JP4340349B2

JP4340349B2 - 試験片打ち抜き装置

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Publication number: JP4340349B2
Application number: JP01189199A
Authority: JP
Inventors: 照夫真野; 淳夫正木
Original assignee: 株式会社ダンベル
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: JP2000210899A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム、プラスチック、ビニール、ポリエチレン、紙等のシート材から、引張試験や衝撃試験等に用いられる長尺状の試験片を打ち抜き形成するための試験片打ち抜き装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような各材料は、ＪＩＳ（日本工業規格）に基づいて引張試験や衝撃試験等の各種試験が行われるが、これら各試験はそれぞれ平面形状および厚さが定められた試験片を用いて行われる。例えば、プラスチック材料の引張試験を行う場合には所定のダンベル形状に形成された平板状の試験片が用いられ、衝撃試験を行う場合には所定寸法の矩形状に形成された平板状の試験片が用いられる。最近において上記のような各種試験の規格について、ＪＩＳとＩＳＯ（International Organization for Standardization）とを整合させるために、ＪＩＳの変更が行われている。例えば、熱可塑性プラスチック材料の引張試験においては、旧ＪＩＳにおいてダンベル状試験片の厚さは２ｍｍと定められていたが、新ＪＩＳ（ＪＩＳ−７１３９−１９９６規格）においてはダンベル状試験片の厚さは４ｍｍに変更されている。
【０００３】
旧ＪＩＳに基づく試験片の作成は、例えば、薄板状の刃を有した打ち抜きカッターを用いて所定の厚さシート材を打ち抜くことによって行われていた。このような打ち抜きカッターは、鍛造によって一体形成されたり、本出願人が、特公平７−６１６３９号公報において開示しているように、複数（例えば、前後左右の４枚）の薄板状の刃（剃刀刃等に用いられる薄い鋼製の刃）を組み合わせて平面形状が試験片と同一形状に形成されたりしている。そして、このように形成された打ち抜きカッターをプレス装置を用いてシート材に押し付けることにより、一回の打ち抜きで試験片を作成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、新ＪＩＳに基づく試験片の場合には、上記のような旧ＪＩＳに基づく試験片の作成に用いた方法と同一の方法を用いるのが難しいという問題があった。すなわち、旧ＪＩＳにおいては試験片の厚さが２ｍｍと比較的薄かったため、厚さ０.３ｍｍ程度の薄い刃（剃刀のような薄い鋼製の刃）を試験片形状に組み合わせて構成したカッターを用いて、高密度ポリエチレン素材（ＨＤＰＥ）や低密度ポリエチレン素材（ＬＤＰＥ）等のシート材でも精度よく簡単に打ち抜くことができた。
【０００５】
しかし、新ＪＩＳでは試験片の厚さが４ｍｍと倍の厚さとなるため、このような厚さのＨＤＰＥやＬＤＰＥのシート材から試験片を上記のカッターを用いて打ち抜こうとすると、打ち抜き時に材料の切り口が刃に押されて厚さ方向に広げられるため、試験片形状に組み合わされた刃に囲まれた部分（すなわち、試験片を形成する部分）の材料が周囲（前後左右）から同時に圧縮され、試験片材料部分に大きな圧縮力が作用するという問題がある。なお、ＪＩＳで規定されている試験片は長尺状で長手方向に伸びる二つの側辺が近接している形状であるため、この側辺間での幅方向の圧縮力が特に大きくなる。
【０００６】
このような圧縮力が作用すると、いわゆる「白化」と称される材質の変化を生じて試験材料の特性が変化するという問題がある。また、刃に作用する曲げ応力が大きくなって刃こぼれが生じやすくなり、従来のような０.３ｍｍ程度の厚さの刃では材料を完全に打ち抜くことができなくなるという問題もある。一方、刃こぼれしないで打ち抜きが可能な厚い刃を用いると、刃の厚さに応じて切り口の厚さ方向の広がりが大きくなるため、発生圧縮力がさらに大きくなるとともに、打ち抜きの必要力（プレス力）も大きくなるという問題が発生する。また、このように刃を厚くして打ち抜きを行うと、打ち抜き後の切断面が大きく（例えば、５°以上）傾斜してしまい打ち抜き切断面の直角度が低下するという問題も発生する。例えば、ダンベル状試験片形状について厚さ４ｍｍの打ち抜きを行うと幅方向に約０.５ｍｍずれて、直角度がその分低下する。
【０００７】
