(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-21
(45)【発行日】2023-11-30
(54)【発明の名称】荷重付与部及び機械試験装置
(51)【国際特許分類】
G01M 17/02 20060101AFI20231122BHJP
B60C 19/00 20060101ALI20231122BHJP
【ＦＩ】
G01M17/02
B60C19/00 H
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021173535
(22)【出願日】2021-10-22
(62)【分割の表示】P 2020039337の分割
【原出願日】2013-10-11
(65)【公開番号】P2022009438
(43)【公開日】2022-01-14
【審査請求日】2021-10-25
(31)【優先権主張番号】P 2012226487
(32)【優先日】2012-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2012270821
(32)【優先日】2012-12-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2012270822
(32)【優先日】2012-12-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2013180798
(32)【優先日】2013-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】391046414
【氏名又は名称】国際計測器株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100078880
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 修平
(72)【発明者】
【氏名】松本 繁
(72)【発明者】
【氏名】宮下 博至
(72)【発明者】
【氏名】村内 一宏
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 正伸
(72)【発明者】
【氏名】坂上 友隆
【審査官】岩永 寛道
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５３－１４０４８２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】国際公開第２００８／１３３１８７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１７４１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０８２３８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１４００９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１２５５４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２４５９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００７－５０２５９９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ １７／０２
Ｇ０１Ｍ １７／００７
Ｇ０１Ｍ １３／０２
Ｇ０１Ｍ ９９／００
Ｇ０１Ｌ ３／００
Ｇ０１Ｌ ３／１０
Ｇ０１Ｌ ３／２６
Ｈ０２Ｋ ５／００
Ｈ０２Ｋ ５／１７３
Ｈ０２Ｋ ７／１４
Ｈ０２Ｋ ７／２０
Ｂ６０Ｃ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転可能に支持されたケーシングと、前記ケーシングを回転駆動可能なインバータモータと、
前記ケーシングに取り付けられた電動機と、
を備え、
前記電動機は、定格出力が１０ｋＷ以上であり、回転部の慣性モーメントが１０－２ｋｇ・ｍ２以下であり、
前記ケーシングに入力された回転に前記電動機が発生する回転を加えて出力する、
荷重付与部。
【請求項2】
前記電動機によって回転駆動される連結軸と、前記ケーシングを回転可能に支持する軸受部と、を備え、
前記ケーシングが、前記軸受部によって回転可能に支持された円筒状の軸部を有し、
前記軸部の内周に、該軸部の中空部に通された前記連結軸を回転可能に支持する軸受が設けられた、
請求項１に記載の荷重付与部。
【請求項3】
前記ケーシングが筒状であり、前記電動機が、前記ケーシングの中空部内に配置された、
請求項１又は請求項２に記載の荷重付与部。
【請求項4】
前記電動機の軸が、前記ケーシングの回転軸と同心に配置された、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の荷重付与部。
【請求項5】
前記電動機がモータケースを備え、前記モータケースが、複数の固定ロッドを介して前記ケーシングに固定された、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の荷重付与部。
【請求項6】
前記モータケースが、前記電動機の軸を回転可能に支持する第２の軸受が設けられたブラケットを備え、前記固定ロッドの一端部が前記ブラケットに固定された、
請求項５に記載の荷重付与部。
【請求項7】
前記ケーシングが、前記電動機を収容する筒状の胴部を備え、前記固定ロッドの他端部が前記胴部に固定された、
請求項６に記載の荷重付与部。
【請求項8】
前記電動機の回転を減速する減速機を備え、前記減速機が、
取付フランジを備え、
前記取付フランジを前記胴部と前記軸部との間に挟み込んで締め付けることにより前記ケーシングに固定された、
請求項２を直接又は間接に引用する請求項７に記載の荷重付与部。
【請求項9】
前記ケーシングの外部に配置され、前記電動機に電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から前記電動機へ電力を伝送する電力伝送路と、
を備え、
前記電力伝送路が、
前記ケーシングの外部に配置された外部電力伝送路と、
前記ケーシングの内部に配置され、該ケーシングと共に回転可能な内部電力伝送路と、
前記外部電力伝送路と前記内部電力伝送路とを接続するスリップリング部と、を備えた、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の荷重付与部。
【請求項10】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の荷重付与部を備えた、機械試験装置。
【請求項11】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の荷重付与部と、供試体の一端部が取り付けられる第１のワーク取付部と、
供試体の他端部が取り付けられる第２のワーク取付部と、
を備えた、
機械試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、荷重付与部及び機械試験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明者等は、従来のサーボモータに対してイナーシャを大幅に低減させた超低慣性サーボモータを採用することで、数１０～数１００Ｈｚの高い周波数の繰り返し負荷を加えることが可能なサーボモータ式の各種疲労試験装置や振動試験装置を実用化した（例えば特許文献１）。
【0003】
上記のサーボモータ式試験装置は、従来の油圧式試験装置が抱えていた多くの深刻な課題（例えば、オイルタンクや油圧配管等の大規模な油圧供給設備の設置が必要、定期的に大量の作動油の交換が必要、作動油の漏洩による作業環境・土壌汚染）を解決することから、急激に適用範囲が拡大している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２００８／１３３１８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、回転数とトルクのそれぞれを独立かつ高精度に制御可能な荷重付与部及び機械試験装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、回転可能に支持されたケーシングと、ケーシングに取り付けられた電動機と、電動機によって回転駆動される連結軸と、を備え、電動機は、定格出力が１０ｋＷ以上であり、回転部の慣性モーメントが１０
－２
ｋｇ・ｍ
２
以下である、荷重付与部が提供される。
【0007】
上記の荷重付与部において、ケーシングを回転可能に支持する軸受部を備え、ケーシングが、軸受部によって回転可能に支持された円筒状の軸部を有し、軸部の内周に、軸部の中空部に通された連結軸を回転可能に支持する軸受が設けられた構成としてもよい。
【0008】
上記の荷重付与部において、ケーシングが筒状であり、電動機が、ケーシングの中空部内に配置された構成としてもよい。
【0009】
上記の荷重付与部において、電動機の軸が、ケーシングの回転軸と同心に配置された構成としてもよい。
【0010】
上記の荷重付与部において、電動機がモータケースを備え、モータケースが、複数の固定ロッドを介してケーシングに固定された構成としてもよい。
上記の荷重付与部において、モータケースが、電動機の軸を回転可能に支持する第２の軸受が設けられたブラケットを備え、固定ロッドの一端部がブラケットに固定された構成としてもよい。
上記の荷重付与部において、モータケースが、電動機の軸を回転可能に支持する第２の軸受が設けられたブラケットを備え、固定ロッドの一端部がブラケットに固定された構成としてもよい。
【0011】
上記の荷重付与部において、ケーシングが、電動機を収容する筒状の胴部を備え、固定ロッドの他端部が胴部に固定された構成としてもよい。
【0012】
上記の荷重付与部において、電動機の回転を減速する減速機を備え、減速機が、取付フランジを備え、取付フランジを胴部と軸部との間に挟み込んで締め付けることによりケーシングに固定された構成としてもよい。
【0013】
上記の荷重付与部において、ケーシングの外部に配置され、電動機に電力を供給する電力供給部と、電力供給部から電動機へ電力を伝送する電力伝送路と、を備え、電力伝送路が、ケーシングの外部に配置された外部電力伝送路と、ケーシングの内部に配置され、ケーシングと共に回転可能な内部電力伝送路と、外部電力伝送路と内部電力伝送路とを接続するスリップリング部と、を備えた構成としてもよい。
【0014】
本発明の一態様によれば、上記の荷重付与部を備えた、機械試験装置が提供される。
【0015】
本発明の別の一態様によれば、上記の荷重付与部と、供試体の一端部が取り付けられる第１のワーク取付部と、供試体の他端部が取り付けられる第２のワーク取付部と、
を備えた、機械試験装置が提供される。
を備えた、機械試験装置が提供される。
【発明の効果】
【0016】
本発明の一態様によれば、回転数とトルクのそれぞれを独立かつ高精度に制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る２軸出力サーボモータの側面図である。
【図2】本発明の実施形態に係るサーボモータユニットの側面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るサーボモータユニットの変形例の縦断面図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る回転ねじり試験装置の側面図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る回転ねじり試験装置の荷重付与部付近の縦断面図である。
【図6】本発明の第１実施形態に係る回転ねじり試験装置の制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第１実施形態の変形例に係る動力シミュレータの外観図である。
【図8】本発明の第１実施形態の変形例に係る動力シミュレータの外観図である。
【図9】本発明の第１実施形態の変形例に係る動力シミュレータを備えた試験装置の側面図である。
【図10】本発明の第１実施形態の変形例に係る動力シミュレータを備えた試験装置の一部拡大図である。
【図11】本発明の第２実施形態に係る回転ねじり試験装置の平面図である。
【図12】本発明の第２実施形態に係る回転ねじり試験装置の側面図である。
【図13】本発明の第２実施形態に係る回転ねじり試験装置の荷重付与部付近の縦断面図である。
【図14】本発明の第３実施形態に係るねじり試験装置の上面図及び側面図である。
【図15】本発明の第３実施形態に係るねじり試験装置のトルク付与部の側断面図である。
【図16】本発明の第４実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。
【図17】本発明の第５実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。
【図18】本発明の第６実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。
【図19】本発明の第７実施形態に係る回転ねじり試験装置の外観図である。
【図20】本発明の第８実施形態に係る回転ねじり試験装置の外観図である。
【図21】本発明の第９実施形態に係るタイヤ摩耗試験装置の上面図である。
【図22】本発明の第１０実施形態に係るタイヤ試験装置の外観図である。
【図23】本発明の第１０実施形態に係るタイヤ試験装置の外観図である。
【図24】本発明の第１１実施形態に係るＦＲトランスミッション用の動力吸収式耐久試験装置の外観図である。
【図25】本発明の第１２実施形態に係るＦＦトランスミッション用の動力吸収式耐久試験装置の外観図である。
【図26】本発明の第１３実施形態に係るねじり試験装置の側面図である。
【図27】本発明の第１３実施形態の第１駆動部の側面図である。
【図28】本発明の第１３実施形態の第１変形例に係るねじり試験装置の平面図である。
【図29】本発明の第１３実施形態の第２変形例に係るねじり試験装置の平面図である。
【図30】本発明の第１３実施形態の第３変形例に係るねじり試験装置の平面図である。
【図31】本発明の第１４実施形態に係るねじり試験装置の側面図である。
【図32】本発明の第１４実施形態の駆動部の拡大図である。
【図33】本発明の第１５実施形態に係る振動試験装置の上面図である。
【図34】本発明の第１５実施形態に係る第１アクチュエータをＹ軸方向から見た側面図である。
【図35】本発明の第１５実施形態に係る第１アクチュエータの上面図である。
【図36】本発明の第１５実施形態のテーブル及び第３アクチュエータをＸ軸方向から見た側面図である。
【図37】本発明の第１５実施形態のテーブル及び第３アクチュエータをＹ軸方向から見た側面図である。
【図38】本発明の第１５実施形態に係る振動試験装置における制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0019】
（第１実施形態）
先ず、本発明の実施形態に係る２軸出力サーボモータ１５０Ａについて説明する。図１は、２軸出力サーボモータ１５０Ａの側面図である。２軸出力サーボモータ１５０Ａは、二つの出力軸１５０Ａ２ａ、１５０Ａ２ｂを備えた高出力（定格出力３７ｋＷ）の超低慣性サーボモータである。２軸出力サーボモータ１５０Ａは、本体フレーム１５０Ａ１、駆動軸１５０Ａ２、第１ブラケット１５０Ａ３及び第２ブラケット１５０Ａ４を備えている。
先ず、本発明の実施形態に係る２軸出力サーボモータ１５０Ａについて説明する。図１は、２軸出力サーボモータ１５０Ａの側面図である。２軸出力サーボモータ１５０Ａは、二つの出力軸１５０Ａ２ａ、１５０Ａ２ｂを備えた高出力（定格出力３７ｋＷ）の超低慣性サーボモータである。２軸出力サーボモータ１５０Ａは、本体フレーム１５０Ａ１、駆動軸１５０Ａ２、第１ブラケット１５０Ａ３及び第２ブラケット１５０Ａ４を備えている。
【0020】
本体フレーム１５０Ａ１は略円筒状のフレームであり、その内周にコイルを有する固定子（不図示）が設けられている。本体フレーム１５０Ａ１の軸方向両端部には、本体フレーム１５０Ａ１の開口を塞ぐように、第１ブラケット１５０Ａ３と第２ブラケット１５０Ａ４がそれぞれ取り付けられている。本体フレーム１５０Ａ１、第１ブラケット１５０Ａ３及び第２ブラケット１５０Ａ４により、モータケースが形成されている。第１ブラケット１５０Ａ３と第２ブラケット１５０Ａ４には、それぞれ駆動軸１５０Ａ２を回転自在に支持する軸受１５０Ａ３ｂ、１５０Ａ４ｂが設けられている。駆動軸１５０Ａ２の長手方向中央部の外周には回転子（不図示）が設けられており、固定子が発生する回転磁場と駆動軸１５０Ａ２に設けられた回転子との相互作用によって、駆動軸１５０Ａ２に回転力が与えられる。
【0021】
駆動軸１５０Ａ２の一端部１５０Ａ２ａ（図１における右端部）は、第１ブラケット１５０Ａ３を貫通して、モータケースから外部に突出し、出力軸１５０Ａ２ａとなっている。また、駆動軸１５０Ａ２の他端部１５０Ａ２ｂは、第２ブラケット１５０Ａ４を貫通し、モータケースから外部に突出して、第２出力軸１５０Ａ２ｂとなっている。第２ブラケット１５０Ａ４には、駆動軸１５０Ａ２の他端部１５０Ａ２ｂの回転を検出するロータリーエンコーダ（不図示）が内蔵されている。
【0022】
また、第１ブラケット１５０Ａ３及び第２ブラケット１５０Ａ４の下面には、２軸出力サーボモータ１５０Ａを固定するための一対のタップ穴１５０Ａ３ｔ及び１５０Ａ４ｔがそれぞれ設けられている。従来のサーボモータでは、負荷側（出力軸が突出する側）のブラケットの取付座面（図１における右側面）のみに駆動軸と平行に延びる固定用タップ穴が設けられていた。精密機械試験以外の用途では負荷側ブラケットの取付座面に設けられたタップ穴による固定のみで十分であるが、特に数１０Ｈｚ（例えば２０Ｈｚ）以上の高い周波数の動荷重を加える精密機械試験装置（例えば、疲労試験装置や振動試験装置）において、定格出力が１０ｋＷ程度以上の高出力のサーボモータを使用する場合には、ブラケットの取付座面での固定のみでは駆動軸と垂直な方向にサーボモータを完全に固定することができず、例えば数μｍ～数１０μｍ程度の微小な振幅の振動が発生し、試験結果に無視できない誤差を与えていた。
【0023】
本発明者等は、数多くの振動解析や実験の結果、各ブラケットの下面に２箇所ずつ駆動軸と垂直な方向に延びる固定用のタップ穴を追加することにより、振動ノイズが顕著に（例えば１桁程度）改善することを見出した。負荷側ブラケットの取付座面に加えて、各ブラケットの下面にタップ穴を設けて、これらのタップ穴を用いてサーボモータをボルトで固定することにより、振動ノイズが低減し、より高精度の機械試験が可能になる。
【0024】
また、サーボモータ１５０Ａは、定格出力が３７ｋＷと高く、作動時の発熱量も大きいため、内部で発生した熱を水冷により外部へ放熱するように構成されている。本体フレーム１５０Ａ１の上部には、冷却水を供給及び排出するための外部配管が接続される２つのチューブ継手１５０Ａ６が設けられている。
【0025】
本実施形態では、上述の２軸出力サーボモータ１５０Ａと、一つの出力軸１５０Ｂ２ａを有するサーボモータ１５０Ｂとを直列に連結したサーボモータユニット１５０が使用される。図２は、本発明の実施形態に係るサーボモータユニット１５０の側面図である。サーボモータユニット１５０は、１つの駆動軸１５２を有している。
【0026】
