JPH03200043A - 回転捩り試験機における捩り角度検出装置 - Google Patents

回転捩り試験機における捩り角度検出装置

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JPH03200043A JP1338575A JP33857589A JPH03200043A JP H03200043 A JPH03200043 A JP H03200043A JP 1338575 A JP1338575 A JP 1338575A JP 33857589 A JP33857589 A JP 33857589A JP H03200043 A JPH03200043 A JP H03200043A
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Susumu Takada
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車用クラッチのクラッチディスク
などのように、捩り力が加わる回転状態で使用される駆
動部品を試験片とし、この試験片の回転捩りに対する耐
久性を試験する場合などに使用する回転捩り試験機にお
いて、試験片に加えられる捩りの角度を検出する捩り角
度検出装置に関するものである。
〔従来の技術〕
クラッチディスクに装着されているダンパスプリングな
どの耐久性を試験するには、クラッチディスクのスプラ
インハブとディスクプレートとの間に回転捩り力を繰り
返して与えることが必要である。このために、従来第9
図に示すように、駆動モータ1によって回転駆動される
回転軸2と、該回転軸2中に設けられ正逆回転の繰り返
しトルクを発生するロータリアクチュエータ3とを備え
、上記回転軸2にその軸方向に沿って上記ロータリアク
チュエータ3の出力軸3aを貫挿する中空部2aを形成
し、上記中空部2aが形成されている上記回転軸2の端
部2bと上記出力軸3aの端部3bとに図示しない固定
治具を用いて試験片4の外周部と内周部をそれぞれ固定
して試験片4を回転しながらその内外周に動的捩りトル
クを加えるようにした回転捩り試験機が一般に使用され
ていた。
同図において、駆動モータ1の回転は駆動ベルト5を介
して回転軸2に伝達され、回転軸2はその両端部におい
て軸受6a及び6bによってベースB上に回転自在に支
承されている0回転軸2はまた、ロータリアクチュエー
タ3が内部に形成され重量が重くなっている部分でも軸
受6C及び6dによって支承されている。上記ロータリ
アクチュエータ3としては、例えば実開昭52−112
879号公報などに開示されているものが使用できる。
回転軸2内には、第10図に示すように出力軸3aを回
転自在に軸承すると共に、この軸承した出力軸3aによ
って2つの内室2c及び2dに分割される空所2eが形
成されている。各内室2c、2dは、出力軸3aの一端
外周に対称に設けた一対のフィン3a、によって更に2
つに分割され油圧室2ft乃至2faが形成されている
。上記油圧室2f、乃至2faの各々にはサーボ弁3C
の切換えによって油圧路2g+乃至2gmを通じて油圧
が選択的に供給されて、出力軸3aが所定の角度範囲で
回転軸2に対して正逆回転されるようになる。
このようにロータリアクチュエータ3によって回転軸2
と出力軸3aとの間に相対的な回転トルクが発生され、
これが試験片4の内周部と外周部との間に加えられ、試
験片の回転捩り試験が行われる。
ところで、上記試験片4に加えた回転捩りのトルクを検
出するため、出力軸3aにはその途中にフレキシブルカ
ップリング機構78を介してトルク検出器8が直列に連
結され、トルク検出器8が検出したトルクに応じた電気
信号は出力軸3a及び回転軸2の中心にあけた貫通孔3
d及び2hに挿通した信号線を介して回転軸2の一端側
に導かれ図示しないスリップリングを介して出力される
なお、出力軸3aにトルク検出器8を設ける関係で、回
転軸2も分割され、この分割された回転軸2はフレキシ
ブルカップリング機構7bによって連結されている。
また、上記試験片4に加える回転捩りの回転角度を検出
するために、2つのロータリエンコーダ9a及び9bが
設けられ、一方のロータリエンコーダ9aは、回転軸2
に駆動ベル)9a、を介して連結されて回転軸2の回転
に応じたパルス信号を発生する。他方のロークリエンコ
ーダ9bは、回転軸2に回転自在に設けられ、上記フレ
キシブルカップリング機構7bに円弧状にあけた長孔7
b、(第11図参照)に挿通した連結棒9b、を介して
出力軸3aが連結されたプーリ9bzに駆動ベルト9b
、を介して連結され、出力軸3aの回転分増減された回
転軸2の回転に応じたパルス信号を発生する。この2つ
のロータリエンコーダ9a及び9bが発生するパルス信
号を処理することによって回転軸2と出力軸3aとの間
の相対的な回転角度、すなわち試験片4に加わる回転捩
り角度を検出することができる。
上述のようにして検出したトルク及び回転捩り角度は、
サーボ弁3Cをフィードバック制御して試験片4に所定
の捩りトルク及び捩り角度を加えるために利用される。
上記サーボ弁3Cのフードパック制御のために、第12
図に示すようにロータリエンコーダ9aが発生するパル
