JP2019086494A - Load setting device, scratch device, load setting method, and scratch method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を適切に設定することができる荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法に関する。 The present invention appropriately sets the cutting load of the cutter knife to the test piece for obtaining the cutting depth when scoring the cutting material of the predetermined cutting depth on the metal base of the test piece with the cutter knife. The present invention relates to a load setting device, a scratch device, a load setting method and a scratch method.
JIS K5600において金属表面に塗装された表面被覆金属材料からなる塗装金属試験片の金属素地表面に達する切り疵をカッターナイフで付け、腐食状況を評価する試験法が規定されている。
ここで、金属表面に塗装された塗装金属試験片の金属素地表面に達する切り疵をカッターナイフで付けるに際し、従来にあっては、作業者が試験片の金属素地表面に達する切り疵をカッターナイフで付けたり、あるいはカッターナイフを装着したスクラッチ装置のカッターナイフで当該切り疵を付けるようにしており、この際に、切り疵の深さ(切込み深さ)が非常に重要で試験片の材料ごとに所定の切込み深さの切り疵を所定の長さにわたってカッターナイフで付けることが要求されている。
According to JIS K5600, a test method is defined in which a cutting blade that reaches the metal base surface of a coated metal test piece made of a surface-coated metal material coated on a metal surface is attached with a cutter knife to evaluate the corrosion state.
Here, when a cutting knife that reaches the metal base surface of a painted metal test piece painted on a metal surface is attached with a cutter knife, conventionally, a worker cuts the cutting stick reaching the metal base surface of the test piece. In this case, the cutting knife is attached with a cutter knife of a scratch device equipped with a cutting knife or a cutter knife, and in this case, the depth (cutting depth) of the cutting ridge is very important and the material of each test piece It is required that a cutting knife of a predetermined depth of cut be placed on the cutter with a cutter knife over a predetermined length.
一方、非特許文献1には、鉛筆硬度試験機に市販の替刃式カッターナイフを装着して一定荷重でクロスカット(試験片にクロス状の切り疵を入れること)を行い、切込み荷重の影響を調査したことが記載されている。
つまり、非特許文献1には、切込み荷重の影響として、試験片に対する切込み荷重の増加とともに切込み深さが増大し、切込み荷重の増加とともにふくれ幅が大きくなる傾向にあることが記載されている。
On the other hand, according to Non-Patent Document 1, a pencil hardness tester is mounted on a commercially available replaceable blade type cutter knife and crosscut (with a cross-shaped cutting wedge in a test piece) is performed with a constant load. It is stated that it investigated.
That is, Non-Patent Document 1 describes that as the effect of the cutting load, the cutting depth increases as the cutting load on the test piece increases, and the blister width tends to increase as the cutting load increases.
しかしながら、この従来の非特許文献1にあっては、以下の問題点があった。
即ち、非特許文献1には、試験片に対するカッターナイフの切込み荷重の増加とともに切込み深さが増大することが記載されているものの、試験片の材料ごとに所定の切込み深さの切り疵を罫書きたい場合に試験片に対するカッターナイフの切込み荷重をどれくらいにしたら良いかという考察がなされていない。
However, the conventional non-patent document 1 has the following problems.
That is, although it is described in Non-Patent Document 1 that the cutting depth increases with an increase in the cutting load of the cutter knife on the test piece, the cutting flaws of a predetermined cutting depth are scored for each material of the test piece. There is no consideration as to how much the cutting load of the cutter knife should be for the test piece when writing.
このため、例えば、カッターナイフを装着したスクラッチ装置のカッターナイフで試験片に所定の切込み深さの切り疵を付ける際に、非特許文献1に記載された考察を用いて、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を設定することができない。
従って、本発明はこの従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を適切に設定することができる荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法を提供することにある。
Therefore, for example, when a cutting knife having a predetermined cutting depth is attached to a test piece with a cutter knife of a scratch device equipped with a cutter knife, the cutting depth is set using the consideration described in Non-Patent Document 1 It is not possible to set the cutting load of the cutter knife on the specimen to be obtained.
Therefore, the present invention has been made to solve this conventional problem, and the object thereof is to cut a metal plate of a test piece with a cutting knife with a cutting knife of a predetermined cutting depth. It is an object of the present invention to provide a load setting device, a scratch device, a load setting method and a scratch method capable of appropriately setting the infeed load of a cutter knife to a test piece for obtaining a depth.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る荷重設定装置は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重をコンピュータを用いて設定する荷重設定装置であって、前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状を取得する取得部と、取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Fを下記(1)式により算出する演算部と、算出された前記カッターナイフの切込み荷重Fを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定する設定部とを備えていることを要旨とする。 In order to achieve the above object, a load setting device according to one aspect of the present invention is to obtain a cutting depth of a predetermined depth of cut on a metal substrate of a test piece with a cutter knife. A load setting device for setting the cutting load of the cutter knife with respect to the test piece using a computer, the cutting depth h of the chip from the metal base surface of the test piece, the metal base of the test piece Vickers hardness Hv, an acquisition unit for acquiring the shape of the cutter knife, and a cutting depth h of the obtained cutting rod from the metal substrate surface of the test piece, Vickers hardness Hv of the metal substrate of the test piece, and the above Based on the shape of the cutter knife, a calculation unit that calculates the cutting load F of the cutter knife according to the following equation (1), and the calculated cutting load F of the cutter knife It is summarized as that a setting unit for setting the cut load of the cutter against migraine.
F=k×h2×Hv/a ……(1)
ここで、kは定数、h2/aは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。
また、本発明の別の態様に係るスクラッチ装置は、前述の荷重設定装置を備えたことを要旨とする。
F = k × h 2 × Hv / a (1)
Here, k is a constant, and h 2 / a is the contact area of the cutter knife and the metal substrate at the time of cutting.
Moreover, the scratch apparatus which concerns on another aspect of this invention makes it a summary to have the above-mentioned load setting apparatus.
また、本発明の別の態様に係る荷重設定方法は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重をコンピュータを用いて設定する荷重設定方法であって、前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状を取得するステップと、取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Fを前述の(1)式により算出するステップと、算出された前記カッターナイフの切込み荷重Fを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定するステップとを備えることを要旨とする。 Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a load setting method according to the present invention, wherein, when scoring a cutting edge of a predetermined cutting depth on a metal substrate of a test piece with a cutter knife, the test piece for obtaining the cutting depth A load setting method for setting the cutting load of the cutter knife using a computer, comprising: cutting depth h of the cutting rod from the metal base surface of the test piece; Vickers hardness Hv of the metal base of the test piece; Step of acquiring the shape of the cutter knife, and the depth of cut h of the test piece from the metal base surface of the obtained cutting rod, the Vickers hardness Hv of the metal base of the test piece, and the shape of the cutter knife Calculating the cutting load F of the cutter knife according to the equation (1) described above, and calculating the cutting load F of the cutter knife against the test piece And summarized in that and a step of setting the cut load the serial cutter knife.
更に、本発明の別の態様に係るスクラッチ方法は、前述の荷重設定方法により設定された前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重により、前記カッターナイフを前記試験片に対して切り込むことを要旨とする。 Furthermore, a scratch method according to another aspect of the present invention is characterized in that the cutter knife is cut into the test piece by the cut load of the cutter knife on the test piece set by the load setting method described above. Do.