このため、上記のようなシート材の打ち抜きに代えて切削加工によって試験片の形成を行うことも考えられる。しかしながら、切削加工では試験片の形成に時間がかかるという問題があるとともに、切削時の摩擦熱によって試験片材料の材質が変化するという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、厚いシート材であっても材質の変化を生じることなく、簡単に短時間で効率よく長尺状の平板状試験片を得ることができる試験片打ち抜き装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明においては、基台上に前後にスライド移動可能に配設されたスライドベースと、このスライドベース上においてスライドベースに対する基準回転位置から１８０度水平回転した１８０度回転位置（例えば、実施形態における第２回転位置）に水平回転可能に配設された回転ベースと、この回転ベースの上にシート材を固定保持するクランプ機構と、回転ベースの上方に位置して基台に取り付けられ、クランプ機構により回転ベースの上に固定保持されたシート材の打ち抜き加工を行うカッター装置とから試験片打ち抜き装置が構成される。そして、このカッター装置は、基台に固定されて下方に伸縮可能なシリンダロッドを有する昇降シリンダ機構と、シリンダロッドの下端部に長手方向に延びて取り付けられるとともに、長手方向に延びる対称軸に対して長手方向における中央部分が対称軸に向けて凹んだ左右対称な側辺を有したダンベル状の試験片のうちの、左右どちらか一方の側辺形状に形成された薄刃状の単一の打ち抜き刃とを有する。
【００１０】
このような構成の試験片打ち抜き装置を用いれば、昇降シリンダ機構によりシリンダロッドを伸長させて打ち抜き刃を回転ベースの上に固定保持されたシート材に押し付ければ、打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて長手方向に延びる一本の切り込みを形成することができる。この切り込みは長手方向に延びる試験片における片側の側辺を形成する切り込みであり、且つ打ち抜き刃は単一で薄刃状であるため、打ち抜き刃はシート材を僅かに押し広げながらスムーズにシート材に喰い込んで切り込みが形成される。そして、このように切り込みを形成する作動を、回転ベースを基準回転位置に位置させた状態および１８０度回転位置に位置させた状態のそれぞれにおいて行うことで、左右対称な側辺を有したダンベル状の試験片の打ち抜き加工を簡単に行うことが可能である。
【００１１】
なお、この打ち抜き装置に、回転ベースを基準回転位置から１８０度回転位置に回転移動させて固定保持する回転位置決め機構と、スライドベースを基台に対して前後にスライド移動させるスライド移動機構と、スライドベースのスライド移動を拘束してスライドベースを基台に対して固定保持するブレーキ機構と、スライドベースの基台に対する前後スライド位置を測定してこれを表示する位置表示装置とを設けるのが好ましい。
【００１２】
本発明の装置により打ち抜かれる試験片は、左右対称な側辺を有したダンベル状試験片である。このダンベル状試験片を打ち抜き形成するときには、左右対称となる試験片のうちの、左右どちらか一方の側辺形状に形成された薄刃状の単一の打ち抜き刃を用い、まず回転ベースを基準回転位置に保持した状態で打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて片側の側辺の切り込みを形成し、次に、回転ベースを１８０度回転位置まで１８０度回転させて保持した状態で打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて対向する側辺の切り込みを形成すれば、ダンベル状試験片が形成可能である。なお、この場合の試験片の長手方向端部については、上記切り込み形成後に長手方向端部を切断して形成してもよく、また、最初から所定の長手方向寸法のシート材を用いても良い。
【００１４】
このような構成において、回転位置決め機構を、回転ベースを回転させる回転アクチュエータと、スライドベースに取り付けられた位置決めストッパと、回転ベースに取り付けられた位置決めアームとから構成し、回転アクチュエータにより回転ベースを回転させて位置決めアームを位置決めストッパに当接させるとともに当接方向への回転駆動力を保持することにより回転ベースを基準回転位置および１８０度回転位置で固定保持するのが好ましい。これにより、回転アクチュエータの作動制御のみで、回転ベースを基準回転位置および１８０度回転位置でしっかりと固定保持することが可能となる。
【００１５】
上記位置決めストッパを基準位置決めストッパおよび回転位置決めストッパから構成し、上記位置決めアームを回転ベースに固定された第１位置決めアームから構成するのが好ましい。この場合には、第１位置決めアームを基準位置決めストッパに当接させて回転ベースを基準回転位置に保持し、第１位置決めアームを回転位置決めストッパに当接させて回転ベースを１８０度回転位置に保持することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る試験片打ち抜き装置の全体を図１および図２に示すが、この装置は、剛性の高い複数のフレーム１ａ，１ｂ，１ｃからなる基台１内に各種機器を配設するとともに、周囲をパネルで覆って構成されている。但し、前面パネル２ａ，２ｂの中間部には開口３が形成されており、この開口３を介して加工シート材Ｓの搬入および加工後の試験片Ｔの搬出等を行う。なお、安全性確保のため、開口３の左右には光センサ８１ａ，８１ｂが設けられており、開口３を通って内部に手等が差し入れられたときにはこれを検出できるようになっている。
