪減速機構；半剛性聯結器，其係同軸地聯結前述波動齒輪減速機構之輸入軸與前述伺服馬達之驅動軸；第一把持部，其係固定於前述波動齒輪減速機構之輸出軸上，而把持測試片之一端；第二把持部，其係固定於前述框架上，而把持該測試片之另一端；及第一支撐構件，其係固定於前述框架上，並且在其一面固定前述伺服馬達，在其另一面固定有前述減速機構波動齒輪，前述半剛性聯結器包括：作為剛體組件的一對外圈，其在中心貫穿形成有錐形孔；及作為彈性組件或黏彈性組件的內圈，其配置於前述一對外圈之間，在中心形成有圓柱狀的貫通孔，所述圓柱狀的貫通孔係用於通過欲聯結之軸，在外周 的軸方向兩端形成有能夠分別與前述一對外圈的錐形孔的內周卡合的錐形面；在前述內圈的貫通孔中插入前述波動齒輪減速機構之輸入軸和前述伺服馬達之驅動軸，使前述一對外圈的錐形孔的內周與前述內周的錐形面抵接，利用螺栓將前述一對外圈彼此相互固定，由此通過前述內圈隔開間隔地聯結前述伺服馬達之驅動軸的頂端與前述輸入軸的頂端。

1‧‧‧通用測試機台

10‧‧‧機台框架部

10’‧‧‧機台框架部

11‧‧‧腳部

11a‧‧‧上面

11b‧‧‧內側側面

12‧‧‧導桿

13‧‧‧頂部

13a‧‧‧貫穿孔

20‧‧‧固定部

21‧‧‧上部載台

21a‧‧‧貫穿孔

21b‧‧‧螺栓孔

21c‧‧‧螺栓

22‧‧‧進給螺桿

23a‧‧‧螺母

24a‧‧‧逕向滾珠軸承

24b‧‧‧軸承支撐部

25‧‧‧馬達

25a‧‧‧驅動軸

26‧‧‧齒輪盒

26a‧‧‧輸出軸

33a‧‧‧側面

33b‧‧‧下面

33c‧‧‧上面

33d‧‧‧貫穿孔

33e‧‧‧陰螺紋

34‧‧‧剛性聯結器

34a‧‧‧上部圓筒部

34b‧‧‧下部圓筒部

34B‧‧‧筒狀本體

34c‧‧‧上部開口部

34d‧‧‧下部開口部

34e‧‧‧狹窄部

34f‧‧‧狹窄部

35‧‧‧AC伺服馬達

35a‧‧‧驅動軸

36‧‧‧滾珠螺桿

36a‧‧‧螺桿部

36b‧‧‧軸部

36c‧‧‧陽螺紋

37‧‧‧馬達支撐框架

40‧‧‧線性導軌

26b‧‧‧主動皮帶輪

27‧‧‧無端皮帶

28‧‧‧附件

30‧‧‧可移動部

31‧‧‧下部載台

31a‧‧‧滾珠絲槓用螺母

31b‧‧‧十字頭

33‧‧‧工作台

42‧‧‧導引框

42a‧‧‧側壁

42b‧‧‧上部壁面

42c‧‧‧開口部

44‧‧‧軌道

44a‧‧‧溝

44a’‧‧‧溝

46‧‧‧移動塊

46a‧‧‧溝

46a’‧‧‧溝

46b‧‧‧滾珠

46c‧‧‧退出路徑

46d‧‧‧U字形路徑

130‧‧‧固定用環

132‧‧‧內輪

132a‧‧‧外周面

132b‧‧‧內周面

132c‧‧‧凸緣部

132d‧‧‧螺栓孔

134‧‧‧外圈

134a‧‧‧內周面

134b‧‧‧外周面

134e‧‧‧陰螺紋

136‧‧‧螺栓

140‧‧‧固定用環

142‧‧‧內輪

142a‧‧‧外周面

142b‧‧‧內周面

142c‧‧‧凸緣部

142d‧‧‧螺栓孔

144‧‧‧外圈

144a‧‧‧內周面

144b‧‧‧圓筒面

144c‧‧‧陰螺紋

146‧‧‧螺栓

150‧‧‧軸承部

151‧‧‧組合角滾珠軸承

151a‧‧‧角滾珠軸承

151b‧‧‧角滾珠軸承

152‧‧‧第一軸承安裝構件

152a‧‧‧凸緣部

152b‧‧‧貫穿孔

153‧‧‧第二軸承安裝構件

153a‧‧‧貫穿孔

153b‧‧‧盲板

154‧‧‧第一套環

155‧‧‧第二套環

156‧‧‧螺母

157a‧‧‧油封

157b‧‧‧油封

158a‧‧‧螺栓

158b‧‧‧螺栓

159‧‧‧襯墊

200‧‧‧控制計測部

210‧‧‧設定值指示單元

212‧‧‧輸入介面

214‧‧‧波形產生電路

220‧‧‧驅動控制單元

222‧‧‧D/A轉換器

224‧‧‧放大器

226‧‧‧現在位置運算電路

228‧‧‧電流產生電路

254‧‧‧負載傳感器

256‧‧‧橋接電路

258‧‧‧A/D轉換器

259‧‧‧輸出介面

300‧‧‧半剛性聯結器

320‧‧‧外圈

340‧‧‧外圈

322‧‧‧內側面

342‧‧‧內側面

360‧‧‧內輪

360a‧‧‧凸緣部

362a‧‧‧圓孔

362b‧‧‧圓孔

364‧‧‧外側面

366‧‧‧外側面

324‧‧‧螺栓孔

368‧‧‧螺栓孔

382‧‧‧螺栓

501‧‧‧扭力測試機台

510‧‧‧下部框架

511‧‧‧一對溝

511a‧‧‧上部

511b‧‧‧下部

512‧‧‧螺栓

512a‧‧‧六角孔

513‧‧‧螺母

514‧‧‧空洞部

520‧‧‧固定端支撐部

521‧‧‧固定端支撐板

521a‧‧‧貫穿孔

522‧‧‧固定端側之側框架

522a‧‧‧補強用之肋條

524‧‧‧固定端側軸承

526‧‧‧支撐軸

527‧‧‧安裝凸緣

530‧‧‧驅動端支撐部

531‧‧‧驅動端支撐板

532‧‧‧驅動端側之側框架

532a‧‧‧補強用之肋條

532b‧‧‧開口

533‧‧‧剛性聯結器

533a‧‧‧輸出側圓筒部

533b‧‧‧輸入側圓筒部

533c‧‧‧輸出側開口部

533d‧‧‧輸入側開口部

533e‧‧‧狹窄部

533f‧‧‧狹窄部

535‧‧‧AC伺服馬達

535a‧‧‧驅動軸

536‧‧‧減速機構

536a‧‧‧輸入軸

537‧‧‧安裝凸緣

537a‧‧‧外周部

538‧‧‧編碼器

538a‧‧‧皮帶輪

538b‧‧‧顯示部

539‧‧‧無端皮帶

544‧‧‧進給螺桿

545‧‧‧軸承

546‧‧‧軸承

548‧‧‧螺母

562‧‧‧負載傳感器

572‧‧‧卡盤

574‧‧‧卡盤

572a‧‧‧爪

574a‧‧‧爪

630‧‧‧固定用環

632‧‧‧內輪

632a‧‧‧外周面

632b‧‧‧內周面

632c‧‧‧凸緣部

634‧‧‧外圈

634a‧‧‧內周面

634b‧‧‧外周面

634c‧‧‧陰螺紋

636‧‧‧螺栓

640‧‧‧固定用環

642‧‧‧內輪

642a‧‧‧外周面

642b‧‧‧內周面

642c‧‧‧凸緣部

642d‧‧‧螺栓孔

644‧‧‧外圈

644a‧‧‧內周面

644b‧‧‧外周面

644c‧‧‧陰螺紋

646‧‧‧螺栓

700‧‧‧控制計測部

710‧‧‧設定值指示單元

712‧‧‧輸入介面

714‧‧‧波形產生電路

720‧‧‧驅動控制單元

722‧‧‧D/A轉換器

724‧‧‧放大器

726‧‧‧現在位置運算電路

728‧‧‧電流產生電路

750‧‧‧測定單元

756‧‧‧橋接電路

758‧‧‧A/D轉換器

759‧‧‧輸出介面

B‧‧‧基座

C‧‧‧汽車

S‧‧‧測試片

第一圖係本發明第一實施例之通用測試機台的前視圖。

第二圖係本發明第一實施例之通用測試機台的可移動部及其周圍的縱剖面圖。

第三圖係本發明第一實施例之通用測試機台的剛性聯結器及其周圍的縱剖面圖。

第四圖係本發明第一實施例之通用測試機台的工作台之貫穿孔附近之縱剖面圖。

第五圖係在本發明第一實施例之通用測試機台中，在垂直於軌道之長軸方向的一面切斷移動塊及軌道的剖面圖。

第六圖係第五圖之I-I剖面圖。

第七圖係本發明第一實施例之通用測試機台的控制計測部之區塊圖。

第八圖係顯示將本發明第一實施例之線性驅動器適用於激振測試機台的一例。

第九圖係本發明第二實施例之通用測試機台的半剛性聯結器及其周圍之縱剖面圖。

第十圖係本發明第三實施例之扭力測試機台的前視圖。

第十一圖係本發明第三實施例之扭力測試機台的俯視圖。

第十二圖係第十一圖之II-II剖面圖。

第十三圖係第十一圖之III-III剖面圖。

第十四圖係本發明第三實施例之扭力測試機台的剛性聯結器及其周圍的縱剖面圖。

第十五圖係本發明第三實施例之扭力測試機台的控制計測部之區塊圖。

以下，就本發明之實施例，使用圖式加以詳細說明。第一圖係本發明第一實施例之通用測試機台的前視圖。如第一圖所示，本實施例之測試機台1中設有：固定於基座B之機台框架部10，與測試片之上端(或是安裝於測試片上部之夾具)抵接的固定部20，及與測試片之下部(或是安裝於測試片下部之夾具)抵接的可移動部30。

