JP2023042934A - 試験システム及び試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを輸送することなく、ワークの形状まで考慮にいれた試験を遠隔実施することが可能な試験システムを実現する。【解決手段】試験システム（Ｓ）は、コンピュータ（３）と３Ｄプリンタ（４）と試験装置（５）とを備えている。コンピュータ（３）は、ワーク（Ｗ）の立体形状を示す形状データ（Ｄ１）及びワーク（Ｗ）の材料を示す材料データ（Ｄ２）を取得する。３Ｄプリンタ（４）は、形状データ（Ｄ）１の示す立体形状を有する構造物（Ｗａ）を造形する。試験装置（５）は、材料データ（Ｄ２）の示す材料により構成された試験片（Ｐ）を構造物（Ｗａ）に付加することによって作成された擬似ワーク（Ｗｂ）の試験を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの試験を行う試験システム及び試験方法に関する。

ショットブラストやマイクロブラストなどのブラスト加工、ショットピーニングやレーザピーニングなどのピーニング加工、バレル研摩やブラシ研摩などの研摩加工、ローラバニシングなどのバニシング加工など、様々な表面加工が実用化されている。高品質な表面加工を実現するためには、加工後のワークの表面状態を試験する技術が重要になる。試験で確認するべき表面状態としては、例えば、粗度、硬度、残留応力、結晶粒径などが挙げられる。例えば、特許文献１には、表面加工を施したワークの残留応力等を、電気的に試験する表面特性試験装置が開示されている。

特開２０１６－２２４０７３号

加工後の表面状態を試験するためには、表面加工の目的に応じた測定装置が必要になる。このため、例えば、加工装置を所持しているが、測定装置を所持していないユーザは、このような試験を加工装置の製造メーカ等に依頼することになる。しかしながら、このような遠隔試験には、試験を依頼する依頼者のもとから試験を実施する試験者のもとまでワークを輸送する手間、時間、及びコストを要するという問題がある。ワークの一部を依頼者のもとから試験者のもとへと輸送する、或いは、ワークの材質と同じ材質の試験片を試験者側で用意して試験を行うなどの対策が考えられるが、この場合、ワークの形状まで考慮に入れた試験を実施することができないという問題を招来する。表面加工以外の各種加工についても、同様の問題が生じ得る。

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークを輸送することなく、ワークの形状まで考慮にいれた試験を遠隔実施することが可能な試験システム及び試験方法を実現することにある。

本発明の一態様に係る試験システムは、ワークの立体形状を示す形状データ及びワークの材料を示す材料データを取得するコンピュータと、前記形状データの示す立体形状を有する構造物を造形する３Ｄプリンタと、前記材料データの示す材料により構成された試験片を前記構造物に付加するによって作成された擬似ワークの試験を行う試験装置と、を備えている。

本発明の一態様に係る試験方法は、ワークの立体形状を示す形状データ及びワークの材料を示す材料データを取得する工程と、前記形状データの示す立体形状を有する構造物を造形する工程と、前記材料データの示す材料により構成された試験片を前記構造物に付加することによって作成された擬似ワークの試験を行う工程と、を含んでいる。

本発明の一態様によれば、ワークを輸送することなく、ワークの形状まで考慮にいれた試験を遠隔実施することができる。

本発明の一実施形態に係る試験システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る試験方法の流れを示すフロー図である。

（試験システムの構成）
本発明の一実施形態に係る試験システムＳの構成について、図１を参照して説明する。図１は、試験システムＳの構成を示すブロック図である。

試験システムＳは、図１に示すように、３Ｄスキャナ１、コンピュータ２、コンピュータ３、３Ｄプリンタ４、及び試験装置５を含んでいる。３Ｄスキャナ１、及びコンピュータ２は、試験を依頼する依頼者側の装置であり、コンピュータ３、３Ｄプリンタ４、及び試験装置５は、試験を実施する試験者側の装置である。