【００１７】
基台１を構成するベースフレーム１ａの上には、載置台アセンブリ１０が配設されている。ベースフレーム１ａから起立して延びたサイドフレーム１ｂによって上方において支持されたアッパーフレーム１ｃには、カッター装置５０が取り付けられている。図１における矢印III−IIIに沿って載置台アセンブリ１０を上方から見た図を図３に拡大して示しており、これを併用してまず載置台アセンブリ１０の構成を説明する。
【００１８】
ベースフレーム１ａの上には前後に平行に延びる一対のスライドガイドレール１１が設けられており、このレール１１の上にリニアベアリング１３を介してスライドベース１２が前後移動可能に設けられている。スライドガイドレール１１の上においてスライドベース１２を前後にスライド移動させるためのボールネジ搬送駆動装置１５（スライド移動機構）がスライドベース１２の下面に取り付けられている。このボールネジ搬送駆動装置１５のボールネジシャフト１４を回転させるための手動ハンドル７７ｂが下側前面パネル２ａに配設されており、オペレータがハンドル７７ｂを手動で回転させてスライドベース１２の前後スライド移動を行わせることができる。
【００１９】
スライドベース１２の下面におけるリニアベアリング１３の間に前後に延びて一対のブレーキ受け部材１２ａが配設されており、このブレーキ受け部材１２ａに対向してベースフレーム１ａにブレーキシリンダ１６が配設されている。ブレーキシリンダ１６はエアシリンダからなり、上方に突出するロッドの先端にブレーキパッド部材１６ａを有している。通常はブレーキシリンダ１６のロッドは引き下げられてブレーキパッド１６ａはブレーキ受け部材１２ａに当接されており、スライドベース１２はベースフレーム１ａに固定保持される。このブレーキの作動を解除するためのブレーキ解除ボタン７７ａがハンドル７７ｂの左隣に設けられている。このため、オペレータは左手でブレーキ解除ボタン７７ａを押しながら右手でハンドル７７ｂを回転させてスライドベース１２を前後にスライド移動させるようになっており、ブレーキ解除ボタン７７ａから手を離せばブレーキが作動してスライドベース１２は固定保持されるようになっている。
【００２０】
なお、図４にも示すように、ベースフレーム１ａに取り付けられて前後に延びるスケールガイド８２ａの上を移動する位置センサ８２がスライドベース１２に取り付けられており、位置センサ８２によりスライドベース１２の前後移動位置を検出する。この位置センサ８２による検出信号は、上側前面パネル２ｂに取り付けられた位置インジケータ８３においてデジタル表示される。なお、位置インジケータ８３にはその表示をリセットするリセットボタン８３ａも設けられている。
【００２１】
スライドベース１２の上には、図４に示すように、円筒状の回転支持部材１７が固設されており、この回転支持部材１７の上にローラーベアリング１８を介して回転ベース２０が回転自在に支持されている。回転ベース２０の下面にはローラーベアリング１８と同軸の回転駆動軸２１が下方に突出しており、回転駆動軸２１にはピニオン２２が取り付けられている。図４から良く分かるように、回転支持部材１７に形成された切り欠き１７ａを通ってラック２３が配設されており、ピニオン２２はラック２３と噛合する。ラック２３はエアシリンダからなる回転駆動シリンダ２４のロッドに取り付けられており、回転駆動シリンダ２４によりロッドが伸縮作動されると、ラック２３は図４における左右に移動される。なお、ラック２３の左右移動はラックガイド２３ａによりガイドされる。このようにラック２３が左右移動されるとラックピニオン２２が回転されて回転ベース２０が回転駆動される。
【００２２】
このように回転駆動シリンダ２４を作動させて回転ベース２０を回転駆動させるための回転操作つまみ７４が下側前面パネル２ａに設けられている。回転操作つまみ７４を図示のように右回転させた位置（９０／１８０で示す位置）に位置させると、回転ベース２０は図３において時計回りに回転駆動され、左回転させた位置（０で示す位置）に位置させると回転ベース２０は図３において反時計回りに回転駆動される。
【００２３】
このようにして回転ベース２０が回転されるときでの回転位置決めを行うため、スライドベース１２に基準位置決めストッパ３１および回転位置決めストッパ３２が固設されており、回転ベース２０には第１位置決めアーム３５が固設されるとともに第２位置決めアーム３６が着脱可能に取り付けられている。回転操作つまみ７４を左回転位置に操作して回転駆動シリンダ２４により回転ベース２０を図３において反時計回りに回転駆動させると、第１位置決めアーム３５が基準位置決めストッパ３１に当接する（図３および図６参照）。この状態における回転ベース２０の回転位置を基準回転位置と称する。この状態では、回転駆動シリンダ２４の作動が維持されており、回転ベース２０は反時計回りの回転駆動力を受けて基準回転位置で固定保持される。
