JP2000296554A - 合成樹脂試験片のノッチ形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】試験片の側面に連続したノッチを正確に形成で
きる合成樹脂試験片のノッチ形成装置を提供すること。 【解決手段】合成樹脂試験片１を保持する保持手段１１
と、合成樹脂試験片１の側面にノッチを形成するノッチ
形成手段１２と、保持手段１１とノッチ形成手段１２と
を合成樹脂試験片１の軸芯と直交する平面内であって側
面に沿った方向に相対移動させて合成樹脂試験片１の側
面にノッチ１Ａを形成する駆動機構１３とを備える。ノ
ッチ形成手段１２と合成樹脂試験片１とを、合成樹脂試
験片１の軸芯と直交する平面内において位置決めした状
態で相対移動させることで合成樹脂試験片１の側面にノ
ッチ１Ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、略柱状の合成樹脂
試験片の側面にノッチを全周にわたって形成するための
合成樹脂試験片のノッチ形成装置に関する。

【０００２】

【背景技術】合成樹脂製パイプの長期寿命評価を行うた
めに、ISO/DIS9080の手法が知られている。この手法で
は、１年余りの試験期間をかけて１００本以上のパイプ
を使用することになるので、多大な本数の試験片と時間
とを費やすことになる。そのため、パイプの寿命評価を
簡易に行うため、JIS K 6774の手法が知られている。こ
の手法は、周面にノッチが連続形成された試験片を用い
てクリープ試験を行うものである。図７に示される通
り、合成樹脂製のパイプから断面略正方形の柱状の試験
片１を打ち抜き、この試験片１の全周囲に連続したノッ
チ１Ａを形成する。

【０００３】試験片１にノッチ１Ａを形成するために
は、通常、レザー刃が使用される。例えば、JIS K 6774
では、刃が一側面に設けられた専用の治具を使用してノ
ッチが形成される。作業員は専用治具を机上に置き、試
験片１を手で持ち、試験片１の一側面に治具の刃に押し
当ててノッチを形成する。その後、試験片１を９０度回
転させて隣の側面に専用治具の刃を押し当ててノッチ１
Ａを形成し、この作業を４側面に連続して行って１つの
連続したノッチ１Ａを形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例で
は、本来、試験片１の４つの側面にそれぞれ治具の刃を
押し当てることで、連続したノッチ１Ａを試験片１に形
成するものであるが、刃の試験片１への押さえ方次第で
はノッチ１Ａが斜めとなり、連続形成されるノッチ１Ａ
の始点と終点とが一致しないという問題点がある。始点
と終点とが一致した連続ノッチ１Ａを形成するには、作
業員の熟練が必要とされることになる。特に、試験片１
は、パイプから打ち抜いて形成されので、湾曲されるこ
とになり、始点と終点とが一致した連続ノッチ１Ａを形
成することが困難である。そのため、種々のノッチ１Ａ
の形状の試験片１が存在することになり、これらの試験
片１を用いてJIS K 6774のパイプの寿命評価予測を行う
と、測定されたデータのバラツキが大きくなり、予測精
度にも影響を及ぼすことになる。

【０００５】本発明の目的は、試験片の側面に連続した
ノッチを正確に形成できる合成樹脂試験片のノッチ形成
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、合
成樹脂試験片を保持する保持手段と合成樹脂試験片の側
面にノッチを形成するノッチ形成手段とを試験片の軸芯
と直交する平面内で相対移動させて前記目的を達成しよ
うとするものである。具体的には、本発明の合成樹脂試
験片のノッチ形成装置は、略柱状の合成樹脂試験片の側
面に全周にわたり連続したノッチを形成する装置であっ
て、前記合成樹脂試験片を保持する保持手段と、前記合
成樹脂試験片の側面にノッチを形成するためのノッチ形
成手段と、前記保持手段と前記ノッチ形成手段とを前記
合成樹脂試験片の軸芯と直交する平面内であって側面に
沿った方向に相対移動させて前記合成樹脂試験片の側面
にノッチを形成する駆動機構とを備えたことを特徴とす
る。

