(57)【要約】【課題】本発明は、窒化処理や浸炭処理、高周波焼入処理を行った表面処理材の、衝撃剥離靭性や、面圧の耐久性の試験測定を、精度よく短時間で行い得る表面処理材の衝撃試験装置および衝撃試験方法を提案することを目的とする。【解決手段】表面処理を施した試験片（１）表面に直接打撃を与え、表面処理材の衝撃剥離靭性や面圧の耐久性の試験測定を行う表面処理材の衝撃試験装置であって、垂直回転軸（２）に支持された水平回転盤（３）の外周部にポンチ（４）の基端部を軸（５）回転可能に軸止し、前記水平回転盤（３）の回転に伴い前記ポンチ（４）の先端部が試験片（１）を打撃することを特徴とする表面処理材の衝撃試験装置。【選択図】  図２
2006125845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面処理を施した試験片表面に直接打撃を与え、表面処理材の衝撃剥離靭性や面圧の耐久性の試験測定を行う表面処理材の衝撃試験装置であって、垂直回転軸に支持された水平回転盤の外周部にポンチの基端部を軸回転可能に軸止し、前記水平回転盤の回転に伴い前記ポンチの先端部が試験片を打撃することを特徴とする表面処理材の衝撃試験装置。
【請求項２】
前記ポンチの打撃位置より前方へのポンチの回り止めを行うストッパーを、前記水平回転盤に設けると共に、前記ポンチの先端側が前記水平回転盤の外周方向に突出するように付勢するばねを具えたことを特徴とする請求項１に記載の表面処理材の衝撃試験装置。
【請求項３】
前記ばねが、前記ポンチの基端部と前記ストッパーとの間に設けられている圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項２に記載の表面処理材の衝撃試験装置。
【請求項４】
前記水平回転盤を回転する電動モータと、前記水平回転盤の回転数または同回転数からポンチの打撃数を表示するカウンタと、試験片を支持する支持部材と、前記の電動モータ、カウンタおよび支持部材を設置する台座とを具えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の表面処理材の衝撃試験装置。
【請求項５】
垂直回転軸に支持され、水平面上を周回転するポンチによって、立設支持された試験片に所定回数の打撃を与えることで、試験片に施された表面処理材の衝撃剥離靭性や面圧の耐久性の試験測定を行うことを特徴とする表面処理材の衝撃試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理を施した表面処理材の衝撃剥離靭性や、表面処理材の面圧の耐久性の試験測定を行う表面処理材の衝撃試験装置および衝撃試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面処理を施した表面処理材の衝撃剥離靭性や、表面処理材の面圧の耐久性の試験測定を行う用途の衝撃試験装置は提案されていなかった。
【０００３】
試験片の耐久試験を行う衝撃疲労試験装置として、図５に示すものがあり、それは、台座Ａ上に支持する試験片Ｂに、重錘Ｃ荷重を付与したポンチＤを落下せしめる装置構成のものであり、昇降装置ＥによりポンチＤの上昇、落下を繰り返して、試験片Ｂの衝撃疲労試験を行うものである。本装置によれば繰返し衝撃の耐久試験は可能だが、試験荷重が大きくなりすぎるため、表面処理材の剥離強度試験はできない。また、重錘Ｃの変更に手間が係る不具合がある。
【０００４】
また、落下方式による衝撃試験では、試験片ＢにポンチＤが衝突した後、ポンチＤ跳ね上がり再落下現象が生じること、および重力の影響を考慮する必要があり、それら要因から精確に、表面処理材の衝撃試験が行い得ない不具合があった。また、ポンチＤの昇降と落下を繰返す落下方式の衝撃試験装置では、単位時間当たりの打撃回数が限られており、例えば、窒化鋼などの表面処理材の試験に要求されている一日の繰返し数が１０万回以上の衝撃試験は行うことができず、同装置で行ったとしても長時間係る不具合があった（特許文献１参照方）。
【０００５】
また、炭素鋼の衝撃疲労試験を行うものとして、回転円板の周囲に軸止しているハンマーにより、横置する試験片をその上方より、試験片の引張り軸方向に打撃する実験装置が検討されているが、本実験装置は、試験片に衝撃引張荷重を与える実験装置であり、表面処理材の衝撃試験装置には適さないものであった。また、単時間当たりの打撃可能回数については不足はないが、上方から下方に向けての打撃であり、上記と同様に重力の影響を考慮する必要があり、表面処理材の衝撃剥離靭性や、表面処理材の面圧の耐久性の試験測定を行う用途の衝撃試験を精確に行うことは困難であった。