本實施例中，機台框架10具有：從基座B概略垂直方向朝上延伸之一對腳部11，從該腳部11之各個上端概略垂直方向朝上延伸之一對導桿12，及以聯結兩導桿12之上端的方式而設置的頂部13。

在頂部13之概略中央部設有貫穿孔13a。該貫穿孔13a中插通有使固定部20在上下方向移動用之進給螺桿22。在頂部13之上設有與進給螺桿22卡合之螺母23a。符號24a係可轉動地支撐螺母23a用的逕向滾珠軸承。 此外，逕向滾珠軸承24a之外輪嵌入以無圖示之螺栓固定於頂部13之上面的軸承支撐部24b，且兩者成為一體。同樣地，螺母23a嵌入逕向滾珠軸承24a之內輪而兩者成為一體。因而，螺母23a可對軸承支撐部24b旋轉，不過無法在螺母23a之上下方向及逕向方向移動。因此，使螺母23a旋轉時，與螺母23a卡合之進給螺桿22在上下方向移動。

在頂部13之上配置有用於驅動螺母23a之馬達25。馬達25之驅動軸25a被收納於齒輪盒26內。齒輪盒26係具有用於將輸入軸(馬達25之驅動軸25a)之旋轉減速，而傳達於輸出軸26a之熟知的齒輪機構之構件。如第一圖所示，齒輪盒26之輸出軸從齒輪盒26之下端垂直朝下地延伸。亦即，齒輪盒26具有將延伸於水平方向之驅動軸25a的旋轉運動轉換成延伸於垂直方向之輸出軸26a的旋轉運動之功能。

齒輪盒26之輸出軸26a上安裝有主動皮帶輪26b。此外，在螺母23a上安裝有從動皮帶輪23b。主動皮帶輪26b與從動皮帶輪23b上架設無端皮帶27，主動皮帶輪26b之旋轉經由無端皮帶27而傳達至從動皮帶輪23b。

因此，藉由驅動馬達25而使馬達25之驅動軸25a旋轉，可使螺母23a旋轉，並使進給螺桿22上下移動。

在進給螺桿22之下端懸掛固定部20之上部載台21。在上部載台21之 圖中左右兩端形成有延伸於上下方向之貫穿孔21a。在該貫穿孔21a中插通有導桿12。因此，上部載台21之移動方向僅限定於上下方向。

在固定部20之上部載台21的圖中左右方向兩端(比貫穿孔21a外側之位置)形成有在水平方向(圖中從表面向背面之方向)穿孔之螺栓孔21b。從貫穿孔21a之側面向上部載台21之圖中左右方向外側擴大，而與螺栓孔21b正交之切槽狀的長孔形成於上部載台21，不過第一圖中並未圖示。因此，在螺栓孔21b中插入螺栓21c而旋緊時，貫穿孔21a之直徑變小，貫穿孔21a之內周面夾住導桿12。結果，上部載台21固定於導桿12。此外，從該狀態旋鬆螺栓21c時，可驅動馬達25而使上部載台21上下移動。

使用進行以上說明之上部載台21的上下移動及固定之機構，係為了因應測試片之尺寸及測試方法而調節固定部20與可移動部30之間距。另外，測試時，上部載台21唯獨藉由導桿12支撐，因測試而發生之負載幾乎不致傳達至進給螺桿22。因而，進給螺桿22、螺母23a、逕向滾珠軸承24a及軸承支撐部24b等之強度只須為可充分支持上部載台21之重量的程度即可。縮小進給螺桿及螺母之間距時，雖可精確地驅動進給螺桿，不過這個部分之強度降低。但是，本實施例中，因為大幅超過上部載台21重量之負載不致施加於進給螺桿及螺母，所以採用間距小之進給螺桿及螺母，可精確地調整固定部20與可移動部30之間隔。

另外，在上部載台21之下部安裝有於拉伸測試時把持測試片之卡盤，及壓縮、彎曲測試時擠壓測試片或夾具之擠壓子等附件28。該附件28中內藏負載傳感器(load cell)，可於測試時計測施加於測試片之負載。另外，將負載傳感器作為與附件獨立之構件時，亦可在上部載台21之下部安裝負載傳感器，進一步將附件28安裝於負載傳感器之下部而構成。

其次，就可移動部30之構造作說明。第二圖係可移動部30及其周圍之縱剖面圖。在腳部11之上藉由焊接而固定工作台33。具體而言，工作台33之側面33a的下部全周焊接於腳部11的上面11a，並且焊接工作台33之下面33b與腳部11之內側側面11b。藉此，工作台33經由腳部11而剛體支撐於基座B(第一圖)。

工作台33係厚度方向尺寸取充分大的鋼板，且在測試時，對施加於可 移動部30之負載實質地視為剛體。在該工作台33之下，經由馬達支撐框架37而固定有AC伺服馬達35。如圖示，在馬達支撐框架37之側壁形成有複數肋條37a。而後，藉由將馬達支撐框架37及肋條37a的上端與工作台33之下面全周焊接，工作台33與馬達支撐框架37以高剛性而一體化。此外，該AC伺服馬達35係本發明群獨自開發出之可高速反轉運動的高輸出AC伺服馬達，藉由對先前之AC伺服馬達大幅減低內部之慣性，可以最大達500Hz之反覆率使驅動軸來回旋轉運動。

此外，在工作台33之上配置有藉由AC伺服馬達35而可在上下方向移動地構成的下部載台31。

由下部載台31、經由剛性聯結器34而聯結於AC伺服馬達35之驅動軸35a的滾珠螺桿36、及線性導軌40構成進給螺桿機構。線性導軌40係將下部載台31之移動方向僅限制在上下方向而導引的元件。線性導軌40具有：導引框42、一對軌道44及移動塊46。導引框42藉由螺栓等而固定於工作台33之上面33c。導引框42具有：延伸於垂直方向之一對側壁42a，以及在上端聯結各側壁42a之上部壁面42b，全體成為倒U字狀的形狀。

軌道44係延伸於垂直方向的軌道，且固定於側壁42a內側之面。此外，各一個移動塊46分別固定於下部載台31之圖中左右兩端，且與其各個對應之軌道44卡合。由於移動塊46之移動係藉由軌道44導引，因此下部載台31之移動方向僅限定於上下方向。

下部載台31藉由滾珠螺桿機構而驅動於上下方向。在下部載台31之內部埋入具備滾珠循環功能之滾珠螺桿用螺母31a。滾珠螺桿用螺母31a與形成於滾珠螺桿36上部之螺桿部36a卡合。如前述，由於下部載台31藉由線性導軌40導引，不在滾珠螺桿36周圍旋轉，因此使滾珠螺桿36旋轉時，滾珠螺桿用螺母31a係移動於上下方向。而後，與滾珠螺桿用螺母31a一體化之下部載台31也移動於上下方向。另外，在導引框42之上部壁面42b的中央部設有開口部42c。下部載台31貫穿該開口部42c，其上端之十字頭31b配置於比上部壁面42b上側。因此，下部載台30之十字頭31b與安裝於上部載台21之附件28相對。於拉伸測試時，測試片經由卡盤而安裝於十字頭31b。此外，於壓縮、彎曲測試時，測試片或夾具被放置於十字 頭31b上。

滾珠螺桿36之下部成為軸部36b，其並未形成用於與滾珠絲槓用螺母31a卡合之溝。該軸部36b經由剛性聯結器34而聯結於AC伺服馬達35之驅動軸35a。本實施例之剛性聯結器34係構成滾珠螺桿36之軸部36b周圍(亦即AC伺服馬達35之驅動軸35a周圍)的扭力剛性極高，而可以高度反應性將施加於AC伺服馬達35之驅動軸35a的扭矩傳達至滾珠螺桿36，不過其詳細構成於後述。

其次，就剛性聯結器34之構造作說明。第三圖係顯示剛性聯結器34及經由該剛性聯結器34而彼此聯結之AC伺服馬達35的驅動軸35a與滾珠螺桿36之軸部36b的放大剖面圖。

如圖所示，剛性聯結器34之筒狀本體34B全體成為中空之階梯形圓棒形狀(亦即，階梯形厚度之圓筒)。亦即，筒狀本體34B具有：具備從上插入滾珠螺桿36之軸部36b的上部開口部34c的上部圓筒部34a，及具備從下插入AC伺服馬達35之驅動軸35a的下部開口部34d之下部圓筒部34b。本實施例中，由於滾珠螺桿36之軸部36b的直徑比AC伺服馬達35之驅動軸35a小，因此，上部圓筒部34a之外徑比下部圓筒部34b之外徑小。

