JP2009257963A - 治具クランパ破壊試験装置及び治具クランパ破壊試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】治具クランパの強度を精度高く把握することができる治具クランパ破壊試験装置及び治具クランパ破壊試験方法を提供する。
【解決手段】供試体としてのクランパ試験片２のクランプ面７に油圧シリンダ１３が発生する押上荷重を付与するプッシュピン２８を設け、該プッシュピン２８を含む仮想軸上に前記クランプ面７にかかる荷重を測定する荷重測定器３０を配置している。このため、荷重測定器３０は、プッシュピン２８を通してクランプ面７にかかる荷重を、外乱の入力を抑えて測定して出力でき、これに伴いクランパ試験片２の強度計測の精度向上を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車工場の生産ラインなどにおいて用いられるワーク固定のための治具クランパの強度把握などに用いられる破壊試験装置及び治具クランパ破壊試験方法に関する。

自動車工場などの生産ラインにおいて、ワークを固定するために治具クランパが用いられている。生産ラインの良好な稼動を確保するなどのために、治具クランパには、適切な強度を備えることが望まれている。
治具クランパの一例として、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示される治具クランパ１０１がある。治具クランパ１０１は、固定部分に支持される略筒状のクランパ本体１０２と、クランパ本体１０２から延び、先端側がワークに当接して荷重（荷重負荷）を受けるアーム部１０３とからなり、オフセットの無い比較的単純な形状をなしている。

上記治具クランパ１０１については、治具クランパ１０１の設計時に手計算（机上計算）により次のようにして、最大曲げ応力値σ（強度）を求める。すなわち、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、アーム部１０３のクランパ本体１０２との接続部分１０４から荷重負荷Ｆを受ける部分〔最小断面部（最弱部）〕１０５までの長さをＬ、最小断面部１０５における幅をｂ、アーム部１０３の高さをｈとし、モーメント力Ｍを図１２（Ｄ）に示すモーメント力Ｍの算出式により求める。また、断面係数Ｚは、図１２（Ｄ）に示す断面係数Ｚの算出式により求める。
そして、上記算出により求めたモーメント力Ｍ及び断面係数Ｚを用いて、最大曲げ応力値σ（強度）を、図１２（Ｄ）に示す最大曲げ応力値σ（強度）の算出式により求める。

図１２（Ａ）に示されるようにオフセットの無い単純な形状の治具クランパ１０１の場合、上述したように手計算により、モーメント力及び断面係数より最大曲げ応力値（強度）を想定可能である。そして、上記算出により得られる最大曲げ応力値（強度）を確保するように治具クランパ１０１を作製し、治具クランパ１０１の折損不具合の回避、換言すれば信頼性の確保ひいては良好な生産性の維持を図ることが可能になる。

しかし、治具クランパが、図１３（Ａ）に示すように、そのアーム部１０３が左右（幅方向）にオフセットする形状である治具クランパ１０１ａである場合には、荷重負荷を受けた際に発生するねじり荷重の影響を受けることから、図１２（Ｄ）に示す計算式によっては最大曲げ応力値（強度）を算出することができない。
このことは、図１３（Ｂ）に示すように、アーム部１０３が上下方向〔クランパ本体１０２の高さ方向。図１３（Ｂ）の上下方向〕及び左右（幅方向）にオフセットする形状である治具クランパ１０１ｂについても、図１３（Ａ）に示す治具クランパ１０１ａと同様であり、図１２（Ｄ）に示す計算式によっては最大曲げ応力値（強度）を算出することができない。

このため、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示される治具クランパ１０１ａ，１０１ｂ（オフセット形状を有してねじり荷重の影響を受ける治具クランパ）では、一般には、最弱となる最小断面部１０５〔図１２（Ａ）〜（Ｃ）参照〕に対して強度保証を実施するようにしている。
しかしながら、上述したように図１２（Ｄ）に示す計算式を用いては最大曲げ応力値（強度）を算出することができないことから、例えば試行錯誤的に値を定めることがあり、この場合、過剰な最大曲げ応力値（強度）を持つ治具クランパを生産ラインにおけるワークの固定のために用いてしまうことが起こり得た。また、実際に発生する曲げ応力に達しない最大曲げ応力値（強度）を持つ治具クランパを用いてしまい、生産ラインの稼動中に折損不具合を発生してしまうことが起こり得た。