【特許文献１】特開２０００−２４９６２０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述に鑑み、窒化処理や浸炭処理、高周波焼入処理を行った表面処理材の、衝撃剥離靭性や、面圧の耐久性の試験測定を、精度よく短時間で行い得る表面処理材の衝撃試験装置および衝撃試験方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下（１）〜（５）の手段を提案する。
【０００８】
（１）第１の手段は、表面処理を施した試験片表面に直接打撃を与え、表面処理材の衝撃剥離靭性や面圧の耐久性の試験測定を行う表面処理材の衝撃試験装置であって、垂直回転軸に支持された水平回転盤の外周部にポンチの基端部を軸回転可能に軸止し、前記水平回転盤の回転に伴い前記ポンチの先端部が試験片を打撃することを特徴とするものである。
【０００９】
（２）第２の手段は、第１の手段に係る表面処理材の衝撃試験装置において、前記ポンチの打撃位置より前方へのポンチの回り止めを行うストッパーを、前記水平回転盤に設けると共に、前記ポンチの先端側が前記水平回転盤の外周方向に突出するように付勢するばねを具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
（３）第３の手段は、第２の手段に係る表面処理材の衝撃試験装置において、前記ばねが、前記ポンチの基端部と前記ストッパーとの間に設けられている圧縮コイルばねであることを特徴とするものである。
【００１１】
（４）第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段の何れかに係る表面処理材の衝撃試験装置において、前記水平回転盤を回転する電動モータと、前記水平回転盤の回転数または同回転数からポンチの打撃数を表示するカウンタと、試験片を支持する支持部材と、前記の電動モータ、カウンタおよび支持部材を設置する台座とを具えたものである。
【００１２】
（５）第５の手段に係る表面処理材の衝撃試験方法は、垂直回転軸に支持され、水平面上を周回転するポンチによって、立設支持された試験片に所定回数の打撃を与えることで、試験片に施された表面処理材の衝撃剥離靭性や面圧の耐久性の試験測定を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
第１の手段よりなる請求項１に記載の表面処理材の衝撃試験装置によれば、水平回転盤の回転に伴い、ポンチの先端側が遠心力により、水平回転盤の外周方向に突出し、ポンチ先端部が試験片を打撃することになり、試験片の衝撃試験が行える。また、垂直回転軸の回転速度を増速することで、短時間で多数回の打撃が容易に行い得る。また、垂直回転軸にモータの回転軸を連結する汎用の回転機構を採用でき、簡単な機構および低コストで実施できる。
【００１４】
第２の手段よりなる請求項２に記載の表面処理材の衝撃試験装置は、前記請求項１の作用効果を奏すると共に、ストッパーを設けていることにより、ポンチの打撃位置が常に一定位置となり、常に一定の衝撃荷重を試験片に加えることが可能となり、精確な衝撃試験が行い得る。また、ばねによりポンチの先端側を水平回転盤の外周方向に突出するように付勢しているので、ポンチの突出が確実に行い得、水平回転盤の更なる高速回転が可能となると共に、打撃の空打ちが確実に防止できる。
【００１５】
第３の手段よりなる請求項３に記載の衝撃試験装置は、前記請求項２の作用効果を奏すると共に、圧縮コイルばねをポンチとストッパーとの間に設けるので、圧縮コイルばねの取付け構造およびばね取付け具の簡素化が図れ、低コスト化に寄与する。
【００１６】
第４の手段よりなる請求項４に記載の表面処理材の衝撃試験方法は、前記請求項１ないし請求項３の何れかの作用効果を奏すると共に、装置の可搬性、装置設置および装置操作の容易性が高まる。
【００１７】
第５の手段よりなる請求項５に記載の表面処理材の衝撃試験方法は、立設支持した試験片を、水平面上を周回転するポンチにより、所定回数打撃することにより、試験片に施された表面処理材の衝撃剥離靭性や面圧の耐久性の試験測定を行うものであり、従来の落下方式の場合での、ポンチ跳ね上がり再落下現象や重力の影響などにつき考慮する必要がなくなり、精度の高い試験計測ができる。また、回転による打撃は、従来の落下方式に比べ、時間当たりの打撃数を増加することができ、数万回以上の打撃試験が必要な表面処理材の衝撃試験を短時間かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る衝撃試験装置および衝撃試験方法を、図１ないし図４に基づき説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る衝撃試験装置の全体を示す正面図、図２（ａ）は本発明に係る衝撃試験装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視断面図である。図３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る衝撃試験装置の回転試験状況を説明する平面図である。図４は本発明に係る衝撃試験装置の他の実施例に係る平面図である。