【０００７】この構成の本発明では、保持手段で合成樹
脂試験片を保持し、ノッチ形成手段を合成樹脂試験片の
一側面に当接させる。その後、駆動機構を作動させて保
持手段とノッチ形成手段とを、合成樹脂試験片の軸芯と
直交する平面内であって側面に沿って相対移動させる。
すると、合成樹脂試験片の一側面に１本のノッチが形成
される。さらに、合成樹脂試験片の姿勢を変更してお
き、先程と同じ動作を繰り返し、合成樹脂試験片の前記
側面と隣り合う側面にノッチを連続形成する。この動作
を全ての側面に対して繰り返して行うことで、合成樹脂
試験片の全ての側面に１本の連続したノッチを形成す
る。

【０００８】従って、本発明では、ノッチ形成手段で合
成樹脂試験片の側面にノッチを形成するにあたり、ノッ
チ形成手段と合成樹脂試験片とを、合成樹脂試験片の軸
芯と直交する平面内において位置決めした状態で相対移
動させるため、全ての側面に形成されるノッチの始点と
終点とが正確に繋がることになる。そのため、作業員の
熟練度によって不具合な形態のノッチが形成されること
がないので、この合成樹脂試験片を使用して測定を行っ
ても、測定されたデータのバラツキがなくなり、測定精
度が良好となる。

【０００９】ここで、本発明においては、前記ノッチ形
成手段は刃を備えて構成し、前記合成樹脂試験片と前記
ノッチ形成手段との接触を検知する検知手段を備えた構
成が好ましい。この構成では、刃が合成樹脂試験片の側
面に接触した状態を確実に検知手段で検知することがで
きるので、ノッチ深さを正確に制御することができる。

【００１０】また、本発明は、前記合成樹脂試験片の軸
芯と平行な線分を中心に前記保持手段を回転する回転機
構を備えた構成が好ましく、この場合、前記駆動機構は
前記ノッチ形成手段を前記合成樹脂試験片の軸芯と直交
する方向に沿って移動させる構成が好ましい。この構成
では、回転機構によって合成樹脂試験片の姿勢を変更す
ることになるので、ノッチ形成にあたり、ノッチ形成手
段は合成樹脂試験片に対して姿勢を変更することなく同
一動作を繰り返すだけでよいので、駆動機構の構成が簡
単なものとなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。ここで、本実施形態でノッチが
形成される合成樹脂試験片１は図７で示される試験片１
と同じであって、断面略正方形の略柱状に形成されてい
る。ここで、断面略正方形とは互いに対向する側面が直
線状に形成され、これらの直線状の側面と直交する２つ
の側面が同一方向に湾曲している形状（図２及び図４参
照）を含むものである。図１から図３には本実施形態が
示されている。図１は本実施形態にかかるノッチ形成装
置の正面図であり、その一部の断面が斜線で示されてい
る。図２は図１のII-II線に沿った矢視断面図である。

【００１２】これらの図において、ノッチ形成装置は、
ベース１０の両側上面に互いに対向配置され合成樹脂試
験片１の両端部を保持する保持手段１１と、合成樹脂試
験片１の側面にノッチを形成するノッチ形成手段１２
と、このノッチ形成手段１２を合成樹脂試験片１に対し
て移動させる駆動機構１３と、合成樹脂試験片１とノッ
チ形成手段１２との接触を検知する検知手段１４と、保
持手段１１を回転する回転機構１５とを備えて構成され
ている。

【００１３】保持手段１１は、円板部２０と、この円板
部２０の端面に固定された第１から第４の板材２１〜２
４と、第３の板材２３との間で合成樹脂試験片１の端部
を挟持するボルト部材２５とを備えて構成されている。
隣合う板材２１〜２４は、円板部２０の軸芯を囲むよう
に互いに直交配置されており、第２の板材２２と第３の
板材２３との間に形成される直角の入り隅部に合成樹脂
試験片１の互いに隣り合う２つの側面が当接される。第
３の板材２３と対向する第１の板材２１にはボルト部材
２５が螺合され、このボルト部材２５の先端部で合成樹
脂試験片１の側面を押圧する。