本発明に係る荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法によれば、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を適切に設定することができる荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法を提供できる。 According to the load setting device, the scratch device, the load setting method and the scratch method of the present invention, when scoring a cutting edge of a predetermined cutting depth on a metal substrate of a test piece with a cutter knife, the cutting depth is obtained It is possible to provide a load setting device, a scratch device, a load setting method and a scratch method capable of appropriately setting the infeed load of the cutter knife with respect to the test piece.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。実施形態は、荷重設定部(荷重設定装置)を備えたスクラッチ装置の例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An embodiment is an example of a scratch device provided with a load setting unit (load setting device).
The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio, etc. is different from the actual one, and some parts have different dimensional relationships and ratios among the drawings. In addition, the embodiments described below illustrate apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes materials, shapes, structures, and arrangements of component parts. Etc. are not specified in the following embodiment.
図1には、本発明の一実施形態に係る荷重設定部(荷重設定装置)120(図8参照)を備えたスクラッチ装置1が示されており、このスクラッチ装置1は、金属試験片あるいは塗装やめっき等を施した表面被覆金属材料からなる塗装金属試験片(以下、金属試験片及び塗装金属試験片を総称して試験片という)Sの金属素地m面(図13参照)に達する切り疵CLを罫書くものであり、テーブル10と、試験片Sを上面に固定する台座30と、試験片Sの表面に金属素地面に達する切り疵を罫書くスクラッチ装置本体40と、刃先折機構100とを備えている。
FIG. 1 shows a scratch device 1 provided with a load setting unit (load setting device) 120 (see FIG. 8) according to an embodiment of the present invention. This scratch device 1 is a metal test piece or a paint A cutting edge that reaches the metal base m surface (see FIG. 13) of a coated metal test piece (hereinafter referred to as a metal test piece and a coated metal test piece collectively referred to as a test piece) consisting of a surface coated metal material subjected to plating or the like CL marking is performed, a table 10, a
このスクラッチ装置1は、図示しない罫書き作業用ケーシングの内部に収容され、テーブル10が罫書き作業用ケーシングの筐体部分に固定される。
テーブル10は、長方形板状に形成され、その上面にスクラッチ装置本体40を平面方向であるX軸方向及びY軸方向に移動可能とするXY移動機構11が設けられている。
The scratch device 1 is housed inside a scoring casing (not shown), and the table 10 is fixed to the casing portion of the scoring casing.
The table 10 is formed in a rectangular plate shape, and an
XY移動機構11は、テーブル10上に固定されたX軸方向に延びる、Y軸方向に沿って所定間隔離れた一対のX軸レール12と、各X軸レール12に沿って移動自在に設けられた複数のX軸スライド部材13と、X軸スライド部材13の上面に固定された平板状のX軸移動部材14とを備えている。X軸移動部材14は、X軸モータ15に連結された第1ボールねじ機構16によってX軸方向に移動可能となっている。第1ボールねじ機構16は、X軸モータ15の回転軸に連結されて回転する第1ねじ軸17と、第1ねじ軸17の回転にともなってX軸方向に移動する第1ナット部18とを備え、X軸移動部材14は第1ナット部18に固定されている。
The
また、XY移動機構11は、X軸移動部材14上に固定されたY軸方向に延びるY軸レール19と、Y軸レール19に沿って移動自在に設けられたY軸スライド部材20と、Y軸スライド部材20の上面に固定された平板状のY軸移動部材21とを備えている。Y軸移動部材21は、Y軸モータ22に連結された第2ボールねじ機構24によってY軸方向に移動可能となっている。第2ボールねじ機構24は、Y軸モータ22の回転軸にベルト23を介して連結されて回転する第2ねじ軸25と、第2ねじ軸25の回転にともなってY軸方向に移動する第2ナット部26とを備え、Y軸移動部材21は第2ナット部26に固定されている。
In addition, the
次に、台座30は、長方形板状に形成され、試験片Sをその上面に複数の固定部材34によって固定するようになっている。台座30は、テーブル10に対してやや上方に浮いた状態で配置され、台座回転機構31の台座回転モータ32により矢印θで示す回転方向に回転するようになっている。
そして、スクラッチ装置本体40は、台座30上に固定された試験片Sの金属素地表面に達する切り疵CLを罫書くカッターナイフCNを保持するカッターナイフ保持手段50と、カッターナイフ保持手段50を上下方向であるZ軸方向に昇降させるとともにカッターナイフCNの先端角部が試験片Sに接触した際にカッターナイフCNの先端角部に所定の荷重を付与する昇降及び荷重付与手段80とを備えている。
Next, the
The scratch device
ここで、昇降及び荷重付与手段80は、図2及び図3に示すように、基体部81に対し上下方向に移動自在に支持されるとともに位置制御機構90により上下方向の位置が制御される位置制御スライダ83と、位置制御スライダ83に対し上下方向に移動自在且つ自重により下降するように支持されるとともに、カッターナイフ保持手段50を固定した自由移動スライダ85とを備えている。
基体部81は、図3に示すように、XY移動機構11のY軸移動部材21の上面に固定され、基体部81の一側主面(図3における右側の主面)には、上下方向であるZ軸方向に延びる一対の第1レール82が設けられている。
Here, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the elevating and load applying
The
そして、位置制御スライダ83は、図2及び図3に示すように、X軸方向に所定間隔離れた一対の第1板材83b、83cと、Y軸方向に所定間隔離れ、一対の第1板材83b、83cの両端間を連結する一対の第2板材83d、83eとを備えている。位置制御スライダ83の一方の第2板材83dには、基体部81に設けられた第1レール82に沿って上下移動自在に支持される一対の第1スライド部材83fが設けられている。また、位置制御スライダ83の他方の第2板材83eには、後述の連結部材86を挿通するとともに連結部材86の上下方向の移動を規制する開口83aが設けられている。また、他方の第2板材83eの一側主面(図3における右側の主面)には、上下方向であるZ軸方向に延びる一対の第2レール84が設けられている。
The
また、位置制御スライダ83の上下方向の位置を制御する位置制御機構90は、昇降モータ91と、昇降モータ91の回転軸にベルト92を介して連結されて回転するねじ軸93と、ねじ軸93の回転にともなって上下方向に移動するナット部94とを備えている。位置制御スライダ83は、ナット部94に固定されている。
The
また、自由移動スライダ85は、図2及び図3に示すように、長方形板状に形成され、一側主面(図3における左側の主面)には、位置制御スライダ83に設けられた第2レール84に沿って上下移動自在に支持される一対の第2スライド部材85aが設けられている。また、自由移動スライダ85の一対の第2スライド部材85a間には、図2及び図3に示すように、板状の連結部材86が固定されている。連結部材86は、図3に示すように、位置制御スライダ83の開口83aを挿通して位置制御スライダ83の内部に入り込み、その端部には、後述する荷重調整機構87のエアシリンダ88のピストンロッド88aが連結されている。自由移動スライダ85は、自重により下降するよう構成される。そして、自由移動スライダ85の他側主面(図3における右側の主面)には、カッターナイフ保持手段50の基板部51が固定されている。
In addition, as shown in FIGS. 2 and 3, the
また、昇降及び荷重付与手段80は、図2及び図3に示すように、自由移動スライダ85に連結され、カッターナイフCNの先端へ重力方向と逆向き(上方向)あるいは重力方向(下方向)の荷重を付与して、カッターナイフCNの先端角部が試験片Sに接触した際にカッターナイフCNの先端角部にかかる自由移動スライダ85及びカッターナイフ保持手段50の自重による荷重を調整してカッターナイフCNの先端角部に所定の荷重を付与する荷重調整機構87を備えている。この荷重調整機構87は、連結部材86にピストンロッド88aが連結されてカッターナイフCNの先端角部へ重力方向と逆向き(上方向)あるいは重力方向(下方向)の荷重を付与するエアシリンダ88と、エアシリンダ88のエア圧を制御する電空レギュレータ89(図6参照)とを備えている。エアシリンダ88は、位置制御スライダ83の第2板材83eに固定されるとともに電空レギュレータ89に接続されている。電空レギュレータ89は、後述する制御部130(図6参照)に電気的に接続されている。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the lifting and lowering and load applying