なお、サーボモータユニット１５０に関する以下の説明では、駆動軸１５２が突出する側（図２における右側）を負荷側、その反対側を反負荷側と呼ぶ。２軸出力サーボモータ１５０Ａ及びサーボモータ１５０Ｂは、それぞれ最大で３５０Ｎ・ｍに及ぶトルクを発生し、回転部の慣性モーメントが１０－２（ｋｇ・ｍ２）以下に抑えられた、定格出力３７ｋＷの大出力超低慣性サーボモータである。
【0027】
サーボモータ１５０Ｂは、本体フレーム１５０Ｂ１、駆動軸１５０Ｂ２、負荷側ブラケット１５０Ｂ３、反負荷側ブラケット１５０Ｂ４及びロータリーエンコーダ１５０Ｂ５を備えている。本体フレーム１５０Ｂ１及び負荷側ブラケット１５０Ｂ３は、２軸出力サーボモータ１５０Ａの本体フレーム１５０Ａ１及び第１ブラケット１５０Ａ３と同一のものであり、本体フレーム１５０Ｂ１の上部には、冷却水を供給及び排出するための外部配管が接続される２つのチューブ継手１５０Ｂ６が設けられている。反負荷側ブラケット１５０Ｂ４は、２軸出力サーボモータ１５０Ａの第２ブラケット１５０Ａ４と略同じ構成のものであるが、ロータリーエンコーダは内蔵されておらず、後述のようにロータリーエンコーダ１５０Ｂ５が反負荷側ブラケット１５０Ｂ４に外付けされている。また、負荷側ブラケット１５０Ｂ３と反負荷側ブラケット１５０Ｂ４の下面にも、それぞれ一対のタップ穴１５０Ｂ３ｔ及び１５０Ｂ４ｔが設けられている。
【0028】
駆動軸１５０Ｂ２の負荷側の一端部１５０Ｂ２ａは、負荷側ブラケット１５０Ｂ３を貫通し、モータケースから外部に突出して、出力軸１５０Ｂ２ａとなっている。一方、反負荷側ブラケット１５０Ｂ４の取付座面（図２における左側面）には、駆動軸１５０Ｂ２の角度位置を検出するロータリーエンコーダ１５０Ｂ５が取り付けられており、駆動軸１５０Ｂ２の他端部１５０Ｂ２ｂは反負荷側ブラケット１５０Ｂ４を貫通して、ロータリーエンコーダ内に収容されている。
【0029】
図２に示すように、サーボモータ１５０Ｂの出力軸１５２Ｂ２ａと、２軸出力サーボモータ１５０Ａの第２出力軸１５０Ａ２ｂとは、カップリング１５０Ｃによって連結されている。また、サーボモータ１５０Ｂの負荷側ブラケット１５０Ｂ３と、２軸出力サーボモータ１５０Ａの第２ブラケット１５０Ａ４とは、連結フランジ１５０Ｄによって所定の間隔を空けて連結されている。
【0030】
連結フランジ１５０Ｄは、円筒状の胴部１５０Ｄ１と、胴部１５０Ｄ１の軸方向両端部からそれぞれ半径方向外側に延びる２つのフランジ部１５０Ｄ２を有している。各フランジ部１５０Ｄ２には、負荷側ブラケット１５０Ｂ３及び第２ブラケット１５０Ａ４の取付座面に設けられたタップ穴に対応する位置にボルト固定用の貫通穴が設けられており、負荷側ブラケット１５０Ｂ３及び第２ブラケット１５０Ａ４にボルトで固定される。
【0031】
なお、サーボモータユニット１５０には、駆動軸１５０Ｂ２の角度位置を検出するための２つのロータリーエンコーダ（２軸出力サーボモータ１５０Ａの第２ブラケット１５０Ａ４に内蔵されたものと、サーボモータ１５０Ｂの反負荷側ブラケット１５０Ｂ４に取り付けられたロータリーエンコーダ１５０Ｂ５）が設けられているが、サーボモータユニット１５０の駆動制御には通常は一方のロータリーエンコーダのみが使用され、他方はメンテナンスや駆動状態の監視に使用される。
【0032】
例えば、振動試験や動力伝達装置の耐久試験（回転ねじり試験）を行うには、高速（高周波数）で変動する大きな軸トルクが必要となる。このように高周波数で変動する大きなトルクを発生するためには、回転子の慣性モーメント（イナーシャ）が小さく、尚且つ、大容量（高出力）のモータが必要になる。このようなサーボモータを実現するには、回転子を細長くする必要がある。しかしながら、回転子をある程度を超えて細長くすると、回転子（回転軸）の剛性が低くなるため、弓形に反るような回転子の振動が顕著になって、モータが正常に動作できなくなる。従って、従来のように一対の軸受により回転軸を両端部のみで軸支する構成では、低慣性モーメントを維持したままでの大容量化には限界があった。
【0033】
本実施形態のサーボモータユニット１５０は、カップリング１５０Ｃによって連結された長い回転子が、長手方向の両端部と、連結部付近の２か所の、計４か所で軸受により支持されているため、回転子が長尺化しても高い剛性で保持され、安定して動作することが可能になり、これにより、従来のサーボモータでは不可能であった高周波数で変動する大トルクの発生が可能になった。例えば、サーボモータユニット１５０単体（無負荷状態）で、３００００ｒａｄ／ｓ２以上の角加速度が達成可能である。
【0034】
なお、本実施形態のサーボモータユニット１５０は、２つのサーボモータ（２つのモータケースと２つの回転軸）を連結する構成となっているが、図３に示すように、１組の長尺モータの長手方向中途に一つ以上の軸受を設け、駆動軸を両端部及びその中途の１ヶ所以上で軸支する構成としてもよい。
【0035】
次に、本発明の第１実施形態に係る回転ねじり試験装置１の構成について説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る回転ねじり試験装置１の側面図である。回転ねじり試験装置１は、自動車用クラッチを供試体Ｔ１として回転ねじり試験を行う装置であり、供試体Ｔ１を回転させながら供試体Ｔ１の入力軸と出力軸（例えば、クラッチカバーとクラッチディスク）との間に設定された固定又は変動トルクを加えることができる。回転ねじり試験装置１は、回転ねじり試験装置１の各部を支持する架台１０と、供試体Ｔ１と共に回転しながら供試体Ｔ１に所定のトルクを加える荷重付与部１００と、荷重付与部１００を回転自在に支持する軸受部２０、３０及び４０と、荷重付与部１００の内外を電気的に接続するスリップリング部５０及び６０と、荷重付与部１００の回転数を検出するロータリーエンコーダ７０と、荷重付与部１００を設定された回転方向及び回転数で回転駆動するインバータモータ８０、駆動プーリー９１及び駆動ベルト（タイミングベルト）９２を備えている。
【0036】
架台１０は、上下に水平に並べて配置された下段ベース板１１及び上段ベース板１２と、下段ベース板１１と上段１２を連結する複数の垂直な支持壁１３を有している。下段ベース板１１の下面には複数の防振マウント１５が取り付けられており、架台１０は防振マウント１５を介して平坦な床Ｆ上に配置されている。下段ベース板１１の上面にはインバータモータ８０が固定されている。また、上段ベース板１２の上面には、軸受部２０、３０、４０及びロータリーエンコーダ７０が取り付けられている。
【0037】
図５は、回転ねじり試験装置１の荷重付与部１００の縦断面図である。荷重付与部１００は、段付き筒状のケーシング１００ａと、ケーシング１００ａ内に取り付けられたサーボモータユニット１５０、減速機１６０及び連結軸１７０と、トルクセンサ１７２を備えている。ケーシング１００ａは、サーボモータユニット１５０が収容されたモータ収容部（胴部）１１０と、軸受部２０に回転自在に支持された軸部１２０と、軸受部３０に回転自在に支持された軸部１３０と、スリップリング部５０（図４）のスリップリング５１が取り付けられた軸部１４０を備えている。モータ収容部１１０と軸部１２０、１３０及び１４０は、それぞれ中空部を有する略円筒状（若しくは、直径が軸方向で階段状に変化する段付き円筒状）の部材である。モータ収容部１１０は、中空部にサーボモータユニット１５０を収容する最も外径の大きな部材である。モータ収容部１１０の供試体Ｔ１側の一端部（図５における右端部）には軸部１２０が接続され、他端部には軸部１３０が接続されている。また、軸部１３０におけるモータ収容部１１０と反対側の端部には、軸部１４０が接続されている。軸部１４０は、先端部（図４における左端部）にて軸受部４０により回転自在に支持されている。
【0038】
図５に示すように、サーボモータユニット１５０は、複数の固定ロッド１１１によってモータ収容部１１０に固定されている。各固定ロッド１１１は、図２に示す、サーボモータ１５０Ｂの負荷側ブラケット１５０Ｂ３に設けられたタップ穴１５０Ｂ３ｔ、反負荷側ブラケット１５０Ｂ４に設けられたタップ穴１５０Ｂ４ｔ、２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１ブラケット１５０Ａ３に設けられたタップ穴１５０Ａ３ｔ及び第２ブラケット１５０Ａ４に設けられたタップ穴１５０Ａ４ｔにそれぞれ捻じ込まれている。
【0039】
サーボモータユニット１５０の駆動軸１５２は、カップリング１５４を介して、減速機１６０の入力軸に連結されている。また、減速機１６０の出力軸には連結軸１７０が接続されている。なお、減速機１６０は取付フランジ１６２を備えており、取付フランジ１６２をモータ収容部１１０と軸部１２０との間に挟み込んだ状態で、図示されていないボルトによりモータ収容部１１０と軸部１２０とを締め付けることで、減速機１６０はケーシング１００ａに固定されている。
【0040】
軸部１２０は、略段付き円筒状の部材であり、モータ収容部１１０側に外径の大きなプーリー部１２１を有し、供試体Ｔ１側に軸受部２０により回転自在に支持される主軸部１２２を有する。図４に示すように、プーリー部１２１の外周面と、インバータモータ８０の駆動軸８１に取り付けられた駆動プーリー９１とには、駆動ベルト９２が巻き掛けられており、インバータモータ８０の駆動力が駆動ベルト９２によってプーリー部１２１に伝達され、荷重付与部１００が回転するようになっている。また、プーリー部１２１内には、減速機１６０と連結軸１７０との連結部が収容される。この連結部を収容するために外径を太くする必要のある箇所をプーリーとして利用することで、部品点数を増やさずに、コンパクトな装置構造が実現されている。
【0041】
軸部１２０の主軸部１２２の先端部（図５における右端部）には、トルクセンサ１７２が取り付けられている。また、トルクセンサ１７２の一面（図５における右側面）は、供試体Ｔ１の入力軸（クラッチカバー）を取り付ける座面となっており、トルクセンサ１７２によって供試体Ｔ１に加えられるトルクが検出される。
【0042】
軸部１２０の主軸部１２２の内周面には、軸方向両端付近に軸受１２３、１２４が設けられている。連結軸１７０は、軸受１２３、１２４により、軸部１２０内で回転自在に支持されている。トルクセンサ１７２は中空部を有する略円筒状に形成されており、連結軸１７０の先端部（図５における右端部）は、トルクセンサ１７２の中空部を貫通して、外部へ突出している。トルクセンサ１７２から突出した先端部は、供試体Ｔ１の出力軸であるクラッチディスク（クラッチハブ）の軸穴に差し込まれて固定される。すなわち、サーボモータユニット１５０により、荷重付与部１００のケーシング１００ａに対して連結軸１７０を回転駆動させることで、ケーシング１００ａに固定された供試体Ｔ１の入力軸（クラッチカバー）と連結軸１７０に固定された供試体Ｔ１の出力軸（クラッチディスク）との間に、設定された動的又は静的なトルクを加えることができる。
【0043】
【0044】
軸部１４０の軸方向中央部には、スリップリング部５０のスリップリング５１が取り付けられている。スリップリング５１には、サーボモータユニット１５０に駆動電流を供給する動力線１５０Ｗ（図５）が接続されている。サーボモータユニット１５０から延びる動力線１５０Ｗは、軸部１３０及び軸部１４０に形成された中空部を通ってスリップリング５１に接続されている。
【0045】
スリップリング部５０は、スリップリング５１、ブラシ固定具５２及び４つのブラシ５３を備えている。上述のように、スリップリング５１は、荷重付与部１００の軸部１４０に取り付けられている。また、ブラシ５３は、ブラシ固定具５２により軸受部４０に固定されている。スリップリング５１は、軸方向に等間隔に配置された４つの電極環５１ｒを有しており、各電極環５１ｒと対向して各ブラシ５３が配置されている。各電極環５１ｒにはサーボモータユニット１５０の各動力線１５０Ｗが接続され、各ブラシ５３はサーボモータ駆動ユニット３３０（後述）に接続されている。すなわち、サーボモータユニット１５０の各動力線１５０Ｗは、スリップリング部５０を介して、サーボモータ駆動ユニット３３０に接続されている。スリップリング部５０は、サーボモータ駆動ユニット３３０が供給するサーボモータユニット１５０の駆動電流を、回転する荷重付与部１００の内部へ導入する。
【0046】
また、軸部１４０の先端部（図４における左端部）には、スリップリング部６０のスリップリング（不図示）が取り付けられている。スリップリング部６０のスリップリングには、サーボモータユニット１５０から延びる通信線１５０Ｗ´（図５）が接続されており、例えばトルクセンサ１７２や、サーボモータユニット１５０に内蔵されたロータリーエンコーダ１５０Ｂ５（図２）等の信号がスリップリング部６０を介して外部に出力される。スリップリングに大容量モータの駆動電流等の大電流を流すと、放電により大きな電磁ノイズが発生し易い。また、スリップリングは十分に遮蔽されていないため、電磁ノイズの干渉を受け易い。上記のように、微弱電流が流れる通信線１５０Ｗ´と、大電流が流れる動力線１５０Ｗとを、一定の距離を空けて配置された別々のスリップリングを使用して外部配線に接続する構成により、通信用信号へのノイズの混入が有効に防止される。また、本実施形態では、スリップリング部６０は、軸受部４０のスリップリング部５０側とは反対側の面に設けられている。この構成により、軸受部４０によって、スリップリング部５０で発生する電磁ノイズからスリップリング部６０を遮蔽する効果も得られる。
【0047】
次に、回転ねじり試験装置１の制御システムについて説明する。図６は、回転ねじり試験装置１の制御システムの概略構成を示すブロック図である。回転ねじり試験装置１は、回転ねじり試験装置１の全体を制御する制御ユニットＣ１と、試験条件を設定するための設定ユニット３７０と、設定された試験条件（供試体に加えるトルクやねじれ角の波形等）に基づいてサーボモータユニット１５０の駆動量の波形を計算して制御ユニットＣ１へ出力する波形生成ユニット３２０と、制御ユニットＣ１の制御に基づいてサーボモータユニット１５０の駆動電流を生成するサーボモータ駆動ユニット３３０と、制御ユニットＣ１の制御に基づいてインバータモータ８０の駆動電流を生成するインバータモータ駆動ユニット３４０と、トルクセンサ１７２の信号に基づいて供試体に加えられているトルクを計算するトルク計測ユニット３５０と、ロータリーエンコーダ７０の信号に基づいて荷重付与部１００の回転数を計算する回転数計測ユニット３６０を備えている。
【0048】
設定ユニット３７０は、図示されていないタッチパネル等のユーザ入力インターフェース、ＣＤ－ＲＯＭドライブ等の可換型記録メディア読取装置、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の外部入力インターフェース及びネットワークインターフェースを備えている。設定ユニット３７０は、ユーザ入力インターフェースを介して受け付けたユーザ入力、可換型記録メディアから読み取ったデータ、外部入力インターフェースを介して外部機器（例えばファンクションジェネレータ）から入力されたデータ、及び／又はネットワークインターフェースを介してサーバから取得したデータに基づいて、試験条件の設定を行う。なお、本実施形態の回転ねじり試験装置１は、供試体Ｔ１に与えるねじれを、供試体Ｔ１に加えられるねじれ角（すなわち、サーボモータユニット１５０に内蔵されたロータリーエンコーダ１５０Ｂ５により検出されるサーボモータユニット１５０の駆動量）に基づいて制御する変位制御と、供試体Ｔ１に加えられる（すなわち、トルクセンサ１７２によって検出される）トルクに基づいて制御するトルク制御との２つの制御方式に対応しており、いずれの制御方式により制御を行うかを設定ユニット３７０により設定することができる。
【0049】
制御ユニットＣ１は、設定ユニット３７０から取得した供試体Ｔ１の回転速度の設定値に基づいて、インバータモータ駆動ユニット３４０にインバータモータ８０の回転駆動を指令する。また、制御ユニットＣ１は、波形生成ユニット３２０から取得したサーボモータユニット１５０の駆動量の波形データに基づいて、サーボモータ駆動ユニット３３０にサーボモータユニット１５０の駆動を指令する。
【0050】
図６に示すように、トルクセンサ１７２の信号に基づいてトルク計測ユニット３５０が算出したトルクの計測値は、制御ユニットＣ１及び波形生成ユニット３２０へ送られる。また、サーボモータユニット１５０に内蔵された内蔵ロータリーエンコーダの信号は、制御ユニットＣ１、波形生成ユニット３２０及びサーボモータ駆動ユニット３３０へ送られる。波形生成ユニット３２０は、サーボモータユニット１５０の駆動軸１５２の回転角を検出する内蔵ロータリーエンコーダの信号から、サーボモータユニット１５０の回転数の計測値を計算する。波形生成ユニット３２０は、トルク制御の場合にはトルク（変位制御の場合にはサーボモータユニット１５０の駆動量）の設定値と計測値とを比較して、両者が一致するように制御ユニットＣ１へ送るサーボモータユニット１５０の駆動量の設定値を修正する。
【0051】
また、ロータリーエンコーダ７０の信号に基づいて回転数計測ユニット３６０が算出した荷重付与部１００の回転数の計測値は、制御ユニットＣ１へ送られる。制御ユニットＣ１は、荷重付与部１００の回転数の設定値と計測値とを比較して、両者が一致するようにインバータモータ８０へ送る駆動電流の周波数をフィードバック制御する。
【0052】
また、サーボモータ駆動ユニット３３０は、サーボモータユニット１５０の駆動量の目標値と、内蔵ロータリーエンコーダ１５０Ｂ５によって検出された駆動量とを比較して、駆動量が目標値に近づくようにサーボモータユニット１５０へ送る駆動電流をフィードバック制御する。
【0053】
また、制御ユニットＣ１は、試験データを保存するための図示されていないハードディスク装置を備えており、供試体Ｔ１の回転速度、供試体Ｔ１に加えられたねじれ角（サーボモータユニット１５０の回転角）及びねじり荷重の各計測値のデータをハードディスク装置に記録する。各計測値の時間変化が、試験開始から終了までの全期間にわたって記録される。以上に説明した第１実施形態の構成により、自動車用クラッチを供試体Ｔ１とした回転ねじり試験が行われる。
【0054】
上記の回転ねじり試験装置１では、回転数制御用のインバータモータ８０の出力と、トルク制御用のサーボモータユニット１５０の出力が結合され、回転数とトルクのそれぞれを独立かつ高精度に制御可能に構成されている。特に、複数の超低慣性サーボモータを直列に連結したサーボモータユニット１５０を新たに採用することにより、高い角加加速度（角躍度）で変動する大トルクの制御が可能になり、自動車用エンジンの出力（特に、レシプロエンジンのトルク振動）を正確に再現できるようになっている。また、サーボモータユニット１５０を使用することにより、トルク制御の応答性も向上し、３ｍｓ以下の応答時間が達成される。このような構成の回転駆動装置は、回転ねじり試験装置に限らず、各種装置の動力原として使用することができる。特に、自動車用（又は自動車部品用）試験装置において、様々な種類のエンジン出力を模擬した動力を出力可能な動力シミュレータ（模擬エンジン）として使用することができる。また、サーボモータユニット１５０が発生するトルクは、高精度に制御されているため、再現性が極めて高く、個体差も無い。そのため、従来のように実物のエンジンを使用した試験よりも均一な負荷を与えることが可能であり、より再現性の高い試験が可能になる。
【0055】
【0056】
図７に示される動力シミュレータ１ａは、軸受部１０２０、スリップリング１４０１及び取付部１７３を備えている点で上記の回転ねじり試験装置１と異なる。軸受部１０２０は、後述する第２実施形態の軸受部１０２０と同一構成のものであり、連結軸１７０（第２実施形態では連結軸１１７０）のトルクを検出するトルクセンサを内蔵している。スリップリング１４０１は、軸受部１０２０に取り付けられており、軸受部１０２０に内蔵されたトルクセンサから出力される信号を外部に取り出す。また、取付部１７３はフランジ継手であり、連結軸１７０の先端部に取り付けられている。このように構成された動力シミュレータ１ａは、エンジン補機類（例えば、ダンパープーリー、オルターネータ、バランスシャフト、スターターモータ、リングギア、ウォーターポンプ、オイルポンプ、チェーン、タイミングベルト、カップリング、ＶＣＴ）、動力伝達装置、タイヤ等の耐久試験等に使用される。