【００１４】回転機構１５は、円板部２０の軸芯を回転
中心として保持手段１１を回転させるもので、円板部２
０に同芯上に連結された回転部材３０と、この回転部材
３０の軸部３０Ａを軸受け３１を介して支持する支持部
材３２と、回転部材３０の回転を阻止するロック機構３
３とを備えて構成されている。回転部材３０は、その軸
部３０Ａの一端面部がフランジ３４と固定され、このフ
ランジ３４はボルト３５で円板部２０と固定されてい
る。回転部材３０は、その軸部３０Ａの途中に軸受け３
１の抜け止めをするリング部材３６が取り付けられ、そ
の軸部３０Ａの他端部に操作ハンドル３７が固定されて
いる。支持部材３２は、その下部にプレート３８を備
え、このプレート３８はベース１０に立設されたコラム
３９の上端に固定されている。

【００１５】ロック機構３３は、リング部材３６と操作
ハンドル３７との間に配置されており、その詳細な構造
が図３に示されている。図３において、プレート３８の
上面には、回転部材３０の軸部３０Ａを回転自在に保持
するブロック４０が設けられており、このブロック４０
の中央部には、軸部３０Ａを回転自在にガイドする孔部
４０Ａが形成され、この孔部４０Ａと連続するように切
欠４０Ｂが孔部４０Ａの下方所定位置からブロック４０
の上端縁にかけて上下に形成されている。この切欠４０
Ｂによってブロック４０は、切欠４０Ｂの下端縁を中心
に開脚可能とされている。

【００１６】ブロック４０の上部にはボルト４１が左右
に貫通して設けられ、このボルト４１の先端部はブロッ
ク４０に埋設されたナット４２に螺合されている。この
ボルト４１をナット４２に締め付けることでブロック４
０の切欠４０Ｂの間隔が狭くなり、軸部３０Ａがブロッ
ク４０に締め付けられて回転部材３０の回転が阻止され
る。一方、ボルト４１とナット４２とを緩めることでブ
ロック４０の切欠４０Ｂの間隔が広くなり、軸部３０Ａ
とブロック４０との間に隙間ができて回転部材３０の回
転が許容される。

【００１７】図１及び図２において、ノッチ形成手段１
２は、互いに対向する保持手段１１の中間位置に設けら
れるものであって、刃面が合成樹脂試験片１の軸芯と直
交する平面内に位置する剃刀４３と、この剃刀４３を保
持するホルダ４４とから構成されている。この剃刀４３
は金属から形成されている。ホルダ４４は、剃刀４３を
両側から保持するもので、刃が上方に突出するように剃
刀４３を係止する係止部材４５を備えている。ここで、
剃刀４３の刃先は水平面に対して斜めとされている。

【００１８】駆動機構１３は、ホルダ４４を固定したス
テージ４６と、このステージ４６を矢印Ｐで示す上下方
向と矢印Ｑで示す剃刀４３と同一平面内であって水平な
方向とに移動可能に支持する本体４７と、この本体４７
に設けられステージ４６を昇降させる上下用ダイヤルメ
ーター機構４８と、本体４７に設けられステージ４６を
矢印Ｑで示す水平方向に往復移動させる水平用ダイヤル
メーター機構４９とを備えている。

【００１９】上下用ダイヤルメーター機構４８は、本体
４７の側面から突出して形成された操作部４８Ａと、こ
の操作部４８Ａの操作によってステージ４６を矢印Ｐ方
向に昇降する連動機構部（図示せず）とから構成され、
この連動機構部は本体４７の内部に設けられた図示しな
いラック、ピニオン等の歯車機構、ベルト機構等の適宜
な機構からなる。水平用ダイヤルメーター機構４９は、
本体４７の側面から突出して形成された操作部４９Ａ
と、この操作部４９Ａの操作によってステージ４６を矢
印Ｑ方向に往復移動させる連動機構部（図示せず）とか
ら構成され、この連動機構部は本体４７の内部に設けら
れた図示しないラック、ピニオン等の歯車機構、ベルト
機構等の適宜な機構からなる。

