(57)【要約】【課題】曲げ試験における、供試体への曲げ以外の影響を低減する技術を提供する。【解決手段】曲げ試験装置１は、供試体１０の曲げ特性を試験する装置である。曲げ試験装置１は、供試体１０における曲げ対象部分１０Ｃの一方側部分１０Ａを支持する一方側支持部２０Ａと、曲げ対象部分１０Ｃの他方側部分１０Ｂを支持する他方側支持部２０Ｂと、曲げ対象部分１０Ｃの両側にそれぞれ配されており、かつ、互いの曲面が対向するように配される一対のマンドレル５０，５０を備えている。また、曲げ試験装置１は、一対のマンドレル５０，５０を、それらが対向する方向に沿って往復移動させるマンドレル往復移動機構５１と、マンドレル５０の往復移動に追従して、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂを、互いに接近または離間する方向に往復移動させるための支持部往復移動機構（接続部材４０及び弾性部材４１）を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試体の曲げ特性を試験する曲げ試験装置であって、
供試体における曲げ対象部分の一方側部分を支持する一方側支持部と、
前記供試体における前記曲げ対象部分の他方側部分を支持する他方側支持部と、
前記曲げ対象部分の両側にそれぞれ配されており、かつ、互いの曲面が対向するように配される一対のマンドレルと、
前記一対のマンドレルを、それらが対向する方向に沿って往復移動させる、マンドレル往復移動機構と、
前記マンドレルの往復移動に追従して、前記一方側支持部及び前記他方側支持部を、互いに接近または離間する方向に往復移動させる支持部往復移動機構と、
を備えている、曲げ試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の曲げ試験装置において、
前記一方側支持部及び前記他方側支持部は、前記供試体を回転可能に支持する、曲げ試験装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の曲げ試験装置において、
前記一方側支持部及び前記他方側支持部は、前記供試体を水平に支持する、曲げ試験装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の曲げ試験装置であって、
前記移動機構は、
前記一対のマンドレルの間を通って前記一方側支持部と前記他方側支持部とを接続する接続部材と、
前記一方側支持部と前記他方側支持部とを、それぞれ前記接続部材の接続方向とは反対側に付勢する付勢機構と、
を備えており、
前記接続部材には、前記供試体よりも大きい引張力が前記付勢機構によって作用する、曲げ試験装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の曲げ試験装置であって、
前記付勢機構は、前記供試体を延ばす方向に付勢する弾性部材を含む、曲げ試験装置。
【請求項６】
供試体の曲げ特性を試験する曲げ試験方法であって、
(a) 供試体の曲げ対象部分の一方側部分及び他方側部分を、それぞれ一方側支持部及び他方側支持部で支持する工程と、
(b) 互いの曲面が対向するように配された一対のマンドレルの間に、前記曲げ対象部分が配された状態で、前記一対のマンドレルをそれらが対向する方向に往復移動させる工程と、
(c) 前記(b)工程における前記マンドレルの往復移動に追従して、前記一方側支持部及び前記他方側支持部を互いに接近または離間する方向に往復移動させる工程と、
を含む、曲げ試験方法。
【請求項７】
請求項６に記載の曲げ試験方法であって、
前記一方側支持部及び前記他方側支持部は、前記供試体を回転可能に支持する、曲げ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電線等の供試体の曲げ特性を試験する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のドアに取り付けられる電線（複数本の電線から構成されるワイヤーハーネスを含む。）は、自動車のドアが繰り返し開閉されるのに応じて、繰り返し曲げられる場合がある。このように繰り返し曲げられる供試体について、その曲げ特性（曲げに対する耐性等）を試験するため、これまでにもいくつかの曲げ試験装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
具体的に、特許文献１には、電線の一方側の部分を固定保持し、該一方の部分から所要距離を隔てた他方側の部分を保持して、該他方側の部分を、直線上で往復移動させることによって、電線を繰り返し屈曲させる、電線曲げ試験装置（屈曲試験装置）が開示されている。この屈曲試験装置では、例えば、電線が断線に至るまでの屈曲回数が測定される。
【０００４】