次に、カッターナイフ保持手段50は、図4に示されており、自由移動スライダ85に固定された基板部51を備えている。基板部51は、略長方形状を有するが、図1に示すように、その長手方向が上下方向であるZ軸方向及びX軸方向に対して傾斜するように自由移動スライダ85に固定される。
そして、カッターナイフ保持手段50は、カッターナイフCNの刃元を保持するとともにカッターナイフCNをカッターナイフCNが延びる方向(図4において矢印a1,a2で示す方向)に進退させるカッター進退機構60と、カッターナイフCNの先端近傍を刃の板厚方向(図4において矢印b1,b2で示す方向)から把持するカッター刃把持機構70とを備えている。
Next, the cutter knife holding means 50 is shown in FIG. 4 and comprises a
Then, the cutter knife holding means 50 holds a blade base of the cutter knife CN and moves the cutter knife CN in a direction in which the cutter knife CN extends (direction shown by arrows a1 and a2 in FIG. 4). A cutter
カッター進退機構60は、図4及び図5に示すように、基板部51に固定されたねじ軸支持部61と、ねじ軸支持部61に回転可能に支持されるねじ軸64と、ねじ軸64をベルト63を介して回転させるカッターナイフ進退モータ62と、ねじ軸64の回転にともなってカッターナイフCNが延びる方向(図4において矢印a1,a2で示す方向)に進退するナット部65と、ナット部65に固定されたカッターナイフ保持基台66と、カッターナイフ保持基台66に取付けボルト68により取り付けられ、カッターナイフCの刃元をカッターナイフ保持基台66と挟み込む形で保持するカッターナイフ保持板67とを備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the cutter advancing /
カッターナイフCNは、矢印a1,a2で示す方向に延びるとともに進退するが、その矢印a1,a2で示す方向は、上下方向であるZ軸方向及びX軸方向に対して傾斜し、カッターナイフCNの先端は傾斜した状態で試験片Sに接触する。
このカッター進退機構60は、カッターナイフCNの先端によって試験片Sを罫書いた後に、カッターナイフCNの先端を矢印a1で示す方向に所定距離送り出し、その後、後述する刃先折機構100によってカッターナイフCNの先端を折った後、新たなカッターナイフCNの先端を矢印a1で示す方向に所定距離送り出すものである。
The cutter knife CN extends and advances / retracts in the direction indicated by the arrows a1 and a2, but the direction indicated by the arrows a1 and a2 inclines with respect to the Z axis direction and the X axis direction which are the vertical directions. The tip contacts the test piece S in an inclined state.
The cutter advancing /
また、カッター刃把持機構70は、図4に示すように、基板部51のカッターナイフCNの先端側に固定され、カッター刃把持シリンダ71を収容するシリンダ収容部72と、基板部51のカッターナイフCNの先端側であってシリンダ収容部72の下方に固定された、カッターナイフCNの先端近傍を受けるカッター刃受け部材76とを備えている。カッター刃把持シリンダ71は、エアシリンダで構成される。カッターナイフ刃受け部材76は、基板部51に固定されて矢印b1で示すカッターナイフCNの刃の板厚方向に突出する固定部76aと、固定部76aから矢印b1で示す方向と直交する下方に延びる刃受け部76bとを備えている。カッターナイフCNの先端近傍の側面は刃受け部76bによって受けられる。
In addition, as shown in FIG. 4, the cutter
また、カッター刃把持機構70は、シリンダ収容部72の刃先側先端面に設けられたレール73と、レール73に沿ってカッターナイフCNの刃の板厚方向に移動可能なスライド部材74と、スライド部材74に固定され、カッター刃把持シリンダ71により駆動されてスライド部材74とともにカッターナイフCNの刃の板厚方向に移動し、カッター刃受け部材76との間でカッターナイフCNの先端近傍を把持するとともにその把持を解除するカッター刃把持部材75とを備えている。カッター刃把持部材75は、スライド部材74に固定されるとともにカッター刃把持シリンダ71に連結された本体部75aと、本体部75aから矢印b1で示す方向と直交する下方に延び、刃受け部76bとともにカッターナイフCNの先端近傍を把持する刃把持部75bとを備えている。カッターナイフCNの先端近傍を把持した刃把持部75bの先端側の角部75cについては、後述する刃先折機構100によってカッターナイフCNの先端を折る際に、その先端が角部75cの稜線に沿って折られるようになっている。
Further, the cutter
また、刃先折機構100は、カッターナイフ保持手段50に保持されたカッターナイフCNの先端を折るものであり、図1及び図5に示すように、テーブル10の上面に基台部101が立設されている。
そして、基台部101上には平板部材102が固定され、その平板部材102上には、回転板部材104が平板部材102のX軸方向中央部側端部に設けられた支軸103を中心に回転可能に軸支されている。支軸103の延びる方向は、刃把持部75bの角部75cの稜線が延びる方向と平行である。
The
Then, the
また、図6に示すように、回転板部材104のY軸方向端部側(図6における上側)には、連結棒107bが回転可能に連結され、その連結棒107bには、回転板部材104を回転させる刃先折シリンダ107のピストンロッド107aが固定されている。刃先折シリンダ107は、エアシリンダで構成される。
Further, as shown in FIG. 6, the connecting
また、回転板部材104の上面であってX軸方向中央部側端部には、図7に示すように、互いの間に隙間δを形成してカッターナイフCの刃先CTを受入れて当該刃先CTを折るための一対の刃折部105、106が固定されている。一方の刃折部105は、回転板部材104に固定される固定部105aと、固定部105aから立ち上がり隙間δを形成する隙間形成部105bとを備えている。また、他方の刃折部106は、回転板部材104に固定される固定部106aと、固定部106aから立ち上がり隙間δを形成する隙間形成部106bとを備えている。なお、隙間δは、カッターナイフCNの先端を受け入れ可能な寸法を有すればよい。
Further, as shown in FIG. 7, a gap δ is formed between each other on the upper surface of the
また、回転板部材104の上面であって一対の刃折部105、106のX軸方向端部側には、一対の刃折部105、106によって折られたカッターナイフCNの刃が収容される刃収容部108が設けられている。
そして、図8には、図1に示すスクラッチ装置の制御系の構成を示すブロック図が示されており、スクラッチ装置1は、入力部110と、入力部110に接続された荷重設定装置としての荷重設定部120と、荷重設定部120に接続された制御部130とを備えている。入力部110はキーボード、荷重設定部120及び制御部130は演算処理機能を有するコンピュータにより構成される。
Further, the blades of the cutter knife CN folded by the pair of
And FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the control system of the scratch device shown in FIG. 1, and the scratch device 1 is an
ここで、入力部110には、試験片Sの情報(試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hvを含む材質、サイズ)、罫書きパターン(クロスカット、碁盤の目カット等)、切り疵CLの、試験片Sの金属素地表面からの切込み深さh、及びカッターナイフCNの形状を含む情報(カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3を含む情報)が入力される。
Here, in the
そして、荷重設定部120は、カッターナイフCNで試験片Sの金属素地に所定の切込み深さhの切り疵CLを罫書く際に、その切込み深さhを得るための試験片Sに対するカッターナイフCMの切込み荷重をコンピュータを用いて設定するものであり、図9に示すように、取得部121、演算部122、設定部123及び出力部124を備えている。
取得部121は、入力部110から試験片Sの情報(試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hvを含む材質、サイズ)、罫書きパターン(クロスカット、碁盤の目カット等)、切り疵CLの、試験片Sの金属素地表面からの切込み深さh、及びカッターナイフCNの形状を含む情報(カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3を含む情報)を取得する。そして、取得部121は、取得した情報を演算部122に送出する。
When the
The
ここで、カッターナイフの形状は、カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3によってあらわされ、それぞれについて、図15(a),(b)及び図17を参照して説明する。
カッターナイフCNの刃角度θは、図16(a)に示すように、カッターナイフCNの刃先CTがなす線とカッターナイフCNの先端の傾斜面とのなす角度である。また、カッターナイフCNの刃先端角度θ2は、図16(b)に示すように、カッターナイフCNの刃部の根元からカッターナイフCNの刃先CTにいたるまでの刃部傾斜面CTSが中心線CLineに対して傾斜する角度である。更に、カッターナイフCNの切込み角度θ3は、図17に示すように、カッターナイフCNが試験片(供試材SA、SB)に対して切り込む際における刃先CTの線が試験片の表面に対して傾斜する角度である。
Here, the shape of the cutter knife is represented by the blade angle θ of the cutter knife CN, the blade tip angle θ 2 of the cutter knife CN, and the cut angle θ 3 of the cutter knife CN. b) and FIG. 17 will be described.
