扭轉測試的製造方法
2023-11-04 13:03:02 1
扭轉測試的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種扭轉測試機，其包括：能夠旋轉地保持受測體的一端的驅動部；和固定受測體的另一端的反作用力部，利用驅動部使受測體的一端旋轉，由此對受測體施加扭轉載荷。驅動部包括：伺服電機；以第一減速比使伺服電機的旋轉減速的第一減速器；傳遞第一減速器的輸出的轉軸；在輸入軸固定著轉軸的離合器；以第二減速比使離合器的輸出軸的旋轉減速的第二減速器；能夠旋轉地被支承的卡盤；和以能夠切換的方式將轉軸和第二減速器的輸出軸中的一方連結於卡盤的連結機構，在分離離合器的輸入軸和輸出軸，通過連結機構將轉軸連結於卡盤時，以第一模式動作，在連結離合器的輸入軸和輸出軸，通過連結機構將第二減速器的輸出軸連結於卡盤時，以第二模式動作。
【專利說明】扭轉測試機
[0001]技術區域
[0002]本發明涉和對受測體施加轉矩(扭轉載荷)的扭轉測試機，特別涉及能夠進行在常用區域反覆地長時間地向受測體施加載荷的疲勞測試，和對受測體施加破壞區域的大載荷的破壞測試這兩者的扭轉測試機。
【背景技術】
[0003]一直以來，在螺旋槳軸等動力傳遞部件的疲勞測試(扭轉測試)中，主要使用以高頻變動的反覆產生載荷的油壓式測試裝置。但是，為了以油壓式實現在破壞測試(螺紋切削測試)中所需的大轉矩且大位移的驅動，需要設置龐大的油壓系統，破壞測試中主要使用電機式的測試機。
[0004]此外，近年來能夠產生高頻的變動轉矩的低慣性型伺服電機已實用化，並開始使用專利文獻I中記載的伺服電機式的疲勞測試機。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2007-107955號公報
【發明內容】
[0008]但是，因為在疲勞測試和破壞測試中所需的轉矩大小和轉矩變動的頻率不同，所以I臺測試機無法進行兩種測試。
[0009]本發明是鑑於上述情況而提出的。
[0010]按照本發明的實施方式，提供一種扭轉測試機，其包括:以受測體的一端能夠旋轉的方式保持受測體的一端的驅動部；和固定受測體的另一端的反作用力部，利用所述驅動部使受測體的一端旋轉，由此對受測體施加扭轉載荷。驅動部包括:伺服電機；以第一減速比使伺服電機的旋轉減速的第一減速器；傳遞第一減速器的輸出的轉軸；在輸入軸固定著轉軸的離合器；以第二減速比使離合器的輸出軸的旋轉減速的第二減速器；能夠旋轉地被支承的卡盤；和以能夠切換的方式將轉軸和第二減速器的輸出軸中的一方連結於卡盤的連結機構，在分離離合器的輸入軸和輸出軸，通過連結機構將轉軸連結於卡盤時，以第一模式動作，在連結離合器的輸入軸和輸出軸，通過連結機構將第二減速器的輸出軸連結於卡盤時，以第二模式動作。例如第一模式是反覆對受測體施加載荷的疲勞測試模式，第二模式是對受測體施加破壞載荷的破壞測試模式。
[0011]採用該結構時，能夠以一個扭轉測試機進行將以高頻變動的比較小的反覆載荷施加於受測體的疲勞測試，和例如以一定的角速度扭轉受測體直至受測體的破壞載荷的破壞測試。
[0012]此外，也可以構成為，在離合器和第二減速器，在旋轉軸上形成所述轉軸所貫通的中空部。
[0013]採用該結構時，因為能夠將以第一模式使用的驅動軸(轉軸)與以第二模式使用的驅動軸(離合器和第二減速器)配置於同軸上，所以通過小型且比較簡單的機構能夠實現兩個模式的切換。