また、ＭＩＬ規格（ＭＩＬ−Ｃ−１３７７７）に準拠した電線の曲げ試験を行うための装置も知られている。この種の電線曲げ試験装置では、所要の曲げ半径を有する一対のマンドレルの間に電線が配置される。そして、該電線の一方の端部にウエイトを連結し、他方の端部を、弧状の経路に沿って左右に往復移動させる。これによって、電線の曲げ対象部分が、両側のマンドレルの凸状の湾曲面に沿って、左右に繰り返し曲げられる。この電線曲げ試験では、電線が断線するまでの曲げ回数を測定したり、あるいは、所定回数曲げ後における電線の状態を検査したりすることで、電線の曲げ特性が試験される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５７９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば特許文献１に記載の曲げ試験装置の場合、電線の一方側の部分を直線移動させる構成であるため、電線に対して毎回同じ曲げを与えることは困難であった。このため、電線に発生する歪が毎回同一とならず、曲げ特性を厳密に試験することが困難であった。
【０００７】
また、ＭＩＬ規格に準拠した曲げ試験装置の場合、電線に毎回同一の曲げを与えることが容易であるものの、電線の片端にウエイトを装着する必要があった。このため、曲げ試験を行ったときに、電線が、曲げの影響だけでなく、ウエイトの荷重による引張の影響も受けてしまっていた。したがって、曲げ試験における、電線への曲げ以外の影響が残存しており、曲げ特性を厳密に試験することが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、曲げ試験における、供試体への曲げ以外の影響を低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、第１の態様は、供試体の曲げ特性を試験する曲げ試験装置であって、供試体における曲げ対象部分の一方側部分を支持する一方側支持部と、前記供試体における前記曲げ対象部分の他方側部分を支持する他方側支持部と、前記曲げ対象部分の両側にそれぞれ配されており、かつ、互いの曲面が対向するように配される一対のマンドレルと、前記一対のマンドレルを、それらが対向する方向に沿って往復移動させる、マンドレル往復移動機構と、前記マンドレルの往復移動に追従して、前記一方側支持部及び前記他方側支持部を、互いに接近または離間する方向に往復移動させる支持部往復移動機構とを備えている。
【００１０】
また、第２の態様は、第１の態様に係る曲げ試験装置において、前記一方側支持部及び前記他方側支持部は、前記供試体を回転可能に支持する。
【００１１】
また、第３の態様は、第１または第２の態様に係る曲げ試験装置において、前記一方側支持部及び前記他方側支持部は、前記供試体を水平に支持する。
【００１２】
また、第４の態様は、第１から第３までの態様のいずれか１態様に係る曲げ試験装置であって、前記移動機構は、前記一対のマンドレルの間を通って前記一方側支持部と前記他方側支持部とを接続する接続部材と、前記一方側支持部と前記他方側支持部とを、それぞれ前記接続部材の接続方向とは反対側に付勢する付勢機構とを備えており、前記接続部材には、前記供試体よりも大きい引張力が前記付勢機構によって作用する。
【００１３】
また、第５の態様は、第１から第４までの態様のいずれか１態様に係る曲げ試験装置であって、前記付勢機構は、前記供試体を延ばす方向に付勢する弾性部材を含む。
【００１４】
また、第６の態様は、供試体の曲げ特性を試験する曲げ試験方法であって、(a)供試体の曲げ対象部分の一方側部分及び他方側部分を、それぞれ一方側支持部及び他方側支持部で支持する工程と、(b)互いの曲面が対向するように配された一対のマンドレルの間に、前記曲げ対象部分が配された状態で、前記一対のマンドレルをそれらが対向する方向に往復移動させる工程と、(c)前記(b)工程における前記マンドレルの往復移動に追従して、前記一方側支持部及び前記他方側支持部を互いに接近または離間する方向に往復移動させる工程とを含む。
【００１５】
また、第７の態様は、第６の態様に係る曲げ試験方法であって、前記一方側支持部及び前記他方側支持部は、前記供試体を回転可能に支持する。
【発明の効果】
【００１６】
第１から第７までの態様によると、マンドレルの往復移動によって供試体に一定の曲げを繰り返し付与することができる。また、マンドレルの往復移動、即ち、供試体の曲げに追従して、支持部が往復移動することによって、供試体に余分な引張力が作用することを抑制することができる。したがって、曲げ試験における、供試体への曲げ以外の影響を低減することができる。
【００１７】
また、第２の態様によると、供試体における往復移動のために支持される部分、即ち、曲げ対象部分ではない部分に試験に関係のない力（支持応力）がかかることを抑制することができる。これによって、供試体の曲げ試験の結果、例えば、曲げ対象部分が断線に至るまでの曲げ回数の測定結果が得られる前に、供試体を支持した部位で、供試体が破損してしまうことを抑制できる。したがって、曲げ試験を適切に行うことができる。