【0057】
また、以上説明した回転ねじり試験装置１や動力シミュレータ１ａでは、インバータモータ８０が下段ベース板１１上に配置され、荷重付与部１００が上段ベース板１２上に配置された二段構造になっているが、図８に示す動力シミュレータ１ｂのように、インバータモータ８０と荷重付与部１００を同一のベース板１０Ｘ上に配置した一段構造としてもよい。なお、二段構造は設置面積の小型化に有効である。また、一段構造は、構造が単純であるため低コスト化に有利であり、また、ベースの剛性（すなわち、耐振動特性や耐荷重特性）の向上に有利である。
【0058】
次に、動力シミュレータ１ａを使用したエンジン補機類用耐久試験装置の具体例を説明する。以下に説明する試験装置１００Ｅは、供試体であるフライホイールのリングギアＴ１とスターターモータＴ２に、動力シミュレータ１ａが発生するエンジン負荷をシミュレートした回転駆動力を与えて耐久試験を行うスターターモータ用試験装置である。試験装置１００Ｅは、スターターモータとフライホイールのリングギアとを係合した状態で保持し、これに動力シミュレータ１ａの回転駆動力を与えて、スターターモータ及びリングギアの耐久試験を行う。
【0059】
【0060】
図９及び図１０に示されるように、試験装置１００Ｅは、動力シミュレータ１ａに供試体を保持する支持部Ｓを追加したものである。すなわち、試験装置１００Ｅは、架台１０の下段ベース板１１に取り付けられたインバータモータ８０と、上段ベース板１２に取り付けられた軸受部１０２０、３０、４０により回転自在に支持された荷重付与部１００を備えている。荷重付与部１００は、インバータモータ８０により回転駆動される。荷重付与部１００には、サーボモータユニット１５０及び減速機が内蔵され、サーボモータユニット１５０の出力軸は減速機を介して、荷重付与部１００の外部に突出する連結軸１７０に接続されている。連結軸１７０は、荷重付与部１００の回転軸と同軸に配置されており、連結軸１７０の回転は、インバータモータ８０による荷重付与部１００の回転にサーボモータユニット１５０の回転を加えたものとなる。インバータモータ８０によってエンジンの回転数が再現され、サーボモータユニット１５０によりエンジンの高速変動トルク（高角加速度、高角躍度（角加加速度））が再現される。
【0061】
荷重付与部１００の連結軸１７０の先端部には、リングギアＴ１を取り付けるための取付部１７３が取り付けられている。また、架台１０の上段ベース板１２には、スターターモータＴ２を支持する支持部Ｓが取り付けられている。取付部１７３にリングギアＴ１を取り付け、支持部ＳにスターターモータＴ２を取り付けると、リングギアＴ１とスターターモータＴ２のピニオンギアが係合するようになっている。この状態で試験装置１００Ｅの動力シミュレータ１ａを駆動して、エンジンの回転を模擬した回転をリングギアＴ１及びスターターモータＴ２に与えることで、試験が行われる。
【0062】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る動力循環方式の回転ねじり試験装置１０００について説明する。回転ねじり試験装置１０００は、自動車用プロペラシャフトを供試体Ｔ２として回転ねじり試験を行う装置であり、プロペラシャフトを回転させながらプロペラシャフトの入力軸と出力軸との間に設定された固定又は変動トルクを加えることができる。図１１は回転ねじり試験装置１０００の平面図であり、図１２は回転ねじり試験装置１０００の側面図（図１１において下側から上側を見た図）である。また、図１３は後述する荷重付与部１１００付近の縦断面図である。なお、回転ねじり試験装置１０００の制御システムは、図６に示す第１実施形態と同じ概略構成を有している。
次に、本発明の第２実施形態に係る動力循環方式の回転ねじり試験装置１０００について説明する。回転ねじり試験装置１０００は、自動車用プロペラシャフトを供試体Ｔ２として回転ねじり試験を行う装置であり、プロペラシャフトを回転させながらプロペラシャフトの入力軸と出力軸との間に設定された固定又は変動トルクを加えることができる。図１１は回転ねじり試験装置１０００の平面図であり、図１２は回転ねじり試験装置１０００の側面図（図１１において下側から上側を見た図）である。また、図１３は後述する荷重付与部１１００付近の縦断面図である。なお、回転ねじり試験装置１０００の制御システムは、図６に示す第１実施形態と同じ概略構成を有している。
【0063】
図１１に示すように、回転ねじり試験装置１０００は、回転ねじり試験装置１０００の各部を支持する４つのベース１０１１、１０１２、１０１３及び１０１４と、供試体Ｔ２と共に回転しながら供試体Ｔ２の両端部間に所定のトルクを加える荷重付与部１１００と、荷重付与部１１００を回転自在に支持する軸受部１０２０、１０３０及び１０４０と、荷重付与部１１００の内外の配線を電気的に接続するスリップリング部１０５０、１０６０及び１４００と、荷重付与部１１００の回転数を検出するロータリーエンコーダ１０７０と、荷重付与部１１００及び供試体Ｔ２の一端部（図１１における右端部）を設定された回転方向及び回転数で回転駆動するインバータモータ１０８０と、インバータモータ１０８０の駆動力を荷重付与部１１００に伝達する駆動力伝達部１１９０（駆動プーリー１１９１、駆動ベルト（タイミングベルト）１１９２及び従動プーリー１１９３）と、インバータモータ１０８０の駆動力を供試体Ｔ２の一端部に伝達する駆動力伝達部１２００を備えている。駆動力伝達部１２００は、軸受部１２１０、駆動軸１２１２、中継軸１２２０、軸受部１２３０、駆動軸１２３２、駆動プーリー１２３４、軸受部１２４０、駆動軸１２４２、従動プーリー１２４４、駆動ベルト（タイミングベルト）１２５０及びワーク取付部１２８０を備えている。
【0064】
なお、回転ねじり試験装置１０００における軸受部１０２０、１０３０、１０４０、スリップリング部１０５０、スリップリング部１０６０、ロータリーエンコーダ１０７０、インバータモータ１０８０及び駆動プーリー１０９１は、それぞれ第１実施形態の回転ねじり試験装置１における軸受部２０、３０、４０、スリップリング部５０、スリップリング部６０、ロータリーエンコーダ７０、インバータモータ８０、及び駆動プーリー９１と同様に構成されている。また、荷重付与部１１００は、後述する軸部１１２０、連結軸１１７０、ワーク取付部１１８０及びスリップリング部１４００を除き、第１実施形態の荷重付与部１００と同一の構成を有している。また、駆動ベルト１１９２は、従動側で従動プーリー１１９３に掛けられている点で第１実施形態の駆動ベルト９２の構成と異なるが、その他の構成は駆動ベルト９２と同じものである。以下の第２実施形態の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の構成に対して同一又は類似の符号を用いて詳しい説明を省略し、第１実施形態との構成上の相違点を中心に説明する。
【0065】
４つのベース１０１１、１０１２、１０１３及び１０１４は、それぞれ同一の平坦な床Ｆ上に配置され、固定ボルト（不図示）によって固定されている。ベース１０１１上には、インバータモータ１０８０及び軸受部１２１０が固定されている。ベース１０１２上には、荷重付与部１１００を支持する軸受部１０２０、１０３０及び１０４０と、スリップリング部１４００の支持フレーム１４０２が固定されている。また、ベース１０１３には軸受部１２３０が固定され、ベース１０１４には軸受部１２４０が固定されている。ベース１０１３及び１０１４は、それぞれ固定ボルトを緩めることで、供試体Ｔ１の長さに応じて、軸受部１２３０又は１２４０の軸方向に移動可能になっている。
【0066】
荷重付与部１１００の連結軸１１７０は、軸部１１２０の先端部（図１３における右端）から外部へ突出しており、連結軸１１７０の先端部（図１３における右端部）にはワーク取付部（フランジ継手）１１８０が固定されている。連結軸１１７０の軸部１１２０から突出した部分の軸方向中央部には、複数の電極環を有するスリップリング１４０１が取り付けられている。
【0067】
また、図１３に示すように、連結軸１１７０の軸部１１２０内に収容された部分には、外径が細く形成された環状の狭窄部１１７２が形成されており、狭窄部１１７２の周面にはひずみゲージ１１７４が貼り付けられている。また、連結軸１１７０は、中心軸上を貫通する図示されていない中空部を有する筒状部材であり、狭窄部１１７２には中空部に連絡する図示されていない挿通孔が形成されている。ひずみゲージ１１７４のリード（不図示）は、連結軸１１７０に形成された上記の挿通孔及び中空部に通され、スリップリング１４０１の各電極環に接続されている。なお、中空部及び挿通孔に替えて、連結軸１１７０の周面に狭窄部１１７２からスリップリング１４０１まで延びる配線溝を設けて、ひずみゲージ１１７４のリードを配線溝に通してスリップリング１４０１まで配線する構成としてもよい。
【0068】
スリップリング１４０１の下部には、支持フレーム１４０２上に固定されたブラシ部１４０３が配置されている。ブラシ部１４０３は、スリップリング１４０１の各電極環とそれぞれ接触するように対向して配置された複数のブラシを備えている。各ブラシの端子は図示されていないワイヤによりトルク計測ユニット１３５０（後述）に接続されている。
【0069】
次に、駆動力伝達部１２００（図１１）の構成を説明する。軸受部１２１０、１２３０及び１２４０は、駆動軸１２１２、１２３２及び１２４２をそれぞれ回転自在に支持している。駆動軸１２１２の一端部（図１１における左端部）は、駆動プーリー１１９１を介して、インバータモータ１０８０の駆動軸に連結されている。また、駆動軸１２３２の一端部（図１１における左端部）は、中継軸１２２０を介して駆動軸１２１２の他端部（図１１における右端部）に連結されている。駆動軸１２３２の他端部（図１１における右端部）には駆動プーリー１２３４が、駆動軸１２４２の一端部（図１１における右端部）には従動プーリー１２４４が、それぞれ取り付けられている。駆動プーリー１２３４と従動プーリー１２４４には、駆動ベルト１２５０が掛け渡されている。また、駆動軸１２４２の他端部（図１１における左端部）には、供試体Ｔ２の一端部を固定するためのワーク取付部（フランジ継手）１２８０が取り付けられている。
【0070】
インバータモータ１０８０の駆動力は、上述した駆動力伝達部１２００（すなわち、駆動軸１２１２、中継軸１２２０、駆動軸１２３２、駆動プーリー１２３４、駆動ベルト１２５０、従動プーリー１２４４、及び駆動軸１２４２）を介してワーク取付部１２８０に伝達され、設定された回転方向及び回転数でワーク取付部１２８０を回転させる。また同時に、インバータモータ１０８０の駆動力は、駆動力伝達部１１９０（すなわち、駆動プーリー１１９１、駆動ベルト１１９２及び従動プーリー１１９３）を介して荷重付与部１１００に伝達され、荷重付与部１１００とワーク取付部１２８０とを同期して（すなわち、常に同じ回転数及び同じ位相で）回転させる。
【0071】
（第３実施形態）
上記の第２実施形態では、互いに平行に配置された、駆動軸１２１２と荷重付与部１１００、駆動軸１２３２と駆動軸１２４２が、駆動ベルト１１９２、１２５０によって夫々連結され、動力循環系が構成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されず、以下に説明する第３～第７実施形態のように、駆動ベルトの替わりに歯車装置を使用して動力を伝達する構成も本発明の範囲に含まれる。
上記の第２実施形態では、互いに平行に配置された、駆動軸１２１２と荷重付与部１１００、駆動軸１２３２と駆動軸１２４２が、駆動ベルト１１９２、１２５０によって夫々連結され、動力循環系が構成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されず、以下に説明する第３～第７実施形態のように、駆動ベルトの替わりに歯車装置を使用して動力を伝達する構成も本発明の範囲に含まれる。
【0072】
図１４（ａ）は本発明の第３実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。また、図１４（ｂ）は本実施形態に係るねじり試験装置の側面図である。図１４に示されるように、本実施形態のねじり試験装置１００は、ベース１１０の上に、ワーク回転用サーボモータ１２１、トルク付与ユニット１３０、第１ギアボックス１４１、第２ギアボックス１４２が固定された構成となっている。
【0073】
第１ギアボックス１４１は、１４１ａ１、１４１ａ２、１４１ｂ１及び１４１ｂ２の４つの軸接続部を備えている。また、第２ギアボックス１４２は、１４２ａ及び１４２ｂの２つの軸接続部を備えている。
【0074】
ワーク回転用サーボモータ１２１の出力軸１２１ａには駆動プーリー１２２が取り付けられている。また、第１ギアボックス１４１の軸接続部１４１ａ１には従動プーリー１２３の軸１２３ａが装着されている。また、駆動プーリー１２２と従動プーリー１２３には、無端ベルト１２４が掛けられており、ワーク回転用サーボモータ１２１を駆動することによって従動プーリー１２３を所望の回転速度で回転させることが可能となっている。
【0075】
軸接続部１４１ｂ１及び１４１ｂ２には、トルク付与ユニット１３０が接続される。トルク付与ユニット１３０の構成について、以下に説明する。
【0076】
図１５は、本実施形態のトルク付与ユニット１３０及び第１ギアボックス１４１の側断面図である。トルク付与ユニット１３０は、ケーシング１３１と、ケーシング１３１内に固定されたトルク付与用サーボモータユニット１３２及び減速機１３３を備えている。なお、トルク付与用サーボモータユニット１３２は、第１実施形態のサーボモータユニット１５０と同一構成のものであるが、サーボモータユニット１５０の代わりに第１実施形態のサーボモータ１５０Ｂを単体で使用してもよい。ケーシング１３１の軸方向一端側（図中右側）には管状部１３１ａが形成されている。管状部１３１ａは、軸接続部１４１ｂ１を介して第１ギアボックス１４１内に挿入されており、第１ギアボックス１４１内で回転可能に支持されている。また、管状部１３１ａには、歯車１４１ｂ３が装着されている。
【0077】
減速機１３３は入力軸１３３ａと出力軸１３３ｂを有しており、入力軸１３３ａに入力された回転運動を減速して出力軸１３３ｂに出力する。減速機１３３の入力軸１３３ａは、カップリング１３４によってトルク付与用サーボモータユニット１３２の出力軸１３２ａと連結されている。また、減速機１３３の出力軸１３３ｂは、ケーシング１３１の管状部１３１ａの内部で回転可能に支持されると共に、管状部１３１ａの先端部から突出している。管状部１３１ａから突出した減速機１３３の出力軸１３３ｂは、第１ギアボックス１４１の軸接続部１４１ｂ２に接続される。
【0078】
図１４に示されるように、減速機１３３の出力軸１３３ｂは、カップリング１５１を介して試験対象であるトランスミッションユニットＷ１の入力軸Ｗ１ａに連結される。トランスミッションユニットＷ１の出力軸Ｗ１ｂは、トルクセンサ１６０を介して第２ギアボックス１４２の軸接続部１４２ｂに接続される。
【0079】
第２ギアボックス１４２の軸接続部１４２ａには、中継シャフト１４３を介してトランスミッションユニットＷ２の出力軸Ｗ２ｂが接続される。トランスミッションユニットＷ２の入力軸Ｗ２ａは、カップリング１５２を介して第１ギアボックス１４１の軸接続部１４１ａ２に接続される。
【0080】
ここで、第１ギアボックス１４１の軸接続部１４１ａ１に装着されている従動プーリー１２３の軸１２３ａと、軸接続部１４１ａ２に装着される軸は、第１ギアボックス１４１の内部でカップリング１５３を介して連結され、両者が一体となって回転するよう構成されている。また、軸接続部１４１ａ１に装着される従動プーリー１２３の軸１２３ａには、歯車１４１ａ３が装着される。軸接続部１４１ｂ１に接続されている管状部１３１ａには、第１ギアボックス１４１の内部で歯車１４１ｂ３が装着される。図１４（ａ）に示されるように、歯車１４１ａ３と歯車１４１ｂ３とは中間歯車１４１ｉを介して噛み合っており、軸接続部１４１ａ１及び１４１ａ２に接続される軸と、軸接続部１４１ｂ１に接続される軸との間で、互いに回転運動を伝達可能となっている。なお、中間歯車１４１ｉが歯車１４１ａ３と歯車１４１ｂ３との間に介在しているので、従動プーリー１２３と、中継シャフト１４３及びトルク付与ユニット１３０のケーシング１３１は同じ方向に回転するようになっている。
【0081】
軸接続部１４２ａに接続されている軸部（中継シャフト１４３の一端部）には、歯車１４２ａ１が装着されている。また、軸接続部１４２ｂに接続されている軸部には歯車１４２ｂ１が接続されている。歯車１４２ａ１と１４２ｂ１とは、第２ギアボックス１４２の内部で中間歯車１４２ｉを介して噛み合っており、軸接続部１４２ａに接続される軸と、軸接続部１４２ｂに接続される軸との間で、互いに回転運動を伝達可能となっている。なお、中間歯車１４２ｉが歯車１４２ａ１と歯車１４２ｂ１との間に介在しているので、軸接続部１４２ａに接続される軸と、軸接続部１４２ｂに接続される軸とは同じ方向に回転するようになっている。
【0082】
従って、本実施形態においては、ワーク回転用サーボモータ１２１（図１４）を駆動すると、従動プーリー１２３及び、従動プーリー１２３と歯車を介して接続されているケーシング１３１（図１５）が回転駆動されることになる。前述のように、トルク付与用サーボモータユニット１３２はケーシング１３１に固定されている為、ケーシング１３１とトルク付与用サーボモータは一体となって回転するようになっている。その為、ケーシング１３１が回転している状態でトルク付与用サーボモータユニット１３２を駆動すると、減速機１３３の出力軸１３３ｂは、ケーシング１３１の回転数と、トルク付与用サーボモータユニット１３２による出力軸１３３ｂの回転数を加算した回転数で回転することになる。
【0083】
トランスミッションユニットＷ２は、トランスミッションユニットＷ１と同型（同一の減速比）である。また、ギアボックス１４１及び１４２のギア比は共に１：１である。その為、第１ギアボックス１４１の軸接続部１４１ａ２と１４１ｂ２に接続された軸の回転数は略等しくなる。なお、トランスミッションユニットＷ２は、上記のように軸接続部１４１ａ２と１４１ｂ２に接続された軸の回転数を整えるために利用される一種のダミーワークであり、ねじり試験の対象ではない。
【0084】
本実施形態においては、例えばワーク回転用サーボモータ１２１を定速駆動すると共に、トルク付与用サーボモータユニット１３２（図１５）によって出力軸１３２ａを往復駆動させることによって、トランスミッションユニットＷ１の入力軸Ｗ１ａを回転させながら周期的に変動するトルクを加えることが可能となる。
【0085】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１６は、本発明の第４実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。図１６に示されるように、本実施形態のねじり試験装置１００Ａは、ダミーワークを使用せず、カップリング１５２と第２ギアボックス１４２の軸接続部１４２ａが中継シャフト１４３Ａによって直接連結されている点を除き、第３実施形態のねじり試験装置１００と同一である。なお、以下の第４実施形態の説明においては、第３実施形態と同一又は類似の機能を有する要素には同一又は類似の符号を付けて、重複する説明は省略する。