The blade angle θ of the cutter knife CN is, as shown in FIG. 16A, the angle between the line formed by the cutting edge CT of the cutter knife CN and the inclined surface of the tip of the cutter knife CN. Further, as shown in FIG. 16B, the blade tip angle θ 2 of the cutter knife CN is a center line of the blade inclined surface CTS from the root of the blade of the cutter knife CN to the cutting edge CT of the cutter knife CN. It is an angle inclined to CLine. Moreover, the cut angle theta 3 cutter knife CN, as shown in FIG. 17, the line of the cutting edge CT at the time of the cutter knife CN is cut on specimens (test materials SA, SB) is the surface of the test piece Is the angle of inclination.
そして、演算部122は、取得部121から取得した切り疵CLの、試験片Sの金属素地表面からの切込み深さh、試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hv、及びカッターナイフCNの形状(カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3)に基いて、カッターナイフCNの切込み荷重Fを下記(1)式により算出する。そして、演算部122は、算出したカッターナイフCNの切込み荷重Fの情報の他に取得部121から取得した罫書きパターンなどの他の情報を設定部123に出力する。
F=k×h2×Hv/a ……(1)
Then, the
F = k × h 2 × Hv / a (1)
ここで、kは定数、h2/aは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。
また、aは次の(2)式及び(3)式によって表される。
Further, a is expressed by the following equations (2) and (3).
このように、カッターナイフCNの切込み荷重Fを、取得部121から取得した切り疵CLの、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hv、及びカッターナイフCNの形状(カッターナイフの刃角度θ、カッターナイフの刃先端角度θ2、及びカッターナイフの切込み角度θ3)に基いて、前述の(1)式、(2)式及び(3)式により算出する理由については後述する。
Thus, the cutting depth h of the cutting blade CL obtained from the acquiring
また、設定部123は、演算部122で算出されたカッターナイフCNの切込み荷重Fを試験片Sに対するカッターナイフCNの切込み荷重に設定するとともに、設定したカッターナイフの切込み荷重の情報の他に演算部122から入力した罫書きパターンなどの他の情報を出力部124に出力する。
更に、出力部124は、設定部123で設定された試験片Sに対するカッターナイフCNの切込み荷重、試験片Sの情報(試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hvを含む材質、サイズ)、及び罫書きパターン(クロスカット、碁盤の目カット等)を制御部130に出力する。
The
Furthermore, the
次に、制御部130は、荷重設定部120に接続されるとともに、XY移動機構11のX軸モータ15及びY軸モータ22、台座回転機構31の台座回転モータ32、カッター進退機構60のカッターナイフ進退モータ62、カッター刃把持機構70のカッター刃把持シリンダ71、荷重調整機構87の電空レギュレータ89、位置制御機構90の昇降モータ91、及び刃先折機構100の刃先折シリンダ107に接続されている。
Next, the
そして、制御部130は、荷重設定部120から出力された情報に基づいて、XY移動機構11のX軸モータ15及びY軸モータ22、台座回転機構31の台座回転モータ32、カッター進退機構60のカッターナイフ進退モータ62、カッター刃把持機構70のカッター刃把持シリンダ71、荷重調整機構87の電空レギュレータ89、位置制御機構90の昇降モータ91、及び刃先折機構100の刃先折シリンダ107を制御する。
The
ここで、制御部130による荷重調整機構87の電空レギュレータ89の制御について述べると、荷重設定部120からカッターナイフCNの切込み荷重が入力されると、その切込み荷重に基づいてエアシリンダ88がカッターナイフCNの先端角部に付与する重力方向と逆向き(上方向)あるいは重力方向(下方向)の荷重及びその荷重に対応するエアシリンダ88のエア圧及びピストンロッド88aの移動方向を算出し、その算出されたエア圧に対応する電気信号を電空レギュレータ89に送出する。電空レギュレータ89は、その電気信号に基づいてエアシリンダ88のエア圧を制御し、これによりエアシリンダ88によってカッターナイフCNの先端角部に重力方向と逆向き(上方向)あるいは重力方向(下方向)の荷重が付与される。これにより、カッターナイフCNの先端角部が試験片Sに接触した際にカッターナイフCNの先端角部にかかる自由移動スライダ85及びカッターナイフ保持手段50の自重による荷重が調整され、カッターナイフCNの先端角部に前述の切込み荷重が付与される。
Here, control of the electro-
具体的に述べると、昇降モータ91の駆動によってベルト92を介してねじ軸93が回転し、ねじ軸93の回転にともなってナット部94が下降し、位置制御スライダ83が下降する位置制御スライダ83が下降すると、自由移動スライダ85及びカッターナイフ保持手段50も下降し、カッターナイフCNの先端角部が台座30上の試験片Sに接触する。この際に、カッターナイフCNの先端角部には自由移動スライダ85及びカッターナイフ保持手段50の自重による荷重が作用する。この荷重が例えば1.2kgであったとする。一方、カッターナイフCNの先端角部に付与すべき切込みが、例えば、0.5kgであったとする。この場合には、0.7kgだけカッターナイフCNの先端角部に余計に荷重がかかっていることになるので、0.7kgだけカッターナイフCNの先端角部にかかる荷重を減じなければならない。
Specifically, the
この際に、荷重設定部120からカッターナイフCNの先端角部に付与する切込み荷重が0.5kgとして入力される。すると、制御部130は、その切込み荷重0.5kgに基づいてエアシリンダ88がカッターナイフCNの先端角部に付与する重力方向と逆向き(上方向)の荷重0.7kg及びその荷重0.7kgに対応するエアシリンダ88のエア圧を算出し、その算出されたエア圧に対応する電気信号を電空レギュレータ89に送出する。電空レギュレータ89は、その電気信号に基づいてエアシリンダ88のエア圧を制御し、これによりエアシリンダ88によってカッターナイフCNの先端角部に重力方向と逆向き(上方向)の荷重0.7が付与されて、カッターナイフCNの先端角部が試験片Sに接触した際にカッターナイフCNの先端角部にかかる自由移動スライダ85及びカッターナイフ保持手段50による自重による荷重1.2kgを調整し、カッターナイフCNの先端角部に荷重0.5kgが付与される。
At this time, a cutting load to be applied to the end corner portion of the cutter knife CN from the
次に、スクラッチ装置1によって試験片Sの表面に金属素地面に達する切り疵を罫書く方法について説明する。
先ず、作業者が試験片Sを台座30上に固定部材34によって固定する。
その後、作業者が入力部110に、試験片Sの情報(試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hvを含む材質、サイズ)、罫書きパターン(クロスカット、碁盤の目カット等)、切り疵CLの、試験片Sの金属素地表面からの切込み深さh、及びカッターナイフCNの情報(カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3を含む情報)を入力し、罫書き作業のスタート信号を入力する。すると、図10に示す荷重設定部120の処理フローが開始される。
Next, a method of scribing a cutting line that reaches the metal base on the surface of the test piece S by the scratch device 1 will be described.
