[发明专利]万能试验装置、线性致动器及扭力试验装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种万能试验装置、适于该万能试验装置的线性致 动器及扭力试验装置。

背景技术

一直以来，为了评估材料及构造物的强度、刚性等，而利用在材 料等上施加拉伸、压缩及/或弯曲应力的材料试验装置。此种材料试 验装置，通常被称为万能试验装置。作为万能试验装置例如具有记载 于日本特开第2003-106965号及日本特开第2003-90786号(均为日本 公开专利公报)的装置。

记载于日本特开第2003-106965号及日本特开第2003-90786号的 万能试验装置包括：固定于装置框架的固定部、构成为相对于装置框 架在规定方向(如上下方向)可移动的十字头、及用于使该十字头移 动的驱动单元。拉伸试验通过将试验片的一端固定于固定部，将另一 端固定于十字头，并向离开固定部的方向驱动十字头来进行。此外， 压缩试验测通过在试片被夹在十字头与固定部上的状态下，以接近固 定部的方式驱动十字头来进行。弯曲试验通过例如以固定部或十字头 的一方两点支承试验片，以另一方一点支承试验片，以接近固定部的 方式驱动十字头来进行(三点弯曲试验)。

作为驱动万能试验装置的十字头的驱动单元，例如有记载于日本 特开第2003-106965号的电动式线性致动器，及记载于日本特开第 2003-90786号的油压式线性致动器等。使用油压式线性致动器的试验 装置构成为，通过使用泵将高压的工作油送入油缸的单元，或是从油 缸除去工作油的单元等，来驱动联结于十字头的油缸。如此，因为油 压式线性致动器是通过油压缸直接驱动十字头，所以应答延迟小，可 容易以高频且所希望的振动波形使十字头振动，能够以短时间进行疲 劳试验。相反地，使用油压式线性致动器的试验装置存在下述问题， 即，因工作油泄漏或油雾等发生周边环境污染，因设置工作油槽而导 致设备大型化，因致动器定期维修及工作油更换而产生营运成本增大 及大量消耗天然资源，及泵产生噪音。

作为电动式线性致动器使用例如日本特开第2003-106965号记载 的采用了进给螺杆机构的装置。因为进给螺杆机构可以承受大负载， 且精确地使驱动对象移动，所以，可以说与其它电动式致动器(采用 线性马达及齿轮齿条机构的)比较，适于万能试验装置。

由于使用上述进给螺杆驱动机构的电动式线性致动器的试验装置 仅通过电动式伺服马达与进给螺杆机构即可驱动十字头，所以，与使 用需要工作油槽及大型泵的油压式致动器的试验装置比较，可以说在 对装置周围环境的负担、营运成本、及试验装置小型化等方面具有优 势。

此外，为了评估长条状部件的指定轴周围的强度、刚性等，取代 万能试验装置，而使用扭力试验装置。扭力试验装置是通过两端支承 试验片，并在一端施加支承轴周围的扭矩，而扭转试验片的装置。此 种扭力试验装置具有例如记载于日本特开平第10-274609号(日本公开 专利公报)的装置。

记载于日本特开平第10-274609号的扭力试验装置在基座上固定 框架，在该框架的水平面上设有一对支承部件(在垂直方向扩大的板 状部件)。在各支承部件上安装有用于以两端把持试验片的卡盘。安装 于一方支承部件的卡盘通过减速机构及联结器而与伺服马达的驱动轴 联结。此外，安装于另一方支承部件的卡盘与支承部件成为一体，通 过把持试验片的一端，而固定于另一方的支承部件。因此，通过驱动 伺服马达，可扭转被卡盘把持的试验片。

一般而言，伺服马达适合以低扭矩且高速地使驱动轴旋转。另一 方面，扭力试验装置中，希望以高扭矩且较低速地扭转试验片。因而， 使用伺服马达的扭力试验装置中，可在伺服马达的驱动轴与卡盘之间 设置蜗轮等的减速机构，可进行使用伺服马达的高扭矩的扭力试验。

作为使用上述万能试验装置及扭力试验装置而一般性进行的试验 的一个示例，例举疲劳试验。所谓疲劳试验，是指在试验片上反复施 加负载(应变)，计测直到试验片破损的周期次数等。这种疲劳试验中， 为了可在短时间完成试验，优选尽可能增加每单位时间的反复负载的 周期次数。

发明内容