此外，在上部圓筒部34a之下部及下部圓筒部34b之上部分別形成有狹窄部34e及34f。狹窄部34e及34f之直徑分別與滾珠螺桿36之軸部36b及AC伺服馬達35之驅動軸35a的直徑概略相等。因而，在狹窄部34e及34f之內周面、以及滾珠螺桿36之軸部36b與AC伺服馬達35之驅動軸35a的外周幾乎無間隙的狀態下，滾珠螺桿36之軸部36b與AC伺服馬達35之驅動軸35a被收容於狹窄部34e及34f。

上部開口部34c及下部開口部34d之直徑構成分別比滾珠螺桿36之軸部36b及AC伺服馬達35之驅動軸35a的外徑大。為了將上部開口部34c及下部開口部34d分別固定於滾珠螺桿36之軸部36b及AC伺服馬達35之驅動軸35a，而使用固定用環130及140。

固定用環130具有：內輪132、外輪134及螺栓136。內輪132之外周面132a成為直徑朝下而變小之錐形面。此外，內輪132之內周面132b成為比滾珠螺桿36之軸部36b的外徑稍大程度之圓筒面。在內輪132之上端 形成有擴大於半徑方向外側的凸緣部132c。凸緣部132c中設有複數個在上下方向插通螺栓136之螺栓孔132d。此外，外輪134之內周面134a成為直徑朝下變小之錐形面。外輪134之內周面134a具有與內輪132之內周面132b相同的錐角。此外，外輪134之外周面134b成為比上部開口部34c之直徑稍小的圓筒面。再者，外輪134中，與螺栓孔132d對應而形成有複數個與螺栓136卡合之陰螺紋134c。此外，外輪134之內周面134a的上端直徑(最大徑)比內輪132之內周面132b的上端直徑(最大徑)小。因而，使各錐形面抵接地將內輪132放置於外輪134上時，內輪132之凸緣部132c的下面成為與外輪134之上面不接觸而浮起的狀態。將外輪134及內輪132插入上部開口部34c與滾珠螺桿36之軸部36b間的間隙，緊固經由凸緣部132c之螺栓孔132d而插入了陰螺紋134c之螺栓136時，內輪132之錐形面132b從外輪134之錐形面134a承受半徑方向朝內之力，內輪132之圓筒面132b強力壓迫滾珠螺桿36之軸部36b。此外，此時外輪134之錐形面134a從內輪132之錐形面132b承受半徑方向朝外之力，圓筒面134b強力壓迫上部開口部34c。滾珠螺桿36之軸部36b藉由該結果而發生之靜摩擦力，強固地固定於筒狀本體34B之上部圓筒部34a，兩者形成一體化。另外，圖中分別顯示各二組之螺栓136、螺栓孔132d及陰螺紋134c，不過，實際上在將滾珠螺桿36之軸為中心的圓周上設有多數個(如10組)。

同樣地，固定用環140具有：內輪142、外輪144及螺栓146。內輪142之外周面142a成為直徑朝上而變小之錐形面。此外，內輪142之內周面142b成為AC伺服馬達35之驅動軸35a的外徑稍大程度之圓筒面。在內輪142之下端形成有擴大於半徑方向外側的凸緣部142c。凸緣部142c中設有複數個在上下方向插通螺栓146之螺栓孔142d。外輪144之內周面144a成為直徑朝上變小之錐形面。此外，外輪144之外周面144b成為比下部開口部34d之直徑稍小的圓筒面。再者，外輪144中，與螺栓孔142d對應而形成有複數個與螺栓146卡合之陰螺紋144c。此外，外輪144之內周面144a的下端直徑(最大徑)比內輪142之內周面142b的下端直徑(最大徑)小。因而，使各錐形面抵接地將內輪142放置於外輪144之下方時，內輪142之凸緣部142c的上面成為與外輪144之下面不接觸而浮起的狀態。將外輪144及 內輪142插入下部開口部34d與AC伺服馬達35之驅動軸35a間的間隙，緊固經由凸緣部142c之螺栓孔142d而插入了陰螺紋144c之螺栓146時，內輪142之錐形面142b從外輪144之錐形面144a承受半徑方向朝內之力，內輪142之圓筒面142b強力壓迫AC伺服馬達35之驅動軸35a。此外，此時外輪144之錐形面144a從內輪142之錐形面142b承受半徑方向朝外之力，圓筒面144b強力壓迫下部開口部34d。AC伺服馬達35之驅動軸35a藉由該結果而發生之靜摩擦力，強固地固定於筒狀本體34B之下部圓筒部34b，兩者形成一體化。另外，圖中分別顯示各二組之螺栓146、螺栓孔142d及陰螺紋144c，不過，實際上在將AC伺服馬達35之驅動軸35a的旋轉中心軸為中心的圓周上設有多數個(如10組)。

筒狀本體34B之上部圓筒部34a及下部圓筒部34b的厚度充分大，藉此，剛性聯結器34之連結部的扭力剛性與滾珠螺桿36及AC伺服馬達35之驅動軸35a相等或比其大。因此，剛性聯結器34可以高度反應性將作用於AC伺服馬達35之驅動軸35a的扭矩傳達至滾珠螺桿36。

如第二圖所示，在工作台33之中央設有貫穿孔33d，滾珠螺桿36貫穿該貫穿孔33d。本實施例中，於測試時，為了可旋轉地支撐承受推力方向之大負載的滾珠螺桿36，而在貫穿孔33d之位置設有軸承部150。以下，就該軸承之構造作說明。

第四圖係工作台33之貫穿孔33d附近的縱剖面圖。如圖示，在貫穿孔33d中嵌入有圓環形狀之第一軸承安裝構件152。在第一軸承安裝構件152之上端形成有擴大於半徑方向外側之凸緣部152a。凸緣部152a中設有穿孔於上下方向之貫穿孔152b。工作台33上，在對應於貫穿孔152b之位置形成有陰螺紋33e。藉由將螺栓158a插入貫穿孔152b及陰螺紋33e，其次旋緊螺栓158a，第一軸承安裝構件152被固定於工作台33上，而兩者形成一體化。

此外，在滾珠螺桿36之螺桿部36a與軸部36b之間設有軸部36b側之直徑變小的階差。在該階差之部分配置有第一套環154。而後，在第一套環154之下依序裝設組合角滾珠軸承151及第二套環155。此外，在滾珠螺桿36之軸部36b的中途形成有陽螺紋36c，將第一套環154、組合角滾珠軸承 151及第二套環155插通於滾珠螺桿36之軸部36b後，藉由將螺母156安裝於滾珠螺桿36之陽螺紋36c，而在第一套環154與第二套環155之間支撐組合角滾珠軸承151之內輪。

此外，在第一軸承安裝構件152之下部配置有第二軸承安裝構件153。第二軸承安裝構件153藉由螺栓158b而固定於第一軸承安裝構件152。第二軸承安裝構件153之上面與組合角滾珠軸承151之外輪抵接，而從下方支撐組合角滾珠軸承151之外輪。

組合角滾珠軸承151係使一對角滾珠軸承151a、151b之各正面相對地組合者(正面組合)。本實施例中，滾珠螺桿36於拉伸測試時承受上方向之大負載，於壓縮/彎曲測試時承受下方向之大負載。因而，構成以正面組合或背面組合(使各背面相對地組合者)組合一對角滾珠軸承，而可支撐上下兩方向之推力負載。特別是在本實施例中，採用正面組合之組合角滾珠軸承151，可防止軸(滾珠螺桿36之軸部36b)上發生撓曲時軸承內部之應力集中，軸承本身不易發生破損。

另外，本實施例中，為了減輕組合角滾珠軸承151之滾珠與內外輪的摩擦，而供給潤滑油。為了防止該潤滑油漏出，而在第一套環154與第一軸承安裝構件152之間的餘隙，及第二套環155與第二軸承安裝構件153間之餘隙中分別設有油封157a、157b。此外，為了防止潤滑油從第一軸承安裝構件152與第二軸承安裝構件154之間漏出，而在第一軸承安裝構件152與第二軸承安裝構件154之間設有襯墊159。另外，在第二軸承安裝構件153中形成有延伸於半徑方向之貫穿孔153a，不過，這是利用在從外部供給潤滑油時者，通常係藉由盲板153b堵塞。

其次，就本實施例之線性導軌40的軌道44及移動塊46(第二圖)之構成，使用圖式詳細作說明。第五圖係在垂直於軌道44之長軸方向的一面(亦即水平面)切斷軌道44及移動塊46的剖面圖，第六圖係第五圖之I-I剖面圖。如第五圖及第六圖所示，移動塊46中形成有凹部以包圍軌道44，該凹部中形成有延伸於軌道44之軸方向的四條溝46a、46a’。該溝46a、46a’中收納有多數個不銹鋼製之滾珠46b。在軌道44中，與移動塊46之溝46a、46a’相對的位置，分別設有溝44a、44a’，滾珠46b被夾在溝46a與 溝44a，或是溝46a’與溝44a’之間。溝46a、46a’、44a、44a’之剖面形狀係圓弧狀，其曲率半徑與滾珠46b之半徑概略相等。因而，滾珠46b在幾乎無游隙之狀態下，密合於溝46a、46a’、44a、44a’。