【００２０】図２に示される通り、検知手段１４は、合
成樹脂試験片１とノッチ形成手段１２との接触を視覚で
検知する視覚検知装置５０と、合成樹脂試験片１とノッ
チ形成手段１２との接触を電気的に検知する電気検知装
置６０とから構成されている。視覚検知装置５０は、剃
刀４３の近傍に配置されたマイクロスコープ５１と、こ
のマイクロスコープ５１の映像を映し出すモニター５２
とから構成されている。作業員は、モニター５２に映し
出された剃刀４３と合成樹脂試験片１との接触状態を確
認しながらダイヤルメーター機構４８，４９を操作す
る。

【００２１】電気検知装置６０は、表面に金属粉、金属
箔が塗布された合成樹脂試験片１と金属製剃刀４３との
通電状態検知するもので、合成樹脂試験片１と剃刀４３
との間を接続するためのコード６１と、このコード６１
の途中にそれぞれ設けられた電池６２及び電球６３とか
ら構成される。合成樹脂試験片１と剃刀４３とが通電さ
れると、この電球６３が点灯する。なお、この電球６３
に代えてスピーカやモニターを用いてもよい。

【００２２】次に、本実施形態で合成樹脂試験片１にノ
ッチ１Ａを形成する方法を図４に基づいて説明する。ま
ず、保持手段１１に合成樹脂試験片１の両端部を固定す
る。この場合、合成樹脂試験片１の一側面が下面を向く
ようにしておき、ロック機構３３で合成樹脂試験片１と
連結された回転部材３０を固定する。さらに、上下用ダ
イヤルメーター機構４８及び水平用ダイヤルメーター機
構４９を操作して剃刀４３を合成樹脂試験片１の近傍の
所定位置にセットする。剃刀４３が所定位置にセットさ
れたか否かを、検知手段１４で確認する。

【００２３】その後、水平用ダイヤルメーター機構４９
を操作して剃刀４３を水平方向に移動させる。すると、
図４（Ａ）に示される通り、合成樹脂試験片１の下面に
ノッチ１Ａが形成される。さらに、上下用ダイヤルメー
ター機構４８及び水平用ダイヤルメーター機構４９を操
作して剃刀４３を最初の位置に戻し、ロック機構３３を
解除して回転部材３０の回転を許容し、操作ハンドル３
７で保持手段１１を９０度回転させる。すると、合成樹
脂試験片１のノッチ１Ａが形成された側面と隣合う側面
が下方に向くことになり、この状態でロック機構３３で
回転部材３０を固定する。

【００２４】前述と同様に、上下用ダイヤルメーター機
構４８及び水平用ダイヤルメーター機構４９を操作して
剃刀４３を合成樹脂試験片１の近傍の所定位置にセット
する。その後、水平用ダイヤルメーター機構４９を操作
して剃刀４３を水平方向に移動させる。すると、図４
（Ｂ）に示される通り、合成樹脂試験片１の下面にノッ
チ１Ａが連続形成される。同様に、図４（Ｃ）及び図４
（Ｄ）に示される通り、合成樹脂試験片１を９０度づつ
回転させながらその下面にノッチ１Ａを形成し、最終的
には、合成樹脂試験片１の４側面に１本の閉じたノッチ
１Ａが連続形成される。ノッチの深さ、合成樹脂試験片
のサンプリング方法等は、JIS K 6774の全周ノッチ式引
張クリープ試験法に準拠した。