ところで、供試品に対する破壊試験装置の一例として、試験片支持部材により２点で支持される試験片の上面に、回転体の先端に固定された打撃刃による衝撃荷重を作用させるようにして破壊試験を行う破壊試験装置(特許文献１)がある。
この特許文献１の破壊試験装置を用いて、供試品として治具クランパを適用し、治具クランパの最大曲げ応力値（強度）の把握に用いることが考えられる。
しかしながら、特許文献１に示される破壊試験装置では、上述したように試験片支持部材により２点で試験片を支持していることから、治具クランパの最大曲げ応力値（強度）の精度高い把握を、特許文献１に示される破壊試験装置を直接に用いて達成することは難しいというのが実情であった。

そして、治具クランパに対する破壊試験装置の一例として、例えば図１４及び図１５に示す破壊試験装置１１０が考えられている。この破壊試験装置１１０は、図１４及び図１５に示すように、試験片（供試品）とされる治具クランパ１０１（以下、クランパ試験片という。）を固定するように、押え架台１１１、押えブロック１１２、及び２本の固定ボルト１１３を備えている。クランパ試験片１０１は、略筒状のクランパ本体１０２と、クランパ本体１０２から延びるアーム部１０３と、を備えている。

押え架台１１１は、上面部にクランパ本体１０２の孔に嵌合挿入される凸部１１４を有している。押えブロック１１２は、板状をなし、凸部１１４に嵌合されて押え架台１１１上に載置されるクランパ試験片１０１上に、該クランパ試験片１０１に直交するようにして配置される。
２本の固定ボルト１１３は、押えブロック１１２の両端側に挿入されて、その先端部が押え架台１１１にねじ込まれており、押えブロック１１２を介してクランパ試験片１０１を押え架台１１１に固定している。

この図１４に示す破壊試験装置では、図１５に示すように、アーム部１０３の先端部にクランパ試験片１０１が破壊し得る大きさの荷重を加えて、クランパ試験片１０１が持っていた曲げ応力値（強度）を得るようにしている。
特開２００５−３００３８９号公報

ところで、近時、自動車工場の生産ラインなどにおいてワークの固定を大きな力で行うことが要求される場合が多くなってきており、これに伴い破壊試験装置における治具クランパ１０１に例えば10000Ｎ以上の高負荷破壊試験を施すことが要求される状況になっている。
しかしながら、このような10000Ｎ以上の高負荷破壊試験を図１４に示す破壊試験装置１１０で実施すると、荷重の増大と共に治具クランパ１０１（クランパ試験片）の変形に伴って押え架台１１１、押えブロック１１２及び固定ボルト１１３も変形してしまう虞があり、改善を図ることが望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、治具クランパの強度を精度高く把握することができる治具クランパ破壊試験装置及び治具クランパ破壊試験方法を提供することを目的とする。
また、本発明の第２の目的は、簡易な構成で治具クランパについて低荷重から高荷重までの広荷重領域にわたって破壊試験を施して治具クランパの強度信頼性を確認することができる治具クランパ破壊試験装置及び治具クランパ破壊試験方法を提供することを目的とする。

本願の治具クランパ破壊試験装置に係る発明は、供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に油圧シリンダが発生する押上荷重を付与するプッシュピンを設け、該プッシュピンを含む仮想軸上に前記クランプ面にかかる荷重を測定する荷重測定器を配置し、前記治具クランパ試験片に張付けた歪ゲージの出力値と前記荷重測定器が測定する荷重とをモニタするモニタ手段を設けたことを特徴とする。
本発明は、供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に油圧シリンダが発生する押上荷重を付与するプッシュピンを設け、該プッシュピンを含む仮想軸上に前記クランプ面にかかる荷重を測定する荷重測定器を配置しているので、荷重測定器は、プッシュピンを通してクランプ面にかかる荷重を、外乱の入力を抑えて測定して出力でき、これに伴い治具クランパ試験片の強度計測の精度向上を図ることができる。

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
本発明は、次の（１）〜（４）項の態様で構成される。（１）〜（４）項の態様が夫々請求項１〜４に相当している。