[0014]此外，也可以構成為，連結機構具有滑動機構，該滑動機構支承卡盤，使得卡盤能夠自由旋轉，且能夠在卡盤與轉軸的前端抵接的第一位置與卡盤從轉軸的前端離開的第二位置之間在旋轉軸方向自由滑動，在將卡盤配置於第一位置而將卡盤固定於轉軸的前端時，以第一模式動作，在將卡盤配置於第二位置而將卡盤固定於第二減速器的輸出軸時，以第二模式動作。
[0015]採用該結構時，通過簡單的機構，在第二模式中能夠防止沒有連結於卡盤的轉軸與卡盤發生幹擾，並且能夠切換兩個模式。
[0016]此外，也可以構成為，滑動機構包括:一端固定於卡盤的軸部；和設於轉軸的前端部，以軸部能夠自由旋轉且自由滑動的方式支承軸部的軸承。
[0017]採用該結構時，通過簡單的機構能夠自由滑動地支承卡盤。此外，成為使卡盤支承於轉軸的結構，並且在第二模式中，防止卡盤的旋轉由於轉軸的旋轉而受到幹擾。
[0018]此外，也可以構成為，具有間隔物，該間隔物在將卡盤配置於第二位置時，保持卡盤與轉軸的前端的距離，將卡盤配置於第二位置時，卡盤以在與第二減速器的輸出軸之間夾著間隔物的狀態固定於第二減速器的輸出軸。
[0019]採用該結構時，能夠通過簡單的結構切換模式。
[0020]此外，也可以構成為，具有間隔物支承部，該間隔物支承部支承間隔物，使得間隔物能夠在間隔物的至少一部分配置於第二減速器的輸出軸與卡盤之間的有效位置，與間隔物從第二減速器的輸出軸與卡盤之間退出的退避位置之間移動。
[0021]採用該結構時，僅通過間隔物移動的簡單動作，就能夠變更模式。
[0022]此外，也可以構成為，離合器具有支承於框架的固定部，離合器的固定部、輸入軸、輸出軸按照該順序排列在旋轉軸方向上，離合器的固定部和輸出軸分別具有以轉軸能夠自由旋轉的方式支承轉軸的軸承，支承於框架的第二減速器的箱體具有以離合器的輸出軸能夠自由旋轉的方式支承離合器的輸出軸的一對軸承，離合器的輸出軸的軸承配置於第二減速器的一對軸承之間。
[0023]採用該結構時，能夠以高剛性自由旋轉地支承離合器和轉軸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明的實施方式的扭轉測試裝置的側面圖。
[0025]圖2是第一模式中本發明的實施方式的扭轉測試裝置的驅動部的側剖面圖。
[0026]圖3是第二模式中本發明的實施方式的扭轉測試裝置的驅動部的側剖面圖。
[0027]圖4是本發明的實施方式的扭轉測試裝置的驅動部的正面圖。
[0028]圖5是本發明的實施方式的扭轉測試裝置的反作用力部的背面圖。
[0029]圖6是圖5的部分放大圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，對本發明的實施方式參照附圖進行說明。圖1是本實施方式的扭轉測試裝置100的側面圖。如圖1所示，本實施方式的扭轉測試裝置100的構造是，在基座110上設有驅動部120和反作用力部130。在驅動部120和反作用力部130分別設有卡盤121、131。在卡盤121、131安裝受測體，通過驅動部120對卡盤121進行旋轉驅動，能夠對受測體施加扭轉載荷。反作用力部130是作為受測體的固定端發揮功能的，通過設於反作用力部130的轉矩傳感器132，能夠計測施加於受測體的轉矩。
[0031]驅動部120具有伺服電機122、第一減速器123、離合器124和第二減速器125。本實施方式的驅動部120能夠通過操作離合器124來切換卡盤121相對於伺服電機122的旋轉軸的減速比。即，能夠切換伺服電機122的旋轉軸僅連結於第一減速器123而獲得小減速比的第一模式；和伺服電機122的旋轉軸串列連結於第一減速器123和第二減速器125而獲得大減速比的第二模式。第一模式使用於對受測體施加高頻的反覆載荷的耐用測試，第二模式使用於對受測體施加大轉矩使其破壞的破壞測試(螺紋切削測試)。