【００２５】従って、本実施形態によれば、合成樹脂試
験片１を保持する保持手段１１と、合成樹脂試験片１の
側面にノッチを形成するノッチ形成手段１２と、保持手
段１１とノッチ形成手段１２とを合成樹脂試験片１の軸
芯と直交する平面内であって側面に沿った方向に相対移
動させて合成樹脂試験片１の側面にノッチ１Ａを形成す
る駆動機構１３とを備えてノッチ形成装置を構成してお
り、ノッチ形成手段１２と合成樹脂試験片１とを、合成
樹脂試験片１の軸芯と直交する平面内において位置決め
した状態で相対移動させることで合成樹脂試験片１の側
面にノッチを形成するため、全ての側面に形成されるノ
ッチ１Ａの始点と終点とが正確に繋がることになる。ノ
ッチ１Ａが正確に形成されるため、この合成樹脂試験片
１を使用して測定を行っても、測定されたデータのバラ
ツキが少なくなり、測定精度が良好となる。

【００２６】また、本実施形態では、ノッチ形成手段１
２は剃刀４３を備えて構成し、合成樹脂試験片１と剃刀
４３との接触を検知する検知手段１４を備えたため、剃
刀４３が合成樹脂試験片１の側面に接触した状態を確実
に検知手段１４で検知することができるので、ノッチ深
さを正確に制御することができる。特に、本実施形態で
は、検知手段１４を、合成樹脂試験片１とノッチ形成手
段１２との接触を視覚で検知する視覚検知装置５０と、
合成樹脂試験片１とノッチ形成手段１２との接触を電気
的に検知する電気検知装置６０との２種類から構成した
ため、ノッチ深さの制御をより正確に行うことができ
る。

【００２７】また、ノッチ形成装置は、合成樹脂試験片
１の軸芯と平行な線分を中心に保持手段１１を回転する
回転機構１５を備え、駆動機構１３はノッチ形成手段１
２を合成樹脂試験片１の軸芯と直交する方向に沿って移
動させる構成としたため、回転機構１５によって合成樹
脂試験片１の姿勢を変更することになるので、ノッチ形
成にあたり、ノッチ形成手段１２が合成樹脂試験片１に
対して姿勢を変更することなく同一動作を繰り返すだけ
でよく、駆動機構１５の構成が簡単なものとなる。つま
り、ノッチ形成手段１２を固定しておき、このノッチ形
成手段１２に対して保持手段１１が移動する構成でもよ
いが、この構成では、保持手段１１をノッチ形成手段１
２に対して往復移動させ、かつ、合成樹脂試験片１の周
方向に移動させるという複雑な構成が必要となる。

【００２８】さらに、回転機構１５は回転部材３０を回
転させるための操作ハンドル３７を備えているので、保
持手段１１に保持された合成樹脂試験片１の姿勢を簡単
に変更することができる。その上、回転機構１５はロッ
ク機構３３を備えて構成しており、ノッチ形成手段１２
で合成樹脂試験片１の側面にノッチ１Ａを形成するにあ
たり、合成樹脂試験片１が誤って回転することを回避で
きる。そのため、正確なノッチ１Ａを形成することがで
きる。

【００２９】次に、本実施形態の効果を確認するために
実験を行ったので、その実験結果を説明する。出光高密
度ポリエチレン550Pを用い所定の条件でパイプを製造し
た。このパイプは、パイプ成形機を使用し、樹脂温度22
0℃、引取速度3m／minにて外径90mm、肉厚8.2mmであ
る。従来例では、このパイプからJIS K6774の方法で合
成樹脂試験片を切り出してノッチを形成した。これに対
して、本実施形態では、切り出した合成樹脂試験片にノ
ッチ形成装置を使用してノッチを形成した。

【００３０】本実施形態で製造された合成樹脂試験片と
従来例で製造された合成樹脂試験片とを用いて引張クリ
ープ試験を行った。クリープ試験の条件は、温度80℃、
所定の応力下での破断時間を測定するものであり、ｎ＝
２である。図５は本実施形態のノッチ形成装置でノッチ
を形成した合成樹脂試験片でクリープ試験を行った結果
を示すグラフであり、図６は従来例の方法でノッチを形
成した合成樹脂試験片でクリープ試験を行った結果を示
すグラフである。図６で示される従来例では、同一応力
下でのバラツキが多く、長期寿命を推定する際の誤差が
大きくなる可能性が高い。これに対して、図５で示され
る本実施形態では、同一応力下でのバラツキが少ない。