【００２０】
本実施例に係る衝撃試験装置を、図１ないし図３に基づき説明する。
図１ないし図３において、１は窒化表面処理を施された窒化鋼である試験片、２は回転速度可変制御機能付の電動モータ１０の回転軸に連結された垂直回転軸、３は垂直回転軸２に支持されＫ矢印方向に回転する円形板状の水平回転盤であり、水平回転盤３の円中心位置に垂直回転軸２が固定されている。
４は平板状のポンチであり、水平回転盤３の外周部にそれぞれ軸５により、回転可能に一対設けられている。軸５は垂直回転軸２を中心とする一定円弧上の対称位置に設けられている。ポンチ４は水平回転盤３の上面に沿って動き、水平回転盤３の回転に伴い水平面上を周回転して試験片１を打撃し、その後、退避する。要するに、ポンチ４を水平回転盤３の回転方向（ポンチの打撃方向）とは逆方向に退避可能に水平回転盤３に軸止しておけばよい。６はポンチ４の回転止めを行うストッパーであり、ポンチ４の基端部の打撃面４ａ側の隣接位置の水平回転盤３にピン１２により固定されている。このストッパー６を設けることにより、ポンチ４の打撃点位置が常に一定位置となり、より精確な衝撃試験を可能ならしめている。
【００２１】
７はポンチ４の基端部とストッパー６との間に設けられ、圧縮方向に働く圧縮コイルばねであり、このばね力により、水平回転盤３を高速回転とした場合でも、ポンチ４の先端部が、常に水平回転盤３の外周方向に突出するように付勢している。つまり、ポンチ４の打撃面４ａ側を水平回転盤３の回転方向側に付勢し、ポンチ４をストッパー６に押付けるように構成している。
また、ポンチ４は垂直回転軸２を中心とする同一半径位置に一対設けられている。また、ポンチ４の打撃面４ａは図２（ｂ）に示すように円弧状断面に形成しており、円柱状の試験片１への打撃点が点接触となるようにしている。
【００２２】
また、９は垂直回転軸２の回転数又はポンチ４の打撃数を表示するカウンタであり、このカウンタ９は垂直回転軸２の回転数又はポンチ４の打撃数を任意に設定可能なリミットスイッチ機能を備えている。１１は試験片１を支持する支持部材であり、台座８上に立設されている。
【００２３】
しかして、図３に示すように、水平回転盤３を所定の一定回転速度で、図示矢印方向に回転すると、水平回転盤３に取り付けられたポンチ４が直接試験片１を打撃し（ａ参照方）、次に、衝突の反動によってポンチ４が跳ね返り（ｂ参照方）、次に、ポンチ４は試験片１の横をすり抜ける（ｃ参照方）。次に、バネの力または遠心力によって自動的にポンチ４は打撃位置へ戻り（ｄ参照方）、再び試験片１に衝撃を与え、（ａ）〜（ｄ）を繰り返して、衝撃試験を行う装置構成となっている。また、試験条件は水平回転盤３の回転速度及びポンチ４の重量を変更することによって、様々の条件での試験が可能となる。
【００２４】
図５は、上述の実施例装置のものに比べ、ポンチ４の基端部と水平回転盤３との間に、両端を止めピンにより設けられていて、引張り方向に働く引張コイルばね７ａを設けた点が相違するものであり、その他の構成は上記実施例装置のものと変わらない。なお、ポンチ４のはね返りを元へ戻すためのばねは、図５に示す引張コイルばね７ａ構造に比べ、図２に示す圧縮コイルばね７構造は、その一端をストッパー６に取付けているので、取付け構造の簡略化が図れる。
【００２５】
また、図２に示す圧縮コイルばね７に代えて、板ばねを用いても良い。その場合には、板ばねの基端部を水平回転盤３に取付け、そのばね力をポンチ４の基端部の打撃面４ａ側を押付ける方向に付与せしめる構造し、ポンチ４のはね返りを元へ戻すようにすればよい。
また、ポンチ４の設置数は、１つでもよく、また、２つ以上の多数個としてもよく、多数個設置するほど短時間で、より多数回の衝撃試験が可能となる。また、当然ながら、ポンチ４を試験片１の衝突位置に戻す前記の各ばねを設けるのが、最も高速回転かつ、高効率の衝撃試験を行い得る装置となる。
【００２６】
例えば、ポンチ４を４個設け、水平回転盤３（モータ）の回転数を６０ｒ/minとした場合には、一日の繰返し打撃数を１０万回以上とすることができる。また、水平回転盤３（モータ）の回転数（回転速度）、ポンチ４の重量を変更することで自由に衝撃荷重の変更が可能（モータの回転速度を変更するだけで衝撃荷重変更可能）である。
【００２７】
要するに、本衝撃試験装置は、回転する水平回転盤３に打撃腕であるポンチ４を備え、それが、スプリング（７又は７ａ）とで支持されており、打撃姿勢が一定に制御されると共に、一度の打撃のみを与えて試験片１をかわす運動をするものである。
【００２８】
以上述べた、本衝撃試験装置は、垂直回転軸２の回転速度を増速することで、短時間で多数回の打撃が容易に行い得ると共に、垂直回転軸２にモータの回転軸を連結する汎用の回転機構を採用でき、簡単な機構および低コストで実施できる。