（１） 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に油圧シリンダが発生する押上荷重を付与するプッシュピンを設け、該プッシュピンを含む仮想軸上に前記クランプ面にかかる荷重を測定する荷重測定器を配置し、前記治具クランパ試験片に張付けた歪ゲージの出力値と前記荷重測定器が測定する荷重とをモニタするモニタ手段を設けたことを特徴とする治具クランパ破壊試験装置。
（２） 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に荷重を負荷することにより破壊試験を行う治具クランパ破壊試験装置において、前記クランプ面への前記荷重負荷に伴って前記治具クランパ試験片に生じる垂直荷重及びモーメント荷重を受ける第１の押えブロックと、該第１の押えブロックを補助するように前記モーメント荷重の一部を受け得るように設けた第２の押えブロックと、を備えたことを特徴とする治具クランパ破壊試験装置。

（３） 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に油圧シリンダが発生する押上荷重を付与するプッシュピンを設け、該プッシュピンを含む仮想軸上に前記クランプ面にかかる荷重を測定する荷重測定器を配置し、前記治具クランパ試験片に押上荷重を負荷して行う治具クランパ破壊試験方法であって、前記治具クランパ試験片に張付けた歪ゲージの出力値と前記荷重測定器が測定する荷重とをモニタすることを特徴とする治具クランパ破壊試験方法。
（４） 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に荷重を負荷することにより破壊試験を行う治具クランパ破壊試験方法において、前記クランプ面への前記荷重負荷に伴って前記治具クランパ試験片に生じる垂直荷重及びモーメント荷重を第１の押えブロックが受け、該第１の押えブロックを補助するように第２の押えブロックが前記モーメント荷重の一部を受けることを特徴とする治具クランパ破壊試験方法。

（１）、（３）項に記載の発明によれば、荷重測定器が、プッシュピンを通してクランプ面にかかる荷重を、外乱の入力を抑えて測定して出力でき、これに伴い治具クランパ試験片の強度計測の精度向上を図ることができる。
（２）、（４）項に記載の発明によれば、クランプ面への荷重負荷に伴って治具クランパ試験片に生じる垂直荷重及びモーメント荷重を第１の押えブロックが受け、該第１の押えブロックを補助するように第２の押えブロックが前記モーメント荷重の一部を受けるので、治具クランパ試験片について低荷重から高荷重までの広荷重領域にわたって破壊試験を施してその強度信頼性を確認することができる。

本願発明によれば、荷重測定器は、プッシュピンを通してクランプ面にかかる荷重を、外乱の入力を抑えて測定して出力でき、これに伴い治具クランパ試験片の強度計測の精度向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る治具クランパ破壊試験装置を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、治具クランパ破壊試験装置（以下、適宜、試験装置という。）１は、自動車工場内に設けられて、当該工場内の生産ラインでワークの固定のために用いられる治具クランパについて破壊試験を行うようにしている。当該破壊試験に供せられる治具クランパ（供試体）を以下、適宜、クランパ試験片２という。クランパ試験片２（治具クランパ）は、略筒状のクランパ本体３と、クランパ本体３から延びるアーム部４と、から大略構成されている。クランパ本体３に形成されている孔を以下、クランパ本体孔５という。
クランパ試験片２は、図６及び図８（Ａ）に示すように、クランパ本体孔５にクランパ保持架台１０（後述する）の上面に形成された凸部１１が嵌合された状態でクランパ保持架台１０に組付けられ、この組付け状態で、アーム部４の先端側のクランプ面７（図６下側の面）に後述する荷重負荷用油圧シリンダ１３が発生する荷重負荷を受けるようになっている。

試験装置１は、図１及び図２に示すように、自動車工場の床面に直立された４本の脚部１４上に搭載した略矩形の基板１５に載置されたクランパ保持部１６と、前記床面に配置された前記荷重負荷用油圧シリンダ（以下、油圧シリンダという。）１３を含むクランパ押上部１７と、を備えている。油圧シリンダ１３には、図３に示すように、油圧を発生する油圧源１８、油圧シリンダ１３の動作推力を決定する圧力調整弁１９及び油圧シリンダ１３の稼動部（ピストンロッド）の動作速度（以下、油圧シリンダ１３の動作速度という。）を決定するシリンダ流量調整弁２０を含んだ油圧閉回路２１が接続されている。