First, the operator fixes the test piece S on the
Then, the worker uses the
荷重設定部120の取得部121は、先ず、ステップS101にて、試験片Sの情報(試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hvを含む材質、サイズ)、罫書きパターン(クロスカット、碁盤の目カット等)、切り疵CLの、試験片Sの金属素地表面からの切込み深さh、及びカッターナイフCNの形状を含む情報(カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3を含む情報)を入力部110から取得する。
First, in step S101, the acquiring
次いで、荷重設定部120の演算部122は、ステップS102にて、取得部121から取得した切り疵CLの、試験片Sの金属素地表面からの切込み深さh、試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hv、及びカッターナイフCNの形状(カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3)に基いて、カッターナイフCNの切込み荷重Fを前述の(1)式、(2)式及び(3)式により算出する。また、荷重設定部120の演算部122は、算出したカッターナイフCNの切込み荷重Fの情報の他に取得部121から取得した罫書きパターンなどの他の情報を設定部123に出力する。
Next, in step S102, the
そして、荷重設定部120の設定部123は、ステップS103にて、演算部122で算出されたカッターナイフCNの切込み荷重Fを試験片Sに対するカッターナイフCNの切込み荷重に設定するとともに、設定したカッターナイフの切込み荷重の情報の他に演算部122から入力した罫書きパターンなどの他の情報を出力部124に出力する。
これにより、荷重設定部120は、カッターナイフCNで試験片Sの金属素地に所定の切込み深さの切り疵CLを罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片Sに対するカッターナイフCNの切込み荷重を適切に設定することができる。
Then, in step S103, the
Thereby, when the
最後に、荷重設定部120の出力部124は、ステップS104にて、設定された試験片Sに対するカッターナイフCNの切込み荷重、試験片Sの情報(試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hvを含む材質、サイズ)、及び罫書きパターン(クロスカット、碁盤の目カット等)を制御部130に出力する。
次に、制御部130は、図11に示すように、ステップS201において、荷重設定部120から出力された試験片Sの情報(試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hvを含む材質、サイズ)及び罫書きパターン(クロスカット、碁盤の目カット等)から試験片Sにおける罫書き開始位置から罫書き終了位置を算出する。
Finally, in step S104, the
Next, as shown in FIG. 11, the
次いで、制御部130は、ステップS202において、予め記憶されている自由移動スライダ85及びカッターナイフ保持手段50の自重と、荷重設定部120から出力されたカッターナイフCNの先端角部に付与する切込み荷重とに基づいて、エアシリンダ88のエア圧及びピストンロッド88aの移動方向を算出する。この際に、制御部130は、予め記憶されている自由移動スライダ85及びカッターナイフ保持手段50の自重と、カッターナイフCNの先端角部に付与する切込み荷重とに基づいて、エアシリンダ88がカッターナイフCNの先端角部に付与する重力方向と逆向き(上方向)あるいは重力方向の荷重を算出し、その荷重に対応するエアシリンダ88のエア圧を算出する。
Next, in step S202, the
次に、制御部130は、ステップS203において、スクラッチ装置本体40をXY移動機構11のX軸モータ15及びY軸モータ22及び位置制御機構90の昇降モータ91を制御して初期位置へ移動させる。
次いで、制御部130は、ステップS204において、罫書きを実行する。この際に、制御部130は、ステップSB01で算出された試験片Sにおける罫書き開始位置から罫書き終了位置までの罫書きラインの位置に基づいて、XY移動機構11のX軸モータ15及びY軸モータ22、台座回転機構31の台座回転モータ32、及び位置制御機構90の昇降モータ91を制御して、カッターナイフCNの先端角部のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の位置を制御して罫書く。このとき、制御部130は、ステップS202で算出されたエアシリンダ88のエア圧に基づいて電空レギュレータ89を介してエアシリンダ88のエア圧を制御し、カッターナイフCNの先端角部に付与する荷重が荷重設定部120から出力された切込み荷重となるようにし、このカッターナイフCNの切込み荷重により、カッターナイフCNを試験片Sに対して切り込む。これにより、試験片Sには、金属素地表面からの切込み深さがhの切り疵CLが罫書かれる。
Next, in step S203, the
Next, in step S204, the
そして、制御部130は、ステップS204における罫書き作業が終了したら、ステップS205において、XY移動機構11、位置制御機構90、カッター進退機構60、カッター刃把持機構70及び刃先折機構100を制御して刃折りを実行する。
そして、制御部130は、ステップS205における刃折作業が完了したら、ステップS206において、XY移動機構11、位置制御機構90、カッター進退機構60、及びカッター刃把持機構70を制御して刃送りを実行する。
Then, when the marking operation in step S204 is completed, the
Then, when the blade folding operation in step S205 is completed, the
その後、制御部130は、ステップS206における刃送りが完了したら、ステップS207において、XY移動機構11及び位置制御機構90を制御して、スクラッチ装置本体40を初期位置へ移動させる。
これにより、制御部130の一連の制御は終了し、試験片Sの表面に金属素地に達する切り疵を罫書く作業が終了する。
Thereafter, when the blade feeding in step S206 is completed, the
As a result, the series of control of the
次に、カッターナイフCNの切込み荷重Fを前述の(1)式、(2)式及び(3)式により算出するようにした理由について説明する。
先ず、本発明者らは、図1に示すスクラッチ装置1を用いて、切込み荷重を変化させて供試材SA、SB(図12参照)に対して切り疵CLを罫書き、切り疵CLの、供試材SA、SBの金属素地m(図13参照)表面からの切込み深さに対するカッターナイフCNの切込み荷重の影響について調査した。
Next, the reason why the cutting load F of the cutter knife CN is calculated by the aforementioned equations (1), (2) and (3) will be described.
First, using the scratch device 1 shown in FIG. 1, the present inventors changed the cutting load to scribe the cutting ridges CL with respect to the test materials SA and SB (see FIG. 12), and cut the cutting ridges CL. The influence of the cutting load of the cutter knife CN on the cutting depth from the surface of the metal base m (see FIG. 13) of the test materials SA and SB was investigated.