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１６は、本発明の第４実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。図１６に示されるように、本実施形態のねじり試験装置１００Ａは、ダミーワークを使用せず、カップリング１５２と第２ギアボックス１４２の軸接続部１４２ａが中継シャフト１４３Ａによって直接連結されている点を除き、第３実施形態のねじり試験装置１００と同一である。なお、以下の第４実施形態の説明においては、第３実施形態と同一又は類似の機能を有する要素には同一又は類似の符号を付けて、重複する説明は省略する。
【0086】
本実施形態においては、中継シャフト１４３Ａの回転数（すなわち、トルク付与ユニット１３０のケーシング１３１の回転数）と、第１ギアボックス１４１の軸接続部１４１ｂ２に接続される軸の回転数（すなわち、トランスミッションユニットＷ１の入力軸Ｗ１ａの回転数）とが異なる。その為、本実施形態においては、トランスミッションユニットＷ１の入出力軸での回転数の変化を補うように、トルク付与ユニット１３０のトルク付与用サーボモータユニット１３２（図１５）を回転駆動している。例えば、トランスミッションユニットＷ１の減速比が１／３．５で、入力軸Ｗ１ａの回転数を４０００ｒｐｍ、出力軸Ｗ１ｂの回転数を１１４３ｒｐｍとしてねじり試験を行うのであれば、１１４３ｒｐｍの回転をトルク付与ユニット１３０のケーシング１３１に付与するようワーク回転用サーボモータ１２１の回転数を設定すると共に、減速機１３３の出力軸１３３ｂのケーシング１３１に対する相対回転数が２８５７ｒｐｍとなるようトルク付与用サーボモータユニット１３２の回転数を設定することにより、トランスミッションユニットＷ１の入力軸Ｗ１ａの回転数を４０００ｒｐｍとすることができる。
【0087】
このように、本実施形態においては、動力循環を行いつつ、ダミーワークを用いることなくトランスミッションユニットＷ１のねじり試験を行うことができる。
【0088】
また、本実施形態においては、応答性の高いサーボモータによってワークの回転駆動及びトルク付与を行っている為、ねじり試験を行っている最中にトランスミッションユニットＷ１のギア比を変更することも可能である。すなわち、本実施形態においては、トランスミッションユニットＷ１のギア比変更による出力軸Ｗ１ｂの回転数の変化に同期させて、トルク付与用サーボモータユニット１３１の回転数を急変させることが可能であるため、トランスミッションユニットＷ１のギア比を変更したとしてもギアボックス１４１、１４２内の歯車やトランスミッションユニットＷ１に過度の負荷がかかって破損することはない。
【0089】
（第５実施形態）
本発明の第３及び第４実施形態においては、トランスミッションユニットを被検体（ワーク）としている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、他種のワークに対してねじり試験を行うことも可能である。以下に説明する本発明の第５実施形態に係るねじり試験装置は、ＦＲ車の動力伝達系全体をワークとしてねじり試験を行うものである。
本発明の第３及び第４実施形態においては、トランスミッションユニットを被検体（ワーク）としている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、他種のワークに対してねじり試験を行うことも可能である。以下に説明する本発明の第５実施形態に係るねじり試験装置は、ＦＲ車の動力伝達系全体をワークとしてねじり試験を行うものである。
【0090】
図１７は、本発明の第５実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。図１７に示されるように、本実施形態に係るねじり試験装置１００Ｂは、トランスミッションユニットＴＲ１、プロペラシャフトＰＳ、ディファレンシャルギアＤＧ１から構成されるＦＲ車の動力伝達系Ｗ３に対してねじり試験を行うものである。
【0091】
本実施形態のねじり試験装置１００Ｂは、ディファレンシャルギアＤＧ１の出力軸が２系統（ＤＧ１ａ、ＤＧ１ｂ）ある為、ディファレンシャルギアＤＧ１の出力を第１ギアボックス１４１Ｂに戻す為の第２ギアボックス（１４２Ｂ１、１４２Ｂ２）及び中継シャフト（１４３Ｂ１、１４３Ｂ２）が２系統ずつ設けられている。具体的には、ディファレンシャルギアＤＧ１の出力軸ＤＧ１ａ、ＤＧ１ｂが夫々第２ギアボックス１４２Ｂ１、１４２Ｂ２を介して中継シャフト１４３Ｂ１、１４３Ｂ２に接続されている。
【0092】
また、第１ギアボックス１４１Ｂは、トルク付与ユニット１３０のケーシング１３１の管状部１３１ａ並びにトランスミッションユニットＴＲ１の入力軸ＴＲ１ａが夫々取り付けられる軸接続部１４１Ｂｂ１、１４１Ｂｂ２（第３実施形態の軸接続部１４１ｂ１、１４１ｂ２と同機能）と、ワーク回転用サーボモータ１２１の出力軸１２１ａと中継シャフト１４３Ｂ１が接続される軸接続部１４１Ｂａ１、１４１Ｂａ２に加え、中継シャフト１４３Ｂ２と接続される軸接続部１４３Ｂｃを有している。また、ワーク回転用サーボモータ１２１の出力軸１２１ａと中継シャフト１４３Ｂ１は、第１ギアボックス１４１内に配置されたカップリング１５３Ｂを介して連結している。さらに、トランスミッションユニットＴＲ１の入力軸ＴＲ１ａとトルク付与ユニット１３０の減速機１３３の出力軸１３３ｂは、第１ギアボックス１４１内に配置されたカップリング１５１Ｂを介して連結している。
【0093】
軸接続部１４１Ｂａ１、１４１Ｂｂ１、１４１Ｂｃに接続される軸同士は、各軸に別個に取り付けられる歯車及び中間歯車（図示せず）を介して互いに接続されており、ワーク回転用サーボモータ１２１を駆動すると、中継シャフト１４３Ｂ１、１４３Ｂ２及びトルク付与ユニット１３０のケーシング１３１が回転するようになっている。
【0094】
本実施形態においては、第４実施形態と同様、トランスミッションユニットＴＲ１の入力軸ＴＲ１ａの回転数と、中継シャフト１４３Ｂ１及び１４３Ｂ２の回転数が異なる為、上記回転数の差を補うようにトルク付与用モータ１３１（図１５）の回転数を制御している。
【0095】
（第６実施形態）
また、本発明の構成において、ＦＦ車用の動力伝達系をワークとすることも可能である。以下に説明する本発明の第６実施形態に係るねじり試験装置は、ＦＦ車の動力伝達系に対してねじり試験を行うものである。
また、本発明の構成において、ＦＦ車用の動力伝達系をワークとすることも可能である。以下に説明する本発明の第６実施形態に係るねじり試験装置は、ＦＦ車の動力伝達系に対してねじり試験を行うものである。
【0096】
図１８は、本発明の第６実施形態に係るねじり試験装置１００Ｃの上面図である。図１８に示されるように、本実施形態のねじり試験装置１００Ｃは、トルクコンバータＴＣを内蔵するトランスミッションユニットＴＲ２とディファレンシャルギアＤＧ２が一体となったＦＦ車用の動力伝達系Ｗ４をワークとしてねじり試験を行うものである。
【0097】
図１８に示されるように、動力伝達系Ｗ４は、トランスミッションユニットＴＲ２の入力軸ＴＲ２ａと、ディファレンシャルギアＤＧ２の出力軸ＤＧ２ａ、ＤＧ２ｂが略平行に形成されている、横置きエンジン用の動力伝達系である。その為、本実施形態においては、ディファレンシャルギアＤＧ２の一方の出力軸ＤＧ２ａをそのまま第１ギアボックス１４１Ｃに接続し、もう一方の出力軸ＤＧ２ｂのみを第２ギアボックス１４２Ｃを介して中継シャフト１４３Ｃに接続している。
【0098】
本実施形態の第１ギアボックス１４１Ｃは、第５実施形態と同様、トルク付与ユニット１３０のケーシング１３１の管状部１３１ａ並びにトランスミッションユニットＴＲ２の入力軸ＴＲ２ａが夫々取り付けられる軸接続部１４１Ｃｂ１、１４１Ｃｂ２と、ワーク回転用サーボモータ１２１の出力軸１２１ａとディファレンシャルギアＤＧ２の出力軸ＤＧ２ａが接続される軸接続部１４１Ｃａ１、１４１Ｃａ２と、中継シャフト１４３Ｃと接続される軸接続部１４３Ｃｃを有している。ワーク回転用サーボモータ１２１の出力軸１２１ａとディファレンシャルギアＤＧ２の出力軸ＤＧ２ａとは第１ギアボックス１４１Ｃ内に配置されたカップリング１５３Ｃによって連結されている。また、トルク付与ユニット１３０の減速機１３３の出力軸１３３ｂとトランスミッションユニットＴＲ２の入力軸ＴＲ２ａは、第１ギアボックス１４１Ｃ内に配置されたカップリング１５１Ｃによって連結されている。
【0099】
軸接続部１４１Ｃａ１、１４１Ｃｂ１、１４１Ｃｃに接続される軸同士は、各軸に別個に取り付けられる歯車を介して互いに接続されており、ワーク回転用サーボモータ１２１を駆動すると、ディファレンシャルギアＤＧ２の出力軸ＤＧ２ａ、中継シャフト１４３Ｃ及びトルク付与ユニット１３０のケーシング１３１が回転するようになっている。
【0100】
また、本実施形態においては、第４及び第５実施形態と同様、トランスミッションユニットＴＲ２の入力軸ＴＲ２ａの回転数と、ディファレンシャルギアＤＧ２の出力軸ＤＧ２ａ及び中継シャフト１４３Ｃの回転数が異なる為、上記回転数の差を補うようにトルク付与用モータ１３１（図１５）の回転数を制御している。
【0101】
（第７実施形態）
図１９は、本発明の第７実施形態に係る回転ねじり試験装置１００Ｂの外観図である。図１９に示されるように、本実施形態に係るねじり試験装置１００Ｂは、ディファレンシャルギアＤＧ１を対象に回転ねじり試験を行うものである。
図１９は、本発明の第７実施形態に係る回転ねじり試験装置１００Ｂの外観図である。図１９に示されるように、本実施形態に係るねじり試験装置１００Ｂは、ディファレンシャルギアＤＧ１を対象に回転ねじり試験を行うものである。
【0102】
本実施形態のねじり試験装置１００Ｂは、ディファレンシャルギアＤＧ１の出力軸が２系統（ＤＧ１ａ、ＤＧ１ｂ）ある為、ディファレンシャルギアＤＧ１の出力を第１ギアボックス１４１Ｂに戻す為の第２ギアボックス（１４２Ｂ１、１４２Ｂ２）、ベベルギアボックス（１４４Ｂ１、１４４Ｂ２）及び中継シャフト（１４３Ｂ１、１４３Ｂ２）が２系統ずつ設けられている。具体的には、ディファレンシャルギアＤＧ１の出力軸ＤＧ１ａ、ＤＧ１ｂが夫々第２ギアボックス１４２Ｂ１、１４２Ｂ２及びベベルギアボックス１４４Ｂ１、１４４Ｂ２を介して中継シャフト１４３Ｂ１、１４３Ｂ２に接続されている。
【0103】
また、第１ギアボックス１４１Ｂは、ギア１４１Ｂｂと、ギア１４１Ｂｂに夫々係合するギア１４１Ｂａ、１４１Ｂｃを備えている。ギア１４１Ｂｂにはトルク付与ユニット１３０のケーシングの管状部が接続されている。また、ギア１４１Ｂａ、１４１Ｂｃには、中継シャフト１４３Ｂ１、１４３Ｂ２が夫々接続されている。これにより、インバータモータ８０を駆動すると、中継シャフト１４３Ｂ１、１４３Ｂ２及びトルク付与ユニット１３０のケーシング１３１が回転するようになっている。
【0104】
ディファレンシャルギアＤＧ１の出力軸ＤＧ１ａ、ＤＧ１ｂ及び入力軸ＤＧ１ｃは、夫々トルクセンサ１７２ａ、１７２ｂ及び１７２ｃを介して各ギアボックス１４２Ｂ１、１４２Ｂ２及びトルク付与ユニット１３０の軸部に接続されている。トルクセンサ１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃは、それぞれ図１３（第２実施形態）に示されている、狭窄部１１７２にひずみゲージ１１７４が貼り付けられた軸１１７０を軸受部１０２０で（軸部１１２０を介さずに直接）支持したような構成のものである。
【0105】
本実施形態においては、ディファレンシャルギアＤＧ１の入力軸ＤＧ１ｃの回転数と、出力軸ＤＧ１ａ、ＤＧ１ｂの回転数が異なる為、この回転数の差を補うようにトルク付与ユニット１３０に内蔵されるサーボモータユニット１５０の回転数が制御されている。
【0106】
（第８実施形態）
また、本発明は、ＦＦ車用の動力伝達装置を対象とする試験装置に適用することも可能である。以下に説明する本発明の第８実施形態に係るねじり試験装置は、ＦＦ車の動力伝達系を対象に回転ねじり試験を行う動力循環式の試験装置のである。
また、本発明は、ＦＦ車用の動力伝達装置を対象とする試験装置に適用することも可能である。以下に説明する本発明の第８実施形態に係るねじり試験装置は、ＦＦ車の動力伝達系を対象に回転ねじり試験を行う動力循環式の試験装置のである。
【0107】
図２０は、本発明の第８実施形態に係るねじり試験装置１００Ｃの外観図である。図２０に示されるように、本実施形態のねじり試験装置１００Ｃは、ＦＦ車用のトランスミッションユニットＴＲを対象に回転ねじり試験を行うものである。
【0108】
図２０に示されるように、トランスミッションユニットＴＲの入力軸ＴＲａ及び出力軸ＴＲｂ、ＴＲｃは、いずれも減速されることなく、トルクセンサ１７２ｂ、１７２ｂ、１７２ｃを夫々介して第１ギアボックス１４１Ｃに接続されている。また、トランスミッションユニットＴＲの入力軸ＴＲａ及び出力軸ＴＲｂ、ＴＲｃは、互いに略平行に配置されている。そのため、本実施形態においては、トランスミッションユニットＴＲの入力軸ＴＲａ及び一方の出力軸ＴＲｂがそのまま第１ギアボックス１４１Ｃに接続され、もう一方の出力軸ＴＲｃが、第２ギアボックス１４２Ｃと、出力軸ＴＲｃと略平行に配置された中継シャフト１４３Ｃとを介して第１ギアボックス１４１Ｃに接続されている。すなわち、出力軸ＴＲｃの駆動力は、第２ギアボックス１４２Ｃによって１８０°折り返された後、中継シャフト１４３Ｃによって第１ギアボックス１４１Ｃに伝達される。
【0109】
本実施形態の第１ギアボックス１４１Ｃは、ギア１４１Ｃｂと、ギア１４１Ｃｂに夫々係合するギア１４１Ｃａ、１４１Ｃｃを備えている。なお、ギア１４１Ｃａは、ピニオンギアを介してギア１４１Ｃｂに係合しており、ギア１４１Ｃｂの回転は減速されてギア１４１Ｃａに伝達される。ギア１４１Ｃａには、トルク付与ユニット１３０のケーシングの管状部が接続されており、ギア１４１Ｃｃには、インバータモータ８０の出力軸が、タイミングベルトを介して接続されている。これにより、インバータモータ８０を駆動すると、ランスミッションユニットＴＲの出力軸ＴＲｂ、（中継シャフト１４３Ｃを介して）出力軸ＴＲｃ及びトルク付与ユニット１３０のケーシングが回転するようになっている。
【0110】
また、本実施形態においては、トランスミッションユニットＴＲが減速比を有するため、入力軸ＴＲａの回転数と、出力軸ＴＲｂ、ＴＲｃの回転数が異なる。そのため、この回転数の差を補うようにトルク付与ユニット１３０に内蔵されるサーボモータユニット１５０の回転数が制御されている。
【0111】
以上説明した本発明の第３～第８実施形態は、トランスミッションユニット等の動力伝達系をワークとする動力循環方式のねじり試験装置に本発明を適用した例である。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する本発明の第９、第１０実施形態のように、タイヤの各種試験に本発明を適用することも可能である。
【0112】
（第９実施形態）
図２１は、本発明の第９実施形態に係るタイヤ摩耗試験装置１００Ｄの上面図である。タイヤ摩耗試験装置１００Ｄは、上述した第３実施形態と同様の構成の動力循環機構を有している。
図２１は、本発明の第９実施形態に係るタイヤ摩耗試験装置１００Ｄの上面図である。タイヤ摩耗試験装置１００Ｄは、上述した第３実施形態と同様の構成の動力循環機構を有している。
【0113】
第１ギアボックス１４１Ｄは、１４１Ｄａ１、１４１Ｄａ２、１４１Ｄｂ１及び１４１Ｄｂ２の４つの軸接続部を備えている。また、第２ギアボックス１４２Ｄは、１４２Ｄａ及び１４２Ｄｂの２つの軸接続部を備えている。
【0114】
本実施形態においては、模擬路面としての回転ドラムＤＲの回転軸となる軸１４５の両端部が、夫々第１ギアボックス１４１Ｄの軸接続部１４１Ｄａ２と第２ギアボックス１４２Ｄの軸接続部１４２Ｄａに接続されている。また、被検体であるタイヤＴの回転軸となる軸１４４の両端部が、夫々第１ギアボックス１４１Ｄの軸接続部１４１Ｄｂ２と第２ギアボックス１４２Ｄの軸接続部１４２Ｄｂに接続されている。
【0115】
第２実施形態と同様、タイヤＴ及び回転ドラムＤＲを駆動する為のワーク回転用サーボモータ１２１の出力軸１２１ａの回転は、駆動プーリー１２２、従動プーリー１２３及び無端ベルト１２４から構成されるベルト機構を介して、従動プーリー１２３の軸１２３ａを回転駆動するようになっている。軸１２３ａは、第１ギアボックス１４１Ｄの軸接続部１４１ａに接続されている。
【0116】
第１ギアボックス１４１Ｄの軸接続部１４１Ｄｂ１には、トルク付与ユニット１３０のケーシング１３１の管状部１３１ａが接続されている。また、トルク付与ユニット１３０の減速機１３３の出力軸１３３ｂは、第１ギアボックス１４１Ｄの内部に配置されているカップリング１５１Ｄを介して、タイヤＴ用の軸１４４の一端部と連結されている。
【0117】
回転ドラムＤＲ用の軸１４５の、第１ギアボックス１４１Ｄに装着される一端部は、第１ギアボックス１４１Ｄの内部に配置されているカップリング１５３Ｄを介して、従動プーリー１２３の軸１２３ａに連結されている。
【0118】
第１ギアボックス１４１Ｄの軸接続部１４１Ｄａ１に装着される軸１２３ａと軸接続部１４１Ｄｂ１に装着される軸（管状部１３１ａ）は、夫々第１ギアボックス１４１の内部に設けられた異なる歯車に接続されるようになっている。これらの歯車同士は、第２ギアボックス１４２の内部で互いに噛み合っており、ワーク回転用サーボモータ１２１を駆動すると、回転ドラムＤＲ用の軸１４５とトルク付与ユニット１３０のケーシング１３１が回転するようになっている。
【0119】
また、第２ギアボックス１４２の軸接続部１４２Ｄａに装着される軸１４５と軸接続部１４２Ｄｂに装着される軸１４４は、夫々第２ギアボックス１４２の内部に設けられた異なる歯車に接続されるようになっている。これらの歯車同士は、第２ギアボックス１４２の内部で互いに噛み合っており、第２ギアボックス１４２によって、軸１４４の回転は軸１４５に伝達される。
【0120】
以上のように構成されているため、回転用サーボモータ１２１を駆動することにより、動力循環を行いつつ回転ドラムＤＲとタイヤＴを回転駆動することが可能となっている。なお、図２１に示されるように、本実施形態においては回転ドラムＤＲとタイヤＴの径が異なる為、第１ギアボックス１４１Ｄ及び第２ギアボックス１４２Ｄ内のギア比は、回転ドラムＤＲとタイヤＴの径の比に応じた値に設定されている。
【0121】
以上説明した構成のタイヤ摩耗試験装置において、タイヤＴを軸１４４にセットして回転用サーボモータ１２１を駆動することによって、タイヤＴ及び回転ドラムＤＲが回転する。その状態でトルク付与ユニット１３０のトルク付与用サーボモータユニット１３１（図２）を駆動して、タイヤＴに正方向や逆方向のトルクを付与することによって、自動車の加減速時をシミュレートした摩耗試験を行うことが可能となる。
【0122】
（第１０実施形態）
本発明をタイヤの試験に適用した実施例をもう一例紹介する。以下に説明する本発明の第１０実施形態に係るタイヤ試験装置は、タイヤの摩耗試験、耐久試験、走行安定性試験等を行う試験装置である。
本発明をタイヤの試験に適用した実施例をもう一例紹介する。以下に説明する本発明の第１０実施形態に係るタイヤ試験装置は、タイヤの摩耗試験、耐久試験、走行安定性試験等を行う試験装置である。
【0123】
図２２及び図２３は、それぞれ異なる方向から見た、本発明の第１０実施形態に係るタイヤ試験装置１００Ｄの斜視図である。本実施形態のタイヤ試験装置１００Ｄは、外周面に模擬路面が形成された回転ドラム１０と、回転ドラム１０及びトルク付与ユニット１３０のケーシングを回転駆動するインバータモータ８０と、アライメント制御機構１６０と、アライメント制御機構１６０に回転自在に支持されたタイヤＴにトルクを与えるトルク付与ユニット１３０を備えている。トルク付与ユニット１３０には、第１実施形態と同一構成のサーボモータユニット１５０が内蔵されている。