ス信号をインクリメントパルスとして、ロータリエンコ
ーダ9bが発生するパルス信号をデクリメントパルスと
してアップダウンカウンタ10にそれぞれ入力し、アッ
プダウンカウンタ10の出力に両パルスエンコーダ9a
及び9bが発生するパルス数の差に相当するデジタル信
号を出力させ、このアップダウンカウンタ10のデジタ
ル出力をデジタル/アナログ(D/A)変換器11でア
ナログ信号に変換して捩り角度を求めている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の装置においては、駆動ベルトを介して回
転軸2及び出力軸3aにそれぞれ連結したロータリエン
コーダ9a及び9bからのパルス信号を処理して捩り角
度を検出するようにしていたため、ロークリエンコーダ
に回転を伝達するための回転連結機構による制約のため
換り繰り返し周波数が例えば7000rpm又は100
Hz以上になる試験では駆動ベルトの強度等により所定
の制御ができなくなり、またロークリエンコーダの内部
構造の関係でノイズが多くなり誤動作し易くなり、更に
出力軸の回転取出し構造の関係で涙り角度を大きくとれ
ないなど多くの問題があった。
よって本発明は、上述した従来のものの問題点を解消し
て、より大きな捩り角度での試験を可能にすると共に、
試験片に加えられる捩り角度を高速試験においても正確
に検出できるようにした回転捩り試験機における捩り角
度検出装置を提供することを課題としている。
〔課題を解決するための手段] 上記課題を解決するため本発明により成された捩り角度
検出装置は、駆動モーフ・によって回転駆動される回転
軸と、該回転軸中に設けられ正逆回転の繰り返しトルク
を発生するロータリアクチュエータとを備え、前記回転
軸にその軸方向に沿って前記ロータリアクチュエータの
出力軸を貫挿する中空部を形成し、前記回転軸端と前記
出力軸端とに試験片の外周部と内周部をそれぞれ固定し
て試験片を回転しながらその内外周に動的捩りトルクを
加えるようにした回転捩り試験機において、前記回転軸
側にはその中空部内に、N極、S極を交互に磁化した帯
状部材を前記出力軸と同心円に配置し、前記出力軸側に
は前記帯状部材と対向して、前記帯状部材のN極、S極
による磁束を検出し、前記回転軸と前記出力軸との間の
相対的な回転によって互いに位相の異なる電気信号を発
生する磁束センサを配置し、前記磁束センサが発生する
電気信号に基づき試験片に加えた捩りの角度を検出する
ようにしたことを特徴としている。
〔作 用] 上記構成において、回転軸側にはその中空部内に、N極
、S極を交互に磁化した帯状部材を出力軸と同心円に配
置し、出力軸側には帯状部材と対向して、帯状部材のN
極、S極による磁束を検出し、回転軸と出力軸との間の
相対的な回転によって互いに位相の異なる電気信号をそ
れぞれ発生する磁束センサを配置しているので、磁束セ
ンサが発生する電気信号に基づき、回転軸とロータリア
クチュエータの出力軸との間の相対的な回転角度の変化
、すなわち回転軸端と出力軸端とにそれぞれ固定された
試験片の外周部と内周部との間に加えられる動的捩りの
角度を検出することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明による回転捩り試験機における捩り角度
検出装置の一実施例の要部を示す図であり、同図におい
て、第9図について上述した従来のものと同等の部分に
は同一の符号を付しである。
第1図において、回転軸2はその中空部にロータリアク
チュエータ3の出力軸3aの途中にトルク検出器8を収
容するため分割されている。この分割した回転軸2には
フランジ2jがそれぞれ固着され、このフランジ2jは
筒状部材21のフランジ2i+及び2izとそれぞれ対
向されフレキシブルカップリング機構7bによって連結
されている。上記回転軸2に固着したフランジ2jには
出力軸3aと同軸的に凹所2JIが形成され、この凹所
2jIの内周壁には、第2図に簡略化して示すようにN
極、S極を適当な長さに交互に磁化した帯状部材12が
取付けられている。
一方、フレキシブルカップリング機構7aを介してトル
ク検出器8を連結するため分割した出力軸3aにはフラ
ンジ3eが取付けされ、このフランジ3eには上記帯状
部材12と対向して検出ヘッド13が固定されている。
検出ヘッド13は、上記帯状部材12に磁化されたN極
、S極による磁束を検出し、上記回転軸2と上記出力軸
3aとの間の相対的な回転によって第2図に示すように
互いに90度位相の異なる電気信号をそれぞれ発生する
る2つの磁束センサ13a及び13b(第3図参照)か
らなる。磁束センサ13a及び13bが発生する電気信
号は、トルク検出器8が発生する電気信号と同様に出力
軸3aの中心部にあけた貫通孔3dを通じて導出・され
る。
検出ヘッド13の磁束センサ13a及び13bが発生す
る電気信号は、第3図に示すように波形整形回a 14
 a及び14bにそれぞれ入力され、ここで波形整形さ
れて矩形波に変換される。今、磁束センサ13aが発生
する電気信号の位相が磁束センサ13bよりも回転軸2
の正回転方向に対して位相が90度先行するように設け
られている場合、出力軸3aの正方向の回転に応じて磁
束センサ13a及び13bが発生する電気信号は、波形
