JPH04164229A - ねじり試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ピアノ線な、どのような小径な線状を成す
試験片のねしり試験機に関するものである［従来の技術
］ 従来用いられているねしり試験機としては、第１１図及
び第１２図に示すようなものか知られている。

図において、１はモータ、２はこのモータｌのモータシ
ャフト１ａに固着されたプーリ、３は支持台４ａ上に設
けた軸受５により前記モータシャフト１ａと平行に支持
された回動軸である。この回動軸３には、これに設けた
プーリ６と前記モータシャフト１ａに設けたプーリ２と
の間を連結するベルト７によりモータシャフト１ａの回
転力か伝達されるようになっている。

また、回動軸３の回転力は図外のカム、クランクや歯車
群等により揺動軸８の揺動回転に変換される。この揺動
軸８の先端部には棒状の試験片Ｂの一端部Ｂ１を嵌入さ
せるための長溝８ａか直線的に形成されており（第１２
画（ａ）、（ｂ）参照）、この長溝８ａ内に嵌入させた
試験片Ｂの一端部Ｂ１はボルト等により確固に固定され
る。

一方、９は支持台４ｂ上に取り付けた固定台１０によっ
て前記揺動軸８と対向する位置に支持された固定軸で、
常には固定台１０に内蔵される支持機構（図示せず）に
より一定の回転位置に保持されており、その一端部には
試験片Ｂの他端部Ｂ２を嵌入させ得る長溝９ａか、前記
揺動軸８に形成した長溝８ａに対向して形成されており
、この長溝８ａ内に嵌入させた試験片Ｂの他端部Ｂ２は
ボルト、ナツト等により確固に固定し得るようになって
いる。

そして、上記各長溝８ａ、９ａにより、試験片Ｂはその
中心軸線か前記揺動軸８及び固定軸９の中心軸線りと一
致するよう保持される。

なお、前記固定体１０は、試験片Ｂの長さに対応し得る
よう、支持台４ｂにおける取付位置を前記中心軸線りに
沿って調整し得るようになっている。また、固定軸９は
、常には一定の回転位置に保持されるようになっている
か、必要に応して固定台１０内の支持機構を介して所定
角度手動操作により回転させることかてきる。

上記のように従来のねしれ試験機においては、揺動軸８
と固定軸９とに試験片Ｂの両端部Ｂｌ。

Ｂ２を保持させ、揺動軸８をモータ１の駆動により繰り
返し揺動回転させて、その揺動回転により試験片Ｂか破
断するまての揺動回数をカウントすることにより、試験
片Ｂの動的ねしり疲労強度を測定することかできる。

初期のねじり荷重の応力設定は固定軸９を予め手動操作
によって回転させることにより行うようになっている。

なお、この際の固定軸９の回転角度は、必要とする応力
設定値に基づき、計算により求める。

［発明か解決しようとする課題］ 上記のように従来のねしり試験機にあっては、適用する
試験片としては、１０＋＋＋ｍ程度の比較的大径ものを
対象としており、ピアノ線のような小径の試験片を適用
することばてきなかった。

つまり、従来の試験機では、揺動軸８と固定軸９とに形
成した直線状の長溝８ａ、９ａにそれぞれ試験片Ｂの両
端部Ｂｌ、Ｂ２を挟持させるようになっていたため、長
溝８ａ、９ａの溝幅な小径のものに対応させるへく狭小
なものとしたとしても十分な把持力を得ることがてきず
、ピアノ線か長溝８ａ、９ａ中で空転したり、またチャ
ックしたとしても、各チャック部分て応力集中か生じデ
ータか得られない虞れかあった。

また、試験片Ｂに対して初期の応力設定を行った場合、
従来の試験機にあっては、回転させるべき固定軸９の角
度を計算により求め、その計算値に従って応力設定を行
っていたため、実際に必要とする応力か試験片Ｂに加わ
っているか否かを知ることばてきす、不確かな状態て試
験を行わざるを得なかった。

さらに、上記従来の試験機ては、単に試験片か破断され
るまでの揺動回数を調へることしかできず、疲労破壊の
進行状態を知ることはてきなかった。すなわち、試験片
が完全に破断するまての過程において試験片には亀裂か
生じるが、この亀裂Ｇの発生、及び進行状況などの確認
を行うことはできず、十分なデータを得るには至らなか
った。