【0124】
回転ドラム１０は一対の軸受１１ａによって回転自在に支持されている。インバータモータ８０の出力軸にはプーリー１２ａが取り付けられ、回転ドラム１０の一方の軸にはプーリー１２ｂが取り付けられている。プーリー１２ａとプーリー１２ｂとは駆動ベルトにより連結されている。回転ドラム１０の他方の軸は、中継軸１３を介して、プーリー１２ｃが取り付けられている。なお、中継軸１３は、プーリーが取り付けられる一端部付近において軸受１１ｂにより回転自在に支持されている。プーリー１２ｃは、駆動ベルトによってプーリー１２ｄに連結されている。プーリー１２ｄは、プーリー１２ｅに同軸に固定されており、プーリー１２ｅと共に軸受１１ｃ（図２７）によって回転自在に支持されている。また、プーリー１２ｅは、駆動ベルトによってトルク付与ユニット１３０のケーシングの管状部に連結されている。
【0125】
また、トルク付与ユニット１３０に内蔵されたサーボモータユニット１５０の駆動軸は、中継軸１４及びフレキシブルカップリングを介して、タイヤＴが装着されるアライメント制御機構１６０のホイールに接続されている。
【0126】
これにより、インバータモータ８０を駆動すると、回転ドラム１０が回転すると共に、回転ドラム１０を介してインバータモータ８０に連結されたトルク付与ユニット１３０のケーシングが回転するようになっている。また、回転ドラム１０とタイヤＴは、トルク付与ユニット１３０が作動しないときに、接触部における周速が同一となるよう、逆方向に回転するようになっている。また、トルク付与ユニット１３０を作動させることで、タイヤＴに動的な駆動力及び制動力を与えることができる。
【0127】
本実施形態のアライメント制御機構１６０は、供試体であるタイヤＴをホイールに装着した状態で支持して、トレッド部を回転ドラム１０の模擬路面に押し当てると共に、模擬路面に対するタイヤＴのアライメントやタイヤ荷重（接地圧）を設定された状態に調整する機構である。アライメント制御機構１６０は、タイヤＴの回転軸の位置を回転ドラム１０の半径方向に移動してタイヤ荷重を調整するタイヤ荷重調整部１６１と、タイヤＴの回転軸を模擬路面の垂線の周りに傾けて模擬路面に対するタイヤＴのスリップ角を調整するスリップ角調整部１６２と、タイヤＴの回転軸を回転ドラム１０の回転軸に対して傾斜させてキャンバー角を調整するキャンバー角調整部１６３と、タイヤＴを回転軸方向に移動させるトラバース装置１６４を備えている。
【0128】
以上説明した構成のタイヤ試験装置１００ＤにタイヤＴをセットして、回転駆動用のインバータモータ８０を駆動することによって、タイヤＴ及び回転ドラム１０が同じ周速で回転する。その状態で、トルク付与ユニット１３０のサーボモータユニット１５０を駆動して、タイヤＴに駆動力や制動力を与えることによって、実際の走行状態をシミュレートしたタイヤの摩耗試験、耐久試験、走行安定性試験等を行うことが可能となる。
【0129】
（第１１実施形態）
次に、本発明の実施形態に係る動力シミュレータを使用した動力吸収式の動力伝達装置用試験装置について説明する。
次に、本発明の実施形態に係る動力シミュレータを使用した動力吸収式の動力伝達装置用試験装置について説明する。
【0130】
図２４は、本発明の第１１実施形態に係るＦＲトランスミッション用の動力吸収式耐久試験装置１００Ｆの外観図である。
【0131】
試験装置１００Ｆは、インバータモータ８０と、サーボモータユニット１５０を内蔵した荷重付与部１００とを備えた動力シミュレータ１００Ｘと、供試体であるＦＲトランスミッションＴのケースを支持する支持部Ｓと、トルクセンサ１７２ａ、１７２ｂと、２機の動力吸収用サーボモータ９０Ａ、９０Ｂを備えている。ＦＲトランスミッションＴの入力軸は、トルクセンサ１７２ａを介して荷重付与部１００の出力軸に接続される。また、ＦＲトランスミッションＴの出力軸Ｔｏは、トルクセンサ１７２ｂを介してプーリー部１８０に接続される。なお、トルクセンサ１７２ａ、１７２ｂは、第７実施形態のトルクセンサ１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃと同一構成のものである。
【0132】
プーリー部１８０は、２本の駆動ベルトにより２機の動力吸収用サーボモータ９０Ａ、９０Ｂに連結されている。２機の動力吸収用サーボモータ９０Ａ、９０Ｂは、同期駆動して、ＦＲトランスミッションＴの出力軸Ｔｏに負荷を与える。
【0133】
（第１２実施形態）
図２５は、本発明の第１２実施形態に係るＦＦトランスミッション用の動力吸収式耐久試験装置１００Ｇの外観図である。
図２５は、本発明の第１２実施形態に係るＦＦトランスミッション用の動力吸収式耐久試験装置１００Ｇの外観図である。
【0134】
供試体であるＦＦトランスミッションＴＲは、１つの入力軸と、２つの出力軸ＴＲｂ、ＴＲｃを備えている。ＦＦトランスミッションＴＲの入力軸は、トルクセンサ１７２ａを介して荷重付与部１００の出力軸に接続される。また、ＦＦトランスミッションＴＲの出力軸ＴＲｂ（ＴＲｃ）は、トルクセンサ１７２ｂ（１７２ｃ）及びプーリー部１８０ｂ（１８０ｃ）及び駆動ベルトを介して、動力吸収用サーボモータ９０Ｂ（９０Ｃ）に接続される。動力吸収用サーボモータ９０Ｂ（９０Ｃ）は、ＦＦトランスミッションＴＲの出力軸ＴＲｂ（ＴＲｃ）に負荷を与える。なお、トルクセンサ１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃは、第７実施形態のトルクセンサ１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃと同一構成のものである。
【0135】
（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態に係る低速型の回転ねじり試験装置について説明する。図２６は、本発明の第１３実施形態に係るねじり試験装置３１００の側面図である。本実施形態のねじり試験装置３１００は、２つの回転軸を有する供試体Ｔ１（例えばＦＲ車用トランスミッションユニット）の回転ねじり試験を行う装置である。すなわち、ねじり試験装置３１００は、供試体Ｔ１の２つの回転軸を同期回転させながら２つの回転軸の回転に位相差を与えることで、トルクを負荷しながら供試体Ｔ１の２つの回転軸を回転させる。本実施形態のねじり試験装置３１００は、第１駆動部３１１０、第２駆動部３１２０、及びねじり試験装置３１００の動作を統合的に制御する制御ユニットＣ３を備えている。
次に、本発明の第１３実施形態に係る低速型の回転ねじり試験装置について説明する。図２６は、本発明の第１３実施形態に係るねじり試験装置３１００の側面図である。本実施形態のねじり試験装置３１００は、２つの回転軸を有する供試体Ｔ１（例えばＦＲ車用トランスミッションユニット）の回転ねじり試験を行う装置である。すなわち、ねじり試験装置３１００は、供試体Ｔ１の２つの回転軸を同期回転させながら２つの回転軸の回転に位相差を与えることで、トルクを負荷しながら供試体Ｔ１の２つの回転軸を回転させる。本実施形態のねじり試験装置３１００は、第１駆動部３１１０、第２駆動部３１２０、及びねじり試験装置３１００の動作を統合的に制御する制御ユニットＣ３を備えている。
【0136】
先ず、第１駆動部３１１０の構造について説明する。図２７は、第１駆動部３１１０の一部を切り欠いた側面図である。第１駆動部３１１０は、本体３１１０ａと、この本体３１１０ａを所定の高さで支持するベース３１１０ｂを備えている。本体３１１０ａは、サーボモータユニット１５０、減速機３１１３、ケース３１１４、スピンドル３１１５、チャック装置３１１６、トルクセンサ３１１７、スリップリング３１１９ａ及びブラシ３１１９ｂを備えており、本体３１１０ａはベース３１１０ｂの最上部に水平に配置された可動プレート３１１１上に組み立てられている。サーボモータユニット１５０は、第１実施形態と同じものである。サーボモータユニット１５０は、出力軸（不図示）を水平方向に向けて、可動プレート３１１１上に固定されている。また、ベース３１１０ｂの可動プレート３１１１は、サーボモータユニット１５０の出力軸方向（図２６における左右方向）にスライド移動可能に設けられている。
【0137】
サーボモータユニット１５０の出力軸（不図示）は、カップリング（不図示）により減速機３１１３の入力軸（不図示）に連結されている。減速機３１１３の出力軸３１１３ａは、トルクセンサ３１１７の一端部に連結されている。トルクセンサ３１１７の他端部は、スピンドル３１１５の一端部に連結されている。スピンドル３１１５は、ケース３１１４のフレーム３１１４ｂに固定された軸受３１１４ａにより回転自在に支持されている。スピンドル３１１５の他端部には、供試体Ｔ１の一端部（回転軸の一つ）を第１駆動部３１１０に取り付ける為のチャック装置３１１６が固定されている。サーボモータユニット１５０を駆動すると、サーボモータユニット１５０の出力軸の回転運動が、減速機１１３によって減速された後、トルクセンサ３１１７、スピンドル３１１５及びチャック装置３１１６を介して、供試体Ｔ１の一端部に伝達されるようになっている。また、スピンドル３１１５には、スピンドル３１１５の回転角を検出するロータリーエンコーダ（不図示）が取り付けられている。
【0138】
図２７に示されるように、減速機３１１３は、ケース３１１４のフレーム３１１４ｂに固定されている。また、減速機３１１３は、ギアケースと、軸受を介してギアケースにより回転自在に支持されたギア機構とを備えている（不図示）。すなわち、ケース３１１４は、減速機３１１３からチャック装置３１１６に至る動力伝達軸を覆うと共に、この動力伝達軸を減速機３１１３及びスピンドル３１１５の位置で回転自在に支持する装置フレームとしての機能も有する。すなわち、トルクセンサ３１１７の一端部が接続される減速機３１１３のギア機構と、トルクセンサ３１１７の他端部が接続されるスピンドル３１１５は、いずれも軸受を介してケース３１１４のフレーム３１１４ｂに回転自在に支持されている。そのため、トルクセンサ３１１７には、減速機３１１３のギア機構やスピンドル３１１５（及びチャック装置３１１６）の重量による曲げモーメントが加わらず、試験荷重（ねじり荷重）のみが加わるため、高い精度で試験荷重を検出することができる。
【0139】
トルクセンサ３１１７の一端側の円筒面には、複数のスリップリング３１１９ａが形成されている。一方、可動プレート３１１１には、スリップリング３１１９ａを外周側から囲むようにブラシ保持フレーム３１１９ｃが固定されている。ブラシ保持フレーム３１１９ｃの内周には、それぞれ対応するスリップリング３１１９ａと接触する複数のブラシ３１１９ｂが取り付けられている。サーボモータユニット１５０が駆動して、トルクセンサ３１１７が回転している状態では、ブラシ３１１９ｂは、スリップリング３１１９ａとの接触を保ちつつ、スリップリング３１１９ａ上でスリップする。トルクセンサ３１１７の出力信号はスリップリング３１１９ａに出力されるよう構成されており、スリップリング３１１９ａと接触するブラシ３１１９ｂを介して、トルクセンサ３１１７の出力信号を第１駆動部３１１０の外部に取り出せるようになっている。
【0140】
第２駆動部３１２０（図２６）は、第１駆動部３１１０と同一の構造となっており、サーボモータユニット１５０を駆動するとチャック装置３１２６が回転する。チャック装置３１２６には、供試体Ｔ１の他端部（回転軸の一つ）が固定される。なお、供試体Ｔ１のハウジングは、支持フレームＳに固定されている。
【0141】
本実施形態のねじり試験装置３１００は、ＦＲ車用のトランスミッションユニットである供試体Ｔ１の出力軸Ｏと入力軸Ｉ（エンジン側）を、夫々第１駆動部３１１０と第２駆動部３１２０のチャック装置３１１６、３１２６に固定した状態で、サーボモータユニット１５０、１５０によって同期させて回転駆動すると共に、両チャック装置３１１６、３１２６の回転数（あるいは回転の位相）に差を持たせることにより供試体Ｔ１にねじり荷重を加えるものである。例えば、第２駆動部３１２０のチャック装置３１２６を等速回転駆動させると共に、第１駆動部３１１０のトルクセンサ３１１７が検出するトルクが所定の波形に従って変動するようにチャック装置３１１６を回転駆動して、トランスミッションユニットである供試体Ｔ１に周期的に変動するトルクが加わるようにする。
【0142】
このように、本実施形態のねじり試験装置３１００は、トランスミッションユニットの入力軸Ｉと出力軸Ｏの双方をサーボモータユニット１５０、１５０によって精密に駆動することが可能であるため、トランスミッションユニットを回転駆動させながら、トランスミッションユニットの各軸に変動トルクを加えることにより、自動車の実際の走行状態に近い条件で試験を行うことができる。
【0143】
トランスミッションユニットのように、入力軸Ｉと出力軸Ｏがギアなどを介して連結されている装置の回転ねじり試験を行う場合、入力軸Ｉと出力軸Ｏに加わるトルクの大きさは必ずしも一致しない。そのため、ねじり試験時の供試体Ｔ１の挙動をより正確に把握する為には、入力軸Ｉ側と出力軸Ｏ側とで個別にトルクを計測できるようにすることが好ましい。本実施形態においては、上記のように第１駆動部３１１０と第２駆動部３１２０の双方にトルクセンサが設けられているため、トランスミッションユニット（供試体Ｔ１）の入力軸Ｉ側と出力軸Ｏ側とでトルクを個別に計測することができる。
【0144】
なお、上記の例ではトランスミッションユニットの入力軸Ｉ側を等速回転駆動し、出力軸Ｏ側でトルクを付与する構成としているが、本発明は上記の例に限定されるものではない。すなわち、トランスミッションユニットの出力軸Ｏ側を等速回転駆動すると共に、入力軸Ｉ側に変動トルクを加える構成としてもよい。或いは、トランスミッションユニットの入力軸Ｉ側と出力軸Ｏ側の双方を、それぞれ変動する回転数で回転駆動させる構成としてもよい。また、回転数では制御せず、各軸のトルクのみを制御する構成としてもよい。また、トルクや回転数を所定の波形に従って変動させる構成としてもよい。トルクや回転数は、例えばファンクションジェネレータで発生させた任意の波形に従って変動させることができる。また、実際の走行試験で計測したトルクや回転数の波形データに基づいて、供試体Ｔ１の各軸のトルクや回転数を制御することもできる。
【0145】
本実施形態のねじり試験装置３１００は、様々な寸法のトランスミッションユニットに対応できるように、チャック装置３１１６と３１２６との間隔を調整可能となっている。具体的には、可動プレート駆動機構（不図示）により、第１駆動部３１１０の可動プレート３１１１が、ベース３１１０ｂに対してチャック装置３１１６の回転軸方向（図２６中左右方向）に移動可能となっている。なお、回転ねじり試験を行っている間は、図示されていないロック機構によって可動プレート３１１１はベース３１１０ｂに強固に固定されている。また、第２駆動部３１２０も、第１駆動部３１１０と同様の可動プレート駆動機構を備えている。
【0146】
以上説明した本発明の第１３実施形態に係るねじり試験装置３１００は、ＦＲ車用のトランスミッションユニットを対象に回転ねじり試験を行うものであるが、本発明は上記の第１３実施形態の基本例の構成に限定されるものではなく、他の動力伝達機構の回転ねじり試験を行う為の装置も又、本発明に含まれる。以下に説明する本発明の第１３実施形態の第１、第２及び第３変形例は、夫々ＦＦ車用のトランスミッションユニット、ディファレンシャルギアユニット、及び４ＷＤ車用のトランスミッションユニットの試験に適したねじり試験装置の構成例である。
【0147】
（第１３実施形態の第１変形例）
図２８は、本発明の第１３実施形態の第１変形例に係るねじり試験装置３２００の平面図である。上述のように、本変形例は、ＦＦ車用のトランスミッションユニットを供試体Ｔ２とする回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。供試体Ｔ２は、ディファレンシャルギアを内蔵するトランスミッションユニットであり、入力軸Ｉと、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲを有している。
図２８は、本発明の第１３実施形態の第１変形例に係るねじり試験装置３２００の平面図である。上述のように、本変形例は、ＦＦ車用のトランスミッションユニットを供試体Ｔ２とする回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。供試体Ｔ２は、ディファレンシャルギアを内蔵するトランスミッションユニットであり、入力軸Ｉと、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲを有している。
【0148】
本変形例のねじり試験装置３２００は、供試体Ｔ２の入力軸Ｉを駆動する第１駆動部３２１０、左側出力軸ＯＬを駆動する第２駆動部３２２０及び右側出力軸ＯＲを駆動する第３駆動部３２３０を備えている。また、ねじり試験装置３２００は、その動作を統合的に制御する制御ユニットＣ３ａを備えている。第１駆動部３２１０、第２駆動部３２２０及び第３駆動部３２３０の構造は、共に上述の第１３実施形態の基本例に係る第１駆動部３１１０や第２駆動部３１２０のものと同一であるため、重複する具体的構成の説明は省略する。
【0149】
本変形例のねじり試験装置３２００を用いて供試体Ｔ２の回転ねじり試験を行う場合は、例えば第１駆動部３２１０によって入力軸Ｉを所定の回転数で駆動し、同時に、第２駆動部３２２０及び第３駆動部３２３０によって、所定のトルクが加わるように左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲを回転駆動する。
【0150】
上記のように第１駆動部３２１０、第２駆動部３２２０及び第３駆動部３２３０を制御することによって、トランスミッションユニットを回転駆動させながら、トランスミッションユニットの各軸に変動トルクを加えることにより、自動車の実際の走行状態に近い条件で試験を行うことができる。
【0151】
また、本変形例のねじり試験装置３２００を使用して試験を行うトランスミッションユニットは、入力軸Ｉと左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲがギアなどを介して連結された装置であり、その回転ねじり試験を行う場合は、入力軸Ｉと左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲとに加わるトルクの大きさは一致しない。また、左側出力軸ＯＬと右側出力軸ＯＲに加わるトルクも、必ずしも一致するとは限らない。そのため、ねじり試験時の供試体Ｔ２の挙動をより正確に把握する為には、入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲに加わるトルクを個別に計測できるようにすることが好ましい。本変形例においては、第１駆動部３２１０、第２駆動部３２２０、第３駆動部３２３０の全てにトルクセンサが設けられているため、トランスミッションユニット（供試体Ｔ２）の入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲのそれぞれに加わるトルクを個別に計測することができる。
【0152】
なお、左側出力軸ＯＬのトルクと右側出力軸ＯＲのトルクとが同一の波形を描くように第２駆動部３２２０及び第３駆動部３２３０が制御される構成としてもよく、又、両者が異なる（例えば逆位相の）波形を描くように第１駆動部３２１０、第２駆動部３２２０及び第３駆動部３２３０が制御される構成としてもよい。
【0153】
また、左側出力軸ＯＬと右側出力軸ＯＲを等速回転駆動し、速度が一定周期で変動するように入力軸Ｉを駆動する構成としてもよい。或いは、入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲの全てを、回転数が個別に変動するよう駆動する構成としてもよい。