【００２４】
一方、基準回転位置から回転操作つまみ７４を右回転位置に切換操作して回転駆動シリンダ２４を逆に駆動して回転ベース２０を時計回りに回転させると、回転ベース２０が９０度回転したときに第２位置決めアーム３６が、図５に示すように、回転位置決めストッパ３２に当接する。この状態における回転ベース２０の回転位置を第１回転位置と称する。この状態でも回転駆動シリンダ２４の作動が維持されており、回転ベース２０は時計回りの回転駆動力を受けて第１回転位置で固定保持される。
【００２５】
また、第２位置決めアーム３６を取り外して、回転駆動シリンダ２４を駆動して回転ベース２０を時計回りに回転させると、基準回転位置から１８０度回転したときに第１位置決めアーム３５が、図７に示すように、回転位置決めストッパ３２に当接する。この状態における回転ベース２０の回転位置を第２回転位置と称する。この状態でも回転駆動シリンダ２４の作動が維持されており、回転ベース２０は時計回りの回転駆動力を受けて第２回転位置で固定保持される。
【００２６】
回転ベース２０の上には試験片Ｓを載置させるための載置台２５が設けられており、載置台２５の左右両側に、載置台２５に載置された試験片Ｓを固定保持するためのクランプシリンダ２６が設けられている。クランプシリンダ２６はエアシリンダからなり、回転ベース２０の下面側に取り付けられるとともにそのロッド２６ａが回転ベース２０の上面側に突出している。ロッド２６ａの上端にはクランププレート２７が取り付けられており、クランプシリンダ２６によりロッド２６ａを下動させて載置台２５の載置された試験片Ｓの左右両端部をクランププレート２７により押さえつけて固定保持する。なお、このクランプシリンダ２６の作動を制御するためのクランプスイッチ７５が下側前面パネル２ａに設けられている。
【００２７】
カッター装置５０は、アッパーフレーム１ｃに取り付けられた昇降シリンダ５１を有して構成され、載置台アセンブリ１０の真上に位置してこれと上下に対向する。昇降シリンダ５０はエアシリンダからなり、そのロッド５１ａが下方に突出して伸縮自在となっており、その下端に昇降部材５２が取り付けられている。昇降部材５２の左右両側には昇降ロッド５３が取り付けられ、これら昇降ロッド５３はアッパーフレーム１ｃに取り付けられた昇降ガイド５３ａにスライド移動可能に挿入されてガイドされ、ロッド５１ａの伸縮に応じて昇降部材５２が上下に昇降移動される。昇降シリンダ５０の作動を制御して昇降部材５２を下降移動させるための左右一対の押しボタン７６ａ，７６ｂが下側前面パネル２ａに設けられており、昇降部材５２を下降させるには両押しボタン７６ａ，７６ｂを同時に押さなければならないようになっている。また、昇降シリンダ５０により昇降部材５２を上昇移動させるための押しボタン７８も下側前面パネル２ａに設けられている。
【００２８】
昇降部材５２の下面には保持ヘッド５４が取り付けられており、この保持ヘッド５４にカッターアセンブリ５５が取り付けられている。カッターアセンブリ５５は、図８〜図１０に示すように、保持ヘッド５４の下端部に取り付けられるとともに取っ手５６ａを有する第１支持プレート５６と、第１支持プレート５６の下面に接合された第２支持プレート５７と、第２支持プレート５７に下面に取り付けられた一対の挟持ブロック５８と、挟持ブロック５８により挟持された打ち抜き刃５９とを有する。打ち抜き刃５９は、剃刀の刃のような薄い（例えば、厚さｔ＝０．３ｍｍ）鋼製の平板状の刃で、挟持ブロック５８により挟持されて直線状に延びるとともに刃先が挟持ブロック５８の下面から下方に突出する。
【００２９】
第１および第２支持プレート５６，５７を上下に貫通するロッド支持孔６０と、このロッド支持孔６０に繋がって挟持ブロック５８を上下に貫通する径の大きなバネ支持孔５８ａとがそれぞれ４カ所に形成されており、これら孔６０，５８ａにガイドロッド６１が挿入されている。ガイドロッド６１の上端には係止ヘッド６１ａが形成されており、下端にはノックアウトプレート６５が取り付けられている。なお、ノックアウトプレート６５は２枚設けられ、それぞれ左右一対のガイドロッド６１により上下動可能に支持されている。バネ支持孔５８ａは、ロッド支持孔６０と連通する４カ所に加えてさらに４カ所設けられており、それぞれに押圧バネ６２が配設されてノックアウトプレート６５を下方に付勢する。このとき、ガイドロッド６１の係止ヘッド６１ａがロッド支持孔６０の上端に当接してノックアウトプレート６５は打ち抜き刃５９の下端より若干下方の位置で保持される。
【００３０】
図１に示すように、この装置における上側前面パネル２ｂには、電源スイッチ７３ａと電源スイッチ７３ａがオンになったときに点灯する電源ランプ７３ｂが設けられている。さらに、昇降シリンダ５０の駆動用エア圧を調整するつまみ７１ａおよびこのエア圧を表示するインジケータ７２ａ、回転駆動シリンダ２４の駆動用エア圧を調整するつまみ７１ｂおよびこのエア圧を表示するインジケータ７２ｂ、ブレーキシリンダ１６の駆動用エア圧を調整するつまみ７１ｃおよびこのエア圧を表示するインジケータ７２ｃ、クランプシリンダ２６の駆動用エア圧を調整するつまみ７１ｄおよびこのエア圧を表示するインジケータ７２ｄ等も設けられている。