また、ストッパー６を設けることにより、ポンチ４の打撃位置が常に一定位置となり、常に一定の衝撃荷重を試験片１に加えることが可能となり、精確な衝撃試験が行い得る。
また、前記の各ばねによりポンチ４の先端側を水平回転盤３の外周方向に突出するように付勢しているので、ポンチ４の打撃位置が確実に保持でき、打撃の空打ちが確実に防止できると共に、水平回転盤３の更なる高速回転、単位時間当たりの衝撃回数を増加させることが可能となる。
また、図１に示す衝撃試験装置は、各装置が台座８上に一体化して設置されているので、その可搬性、装置設置および装置操作の容易性が高いものである。
【００２９】
次に、本実施例に係る衝撃試験方法につき、図１ないし図３に基づき説明する。
本衝撃試験方法は、試験片１を立設支持し、試験片１に対面して水平回転盤３の周方向に支持された（または垂直回転軸２に直接支持された）ポンチ４を設置し、垂直回転軸２を所定の一定回転速度で回転して、ポンチ４を周回転せしめ、ポンチ４により試験片１に衝撃を与え、その回転衝撃を繰返すことにより、試験片１に所定回数の衝撃を与えて試験測定を行えばよい。
例えば、繰返し数１０万回の衝撃、打撃荷重４Ｎを加えた後、試験片１の表面性状を確認し、１０万回の衝撃に耐えられた否かを判定すれば、試験片１に施された表面処理材（例えば窒化鋼）の衝撃剥離靭性、および、試験片１に施された表面処理材の面圧の耐久性の試験測定が行いえる。
【００３０】
なお、前記で述べたように、垂直回転軸２に直接支持されたポンチ構造とする場合には、垂直回転軸２の外周に板ばねの基端を固定し、板ばねの先端にポンチを設ける構造とすればよく、そうすると、打撃後、板ばねの弾性撓みによりポンチは試験片を通過し、その後、板ばねの弾性力により復元し、次回転での打撃が可能となる。
また、回転数をあまり高速回転させなくともよい場合には、垂直回転軸２にポンチ４の一端をぶら下げた状態に取付けて、垂直回転軸２の回転に伴う遠心力により、ポンチ４が水平面上を周回転する構成としても良い。
【００３１】
このように、本衝撃試験方法は、最低限、垂直回転軸と、垂直回転軸に支持されたポンチとを有し、垂直回転軸の回転に伴いポンチが水平面上を周回転する構造によって、実施可能であり、立設支持された試験片に所定回数の打撃を与え、打撃回数毎の、結果を確認することで、試験片１に施された表面処理材の衝撃剥離靭性、および、試験片１に施された表面処理材の面圧の耐久性の試験測定が行いえる。
【００３２】
上述した表面処理材の衝撃試験装置および衝撃試験方法によれば、直接試験片に打撃を与えるため、表面処理材の衝撃剥離強度の衝撃試験が可能である。また、水平回転盤（または垂直回転軸）の回転速度によって、簡単に試験条件の変更が可能である。
また、回転数を予めリミットスイッチなどで設定しておき、所定回数ごとに回転が止まるようにすることで、作業者が試験中、常に立ち合う必要がなくなり、省力化が可能となる。
【００３３】
以上述べた本衝撃試験方法によれば、従来の落下方式の場合での、ポンチ跳ね上がり再落下現象や重力の影響などにつき考慮する必要がなくなり、精度の高い試験計測ができる。また、回転による打撃は、従来の落下方式に比べ、時間当たりの打撃数を増加することができ、数万回以上の打撃試験が必要な表面処理材の衝撃試験を短時間かつ迅速に行うことができる効果がある。
【００３４】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく必要に応じ、適宜設計変更し得るものである。また、上記実施例における各構成要素には、当業者が容易に想定できるものや、実質的に同一のものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る衝撃試験装置の全体を示す正面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る衝撃試験装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る衝撃試験装置の回転試験状況を説明する平面図である。
【図４】本発明に係る衝撃試験装置の他の実施例に係る平面図である。
【図５】従来の落下式衝撃疲労試験装置を説明する正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    試験片
２    垂直回転軸
３    水平回転盤
４    ポンチ
５    軸
６    ストッパー
７    圧縮コイルばね
８    台座
９    カウンタ
１０  電動モータ
１１  支持部材
【図１】
2006125845.tif 000003
【図２】
2006125845.tif 000004
【図３】
2006125845.tif 000005
【図４】
2006125845.tif 000006
【図５】
2006125845.tif 000007