この発明は、前記課題に着目して成されたもので、径の
小さな試験片に対し、正確かつ十分な試験データを得る
ことができるねじり試験機の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、所定の駆動手段により揺動回転する揺動軸
と、この揺動軸と一体に揺動すると共に一端に試験片を
固定するチャック部を備えた揺動側チャック体と、前記
揺動軸に対向して設けられた固定軸と、この固定軸の一
端に回動自在に支持された回動体と、この回動体に一端
を保持されると共に、試験片を保持させるチャック体か
他端部に設けられた固定側チャック体と、固定側チャッ
ク体のチャック部から一端部に至る部分に貼着したひず
みケージと、を備え、前記両チャック体の各チャック部
を、これに保持される被試験片の長手力向か前記揺動軸
線と一致するよう配設すると共に、前記チャック体には
、前記被試験片の両端部を嵌入・係止させる曲線状の長
溝を形成したものである。

［作用］ この発明において、被試験片は、揺動側チャック体の係
止溝と固定側チャック体の係止溝により、両端部が湾曲
した状態て保・持されるため、いかに被試験片か小径て
あっても、両チャック部の中て被試験片か空転する虞れ
はなく、各チャック体の回転力は確実に被試験片に伝達
される。

また、被試験片に発生した応力により板状部材にも歪か
発生し、その歪量に応した出力値か歪ゲージより出力さ
れる。従ってこの出力値により、実際に被試験片に発生
する応力を確認することがてき、初期状態における応力
設定を正確に行い得ると共に、単なる静的荷重の負荷試
験及び疲労強度の測定のみならす、疲労破壊の進行状況
の確認も可能となる。

［発明の実施例コ 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第９図に基づ
き説明する。なお、前記従来と同一部分には同一符号を
付し、その説明の詳細は省く。

第１図はこの発明の全体平面図、第２図は第１図におけ
る要部拡大図である。

各図において、１１は一端部を揺動軸８の長溝８ａ中に
ボルト、ナツトにより固定した揺動側チャック体てあり
、その他端部にはピアノ線などの極めて小径な試験片Ｓ
の一端を保持する揺動側チャック部１２か設けられてい
る。このチャック部１２はねし１３にｊってチャック体
１１の他端部上面に固着された」二下２枚の押え板１２
Ａ、１２Ｂにより構成されており、各押え板１２Ａ、１
２Ｂは第３図に示すように形成されている。

すなわち、両押え板のうち、下側押え板１２Ｂの上面に
は円弧状に湾曲した係止溝１２Ｂ１か刻設されており、
この係止溝１２Ｂ１は、ピアノ線なとの小径な試験片Ｓ
（例えば、直径ＩＩＩＩＩ１１程度の試験片）を゛嵌入
させ得るよう、その試験片Ｓより若干大きめの断面形状
を有している。

そして、下側押え板１２Ｂの上面にこれと同一の平面形
状をなす上側押え板１２Ａをねし１３にて重合・固定す
ることにより、係止溝１２Ｂｌ内に嵌入させた試験片１
２Ｂの一端部を係止し得るようになっている。

なお、係止溝１２Ｂ１における試験片導出口１２Ｂ２は
、ここに保持された試験片Ｓの中心か前記揺動軸８の回
動中心軸線りと一致する位置に形成されている。

一方、第２図中、１４は前記揺動軸８に対向して設けら
れた固定軸９の長溝９ａ内に、ポル）〜、ナツトなと用
いて一端を固定した支軸てあり、その中心軸線は揺動軸
８及び固定軸９の回動中心軸線りと一致している。

また、１５は前記支持軸１４の他端部にリニアボールへ
アリンタ１６を介して取り付けた回動体て、回動方向及
び軸線方向への移動を行ない得るようになっており、そ
の一端部に立設された支持部１５ａには、板状部材１７
の一端部か固定されている。