在移動塊46之內部設有與各個溝46a概略平行之4條退出路徑46c、46c’。如第六圖所示，溝46a與退出路徑46c之各個兩端經由U字形路徑46d而連接，藉由溝46a、溝44a、退出路徑46c、及U字形路徑46d，而形成使滾珠46b循環用之循環路徑。藉由溝46a’、溝44a’及退出路徑46c’亦形成同樣之循環路徑。

因而，移動塊46對軌道44移動時，多數個滾珠46b在溝46a、46a’、44a、44a’中轉動而在循環路徑中循環。因而，即使在軌道軸方向以外之方向施加大負載，由於仍可以多數個滾珠支撐移動塊，並且藉由滾珠46b轉動，減少軌道軸方向之阻力而保持，因此，可使移動塊46對軌道44平滑地移動。另外，退出路徑46c及U字形路徑46d之內徑比滾珠46b之直徑稍大。因而，在退出路徑46c及U字形路徑46d與滾珠46b間發生的摩擦力極小，藉此不妨礙滾珠46b之循環。

如圖所示，被溝46a與44a夾著的二列滾珠46b之列形成接觸角概略為±45°之正面組合型之角滾珠軸承。此時之接觸角係溝46a及44a與滾珠46b接觸之各接觸點的連線，對線性導軌的逕向方向(從移動塊向軌道之方向，第五圖中之下方向)形成之角度。如此形成之角滾珠軸承可支撐反逕向方向(從軌道向移動塊之方向，第五圖中之上方向)及橫方向(與逕向方向及移動塊之進退方向兩者正交的方向，第五圖中之左右方向)的負載。

同樣地，被溝46a’與44a’夾著之二列的滾珠46b之列形成接觸角(溝46a’及44a’與滾珠46b接觸之各接觸點的連線，對線性導軌的反逕向方向形成之角度)概略為±45°之正面組合型之角滾珠軸承。該角滾珠軸承可支撐逕向方向及橫方向的負載。

此外，被溝46a與44a之一方(圖中左側)與溝46a’與44a’之一方(圖中左側)分別夾著之二列的滾珠46b之列也形成正面組合型之角滾珠軸承。同樣地，被溝46a與44a之另一方(圖中右側)與溝46a’與44a’之另一方(圖中右側)分別夾著之二列的滾珠46b之列也形成正面組合型之角滾珠 軸承。

如此，本實施例中，具有多數個滾珠46b之正面組合型的角滾珠軸承係對分別作用於逕向方向、反逕向方向及橫方向的負載而支撐，而可充分支撐施加於軌道軸方向以外方向之大負載。

其次，就本實施例之通用測試機台1的控制計測部之構成作說明。第七圖係本實施例之通用測試機台1的控制計測部200之區塊圖。本實施例之通用測試機台1可以短時間進行疲勞測試，並可在測試片上以短周期施加反覆負載。

通用測試機台1之控制計測部200具有：設定值指示單元210、驅動控制單元220及測定單元250。

設定值指示單元210係用於指示如何使下部載台31(第一圖)移動的單元。具體而言，係將下部載台31從初期位置之變位量(目標位置)作為訊號而輸出，並傳送至驅動控制單元220之單元。設定值指示單元210具有：輸入介面212及波形產生電路214。

輸入介面212係用於連接設定值指示單元210與無圖示之工作站的介面。通用測試機台1之操作者操作工作站，而指示如何使下部載台31變位。如係進行靜態之拉伸測試時，操作者操作工作站，輸入施予下部載台31之變位速度，並送訊至輸入介面212。此外，進行在測試片上施加反覆負載之疲勞測試時，操作者操作工作站，輸入下部載台31之振幅、頻率及波形(使用正弦波或三角波之波形等)，並送訊至輸入介面212。輸入於輸入介面212之指示傳送至波形產生電路214。

波形產生電路214解釋從輸入介面212送訊之指示，逐次運算下部載台31從初期位置之變位量，並將其送訊至驅動控制單元220。另外，進行疲勞測試時，不限於以單一之正弦波或三角波的一定波形、頻率驅動下部載台31，亦可依據從具有各種振幅或頻率之函數所合成之函數來驅動下部載台31。如亦可依據乘以頻率不同之正弦波的函數，使下部載台31之振幅隨時間變化地驅動下部載台31。

下部載台31之變位量作為數位訊號而從波形產生電路214輸出。因而，從波形產生電路214送訊至驅動控制單元220之訊號，首先輸入D/A 轉換器222而轉換成類比訊號。其次，轉換成類比訊號之下部載台31的變位量資訊傳送至放大器224。而後，放大器224將從D/A轉換器222傳送之下部載台31的變位量資訊放大而輸出。

如前述，本實施例中，AC伺服馬達35係藉由驅動下部載台31而進行各種測試。此處，AC伺服馬達35內藏有用於檢測驅動軸35a(第一圖)之轉數的編碼器，編碼器檢測出之轉數送訊至驅動控制單元220之現在位置運算電路226。

現在位置運算電路226依據AC伺服馬達35之編碼器的檢測結果，運算下部載台31之現在位置而輸出。而後，將放大器224之輸出與現在位置運算電路226之輸出的差分(亦即相當於下部載台31之目標位置與現在位置之差的訊號)送訊至電流產生電路228。

電流產生電路228依據收訊之訊號，產生輸出至AC伺服馬達35之三相電流，並將其輸出至AC伺服馬達。結果驅動AC伺服馬達35，而使下部載台31到達目標位置。

藉由驅動下部載台31而施加於測試片的負載，藉由內藏於通用測試機台1之附件28(第一圖)的負載傳感器254，及取出負載傳感器254之變形量作為電訊號用的橋接電路256來檢測。檢測出之負載值藉由A/D轉換器258轉換成數位訊號，經由輸出介面259而送訊至工作站。工作站統計從輸出介面259送訊之負載值，產生如將時間軸作為橫軸，將施加於測試片之應力作為縱軸的圖形而表示。

此外，亦可進行將A/D轉換器258之輸出的負載值傳送至波形產生電路214，因應負載而使下部載台31之變位行動變化的所謂反饋控制。如下部載台31之變位量與負載值並非正比關係，亦即測試片產生升降時，可進行擴大下部載台之振幅等的控制。

藉由使用以上構成之通用測試機台1，可進行測試片之靜態破壞測試及疲勞測試等。此處，本實施例中係使用反應性高，且高扭矩之AC伺服馬達35驅動下部載台31。因而，通用測試機台1可將最大達數百kN之負載施加於測試片，此外，亦可以數百Hz之高頻而將反覆負載施加於測試片。因此，採用本實施例之通用測試機台1時，可在短時間內評估測試片之疲勞 特性，且可謀求縮短測試時間。

此外，採用本實施例之構成時，如第二圖所示，用於使下部載台31移動之動力來源的AC伺服馬達35，與將AC伺服馬達35之驅動軸35a的旋轉運動轉換成上下運動時使用的滾珠螺桿用之軸承151及線性導軌40固定於同一板面的工作台33上。藉此，可高精確度地定位用於導引AC伺服馬達35之驅動軸35a、滾珠螺桿36及下部載台31的線性導軌40等之相對位置而安裝。因而，可輕易且更正確地進行AC伺服馬達35之驅動軸35a及滾珠螺桿36之軸部36b的高精確度定心。此外，藉由在同一板面上全部配置相對位置需要高精確度之元件而構成，可高精確度地穩定維持已定位之各元件的相對位置。

如此，採用本實施例之構成時，因為可高精確度地進行AC伺服馬達35之驅動軸35a及滾珠螺桿36的定心，所以因定心誤差而作用於AC伺服馬達35之驅動軸35a及滾珠螺桿36的軸部36b之彎曲應力較小。通常用於聯結伺服馬達與進給螺桿的聯結器，係使用藉由介有低剛性之材料(橡膠及金屬彈簧等)，以吸收彎曲應力而構成的軟性聯結器。但是，本實施例中，如上述，因為可高精確度地進行2軸之定心，所以可使用以剛性高之材料所形成的剛性聯結器34。因而，可以高反應性使作用於AC伺服馬達35之驅動軸35a的扭矩傳達至滾珠螺桿36之軸部36b。因此，即使以高周期使AC伺服馬達35之驅動軸35a來回旋轉，因為滾珠螺桿36仍可正確地追隨驅動軸35a之移動，所以，即使測試片係鋼等高剛性者，且以數十Hz以上之高速使十字頭31b來回運動時，仍可將所設定之負載(應變)正確地施加於測試片。亦即，本實施例之通用測試機台1可在短時間進行測試片之疲勞測試。

另外，本實施例中，如第二圖所示，係分別將軌道44固定於導引框42，將移動塊46固定於下部載台而構成，不過，亦可分別將移動塊固定於導引框，將軌道固定於下部載台(亦即與進給螺桿卡合之螺母)而構成。

此外，本實施例中，使通用測試機台之十字頭上下移動的機構係使用線性驅動器，不過，該線性驅動器除了通用測試機台之外，如第八圖亦可利用於使汽車C在上下方向激振用的激振測試機台1'。亦即，根據本實施 型態係備有4組可移動部30與線性導軌40(第一圖)的線性驅動器，而將其分別固定於被基座B支撐的機台框架部10’。而後，將各個十字頭31b固定於汽車C之車輪W，藉由驅動可移動部30之AC伺服馬達35，可使汽車C激振。此種激振測試機台可以高振動頻率激振如汽車C之重量大的受測體。

