(57)【要約】【課題】中空部と中実部とを有する試験片に対して、中空部の強度を精度良く測定することができる中子強度試験装置を提供する。【解決手段】中子強度試験装置１は、載置台２の上方において支柱３により回動可能に支持された回転軸４と、一端側が回転軸４に固定支持され、回転軸４とともに回動する第１アーム５と、第１アーム５の他端側に取付けられた中空部評価用ハンマー６と、一端側が、回転軸４とは独立して回動可能なように回転軸４により支持された第２アーム７と、第２アーム７の他端側に取付けられた破壊用ハンマー８と、を備え、第１アーム５を重力の作用により回動させ、中空部評価用ハンマー６が中子２０における中空部２０ａに衝突した後、かつ、第１アーム５が中子２０における中実部２０ｂに衝突する前に、破壊用ハンマー８が中子２０における中実部２０ｂに衝突するように、第２アーム７を回動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部と中実部とを有する中子の強度を測定するための中子強度試験装置であって、
土台に取付けられ、前記中子が載置される載置台と、
前記土台に立設された支柱と、
前記載置台の上方において前記支柱により回動可能に支持された回転軸と、
一端側が前記回転軸に固定支持され、前記回転軸とともに回動する第１アームと、
前記第１アームを回動させたときに前記載置台に載置された前記中子における前記中空部に衝突するように、前記第１アームの他端側に取付けられた中空部評価用ハンマーと、
前記回転軸における前記第１アームが支持された位置とは異なる位置で、一端側が、前記回転軸とは独立して回動可能なように前記回転軸により支持された第２アームと、
前記第２アームを回動させたときに前記載置台に載置された前記中子における前記中実部に衝突するように、前記第２アームの他端側に取付けられた破壊用ハンマーと、を備え、
前記第１アームを、前記中空部評価用ハンマーが所定の高さにある状態から重力の作用により回動させ、前記中空部評価用ハンマーが前記中子における前記中空部に衝突した後、かつ、前記第１アームが前記中子における前記中実部に衝突する前に、前記破壊用ハンマーが前記中子における前記中実部に衝突するように、前記第２アームを回動させる、中子強度試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子強度試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験片に対してハンマーを振り下ろして強度を測定するシャルピー衝撃試験が知られている。特許文献１には、シャルピー衝撃試験の方法を利用して中子の強度を測定する中子強度試験装置が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の中子強度試験装置は、揺動自在に設けたアームの一端にハンマーが固定され、アームの一端が通過する通路を横断して中子の試験片が配置され、該試験片の一端又は両端がクランプによって挟持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１３６４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、環境への配慮から、鋳造に用いる中子を、ガスが発生する有機材料で形成されたもの（いわゆる有機中子）からガスが発生しない無機材料で形成されたもの（いわゆる無機中子）に変更する動きがある。有機中子は中実であるのに対し、無機中子は薄肉のものでも中空になる。このため、無機中子では、中空部の強度を適切に評価する必要がある。しかしながら、中空部と中実部とを有する試験片に対して、特許文献１に記載の中子強度試験装置を用いて中空部の強度測定を行うと、中空部にハンマーが衝突した後、中実部にアームが衝突してしまうため、中空部の強度を精度良く測定できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、中空部と中実部とを有する中子の試験片に対して、中空部の強度を精度良く測定することができる中子強度試験装置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】
【０００６】
本発明は、中空部と中実部とを有する中子の強度を測定するための中子強度試験装置であって、土台に取付けられ、前記中子が載置される載置台と、前記土台に立設された支柱と、前記載置台の上方において前記支柱により回動可能に支持された回転軸と、一端側が前記回転軸に固定支持され、前記回転軸とともに回動する第１アームと、前記第１アームを回動させたときに前記載置台に載置された前記中子における前記中空部に衝突するように、前記第１アームの他端側に取付けられた中空部評価用ハンマーと、前記回転軸における前記第１アームが支持された位置とは異なる位置で、一端側が、前記回転軸とは独立して回動可能なように前記回転軸により支持された第２アームと、前記第２アームを回動させたときに前記載置台に載置された前記中子における前記中実部に衝突するように、前記第２アームの他端側に取付けられた破壊用