[0032]對用於切換第一模式和第二模式的機構進行以下說明。圖2是第一模式中的驅動部120的側剖面圖。
[0033]伺服電機122的輸出軸(無圖不)固定於第一減速器123的輸入軸(無圖不)。此外，在第一減速器123的輸出端123a固定有轉軸126的輸入端126a。伺服電機122的輸出軸的旋轉運動通過第一減速器123減速而傳遞至轉軸126。在轉軸126設有在中心軸上延伸的貫通孔126c，構成為增大外徑，確保高扭轉剛性，並將慣性抑制得較低，能夠以高頻反轉驅動。此外，第一減速器123的箱體123c固定於與基座110 —起構成剛性高的裝置框架的驅動部側框架127。
[0034]離合器124具有固定部124a、輸入軸124b、輸出軸124c和可動連結軸124d。固定部124a固定於驅動部側框架127被支承。在固定部124a、輸入軸124b、輸出軸124c和可動連結軸124d，分別在中心軸上形成有用於使轉軸126通過的貫通孔。在固定部124a和輸出軸124c的貫通孔內分別設有軸承124e和124f，轉軸126經由軸承124e和124f，分別以能夠自由旋轉的方式支承於固定部124a和輸出軸124c。此外，輸入軸124b的內周面固定於轉軸126的外周面，輸入軸124b與轉軸126成為一體，能夠相對固定部124a旋轉。此外，在固定部124a埋入有螺線管(無圖示)。在可動連結軸124d的與輸出軸124c相對的面，形成有收納輸出軸124c的輸入端(圖2的左端)的凹部。此外，在輸出軸124c的輸入端的外周面與可動連結軸124d的凹部的內周面，形成有向旋轉軸方向延伸的嚙合齒，可動連結軸124d能夠沿著輸出軸124c的輸入端的外周面的花鍵向旋轉軸方向(圖2的左右方向)滑動。此外，因為可動連結軸124d與輸出軸124c的嚙合齒總是卡合，所以可動連結軸124d旋轉時，輸出軸124c與可動連結軸124d—起旋轉。此外，可動連結軸124d由磁性體形成，固定部124a的螺線管被勵磁時，可動連結軸124d受到向固定部124a側的磁性吸引力，與輸入軸124b密合。在輸入軸124b與可動連結軸124d的彼此相對的面，也分別形成有在半徑方向延伸的嚙合齒(離合面)，可動連結軸124d與輸入軸124b密合時，嚙合齒彼此卡合，可動連結軸124d以及輸出軸124c與輸入軸124b —體旋轉(即離合器124被連結)。此外，可動連結軸124d被線圈彈簧(無圖示)向固定部124a側施力。因而，螺線管消磁時，可動連結軸124d從輸入軸124b離開，解除與輸入軸124b的嚙合齒的卡合，輸入軸124b的驅動力不會傳遞到可動連結軸124d和輸出軸124c (即離合器124被分離)。此外，輸出軸124c連結於第二減速器125的輸入齒輪125a。當離合器124被連結時，輸入軸124b的驅動力經由可動連結軸124d和輸出軸124c傳遞於第二減速器125的輸入齒輪125a。第一模式時，因為離合器124被分離，所以輸入軸124b的驅動力不會傳遞到第二減速器125。
[0035]此外，圖2所示的第一模式中，卡盤121經由螺栓BI固定於轉軸126的前端部。因而，第一模式時，卡盤121與轉軸126—體旋轉。如此,第一模式時,伺服電機122的輸出軸的旋轉運動僅通過第一減速器123被減速而傳遞到卡盤121。另外,轉軸126的前端從第二減速器125的輸出端125c的前端面(圖2的右端)稍微突出，將卡盤121固定於轉軸126的前端部時，卡盤121不致與第二減速器125的輸出端125c發生幹擾。