此外，本實施例中，剛性聯結器34聯結滾珠螺桿36之軸部36b與AC伺服馬達35之驅動軸35a(第三圖)。但是，本發明並非限定於上述之構成，亦可使用在扭力方向具有高剛性之其他聯結器。此種聯結器如為其次說明之本發明第二實施例的半剛性聯結器。

將藉由半剛性聯結器聯結滾珠螺桿與AC伺服器之驅動軸的通用測試機台，作為本發明之第二實施例而說明於下。另外，本發明之第一實施例與第二實施例，僅聯結滾珠螺桿與AC伺服馬達之驅動軸的聯結器不同，其他均相同。因此，本實施例中，在與第一實施例相同之構件或元件上賦予與第一實施例同一符號，而省略此等之詳細說明。

第九圖係顯示本實施例中之半剛性聯結器300，及經由該半剛性聯結器300而彼此聯結之AC伺服馬達35的驅動軸35a與滾珠螺桿36之軸部36b的放大剖面圖。本實施例之半剛性聯結器300構成扭力剛性極高，可以高反應性使施加於AC伺服馬達35之驅動軸35a的扭矩傳達至滾珠螺桿36。此外，構成藉由內部之樹脂構件而柔軟地吸收長度方向之軸的變位，使從AC伺服馬達35之驅動軸35a傳導之AC伺服器發生的軸方向振動大幅衰減，而不易傳導至滾珠螺桿36。

如第九圖所示，半剛性聯結器300由尼龍製之內輪360、一對硬鋁製之外輪320及340、以及固定此等之複數(本實施例係6個)螺栓382而構成。在內輪360之中央，於內部相互連絡之圓孔362a、362b設於同軸上。圓孔362a之內徑係可無間隙地插入AC伺服馬達35之驅動軸35a的大小，圓孔362b之內徑成為可無間隙地插入滾珠螺桿36之軸部36b的大小。另外，本實施例中，由於滾珠螺桿36之軸部36b的直徑比AC伺服馬達35之驅動軸35a小，因此圓孔362b之外徑比圓孔362a之外徑小。

在內輪360之軸方向中央，形成有從內輪360之外周延伸於半徑方向 朝外的凸緣部360a。從凸緣部360a之兩面中央部分別形成有延伸於軸方向之錐形部。錐形部之外側面364、366成為隨著接近軸方向頂端而外徑逐漸變小之圓錐狀的錐形面。此外，在夾著內輪360之一對外輪320、340的中央分別形成有具有錐形形狀的內側面322、342的貫穿孔。外輪320與340分別將內側面322、342之錐形面打開方向朝向內輪360側而配置。外輪320、340之錐形形狀的內側面322、342分別具有與內輪360之外側面364、366相同的錐角。而後，外輪320之內側面322與內輪360之外側面364、外輪340之內側面342與內輪360之外側面366重疊地，在外輪320、340之貫穿孔中插入形成於內輪兩端的錐形部。

此外，在外輪340之貫穿孔的周圍，與形成於螺栓382之頂端部的陽螺紋卡合的陰螺紋344，在將貫穿孔之軸作為中心的圓周上等間隔地形成有複數個。此外，外輪320與內輪360之凸緣部360a中，亦在對應於陰螺紋344之位置分別形成有螺栓孔324、368。而後，6個螺栓382插通於外輪320之螺栓孔324及內輪360之螺栓孔368，而與外輪340之陰螺紋344卡合。

在內輪360之圓孔362a中，從下方插入AC伺服馬達35之驅動軸35a的頂端，在圓孔362b中，從上方插入滾珠螺桿36之軸部36b的頂端後，而緊固螺栓382時，內輪360被外輪320與外輪340從兩側強力夾著，而內輪360之2個錐形部分別深深嵌入外輪320、340之貫穿孔內。因而，藉由楔形之原理，從內輪360之圓孔362a、362b至AC伺服馬達35之驅動軸35a及滾珠螺桿36之軸部36b分別施加強側壓。因此，在圓孔362a、362b與驅動軸35a、滾珠螺桿36之軸部36b之間分別發生強力之摩擦力，驅動軸35a與滾珠螺桿36經由內輪360而一體地聯結。結果，半剛性聯結器300構成之聯結部的扭力剛性與滾珠螺桿36及AC伺服馬達35之驅動軸35a相等或比其大。

如第九圖所示，在外輪320與340之間，僅以黏彈性體之尼龍樹脂而形成之內輪支撐。此外，在半剛性聯結器300中，AC伺服馬達35之驅動軸35a的頂端與滾珠螺桿36之軸部36b的頂端離開微小(如約1毫米)之間隔而聯結。因此，從馬達施加壓縮軸之方向的力時，內輪360彈性變形， 該驅動軸35a與滾珠螺桿36之間隔狹窄，在半剛性聯結器300內吸收軸方向之力，可使傳導至滾珠螺桿36側之力大幅衰減。本實施例中，內輪360之振動衰減率在驅動軸35a的固有振動數中概略為最大。藉此，可使驅動軸35a之軸方向或軸之半徑方向的振動有效地衰減。

另外，如上述，AC伺服馬達35之驅動軸35a的頂端與滾珠螺桿36之軸部36b的頂端之間隔短達1毫米程度，此外，各軸之頂端的全周與內輪一體化。因而，在返回方向充分地剛性聯結，可將AC伺服馬達35之驅動軸35a的旋轉驅動正確地傳達至滾珠螺桿36。

以上說明之本發明的第一及第二實施例，係關於使用進給螺桿機構的通用測試機台者。但是，本發明除了通用測試機台之外，亦可適用於以下說明之本發明的第三實施例之其他種類的材料測試機台中。

第十圖係本發明第三實施例之扭力測試機台的前視圖。此外，第十一圖係本實施例之扭力測試機台的俯視圖。本實施例之扭力測試機台501中，長條狀之測試片S係在其長軸方向概略水平地藉由卡盤572、574之爪572a、547a把持兩端的狀態下進行扭力測試。另外，為了明確說明扭力測試機台501之構造，測試片S及把持該測試片之卡盤572、574僅顯示於第十圖中。亦即，第十一圖係測試片S及卡盤572、574被拆下狀態的扭力測試機台501之俯視圖。

如第十圖所示，本實施例中，在固定於基座B上之下部框架510之上設有：用於固定支撐測試片S之一端(固定端)的固定端支撐部520，與可旋轉地支撐測試片S之另一端(驅動端)的驅動端支撐部530。而後，藉由從驅動端支撐部530賦予旋轉軸A周圍之指定扭矩至測試片，可在測試片S上施加扭力應力而扭轉。

固定端支撐部520具有安裝凸緣527，其係用於安裝把持測試片S之固定端用的固定端側卡盤572。從安裝凸緣527之與安裝了固定端側卡盤572之面的相反側之面，支撐軸526延伸於概略水平方向。

支撐軸526之頂端聯結於扭矩計測用之負載傳感器562之一端。在支撐軸526之頂端與負載傳感器562之一端分別形成有連接用之凸緣，藉由以螺栓固定各凸緣，而聯結支撐軸526與負載傳感器562。負載傳感器562 之另一端固定於固定端支撐部520之固定端側的側框架522。側框架522藉由螺栓固定、焊接等之裝置而強固地固定於固定端支撐部520之固定端支撐板521上。固定端支撐板521固定於下部框架510上。此處，側框架522係具有L字狀之剖面形狀的板狀構件，且其角落部中形成有補強用之肋條522a。因而，側框架522成為剛性高者。由於固定端支撐板521強固地固定於下部框架510，因此側框架522可視為與基座B一體之剛體，不過詳細如後述。

如此，測試片S之固定端經由固定端側卡盤572、安裝凸緣527、支撐軸526、負載傳感器562而固定於側框架522。此處，固定端側卡盤572、安裝凸緣527、支撐軸526、負載傳感器562對測試片S充分地提高扭力剛性，藉由在測試片S之驅動端施予扭矩，可使測試片S之內部發生因應扭矩大小之扭力應力。而後，藉由負載傳感器562計測施加於測試片S之扭矩的大小。

此外，支撐軸526在其中途藉由固定端側軸承524可旋轉地支撐。固定端側軸承524亦藉由螺栓固定、焊接等之裝置而強固地固定於固定端支撐板521上。

其次，就用於將固定端支撐板521固定於下部框架510的機構作說明。如第十一圖所示，在下部框架510之上面形成有一對溝511。使用該溝511與螺栓512而將固定端支撐板521固定於下部框架510。另外，在固定端支撐板521上，沿著各溝511各設有7個(亦即合計14個)插通螺栓512之貫穿孔521a，藉由在此等貫穿孔521a之全部安裝螺栓512，固定端支撐板521強固地固定於下部框架510。

其次，就藉由螺栓512而固定固定端支撐板521的構造詳細說明。第十二圖係第十一圖之II-II剖面圖。如第十二圖所示，溝511係下部511b之寬度比上部511a之寬度大的附階差之溝。此外，螺栓512係在頭部形成了六角扳手用之六角孔512a的所謂附六角孔螺栓。該螺栓512與配置於溝511之下部511b的螺母513卡合。螺母513之尺寸僅比下部511b之寬度稍小，且比上部511a之寬度大，因此在螺栓512之頭部與螺母513之間緊固固定端支撐板521與溝511之上部511a。結果固定端支撐板521強固地固 定於下部框架510。