ハンマーと、を備え、前記第１アームを、前記中空部評価用ハンマーが所定の高さにある状態から重力の作用により回動させ、前記中空部評価用ハンマーが前記中子における前記中空部に衝突した後、かつ、前記第１アームが前記中子における前記中実部に衝突する前に、前記破壊用ハンマーが前記中子における前記中実部に衝突するように、前記第２アームを回動させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、中空部と中実部とを有する中子の試験片に対して、中空部の強度を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態にかかる中子強度試験装置の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本実施の形態にかかる中子強度試験装置の概略構成を模式的に示す側面図である。
【図３】試験片としての中子の概略構成を示す模式図である。
【図４】中空部評価用ハンマーおよび破壊用ハンマーが、それぞれ中子と衝突する位置について説明する図である。
【図５】既存の中子強度試験装置の問題点について説明する模式図である。
【図６】既存の中子強度試験装置の問題点について説明する模式図である。
【図７】既存の中子強度試験装置の問題点について説明する模式図である。
【図８】本実施の形態にかかる中子強度試験装置により、中子における中空部の強度を精度良く測定することができる理由について説明する模式図である。
【図９】本実施の形態にかかる中子強度試験装置により、中子における中空部の強度を精度良く測定することができる理由について説明する模式図である。
【図１０】本実施の形態にかかる中子強度試験装置により、中子における中空部の強度を精度良く測定することができる理由について説明する模式図である。
【図１１】本実施の形態にかかる中子強度試験装置により、中子における中空部の強度を精度良く測定することができる理由について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
まず、図１および図２を参照して本実施の形態にかかる中子強度試験装置１の概略構成について説明する。本実施の形態にかかる中子強度試験装置１は、中空部と中実部とを有する中子の強度を測定するためのものである。図１は、中子強度試験装置１の概略構成を模式的に示す正面図である。図２は、中子強度試験装置１の概略構成を模式的に示す側面図である。図１および図２に示すように、中子強度試験装置１は、載置台２と、支柱３と、回転軸４と、第１アーム５と、中空部評価用ハンマー６と、第２アーム７と、破壊用ハンマー８と、を備えている。
【００１０】
載置台２は、土台（ベースプレート）１４に取付けられ、中子の試験片としての中子２０が載置される。図３は、試験片としての中子２０の概略構成を示す模式図である。図３に示すように、中子２０は、内部に空洞が存在する部分である中空部２０ａと、内部に空洞が存在しない部分である中実部２０ｂと、を有する。
【００１１】
再び図１および図２を参照し、支柱３は、土台１４に立設されている。回転軸４は、載置台２の上方において支柱３により回動可能に支持されている。第１アーム５は、一端側が回転軸４に固定支持され、回転軸４とともに回動する。中空部評価用ハンマー６は、第１アーム５の他端側に取付けられている。第２アーム７は、一端側が、回転軸４における第１アーム５が支持された位置とは異なる位置で、回転軸４とは独立して回動可能なように回転軸４により支持されている。例えば、第２アーム７は、一端側が、ベアリング１０（図１参照）を介して回転軸４により支持されている。破壊用ハンマー８は、第２アーム７の他端側に取付けられている。
【００１２】
図４は、中空部評価用ハンマー６および破壊用ハンマー８が、それぞれ中子２０と衝突する位置について説明する図である。図４に示すように、中空部評価用ハンマー６は、第１アーム５を回動させたときに載置台２に載置された中子２０における中空部２０ａに衝突するように、第１アーム５の他端側に取付けられている。一方、破壊用ハンマー８は、第２アーム７を回動させたときに載置台２に載置された中子２０における中実部２０ｂに衝突するように、第２アーム７の他端側に取付けられている。
【００１３】
次に、図１および図２を参照して、中子強度試験装置１による中子２０の強度の評価方法について説明する。
第１アーム５および第２アーム７は、基準面（例えば土台１４の上面）から所定の高さに配置された固定部１３に保持されている。すなわち、第１アーム５の中空部評価用ハンマー６および第２アーム７の破壊用ハンマー８は、振り上げられた状態で静止している。固定部１３による第１アーム５および第２アーム７の保持が解除されると、第１アーム５および第２アーム７は回動を開始する。
【００１４】