【００３１】
【実施例１】
以上のように構成された試験片打ち抜き装置により試験片の打ち抜き形成を行う方法を以下に説明する。まず、本発明に直接関係しないが、新ＪＩＳに基づく矩形状試験片を打ち抜き形成する場合を説明する。この例で形成される試験片Ｔは厚さが４ｍｍで、幅１０ｍｍで、長さが８０ｍｍであり、この試験片Ｔを複数枚同時に打ち抜き形成する。このため、複数枚の試験片Ｔを打ち抜き形成するに十分な長さおよび幅を有した厚さ４ｍｍの試験材料（例えば、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ等）製の加工用シート材Ｓ１を準備する。
【００３２】
まず、電源スイッチ７３ａをオンにするが、このときカッター装置５０は上動した位置に位置される。また、回転操作つまみ７４は左回転位置（０で示す位置）に位置させて回転ベース１２を図３に示すように基準回転位置に位置させておく。そして、加工用シート材Ｓ１を、図３に示すように、載置台２５の上の所定位置に載置し、クランプスイッチ７５を操作してクランプシリンダ２６を作動させ、クランププレート２７によりシート材Ｓ１を固定保持する。なお、このとき、シート材Ｓ１の下側にポリプロピレン等からなる厚さ２ｍｍ程度の下敷き板（図示せず）が敷かれる。
【００３３】
次に、左右の下降用押しボタン７６ａ，７６ｂを同時に押すと、昇降シリンダ５０が作動して昇降部材５２およびカッターアセンブリ５５が下降移動する。これにより、カッターアセンブリ５５が載置台２５の上のシート材Ｓ１に押し付けられ、その打ち抜き刃５９がシート材Ｓ１に喰い込んで直線状の切り込みＣ１が形成される。このとき、カッターアセンブリ５５の下動に応じて、まずノックアウトプレート６５がシート材Ｓ１に当接するがノックアウトプレート６５は押圧バネ６２が撓んで上方に押し上げられるため、両ノックアウトプレート６５の間から打ち抜き刃５９が突出するようにしてシート材Ｓ１に喰い込んで切り込みＣ１が形成される。
【００３４】
この場合には打ち抜き刃５９は薄い剃刀の刃のような刃であるとともに一枚のみであるため、スムーズに喰い込んで一本の筋状の切り込みＣ１が形成される。このとき、切り込みＣ１を確実に形成させるため、一旦打ち抜き刃５９がシート材Ｓ１に食い込み始めた後は、加工用押しボタン７６ａ，７６ｂが解放されても昇降シリンダ５０によるカッターアセンブリ５５の下降は継続され、打ち抜き刃５９が完全にシート材Ｓ１に切り込みＣ１を形成するに必要な時間を待った後に自動的に所定位置まで上昇される。切り込み形成作動は繰り返し行われるため、カッターアセンブリ５５はノックアウトプレート６５がシート材Ｓ１の上面から僅かに離れるまで上昇した位置で停止される。
【００３５】
次に、オペレータはブレーキ解除ボタン７７ａを押しながらハンドル７７ｂを回転させ、スライドベース１２を所定量（試験片Ｔの幅寸法）だけ前後いずれか決められた方向に移動させる。この移動量は位置インジケータ８３の表示を見ながら行うことにより正確に行う。そして、ブレーキ解除ボタン７７ａから手を離せばスライドベース１２はこの位置で固定保持される。この状態で左右の下降用押しボタン７６ａ，７６ｂを同時に押して昇降シリンダ５０によりカッターアセンブリ５５を下降移動させ、打ち抜き刃５９をシート材Ｓ１に喰い込ませて直線状の切り込みＣ１を形成させる。このとき、スライドベース１２が移動されているため、この切り込みＣ１は最初の切り込みＣ１に対して試験片Ｔの幅寸法だけ離れて平行に延びる切り込みとなる。
【００３６】
以下、上記作動を形成しようとする試験片の数と同数回繰り返す。これによって形成されるシート材Ｓ１の切り込みを図１１に示している。まず、最初の作動により図における最も上側の切り込みＣ１(1)が形成され、次の作動によりＣ１(2)が形成され、以下、Ｃ１(n+1)まで合計(n+1)回の作動が繰り返されて、(n+1)本の切り込みが形成される。
【００３７】
次に、回転操作つまみ７４を右回転位置（９０／１８０で示す位置）に切り換える。これにより、回転駆動シリンダ２４の作動方向が切り換えて作動され、回転ベース２０は時計回りに回転される。この打ち抜き作動に際しては、図３で示すように第２位置決めアーム３６が取り付けられている。このため、回転ベース２０は基準回転位置から９０度回転したときに、図５に示すように、第２位置決めアーム３６が回転位置決めストッパ３２と当接し、このまま回転駆動シリンダ２４の駆動力を受けて第１回転位置で固定保持される。
【００３８】
この状態で左右の下降用押しボタン７６ａ，７６ｂを同時に押して昇降シリンダ５０によりカッターアセンブリ５５を下降移動させ、打ち抜き刃５９をシート材Ｓ１に喰い込ませて直線状の切り込みＣ２を形成させる。回転ベース２０は９０度回転されているため、この切り込みＣ２は上記の切り込みＣ１に直交する切り込みとなり、且つ図５に示すように、全ての切り込みＣ１を横切って形成される。図１１の場合には切り込みＣ２(1)で示している。