この調査に使用した供試材SA、SBは、幅70mm、長さ120mm、厚さ0.8mmのりん酸亜鉛処理・電着塗装(15μm)を施した軟鋼(冷延鋼板)である。
また、使用するカッターナイフCNは、図16に示され、折れ刃式カッターナイフで、長さLが80mm、幅wが9mm、カッターナイフCNの刃角度θが58°及びカッターナイフCNの刃先端角度θ2が22°±2°である。
The test materials SA and SB used in this investigation are mild steels (cold-rolled steel plates) having a width of 70 mm, a length of 120 mm, and a thickness of 0.8 mm and subjected to zinc phosphate treatment / electrodeposition coating (15 μm).
The cutter knife CN used is shown in FIG. 16 and is a bending blade type cutter knife having a length L of 80 mm, a width w of 9 mm, a blade angle θ of the cutter knife CN of 58 ° and a blade tip of the cutter knife CN angle theta 2 is 22 ° ± 2 °.
このカッターナイフCNをカッターナイフ保持手段50に保持し、カッターナイフCNの切込み角度θ3(図17参照)を45°として供試材SA、SBの表面に切り疵CLを罫書いた。切り疵CLは、カッターナイフCNの切込み荷重を200〜2100gの間で100gピッチで変化させて合計20本罫書かれ、各切り疵CLの長さは直線状で60mmである。 The cutter knife CN was held by the cutter knife holding means 50, and the cutting edges CL were marked on the surfaces of the test materials SA, SB with the cutting angle θ 3 (see FIG. 17) of the cutter knife CN being 45 °. A total of 20 kerfs CL are scored by changing the cutting load of the cutter knife CN at a pitch of 100 g between 200 and 2100 g, and the length of each kerf CL is 60 mm in a straight line.
図12には、カッターナイフCNによる切込み荷重を200〜2100gの間で100gピッチで変化させて供試材SA,SBに対して切り疵CLを罫書いた状態が示され、(a)は切込み荷重を200〜1100gの間で100gピッチで変化させて供試材SAの表面に切り疵をCLを罫書いた状態、(b)は切込み荷重を1200〜2100gに変化させて供試材SBの表面に切り疵CLを罫書いた状態が示されている。
また、図13には、図12に示す供試材SA、SBの一部の断面を光学顕微鏡で観察した状態が示されている。
FIG. 12 shows a state where the cutting load CL is changed with respect to the test materials SA and SB by changing the cutting load by the cutter knife CN at a pitch of 100 g between 200 and 2100 g, and (a) shows the cutting In a state where the load is changed at a pitch of 100 g between 200 and 1100 g and the crack is marked on the surface of the test material SA, (b) changes the cutting load to 1200 to 2100 g and the test material SB A state is shown in which the surface is lined with a cutting edge CL.
Further, FIG. 13 shows a state in which a cross section of a part of the test materials SA and SB shown in FIG. 12 is observed with an optical microscope.
更に、図14には、図12(a)に示す供試材SAにおいて切込み荷重200g、500g、1000gのときの切り疵CLを切込み方向に沿って3箇所(始端、中央、終端)で切断した断面を光学顕微鏡で観察した状態が示されている。図13及び図14において、符号pは電着塗装である。
また、図15には、カッターナイフCNの切込み荷重を200〜2100gの間で100gピッチで変化させて供試材SA,SBに対して切り疵CLを罫書いたときの、カッターナイフCNの切込み荷重と、切り疵CLの、供試材SA、SBの金属素地m表面からの切込み深さとの関係が示されている。
Furthermore, in FIG. 14, in the test material SA shown in FIG. 12 (a), the cutting wedge CL at cutting loads of 200 g, 500 g, and 1000 g was cut at three points (start end, center, end) along the cutting direction. A state in which the cross section is observed with an optical microscope is shown. In FIG.13 and FIG.14, code | symbol p is electrodeposition coating.
Further, in FIG. 15, the cut of the cutter knife CN when the cutting wedge CL is scored with respect to the test materials SA and SB by changing the cutting load of the cutter knife CN at 100 g pitch between 200 and 2100 g. The relationship between the load and the cutting depth from the surface of the metal base m of the test materials SA, SB is shown.
図15を参照すると、カッターナイフCNの切込み荷重が増加すると、切り疵CLの切込み深さが大きくなることがわかる。また、図14を参照すると、切り疵CLの切込み方向に対し始端、中央、終端の3箇所で切断した場合、同荷重であれば始端、中央、終端の3箇所での切り疵CLの切込み深さがほぼ同等であることがわかる。これは、カッターナイフCNに荷重をかけて供試材SA、SBに押し付けた際に、切り疵CLの切込み深さが決定されることを示唆している。このことから、本発明者らは、切り疵CLの、供試材SA、SBの金属素地m表面からの切込み深さに対するカッターナイフCNの切込み荷重の算出においても、ビッカース硬さ試験の考え方が適用可能であると考えた。 Referring to FIG. 15, it can be seen that when the cutting load of the cutter knife CN increases, the cutting depth of the cutting edge CL increases. Further, referring to FIG. 14, when the cutting load is cut at three positions in the beginning, at the middle and at the end with respect to the cutting direction of the cutting ridge CL, the cutting depth of the cutting ridge CL at the three positions at the starting end, the center and the termination is the same load. It can be seen that the heights are almost equal. This suggests that when a load is applied to the cutter knife CN and pressed against the test materials SA, SB, the depth of cut of the cutting edge CL is determined. From this, the present inventors also consider the Vickers hardness test in calculation of the cutting load of the cutter knife CN with respect to the cutting depth of the cutting material CL from the surface of the metal base m of the test materials SA and SB. I thought that it was applicable.
ビッカース硬さは、正四角すいのダイヤモンド圧子を所定の試験力で試料(試験片)の表面に押し込んだときに、その試験力を、底面が正方形で頂点の角度が圧子と同じ正四角すいであると仮定したくぼみの表面積で除して得られる値に比例するものである。
即ち、ビッカース硬さ(Hv)は次の(4)式で表される。
Hv=F/S ……(4)
ここで、Fは試験力を表す荷重(kg)、Sはくぼみの表面積を表す圧子の接触面積である。
The Vickers hardness is the test force when a square indenter diamond indenter is pressed into the surface of a sample (specimen) with a predetermined test force. It is proportional to the value obtained by dividing by the surface area of the hollow assumed to be present.
That is, Vickers hardness (Hv) is represented by the following (4) formula.
Hv = F / S (4)
Here, F is a load (kg) representing a test force, and S is a contact area of an indenter representing the surface area of the depression.
この(4)式を、切り疵CLの切込み深さに対するカッターナイフCNの切込み荷重の算出に適用するに際し、Hvは供試材SA、SBの金属素地のビッカース硬さ、FはカッターナイフCNの切込み荷重、SはカッターナイフCNによって供試材SA、SBの表面から凹む圧痕に対するカッターナイフCNの接触面積とすることができる。
図17には、カッターナイフCNの先端角部CT1が供試材SA、SBにC点で接触するときの模式図が示され、図18には、カッターナイフCNの先端角部CT1が供試材SA、SBにC点で接触し、更に所定位置C’(図19参照)まで切り込まれたときの供試材SA、SBに形成される圧痕を平面から見た模式図が示されている。
In applying this equation (4) to the calculation of the infeed load of the cutter knife CN with respect to the infeed depth of the infeed CL, Hv is the Vickers hardness of the metal base of the test materials SA and SB, and F is the cutter knife CN The cutting load, S, can be made the contact area of the cutter knife CN with the indentation recessed from the surface of the test material SA, SB by the cutter knife CN.