第１アーム５の中空部評価用ハンマー６は、載置台２に載置された試験片としての中子２０の中空部２０ａに衝突して中子２０を破壊した後、再び振り上がる。中子２０における中空部２０ａの強度に応じて、第１アーム５の回動の勢いが弱められる程度が変わる。すなわち、中子２０の中空部２０ａの強度が高い場合、中子２０の中空部２０ａの強度が低い場合と比べて、第１アーム５の回動の勢いはより弱められる。このため、中空部評価用ハンマー６が中子２０の中空部２０ａに衝突して中子２０を破壊した後の、第１アーム５の振り上げ角度を測定することにより、中子２０の中空部２０ａの強度を算出することができる。
【００１５】
第１アーム５の振り上げ角度は、回転軸４に固定された計測針１２、および、計測針１２の角度を読むための分度器１１によって計測する。中子２０を破壊した後に最高到達点まで振り上げられた第１アーム５が反対向きに回動しないよう、回転軸４の回動の向きはラチェット歯車９により一方向に制限されている。このため、最高到達点まで振り上げられた第１アーム５はその状態で静止するので、第１アーム５の振り上げ角度を計測することができる。
【００１６】
ここで、既存の中子強度試験装置の問題点について説明する。
図５から図７は、既存の中子強度試験装置の問題点について説明する模式図である。図５から図７に示すように、既存の中子強度装置は、一端側が回転軸に固定され重力の作用によって回動可能に構成されたアーム１０５と、アーム１０５の他端側に取り付けられたハンマー１０６と、を有する。
【００１７】
図５は、中子２０における中空部２０ａにハンマー１０６が衝突する前の状態を示す。図６は、中子２０における中空部２０ａにハンマー１０６が衝突した時の状態を示す。図６に示すように、ハンマー１０６が中子２０における中空部２０ａに衝突すると、中空部２０ａの破壊が始まり、アーム１０５の回動の勢いが弱められる。しかしながら、ハンマー１０６が中子２０における中空部２０ａに衝突した後、図７に示すように、アーム１０５が中子２０における中実部２０ｂに衝突すると、アーム１０５の回動の勢いがさらに弱められてしまう。アーム１０５と中実部２０ｂとの衝突によってアーム１０５の回動が弱められる程度は、ハンマー１０６と中空部２０ａとの衝突によってアーム１０５の回動が弱められる程度に対して、無視できない。すなわち、アーム１０５の回動の勢いが、アーム１０５と中子２０における中実部２０ｂとの衝突によって弱められてしまうと、中子２０における中空部２０ａの強度を精度良く測定できない。
【００１８】
次に、本実施の形態にかかる中子強度試験装置１により、中子２０における中空部２０ａの強度を精度良く測定することができる理由について説明する。
図８から図１１は、本実施の形態にかかる中子強度試験装置１により、中子２０における中空部２０ａの強度を精度良く測定することができる理由について説明する模式図である。図８は、中空部評価用ハンマー６および破壊用ハンマー８が中子２０における中空部２０ａに衝突する前の状態を示す。図８に示す状態の後、図９に示すように、まず、中空部評価用ハンマー６が中子２０における中空部２０ａに衝突する。これにより、中子２０における中空部２０ａの破壊が始まるとともに、アーム１０５の回動の勢いが弱められる。そして、図１０に示すように、中空部評価用ハンマー６が中子２０における中空部２０ａに衝突した後、かつ、第１アーム５が中子２０における中実部２０ｂに衝突する前に、破壊用ハンマー８が中子２０における中実部２０ｂに衝突し、中子２０における中実部２０ｂを破壊する。よって、図１１に示すように、第１アーム５が中子２０における中実部２０ｂに衝突することなく、第１アーム５が振り上げられる。このため、アーム１０５の回動の勢いは、中空部評価用ハンマー６と中子２０における中空部２０ａとの衝突によってのみ弱められるので、中子２０における中空部２０ａの強度を精度良く測定できる。
【００１９】
以上より、本実施の形態にかかる中子強度試験装置１は、第１アーム５を、中空部評価用ハンマー６が所定の高さにある状態から重力の作用により回動させ、中空部評価用ハンマー６が中子２０における中空部２０ａに衝突した後、かつ、第１アーム５が中子２０における中実部２０ｂに衝突する前に、破壊用ハンマー８が中子２０における中実部２０ｂに衝突するように、第２アーム７を回動させる。このようにすると、中空部評価用ハンマー６が中子２０における中空部２０ａに衝突した後、かつ、第１アーム５が中子２０における中実部２０ｂに衝突する前に、破壊用ハンマー８により中子２０における中実部２０ｂが破壊されるので、第１アーム５が中子２０における中実部２０ｂに衝突することがない。これにより、中子２０における中空部２０ａの強度を精度良く測定できる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  中子強度試験装置
２  載置台
３  支柱
４  回転軸
５  第１アーム
６  中空部評価用ハンマー
７  第２アーム
８  破壊用ハンマー
９  ラチェット歯車
１０  ベアリング
１１  分度器
１２  計測針
１３  固定部
１４  土台
２０  中子
２０ａ  中空部
２０ｂ  中実部
１０５  アーム
１０６  ハンマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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