【００３９】
次に、オペレータはブレーキ解除ボタン７７ａを押しながらハンドル７７ｂを回転させ、位置インジケータ８３の表示を見ながらスライドベース１２を試験片Ｔの長さ寸法だけ移動させる。そして、左右の下降用押しボタン７６ａ，７６ｂを同時に押して昇降シリンダ５０によりカッターアセンブリ５５を下降移動させ、打ち抜き刃５９をシート材Ｓ１に喰い込ませて直線状の切り込みＣ２を形成させる。このとき、スライドベース１２が移動されているため、この切り込みＣ２は前の切り込みＣ２に対して試験片Ｔの幅寸法だけ離れて平行に延びる。図１１の場合には切り込みＣ２(2)で示している。
【００４０】
図１１に示すように、後の切り込みＣ２(2)は前の切り込みＣ２(1)に対して試験片Ｔの幅寸法だけ離れて平行に延びる切り込みとなる。この結果、これら２本の切り込みＣ２(1)，Ｃ２(2)と、これらに直角な(n+1)本の切り込みＣ１(1)〜Ｃ１(n+1)により囲まれた部分が、シート材Ｓ１から打ち抜かれてｎ個の矩形状試験片Ｔ(1)〜Ｔ(n)が形成される。
【００４１】
このようにしてシート材Ｓ１から複数の試験片Ｔの打ち抜きが終了した時点で、オペレータは上昇用押しボタン７８を押してカッターアセンブリ５５を最上動位置まで上昇させる。そして、クランプシリンダ２６によるクランプを解除すれば、開口３から打ち抜き形成された試験片Ｔおよび残りのシート材Ｓ１を取り出すことができる。
【００４２】
【実施例２】
次に、本発明に係るダンベル状の試験片を打ち抜き形成する場合について説明する。この場合には、図１２に示すようなカッターアセンブリ５５’が用いられる。このカッターアセンブリ５５’は、図８〜図１０に示すカッターアセンブリ５５とは、挟持ブロック７２と、打ち抜き刃７０と、ノックアウトプレート７５のみが異なるだけであるので、同一部材には同一番号を付して説明を省略する。挟持ブロック７２はダンベル状試験片の側辺形状と同一形状の側辺を有して形成されており、薄い平板状の打ち抜き刃７０を側辺間に挟持して打ち抜き刃７０をダンベル状試験片の側辺形状と同一形状に弾性変形させて挟持する。また、ノックアウトプレート７５はこのように変形して挟持された打ち抜き刃７０が下方に突出可能な形状に形成されている。また、この打ち抜き形成は、第２位置決めアーム３６を取り外して行われる。
【００４３】
ダンベル状試験片の打ち抜き形成に際しては、図１３に示すように、ダンベル状試験片の長さと同一長さで、試験片の幅より大きな幅を有した厚さ４ｍｍの試験材料製の加工用シート材Ｓ２を準備する。なお、電源スイッチ７３ａをオンにしてカッター装置５０は上動した位置に位置させ、回転操作つまみ７４を左回転位置（０で示す位置）に位置させて回転ベース１２を基準回転位置に位置させておく（この作動は、シート材Ｓ２を固定してから行っても良い）。そして、加工用シート材Ｓ２を載置台２５の上の所定位置に載置し、クランプスイッチ７５を操作してクランププレート２７により固定保持する。
【００４４】
次に、左右の下降用押しボタン７６ａ，７６ｂを同時に押してカッターアセンブリ５５’を下降移動させ、打ち抜き刃７０をシート材Ｓ１に喰い込ませてダンベル試験片の側片形状と同一の長手方向に延びる一本の切り込みＣ５を形成する（図６参照）。この場合、打ち抜き刃７０はダンベル試験片形状に対応する形状に曲げられているが一枚の薄い剃刀の刃のような刃であるため、シート材Ｓ２にスムーズに喰い込んで、図１３に示すように一本の筋状の切り込みＣ５が形成される。
【００４５】
次に、回転操作つまみ７４を右回転位置（９０／１８０で示す位置）に切り換える。これにより、回転駆動シリンダ２４の作動方向が切り換えて作動され、回転ベース２０は時計回りに回転される。この打ち抜き作動に際しては、第２位置決めアーム３６が取り外されているため、図７に示すように回転ベース２０は基準回転位置から１８０度回転したときに、第１位置決めアーム３５が回転位置決めストッパ３２と当接し、このまま回転駆動シリンダ２４の駆動力を受けて第２回転位置で固定保持される。
【００４６】
この状態で左右の下降用押しボタン７６ａ，７６ｂを同時に押して昇降シリンダ５０によりカッターアセンブリ５５を下降移動させ、打ち抜き刃７０をシート材Ｓ２に喰い込まて切り込みＣ６を形成させる（図７参照）。このときカッターアセンブリ５５は１８０度回転された状態であるため、この切り込みＣ６は前の切り込みＣ５と対称形状となる。
【００４７】
打ち抜き刃７０の長さはシート材Ｓ２の長さより長く設定されている。このため、図１３に示すように、上記２本の切り込みＣ５，Ｃ６によりシート材Ｓ２からダンベル状試験片Ｔが打ち抜き形成される。なお、この場合の切り込みＣ５，Ｃ６の間隔はダンベル状試験片の幅と正確に一致する必要がある。このため、スライドベース１２のスライド移動により調整を行っても良いが、この例では、回転ベース２０の回転中心軸に対して打ち抜き刃７０がダンベル状試験片の幅の１／２だけ偏心するように予め設定されている。このため、スライドベース１２は固定したまま、回転ベース２０を１８０度回転して切り込みＣ５，Ｃ６を形成するだけで、ダンベル状試験片の打ち抜き形成が可能である。