なお、支持部１５ａにて保持された板状部材１７の一端
部は、前記回動中心軸線り中に位置している。１８はこ
の板状部材１７の他端部に固定した固定側チャック体で
ある。このチャック体１８は、前記板状部材１７の他端
部を上下両側から挟持する２枚の押え板１８Ａ、１８Ｂ
より成り、上側押え板１８Ｂの下面には円弧状の係止溝
１８Ｂ１か形成されており、この係止溝１８Ｂ１も前記
係止溝１２Ｂ１と同様に試験片Ｓより若干大きめの断面
形状を有している。

そして、各押え板１８Ａ、１８Ｂをねし１９にて板状部
材１７へ固定することにより、係止溝１８Ｂ１に嵌入さ
せた試験片Ｓを係止し得るようになっている。また、前
記係止溝１８Ｂ１における試験片導出口１８Ｂ１はここ
に保持された試験片Ｓの中心か前記揺動軸８及び固定軸
９の回動中心軸線りと一致する位置に形成されている。

従って、この固定側チャック体１８の係止溝１８Ｂ１と
揺動側チャック部１２の係止溝１２Ａ１とに試験片Ｓの
両端部を係止させた場合、第５図に示すように両チャッ
ク部１２．１８間における試験片Ｓの直線部分Ｓ３は前
記回動中心軸線り上に保持される。なお、前記１４〜１
８及び後述の２５により固定側チャック体２０か構成さ
れている。

また、２２は前記板状部材１７のねしれ歪量を検出する
歪ゲージである（第６図（ａ）参照）。

この歪ゲージ２２は、板状部材１７の上面及び下面に貼
着した２組の抵抗体Ｒ１，Ｒ２及びＲ３゜Ｒ４を第６図
（ｂ）に示すように接続して成り、前記中心軸線りを中
心とした板状部材１７のねしり量の増減に伴って抵抗体
Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値か変化し、出力端子にねしり量に対
応した電圧出力を発生するようになっている。

また、２３は前記回動体１５の外周面に突設し１ま たウェイト林であり、このウェイト棒２３にはその長手
方向に沿って取付位置を調整し得る初期応力設定用の錘
２４か取り付けられている。２５は回動体１５に下方へ
向けて突設したタンパ片て、その下端部は図外のオイル
収納部に収納された高粘性オイルに浸漬させてあり、こ
れによって試験中に発生する回動体１５の微振動を吸収
し得るようになっている。

また、上記歪ゲージ２２の出力側には第７図に示すよう
なものか電気的に接続されている。すなわち、歪ゲージ
２２の後段には、増幅器２６を介してオシロスコープ２
７及び破断検知センサ２８か接続され、さらに破断検知
センサ２８の出力側には、揺動軸８の駆動手段であるモ
ータ１の駆動制御回路２９が接続されている。

ここて、前記破□゛、＠検知センサ２８とは、増幅器２
６にて増幅された歪ゲージ２２の出力値か所定の設定レ
ベル以下となった時点てモータ駆動制御回路２９へ停止
信号を送出するものであり、この停止信号を受けてモー
タ駆動制御回路２９は千−り１の駆動を停止させるべく
作用する。

なお、第１図中、竿の他の構成は前記従来技術にて示し
たものと同一である。

以上の構成に基づき、次に作用を説明する。

試験片Ｓかコイルばねを構成するばね材て、そのコイル
ばねの伸縮に伴うねしり疲労を試験する場合には、まず
上記のように試験片Ｓの両端な揺動側チャック部１２及
び固定側チャック部１８のそれぞれの係止溝１２Ｂ１．
１８Ｂ１に係止させ、次いてウニエイト棒２３に設けた
錘２４の位置を調整して初期状態における応力設定を行
う、回動体１５は錘２４の取付位置に応したモーメント
によって支軸１４を中心に回転し、板状部材１７及びチ
ャック部２０を介して試験片Ｓにねしり応力を発生させ
るか、この時試験片Ｓのねしれに伴って板状部材１７に
もねしり歪か発生し、その歪量に応した出力か歪ゲージ
２２より出力されるため、検査者は、その出力値をオシ
ロスコープ２７にて確認しなから正確に応力設定を行う
ことかできる。

