JPH045541A

JPH045541A - 曲げ疲労試験装置

Info

Publication number: JPH045541A
Application number: JP10543390A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shiraishi; 白石　満; Hideo Kato; 秀雄加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1992-01-09

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】〔概　要〕例えばプラスチックなどの材料の曲げ疲労試験装置、特
に試験片の支持に関し、試験片の変位の大きさにかかわらず、試験片に上下動を
与えるための垂直力以外の方向の力の成分を小さくして
測定条件を明確にし、信頼性の高い測定を可能にするこ
とを目的とし、試験片の一端を固定し、他端をアームと挟持部材を介し
て回動自在に挟持し、該他端を該アームにより該試験片
の厚さ方向に変位させて、その反力を測定する曲げ疲労試験装置にお
いて、該試験片の他端を挟持する挟持部材は、両端で回
転自在に該試験装置のアームの先端にトーキ軸支された
回転部材と、該回転部材の中央部に固着されたほぼ該試
験片の厚さだけ相互間に間隙を設けた回動自在な１つの
ローラ対を具備するよう構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、例えばプラスチック等の材料の曲げ疲労試験
装置に関し、特に試験片の支持に関するものである。

〔従来の技術〕

プラスチックの曲げ疲労試験装置としては、第６図に示
すものがある（ＪＩＳＫ７１１８の解説参照）。

第６図において、１は試験片であり、その一端は板２に
固定されている。板２はその他端を固定部３に固定され
ている。板２の一部４は厚さが薄くなっている。これは
ひずみゲージ（図示せず）を貼り付け、力を検出するた
めである。試験片の他端はリンク５はリンク６と一体で
あり、軸７の回りに回転可能であるように支持されてい
る。８は円板であり、９の回りに回転可能であるように
支持されている。リンク６は円板８に、円板８の回転の
中心９からｅはど離れた位置１０の回りに回転可能であ
るように支持されている。円板８を例えばモータ等によ
り回転させれば、試験片の他端は上下に動く。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような構成の装置においては、下記に示すような
問題点があった。すなわち、試験片に上下動を与えるた
めの垂直力以外に種々の他方向の力（例えば、長さ方向
の引張または圧縮の力、リンク５で支持されている位置
における曲げモーメント）が働くことである。この不必
要な力が加わっているために測定条件を明確にするのが
困難であり、測定の信軌性が低下し、ひいては装置によ
り測定結果が異なるという課題があった。特に大きい変
位（大きい荷重）をかける場合においては、測定の信転
性が太き（低下するという欠点があった。

従って、本発明の目的は、試験片の変位の大きさにかか
わらず、試験片に上下動を与えるための垂直力以外の方
向の力の成分を小さくして測定条件を明確にし、信転性
の高い測定を可能にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、試験片２３の一端２５を固定し、他
端２６をアーム２０と挟持部材２２を介して滑動自在に
挟持し、該他端を該アームにより該試験片の厚さ方向に
変位させて、その反力を測定する曲げ疲労試験装置にお
いて、該試験片２３の他端２６を挟持する挟持部材２２
は、両端８１゜８２で回動自在に該試験装置のアーム２
０の先端に軸支された回転部材３５と、該回転部材３５
の中央部８３に固着されたほぼ該試験片の厚さだけ相互
間に間隙９３を設けた回動自在な１つのローラ対４９と
を具備することを特徴とする曲げ疲労試験装置が提供さ
れる。

〔作　用〕

上述の挟持部材を具備した曲げ疲労試験装置を用いれば
、試験片２３を第２図のＺ方向に変位させた時に生じる
試験片２３の他端２６の傾きとＸ方向の変位をそれぞれ
回転部材３５とローラ対４９の機能により吸収できるの
で、試験片に対するＺ方向以外の力を極力小さくするこ
とができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての曲げ疲労試験装置を実現する
ロボット装置の概略が第２図に示される。