３Ｄスキャナ１は、ワークＷの立体形状を示す形状データを作成する。そして、３Ｄスキャナ１は、形状データＤ１をコンピュータ２に提供する。依頼者は、キーボード等を介して、ワークＷの材料を表す材料データをコンピュータ２に入力する。コンピュータ２は、３Ｄスキャナ１から取得した形状データＤ１及び依頼者から取得した材料データＤ２を、コンピュータ３に提供する。

コンピュータ３は、コンピュータ２から取得した形状データＤ１を３Ｄプリンタ４に入力する。３Ｄプリンタ３４は、コンピュータ３から取得した形状データＤ１の表す立体形状を有する構造物Ｗａ、すなわち、ワークＷと同一又は略同一の形状を有する構造物Ｗａを造形する。構造物Ｗａの材料は特に限定されず、金属であってもよいし、樹脂であってもよい。また、試験者側のコンピュータ３は、依頼者側のコンピュータ２から取得した材料データＤ２を、ディスプレイ等を介して、試験者に提供する。試験者は、コンピュータ３から取得した材料データＤ２の示す材料に対応する試験片Ｐを、予め用意された試験片セットの中から選択する。ここで、材料データＤ２の示す材料に対応する試験片Ｐとは、材料データＤ２の示す材料と同一の材料により構成された試験片、又は、試験片セットに含まれる試験片のなかで、性質が材料データＤ２の示す材料に最も近い材料により構成された試験片のことを指す。そして、試験者は、選択された試験片Ｐを３Ｄプリンタ４により造形された構造物Ｗａに付加する（埋め込んでもよいし、貼り付けてもよい）ことによって、擬似ワークＷｂを作成する。試験装置５は、擬似ワークＷｂの試験を行い、その試験の結果を表す結果データＤ３をコンピュータ３に提供する。

コンピュータ２は、試験装置５から取得した結果データＤ３を、コンピュータ２に提供する。コンピュータ２は、ディスプレイ等を介して、結果データの示す結果を、依頼者に提供する。

なお、本実施形態において、試験装置５は、加工機５ａと測定器５ｂとにより構成されている。加工機５ａは、擬似ワークＷｂに表面加工を施す。加工機５ａの例としては、例えば、ショットブラストやマイクロブラストなどのブラスト加工を行うブラスト装置、ショットピーニングやレーザピーニングなどのピーニング加工を行うピーニング装置、バレル研摩やブラシ研摩などの研摩加工を行う研摩装置、又は、ローラバニシングなどのバニシング加工を行うバニシング装置が挙げられる。測定器５ｂは、表面加工が施された擬似ワークＷｂの表面状態を測定する。測定器５ｂの例としては、例えば、粗度、硬度、圧縮残留応力、及び結晶粒径の一部又は全部を測定する測定器などが挙げられる。

以上のように、試験システムＳは、ワークＷの立体形状を示す形状データＤ１及びワークの材料を示す材料データＤ２を取得するコンピュータ３と、形状データＤ１の示す立体形状を有する構造物Ｗａを造形する３Ｄプリンタ４と、材料データＤ２の示す材料により構成された試験片Ｐを構造物Ｗａに付加することによって作成された擬似ワークＷｂの試験を行う試験装置５と、を備えている。

このため、試験者は、形状がワークＷと同一又は略同一であり、且つ、一部において材料がワークＷと同一又は略同一である擬似ワークＷｂを用いた試験を行うことができる。したがって、ワークＷを輸送することなく、ワークＷの形状まで考慮にいれた試験を遠隔実施することができる。

また、試験システムＳの試験装置５は、擬似ワークＷｂに表面加工を施す加工機５ａと、表面加工が施された擬似ワークのＷｂの表面状態を測定する測定器５ｂと、を含んでいる。

このため、表面加工に関して、ワークＷを輸送することなく、ワークＷの形状まで考慮にいれた試験を遠隔実施することができる。

また、試験システムＳは、形状データＤ１を生成する３Ｄスキャナ１と、形状データＤ１及び材料データＤ２をコンピュータ２に提供すると共に、試験の結果を示す結果データＤ３をコンピュータ３から取得するコンピュータ３と、を更に備えている。

