(57)【要約】【課題】実際の稼動に近い状態で、フレッティング疲労を評価することができるようにする。【解決手段】軸が水平となるように配置された棒状の試験片２１の一端部に嵌合する嵌合治具２と、嵌合治具２を支持する固定治具３と、軸に直交するように配置され、試験片２１の他端部に一端側が固定されるとともに、他端側に加振器６が固定された荷重伝達部材５と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸が水平となるように配置された棒状の試験片の一端部に嵌合する嵌合治具と、
前記嵌合治具を支持する固定治具と、
前記軸に直交するように配置され、前記試験片の他端部に一端側が固定されるとともに、他端側に加振器が固定された荷重伝達部材と、
を有することを特徴とするフレッティング疲労試験装置。
【請求項２】
前記試験片は、前記荷重伝達部材が固定される他端部から前記嵌合治具とは反対側に延びる延長部を有し、
ベアリングを介して前記延長部の端部を支持する支持台を取り外し可能に有することを特徴とする請求項１に記載のフレッティング疲労試験装置。
【請求項３】
前記試験片の他端部、または、前記荷重伝達部材の一端部の鉛直方向の変位を測定する試験片側測定手段と、
前記試験片側測定手段の測定結果から、前記嵌合治具に対する前記試験片の曲げ方向のすべり量を算出する試験片側算出手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のフレッティング疲労試験装置。
【請求項４】
前記試験片側測定手段が測定する変位量が所定値以上になると、前記加振器を停止させる試験片側停止手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のフレッティング疲労試験装置。
【請求項５】
前記試験片側停止手段が前記加振器を停止させるまでに前記加振器が加振した回数、および、前記試験片側停止手段が前記加振器を停止させるまでの経過時間の少なくとも一方を算出する試験片側運転状況算出手段と、
前記試験片側運転状況算出手段が算出した前記回数および前記経過時間の少なくとも一方を記憶する試験片側記憶手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のフレッティング疲労試験装置。
【請求項６】
前記荷重伝達部材の他端部、または、前記加振器の鉛直方向の変位を測定する加振器側測定手段と、
前記加振器側測定手段の測定結果から、前記嵌合治具に対する前記試験片のねじれ方向のすべり量を算出する加振器側算出手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフレッティング疲労試験装置。
【請求項７】
前記加振器側測定手段が測定する変位量が所定値以上になると、前記加振器を停止させる加振器側停止手段をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のフレッティング疲労試験装置。
【請求項８】
前記加振器側停止手段が前記加振器を停止させるまでに前記加振器が加振した回数、および、前記加振器側停止手段が前記加振器を停止させるまでの経過時間の少なくとも一方を算出する加振器側運転状況算出手段と、
前記加振器側運転状況算出手段が算出した前記回数および前記経過時間の少なくとも一方を記憶する加振器側記憶手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項７に記載のフレッティング疲労試験装置。
【請求項９】
開閉可能な扉を有するケースで全体が囲まれており、
前記扉の開閉を検知する検知手段と、
前記扉が開いていることを前記検知手段が検知した場合に、前記加振器が動作しないように制御する加振器制御手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフレッティング疲労試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状の試験片に生じるフレッティング疲労を試験する、フレッティング疲労試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な機器において、構造部材同士が接触する部位で相対すべりが繰り返し生じると、表面に損傷が発生する。一般に、このような損傷が生じる現象をフレッティングという。フレッティングによる疲労では、接触面にフレッティングによる摩擦力と外部荷重による繰返し応力の両方が作用し、フレッティングを伴わない場合に比べて、構造部材の疲労強度が大きく低下する。そのため、構造部材の設計の際には、フレッティング疲労が大きな問題となる。