本実施形態では、調整する荷重負荷用油圧シリンダ１３の動作速度は、クランパ試験片２に衝撃負荷を与えないようシリンダ流量調整弁２０にて0.5ｍｍ／secに調整する。
また、本実施形態では、クランパ試験片２に与える押上荷重は、圧力調整弁１９により一定時間、同一圧力を保持し、一定時間後、段階的に変化させる。
本実施形態では、クランパ試験片２に与える押上荷重の負荷時間は、60secとする。また、本実施形態では、クランパ試験片２に与える押上荷重は、圧力調整弁１９により決まる圧力値を1.0Mpaから7.0Mpaまで0.5Mpa刻みに調整する。

試験装置１は、クランパ試験片２に貼付されて、クランパ試験片２に生じる曲げ応力及びねじり応力を夫々測定する曲げ応力、ねじり応力測定用歪ゲージ２２，２３と、曲げ応力、ねじり応力測定用歪ゲージ２２，２３の検出信号を増幅する曲げ応力、ねじり応力測定用アンプ２４，２５と、を備えている。曲げ応力、ねじり応力測定用歪ゲージ２２，２３は、予め剛性解析により求められた最大曲げ応力ポイント、最大ねじり応力ポイントに夫々貼付されている。

前記基板１５には、その一辺部１５ａの中央部分から当該基板１５の中心（以下、便宜上、基板中心部分という。）１５ｔに向けて延びる切欠１５ｋが形成されている。切欠１５ｋの基板１５中心部分側の端部を、以下、切欠一端部１５ｋ１という。油圧シリンダ１３は、切欠１５ｋの切欠一端部１５ｋ１側部分の下側に配置される。また、クランパ試験片２は、アーム部４の先端側のクランプ面７（図６下側の面）が、油圧シリンダ１３の上方に位置するようにして、略矩形のクランパ保持架台１０に組付けられ、油圧シリンダ１３が発生する荷重負荷を受けるようになっている。

試験装置１は、さらに、図３〜図５に示すように、油圧シリンダ１３及びプッシュピン２８の間に介在されてプッシュピン２８ひいてはクランパ試験片２に作用する荷重負荷を測定する荷重測定器３０と、荷重測定器３０の検出信号を増幅する荷重測定器用アンプ３１と、前記アンプ２４，２５，３１からの信号のモニタを行う測定解析装置（モニタ手段）３３と、を備えている。
測定解析装置３３でのモニタ中、荷重測定器３０のアナログ出力値の急激な低下及び曲げ応力測定用歪ゲージ３０及びねじり応力測定用歪ゲージ２３のアナログ出力値の急激な上昇により、クランパ試験片２の破壊状態が確認できる。

クランパ保持部１６は、図４、図５、図７（Ａ）、（Ｂ）、及び図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記クランパ保持架台１０を備えている。クランパ保持架台１０は、基板１５に固定した台座３４上に載置されている。クランパ保持架台１０の前記凸部１１は、当該クランパ保持架台１０の一辺部（以下、クランパ保持架台一辺部という。）１０ａ側に配置されている。クランパ保持架台１０には、環状のクランパ試験片ガタ防止間座３５が凸部１１に挿入されて配置されている。クランパ試験片２は、クランパ試験片ガタ防止間座３５を介してクランパ保持架台１０に載置され、上述したようにクランパ本体３のクランパ本体孔５に前記凸部１１が嵌合された状態でクランパ保持架台１０に組付けられており、この組付状態でアーム部４はクランパ保持架台一辺部１０ａから外方に向けて突出している。

クランパ保持架台１０のクランパ保持架台一辺部１０ａと対向する辺部を、クランパ保持架台一辺部対向辺部１０ｂといい、クランパ保持架台一辺部１０ａと直交する２つの辺部を、クランパ保持架台一辺部直交辺部１０ｔという。
台座３４におけるクランパ保持架台１０の両側部側部分には、保持架台位置決めプレート３６が配置されており、クランパ保持架台１０を挟み、かつ、クランパ保持架台１０のクランパ保持架台一辺部直交辺部１０ｔ側部分を台座３４に押付け得るように配置されている。
クランパ保持部１６には、複数のクランパ保持架台固定ボルト３７が用いられており、複数のクランパ保持架台固定ボルト３７により、クランパ保持架台１０が２個の保持架台位置決めプレート３６と共に台座３４に固定されている。