其次，就驅動端支撐部530之構成作說明。

如第十圖所示，驅動端支撐部530具有安裝凸緣537，其係用於安裝把持測試片S之驅動端用的驅動端側卡盤574。在安裝凸緣537之與安裝了驅動端側卡盤574之面相反側之面上設有減速機構536。具體而言，係在減速機構536之輸出軸上形成有安裝凸緣537。減速機構536將其輸入軸之高速、低扭矩的旋轉運動轉換成輸出軸之低速、高扭矩的旋轉運動。輸出軸之旋轉運動經由凸緣537、卡盤574而傳達至測試片S之驅動端。

該減速機構536固定於驅動端支撐部530之驅動端側之側框架532。驅動端側之側框架532藉由焊接於驅動端支撐部530之驅動端支撐板531之上而強固地固定。驅動端支撐板531藉由與固定端支撐板521同樣之固定裝置而固定於下部框架510上。此處，側框架532係概略垂直於旋轉軸A之板狀的構件，且在藉由側框架532與驅動端支撐板531而形成之角落部形成有補強用肋條532a。該肋條532a亦焊接於驅動端支撐板531與驅動端側之側框架532。因此，側框架532與驅動端支撐板531以高剛性而一體化。如前述由於驅動端支撐板531強固地固定於下部框架510，因此側框架532可視為與基座B一體之剛體。

在下部框架510之中央部(溝511、511之間)形成有空洞部514。在該空洞部514中設有用於使驅動端支撐部530對下部框架510滑動於旋轉軸A方向的進給螺桿機構。如第十及第十一圖所示，在空洞部514中設有在與旋轉軸A平行之方向延伸的進給螺桿544。進給螺桿544之兩端藉由一對軸承545、546(第十圖)而可旋轉地支撐。此外，在驅動端支撐板531之下面固定有與該進給螺桿544卡合之螺母548。因而，在驅動端支撐板531未固定於下部框架510之狀態(亦即旋鬆用於固定驅動端支撐板531的螺栓之狀態)下，藉由使進給螺桿544轉動，可使驅動端支撐部530沿著進給螺桿544而移動。另外，在進給螺桿544之一端(軸承545側)設有使進給螺桿544轉動用之手柄542。本實施例中，如此藉由使驅動端支撐部530移動，可因應測試片S之尺寸而調整固定端支撐部520與驅動端支撐部530之間隔。

此外，在側框架532之安裝凸緣537的下部安裝有編碼器538之皮帶輪538a。安裝凸緣537之外周部537a亦具有作為皮帶輪之功能，而在編碼器538之皮帶輪538a與安裝凸緣537之皮帶輪537a上架設無端皮帶539。編碼器538藉由檢測皮帶輪538a之旋轉角，運算安裝凸緣537之旋轉數、對安裝凸緣537之初期位置的旋轉角度及反覆測試時之周期數等，可將其顯示於編碼器538之顯示部538b。因此，扭力測試機台501之操作者可從編碼器538之顯示部538b的顯示內容確認扭力測試之進展狀況等。

其次，就減速機構536之輸入軸536a與在該輸入軸上施加扭矩之AC伺服馬達535的配置作說明。第十三圖係第十一圖之III-III剖面圖。如第十三圖所示，減速機構536之輸入軸536經由剛性聯結器533而與AC伺服馬達535之驅動軸535a聯結。因此，藉由驅動AC伺服馬達535可在測試片S上施加扭力應力。此外，如圖所示，AC伺服馬達535經由馬達支撐框架534而固定於側框架532上。

另外，減速機構536埋入側框架532上形成之開口532b中而強固地固定。本實施例中，減速機構536係波動齒輪減速機構。波動齒輪減速機構具有輸入軸與輸出軸為同軸的特徵。因而，本實施例中，旋轉軸A與AC伺服馬達535之驅動軸535a成為同軸。由於旋轉軸A與AC伺服馬達535之驅動軸535a成為同軸，因此成為扭力測試機台501對包含旋轉軸A之垂直面概略對稱之形狀。因而，測試機台501之重量平衡佳，於測試時不易發生振動。此外，波動齒輪減速機構具有齒隙極小之特徵。因而，藉由在將反覆負載施加於測試片之疲勞測試機台中導入波動齒輪減速機，可大幅提高疲勞測試之精確度。就本發明人所瞭解之範圍內，還不存在先前之疲勞測試機台中利用波動齒輪減速機者。

本實施例之剛性聯結器533構成扭力剛性極高，可以高反應性使施加於AC伺服馬達535之驅動軸535a的扭矩傳達至減速機構536的輸入軸536a。以下，就剛性聯結器533之構造作說明。第十四圖係顯示剛性聯結器533及經由該剛性聯結器533而彼此聯結的AC伺服馬達535之驅動軸535a與減速機構536之輸入軸536a的放大剖面圖。

如圖所示，剛性聯結器533全體成為中空之階梯形圓棒形狀(亦即， 階梯形厚度之圓筒)。亦即，剛性聯結器533具有：具備插入減速機構536之輸入軸536a的輸出側開口部533c之輸出側圓筒部533a，及具備插入AC伺服馬達535之驅動軸535a的輸入側開口部533d之輸入側圓筒部533b。本實施例中，因為減速機構536之輸入軸536a的直徑比AC伺服馬達535之驅動軸535a小，所以輸出側圓筒部533a之外徑比輸入側圓筒部533b之外徑小。

此外，在輸出側圓筒部533a及輸入側圓筒部533b之內側(第十四圖中，輸出側圓筒部533a之右側及輸入側圓筒部533b之左側)分別形成有狹窄部533e及533f。狹窄部533e及533f之直徑分別與減速機構536之輸入軸536a及AC伺服馬達535之驅動軸535a的直徑概略相等。因而，在狹窄部533e及533f之內周面與減速機構536之輸入軸536a與AC伺服馬達535之驅動軸535a的外周幾乎無間隙的狀態下，減速機構536之輸入軸536a與AC伺服馬達535之驅動軸535a收容於狹窄部533e、533f。

輸出側開口部533c及輸入側開口部533d之直徑分別構成比減速機構536之輸入軸536a及AC伺服馬達535之驅動軸535a的外徑大。為了將輸出側開口部533c及輸入側開口部533d分別固定於減速機構536之輸入軸536a及AC伺服馬達535之驅動軸535a，而使用固定用環630及640。

固定用環630具有：內輪632、外輪634及螺栓636。內輪632之外周面632a成為直徑朝向AC伺服馬達側(圖中右側)而變小的錐形面。此外，內輪632之內周面632b成為比減速機構536之輸入軸536a的外徑稍大程度之圓筒面。在內輪632之減速機構側(圖中左側)形成有擴大於半徑方向外側的凸緣部632c。凸緣部632c中設有複數將螺栓636插通於旋轉軸A方向的螺栓孔632d。外輪634之內周面634a成為直徑朝向AC伺服馬達側而變小的錐形面。此外，外輪634之外周面634b成為比輸出側開口部533c之直徑稍小的圓筒面。再者，外輪634中形成有複數與螺栓636卡合之陰螺紋634c。將外輪634及內輪632插入輸出側開口部533c與減速機構536之輸入軸536a間的間隙，其次藉由螺栓636將內輪632固定於外輪634，進一步藉由緊固螺栓636，而內輪632之內周面632b強力壓迫減速機構536之輸入軸536a，外輪634之圓筒面634b強力壓迫輸出側開口部533c。結果， 藉由發生之靜摩擦力，減速機構536之輸入軸536a強固地固定於剛性聯結器533之輸出側圓筒部533a，而兩者形成一體。另外，圖中係分別各顯示二組螺栓636、螺栓孔632d及陰螺紋634c，不過，實際上在將減速機構536之軸作為中心的圓周上設有多數個(例如10組)。

同樣地，固定用環640具有：內輪642、外輪644及螺栓646。內輪642之外周面642a成為直徑朝向減速機構側而變小的錐形面。此外，內輪642之內周面642b成為比AC伺服馬達535之驅動軸535a的外徑稍大程度的圓筒面。在內輪642之下端形成有擴大於半徑方向外側之凸緣部642c。在凸緣部642c中設有複數將螺栓646插通於旋轉軸A方向的螺栓孔642d。外輪644之內周面644a成為直徑朝向減速機構側而變小之錐形面。此外，外輪644之外周面644b成為比輸入側開口部533d之直徑稍小的圓筒面。再者，外輪644中，在與螺栓孔642d對應之位置形成有複數與螺栓646卡合之陰螺紋644c。將外輪644及內輪642插入輸入側開口部533d與AC伺服馬達535之驅動軸535a間的間隙，其次藉由螺栓646將內輪642固定於外輪644，進一步藉由緊固螺栓646，而內輪642之圓筒面642b強力壓迫AC伺服馬達535之驅動軸535a，外輪644之外周面644b強力壓迫輸入側開口部533d。結果藉由發生之靜摩擦力，AC伺服馬達535之驅動軸535a強固地固定於剛性聯結器533之輸入側圓筒部533b，兩者形成一體。另外，圖中係分別各顯示二組螺栓646、螺栓孔642d及陰螺紋644c，不過，實際上在將AC伺服馬達535之驅動軸535a的旋轉中心軸作為中心的圓周上設有多數個(例如10組)。