[0036]其次，對第二模式進行說明。圖3是第二模式中的驅動部120的側剖面圖。此外，圖4是從卡盤121側觀看的驅動部120的正面圖。
[0037]第二模式時，離合器124的輸入軸124b與可動連結軸124d的離合面卡合，輸入軸124b的驅動力經由可動連結軸124d傳遞至輸出軸124c。此外，拆下螺栓BI (圖2)，形成轉軸126與卡盤121的連結被解除，且卡盤121利用螺栓B2固定於第二減速器125的輸出端125c的狀態。如前所述，由於離合器124的輸出軸124c與第二減速器125的輸入齒輪125a連結，因此第二模式時，伺服電機122的輸出軸的驅動力經由第一減速器123和第二減速器125傳遞至卡盤121。即，在第二模式中，因為伺服電機122的輸出軸的旋轉通過第一減速器123和第二減速器125被雙重減速，所以卡盤121以比第一模式更高的減速比(即以更大的轉矩)旋轉驅動。
[0038]另外，在第二模式中，轉軸126也(以比卡盤121高的轉速)旋轉驅動。此外，因為轉軸126的輸出端從第二減速器125的輸出端125c的前端面突出，所以為了使得卡盤121不會接觸轉軸126的輸出端而產生摩擦，卡盤121在比第一模式時更向前方側(圖3的右偵D伸出的狀態下固定於第二減速器125的輸出端125c。此外，第二模式時，為了能夠保持卡盤121向前方側伸出的狀態，在卡盤121與第二減速器125的輸出端125c之間夾著間隔板 129a。
[0039]如圖4所不，間隔板129a在被固定於第二減速器125的輸出端125c的一對導軌129b夾著的狀態下，以能夠在沿著導軌129b的方向(即與扭轉測試裝置100的扭轉軸正交的一個方向)自由滑動的方式被保持。間隔板129a以夾著卡盤121的旋轉中心的方式設有一對，在第一模式中，一對間隔板129a分別向從卡盤121離開的方向移動(圖4中的雙點劃線部)，以避免與卡盤121發生幹擾。
[0040]從第一模式(圖2)切換成第二模式(圖3)時，啟用離合器124，連結轉軸126和第二減速器125，拆下螺栓BI，將卡盤121拉出至前方，使間隔板129a滑動至彼此接近的方向，並經由間隔板129a，將卡盤121通過螺栓B2固定於第二減速器125的輸出端125c。另一方面，從第二模式切換成第一模式時，打開離合器124,解除轉軸126和第二減速器125的連結，拆下螺栓B2，使間隔板129a滑動，拉出至卡盤121的外側，將卡盤121壓入內側(圖
2、圖3的左側)，之後通過螺栓BI固定於轉軸126。
[0041]如以上所述，本實施方式中，在切換第一模式和第二模式時，使卡盤121在旋轉軸方向移動。如圖2和圖3所示，在卡盤121與轉軸126相對的面設有在旋轉軸上延伸的軸部121a。軸部121a形成為其直徑比轉軸126的貫通孔126c稍小，並收容於貫通孔126c內。此外，在貫通孔126c的插入軸部121a的轉軸126的前端附近，埋入有以自由旋轉且在旋轉軸方向上自由滑動的方式支承軸部121a的自潤滑套筒126d。在第一模式和第二模式的任一個中，都成為卡盤121的軸部121a插入轉軸126的貫通孔126c的狀態。因而，切換動作模式時，即使使卡盤121在旋轉軸方向移動，卡盤121也不會脫落。
[0042]本實施方式的扭轉測試裝置100，為了能夠對各種尺寸的受測體進行扭轉測試(耐用測試和螺紋切削測試)，使反作用力部130在軸方向(圖1的左右方向)上移動，能夠調整卡盤121與131的間隔。