【０００３】
フレッティング疲労は、例えば、工作機械の工具取り付け部、軸の圧入部、各種継手などのように、相対運動を拘束することを目的とした連結部における接触面で生じることが多い。このような連結部には、様々な方向成分の外部荷重が作用し、それに伴い接触面の摩擦力の方向も変化する。そこで、構造部材に作用する外部荷重に応じて、フレッティング疲労強度を評価するための種々の方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、試験片に軸方向荷重が付加される、フレッティング疲労試験装置が開示されている。また、特許文献２には、試験片に曲げ荷重が付加される、フレッティング疲労試験装置が開示されている。また、特許文献３には、試験片にねじり荷重が付加される、フレッティング疲労試験装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−３６３４９号公報
【特許文献２】特開２０１５−８１７９０号公報
【特許文献３】特開２０１５−１９０８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に記載の装置では、いずれも一方向に荷重を付加した状態でフレッティング疲労を評価している。すなわち、フレッティング疲労を評価する接触面の摩擦力が一方向である。しかしながら、実際に稼動する構造物には、様々な方向の荷重が同時に作用する。特に、棒状の部材には、曲げ荷重だけでなく、ねじり荷重が同時に作用する。よって、特許文献１〜３に記載の装置では、実際に稼動する構造物のフレッティング疲労を正確に評価することは難しい。
【０００７】
本発明の目的は、実際の稼動に近い状態で、フレッティング疲労を評価することが可能なフレッティング疲労試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、軸が水平となるように配置された棒状の試験片の一端部に嵌合する嵌合治具と、前記嵌合治具を支持する固定治具と、前記軸に直交するように配置され、前記試験片の他端部に一端側が固定されるとともに、他端側に加振器が固定された荷重伝達部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一端側が試験片の他端部に固定された荷重伝達部材の他端側を加振することで、荷重伝達部材を介して試験片にねじり荷重と曲げ荷重とを同時に繰り返し付加することができる。これにより、試験片にねじり荷重と曲げ荷重とが同時に作用するときのフレッティング疲労を評価することができる。よって、実際の稼動に近い状態で、フレッティング疲労を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フレッティング疲労試験装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１をＢ方向から見た側面図である。
【図４】図１をＢ方向から見た側面図である。
【図５】荷重伝達部材の側面図である。
【図６】フレッティング疲労試験装置の斜視図である。
【図７】フレッティング疲労試験装置の斜視図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
（フレッティング疲労試験装置の構成）
本実施形態によるフレッティング疲労試験装置は、棒状の試験片に生じるフレッティング疲労を試験するものである。
【００１３】
本発明の第１実施形態によるフレッティング疲労試験装置１は、斜視図である図１、および、図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、嵌合治具２と、嵌合治具２を支持する固定治具３と、を有している。ここで、試験片２１は、軸が水平となるように配置される。嵌合治具２は、焼き嵌めや圧入により、試験片２１の一端部に嵌合している。以下、試験片２１と嵌合治具２とが嵌合する部分を嵌合部という。嵌合部は、フレッティング疲労の評価部位であり、試験片２１と嵌合治具２との間に相対すべりが生じる部分である。
【００１４】
固定治具３は、基台４上に立てて設けられ、基台４に強固に固定されている。嵌合治具２と固定治具３とは、相対すべりが生じないように強固に固定されている。