因為剛性聯結器533之輸出側圓筒部533a及輸入側圓筒部533b的厚度充分大，所以剛性聯結器533實質地可視為剛體。因此，剛性聯結器533可將作用於AC伺服馬達535之驅動軸535a的扭矩，以高反應性傳達至減速機構536。

其次，就本實施例之扭力測試機台501的控制計測部之構成作說明。第十五圖係本實施例之扭力測試機台501的控制計測部700之區塊圖。本實施例之扭力測試機台501可在短時間進行疲勞測試，並可以短周期(每一秒鐘數十周期程度)在測試片上施加反覆扭力負載。

扭力測試機台501之控制計測部700具有：設定值指示單元710、驅動控制單元720及測定單元750。

設定值指示單元710係用於指示如何在測試片S上施加扭力應力的單元。具體而言，設定值指示單元710係將安裝凸緣537(或減速機構536之輸出軸)與初期位置之角度作為訊號，而輸出至驅動控制單元720的單元。設定值指示單元710具有：輸入介面712與波形產生電路714。

輸入介面712係用於連接設定值指示單元710與圖上未顯示之工作站的介面。扭力測試機台501之操作者操作工作站，指示如何使下部載台531變位。如係進行靜態扭力測試時，操作者操作工作站，輸入每單位時間之扭力角度，並送訊至輸入介面712。此外，進行在測試片S上施加反覆負載之疲勞測試時，操作者操作工作站，而輸入扭力角度之振幅、頻率及波形(使用正弦波或三角波之波形等)，並送訊至輸入介面712。輸入於輸入介面712之指示傳送至波形產生電路714。

波形產生電路714解釋從輸入介面712送訊之指示，逐次運算安裝凸緣537與初期位置之角度的變量，並將其送訊至驅動控制單元720。另外，進行疲勞測試時，不僅限於以單一之正弦波或三角波之一定波形、頻率扭轉測試片S，亦可依據從具有各種振幅及頻率之函數所合成的函數扭轉測試片S。如亦可依據乘以頻率不同之正弦波的函數，扭力角之振幅隨時間變化地使安裝凸緣537驅動。

安裝凸緣537之角度作為數位訊號而從波形產生電路714輸出。因而，從波形產生電路714送訊至驅動控制單元720之訊號，首先輸入D/A轉換器722轉換成類比訊號。轉換成類比訊號之安裝凸緣537的角度資訊其次傳送至放大器724。而後，放大器724將從D/A轉換器722傳送之安裝凸緣537的角度資訊放大後輸出。

如前述，本實施例中，係藉由AC伺服馬達535驅動安裝凸緣537而進行各種測試。此處，AC伺服馬達535內藏用於檢測驅動軸535a(第十圖)之轉數的編碼器，編碼器檢測出之轉數送訊至驅動控制單元720之現在位置運算電路726。

現在位置運算電路726依據AC伺服馬達535之編碼器的檢測結果，運 算安裝凸緣537之現在角度而輸出。而後，將放大器724之輸出與現在位置運算電路726之輸出的差分(亦即相當於安裝凸緣537之目標角度與現在角度之差的訊號)送訊至電流產生電路728。

電流產生電路728依據收訊之訊號，產生輸出至AC伺服馬達535之三相電流，並將其輸出至AC伺服馬達535。結果，驅動AC伺服馬達535使安裝凸緣537之角度到達目標角度。

藉由驅動安裝凸緣537而施加於測試片S的扭矩大小，藉由負載傳感器562及用於將負載傳感器562之變形量作為電訊號而取出的橋接電路756而檢測。檢測出之扭矩的大小藉由A/D轉換器758轉換成數位訊號，並經由輸出介面759而送訊至工作站。工作站統計從輸出介面759送訊之扭矩的大小，產生如將時間軸作為橫軸，將施加於測試片之扭力應力作為縱軸的圖形而顯示。

此外，亦可進行將A/D轉換器758之輸出的扭矩大小傳送至波形產生電路714，因應扭矩而使測試片S之扭力的行動變化之所謂反饋控制。如安裝凸緣537之旋轉角度與扭矩並非正比關係，亦即測試片S產生升降時，可進行擴大扭力角度之振幅等的控制。

藉由使用以上構成之扭力測試機台501，可進行測試片之靜態破壞測試及疲勞測試等。此處，本實施例中係使用反應性高，且高扭矩之AC伺服馬達535而扭轉測試片S。因而，扭力測試機台501可將最大達數百kN．m之扭矩施加於測試片S，此外，亦可以數十Hz之高頻而將反覆負載施加於測試片S。因此，採用本實施例之扭力測試機台501時，可在短時間內使測試片疲勞破壞，且可謀求縮短測試時間。

此外，採用本實施例之構成時，如第十三圖所示，用於扭轉測試片S之動力來源的AC伺服馬達535，與用於將AC伺服馬達535之驅動軸535a的旋轉減速的減速機構536固定於同一板面的側框架532上。藉此，可將AC伺服馬達535之驅動軸535a與減速機構536之輸入軸536a的相對位置高精確度地定位而安裝。因而，可輕易且更正確地進行AC伺服馬達535之驅動軸535a與減速機構536之輸入軸536a的定心。此外，藉由在同一板面上全部配置相對位置需要高精確度之元件而構成，可高精確度地穩定維 持已定位之各元件的相對位置。

如此，採用本實施例之構成時，可使偏心為數十μm以內而高精確度地進行AC伺服馬達535之驅動軸535a及減速機構536之輸入軸536a的定心。因而，因定心誤差而作用於AC伺服馬達535之驅動軸535a及減速機構536之輸入軸536a間的彎曲應力較小。通常用於聯結伺服馬達與減速機構之輸入軸的聯結器，係使用藉由有低剛性之材料(橡膠等)介入，以緩和彎曲應力而構成的軟性聯結器。但是，本實施例中，如上述，因為可高精確度地進行兩軸之定心，所以可使用以剛性高之材料所形成的剛性聯結器533。因而，可以高反應性使作用於AC伺服馬達535之驅動軸535a的扭矩傳達至減速機構536之輸入軸536a。

另外，本實施例中，係藉由剛性聯結器533而聯結AC伺服馬達535之驅動軸535a與減速機構536之輸入軸536a，不過，本發明並非限定於上述構成者。亦即，亦可取代剛性聯結器，而使用本發明第二實施例之半剛性聯結器，聯結AC伺服馬達535之驅動軸535a與減速機構536之輸入軸536a而構成。

如以上之說明，本發明第一及第二實施例中，係在單一之支撐板(工作台33)上固定伺服馬達、線性導軌及軸承，此等構件以支撐板作為基準而組合。因而，確保各構件之精確度容易。此外，因為可使伺服馬達、線性導軌及軸承間之距離較小，所以可將熱膨脹造成之誤差抑制在最小限度。此外，因為將從滾珠螺桿至伺服馬達之驅動軸的連接點數量抑制在最小限度，所以，一旦精密地進行進給螺桿與伺服馬達之驅動軸的定心後，維持使馬達之驅動軸的旋轉中心與進給螺桿之旋轉中心精確地(誤差數為數十μm以內)一致的狀態容易。因而，可將藉由進給螺桿與馬達之驅動軸的非直線性聯結(偏心及聯結角)而在旋轉部上發生之彎曲應力抑制為極小。藉此，可以扭力剛性高之剛性聯結器或半剛性聯結器聯結進給螺桿與馬達之驅動軸，可以高反應性使進給螺桿旋轉驅動。因而，採用本發明之實施例的構成時，可實現使用進給螺桿機構驅動十字頭，且以高周期將反覆負載(應變)正確地施加於測試片的通用測試機台。此外，此種線性驅動器即使對於如在十字頭上固定供測試體之狀態下，驅動線性驅動器，而 激振供測試體之激振測試機台亦有用。此外，聯結器之聯結部宜具有與進給螺桿及伺服馬達之驅動軸相等或其以上之扭力剛性。

此外，剛性聯結器具有與進給螺桿及伺服馬達之旋轉軸相等或其以上的剛性之筒狀本體，並分別從其一端插入進給螺桿，且從另一端插入伺服馬達之驅動軸而與筒狀本體固定。筒狀本體中，插入進給螺桿及伺服馬達之驅動軸的內孔之一部分宜成為與進給螺桿及伺服馬達之驅動軸的圓周面概略無間隙地收容之狹窄部。此外，宜藉由在剛性聯結器之筒內周面與進給螺桿及前述馬達之驅動軸的圓周面之間嵌入固定用環，而固定進給螺桿及馬達之驅動軸與剛性聯結器。如固定用環具有：外周為錐形面之內輪；內周為對應於內輪之外周的錐形面之外輪；及在內輪之外周抵接外輪之內周的狀態下，將內輪及外輪之任何一方向另一方擠壓於其軸方向的擠壓裝置。如此構成時，可更強固地聯結馬達之驅動軸與進給螺桿，可以更高之反應性使馬達之驅動軸的扭矩傳達至進給螺桿。

本發明第一及第二實施例之通用測試機台及線性驅動器，亦可取代剛性聯結器而使用半剛性聯結器。

藉由以在彎曲方向具有撓曲性，且阻礙傳達在馬達之驅動軸的延長方向之振動的半剛性聯結器聯結馬達之驅動軸與進給螺桿，可以高反應性驅動進給螺桿，且即使有若干軸偏差，仍不致發生極端大之內部翹曲，而可平滑地驅動，並且可遮斷馬達驅動軸方向之振動。