クランパ保持架台１０には、クランパ試験片２のクランパ本体３を覆い得る略矩形の第１押えブロック４０が、その一面部（以下、第１押えブロック一面部４０ａという。）をクランパ保持架台一辺部１０ａに平行して近接させて配置されている。第１押えブロック４０における第１押えブロック一面部４０ａの近傍には、上面部から下面部に向けて２本の第１押えブロック固定ボルト４１が挿通されており、当該ボルト４１の先端部がクランパ保持架台１０に螺合されることにより、第１押えブロック４０は、クランパ保持架台１０に固定されている。
第１押えブロック４０における第１押えブロック一面部４０ａと対向する面部を、以下、第１押えブロック一面部対向面部４０ｂという。

第１押えブロック４０は、クランパ保持架台１０の上面部のクランパ保持架台一辺部対向辺部１０ｂ側に配置される後述する矩形の第２押えブロック４２も覆えるようになっている。
第１押えブロック４０における第１押えブロック一面部対向面部４０ｂの近傍には、上面部から下面部に向けて延びる２本の第１押えブロック固定補助ボルト４３が螺合されており、その先端部が、クランパ保持架台１０の上面部に当接するようになっている。２本の第１押えブロック固定補助ボルト４３ひいてはこれを保持する第１押えブロック４０は、クランパ試験片２への垂直負荷及びモーメント負荷に対してこれを支持する（バックアップする）ようにしている。

第１押えブロック４０における２本の第１押えブロック固定ボルト４１の間の部分には、クランパ試験片固定ボルト４４が挿通されている。第１押えブロック固定ボルト４１は、その先端部に形成した雄ねじがクランパ試験片２のクランパ本体孔５を通して、凸部１１に形成された雌ねじに螺合され、これにより、クランパ試験片２を第１押えブロック４０及びクランパ試験片ガタ防止間座３５と共にクランパ保持架台１０に固定している。
クランパ試験片固定ボルト４４は、そのねじサイズがＭ１２で締結力が49 kN／本とされ、第１押えブロック固定ボルト４１は、そのねじサイズがＭ１６で締結力が178ｋＮ／２本とされ、垂直負荷に対して227ｋＮの締結力でバックアップする。

第２押えブロック４２は、凸部１１に並ぶようにしてクランパ保持架台１０の上面部に固定されている。第２押えブロック４２における凸部１１と反対側の面部から凸部１１側の面部に向けてクランパ試験片押えボルト４５が挿通されている。クランパ試験片押えボルト４５は、軸部の途中に雄ねじ４５ａを形成しており、この雄ねじ４５ａが第２押えブロック４２に形成された雌ねじ４２ａに螺合することにより第２押えブロック４２に固定されている。クランパ試験片押えボルト４５は、その先端部が、第２押えブロック４２から突出し、凸部１１に嵌合してクランパ保持架台１０に組付けられるクランパ試験片２に当接することにより、クランパ試験片２からの力（モーメント）を受けて支持し得るようになっている。換言すれば、クランパ試験片押えボルト４５を保持する第２押えブロック４２は、クランパ試験片２からの力（モーメント）を受けてこれを支持する（バックアップする）ようになっている。

図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、クランパ試験片２の先端に下側より荷重負荷を与えると、クランパ試験片２は、垂直負荷及びクランパ試験片固定ボルト４４を中心とする曲げモーメント負荷を受ける。この際、クランパ試験片２が受ける負荷（垂直負荷及び曲げモーメント負荷）に対して、クランパ保持部１６を構成する各部材が以下の（i）〜（v）項に示す力（垂直負荷、曲げモーメント負荷）を受けることになる。