このため、依頼者は、遠隔試験を容易に依頼することができ、また、遠隔試験の結果を容易に知ることができる。

（試験方法の流れ）
本発明の一実施形態に係る試験方法Ｍの流れについて、図２を参照して説明する。図２は、試験方法Ｍの流れを示すフロー図である。

試験方法Ｍは、図２に示すように、形状データ生成工程Ｍ１、材料データ入力工程Ｍ２、形状・材料データ提供／取得工程Ｍ３、構造物造形工程Ｍ４、試験片選択工程Ｍ５、擬似ワーク作成工程Ｍ６は、試験工程Ｍ７、結果データ提供／取得工程Ｍ８、及び結果データ出力工程Ｍ９を含んでいる。形状データ生成工程Ｍ１、材料データ入力工程Ｍ２、及び結果データ出力工程Ｍ９は、依頼者側で実施される工程であり、構造物造形工程Ｍ４、試験片選択工程Ｍ５、擬似ワーク作成工程Ｍ６は、及び試験工程Ｍ７は、試験者側で実施される工程である。

形状データ生成工程Ｍ１は、ワークＷの立体形状を示す形状データＤ１を生成する工程である。本実施形態においては、依頼者が３Ｄスキャナ１を用いて形状データ生成工程Ｍ１を実施する。

材料データ入力工程Ｍ２は、ワークＷの材料を示す材料データＤ２をコンピュータ２に入力する工程である。本実施形態においては、依頼者がキーボード等を用いて材料データ入力工程を実施する。

形状・材料データ提供／取得工程Ｍ３は、形状データ生成工程Ｍ１にて生成された形状データＤ１及び材料データ入力工程Ｍ２にて入力された材料データＤ２を、コンピュータ２がコンピュータ３に提供する、又は、コンピュータ３がコンピュータ２から取得する工程である。本実施形態においては、コンピュータ２及びコンピュータ３が形状・材料データ提供／取得工程Ｍ３を実施する。

構造物造形工程Ｍ４は、形状・材料データ提供／取得工程Ｍ３にて取得した形状データの示す形状を有する構造物Ｗａを造形する工程である。本実施形態においては、試験者が３Ｄプリンタ４を用いて構造物造形工程Ｍ４を実施する。

試験片選択工程Ｍ５は、形状・材料データ提供／取得工程Ｍ３にて取得した材料データの示す材料により構成された試験片Ｐを予め与えられた試験片セットのなかから選択する工程である。本実施形態においては、試験者が試験片選択工程Ｍ５を実施する。

擬似ワーク作成工程Ｍ６は、構造物造形工程Ｍ４にて造形された構造物Ｗａに試験片選択工程Ｍ５にて選択された試験片Ｐを付加する工程である。本実施形態においては、試験者が擬似ワーク作成工程Ｍ６を実施する。

試験工程Ｍ７は、擬似ワーク作成工程Ｍ６にて作成された擬似ワークＷｂの試験をする工程である。本実施形態においては、試験者が試験装置５を用いて試験工程Ｍ７を実施する。

結果データ提供／取得工程Ｍ８は、試験の結果を示す結果データＤ３を、コンピュータ３がコンピュータ２に提供する、又は、コンピュータ２がコンピュータ３から取得する工程である。本実施形態においては、コンピュータ２及びコンピュータ３が結果データ提供／取得工程Ｍ８を実施する。

結果データ出力工程Ｍ９は、結果データ提供／取得工程Ｍ８にて取得した結果データＤ３を出力する工程である。本実施形態においては、コンピュータ３がディスプレイ等を用いて結果データ出力工程Ｍ９を実施する。