【0154】
（第１３実施形態の第２変形例）
次に、本発明の第１３実施形態の第２変形例について説明する。図１９は、本変形例に係るねじり試験装置３３００の平面図である。本変形例は、ＦＲ車用のディファレンシャルギアユニットを供試体Ｔ３とする回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。第１変形例と同様に、供試体Ｔ３は、入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲを有している。
次に、本発明の第１３実施形態の第２変形例について説明する。図１９は、本変形例に係るねじり試験装置３３００の平面図である。本変形例は、ＦＲ車用のディファレンシャルギアユニットを供試体Ｔ３とする回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。第１変形例と同様に、供試体Ｔ３は、入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲを有している。
【0155】
本変形例のねじり試験装置３３００は、供試体Ｔ３の入力軸Ｉを駆動する第１駆動部３３１０、左側出力軸ＯＬを駆動する第２駆動部３３２０及び右側出力軸ＯＲを駆動する第３駆動部３３３０を備えている。また、ねじり試験装置３３００は、その動作を統合的に制御する制御ユニットＣ３ｂを備えている。第１駆動部３３１０、第２駆動部３３２０及び第３駆動部３３３０の構造は、共に第１３実施形態の基本例に係る第１駆動部３１１０や第２駆動部３１２０と同一であるため、重複する具体的構成の説明は省略する。
【0156】
本変形例のねじり試験装置３３００により供試体Ｔ３の回転ねじり試験を行う場合は、例えば第１駆動部３３１０によって入力軸Ｉを所定の回転数で駆動し、同時に、第２駆動部３２０及び第３駆動部３３３０によって、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲにそれぞれトルクが加わるように駆動する。
【0157】
上記のように第１駆動部３３１０、第２駆動部３３２０及び第３駆動部３３３０を制御することによって、供試体Ｔ３の各軸を回転駆動しながら供試体Ｔ３の各軸に変動トルクを加えることにより、実際の使用状態に近い条件で試験を行うことができる。
【0158】
ディファレンシャルギアユニットも又、トランスミッションユニットと同様に、入力軸Ｉと左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲとがギアを介して連結された装置であり、その回転ねじり試験を行う場合は、入力軸Ｉに加わるトルクの大きさと左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲに加わるトルクの大きさとは一致しない。また、左側出力軸ＯＬと右側出力軸ＯＲに加わるトルクの大きさも、必ずしも一致するとは限らない。そのため、試験時の供試体Ｔ３の挙動をより正確に把握する為には、入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲのトルクを個別に計測できるようにすることが望ましい。本変形例においては、第１駆動部３３１０、第２駆動部３３２０、第３駆動部３３３０の全てにトルクセンサが設けられているため、ディファレンシャルギアユニット（供試体Ｔ３）の入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲのそれぞれに加わるトルクを個別に計測することができる。
【0159】
なお、入力軸Ｉの回転数と左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲの回転数とが同一の波形を描くように第２駆動部３３２０及び第３駆動部３３３０が制御される構成としてもよく、又、両者が異なる（例えば入力軸Ｉとの速度差が逆位相となるような）波形を描くように第２駆動部３３２０及び第３駆動部３３３０が制御される構成としてもよい。
【0160】
また、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲを等速回転駆動し、入力軸Ｉを速度が一定周期で変動するように駆動する構成としてもよい。或いは、入力軸Ｉ、左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲの全てを、回転数が変動するよう駆動する構成としてもよい。
【0161】
（第１３実施形態の第３変形例）
図２０は、本発明の第１３実施形態の第３変形例に係るねじり試験装置３４００の平面図である。本変形例のねじり試験装置３４００は、４つの回転軸を有する供試体Ｔ４の回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。以下、一例として、４ＷＤシステムを供試体Ｔ４として試験を行う場合について説明する。供試体Ｔ４は、図示されていないトランスミッション、フロントディファレンシャルギア、トランスファー及び電子制御多板クラッチを備えたＦＦベースの電子制御式４ＷＤシステムである。供試体Ｔ４は、エンジンに接続される入力軸Ｉと、左右の前輪用のドライブシャフトに接続される左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲと、後輪に動力を伝達するプロペラシャフトに接続される後部出力軸ＯＰを有している。入力軸Ｉから供試体Ｔ４に入力された駆動力は、供試体Ｔ４に備わるトランスミッションにより減速された後、フロントディファレンシャルギアを介して、左側出力軸ＯＬと右側出力軸ＯＲに分配される。また、フロントディファレンシャルギアに伝達された駆動力の一部は、トランスファーにより分岐されて、後部出力軸ＯＰから出力されるように構成されている。
図２０は、本発明の第１３実施形態の第３変形例に係るねじり試験装置３４００の平面図である。本変形例のねじり試験装置３４００は、４つの回転軸を有する供試体Ｔ４の回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。以下、一例として、４ＷＤシステムを供試体Ｔ４として試験を行う場合について説明する。供試体Ｔ４は、図示されていないトランスミッション、フロントディファレンシャルギア、トランスファー及び電子制御多板クラッチを備えたＦＦベースの電子制御式４ＷＤシステムである。供試体Ｔ４は、エンジンに接続される入力軸Ｉと、左右の前輪用のドライブシャフトに接続される左側出力軸ＯＬ及び右側出力軸ＯＲと、後輪に動力を伝達するプロペラシャフトに接続される後部出力軸ＯＰを有している。入力軸Ｉから供試体Ｔ４に入力された駆動力は、供試体Ｔ４に備わるトランスミッションにより減速された後、フロントディファレンシャルギアを介して、左側出力軸ＯＬと右側出力軸ＯＲに分配される。また、フロントディファレンシャルギアに伝達された駆動力の一部は、トランスファーにより分岐されて、後部出力軸ＯＰから出力されるように構成されている。
【0162】
本変形例のねじり試験装置３４００は、供試体Ｔ４の入力軸Ｉを駆動する第１駆動部３４１０、左側出力軸ＯＬを駆動する第２駆動部３４２０、右側出力軸ＯＲを駆動する第３駆動部３４３０及び後部出力軸ＯＰを駆動する第４駆動部３４４０を備えている。また、ねじり試験装置３４００は、その動作を統合的に制御する制御ユニットＣ３ｃを備えている。第１駆動部３４１０、第２駆動部３４２０、第３駆動部３４３０及び第４駆動部３４４０の構造は、共に第１３実施形態基本例の第１駆動部３１１０や第２駆動部３１２０と同一であるため、重複する具体的構成の説明は省略する。
【0163】
（第１４実施形態）
上記の第１から第１３実施形態では、本発明の実施形態に係る２軸出力サーボモータ１５０Ａが、１つの出力軸を有するサーボモータ１５０Ｂと連結して使用されているが、次に説明する本発明の第１４実施形態のように、２軸出力サーボモータ１５０Ｂを単体で使用することもできる。
上記の第１から第１３実施形態では、本発明の実施形態に係る２軸出力サーボモータ１５０Ａが、１つの出力軸を有するサーボモータ１５０Ｂと連結して使用されているが、次に説明する本発明の第１４実施形態のように、２軸出力サーボモータ１５０Ｂを単体で使用することもできる。
【0164】
図３１は、本発明の第１４実施形態に係るねじり試験装置４０００の側面図である。ねじり試験装置４０００は、２軸出力サーボモータ１５０Ａを１台のみ使用して、２つの供試体Ｔ３ａ、Ｔ３ｂの回転ねじり試験を同時に行うことを可能にした装置である。ねじり試験装置４０００は、固定ベース４１００、駆動部４２００、第１反力部４４００Ａ、第２反力部４４００Ｂ及び制御ユニットＣ４を備えている。
【0165】
図３２は、駆動部４２００の拡大図である。駆動部４２００は、２軸出力サーボモータ１５０Ａと、１対の駆動伝達部４２００Ａ、４２００Ｂを備えている。２軸出力サーボモータ１５０Ａは、制御ユニットＣ４に接続されており、制御ユニットＣ４により駆動が制御される。駆動伝達部４２００Ａ、４２００Ｂは、それぞれ２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１出力軸１５０Ａ２ａ、第２出力軸１５０Ａ２ｂの回転を減速して、供試体Ｔ３ａ、Ｔ３ｂの入力軸に伝達する。駆動伝達部４２００Ａと駆動伝達部４２００Ｂは同一構成であるため、構成の詳細は一方の駆動伝達部４２００Ａのみについて説明する。
【0166】
駆動伝達部４２００Ａは、フレーム４２１０、減速機４２２０、プーリー４２３０、タイミングベルト４２４０、ロータリーエンコーダ４２５０、及びチャック装置４２６０を備えている。フレーム４２１０は、固定ベース４１００上に取り付けられたアングル（Ｌ型材）状のフレームであり、固定ベース４１００上に水平に配置された平板である底板４２１２と、底板４２１２の上面一端部から直立した平板である縦板４２１４と、底板４２１２及び縦板４２１４に垂直に接続する一対のリブ板４２１６を備えている。底板４２１２、縦板４２１４及びリブ板４２１６は、溶接により相互に接続されている。縦板４２１４は、２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１出力軸１５０Ａ２ａと垂直に配置されており、第１出力軸１５０Ａ２ａと同軸に形成された開口部４２１４ａを有している。縦板４２１４の開口部４２１４ａには、減速機４２２０が差し込まれて固定されている。
【0167】
減速機４２２０の入力側フランジ板４２２４には、２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１ブラケット１５０Ａ３がボルトで取り付けられている。第１ブラケット１５０Ａ３は、取付座面（図３１における右側面）のみではなく、その下面に設けられたタップ穴１５０Ａ３ｔによっても、補強板４２１２を介して入力側フランジ板４２２４に固定されている。これにより、減速機４２２０の入力側フランジ板４２２４と２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１ブラケット１５０Ａ３とは高い剛性で連結され、高精度の試験が可能となっている。
【0168】
２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１出力軸１５０Ａ２ａは、減速機４２２０の入力軸（不図示）と連結されている。また、減速機４２２０の出力軸４２２８の先端部にはチャック装置４２６０が取り付けられている。チャック装置４２６０には、供試体Ｔ３ａの入力軸が取り付けられる。２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１出力軸１５０Ａ２ａの回転は、減速機４２２０によって減速され、トルクが増幅された後、チャック装置４２６０を介して供試体Ｔ３ａの入力軸に伝達される。
【0169】
減速機４２２０には、給油カップ４２２２が設けられており、減速機４２２０の内部空間が潤滑油で充填され、減速機４２２０を構成する各ギアが常に潤滑油に完全に浸されるようになっている。ねじり試験では、供試体に常用域の往復ねじり荷重を加えるため、供試体をねじる角度は多くても数１０°程度となり、減速機の入力軸でも反復回転の振幅は１回転（３６０°）に未たないことが多い。減速機４２２０の内部空間を潤滑油で充填することにより、このような使用形態においても減速機を構成する歯車機構の油膜切れが防止されると共に、潤滑油による放熱効果が高められ、歯面の焼き付けが効果的に防止される。
【0170】
出力軸４２２８の外周には、プーリー４２３０が設けられている。また、フレーム４２１０の縦板４２１４には、減速機４２２０の下方にロータリーエンコーダ４２５０が配置されている。ロータリーエンコーダ４２５０の入力軸に取り付けられたプーリー４２５２と減速機４２２０の出力軸４２２８に取り付けられたプーリー４２３０とにはタイミングベルト４２４０が巻き掛けられており、減速機４２２０の出力軸４２２８の回転は、タイミングベルト４２４０を介して、ロータリーエンコーダ４２５０に伝達されて検出される。ロータリーエンコーダ４２５０は制御ユニットＣ４接続されており、ロータリーエンコーダ４２５０が検出した回転を示す信号が制御ユニットＣ４に送られる。
【0171】
次に、第１反力部４４００Ａについて説明する。なお、第２反力部４４００Ｂについては、第１反力部４４００Ａと構成が同一であるため、詳しい説明は省略する。
【0172】
第１反力部４４００Ａは、フレーム４４１０、トルクセンサ４４２０、スピンドル４４４０、軸受部４４６０及びチャック装置４４８０を備えている。フレーム４４１０は、固定ベース４１００上にボルトＢで取り付けられたアングル（Ｌ型材）状のフレームであり、固定ベース４１００上に水平に配置された底盤部４４１２と、底盤部４４１２の上面一端部（図３１における左端部）から直立した平板である縦板２４１４と、底盤部４４１２及び縦板２４１４に垂直に接続する一対のリブ板２４１６を備えている。底盤部４４１２、縦板４２１４及びリブ板４２１６は、溶接により相互に接続されている。また、軸受部４４６０は、縦板２４１４及びリブ板２４１６よりも駆動部４２００側において、底盤部４４１２上にボルトＢで固定されている。
【0173】
固定ベース４１００は、第１反力部４４００Ａを２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１出力軸１５０Ａ２ａの方向へスムーズに移動させる第１反力部移動機構（不図示）を備えており、底盤部４４１２上を固定ベース４１００に固定するボルトＢを緩めた状態で、第１反力部移動機構を作動させることで、第１反力部４４００Ａを第１出力軸１５０Ａ２ａの方向へスムーズに移動可能になっている。なお、固定ベース４１００は、第２反力部４４００Ｂを２軸出力サーボモータ１５０Ａの第２出力軸１５０Ａ２ｂの方向へスムーズに移動させる第２反力部移動機構（不図示）も備えている。
【0174】
トルクセンサ４４２０、スピンドル４４４０、軸受部４４６０及びチャック装置４４８０は、それぞれ、２軸出力サーボモータ１５０Ａの第１出力軸１５０Ａ２ａと同軸に配置されている。フレーム４４１０の縦板４２１４には、トルクセンサ４４２０の一端部（図３１における左端部）が固定されている。また、トルクセンサ４４２０の他端部には、スピンドル４４４０の一端部（図３１における左端部）が固定されており、スピンドル４４４０の他端部にはチャック装置４４８０が取り付けられている。チャック装置４４８０には、供試体Ｔ３ａの出力軸が取り付けられる。
【0175】
供試体Ｔ３ａの出力軸のトルクは、チャック装置４４８０及びスピンドル４４４０を介してトルクセンサ４４２０に伝達されて、検出される。トルクセンサ４４２０は制御ユニットＣ４に接続されており、トルクセンサ４４２０が検出した供試体Ｔ３ａの出力軸のトルクを示す信号は、制御ユニットＣ４に送られ、処理される。
【0176】
また、スピンドル４４４０は、他端部（チャック装置４４８０側の端部）の付近において軸受部４４６０により回転自在に支持されている。従って、トルクセンサ４４２０とスピンドル４４４０は、縦板２４１４と軸受部４４６０とによって両持ち支持されるため、トルクセンサ４４２０に大きな曲げモーメントが加わることによってトルクセンサ４４２０の検出誤差が大きくなることが防止される。
【0177】
上記構成のねじり試験装置４０００を用いて回転ねじり試験を行うときには、上述のように、駆動伝達部４２００Ａのチャック装置４２６０に供試体Ｔ３ａの入力軸が取り付けられ、第１反力部４４００Ａのチャック装置４４８０に供試体Ｔ３ａの出力軸が取り付けられる。同様に、駆動伝達部４２００Ｂのチャック装置４２６０に供試体Ｔ３ｂの入力軸が取り付けられ、第２反力部４４００Ｂのチャック装置４４８０に供試体Ｔ３ｂの出力軸が取り付けられる。この状態で２軸出力サーボモータ１５０Ａを駆動すると、第１出力軸１５０Ａ２ａと第２出力軸１５０Ａ２ｂが同位相で回転し、駆動伝達部４２００Ａと駆動伝達部４２００Ｂのチャック装置４２６０も同位相で回転する。これにより、供試体Ｔ３ａとＴ３ｂには同じねじり量が加えられ、すなわち供試体Ｔ３ａとＴ３ｂに対して同一条件のねじり試験が行われる。
【0178】
上述した第１４実施形態の構成によれば、１台のサーボモータ及び制御ユニットＣ４を用いて、２つの供試体Ｔ３ａ、Ｔ３ｂのねじり試験（疲労試験）を同時に行うことができるため、効率的に試験を行うことが可能になる。
【0179】
また、駆動伝達部４２００Ａ、４２００Ｂの代わりに、例えば送りねじ機構等の直動変換器を設けることにより、２つの供試体Ｔ３ａ、Ｔ３ｂに圧縮力と引張力を繰り返し与える（あるいは、供試体Ｔ３ａ、Ｔ３ｂの一方に圧縮力を与え、他方に引張力を与える）引張・圧縮試験装置が得られる。この構成により、２つの供試体Ｔ３ａ、Ｔ３ｂに対する繰返し伸縮試験（又は供試体Ｔ３ａに対する引張試験と供試体Ｔ３ｂに対する圧縮試験）を同時に行うことが可能になる。また、このとき、第１反力部４４００Ａ、第２反力部４４００Ｂを無くすことにより、２つの供試体Ｔ３ａ、Ｔ３ｂの振動試験を同時に行うことが可能になる。
【0180】
（第１５実施形態）
本発明の実施形態に係る２軸出力サーボモータ１５０Ａ及びサーボモータユニット１５０は、例えば送りねじ機構等の直動変換器と組み合わせて直動アクチュエータの駆動源として使用することもできる。このような直動アクチュエータを用いて、例えば、加振試験装置や引張・圧縮試験装置を実現することができる。
本発明の実施形態に係る２軸出力サーボモータ１５０Ａ及びサーボモータユニット１５０は、例えば送りねじ機構等の直動変換器と組み合わせて直動アクチュエータの駆動源として使用することもできる。このような直動アクチュエータを用いて、例えば、加振試験装置や引張・圧縮試験装置を実現することができる。
【0181】
図３３は、本発明の第１５実施形態に係る振動試験装置（加振装置）５０００の上面図である。本実施形態の振動試験装置５０００は、振動試験の対象であるワークをテーブル５１００の上に固定し、第１、第２、第３アクチュエータ５２００、５３００、５４００を用いてテーブル５１００及びその上のワークを直交３軸方向に加振するようになっている。なお、以下の説明においては、第１アクチュエータ５２００がテーブル５１００を加振する方向（図３３における上下方向）をＸ軸方向、第２アクチュエータ５３００がテーブル５１００を加振する方向（図３３における左右方向）をＹ軸方向、第３アクチュエータ５４００がテーブルを加振する方向、すなわち鉛直方向（図３３において、紙面に垂直な方向）をＺ軸方向と定義する。
【0182】