【００３１】なお、本発明は前述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での
変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、
前記実施形態では、合成樹脂試験片１と剃刀４３との接
触を検知する検知手段１４を備えたが、本発明では、こ
の検知手段１４を必ずしも設けることを要しない。仮
に、検知手段１４を設ける場合であっても、視覚検知装
置５０及び電気検知装置６０のいずれか一方でもよい。
さらに、本発明の駆動機構１３は、ダイヤルメーター機
構４８，４９を備えた手動機構に限らず、歯車機構をモ
ータで制御する自動機構であってもよい。

【００３２】また、本発明でノッチが形成される合成樹
脂試験片は図２及び図４で示す断面略正方形の形状であ
ることを要せず、五角形や六角形等の多角形であっても
よい。さらに、ノッチ形成手段１２は剃刀４３を備えて
構成したが、剃刀４３に代えてバイト等の他の切削手段
を用いてもよく、切削手段に代えてレーザー装置を用い
るものであってもよい。剃刀４３は金属製であったが、
セラミック製等、他の材質から剃刀４３を形成してもよ
い。セラミック等の非導電性材料から剃刀４３を形成す
る場合には、刃面に金属粉を塗布することで、電気検知
装置６０をそのまま利用することができる。

【００３３】

【発明の効果】このような本発明によれば、ノッチ形成
手段で合成樹脂試験片の側面にノッチを形成するにあた
り、ノッチ形成手段と合成樹脂試験片とを、合成樹脂試
験片の軸芯と直交する平面内において位置決めした状態
で相対移動させるため、試験片の側面に連続したノッチ
を正確に形成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる合成樹脂試験片の
ノッチ形成装置の全体構成を示す正面図である。

【図２】図１中、II-II線に沿った矢視断面図である。

【図３】ロック機構を示す側面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は前記実施形態の動作を説明す
る概略図である。

【図５】前記実施形態の実験結果を示すグラフである。

【図６】従来例の実験結果を示すグラフである。

【図７】パイプから合成樹脂試験片を切り出す状態を示
す概略図である。

【符号の説明】

１ 合成樹脂試験片 １Ａ ノッチ １１ 保持手段 １２ ノッチ形成手段 １３ 駆動機構 １４ 検知手段 １５ 駆動機構 ３３ ロック機構 ４３ 剃刀

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 晶弘 東京都江東区白河２−15−４ 株式会社丸 東製作所内 Ｆターム(参考） 4F209 AP19 PA01 PB01 PC01 PN20 PQ20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略柱状の合成樹脂試験片の側面に全周にわ
   たり連続したノッチを形成する装置であって、前記合成
   樹脂試験片を保持する保持手段と、前記合成樹脂試験片
   の側面にノッチを形成するためのノッチ形成手段と、前
   記保持手段と前記ノッチ形成手段とを前記合成樹脂試験
   片の軸芯と直交する平面内であって側面に沿った方向に
   相対移動させて前記合成樹脂試験片の側面にノッチを形
   成する駆動機構とを備えたことを特徴とする合成樹脂試
   験片のノッチ形成装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の合成樹脂試験片のノッチ
   形成装置において、前記ノッチ形成手段は刃を備え、前
   記合成樹脂試験片と前記ノッチ形成手段との接触を検知
   する検知手段を備えたことを特徴とする合成樹脂試験片
   のノッチ形成装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の合成樹脂試験片の
   ノッチ形成装置において、前記合成樹脂試験片の軸芯と
   平行な線分を中心に前記保持手段を回転する回転機構を
   備え、前記駆動機構は前記ノッチ形成手段を前記合成樹
   脂試験片の軸芯と直交する方向に沿って移動させること
   を特徴とする合成樹脂試験片のノッチ形成装置。