【００１８】
また、第３の態様によると、ウエイトを利用せずに供試体を曲げることで、供試体に余分な引張力が作用することを抑制できる。
【００１９】
また、第４の態様によると、付勢機構によって、供試体を延ばすことができる。さらに、接続部材に大きな引張力を作用させることによって、供試体に作用する引張力を軽減できる。
【００２０】
また、第５の態様によると、弾性部材によって、供試体を延ばす方向に付勢することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る曲げ試験装置の概略平面図である。
【図２】曲げ試験装置の概略側面図である。
【図３】供試体を支持する一方側支持部の概略正面図である。
【図４】一方側支持部の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。
【００２３】
＜１．  実施形態＞
＜１．１．  構成及び機能＞
図１は、実施形態に係る曲げ試験装置１の概略平面図である。また、図２は、曲げ試験装置１の概略側面図である。さらに図３は、供試体１０を支持する一方側支持部２０Ａの概略正面図である。また、図３は、一方側支持部２０Ａの概略上面図である。
【００２４】
なお、図１及び以降の各図には、説明の都合上、直交するＸ軸及びＹ軸で定義される２次元座標が付されている。本実施形態では、このＸ軸及びＹ軸で定義されるＸＹ平面が、水平面であるものとして説明する。
【００２５】
曲げ試験装置１は、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃを繰り返し曲げる装置である。曲げ試験装置１は、供試体１０における、曲げ対象部分１０Ｃの一方側（＋Ｙ側）の部分（一方側部分１０Ａ）を支持する一方側支持部２０Ａと、曲げ対象部分１０Ｃの他方側（−Ｙ側）の部分（他方側部分１０Ｂ）を支持する他方側支持部２０Ｂを備えている。一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂは、供試体１０を水平に保持している。
【００２６】
供試体１０としては、電線（複数本の電線から構成されるワイヤーハーネスを含む。）、アルミ素線、または、光ファイバーケーブル等の様々な線材が想定される。
【００２７】
曲げ対象部分１０Ｃの両側には、それぞれ、一対のマンドレル５０，５０（湾曲面形成体）が配されている。一対のマンドレル５０，５０は、それぞれ、平面視において真円状に形成されていることによって、相互に対向する線対称な凸状の一対の湾曲面５０Ｓ，５０Ｓを形成している。
【００２８】
また、曲げ試験装置１は、一対のマンドレル５０，５０を、それぞれが対向する方向（ここでは、Ｘ軸方向に平行な方向）に沿って往復移動させるマンドレル往復移動機構５１を備えている。具体的に、マンドレル往復移動機構５１は、回転運動を往復直線運動に変換するカム機構５１１と、カム機構５１１の駆動によって、Ｘ線軸方向に沿って往復直線移動するベース部５１３と、ベース部５１３をＸ軸に直交するＹ軸方向に沿って直線移動するように案内するレール部５１５とを備えている。
【００２９】
ベース部５１３の上部には、一対のマンドレル５０，５０が固定されている。このため、ベース部５１３が往復移動することによって、一対のマンドレル５０，５０が、それぞれが対向する方向に沿って往復移動することとなる。これによって、曲げ対象部分１０Ｃが変形され、供試体１０が曲げられることとなる。
【００３０】
なお、マンドレル５０を往復移動させる機構は、図１に示されるカム機構５１１のようなものに限定されるものではない。その他の機構としては、例えば、往復運動をリンク部材によって伝達するリンク機構が考えられる。また、その他の機構としては、リニアモータ機構、または、スライダ側のナット部材が螺合するネジ軸をサーボモータの駆動により回転駆動するスライダ機構等も考えられる。
【００３１】
マンドレル５０の往復移動の移動量、及び、マンドレル５０の曲げ半径等は、供試体１０の種類や曲げ試験の目的等に応じて適宜に決定されるパラメータである。
【００３２】
供試体１０における曲げ対象部分１０Ｃは、一対のマンドレル５０，５０によって両側から隙間無く挟まれていてもよい。ただし、一対のマンドレル５０，５０のそれぞれの湾曲面５０Ｓ，５０Ｓと、Ｙ軸に沿って延びた状態の供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃとの間に、若干の隙間が形成されるよう、一対のマンドレル５０，５０が離されていてもよい。
【００３３】
図２に示されるように、一方側支持部２０Ａと他方側支持部２０Ｂとは、線状の接続部材４０によって接続されている。この接続部材４０は、一対のマンドレル５０，５０の間を通るように配されている。このため、一対のマンドレル５０，５０が往復移動すると、それぞれの湾曲面５０Ｓに沿って接続部材４０も曲げられることとなる。
【００３４】