図３８は、本発明の実施形態による振動試験装置の制御システムのブロック図である。第１、第２、第３アクチュエータ５２００、５３００、５４００には、夫々振動センサ５２２０、５３２０、５４２０が設けられている。これらの振動センサの出力に基づいて制御ユニットＣ５が第１、第２、第３アクチュエータ５２００、５３００、５４００（具体的には、サーボモータユニット１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚ）をフィードバック制御することによって、所望の振幅及び周波数（これらのパラメータは、通常は時間の関数として設定される）でテーブル５１００及びその上に取り付けられたワークを加振することができる。サーボモータユニット１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚは、第１実施形態のサーボモータユニット１５０と同一のものである。
【0183】
第１、第２、第３アクチュエータ５２００、５３００、５４００は、夫々ベースプレート５２０２、５３０２、５４０２上にモータや動力伝達部材等が取り付けられた構成となっている。このベースプレート５２０２、５３０２、５４０２は、図示されていないボルトによって、装置ベース５００２上に固定されている。
【0184】
また、装置ベース５００２上には、ベースプレート５２０２、５３０２、５４０２に近接する複数の位置にアジャスタＡが配置されている。アジャスタＡは、装置ベース５００２にボルトＡＢで固定されるめねじ部Ａ１と、このめねじ部Ａ１にねじ込まれているおねじ部Ａ２とを有している。おねじ部Ａ２は、円筒面にネジ山が形成された円柱状の部材であり、おねじ部Ａ２をめねじ部Ａ１に形成されたネジ穴に係合させて回動させることによって、おねじ部Ａ２を対応するベースプレートに対して進退させることができる。おねじ部Ａ２の一端部（対応するベースプレートに対して近位となる側）は、略球面状に形成されており、この突出部と対応するベースプレートの側面とを当接させることによって、ベースプレートの位置の微調整を行うことができる。また、おねじ部Ａ２の他端部（対応するベースプレートに対して遠位となる側）には、図示されていない六角レンチ用の六角穴が形成されている。また、一旦ベースプレート５２０２、５３０２、５４０２を固定した後は、振動試験によってベースプレートからアジャスタＡに伝達されうる振動等によっておねじ部Ａ２が緩まないように、ナットＡ３がおねじ部Ａ２に取り付けられている。ナットＡ３は、その一端面がめねじ部Ａ１に当接するように取り付けられており、この状態からナットＡ３をねじ込んでめねじ部Ａ１を押し込み、おねじ部Ａ２とめねじ部Ａ１に軸力を作用させ、この軸力によっておねじ部Ａ２とめねじ部Ａ１のねじ山に生じる摩擦力によって、おねじ部Ａ２からめねじ部Ａ１が緩まないようになっている。
【0185】
次に、第１アクチュエータ５２００の構成について説明する。図３４は、本発明の実施形態による第１アクチュエータ５２００をＹ軸方向から（図３３の右側から左側へ向かって）見た側面図である。この側面図は、内部構造を示すために一部が切り欠かれている。また、図３５は、第１アクチュエータ５２００の上面図の一部切り欠いて内部構造を示したものである。なお、以下の説明においては、第１アクチュエータ５２００からテーブル５１００に向うＸ軸に沿った方向を「Ｘ軸正の方向」、テーブル５１００から第１アクチュエータに向うＸ軸に沿った方向を「Ｘ軸負の方向」と定義する。
【0186】
図３４に示されるように、ベースプレート５２０２の上には、互いに溶接された複数のはり５２２２ａと、天板５２２２ｂからなるフレーム５２２２が溶接によって固定されている。また、テーブル５１００（図３３）を加振するための駆動機構５２１０や駆動機構５２１０による加振運動をテーブル５１００に伝達させるための連結機構５２３０を支持するための支持機構５２４０の底板５２４２が、フレーム５２２２の天板５２２２ｂの上に図示されていないボルトを介して固定されている。
【0187】
駆動機構５２１０は、サーボモータユニット１５０Ｘ、カップリング５２６０、軸受部５２１６、ボールねじ５２１８及びボールナット５２１９を有している。カップリング５２６０は、サーボモータユニット１５０Ｘの駆動軸１５２Ｘとボールねじ５２１８とを連結するものである。また、軸受部５２１６は、支持機構５２４０の底板５２４２に対して垂直に溶接で固定された軸受支持プレート５２４４によって支持されており、ボールねじ５２１８を回転可能に支持している。ボールナット５２１９は、その軸回りに移動しないよう軸受支持プレート５２４４によって支持されつつ、ボールねじ５２１８と係合する。そのため、サーボモータユニット１５０Ｘを駆動すると、ボールねじが回転して、ボールナット５２１９がその軸方向（すなわちＸ軸方向）に進退する。このボールナット５２１９の運動が、連結機構５２３０を介してテーブル５１００に伝達されることによって、テーブル５１００はＸ軸方向に駆動される。そして、短い周期でサーボモータユニット１５０Ｘの回転方向を切り換えるようサーボモータユニット１５０Ｘを制御することによって、テーブル５１００を所望の振幅及び周期でＸ軸方向に加振することができる。
【0188】
支持機構５２４０の底板５２４２の上面には、モータ支持プレート５２４６が底板５２４２と垂直に溶接されている。モータ支持プレート５２４６の一面（Ｘ軸負の方向側の面）には、駆動軸１５２Ｘがモータ支持プレート５２４６と垂直になるよう、サーボモータユニット１５０Ｘが片持ち支持されている。モータ支持プレート５２４６には、開口部５２４６ａが設けられており、サーボモータユニット１５０Ｘの駆動軸１５２Ｘはこの開口部５２４６ａを貫通し、モータ支持プレート５２４６の他面側でボールねじ５２１８と連結される。
【0189】
なお、サーボモータユニット１５０Ｘがモータ支持プレート５２４６に片持ち支持されているため、モータ支持プレート５２４６には、特に底板５２４２との溶接部において、大きな曲げ応力が加わる。この曲げ応力を緩和するために、底板５２４２とモータ支持プレート５２４６との間には、リブ５２４８が設けられている。
【0190】
軸受部５２１６は、正面組合せで組み合わされた一対のアンギュラ球軸受５２１６ａ、５２１６ｂ（Ｘ軸負の方向側にあるものが５２１６ａであり、Ｘ軸正の方向側にあるものが５２１６ｂである）を有している。アンギュラ球軸受５２１６ａ、５２１６ｂは、軸受支持プレート５２４４の中空部の中に収納されている。アンギュラ球軸受５２１６ｂの一面（Ｘ軸正の方向側の面）には、軸受押圧プレート５２１６ｃが設けられており、この軸受押圧プレート５２１６ｃをボルト５２１６ｄを用いて軸受支持プレート５２４４に固定することによって、アンギュラ球軸受５２１６ｂはＸ軸負の方向に押し込まれる。また、ボールねじ５２１８において、軸受部５２１６に対してＸ軸負の方向側に隣接する円筒面には、ねじ部５２１８ａが形成されている。このねじ部５２１８には、内周にめねじが形成されたカラー５２１７が取り付けられるようになっている。カラー５２１７をボールねじ５２１８に対して回動させてＸ軸正の方向に移動させることによって、アンギュラ球軸受５２１６ａはＸ軸正の方向に押し込まれる。このように、アンギュラ球軸受５２１６ａと５２１６ｂが、互いに近づく方向に押し込まれるようになっているので、両者が互いに密着して好適なプリロードが軸受５２１６ａ、５２１６ｂに付与される。
【0191】
次に、連結部５２３０の構成について説明する。連結部５２３０は、ナットガイド５２３２、一対のＹ軸レール５２３４、一対のＺ軸レール５２３５、中間ステージ５２３１、一対のＸ軸レール５２３７、一対のＸ軸ランナーブロック５２３３、及びランナーブロック取付部材５２３８を有している。
【0192】
ナットガイド５２３２は、ボールナット５２１９に固定されている。また、一対のＹ軸レール５２３４は、共にＹ軸方向に伸びるレールであり、ナットガイド５２３２のＸ軸正の方向側の端部に、上下方向に並べて固定されている。また、一対のＺ軸レール５２３５は、共にＺ軸方向に伸びるレールであり、テーブル５１００のＸ軸負の方向側の端部に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。中間ステージ５２３１は、このＹ軸レール５２３４の各々と係合するＹ軸ランナーブロック５２３１ａがＸ軸負の方向側の面に、Ｚ軸レール５２３５の各々と係合するＺ軸ランナーブロック５２３１ｂがＸ軸正の方向側の面に設けられているブロックであり、Ｙ軸レール５２３４及びＺ軸レール５２３５の双方に対してスライド可能に構成されている。
【0193】
すなわち、中間ステージ５２３１は、テーブル５１００に対してＺ軸方向にスライド可能であり、且つ、ナットガイド５２３２に対してＹ軸方向にスライド可能である。従って、テーブル５１００に対してナットガイド５２３１はＹ軸方向及びＺ軸方向にスライド可能となっている。このため、他のアクチュエータ５３００及び／又は５４００によってテーブル５１００がＹ軸方向及び／又はＺ軸方向に加振されたとしても、それによってナットガイド５２３２が変位することはない。すなわち、テーブル５１００のＹ軸方向及び／又はＺ軸方向の変位に起因する曲げ応力が、ボールねじ５２１８や軸受５２１６、カップリング５２６０などに加わることはない。
【0194】
一対のＸ軸レール５２３７は、共にＸ軸方向に伸びるレールであり、支持機構５２４０の底板５２４２の上に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。Ｘ軸ランナーブロック５２３３は、このＸ軸レール５２３７の各々と係合し、Ｘ軸レール５２３７に沿ってスライド可能となっている。ランナーブロック取付部材５２３８は、Ｙ軸方向両側に向って張り出すようにナットガイド５２３２の底面に固定された部材であり、Ｘ軸ランナーブロック５２３３はランナーブロック取付部材５２３８の底部に固定されている。このように、ナットガイド５２３２は、ランナーブロック取付部材５２３８及びＸ軸ランナーブロック５２３３を介してＸ軸レール５２３７にガイドされており、これによって、Ｘ軸方向のみに移動可能となっている。
【0195】
このように、ナットガイド５２３２の移動方向がＸ軸方向のみに制限されているため、サーボモータユニット１５０Ｘを駆動してボールねじ５２１８を回動させると、ナットガイド５２３２及びこのナットガイド５２３２と係合するテーブル５１００は、Ｘ軸方向に進退する。
【0196】
ランナーブロック取付部材５２３８の、Ｙ軸方向側の一方の側面（図３４においては手前側、図３５においては右側）５２３８ａには、位置検出手段５２５０が配置されている。位置検出手段５２５０は、Ｘ軸方向に一定間隔で並べられた３つの近接センサ５２５１、ランナーブロック取付部材５２３８の側面５２３８ａに設けられた検出用プレート５２５２、及び近接センサ５２５１を支持するセンサ支持プレート５２５３を有している。近接センサ５２５１は、各々の近接センサの前に何らかの物体が近接して（例えば１ミリメートル以内に）いるかどうかを検出可能な素子である。ランナーブロック取付部材５２３８の側面５２３８ａと近接センサ５２５１とは充分に離れているため、近接センサ５２５１は、各々の近接センサ５２５１の前に検出用プレート５２５２があるかどうかを検知することができる。振動試験装置５０００の制御ユニットＣ５は、例えば近接センサ５２５１の検出結果を用いてサーボモータユニット１５０Ｘをフィードバック制御することができる（図３８）。
【0197】
また、支持機構５２４０の底板５２４２の上には、Ｘ軸ランナーブロック５２３３をＸ軸方向両側から挟むように配置された規制ブロック５２３６が設けられている。この規制ブロック５２３６は、ナットガイド５２３２の移動範囲を制限するためのものである。すなわち、サーボモータユニット１５０Ｘを駆動させてナットガイド５２３２をＸ軸正の方向に向って移動させ続けると、最終的には、Ｘ軸正の方向側に配置された規制ブロック５２３６とランナーブロック取付部材５２３８とが接触し、それ以上ナットガイド５２３２はＸ軸正の方向に移動できなくなる。ナットガイド５２３２をＸ軸負の方向に向って移動させ続ける場合も同様であり、Ｘ軸負の方向側に配置された規制ブロック５２３６とランナーブロック取付部材５２３８とが接触して、それ以上ナットガイド５２３２はＸ軸負の方向に移動できなくなる。
【0198】
以上説明した第１アクチュエータ５２００と第２アクチュエータ５３００とは、設置される方向が異なる（Ｘ軸とＹ軸が入れ代わる）点を除いては同一の構造である。従って、第２アクチュエータ５３００については詳細な説明は省略する。
【0199】
次に、本発明の実施形態による第３アクチュエータ５４００の構成について説明する。図３６は、テーブル５１００及び第３アクチュエータ５４００をＸ軸方向から（図１６の下方から上方へ向かって）見た側面図である。この側面図も、内部構造を示すために一部が切り欠かれている。また、図３７は、本発明の実施形態によるテーブル５１００及び第３アクチュエータ５４００をＹ軸方向から（図３３の左側から右側へ向かって）見た側面図である。図３７も、内部構造を示すために一部が切り欠かれている。なお、以下の説明においては、第２アクチュエータ５３００からテーブル５１００に向うＹ軸に沿った方向をＹ軸正の方向、テーブル５１００から第２アクチュエータ５３００に向うＹ軸に沿った方向をＹ軸負の方向と定義する。
【0200】
図３６及び図３７に示されるように、ベースプレート５４０２上には、鉛直方向に伸びる複数のはり５４２２ａと、この複数のはり５４２２ａを上から覆うように配置された天板５４２２ｂからなるフレーム５４２２が設けられている。各はり５４２２ａは、下端がベースプレート５４０２の上面に、上端が天板５４２２ｂの下面に、それぞれ溶接されている。また、支持機構５４４０の軸受支持プレート５４４２が、フレーム５４２２の天板５４２２ｂの上に図示されていないボルトを介して固定されている。この軸受支持プレート５４４２は、テーブル５１００（図３３）を上下方向に加振するための駆動機構５４１０や、駆動機構５４１０による加振運動をテーブルに伝達させるための連結機構５４３０を支持するための部材である。
【0201】
駆動機構５４１０は、サーボモータユニット１５０Ｚ、カップリング５４６０、軸受部５４１６、ボールねじ５４１８、及びボールナット５４１９を有している。カップリング５４６０は、サーボモータユニット１５０Ｚの駆動軸１５２Ｚとボールねじ５４１８とを連結するものである。また、軸受部５４１６は、前述の軸受支持プレート５４４２に固定されており、ボールねじ５４１８を回転可能に支持するようになっている。ボールナット５４１９は、その軸回りに移動しないよう軸受支持プレート５４４２によって支持されつつ、ボールねじ５４１８と係合する。そのため、サーボモータユニット１５０Ｚを駆動すると、ボールねじが回転して、ボールナット５４１９がその軸方向（すなわちＺ軸方向）に進退する。このボールナット５４１９の運動が、連結機構５４３０を介してテーブル５１００に伝達されることによって、テーブル５１００はＺ軸方向に駆動される。そして、短い周期でサーボモータユニット１５０Ｚの回転方向を切り換えるようサーボモータユニット１５０Ｚを制御することによって、テーブル５１００を所望の振幅及び周期でＺ軸方向（上下方向）に加振することができる。
【0202】
支持機構５４４０の軸受支持プレート５４４２の下面から、２枚の連結プレート５４４３を介して、水平方向（ＸＹ平面）に広がるモータ支持プレート５４４６が固定されている。モータ支持プレート５４４６の下面には、サーボモータユニット１５０Ｚが吊り下げられ、固定されている。モータ支持プレート５４４６には、開口部４４６ａが設けられており、サーボモータユニット１５０Ｚの駆動軸１５２Ｚはこの開口部４４６ａを貫通し、モータ支持プレート５４４６の上面側でボールねじ５４１８と連結される。
【0203】
なお、本実施形態においては、フレーム５４２２の高さよりもサーボモータユニット１５０Ｚの軸方向（上下方向、Ｚ軸方向）の寸法が大きいため、サーボモータユニット１５０Ｚの大部分は、ベースプレート５４０２よりも低い位置に配置される。このため、装置ベース５００２には、サーボモータユニット１５０Ｚを収納するための空洞部５００２ａが設けられている。また、ベースプレート５４０２には、サーボモータユニット１５０Ｚを通すための開口５４０２ａが設けられている。
【0204】
軸受部５４１６は、軸受支持プレート５４４２を貫通するように設けられている。なお、軸受部５４１６の構造は、第１アクチュエータ５２００における軸受部５２１６（図３４、図３５）と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0205】
次に、連結部５４３０の構成について説明する。連結部５４３０は、可動フレーム５４３２、一対のＸ軸レール５４３４、一対のＹ軸レール５４３５、複数の中間ステージ５４３１、二対のＺ軸レール５４３７、及び二対のＺ軸ランナーブロック５４３３を有している。
【0206】
可動フレーム５４３２は、ボールナット５４１９に固定された枠部５４３２ａと、枠部５４３２ａの上端に固定された天板５４３２ｂと、天板５４３２ｂのＸ軸方向両縁から下方に伸びるよう固定された側壁５４３２ｃを有している。一対のＹ軸レール５４３５は、共にＹ軸方向に伸びるレールであり、可動フレーム５４３２の天板５４３２ｂの上面に、Ｘ軸方向に並べて固定されている。また、一対のＸ軸レール５４３４は、共にＸ軸方向に伸びるレールであり、テーブル５１００の下面に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。中間ステージ５４３１は、Ｘ軸レール５４３４と係合するＸ軸ランナーブロック５４３１ａが上部に、Ｙ軸レール５４３５の各々と係合するＹ軸ランナーブロック５４３１ｂが下部に設けられているブロックであり、Ｘ軸レール５４３４及びＹ軸レール４３５の双方に対してスライド可能に構成されている。なお、中間ステージ５４３１は、Ｘ軸レール５４３４とＹ軸レール５４３５とが交差する位置毎に一つずつ設けられている。Ｘ軸レール５４３４とＹ軸レール５４３５は、夫々２つずつ設けられているので、Ｘ軸レール５４３４とＹ軸レール５４３５とは４箇所で交差する。従って、本実施形態においては、４つの中間ステージ５４３１が使用される。
【0207】
このように、中間ステージ５４３１の各々は、テーブル５１００に対してＸ軸方向にスライド可能であり、且つ、可動フレーム５４３２に対してＹ軸方向にスライド可能である。すなわち、テーブル５１００に対して可動フレーム５４３２はＸ軸方向及びＹ軸方向にスライド可能となっている。このため、他のアクチュエータ５２００及び／又は５３００によってテーブル５１００がＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に加振されたとしても、それによって可動フレーム５４３２が変位することはない。すなわち、テーブル５１００のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向の変位に起因する曲げ応力がボールねじ５４１８や軸受５４１６、カップリング５４６０などに加わることはない。
【0208】
また、本実施形態においては、可動フレーム５４３２には比較的大重量のテーブル５１００及びワークを支えるため、Ｘ軸レール５４３４及びＹ軸レール５４３５の間隔を、第１アクチュエータ５２００のＹ軸レール５２３４及びＺ軸レール５２３５と比べて広くとっている。このため、第１アクチュエータ５２００と同様に一つの中間ステージのみによってテーブル５１００と可動フレーム５４３２とを連結させる構成とすると、中間ステージが大型化し、可動フレーム５４３２に加わる荷重が増大してしまう。このため、本実施形態においては、Ｘ軸レール５４３４とＹ軸レール５４３５とが交差する部分ごとに小型の中間ステージ５４３１を配置する構成として、可動フレーム５４３２に加わる荷重の大きさを必要最低限に抑えている。
【0209】