（i）クランパ保持架台１０のクランパ試験片２組付部〔図８（Ａ）に符号「ア」で示す部分〕への曲げモーメント負荷（以下、適宜、ア部曲げモーメント負荷という。）
（ii）クランパ試験片固定ボルト４４の取付ねじ部〔図８（Ａ）に符号「イ」で示す部分〕への垂直負荷（以下、適宜、イ部垂直負荷という。）
（iii）クランパ試験片固定ボルト４４自体への曲げモーメント負荷〔図８（Ａ）に符号「ウ」で示す部分参照、以下、適宜、ウ部曲げモーメント負荷という。〕
（iv）第１押えブロック固定ボルト４１の取付ねじ部〔図８（Ｂ）に符号「エ」で示す部分〕への垂直負荷〔以下、適宜、エ部垂直負荷という。〕
（v）第１押えブロック固定ボルト４１自体への曲げモーメント負荷〔図８（Ｂ）に符号「オ」で示す部部分参照、以下、適宜、オ部曲げモーメント負荷という。〕

上述した（i）〜（v）項に示す力（垂直負荷、曲げモーメント負荷）に対して、クランパ保持部１６を構成する各部材は、以下に示すように、当該力を支持することになる。
すなわち、イ部、エ部垂直負荷については、クランパ試験片固定ボルト４４及び第１押えブロック固定ボルト４１のねじ締結力によって支持（バックアップ）される〔（ii）、（iv）項参照〕。
また、ウ部、オ部曲げモーメント負荷については、クランパ試験片固定ボルト４４及び第１押えブロック固定ボルト４１により支持される〔（iii）、（v）項参照〕と共に、当該ボルト４４及びボルト４１による支持が、第１押えブロック４０に取付けられた第１押えブロック固定補助ボルト４３によりバックアップされる。すなわち、ウ部、オ部曲げモーメント負荷の一部を第１押えブロック固定補助ボルト４３が支持することになる。
また、ア部曲げモーメント負荷については、クランパ保持架台１０のクランパ試験片２組付部が支持する〔（i）項参照〕と共に、クランパ保持架台１０のクランパ試験片２組付部による支持が、第２押えブロック４２に取付けられたクランパ試験片押えボルト４５のクランパ試験片２の側面への当接によりバックアップされる。すなわち、ア部曲げモーメント負荷の一部を第２押えブロック４２に取付けられたクランパ試験片押えボルト４５、ひいては第２押えブロック４２が支持することになる。

クランパ押上部１７は、前記油圧シリンダ１３と、油圧シリンダ１３が発生する力に応じて作動するピストンロッドに連結され、油圧シリンダ１３により上下動作する押上ユニット４６と、から大略構成されている。
押上ユニット４６は、切欠１５ｋを間にして基板１５に直立された２本のガイドバー４７に、上下方向以外は拘束された状態で、上下方向に移動可能に配置されている。
押上ユニット４６には、クランパ試験片２のクランプ面７に当接してクランパ試験片２に油圧シリンダ１３が発生する力（荷重負荷）を付与する前記プッシュピン２８と、油圧シリンダ１３が発生する力、ひいてはクランパ試験片２を押上げる押上荷重を測定する荷重測定器３０と、が備えられている。クランパ試験片２のクランプ面７、プッシュピン２８及び荷重測定器３０は同軸（仮想軸）上に配置されている。換言すれば、供試体としてのクランパ試験片２のクランプ面７に油圧シリンダ１３が発生する押上荷重を付与するプッシュピン２８を設け、プッシュピン２８を含む仮想軸上にクランプ面７にかかる荷重を測定する荷重測定器３０を配置している。

上述したように構成された治具クランパ破壊試験装置１では、図９に示すように、圧力調整弁１９により油圧シリンダ１３が、図９に示される破壊試験パターンに沿って圧力を発生し、プッシュピン２８によりクランパ試験片２を押上げる。すなわち、油圧シリンダ１３は、一定時間（本実施形態では60秒）、同一圧力（例えば2.5MPa）を保持し、その後、圧力調整弁１９の制御により、圧力を所定時間（前記一定時間より短い時間）にわたって逓増し、以下、上記作動を繰り返す。そして、油圧シリンダ１３は、段階的に発生圧力を大きくし、これに応じてクランパ試験片２のクランプ面７に、図１０に示すように、前記発生圧力に対応した荷重負荷を付与する。
（７）クランパ試験片２に与える押上荷重は、圧力調整弁１９により決まる圧力値を1.0Mpaから7.0Mpaまで0.5Mpa刻みに調整する。