【００４８】
なお、上記のようにして打ち抜き作業を行うときに、オペレータが開口３から装置内に手を入れているときには光センサ８１ａ，８１ｂがこれを検出し、打ち抜き作動を行わせないようにしており、安全性を確保している。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、昇降シリンダ機構によりシリンダロッドを伸長させて打ち抜き刃を回転ベースの上に固定保持されたシート材に押し付ければ、打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて長手方向に延びる筋状の切り込みを容易に形成することができ、このように切り込みを形成する作動を、スライドベースのスライド移動と回転ベースの水平回転とを組み合わせながら繰り返し行えば、所定形状の試験片の打ち抜き加工を簡単に行うことが可能である。
【００５０】
なお、この打ち抜き装置に、回転ベースを、基準回転位置、第１回転位置および第２回転位置のいずれかの位置に回転移動させて固定保持する回転位置決め機構と、スライドベースを前後にスライド移動させるスライド移動機構と、スライドベースを固定保持するブレーキ機構と、スライドベースの前後スライド位置を測定表示する位置表示装置とを設けるのが好ましい。
【００５１】
本発明の装置によりダンベル状試験片を打ち抜き形成するときには、ダンベル形状の片側の辺形状に対応する長手形状の打ち抜き刃を用い、まず回転ベースを基準回転位置に保持した状態で打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて一辺側の切り込みを形成し、次に、回転ベースを第２回転位置まで１８０度回転させて保持した状態で打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて対向する辺側の切り込みを形成すれば、ダンベル状試験片が簡単に形成することができる。
【００５２】
また、矩形状試験片を打ち抜き形成するときには、直線状の打ち抜き刃を用い、まず回転ベースを基準回転位置に保持した状態で打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて一辺側の切り込みを形成し、次にスライドベースを試験片の幅寸法と同じ寸法だけ移動させた後に打ち抜き刃をシート材に喰い込ませてこれと平行な切り込みを形成して対向する幅方向二辺を形成し、次に、回転ベースを第１回転位置まで９０度回転させて保持した状態で打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて長手方向の一辺側の切り込みを形成し、次にスライドベースを長手方向寸法に対応する長さだけ移動させた後に打ち抜き刃をシート材に喰い込ませて長手方向の他辺側の切り込みを形成することにより、簡単に矩形状試験片を形成することができる。なお、このとき、幅方向二辺を形成する作業を繰り返して複数の試験片の幅方向二辺の切り込みをまず形成し、次に長手方向二辺の切り込みを各一回行うだけで複数の矩形状試験片を一度に形成することが可能である。
【００５３】
このような構成において、回転位置決め機構を、回転アクチュエータと、スライドベースに取り付けられた位置決めストッパと、回転ベースに取り付けられた位置決めアームとから構成し、回転アクチュエータにより回転ベースを回転させて位置決めアームを位置決めストッパに当接させるとともに当接方向への回転駆動力を保持することにより回転ベースを所定回転位置で固定保持するのが好ましい。これにより、回転アクチュエータの作動制御のみで、回転ベースを所定回転位置でしっかりと固定保持することが可能となる。
【００５４】
この場合、位置決めストッパを基準位置決めストッパおよび回転位置決めストッパから構成し、上記位置決めアームを回転ベースに固定された第１位置決めアームおよび回転ベースに着脱自在な第２位置決めアームから構成するのが好ましく、第２位置決めアームを回転ベースに取り付けた状態で、第１位置決めアームを基準位置決めストッパに当接させて回転ベースを基準回転位置に保持し、第２位置決めアームを回転ストッパに当接させて回転ベースを第１回転位置に保持することができる。また、第２位置決めアームを回転ベースから取り外せば、第１位置決めアームを基準位置決めストッパに当接させて回転ベースを基準回転位置に保持し、第１位置決めアームを回転ストッパに当接させて回転ベースを第２回転位置に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る試験片打ち抜き装置の正面図である。
【図２】本発明に係る試験片打ち抜き装置の内部構造を示す正面断面図である。
【図３】本発明に係る試験片打ち抜き装置の一部を図１の矢印III−IIIに沿って見た平面図である。