[0043]圖5是反作用力部130的背面圖(從圖1右側觀看的圖)。如圖5所示，在基座110的上表面形成有一對槽111。使用該槽111和螺栓B3將反作用力部130固定於基座110。
[0044]對於利用螺栓B3固定反作用力部130的固定機構在下面詳述。圖6是圖5的螺栓B3附近的放大圖。如圖6所示，槽111是下部Illb的寬度形成得比上部Illa的寬度大，且剖面為倒T字狀的帶階差的槽。此外，螺栓B3能夠旋入配置於槽111的下部Illb的螺母133，和配置於反作用力部130的底部板134之上的油壓螺母135a。由於螺母133的寬度方向尺寸比槽111的下部Illb的寬度稍小，且比上部Illa的寬度大，因此在將螺栓B3旋入螺母133的狀態下，通過油壓螺母135a緊固螺栓B3時，能夠在油壓螺母135a與螺母133之間緊固底部板134和槽111的上部111a。結果反作用力部130被牢固地固定於基座110。另外，通過使用油壓螺母135a旋鬆螺栓B3，能夠鬆緩底部板134與基座110的緊固，反作用力部130能夠沿著槽111在軸方向移動。
[0045]油壓螺母135a是通過從外部供給的工作油的油壓，進行螺栓B3的緊固/旋鬆的機構。因而，移動/固定反作用力部130時，僅須使工作油的油壓變動即可，不需要手動旋鬆螺母。
[0046]對反作用力部130的移動機構在下面進行說明。在基座110上，鏈條138a以與槽111為平行方向的方式配置。鏈條138a的兩端固定於基座110。在反作用力部130安裝有與鏈條138a嚙合的鏈輪138b，旋鬆油壓螺母135a，使反作用力部130能夠移動的狀態下，通過以無圖示的把手使鏈輪138b旋轉，能夠使反作用力部130沿著鏈條138a移動。
[0047]此外，如圖1所示，反作用力部130的卡盤131和轉矩傳感器132，經由固定於轉矩傳感器134的固定軸137,固定於直立固定在底部板134的反作用力板136。如圖5所不，在反作用力板136形成有圓孔136a和從圓孔136a向半徑方向外側延伸的狹縫136b。此夕卜，在反作用力板136具有以與狹縫136b交叉的方式形成的螺栓孔136c。因為圓孔136a的直徑為比固定軸137的直徑稍大的程度，所以在螺栓孔136c中使螺栓B4通過，以油壓螺母135b進行緊固，由此狹縫136b的寬度變窄，圓孔136a的直徑縮小，在圓孔136a內夾持固定固定軸137。
[0048]如前所述，與反作用力部130的固定機構同樣，固定軸137的夾持也使用油壓螺母135b來進行。因而，例如根據受測體的使用和測試內容進行轉矩傳感器132或卡盤131的更換等的操作時，無須以手動操作進行螺栓旋緊/旋鬆，能夠容易且迅速地進行操作。
[0049]此外，如圖1所示，在驅動部120與反作用力部130的中間位置的上方配置有非接觸式溫度傳感器141。溫度傳感器141經由與扭轉測試的軸方向(圖1的左右方向)大致平行地延伸的臂142保持於驅動部側框架127。溫度傳感器141能夠沿著臂142在軸方向移動，能夠計測受測體的期望位置的溫度。
[0050]附圖標記說明
[0051]100扭轉測試裝置[0052]110基座
[0053]120驅動部
[0054]121卡盤
[0055]122伺服電機
[0056]123第一減速器
[0057]124離合器
[0058]125第二減速器
[0059]126轉軸
[0060]129a間隔板
[0061]129b導軌
[0062]130反作用力部
[0063]131卡 盤
[0064]132轉矩傳感器
[0065]133螺母
[0066]135a油壓螺母
[0067]135b油壓螺母
[0068]137固定軸
[0069]138a鏈條