第２図において、１６はｘ、ｙ、ｚの３軸方向に移動可
能な直交型のロボットである。ロボッ目６のアーム２０
の先端部にはＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の力およびｘ、ｙ、ｚ軸
回りのモーメントを検出・可能な６軸カセンサ２１が装
着されている。２３は試験片であり一端２５において台
２４に固定されている。２２は試験片の他端２６を保持
するための挟持部材としてのチャック部である。

チャック部２２の正面図が第１図に示される。

第１図において、３０はアーム２０の先端部に設けられ
た回転支持機構である。５０は第１のローラ機構であり
７０は第２のローラ機構である。この両者で１つのロー
ラ対４９を構成し、２つのローラのアウターシャフト５
２．７２の間隙９３に試験片２３を挟持するようになっ
ている。

第３図に回転支持機構３０の詳細図が示される。

固定部は部材３２．３３．３４より成り、力センサ２１
を介してロボットのアーム２０の先端部に固定される。

３６．３７は各々段差部分３８．３９を有するシャフト
であり固定部の部材３３．３４に固定されている。３５
はコ字状の回転部材であり、軸受４０．４１を介して回
転部材３５の両端部（８１，８２）において、シャフト
３６．３７の回りに回転可能であるように支持されてい
る。

第１のローラ機構５０の詳細図を第４図に示す。

第４図において、５１はハウジングであり、５２はアウ
ターシャフトである。段差部分５４．５５を有するイン
ナーシャフト５３はねじ部（図示せず）を有する板５６
と一体に組み立てられ、ハウジング５１に固定されてい
る。６０．６１は軸受けであり、アウターシャフト５２
は軸受６０，６１を介してインナーシャフト５３の回り
に回転自在に支持されている。第２のローラ機構７０も
同様な構造である。

第１図において、第１のローラ機構５０と第２のローラ
機構７０はスペーサ９１．９２を介してねしく図示せず
）で一体になるように組み立てられてローラ対を構成し
ている。間隙９３は試験片をチャックする部分である。

試験片の厚さに応じてスペーサ９１．９２の厚さを変え
ることにより、各種の厚さの試験片の疲労測定が可能と
なる。

第１のローラ機構５０はスペーサ９０を介して、回転支
持機構３０の回転部材３５の中央部８３において固定さ
れている。スペーサ９０を用いるのは、回転部材３５の
回転中心を、試験片の中央に合わせるためである。すな
わち、スペーサ９０の厚さはスペーサ９１．９２の厚さ
に応じて調整する。

次に作用について説明する。なお、向きに関する説明を
容易にするために、座標系を第２図に示すように定める
。Ｙ軸は紙面の表から裏側に向かう向きとする。

第２図で試験片を下側（Ｚ軸の負の向き）に押した場合
、試験片２３は下側に傾く。このとき、試験片２３は、
Ｚ方向の変位だけでなく、チャック２２との接触部分に
おいてＸ軸方向の変位及びＹ軸回りの回転を生じる。こ
のうち、Ｘ軸方向の変位に対しては、第１のローラ機構
と第２のローラ機構のアウターシャフト５２および７２
が回転することにより、Ｘ軸方向に大きな摩擦を生じな
いようにできる。一方、Ｙ軸回りの回転については、回
転部材３５が回転することにより、大きな摩擦を生じな
いようにすることができる。

なお、ロボットを用いた場合について説明を行ったが、
本発明の主旨は繰り返し動作が可能な機構であればよく
、例えば、１軸のスライド機構を用いてもよい。この場
合は更に構成が簡素になり、安価に製作できる。

また、力検出機構は動作方向の力の検出が可能であれば
よく必ずしも６軸の力センサを使う必要はなく、１軸方
向の力のみの検出が可能なセンサ（例えば荷重変換器）
を用いてもよい。

次に実際の測定においては指令された力を繰り返し試験
片に加える場合と指令された距離を繰り返し移動する場
合がある。指令された距離を繰り返し移動する場合の測
定について、第５図をもとに説明する。