上述した破壊試験パターンに沿った圧力の発生と共に、ねじり応力測定用歪ゲージ２３、曲げ応力測定用歪ゲージ３０、荷重測定器３０による検出が行われ、その検出データ（一例を図１１に示す）が、測定解析装置３３によりモニタされる。
上述したように油圧シリンダ１３が段階的に発生圧力を大きくしてクランパ試験片２の押上げを進めると共に、測定解析装置３３で検出データをモニタする。クランパ試験片２の押上げを進める過程で、所定の段階で、図１１に示すように、荷重測定器３０のアナログ出力値の急激な低下及び曲げ応力測定用歪ゲージ３０及びねじり応力測定用歪ゲージ２３のアナログ出力値の急激な上昇が生じる。この現象を測定解析装置３３のモニタにより把握することにより、クランパ試験片２の破壊状態が確認できる。

そして、測定解析装置３３によるモニタ内容から、クランパ試験片２の破壊状態におけるクランパ試験片２が持っていた曲げ応力に対する強度、ねじり応力に対する強度、垂直荷重に対する強度を把握できる。
この試験結果に基づいて、クランパ試験片２に対応する治具クランパを作製して、生産ラインの稼動性の向上を図ることができる。

上述したように、クランパ試験片２の先端に下側より荷重負荷を与えたことにより生ずる垂直負荷及び曲げモーメント負荷のうち垂直負荷については、第１押えブロック４０に保持される第１押えブロック固定補助ボルト４３及び第１押えブロック固定ボルト４１のねじ締結力ひいては第１押えブロック４０によって支持される。

また、クランパ試験片２の先端に下側より荷重負荷を与えたことにより生ずる垂直負荷及び曲げモーメント負荷のうち曲げモーメント負荷で、第１押えブロック４０に保持されるクランパ試験片固定ボルト４４及び第１押えブロック固定ボルト４１の組付け部分にかかる曲げモーメント負荷は、第１押えブロック４０に取付けられた第１押えブロック固定補助ボルト４３ひいては当該ボルト４３を取付ける第１押えブロック４０が支持することになる。
また、クランパ試験片２の先端に下側より荷重負荷を与えたことにより生ずる垂直負荷及び曲げモーメント負荷のうち曲げモーメント負荷で、クランパ保持架台１０のクランパ試験片２組付部にかかる曲げモーメント負荷は、第２押えブロック４２に取付けられたクランパ試験片押えボルト４５、ひいては第２押えブロック４２が支持することになる。

本実施形態によれば、曲げ応力、ねじり応力測定用歪ゲージ２２，２３を設け、その検出値をモニタしているので、クランパ試験片２の曲げ応力値、ねじり応力値を、クランパ試験片２の形状如何に拘らず適正に把握することができる。

上述したように、クランパ試験片２に作用する曲げモーメント負荷及び垂直負荷を支持する第１押えブロック４０に加えて、クランパ試験片２に作用する曲げモーメント負荷の一部を支持する第２押えブロック４２を設けたので、クランパ試験片２を大きな力（例えば1000Ｎ以上の力）で保持して高荷重における破壊試験を適切に実施できる。さらに、クランパ試験片２について低荷重から高荷重までの広荷重領域にわたって破壊試験を施してその強度信頼性を確認することができる。すなわち、本実施形態に係る試験装置１によれば、図１４及び図１５に示す上記破壊試験装置１１０で例えば10000Ｎ以上の高負荷破壊試験を施す場合に起こり得る押え架台１１１、押えブロック１１２及び固定ボルト１１３の変形を回避することができる。