一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂは、それぞれ、一方端が壁部に固定された弾性部材４１，４１の他方端に接続されている。弾性部材４１，４１は、一方側支持部２０Ａと他方側支持部２０Ｂとのそれぞれを、接続部材４０によって接続される方向とは反対の方向に付勢する。つまり、一方側支持部２０Ａは、＋Ｙ方向に付勢されており、他方側支持部２０Ｂは、−Ｙ方向に付勢されている。弾性部材４１は、付勢手段の一例である。
【００３５】
接続部材４０は、屈曲させたとき等に作用する張力から供試体１０を保護するテンションメンバーとしての役割を有している。具体的には、接続部材４０は、比較的強固に延ばされた状態で一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂに接続されている。これに対して、供試体１０は、最も真っ直ぐに近い状態で延ばされた状態であっても、接続部材４０よりも若干撓んだ状態で一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂに支持されている。このため、接続部材４０は、供試体１０よりも大きい引張力が作用するように接続されることとなる。一対のマンドレル５０，５０の往復移動によって、供試体１０及び接続部材４０が曲げられた場合、接続部材の弾性部材４１によって、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂが付勢されると、ほとんど供試体１０に引張力が作用せず、主に接続部材４０に引張力が作用することとなる。これによって、曲げ試験において、供試体１０に余分な引張力が作用することが抑制される。
【００３６】
なお、接続部材４０の素材は特に限定されるものではない。しかしながら、曲げ試験装置１において供試体１０が切断するまでの曲げ回数を測定する場合もあり得る。このような場合において、供試体１０よりも先に接続部材４０が損傷してしまうと、曲げ試験を適切に行うことが困難となってしまう。したがって、接続部材４０は、供試体１０よりも屈曲耐性が高い素材であることが望ましい。
【００３７】
図３に示されるように、一方側支持部２０Ａは、供試体１０における曲げ対象部分１０Ｃの一方側部分１０Ａを、水平方向に沿う一の平面（図１に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向で規定されるＸＹ平面）内で回転可能に支持する。一方側支持部２０Ａは、図３及び図４に示されるように、ベース部２１と、ベース部２１に固定されたベアリング部２３と、ベアリング部２３に支持されたチャック部２５とを備えている。なお、詳細な図示を省略するが、ベアリング部２３における内輪部分及び外輪部分のうち、一方がベース部２１と連結されており、他方がチャック部２５と連結されている。
【００３８】
ベース部２１は、図１に示されるように、Ｙ軸方向に沿って延びるレール部３１上を移動するスライダとして機能する。すなわち、ベース部２１が、レール部３１上を往復移動することによって、一方側支持部２０Ａが、Ｙ軸方向に沿った既定の経路上を移動する。なお、他方側支持部２０Ｂについても、一方側支持部２０Ａと同様の構成を備えている。このため、ここでは他方側支持部２０Ｂの詳細な説明を省略する。
【００３９】
マンドレル往復移動機構５１によって、マンドレル５０が中央位置からＸ軸方向に移動すると、マンドレル５０に沿って接続部材４０が曲げられる。これによって、接続部材４０に接続された一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂが内側方向へ引っ張られることとなる。このとき、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂは、それぞれのベース部２１がレール部３１に沿って移動することによって、互いに接近する方向へ直線移動する。そして、マンドレル５０が再び中央位置へ戻る際には、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂのそれぞれが弾性部材４１によって付勢され、互いに離間する方向へ移動される。これによって、接続部材４０が、マンドレル５０の移動に対応して、直線状に延ばされる。さらに、マンドレル５０が中央位置から先ほどとは反対の方向へ移動することで、接続部材４０が曲げられ、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂが、再び内側方向へ引っ張られることとなる。このようにして、マンドレル５０が往復移動することによって、供試体１０が繰り返し曲げられる。
【００４０】
曲げ試験装置１では、接続部材４０及び弾性部材４１が、マンドレル５０の往復移動に追従して、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂを、互いに接近または離間する方向に往復移動させる支持部往復移動機構を構成する。