二対のＺ軸レール５４３７は、Ｚ軸方向に伸びるレールであり、可動フレーム５４３２の側壁５４３２ｃの夫々に、Ｙ軸方向に並べて一対ずつ固定されている。Ｚ軸ランナーブロック５４３３は、このＺ軸レール５４３７の各々と係合し、Ｚ軸レール５４３７に沿ってスライド可能となっている。Ｚ軸ランナーブロック５４３３は、ランナーブロック取付部材５４３８を介してフレーム５４２２の天板５４２２ｂの上面に固定されるようになっている。ランナーブロック取付部材５４３８は、可動フレーム５４３２の側壁５４３２ｃと略平行に配置された側板５４３８ａと、この側板５４３８ａの下端に固定された底板５４３８ｂとを有しており、全体としてはＬ字断面形状となっている。また、本実施形態においては、特に重心の高く且つ大重量のワークをテーブル５１００の上に固定すると、Ｘ軸回り及び／又はＹ軸回りの大きなモーメントが可動フレーム５４３２に加わりやすくなっている。そのため、ランナーブロック取付部材５４３８は、この回転モーメントに耐えられるよう、リブによって補強されている。具体的には、ランナーブロック取付部材５４３８のＹ軸方向両端における側板５４３８ａと底板５４３８ｂとが成すコーナーに、一対の第１リブ５４３８ｃが設けられ、さらに、この一対の第１リブ５４３８ｃの間に渡された第２リブ５４３８ｄが設けられている。
【0210】
このように、Ｚ軸ランナーブロック５４３３がフレーム５４２２に固定されており、且つＺ軸レール５４３７に対してスライド可能となっている。従って、可動フレーム５４３２は、上下方向にスライド可能であるとともに、可動フレーム５４３２の上下方向以外の移動は規制される。このように、可動フレーム５４３２の移動方向が上下方向のみに制限されているため、サーボモータユニット１５０Ｚを駆動してボールねじ５４１８を回動させると、可動フレーム５４３２及びこの可動フレーム５４３２と係合するテーブル５１００は、上下方向に進退する。
【0211】
また、第１アクチュエータ５２００の位置検出手段５２５０（図３４、図３５）と同様の位置検出手段（不図示）が第３アクチュエータ５４００にも設けられている。振動試験装置５０００の制御ユニットＣ５は、この位置検出手段の検出結果に基づいて、可動フレーム５４３２の高さが所定の範囲内となるように制御することができる（図３８）。
【0212】
以上説明したように、本実施形態においては、駆動軸が互いに直交する各アクチュエータとテーブル５１００との間に、二対のレールとこのレールに対してスライド可能に構成された中間ステージが設けられている。これによって、各アクチュエータに対して、テーブル５１００はそのアクチュエータの駆動方向に垂直な面上の任意の方向にスライド可能となっている。このため、あるアクチュエータによってテーブル５１００が変位したとしても、この変位に起因する荷重やモーメントが他のアクチュエータに加わることは無く、且つ他のアクチュエータとテーブル５１００とが中間ステージを介して係合する状態が維持される。すなわち、テーブルが任意の位置に変位したとしても、各アクチュエータがテーブルを変位させることが可能な状態が維持される。このため、本実施形態においては、３つのアクチュエータ５２００、５３００、５４００を同時に駆動させてテーブル５１００及びその上に固定されるワークを３軸方向に加振可能である。
【0213】
本実施形態においては、前述のように、アクチュエータ５２００、５３００、５４００とテーブル５１００の間には、レールとランナーブロックを組み合わせたガイド機構を備えた連結部が設けられている。また、同様のガイド機構が、アクチュエータ５２００、５３００、５４００に設けられており、このガイド機構は各アクチュエータのボールねじ機構のナットをガイドするために使用される。
【0214】
また、上記の各実施形態において、トルク発生装置に超低慣性サーボモータが使用されているが、本発明の構成はこれに限定されない。回転子の慣性モーメントが小さく、高加速度あるいは高加加速度で駆動可能な他の形式の電動機（例えば、インバータモータ）を使用した構成も本発明に含まれる。この場合、上記の各実施形態と同様に、電動機にエンコーダを設けて、エンコーダが検出した電動機の出力軸の回転状態（例えば回転数や角度位置）によるフィードバック制御を行う構成が採用され得る。
【0215】
また、上記の実施形態は、主に自動車用の動力伝達装置の耐久試験装置に本発明を適用した例であるが、本発明はこれに限定されず、産業全般において様々な用途に使用することができる。例えば、２輪車、農業機械、建設機械、鉄道車両、船舶、航空機、発電システム、給排水システム、又は、これらを構成する各種部品の機械特性や耐久性の評価に、本発明を使用することができる。
【0216】
以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、上記の各実施形態においては、一つの（１出力軸を有する）サーボモータ１５０Ｂと１つの２軸出力サーボモータ１５０Ａとを２段連結したサーボモータユニット１５０（又はトルク付与用サーボモータユニット１３２）が使用されているが、一つのサーボモータ１５０Ｂと複数の２軸出力サーボモータ１５０Ａとを３段以上に連結したサーボモータユニットを使用する構成としてもよい。
【0217】
＜補遺＞
サーボモータ式試験装置の適用範囲の更なる拡大のために、超低慣性サーボモータの高い加速特性を維持しながら、更なる高出力化が求められている。
サーボモータ式試験装置の適用範囲の更なる拡大のために、超低慣性サーボモータの高い加速特性を維持しながら、更なる高出力化が求められている。
【0218】
また、サーボモータ式試験装置の製造原価においてサーボモータの原価が占める割合が大きいため、１台のサーボモータを使用して同時に複数の供試体の試験が可能なサーボモータ式試験装置が求められている。
【0219】
しかしながら、単純にサーボモータを高出力化すると、サーボモータの各部の強度を高める必要が生じるため、出力の増加分以上にサイズが大型化し、重量が増加する。また、これにより、サーボモータの慣性モーメントの出力比（サーボモータの出力に対する慣性モーメントの割合）が増大するため、加速特性（躍度を含む）が低下し、出力可能な変動負荷の周波数範囲が低下してしまうという問題が生じる。
【0220】
また、従来のサーボモータは出力軸が１軸しかないため、同時に複数の供試体の試験を可能にするためには、動力を分配するギア機構等を設ける必要があり、摩擦抵抗の増大や試験装置の大型化といった問題があった。
【0221】
本発明の一実施形態によれば、筒状の本体フレームと、本体フレームの軸方向一端部に取り付けられた略平板状の第１ブラケットと、本体フレームの軸方向他端部に取り付けられた略平板状の第２ブラケットと、本体フレームの中空部を通り、第１ブラケット及び第２ブラケットを貫通し、第１ブラケット及び第２ブラケットにそれぞれ設けられた軸受により回転自在に支持された駆動軸と、を備え、駆動軸の一端部を第１ブラケットから外部へ突出させて、外部に駆動力を出力する第１出力軸とし、他端部を第２ブラケットから外部へ突出させて第２出力軸として構成したことを特徴とする２軸出力サーボモータが提供される。
【0222】
第１ブラケット及び第２ブラケットに、互いに対向する面の反対側に、２軸出力サーボモータを取り付けるためのタップ穴が設けられた第１取付面を形成した構成としてもよい。
【0223】
第１ブラケット及び第２ブラケットに、２軸出力サーボモータを取り付けるためのタップ穴が設けられた、第１取付面と垂直な第２取付面を形成した構成としてもよい。
【0224】
第１ブラケット及び第２ブラケットの少なくとも一方に、駆動軸の回転位置を検出するロータリーエンコーダを設けた構成としてもよい。
【0225】
本発明の一実施形態によれば、筒状の本体フレームと、本体フレームの軸方向一端部に取り付けられた負荷側ブラケットと、本体フレームの軸方向他端部に取り付けられた反負荷側ブラケットと、本体フレームの中空部を通り、第１ブラケット及び第２ブラケットを貫通し、負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットにそれぞれ設けられた軸受により回転自在に支持された駆動軸と、を備え、駆動軸の一端部のみが負荷側ブラケットから外部へ突出して、外部に駆動力を出力する出力軸を構成する第２サーボモータと、上記の２軸出力サーボモータと、負荷側ブラケットと第２ブラケットとを所定の間隔を空けて連結する連結部材と、第２サーボモータの出力軸と、２軸出力サーボモータの第２出力軸とを連結するカップリングと、第２サーボモータと２軸出力サーボモータとを同位相で駆動する駆動制御部と、を備えたサーボモータユニットが提供される。
【0226】
上記のサーボモータユニットは、上記の２軸出力サーボモータを備え、負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットのいずれか一方に、駆動軸の回転位置を検出するロータリーエンコーダが取り付けられており、駆動制御部は、ロータリーエンコーダが出力する信号に基づいて第２サーボモータ及び２軸出力サーボモータの駆動を制御するように構成されていてもよい。
【0227】
上記のサーボモータユニットは、上記の２軸出力サーボモータを備え、駆動制御部は、ロータリーエンコーダの一方が出力する信号に基づいて第２サーボモータ及び２軸出力サーボモータの駆動を制御ように構成されていてもよい。
【0228】
本発明の一実施形態によれば、ワークの一端部が取り付けられ、所定の回転軸を中心に回転する第１駆動軸と、ワークの他端部が取り付けられ、回転軸を中心に回転する第２駆動軸と、第１駆動軸を支持すると共に第１駆動軸を回転駆動してワークにねじり荷重を与える荷重付与部と、回転軸を中心に回転自在に荷重付与部を支持する少なくとも一つの第１軸受と、第１駆動軸及び荷重付与部を同位相で回転駆動する回転駆動部と、ねじり荷重を検出するトルクセンサと、を備え、回転駆動部により、第１駆動軸及び第２駆動軸を介してワークを回転させると共に、荷重付与部により、第１駆動軸と第２駆動軸の回転に位相差を与えることで、ワークに荷重を与えるように構成されており、荷重付与部が、第１駆動軸が差し込まれた円筒状の軸部を有するフレームを備え、軸部においてフレームが第１軸受により支持されると共に第１駆動軸を支持し、トルクセンサが、第１駆動軸の軸部に差し込まれた部分に取り付けられると共に部分のねじり荷重を検出するように構成され、荷重付与部が、上記のサーボモータユニットを備えた回転ねじり試験装置が提供される。
【0229】
回転ねじり試験装置が、荷重付与部の外部に配置された、サーボモータユニットに駆動電力を供給する駆動電力供給部と、駆動電力供給部からサーボモータユニットへ駆動電力を伝送する駆動電力伝送路と、荷重付与部の外部に配置された、トルクセンサが出力するトルク信号を処理するトルク信号処理部と、トルクセンサからトルク信号処理部へトルク信号を伝送するトルク信号伝送路と、を備え、駆動電力伝送路が、荷重付与部の外部に配置された外部駆動電力伝送路と、荷重付与部の内部に配置され、荷重付与部と共に回転する内部駆動電力伝送路と、外部駆動電力伝送路と内部駆動電力伝送路とを接続する第１スリップリング部と、を備え、トルク信号伝送路が、荷重付与部の外部に配置された外部トルク信号伝送路と、荷重付与部の内部に配線され、荷重付与部と共に回転する内部トルク信号伝送路と、外部トルク信号伝送路と内部トルク信号伝送路とを接続する第２スリップリング部と、を備え、第２スリップリング部が第１スリップリング部から離隔して配置された構成としてもよい。
【0230】
回転駆動部が、第２モータと、第２モータの駆動力を荷重付与部及び第２駆動軸に伝達して同位相で回転させる駆動力伝達部を備え、駆動力伝達部が、第２モータの駆動力を第２駆動軸に伝達する第１駆動力伝達部と、第２モータの駆動力を荷重付与部に伝達する第２駆動力伝達部と、を備えた構成としてもよい。
【0231】
第１駆動力伝達部及び第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構を備え、第１駆動力伝達部が、回転軸と平行に配置された、第２モータにより駆動される第３駆動軸と、第３駆動軸に同軸に固定された第１駆動プーリーと、荷重付与部に同軸に固定された第１従動プーリーと、第１駆動プーリーと第１従動プーリーとに掛け渡された第１無端ベルトと、を備え、第２駆動力伝達部が、第３駆動軸に同軸に連結された第４駆動軸と、第４駆動軸に固定された第２駆動プーリーと、第１駆動軸に固定された第２従動プーリーと、第２駆動プーリーと第２従動プーリーとに掛け渡された第２無端ベルトと、を備えた構成としてもよい。
【0232】
本発明の一実施形態によれば、動力伝達装置である供試体の入出力軸にトルクを与えるねじり試験装置であって、供試体の入力軸に接続される第１駆動部と、供試体の出力軸に接続される第２駆動部とを備え、第１駆動部及び第２駆動部は、上記のサーボモータユニットと、サーボモータユニットの駆動軸の回転を減速する減速機と、供試体の入力軸又は出力軸が取り付けられ、減速機の出力を供試体の入力軸又は出力軸に伝達するチャックと、減速機の出力をチャックへ伝達すると共に、減速機が出力するトルクを検出するトルクセンサと、チャックの回転数を検出する回転計と、を備えたねじり試験装置が提供される。
【0233】
トルクセンサとチャックとを連結するスピンドルと、スピンドルを回転自在に支持する軸受部とを備え、減速機は、ギアケースと、軸受と、該軸受を介してギアケースに支持されたギア機構とを備え、サーボモータの駆動力を供試体まで伝達する減速機のギア機構、トルクセンサ、及びスピンドルを含む動力伝達軸の荷重が、スピンドル及び減速機のギア機構において支持される構成としてもよい。
【0234】
本発明の一実施形態によれば、第１供試体及び第２供試体の試験を同時に行うねじり試験装置であって、上記の２軸出力サーボモータと、第１出力軸の回転を第１供試体の一端部に伝達する第１駆動伝達部と、第１供試体の他端部を固定する第１反力部と、第２出力軸の回転を第２供試体の一端部に伝達する第２駆動伝達部と、第２供試体の他端部を固定する第２反力部と、を備え、第１駆動伝達部及び第２駆動伝達部は、第１供試体又は第２供試体の一端部を取り付けるチャック装置を備え、第１反力部及び第２反力部は、第１供試体又は第２供試体の他端部を取り付けるチャック装置を備え、第１供試体又は第２供試体に加えられたトルクを検出するトルクセンサを備えた構成としてもよい。
【0235】
第１駆動伝達部及び第２駆動伝達部は、第１出力軸又は第２出力軸の回転を減速する減速機と、減速機の出力軸の回転を検出するロータリーエンコーダと、を備えた構成としてもよい。
【0236】
本発明の一実施形態によれば、フレームと、フレームに固定された、上記のサーボモータユニットと、サーボモータと、サーボモータの回転を減速する減速機構と、減速機構の入力軸とサーボモータの駆動軸とを連結するカップリングと、減速機構の出力軸に固定され、供試体の一端部を把持する第１把持部と、フレームに固定され、供試体の他端部を把持する第２把持部と、を備えたねじり試験装置が提供される。
【0237】
本発明の一実施形態によれば、上記のサーボモータユニットと、送りねじと、送りねじとサーボモータユニットの駆動軸とを連結するカップリングと、送りねじと係合するナットと、ナットの移動方向を送りねじの軸方向のみに制限するリニアガイドと、サーボモータ及びリニアガイドが固定されている支持プレートと、を備えた直動アクチュエータが提供される。
【0238】
本発明の一実施形態によれば、ワークを取り付けるためのテーブルと、テーブルを第１の方向に加振可能な第１アクチュエータと、を備え、第１アクチュエータは、上記のサーボモータユニットと、サーボモータユニットの回転運動を第１の方向又は第２の方向の並進運動に変換するボールねじ機構と、を備えたことを特徴とする加振装置が提供される。
【0239】
本発明の一実施形態によれば、ワークを取り付けるためのテーブルと、テーブルを第１の方向に加振可能な第１アクチュエータと、テーブルを、第１の方向と直交する第２の方向に加振可能な第２アクチュエータと、テーブルを第１アクチュエータに対して第２の方向にスライド可能に連結する第１連結手段と、テーブルを第２アクチュエータに対して第１の方向にスライド可能に連結する第２連結手段と、を備え、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、上記のサーボモータユニットと、サーボモータユニットの回転運動を第１の方向又は第２の方向の並進運動に変換するボールねじ機構と、をそれぞれ備えた加振装置が提供される。
【0240】
本発明の一実施形態によれば、ワークを取り付けるためのテーブルと、テーブルを第１の方向に加振可能な第１アクチュエータと、テーブルを、第１の方向と直交する第２の方向に加振可能な第２アクチュエータと、テーブルを、第１の方向及び第２の方向の双方に垂直な第３の方向に加振可能な第３アクチュエータと、テーブルを第１アクチュエータに対して第２の方向及び第３の方向にスライド可能に連結する第１連結手段と、テーブルを第２アクチュエータに対して第１の方向及び第３の方向にスライド可能に連結する第２連結手段と、テーブルを第３アクチュエータに対して第１の方向及び第２の方向にスライド可能に連結する第３連結手段と、を備え、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び第３アクチュエータは、上記のサーボモータユニットと、サーボモータユニットの回転運動を第１の方向、第２の方向又は第３の方向の並進運動に変換するボールねじ機構と、をそれぞれ備えたことを特徴とする加振装置が提供される。
【0241】
本発明の一実施形態によれば、第１サーボモータと、筒状のケーシング、ケーシング内に固定された第２サーボモータ、及びケーシング内に固定されたフレームとサーボモータの出力軸が連結される入力軸と入力軸の回転を減速して出力すると共にケーシングから突出する出力軸とを備えた減速機を有するトルク付与ユニットと、被検体が取り付けられ一端部が減速機の出力軸と接続される第１シャフトと、一端部がモータの出力軸と接続される第２シャフトと、減速機の出力軸及びトルク付与ユニットのケーシングが接続される接続部を有し出力軸とケーシングの回転運動を歯車にて伝達する第１ギアボックスと、第１シャフトの他端部及び第２シャフトの他端部が接続される接続部を有し該第１シャフトと第２シャフトの回転運動を歯車にて伝達する第２ギアボックスと、を有するねじり試験装置が提供される。
【0242】
本発明によれば、第１ギアボックス及び第２ギアボックスを介して動力循環を行っている為、ベルト機構にて動力循環を行っていた従来構成と比べて、動力のロスが少なくなり、ランニングコストのより低いねじり試験装置が実現される。
【0243】
本発明の一実施形態によれば、出力軸と、所定の動力を模擬した模擬動力を発生するように出力軸の回転を制御する制御部と、制御部から指示されたトルクを出力軸に与える、回転自在に支持された加重付与部と、制御部から指示された回転速度で荷重付与部を回転駆動する回転駆動部と、を備え、加重付与部は、その回転軸が出力軸に連結されたサーボモータを備えた、動力シミュレータが提供される。
【0244】
本発明の実施形態の構成によれば、高回転数においても高い周波数成分のトルク変動を正確に模擬することができる電動式の動力シミュレータが提供される。
【0245】
駆動軸の両端部をそれぞれ第１出力軸と及び第２出力軸とすることにより、ギア機構等の動力分配手段を追加することなく出力の分配が可能になり、動力分配手段の追加に伴う摩擦抵抗の増大や試験装置の大型化が防止される。また、この構成により、第１出力軸及び第２出力軸の一方を他のサーボモータの出力軸に連結して出力を合成することが可能になり、サーボモータの大型化や、それに伴う慣性モーメントの増大による加速特性の低下を抑制しながら高出力化を達成することが可能になる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】