初期の応力設定を行った後、モータ１の駆動により揺動
軸８の揺動回転を開始させると、それと同時に図外のカ
ウンタか作動し、揺動回転数のカウントを開始する。ま
た、揺動軸８の揺動回転により試験片Ｓの一端部Ｓ１も
揺動側チャック体１１と共に揺動回転するため、試験片
Ｓにはねしれが発生し、その時発生する応力によって板
状部材１７にもねしり歪か生しる。このため、歪ゲージ
２２からは、板状部材１７の歪量に応した出力か送出さ
れ、この出力値かオシロスコープ２７に映し出される。

第８図に試験中における歪ゲージ２２の出力波形を示す
。

図において、試験片Ｓに全く疲労破壊か生していない場
合には、歪ケージ２２の出力波形はＷｌに示すように初
期の応力設定値ＨＯを基準に一定の振幅値Ｈ１か得られ
る。

これに対し、第９図に示すように試験片Ｓに若干亀裂Ｇ
か発生した場合には、試験片Ｓに発生するねしり応力か
低下し、板状部材１７のねしり歪量か減少するため、歪
ケージ２２からの出力値は低下し、オシロスコープ２７
に表示される出力波形は第８図中、Ｗ２に示すようにな
っている。

すなわち、出力波形Ｗ２の振幅値Ｈ２は、疲労破壊か発
生していない状態における振幅値Ｈ１より小となる。こ
の出力波形Ｗ２の振幅値Ｈ２は試験片Ｗの亀裂Ｇか拡大
するにつれて低下し、完全に試験片Ｗか破断された時点
て振幅値Ｈ２はＯとなる。

このように、この実施例においてはオシロスコープ２２
に映し出される歪ケージ２２の出力波形を観察すること
により、単に試験片Ｓが破断されたか否かたけてなく、
疲労破壊の進行状況をも確認することかてきる。

そして、試験片Ｓか完全に破断され、増幅器２６を介し
て出力される歪ケージ２２の出力値か、予め設定したレ
ベル以下となると、破断検知センサ２８かモータ駆動制
御回路２９へ停止信号を出力し、モータ１の駆動を停止
させる。このため、カウンタのカウンＩ〜動作は停止し
、試験片Ｓか破断するまでのカウント値が表示される。

このカウント値により試験片の疲労強度を確認すること
かてきる。

また、上記実施例ては、試験片Ｓの両端部ＳＬ、ｓ２を
係止溝１２Ｂ１．１８Ｂ１に従って湾曲させ、言わば二
次元的に保持するようにしたため、試験片Ｓかいかに小
径てあろうとも、両端部Ｓｌ、Ｓ２か両チャック部１２
Ｂ、１８Ｂの中で空転することはなく、揺動軸８及び回
動体１５の回転力は確実に試験片Ｓに伝達される。

また、係止溝１２Ｂ１．１８Ｂ１の形状は円孤形状をな
しているため、ここに係止される試験片Ｓの両端部ＳＬ
、Ｓ２に応力集中か発生するのを防止てき、良好な係止
状態を得ることかできる。

つまり、例えばＬ字状に折曲しだ係止溝によって試験片
を保持させ、た場合には、応力か試験片の角□−り 部に集中し、この部分か極めて短時間て破断じてしまう
ため、適正な試験結果を得ることかてきない。

ところて、ねじり試験としては、上記のように試験片Ｓ
を正、逆両方向に繰り返し負荷、及び除荷を行う所謂動
的ねしり荷重試験と、試験片を一方向へねしる静的ねし
り試験とかあり、後者の試験を行う場合には、回動体１
５を手動操作などにより回転させることで容易に実施す
ることかできる。

また、動的ねしり試験としても、予め初期の応力設定を
必要としない場合には、ウェイト棒２３の錘り２４を取
り外して行なえば良い。

なお、上記実施例においては、チャック体１２における
板状部材１７の保持部分を揺動軸８及び回動体１５の回
動中心軸線りに対して線対称となるよう設定し、試験片
Ｓのねじれに伴い板状部材１７にもねしれを発生させ、
その歪量を測定するようにしたか、第１０図に示すよう
に、板状部材１７を回動中心軸線りから外れた位置で保
持させるようにしても、試験片Ｓのねしり応力を測定す
ることかできる。

