JP7219872B2 - 治具、摩耗試験装置および摩耗試験方法 - Google Patents
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Description
ワークの摩耗状態を測定する摩耗試験装置の実施形態としては、前記ワークを保持するワーク保持機構と、前記ワークに対して接触及び非接触を繰り返す接触治具と、前記接触治具を回転自在に保持する回転機構と、前記接触治具の端部を間欠的に加熱する加熱機構と、を備え、前記接触治具として後述の構成を有することを特徴の一つとする摩耗試験装置である。
上記の摩耗試験装置を用いた試験方法の一例を説明する。まず、接触治具120を回転させ、接触治具120の外周から突出した部分をワークWに接触する状態と非接触となる状態とを繰り返す。このとき、センサー等を用いてワークWにかかる垂直抗力N及び摩擦力Fを測定する。測定されたこれらのデータは、図1に示す接続線を介してデータ解析機構140に送られて時系列データとして蓄積される。
次に、上記で説明した治具の一実施形態について説明する。図2に示すように、本発明に係る治具200は、凹部を有する基材部210と、一部が基材部210の外周面から突出した状態で基材部210の凹部に固定された接触部材220とを有し、接触部材220の、治具回転方向の一端側は、基材部210との段差によって基材部210に係止され、接触部材220の、治具回転方向の他端側は、楔230によって固定されていることを特徴の一つとする治具である。
基材210は凹部を有しており、凹部に接触部材220を固定する。また、接触部材220を係止するための段差を有している。図2に示した実施形態では、基材210の凹部の一方側の側面は、へこみが形成されており、オーバーハング状の形態を有する。材質は特に限定されず、SUS303などを用いることができ、また加熱温度に応じた耐熱性を備える材質を選定すればよい。
接触部材220は、摩耗試験にてワーク保持機構で保持されたワークWと接触する部材である。後述するが、接触部材220の、治具回転方向の一端側は、基材部210との段差(凹凸)によって基材部210に係止され、接触部材220の、治具回転方向の他端側は、楔230によって固定されることで、摩耗試験中、接触部材220が、高速回転の遠心力やワークWの押し付け力を受けても脱落することを防ぐことができる。接触部材220の材質は特に限定されず、摩耗試験の内容に応じて選定すればよい。例えば、S45Cなどの炭素鋼に加えて、超硬合金、耐熱材料などの材質を用いることができる。接触部材220の形状としては、例えば、円弧状とすることができる。
楔230は、治具の回転軸中心側を先端側、外周側を末端側と称したとき、末端側は、接触部材220よりも突出しない長さとし、接触治具200が回転したときにワークWに楔230が接触しないにする。材質は特に限定されず、例えばSUS303などを用いることができ、また接触部材220を加熱する場合には、その加熱温度に応じた耐熱性を備える材質を選定すればよい。
また、接触治具200は、治具回転軸中心付近に空隙空間(切り欠き部)240を設けることが好ましい。この空隙空間240を設けることで、ワークWとの接触や熱膨張による接触部材220の変形を逃がすことができる。具体的には、接触治具200の総表面積S1に対する間隙空間240の表面積S2の比(S2/S1)が、0.5~0.20程度の空隙空間240を設けることが好ましく、例えば、軸方向から見た接触部材220の形状と楔230の先端部の形状を適宜変更して、間隙空間240が形成されるようにすればよい。
接触治具200が回転する際には、接触部材220が遠心力(周方向に飛び出そうとする力)とワークWの押し付け力の2つの力を受けても脱落しないようにする必要がある。そこで、本実施形態の接触治具200では、回転方向の他端側で基材210と接触部材220との間に形成された間隙空間240に楔230を挿入することで、基材210と接触部材220とに押圧力が付与されるため、接触部材220が周方向に飛び出しにくいようにできる、すなわち、接触部材220を固定することができる。
接触治具の固定方法について説明する。図5に、保持機構として旋盤加工機のチャックを用いて取り付る方法の一例を示す。接触治具は、摩耗試験装置の保持機構に取り付けることができる。図5に示すように、旋盤のチャック300に把持させる固定土台310と、チャック側固定治具320と、テールストック側固定治具340とを用いて、接触治具330(基材:331、接触部材332、楔333)を固定すればよい。
接触部材をより強固に固定(拘束)するために、接触部材に生じる遠心力以上の力で回転中心方向に押し付ける力が作用する構造を追加されれば良い。
図7を用いて接触治具の別実施形態について説明する。
110:ワーク保持機構
112:本体部
114:アーム部
124:軸部
130:回転機構
140:データ解析機構
200:接触治具
210:基材
220:接触部材
230:楔
240:間隙空間
250:仮想面
251:仮想面
300:チャック
310:固定土台
320:チャック側固定治具
330:接触治具
331:基材
332:接触治具
333:楔
340:テールストック側固定治具
390:回転軸
600:接触治具
710:接触治具
711:基材
712:接触部材
713:楔
720:接触治具
721:基材
722:接触部材
723:楔
730:接触治具
731:基材
732:接触部材
733:楔
735:仮想面
736:仮想面
740:接触治具
741:基材
742:接触部材
743:楔
Claims (3)
- 軸中心に回転する治具であって、
凹部を有する基材部と、
一部が前記基材部の外周面から突出した状態で前記基材部の凹部に固定された接触部材とを有し、
前記接触部材の、治具回転方向の一端側は、前記基材部との段差によって前記基材部に係止され、
前記接触部材の、治具回転方向の他端側は、楔によって固定されていることを特徴とする治具。 - ワークの摩耗状態を測定する摩耗試験装置であって、
前記ワークを保持するワーク保持機構と、
前記ワークに対して接触及び非接触を繰り返す、請求項1に記載の接触治具と、
前記接触治具を回転自在に保持する回転機構と、
前記接触治具の端部を間欠的に加熱する加熱機構と、を備える
ことを特徴とする摩耗試験装置。 - ワークの摩耗状態を測定する摩耗試験方法であって、
請求項1に記載の接触治具の外周部を、前記ワークに接触および非接触させて、前記ワークに掛かる垂直抗力N及び摩擦力Fを測定する
ことを特徴とする摩耗試験方法。
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JP2021056506A JP7219872B2 (ja) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 治具、摩耗試験装置および摩耗試験方法 |
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WO2018016517A1 (ja) | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 日立金属株式会社 | 摩耗試験装置 |
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