【００４１】
＜１．２．  効果＞
以上のように、曲げ試験装置１において、マンドレル５０が往復移動することによって、供試体１０を繰り返し曲げた場合、接続部材４０によって、供試体１０に余分な引張力が作用することを抑制することができる。これによって、供試体１０への曲げ以外の影響を低減することができるため、実際の車載状態に近い、ほぼ無負荷での曲げ試験が可能となっている。また、曲げ試験装置１では、マンドレル５０の湾曲面５０Ｓに沿って供試体１０が繰り返し曲げられる。このため、毎回、一定の曲げを供試体１０に与えることができる。これらの作用によって、曲げ試験装置１は、従来の曲げ試験装置に比べると、供試体１０の曲げ特性を厳密に評価することができる。なお、供試体１０の曲げ特性の試験としては、例えば、Ｓ−Ｎ曲線（縦軸を歪（供試体径／マンドレル径）、横軸を断線回数（断線するまでの曲げ回数）とした線図）に基づいた耐疲労特性の評価等が挙げられる。
【００４２】
また、ＭＩＬ規格に準拠した従来の曲げ試験装置では、電線の片端が、ウエイトによって引っ張られて固定されていた。このため、電線を繰り返し曲げることによって、電線に捩れが発生する場合があった。これに対して、曲げ試験装置１では、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃの両側部分が水平に支持されている。このため、ウエイトを利用しないことで、供試体１０に余分な引張力がかかることを抑制できるだけでなく、供試体１０を繰り返し曲げたとしても、供試体１０に捩れが発生し難くなっている。すなわち、曲げ試験装置１によると、曲げ試験において、供試体１０への捩れの影響を除くことが可能となっている。
【００４３】
また、曲げ試験装置１において、供試体１０が曲げられると、曲げ対象部分１０Ｃに、曲げ応力が作用する。具体的には、曲げ状態の曲げ対象部分１０Ｃにおける、供試体１０の中心軸の内側部分に圧縮応力が作用し、供試体１０の中心軸の外側部分に引張応力が作用する。これによって、供試体１０の一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂによって支持される部分（一方側部分１０Ａ及び他方側部分１０Ｂ）に、支持応力が作用することとなる。しかしながら、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂは、供試体１０を回転可能に支持している。このため、一方側部分１０Ａ及び他方側部分１０Ｂに作用する支持応力を低減することができる。したがって、供試体１０の曲げ試験の結果（例えば、曲げ対象部分１０Ｃが破損に至るまでの曲げ回数の測定結果）が得られる前に、供試体１０を支持した部位で、供試体１０が破損してしまうことを抑制できる。このため、曲げ試験装置１において、供試体１０の曲げ試験を適切に行うことができる。
【００４４】
＜２．  変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態では、供試体１０が、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂによって、水平に支持されるものとしている。しかしながら、供試体１０が、水平面に対して傾斜した状態で支持されてもよい。
【００４６】
また、支持部往復機構は、接続部材４０及び弾性部材４１（付勢機構）によるものに限定されない。例えば、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂをカム機構５１１にリンク部材で連結することによって、カム機構５１１の回転駆動力を、Ｙ軸方向の往復運動に変換するようにしてもよい。これによって、接続部材４０及び弾性部材４１を用いなくても、マンドレル５０の往復移動、即ち、供試体１０の曲げに追従するように、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂを往復移動させることができる。また、一方側支持部２０Ａ及び他方側支持部２０Ｂの移動を規定するリンク部材を適切に設計することによって、供試体１０に引張力が作用することを限りなく抑えることも可能である。
【００４７】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  試験装置
１０  供試体
１０Ａ  一方側部分
１０Ｂ  他方側部分
１０Ｃ  曲げ対象部分
２０  回転支持部
２０Ａ  一方側支持部
２０Ｂ  他方側支持部
３１  レール部
４０  接続部材
４１  弾性部材
５０  マンドレル
５０Ｓ  湾曲面
５１  マンドレル往復移動機構
【図１】
2014224744.tif 000003
【図２】
2014224744.tif 000004
【図３】
2014224744.tif 000005
【図４】
2014224744.tif 000006