なお、本実施形態において、試験工程７は、加工工程Ｍ７ａと測定工程Ｍ７ｂとを含んでいる。加工工程Ｍ７ａは、擬似ワークＷｂに表面加工を施す工程である。表面加工の例としては、例えば、ショットブラストやマイクロブラストなどのブラスト加工、ショットピーニングやレーザピーニングなどのピーニング加工、バレル研摩やブラシ研摩などの研摩加工、又はローラバニシングなどのバニシング加工が挙げられる。測定工程Ｍ７ｂは、表面加工が施された擬似ワークＷｂの表面状態を測定する工程である。測定する表面状態の例としては、例えば、粗度、硬度、圧縮残留応力、及び結晶粒径の一部又は全部が挙げられる。

以上のように、試験方法Ｍは、ワークＷの立体形状を示す形状データＤ１及びワークＷの材料を示す材料データＤ２を取得する形状・材料データ提供／取得工程Ｍ３と、形状データＤ１の示す立体形状を有する構造物Ｗａを造形する構造物造形工程Ｍ４と、材料データＤ２の示す材料により構成された試験片Ｐを構造物Ｗａに付加することによって作成された擬似ワークＷｂの試験を行う試験工程Ｍ７と、を含んでいる。

このため、試験者は、形状がワークＷと同一又は略同一であり、且つ、一部において材料がワークＷと同一又は略同一である擬似ワークＷｂを用いた試験を行うことができる。したがって、ワークＷを輸送することなく、ワークＷの形状まで考慮にいれた試験を遠隔実施することができる。

また、試験方法Ｍの試験工程Ｍ７は、擬似ワークＷｂの表面加工を行う加工工程Ｍ７ａと、表面加工された擬似ワークＷｂの表面状態を測定する測定工程Ｍ７ｂと、を含んでいる。

このため、表面加工に関して、ワークＷを輸送することなく、ワークＷの形状まで考慮にいれた試験を遠隔実施することができる。

また、試験方法Ｍは、形状データＤ１を生成する形状データ生成工程Ｍ１と、形状データＤ１及び材料データＤ２を提供する形状・材料データ提供／取得工程Ｍ３と、試験の結果を示す結果データＤ３を取得する結果データ提供／取得工程Ｍ８と、を更に含んでいる。

このため、依頼者は、遠隔試験を容易に依頼することができ、また、遠隔試験の結果を容易に知ることができる。

（付記事項）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態に開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

Ｓ 試験システム
１ ３Ｄスキャナ
２ コンピュータ
３ コンピュータ
４ ３Ｄプリンタ
５ 試験装置
Ｗ ワーク
Ｗａ 構造物
Ｗｂ 擬似ワーク

Claims (6)

1. ワークの立体形状を示す形状データ及びワークの材料を示す材料データを取得するコンピュータと、
   前記形状データの示す立体形状を有する構造物を造形する３Ｄプリンタと、
   前記材料データの示す材料により構成された試験片を前記構造物に付加することによって作成された擬似ワークの試験を行う試験装置と、を備えている、
   ことを特徴とする試験システム。
2. 前記試験装置は、前記擬似ワークに表面加工を施す加工機と、前記表面加工が施された前記擬似ワークの表面状態を測定する測定器と、を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の試験システム。
3. 前記形状データを生成する３Ｄスキャナと、
   前記形状データ及び前記材料データを前記コンピュータに提供すると共に、前記試験の結果を示す結果データを前記コンピュータから取得する他のコンピュータと、を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の試験システム。
4. ワークの立体形状を示す形状データ及びワークの材料を示す材料データを取得する工程と、
   前記形状データの示す立体形状を有する構造物を造形する工程と、
   前記材料データの示す材料により構成された試験片を前記構造物に付加することによって作成された擬似ワークの試験を行う工程と、を含んでいる、
   ことを特徴とする試験方法。
5. 前記試験を行う工程は、前記擬似ワークの表面加工を行う工程と、表面加工された前記擬似ワークの表面状態を測定する工程と、を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の試験方法。
6. 前記形状データを生成する工程と、
   前記形状データ及び前記材料データを提供する工程と、
   前記試験の結果を示す結果データを取得する工程と、を更に含んでいる、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の試験方法。

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