【図４】本発明に係る試験片打ち抜き装置の一部を図１の矢印IV−IVに沿って見た平面断面図である。
【図５】本発明に係る試験片打ち抜き装置により矩形状試験片を打ち抜き成型する場合の作動を示すため、回転テーブルが９０度回転した状態を図１の矢印III−IIIに沿って示す平面図である。
【図６】本発明に係る試験片打ち抜き装置によりダンベル状試験片を打ち抜き成型する場合の作動を示すため、回転テーブルが基準回転位置にある状態を図１の矢印III−IIIに沿って示す平面図である。
【図７】本発明に係る試験片打ち抜き装置によりダンベル状試験片を打ち抜き成型する場合の作動を示すため、回転テーブルが１８０度回転した状態を図１の矢印III−IIIに沿って示す平面図である。
【図８】本発明に係る試験片打ち抜き装置に用いられる矩形状試験片用カッターアセンブリを示す部分断面図である。
【図９】本発明に係る試験片打ち抜き装置に用いられる矩形状試験片用カッターアセンブリを示す底面図である。
【図１０】本発明に係る試験片打ち抜き装置に用いられる矩形状試験片用カッターアセンブリを示す側面図である。
【図１１】本発明に係る試験片打ち抜き装置により矩形状試験片が打ち抜かれるシート材を示す平面図である。
【図１２】本発明に係る試験片打ち抜き装置に用いられるダンベル状試験片用カッターアセンブリを示す底面図である。
【図１３】本発明に係る試験片打ち抜き装置によりダンベル状試験片が打ち抜かれるシート材を示す平面図である。
【符号の説明】
１基台
３開口
１０載置台アセンブリ
１２スライドベース
１６ブレーキシリンダ
２０回転ベース
２４回転駆動シリンダ
２５載置台
２６クランプシリンダ
５０カッター装置
５１昇降シリンダ
５５カッターアセンブリ
５９打ち抜き刃
６５ノックアウトプレート

Claims

長手方向に延びる対称軸に対して前記長手方向における中央部分が前記対称軸に向けて凹んだ左右対称な側辺を有したダンベル状の試験片をシート材から打ち抜き形成するための試験片打ち抜き装置であって、
基台と、
前記基台上に前後にスライド移動可能に配設されたスライドベースと、
前記スライドベース上において前記スライドベースに対する基準回転位置から１８０度水平回転した１８０度回転位置に水平回転可能に配設された回転ベースと、
前記回転ベースの上にシート材を固定保持するクランプ機構と、
前記回転ベースの上方に位置して前記基台に取り付けられ、前記クランプ機構により前記回転ベースの上に固定保持されたシート材の打ち抜き加工を行うカッター装置とからなり、
前記カッター装置が、前記基台に固定されて下方に伸縮可能なシリンダロッドを有する昇降シリンダ機構と、前記シリンダロッドの下端部に長手方向に延びて取り付けられるとともに左右対称となった前記側辺のうちの左右どちらか一方の前記側辺形状に形成された薄刃状の単一の打ち抜き刃とを有し、
前記昇降シリンダ機構により前記シリンダロッドを伸長させて前記打ち抜き刃を前記回転ベースの上に固定保持されたシート材に押し付けて切り込みを形成する作動を、前記回転ベースを前記基準回転位置に位置させた状態および前記１８０度回転位置に位置させた状態のそれぞれにおいて行うことで、前記試験片の打ち抜き加工を行うようになっていることを特徴とする試験片打ち抜き装置。
前記回転ベースを前記基準回転位置から前記１８０度回転位置に回転移動させて固定保持する回転位置決め機構と、
前記スライドベースを前記基台に対して前後にスライド移動させるスライド移動機構と、
前記スライドベースのスライド移動を拘束して前記スライドベースを前記基台に対して固定保持するブレーキ機構と、
前記スライドベースの前記基台に対する前後スライド位置を測定してこれを表示する位置表示装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の試験片打ち抜き装置。
前記回転位置決め機構が、前記回転ベースを回転させる回転アクチュエータと、前記スライドベースに取り付けられた位置決めストッパと、前記回転ベースに取り付けられた位置決めアームとから構成され、前記回転アクチュエータにより前記回転ベースを回転させて前記位置決めアームを前記位置決めストッパに当接させるとともに当接方向への回転駆動力を保持することにより前記回転ベースを前記基準回転位置および前記１８０度回転位置で固定保持するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の試験片打ち抜き装置。
前記位置決めストッパが基準位置決めストッパおよび回転位置決めストッパを有し、前記位置決めアームが前記回転ベースに固定された第１位置決めアームを有してなり、
前記第１位置決めアームを前記基準位置決めストッパに当接させて前記回転ベースを前記基準回転位置に保持し、前記第１位置決めアームを前記回転位置決めストッパに当接させて前記回転ベースを前記１８０度回転位置に保持するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の試験片打ち抜き装置。