指令装置１００の指令に基づいて繰り返し動作機構１０
１　（第２図ではロボット）は試験片１０２に繰り返し
動作を行う。指令装置１００が繰り返し動作機構に指令
するものとしては、最終的な繰り返し数Ｎ０と移動距離
がある。もし、Ｎ０回繰り返し動作しても試験片が疲労
しない場合は、繰り返し動作を終了する。但し、Ｎｏは
必ずしも必要なパラメータではなく、繰り返し機構に無
限回動作するように指令しておき、必要に応じて指令装
置から強制的に動作を終了するようにしておいてもよい
。

試験片に加わっている力は力検出機構１０３（第２図で
は力センサ）で検出し、第１サイクルの測定値は第１サ
イクルの測定値格納装置１０４に格納する。そして、第
Ｎサイクルの測定値を測定値格納装置１０５に一時的に
格納する。第１サイクルの剛性値算出装置１０６では、
第１サイクルの測定値格納装置１０４のデータをもとに
第１サイクルの剛性値を算出し、第１サイクルの剛性値
格納装置１０Ｂに出力する。同様に、第Ｎサイクルの剛
性値算出装置１０７では、第Ｎサイクルの測定値格納装
置１０５のデータをもとに第Ｎサイクルの剛性値を算出
し、第Ｎサイクルの剛性値格納装置１０９に出カする。

疲労判定装置１１０では、第１サイクルの剛性値格納装
置１０８の内容と第Ｎサイクルの剛性値格納装置１０９
の内容を入力し、両者を比較し、第Ｎサイクルの剛性値
が第１サイクルの剛性値より所定の割合（例えば６０％
）以下になったら疲労したとみなし、指令装置１００に
通知する。これに伴い、指令装置１００は繰り返し動作
機構にストップ命令を出力して測定を終了する。

力を指令する場合は、所定の最大力を出力するように繰
り返し動作を行い、所定の距離以上移動したら疲労（通
常は破損してしまう）したとみなす。

〔発明の効果〕

本発明によれば、試験片の変位の大きさにかかわらず、
試験片に上下動を与えるための垂直力以外の方向の成分
を小さくして測定条件を明確にし、信頼性の高い測定を
実現できる。また機差（試験装置の違いによる測定誤差
）の影響を小さくできるほか、特に、プラスチック材料
のように比較的大きく変位する材料の測定において信頼
性の高い値が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての曲げ疲労試験装置に
おけるチャック部を示す正面図、第２図は本発明の一実
施例をしての曲げ疲労試験装置に用いられるロボット装
置の構成図、第３図は第１図のチャック部の回転支持機
構の断面図、第４図は第１図のチャック部の第１のローラ機構を示す
断面図、第５図は第２図の装置における繰り返し測定を説明する
ブロック図、および第６図は従来型の試験装置を説明する図である。図において、１・・・試験片、２・・・板、３・・・固定部、５．６・・・リンク、７・・・軸、８・・・円板、１６・・・ロボット装置、２０・・・アーム、２１・・・力センサ、２２・・・チャック部、２３・・・試験片、２４・・・台、２５・・・試験片の一端、２６・・・試験片の他端、３０・・・回転支持機構、３５・・・回転部材、４９・・・ローラ対、５０・・・第１のローラ機構、５２・・・アウターシャフト、７０・・・第２のローラ機構、７２・・・アウターシャフト、８１．８２・・・回転部材の端部、８３・・・回転部材の中央部、９０．９１．９２・・・スペーサ、９３・・・間隙、である。

Claims

【特許請求の範囲】試験片（２３）の一端（２５）を固定し、他端（２６）
をアーム（２０）と挟持部材（２２）を介して滑動自在
に挟持し、該他端を該アームにより該試験片の厚さ方向
に変位させて、その反力を測定する曲げ疲労試験装置に
おいて、該試験片（２３）の他端（２６）を挟持する挟持部材（
２２）は、両端（８１，８２）で回動自在に該試験装置
のアーム（２０）の先端に軸支された回転部材（３５）
と、該回転部材（３５）の中央部（８３）に固着された
ほぼ該試験片の厚さだけ相互間に間隙（９３）を設けた
回動自在な１つのローラ対（４９）とを具備することを
特徴とする曲げ疲労試験装置。