すなわち、この場合には、試験片Ｓのねしり応力に応し
て板状部材１７か保持部１５Ａを支点として上下方向へ
たわみ、その詩のたわみ量を歪ケージ２２にて検出する
ことにより、試験片Ｓに付加された荷重を測定すること
かできる。

また、上記実施例ては、抵抗体Ｒ１〜Ｒ４を第６図（ｂ
）に示すよう接続して成るひずみゲージ２２を用いたか
、板状部材１７の歪を検出する歪ゲージとしては、その
他の構成を有するものも適用可能である。さらに、歪ゲ
ージ２２の出力を紙面などに記録させるようにすること
も可能であり、歪ゲージ２２の出力表示手段としては特
にオシロスコープに限定されない。

［発明の効果］ 以上説明しとおり、この発明に係るねしり試験機によれ
ば、揺動軸に固定した揺動側チャック体と固定軸に対し
回動可能な揺動側チャッ体とに形成した曲線状の係止溝
に、試験片の両端部を係止させるようにしたため、小径
の試験片であっても両チャ・ンク体の回転力を確実に試
験片に伝達することかてき、しかも、試験片の両端部に
発生する応力は係止溝の曲線形状に従って均等に分散さ
れるため、両端部か破断する虞れもなく、良好な保持状
態を得ることがてきる。

さらに、試験片に発生ずる応力値を歪ゲージの出力によ
って確認することかできるため、初期状態における応力
設定を正確に行うことかてきると共に、疲労強度の測定
に加え、疲労破壊の進行状況の確認も可能となり、正確
かつ十分な試験データを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一実施例の全体構成を示す平面
図、第２図は同実施例の要部拡大図であり、同図（ａ）
は平面図を、同図（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。第３
図（ａ）は第１図に示した揺動側チャック部を示す分解
平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示したものの組立て
状態を示す側面図、第５図は試験片の保持状態を示す平
面図、第６図（ａ）は歪ゲージ１め取付状態を示す平面
図、同図（ｂ）は歪ゲージにおける抵抗体の接続状態を
示す電気的接続図、第７図は歪ゲージの後段における電
気的接続状態を示すブロック図、第８図はオシロスコー
プに表示される歪ゲージの出力波形を示す波形図、第９
図は試験片の亀裂発生状態を示す側面図、第１Ｏ図はこ
の発明の他の実施例を示す要部拡大平面図、第１１図（
ａ）は従来のねじり試験機を示す平面図、同図（ｂ）は
同図（ａ）に示したものの側面図、第１２図（ａ）は第
１１図に示したものにおける試験片装着状態を示す拡大
平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示したものの側面図
である。 図において、 ■・・・・−・モータ（駆動手段） ８・・・・・・揺動軸 ９・・・・・・固定軸 １１・・・・・・揺動側チャック体 １２・・・・・・チャッ（グ部 １２Ｂ１・・・・・・係止溝 １５・・・・・・回動体 １７・・・・・・板状部材 １８・・−・・・チャック部 １８Ｂ１・・・・・・係止溝 ２０・・・・・・固定側チャック体 ２２・・・・・・歪ケージ Ｌ・・・・・−回動中心軸線　　　　−８・・・・・・
試験片 出　願　人　　ジューキ株式会社 手続補正書は式） 平成３年１２月２６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の駆動手段により所定の回動中心軸線を中心に揺動
   回転する揺動軸と、 この揺動軸に一端を固定すると共に、線状をなす被試験
   片の一端を係止するチャック部を設けて成る揺動側チャ
   ック体と、 前記揺動軸に対向して設けられた固定軸と、前記固定軸
   の一端に、揺動軸と同一の回動軸線を中心として回動自
   在に支持された回動体と、前記回動体に一端部が保持さ
   れ、他端部に前記試験片の一端を係止するチャック部を
   設けて成る固定側チャック体と、 前記固定側チャック体のチャック部から一端部に至る部
   分に貼着したひずみゲージと、を備え、前記両チャック
   体の各チャック部を、これに保持される被試験片の長手
   方向が前記回動中心軸線と一致するよう配設すると共に
   、 前記各チャック体には、前記被試験片の両端部を嵌入・
   係止させる曲線状の係止溝を形成したことを特徴とする
   ねじり試験機。