FIG. 17 shows a schematic view when the tip corner CT1 of the cutter knife CN contacts the test materials SA and SB at point C, and FIG. 18 shows the tip corner CT1 of the cutter knife CN as a test. The schematic diagram which saw the indentation formed in test material SA and SB when it contacts material SA and SB at point C and is further cut down to predetermined position C '(refer to FIG. 19) is shown from the plane There is.
また、図19には、カッターナイフCNの先端角部CT1が供試材SA、SBにC点で接触し、更に所定位置C’まで切り込まれたときの供試材SA、SBに形成される圧痕を平面から見た模式図及び当該模式図における圧痕の一部分(A、B、C、C’で囲まれる部分)を立体的に変換した模式図が示されている。
更に、図20には、カッターナイフCNの先端角部CT1が供試材SA、SBにC点で接触し、更に所定位置C’まで切り込まれたときの供試材SA、SBに形成される圧痕を平面から見た模式図及び当該模式図における圧痕の他の部分(B、D、C、C’で囲まれる部分)を立体的に変換した模式図が示されている。
Further, in FIG. 19, the tip corner portion CT1 of the cutter knife CN is formed on the test material SA, SB when it contacts the test materials SA, SB at point C and is further cut to a predetermined position C ′. The schematic diagram which looked at the indentation from planar view, and the schematic diagram which sterically transformed some part (The part enclosed by A, B, C, C ') in the said schematic diagram are shown.
Furthermore, in FIG. 20, the tip corner portion CT1 of the cutter knife CN contacts the test material SA, SB at point C, and is further formed into the test material SA, SB when cut to the predetermined position C ′. The schematic diagram which looked at the indentation from planar view, and the schematic diagram which three-dimensionally converted the other part (The part surrounded by B, D, C, C ') in the said schematic diagram are shown.
図17及び図18に示すように、カッターナイフCNの先端角部CT1が供試材SA、SBにC点で接触し、更に所定位置C’(図18参照)まで切り込まれると、略菱形に凹む圧痕が供試材SA、SBの表面に形成される。
このときの、カッターナイフCNによって供試材SA、SBの表面から凹む圧痕に対するカッターナイフCNの接触面積Sは、次の(5)式のように表せる。
S=2S1+2S2 ……(5)
As shown in FIGS. 17 and 18, when the tip corner portion CT1 of the cutter knife CN contacts the test materials SA and SB at point C and is further cut to a predetermined position C ′ (see FIG. 18), it is substantially rhombic An indentation is formed on the surface of the test material SA, SB.
At this time, the contact area S of the cutter knife CN with respect to an indentation recessed from the surface of the test material SA, SB by the cutter knife CN can be expressed as the following equation (5).
S = 2S 1 + 2S 2 (5)
ここで、S1はカッターナイフCNのA、B、C’で囲まれる圧痕に対する接触面積、S2はカッターナイフCNのB、D、C’で囲まれる圧痕に対する接触面積である。
また、S1=1/2・x・y・sinθ4 …(6)
ここで、図19に示すように、xは辺AC’の長さ、yは辺BC’の長さ、θ4は辺AC’と辺BC’とがなす角度である。
Here, S 1 is cutter knife CN in A, B, C 'contact area with the indentation surrounded by, S 2 is the cutter knife CN B, D, C' is a contact area with the indentation surrounded by.
In addition, S 1 = 1/2 · x · y · sin θ 4 (6)
Here, as shown in FIG. 19, x is the length of side AC ′, y is the length of side BC ′, and θ 4 is an angle formed by side AC ′ and side BC ′.
更に、x=h/cosθ1 ……(7)
y=h/cosθ2 ……(8)
ここで、hは辺CC’の長さでカッターナイフCNの切込み深さ、θ1は辺AC’と辺CC’とがなす角度、θ2は辺BC’と辺CC’とがなす角度でカッターナイフCNの刃先端角度(図16(b)参照)である。
Further, x = h / cos θ 1 (7)
y = h / cos θ 2 (8)
Here, h is the length of the side CC 'and the cutting depth of the cutter knife CN, θ 1 is the angle between the side AC' and the side CC ', and θ 2 is the angle between the side BC' and the side CC ' It is a blade tip angle (refer FIG.16 (b)) of the cutter knife CN.
また、Sinθ4は次の(9)式で表せる。
従って、(6)式〜(9)式を整理すると、S1は次の(10)式及び(11)式のように表せる。
ここで、図20に示すように、zは辺DC’の長さ、yは辺BC’の長さ、θ5は辺DC’と辺BC’とがなす角度である。
更に、z=h/cosθ3 ……(13)
y=h/cosθ2 ……(14)
ここで、hは辺CC’の長さでカッターナイフCNの切込み深さ、θ3は辺DC’と辺CC’とがなす角度でカッターナイフCNの切込み角度(図17参照)、θ2は辺BC’と辺CC’とがなす角度でカッターナイフCNの刃先端角度(図16(b)参照)である。
Here, as shown in FIG. 20, z is the length of the side DC ′, y is the length of the side BC ′, θ 5 is the angle between the side DC ′ and the side BC ′.
Furthermore, z = h / cos θ 3 (13)
y = h / cos θ 2 (14)
Here, h is the length of side CC ′ and the cutting depth of cutter knife CN, θ 3 is the angle between side DC ′ and side CC ′, and the cutting angle of cutter knife CN (see FIG. 17), θ 2 The angle between the side BC 'and the side CC' is the blade tip angle of the cutter knife CN (see FIG. 16B).
また、Sinθ5は次の(15)式で表せる。
従って、(12)式〜(15)式を整理すると、S2は次の(16)式及び(17)式のように表せる。
そして、(4)式、(5)式、(11)式及び(17)式からh2で整理すると、h2は次の(18)式で表せる。
この(18)式からカッターナイフCNの切込み荷重Fを求めると、この切込み荷重Fは、前述の(1)式、(2)式及び(3)式のように求められる。(1)式の定数kは装置による差を調整する定数で、kは1かそれに近い値である。
カッターナイフCNの切込み荷重Fを、カッターナイフCNの切込み深さh、供試材SA,SBの鋼板下地のビッカース硬度Hv(92.6Hv)、カッターナイフCNの刃角度θを58°、カッターナイフCNの刃先端角度θ2を22°±2°、カッターナイフCNの切込み角度θ3を45°として前述の(1)式、(2)式及び(3)式に基いて算出し、定数k=1とし、その切込み荷重の計算値を、図15に示すグラフにプロットした。これを図21に示す。
When the cutting load F of the cutter knife CN is obtained from the equation (18), the cutting load F can be obtained as the above-mentioned equations (1), (2) and (3). The constant k in the equation (1) is a constant for adjusting the difference due to the device, and k is 1 or a value close thereto.
The cutting load CN of the cutter knife CN, the cutting depth h of the cutter knife CN, the Vickers hardness Hv (92.6 Hv) of the steel plate base of the test materials SA and SB, the blade angle θ of the cutter knife CN 58 °, the cutter knife Assuming that the blade tip angle θ 2 of CN is 22 ° ± 2 °, and the cutting angle θ 3 of the cutter knife CN is 45 °, calculation is made based on the above-mentioned equations (1), (2) and (3). It was set as = 1 and the computed value of the notch load was plotted on the graph shown in FIG. This is shown in FIG.