上述したように、供試体としてのクランパ試験片２のクランプ面７に油圧シリンダ１３が発生する押上荷重を付与するプッシュピン２８を設け、該プッシュピン２８を含む仮想軸上に前記クランプ面７にかかる荷重を測定する荷重測定器３０を配置している。このため、荷重測定器３０が、プッシュピン２８を通してクランプ面７にかかる荷重について、外乱の影響が少ない状態でその入力を直接的に受けて出力でき、換言すれば、外乱の入力を抑えて測定して出力でき、これに伴いクランパ試験片２の強度計測の精度向上を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る治具クランパ破壊試験装置を模式的に示す斜視図である。 図１のクランパ押上部を示す斜視図である。 図１の治具クランパ破壊試験装置を、図１の油圧シリンダの油圧閉回路と共に示す図である。 図１のクランパ保持部を示す斜視図である。 クランパ保持部に保持されたクランパ試験片に荷重負荷を付与する状態を図４に対応して示す斜視図である。 図１のクランパ試験片を拡大して示す斜視図である。 （Ａ）は、図１のクランプ保持部を示す斜視図、（Ｂ）は、第１押えブロックを通して第２押えブロックを見えるように示したクランプ保持部を示す斜視図である。 （Ａ）は、クランパ保持架台のクランパ試験片組付部への曲げモーメント負荷、クランパ試験片固定ボルトの取付ねじ部への垂直負荷、クランパ試験片固定ボルト自体への曲げモーメント負荷を示す図、（Ｂ）は、第１の第１押えブロック固定ボルトの取付ねじ部への垂直負荷、第１押えブロック固定ボルト自体への曲げモーメント負荷を示す図である。 図１の治具クランパ破壊試験装置で実施する破壊試験パターンを示す図である。 図９の破壊試験パターンの油圧シリンダの動作圧力に対応する油圧シリンダの発生負荷を、表形式で示す図である。 図９の破壊試験パターンに対応する荷重測定器、曲げ応力測定用歪ゲージ、ねじ応力測定用歪ゲージの出力特性を示す図である。 オフセットの無い治具クランパについて示し、（Ａ）は、同治具クランパを模式的に示す斜視図、（Ｂ）は、同治具クランパの寸法を示すための側面図、（Ｃ）は、同治具クランパの寸法を示すための最小断面部における断面図、（Ｄ）は、曲げ応力の算出式を示す図である。 オフセットを有する治具クランパについて示し、（Ａ）は左右オフセットを有する治具クランパを模式的に示す図、（Ｂ）は上下左右オフセットを有する治具クランパを模式的に示す図である。 従来のクランパ保持部の一例を示す斜視図である。 図１４のクランパ保持部で生じる問題点を説明するための斜視図である。

符号の説明

１…試験装置（治具クランパ破壊試験装置）、２…クランパ試験片（治具クランパ試験片）、７…クランプ面、２８…プッシュピン、３０…荷重測定器、１３…油圧シリンダ（荷重負荷用油圧シリンダ）、３３…測定解析装置（モニタ手段）、４０…第１押えブロック（第１の押えブロック）、４２…第２押えブロック（第２の押ブロック）。

Claims (4)

1. 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に油圧シリンダが発生する押上荷重を付与するプッシュピンを設け、該プッシュピンを含む仮想軸上に前記クランプ面にかかる荷重を測定する荷重測定器を配置し、前記治具クランパ試験片に張付けた歪ゲージの出力値と前記荷重測定器が測定する荷重とをモニタするモニタ手段を設けたことを特徴とする治具クランパ破壊試験装置。
2. 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に荷重を負荷することにより破壊試験を行う治具クランパ破壊試験装置において、
   前記クランプ面への前記荷重負荷に伴って前記治具クランパ試験片に生じる垂直荷重及びモーメント荷重を受ける第１の押えブロックと、該第１の押えブロックを補助するように前記モーメント荷重の一部を受け得るように設けた第２の押えブロックと、を備えたことを特徴とする治具クランパ破壊試験装置。
3. 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に油圧シリンダが発生する押上荷重を付与するプッシュピンを設け、該プッシュピンを含む仮想軸上に前記クランプ面にかかる荷重を測定する荷重測定器を配置し、前記治具クランパ試験片に押上荷重を負荷して行う治具クランパ破壊試験方法であって、
   前記治具クランパ試験片に張付けた歪ゲージの出力値と前記荷重測定器が測定する荷重とをモニタすることを特徴とする治具クランパ破壊試験方法。
4. 供試体としての治具クランパ試験片のクランプ面に荷重を負荷することにより破壊試験を行う治具クランパ破壊試験方法において、
   前記クランプ面への前記荷重負荷に伴って前記治具クランパ試験片に生じる垂直荷重及びモーメント荷重を第１の押えブロックが受け、該第１の押えブロックを補助するように第２の押えブロックが前記モーメント荷重の一部を受けることを特徴とする治具クランパ破壊試験方法。

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