整形回路14a及び14bによって第4図に示す°よう
な矩形波に変換される。これに対して、出力軸3aの逆
回転に応じて磁束センサ13a及び13bが発生する電
気信号は、波形整形回路14a及び14bによって第5
図に示すような矩形波に変換される。
上記波形整形回路14a及び14bの出力信号は周波数
逓倍回路15及び回転方向判別回路16に入力される0
回転方向判別回路16は磁束センサ13aからの電気信
号の立ち上がり時に磁束センサ13bの電気信号がLレ
ベルにあるかHレベルにあるかによって、出力軸3aが
正回転しているか逆回転しているかを反転する。この回
転方向判別回路16による判別結果は周波数逓倍回路1
5に入力され、周波数逓倍回路15の例えば4逓倍した
矩形波をアップダウンカウンタ17のアップ人力U、ダ
ウン人力りの何れに入力するかを決定するために使用さ
れる。このことによって、アップダウンカウンタ17は
出力軸3aが回転軸2に対して正回転したときアップカ
ウントし、逆回転したときダウンカウントする。アップ
ダウンカウンタ170カウント値は回転軸2に対する出
力軸3aの回転角度、すなわち捩り角度に相当する値に
なる。従って、これをD/A変換器18によってアナロ
グ信号に変換して図示しないサーボ制御系に入力し、サ
ーボ弁3cを制御することによって、所定の捩り回転が
試験片4の内外周に加わるようにロータリアクチュエー
タ3を作動させることができる。
なお、回転軸2を駆動モータ1による駆動によって所定
の回転速度で回転させるために、回転軸20回転速度と
その回転方向を検出しなければならないが、このために
例えば第6図に示すように回転軸2に磁性材料からなる
歯車20を固定し、この歯車20と対向して磁気センサ
21を配置している。
また、図示実施例では、上記回転軸2に固着したフラン
ジ2jに形成した凹所2j+の内周壁に帯状部材12が
取付けられているが、第7図及び第8図に示すようにフ
ランジ2jの板面に出力軸3aと同心円状に帯状部材1
2を貼り付け、これと対向して2つの磁束センサ13a
及び13bを出力軸3a側のフランジ3eに取付けるよ
うにしてもよい。
〔効 果〕
以上説明したように本発明によれば、回転軸側に配置し
た、N極、S極を交互に磁化した帯状部材と、出力軸側
に配置した磁束センサとによって、回転軸とロータリア
クチュエータの出力軸との間の相対的な回転角度の変化
、すなわち回転軸端と出力軸端とにそれぞれ固定された
試験片の外周部と内周部との間に加えられる動的捩りの
回転角度を検出するようにしていて、従来のように駆動
ベルトによって回転軸及び出力軸にそれぞれ連結したロ
ークリエンコーダを使用していないので、回転連結機構
による制約のため高い捩り繰り返し周波数での試験の制
御ができなくなることがなく、また構造的にノイズが発
生しないようになっているので誤動作が起こらず、また
捩り角度が大きくとれ、より大きな捩り角度での試験を
可能にすると共に、試験片に加えられる捩り角度を高速
試験においても正確に検出できるという効果が得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による回転捩り試験機における捩り角度
検出装置の一実施例を示す図、第2図は第1図中の捩り
角度検出装置の原理を示す説明図、 第3図は装置の回路構成を示すブロック図、第4図及び
第5図は装置における捩り方向の検出原理を示すための
タイミングチャート図、 第6図は回転軸の回転検出の仕方の一例を示す説明図、 第7図及び第8図は装置の変形例を示す図、第9図は従
来の捩り角度検出装置の一例を示す図、 第10図及び第11図は第9図中の一部分の拡大図、第
12図は従来の装置の回路構成を示すブロック図である
。 l・・・駆動モータ、2・・・回転軸、3・・・ロータ
リアクチュエータ、2a・・・中空部、4・・・試験片
、12・・・帯状部材、13・・・検出ヘッド、13a
、13b・・・磁束センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 駆動モータによって回転駆動される回転軸と、該回転軸
    中に設けられ正逆回転の繰り返しトルクを発生するロー
    タリアクチュエータとを備え、前記回転軸にその軸方向
    に沿って前記ロータリアクチュエータの出力軸を貫挿す
    る中空部を形成し、前記回転軸端と前記出力軸端とに試
    験片の外周部と内周部をそれぞれ固定して試験片を回転
    しながらその内外周に動的捩りトルクを加えるようにし
    た回転捩り試験機において、 前記回転軸側にはその中空部内に、N極、S極を交互に
    磁化した帯状部材を前記出力軸と同心円に配置し、 前記出力軸側には前記帯状部材と対向して、前記帯状部
    材のN極、S極による磁束を検出し、前記回転軸と前記
    出力軸との間の相対的な回転によって互いに位相の異な
    る電気信号を発生する磁束センサを配置し、 前記磁束センサが発生する電気信号に基づき試験片に加
    えた捩りの角度を検出するようにした、ことを特徴とす
    る捩り角度検出装置。
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