半剛性聯結器宜具備由樹脂或橡膠形成之黏彈性元件。此外，半剛性聯結器係構成伺服馬達之驅動軸的振動衰減率以驅動軸之固有振動數為最大。藉由此種構成，半剛性聯結器內之黏彈性元件可有效地衰減從馬達經由驅動軸而傳送之軸方向或軸之半徑方向的振動，使此種振動幾乎不致傳達於輸出側。

此外，半剛性聯結器宜具備：屬於剛體元件之一對外輪；及配置於該一對外輪之間，而包含彈性元件或黏彈性元件的內輪。分別在外輪之中心形成有錐形孔，並在內輪之中心形成有用於通過聯結之軸的圓柱狀之貫穿孔。此外，在內輪之外周的軸方向兩端形成有可分別與一對外輪之錐形孔的內周卡合的錐形面。在內輪之貫穿孔中插入進給螺桿及伺服馬達之驅動 軸，使內輪之錐形面抵接一對外輪之錐形孔的內周，藉由以螺栓彼此固定該一對外輪，並經由內輪而聯結其軸。藉由如此構成，可以極簡單之構成實現以高反應性傳達軸輸出，且吸收軸方向之振動的半剛性聯結器。藉此，實現振動雜訊少且反應性高之線性驅動器。

此外，亦可構成在支撐板上設有插通進給螺桿之開口部，在開口部中固定可旋轉地支撐進給螺桿的軸承之外輪。如此構成時，因為軸承、線性導軌及伺服馬達形成一體，所以可維持更精確地使馬達之驅動軸的旋轉中心與進給螺桿之旋轉中心一致的狀態。

此時，軸承係正面組合形之組合角滾珠軸承而構成時，於測試時，可以軸承支撐施加於進給螺桿之推力方向的大負載，且可旋轉地支撐進給螺桿。

此外，亦可為進給螺桿係滾珠螺桿，且螺母係滾珠螺桿用之螺母而構成，亦即十字頭以滾珠螺桿機構而驅動之構成。如此構成時，可以小齒隙使十字頭高速來回運動，而使負載之反覆速度更加高速。

此外，宜構成具有線性導軌之固定部與可移動部的一方具有軌道，且另一方與軌道卡合，而可沿著軌道移動之移動塊，移動塊具有：包圍軌道之凹部；沿著移動塊之移動方向而形成於該凹部的溝；與形成於移動塊內部之溝形成閉路地與溝之前述移動方向兩端連繫的退出路徑；及在閉路中循環，並且位於溝內時與前述軌道抵接之複數滾珠。再者，須構成移動塊中形成有四個上述閉路，該四個閉路中，兩個閉路之配置於各個溝的滾珠具有對線性導軌之逕向方向概略為±45度之接觸角，其他兩個閉路之配置於各個溝的滾珠具有對線性導軌之反逕向方向概略為±45度之接觸角。

使用如此構成之線性導軌時，即使在測試片上施加大負載時，進給螺桿機構之螺母不致搖晃，可平滑地沿著線性導軌移動。

此外，本發明第三實施例之扭力測試機台，在固定於框架之第一支撐構件(驅動端側之側框架532)上固定有伺服馬達與減速機構。

如此，本發明之構成中，單一構件之第一支撐構件上固定伺服馬達與減速機構兩者，此等構件係以第一支撐構件作為基準而組合。因而，確保各構件之精確度容易。此外，因為可使伺服馬達與減速機構間之距離較小， 所以可將熱膨脹造成之誤差抑制在最小限度。此外，因為將從伺服馬達之驅動軸至減速機構之輸入軸的連接點數量抑制在最小限度，所以一旦精密地進行伺服馬達之驅動軸與減速機構之輸入軸的定心後，維持使馬達之驅動軸的旋轉中心與進給螺桿之旋轉中心精確地(誤差為數十μm以內)一致的狀態容易。因而，可使藉由減速機構之輸入軸與馬達之驅動軸的非直線性聯結(偏心及聯結角)而在旋轉部上發生之彎曲應力極小。因而，可以具有高扭力剛性之剛性聯結器或半剛性聯結器聯結減速機構之輸入軸與馬達之驅動軸，可以高反應性使減速機構之輸入軸旋轉驅動。因而，採用本發明之構成時，可實現使用減速機構扭轉測試片，且以高周期將扭力負載反覆施加於測試片的扭力測試機台。聯結減速機構之輸入軸與前述伺服馬達之驅動軸的聯結器之聯結部，宜具有與減速機構之輸入軸及伺服馬達之驅動軸相等或其以上的扭力剛性。

此外，宜進一步具有固定於框架上之第二支撐構件(固定端側之側框架522)，第二把持部具有軸部，藉由將軸部懸臂梁狀地固定支撐於前述第二支撐構件，第二把持部固定於前述框架上。該構成中，如在軸部與第二支撐構件之間固定用於計測作用於測試片之扭矩的負載傳感器。更宜具有固定於框架且可旋轉地支撐第二把持部之軸部的固定端側軸承裝置。

此外，減速機構宜係波動齒輪減速機構。與蝸輪機構及行星齒輪機構之其他減速機構不同，因為波動齒輪減速機構反覆扭轉測試片時之齒隙小，所以可以說適於高周期之疲勞測試。波動齒輪減速機構宜埋入第一支撐構件而固定，藉此以高剛性而與第一支撐構件一體化。

1‧‧‧通用測試機台

10‧‧‧機台框架部

11‧‧‧腳部

12‧‧‧導桿

13‧‧‧頂部

13a‧‧‧貫穿孔

20‧‧‧固定部

21‧‧‧上部載台

21a‧‧‧貫穿孔

21b‧‧‧螺栓孔

21c‧‧‧螺栓

22‧‧‧進給螺桿

23a‧‧‧螺母

23b‧‧‧從動皮帶輪

24a‧‧‧逕向滾珠軸承

24b‧‧‧軸承支撐部

25‧‧‧馬達

25a‧‧‧驅動軸

Claims (14)

1. 一種線性驅動器，其具備：設有貫通孔的支撐板；伺服馬達，固定於前述支撐板之一面；進給螺桿，與前述伺服馬達之驅動軸連結；螺母，與前述進給螺桿卡合；線性導軌，將前述螺母在前述進給螺桿之軸方向能滑動自如地支撐，固定於前述支撐板之另一面；軸承，將前述進給螺桿能旋轉自如地支撐；以及軸承安裝構件，將前述軸承能拆下地支撐；其中將前述軸承安裝構件在插入前述支撐板貫通孔之狀態固裝於前述支撐板，而使前述軸承安裝於前述支撐板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線性驅動器，其中前述軸承安裝構件包含：第一軸承安裝構件，固裝於前述支撐板；以及第二軸承安裝構件，在與前述第一軸承安裝構件之間將前述軸承之外圈從軸方向兩側夾住，以螺絲固定於前述第一軸承安裝構件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線性驅動器，其中前述第一軸承安裝構件具有：圓筒部，插入前述支撐板之貫通孔；以及凸緣部，從前述圓筒部之軸方向一端往半徑方向外側擴大形成，該凸緣部之一邊的面與前述支撐板之一邊的面抵接；前述第一軸承安裝構件在前述凸緣部固裝於前述支撐板。
4. 如申請專利範圍第2項所述之線性驅動器，其中前述第一軸承安裝構件具有：圓筒部，插入前述支撐板之貫通孔；以及凸緣部，從前述圓筒部之軸方向一端往半徑方向外側擴大形成，該凸緣部之一邊的面與前述支撐板之一邊的面抵接；前述第一軸承安裝構件在前述凸緣部固裝於前述支撐板。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之線性驅動器，其中前述第一軸承安裝構件藉由焊接固裝於前述支撐板。
6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之線性驅動器，其中前述螺母被夾著前述進給螺桿相向配置之一對線性導軌所支撐。
7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之線性驅動器，該線性驅動器更具備導引框；前述線性導軌透過前述導引框固定於前述支撐板。
8. 如申請專利範圍第7項所述之線性驅動器，其中前述導引框具有夾著前述進給螺桿相向配置之一對壁部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之線性驅動器，其中前述線性導軌具備：一對軌道，分別固定於前述一對壁部；以及移動塊，固定於前述螺母，與前述一對軌道中的各個導軌卡合。
10. 如申請專利範圍第9項所述之線性驅動器，該線性驅動器更具備馬達支撐框架；前述伺服馬達透過前述馬達支撐框架支撐於前述支撐板；前述馬達支撐框架具有一對第二壁部，該一對第二壁部夾著前述伺服馬達之驅動軸相向配置，各自之一端固定於前述支撐板。
11. 如申請專利範圍第10項所述之線性驅動器，其中前述馬達支撐框架具有連結板，該連結板連結前述一對第二壁部之另一端；前述伺服馬達安裝於前述連結板。
12. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之線性驅動器，其中前述進給螺桿係滾珠螺桿。
13. 一種機械測試機，其具備申請專利範圍第1至12項中任一項所述之線性驅動器。
14. 一種激振測試機，其具備申請專利範圍第1至12項中任一項所述之線性驅動器。