図21を参照すると、カッターナイフCNの切込み荷重の実測値と計算値とがほぼ一致していることがわかる。このため、カッターナイフの切込み荷重Fを、切り疵CLの、試験片Sの金属素地表面からの切込み深さh、試験片Sの金属素地のビッカース硬度Hv、及びカッターナイフCNの形状(カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3)に基いて、前述の(1)式、(2)式及び(3)式により算出することが適切であることがわかる。 Referring to FIG. 21, it can be seen that the measured value and the calculated value of the cutting load of the cutter knife CN substantially match. For this reason, the cutting load F of the cutter knife, the cutting depth h of the test piece S from the metal base surface, the Vickers hardness Hv of the metal base of the test piece S, and the shape of the cutter knife CN (cutter knife Based on the blade angle θ of CN, the blade tip angle θ 2 of the cutter knife CN, and the cut angle θ 3 of the cutter knife CN, calculation is performed using the above-mentioned equations (1), (2) and (3) Is appropriate.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、荷重設定部(荷重設定装置)120は、カッターナイフCNで試験片Sの金属素地に所定の切込み深さの切り疵CLを罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片Sに対するカッターナイフCNの切込み荷重を設定するものであり、スクラッチ装置に用いる場合、図1乃至図11に示したスクラッチ装置1に限らず、他のスクラッチ装置に用いてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can perform a various change and improvement, without being limited to this.
For example, when the load setting unit (load setting device) 120 scribes a cutting edge CL of a predetermined cutting depth on the metal base of the test piece S with the cutter knife CN, the test piece S for obtaining the cutting depth The cutting load of the cutter knife CN with respect to is set, and when it is used for a scratch device, it may be used for other scratch devices as well as the scratch device 1 shown in FIGS.
また、荷重設定部(荷重設定装置)120は、スクラッチ装置以外の、例えば、鉛筆硬度試験機の鉛筆をカッターナイフに置き換えた装置に用いてもよい。
また、カッターナイフCNの形状は、カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3である
として説明したが、それら以外のカッターナイフCNの形状を特定する因子であってもよい。
Further, the load setting unit (load setting device) 120 may be used in an apparatus other than the scratch device, for example, in which a pencil of a pencil hardness tester is replaced with a cutter knife.
Also, although the shape of the cutter knife CN has been described as being the blade angle θ of the cutter knife CN, the blade tip angle θ 2 of the cutter knife CN, and the cut angle θ 3 of the cutter knife CN, It may be a factor specifying the shape.
1 スクラッチ装置
10 テーブル
11 XY移動機構
30 台座
31 台座回転機構
50 カッターナイフ保持手段
60 カッター進退機構
70 カッター刃把持機構
80 昇降及び荷重付与手段
81 基体部
83 位置制御スライダ
85 自由移動スライダ
87 荷重調整機構
90 位置制御機構
100 刃先折機構
110 入力部
120 荷重設定部(荷重設定装置)
121 取得部
122 演算部
123 設定部
124 出力部
130 制御部
CN カッターナイフ
CL 切り疵
S 試験片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
121
ここで、カッターナイフの形状は、カッターナイフCNの刃角度θ、カッターナイフCNの刃先端角度θ2、及びカッターナイフCNの切込み角度θ3によってあらわされ、それぞれについて、図16(a),(b)及び図17を参照して説明する。
カッターナイフCNの刃角度θは、図16(a)に示すように、カッターナイフCNの刃先CTがなす線とカッターナイフCNの先端の傾斜面とのなす角度である。また、カッターナイフCNの刃先端角度θ2は、図16(b)に示すように、カッターナイフCNの刃部の根元からカッターナイフCNの刃先CTにいたるまでの刃部傾斜面CTSが中心線CLineに対して傾斜する角度である。更に、カッターナイフCNの切込み角度θ3は、図17に示すように、カッターナイフCNが試験片(供試材SA、SB)に対して切り込む際における刃先CTの線が試験片の表面に対して傾斜する角度である。
Here, the shape of the cutter knife, blade angle theta of the cutter knives CN, represented by the blade tip angle theta 2, and the cut angle theta 3 cutter knife CN cutter knife CN, for each of FIGS. 16 (a), ( b) and FIG. 17 will be described.
The blade angle θ of the cutter knife CN is, as shown in FIG. 16A, the angle between the line formed by the cutting edge CT of the cutter knife CN and the inclined surface of the tip of the cutter knife CN. Further, as shown in FIG. 16B, the blade tip angle θ 2 of the cutter knife CN is a center line of the blade inclined surface CTS from the root of the blade of the cutter knife CN to the cutting edge CT of the cutter knife CN. It is an angle inclined to CLine. Moreover, the cut angle theta 3 cutter knife CN, as shown in FIG. 17, the line of the cutting edge CT at the time of the cutter knife CN is cut on specimens (test materials SA, SB) is the surface of the test piece Is the angle of inclination.
Claims (4)
前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状を取得する取得部と、
取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Fを下記(1)式により算出する演算部と、
算出された前記カッターナイフの切込み荷重Fを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定する設定部とを備えていることを特徴とする荷重設定装置。
F=k×h2×Hv/a ……(1)
ここで、kは定数、h2/aは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。 Setting a cutting load of the cutter knife for the test piece to obtain the cutting depth when scoring a cutting edge of a predetermined cutting depth on the metal base of the test piece with a cutter knife Load setting using a computer A device,
An acquisition unit for acquiring the depth h of the test piece from the metal base surface of the test piece, the Vickers hardness Hv of the metal base of the test piece, and the shape of the cutter knife;
Based on the depth of cut h of the test piece from the metal base surface of the obtained cutting rod, the Vickers hardness Hv of the metal base of the test piece, and the shape of the cutter knife, the cutting load F of the cutter knife is as follows (1) an operation unit that calculates using equation
And a setting unit configured to set the calculated cutting load F of the cutter knife to the cutting load of the cutter knife relative to the test piece.
F = k × h 2 × Hv / a (1)
Here, k is a constant, and h 2 / a is the contact area of the cutter knife and the metal substrate at the time of cutting.
前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状を取得するステップと、
取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さh、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Hv、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Fを下記(1)式により算出するステップと、
算出された前記カッターナイフの切込み荷重Fを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定するステップとを備えることを特徴とする荷重設定方法。
F=k×h2×Hv/a ……(1)
ここで、kは定数、h2/aは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。 Setting a cutting load of the cutter knife for the test piece to obtain the cutting depth when scoring a cutting edge of a predetermined cutting depth on the metal base of the test piece with a cutter knife Load setting using a computer Method,
Acquiring the depth of cut h of the chip from the metal base surface of the test piece, the Vickers hardness Hv of the metal base of the test piece, and the shape of the cutter knife;
Based on the depth of cut h of the test piece from the metal base surface of the obtained cutting rod, the Vickers hardness Hv of the metal base of the test piece, and the shape of the cutter knife, the cutting load F of the cutter knife is as follows (1) calculating by equation
Setting the calculated cutting load F of the cutter knife to the cutting load of the cutter knife relative to the test piece.
F = k × h 2 × Hv / a (1)
Here, k is a constant, and h 2 / a is the contact area of the cutter knife and the metal substrate at the time of cutting.
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