[0070]138b鏈輪
[0071]141溫度傳感器
[0072]142臂
[0073]BI ~B4 螺栓
【權利要求】
1.一種扭轉測試機，其包括:以受測體的一端能夠旋轉的方式保持受測體的一端的驅動部；和固定受測體的另一端的反作用力部，利用所述驅動部使受測體的一端旋轉，由此對受測體施加扭轉載荷，該扭轉測試機的特徵在於: 所述驅動部包括: 伺服電機； 以第一減速比使所述伺服電機的旋轉減速的第一減速器； 傳遞所述第一減速器的輸出的轉軸； 在輸入軸固定著所述轉軸的離 合器； 以第二減速比使所述離合器的輸出軸的旋轉減速的第二減速器； 能夠旋轉地被支承的卡盤；和 以能夠切換的方式將所述轉軸和所述第二減速器的輸出軸中的一方連結於所述卡盤的連結機構， 在分離所述離合器的輸入軸和輸出軸，通過所述連結機構將所述轉軸連結於所述卡盤時，以第一模式動作， 在連結所述離合器的輸入軸和輸出軸，通過所述連結機構將所述第二減速器的輸出軸連結於所述卡盤時，以第二模式動作。
2.如權利要求1所述的扭轉測試機，其特徵在於: 在所述離合器和所述第二減速器，在旋轉軸上形成所述轉軸所貫通的中空部。
3.如權利要求1或2所述的扭轉測試機，其特徵在於: 所述連結機構具有滑動機構，該滑動機構支承所述卡盤，使得所述卡盤能夠自由旋轉，且能夠在所述卡盤與所述轉軸的前端抵接的第一位置與所述卡盤從所述轉軸的前端離開的第二位置之間在旋轉軸方向自由滑動， 在將所述卡盤配置於所述第一位置而將所述卡盤固定於所述轉軸的前端時，以所述第一模式動作， 在將所述卡盤配置於所述第二位置而將所述卡盤固定於所述第二減速器的輸出軸時，以所述第二模式動作。
4.如權利要求3項所述的扭轉測試機，其特徵在於: 所述滑動機構包括: 一端固定於所述卡盤的軸部；和 設於所述轉軸的前端部，以所述軸部能夠自由旋轉且自由滑動的方式支承所述軸部的軸承。
5.如權利要求3或4所述的扭轉測試機，其特徵在於: 具有間隔物，該間隔物在將所述卡盤配置於第二位置時，保持所述卡盤與所述轉軸的前端的距離， 將所述卡盤配置於第二位置時，所述卡盤以在與所述第二減速器的輸出軸之間夾著所述間隔物的狀態固定於所述第二減速器的輸出軸。
6.如權利要求5項所述的扭轉測試機，其特徵在於: 具有間隔物支承部，該間隔物支承部支承所述間隔物，使得所述間隔物能夠在所述間隔物的至少一部分配置於所述第二減速器的輸出軸與所述卡盤之間的有效位置，與所述間隔物從所述第二減速器的輸出軸與所述卡盤之間退出的退避位置之間移動。
7.如權利要求2~7中任一項所述的扭轉測試機，其特徵在於: 所述離合器具有支承於框架的固定部， 所述離合器的固定部、輸入軸、輸出軸按照該順序排列在旋轉軸方向上， 所述離合器的固定部和輸出軸分別具有以所述轉軸能夠自由旋轉的方式支承所述轉軸的軸承， 支承於所述框架的所述第二減速器的箱體具有以所述離合器的輸出軸能夠自由旋轉的方式支承所述離合器的輸出軸的一對軸承， 所述離合器的輸出軸的軸承配置於所述第二減速器的一對軸承之間。
8.如權利要求1~7中任一項所述的扭轉測試機，其特徵在於: 所述第一模式是對受測體反覆施加載荷的疲勞測試模式， 所述第二模式是對受 測體施加破壞載荷的破壞測試模式。
【文檔編號】G01N3/22GK104024826SQ201280053698
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2011年9月30日
【發明者】松本繁, 宮下博至, 村內一宏, 長谷川正伸, 坂上友隆, 御堂靖之, 河合成信 申請人:國際計測器株式會社