【００１５】
また、フレッティング疲労試験装置１は、荷重伝達部材５と、加振器６と、を有している。荷重伝達部材５は、板状の部材であって、試験片２１の軸に直交するように配置されている。また、荷重伝達部材５は、ほぼ水平方向に配置されている。荷重伝達部材５は、一端側から他端側にかけて上下方向の幅が漸減する形状にされている。荷重伝達部材５は、試験片２１の他端部に一端側が固定されるとともに、自由端側である他端側に加振器６が固定されている。荷重伝達部材５と試験片２１とは、相対すべりが生じないように強固に固定されている。
【００１６】
加振器６は、荷重伝達部材５の他端部の上部に固定されている。なお、加振器６が固定される位置はこれに限定されない。加振器６は、例えばアンバランスマス型の加振器であり、荷重伝達部材５の他端部に偏心荷重を付加することで、荷重伝達部材５の他端部を加振する。
【００１７】
上記の構成において、加振器６が荷重伝達部材５の他端部を加振すると、荷重伝達部材５を介して試験片２１に曲げ荷重とねじり荷重とが同時に繰り返し付加される。その結果、フレッティング疲労の評価部位である嵌合部においては、試験片２１と嵌合治具２との間に、曲げ方向の相対すべりと、ねじり方向の相対すべりとが生じる。
【００１８】
ここで、曲げ荷重は、曲げモーメントＭbとして与えられ、ねじり荷重は、ねじりモーメントＭtとして与えられる。これらモーメントの大きさは、加振器６の仕様（回転数、偏心量、偏心錘）により変更可能である。また、試験片２１の中心軸と加振器６との距離Ｌを変更することによって、ねじりモーメントの大きさを変更可能である。また、嵌合治具２と荷重伝達部材５との間の距離ｂを変更することによって、曲げモーメントの大きさを変更可能である。
【００１９】
例えば、試験片２１の一端部の直径Ｄ1を４５ｍｍ、試験片２１の中間部の直径Ｄ2を４５ｍｍ、加振器６の錘による力Ｐを４０００Ｎとした場合において、ねじり応力τを１００ＭＰａ、曲げ応力σbを５０ＭＰａにそれぞれ設定した場合を考える。この場合には、ねじりモーメントＴ＝Ｐ×Ｌ＝πＤ13τ／１６から、試験片２１の中心軸と加振器６との距離ＬがＬ≒４５０ｍｍとなり、曲げモーメントＭ＝Ｐ×ｂ＝πＤ13σb／３２から、嵌合治具２と荷重伝達部材５との間の距離ｂがｂ≒１１２ｍｍとなるように、取付け位置をそれぞれ調整すればよい。
【００２０】
なお、距離Ｌや距離ｂの変更は、ねじりモーメントや曲げモーメントの大きさを個別に調整する場合に行われるが、両者を同時に調整する場合には、加振器６の内部に設けられた調整ウエイトの取付位置を変更することにより、偏心荷重を調整してモーメントを制御する。調整ウエイトの取付位置を変更することで、加振力自体が変化するため、両者を同時に調整することができる。よって、ねじりモーメントや曲げモーメントの大きさを個別に調整したい場合には、距離Ｌや距離ｂを個別に変更し、ねじりモーメントと曲げモーメントとの比率を揃えたい場合には、調整ウエイトの取付位置を変更すると、運用上有用である。
【００２１】
ここで、加振器６の振動数は、製品ごとに仕様として決まっている。そのため、試験片２１に付加される曲げ荷重およびねじり荷重の周波数は、加振器６の仕様上の振動数となる。しかし、フレッティング疲労の試験において、周波数が高いと、嵌合部での摩擦発熱による温度上昇が問題になる場合がある。よって、周波数を低い値に調整しなければならない場合がある。また、フレッティング疲労試験装置１の共振点を外すために、加振器６の取付位置によっては、周波数を調整する必要がある場合がある。
【００２２】
そこで、本実施形態では、加振器６をインバータ制御している。これにより、加振器６の振動数を、加振器６の仕様上の振動数を上限値として、それ以下の任意の振動数に制御することができる。よって、試験片２１に付加される曲げ荷重およびねじり荷重の周波数を低くすることができるので、嵌合部における温度上昇を抑制することができる。また、フレッティング疲労試験装置１の共振点を外すことができるので、フレッティング疲労試験装置１が共振するのを防止することができる。
【００２３】
ここで、嵌合治具２と固定治具３とは、相対すべりが生じないように強固に固定されている必要がある。そこで、図１をＢ方向から見た側面図である図３に示すように、嵌合治具２の形状は、円形ではなく、上下に水平面を有し、左右に垂直面を有する多角形（例えば八角形）にされている。なお、図３においては、嵌合治具２、固定治具３、および、基台４のみを図示している。
【００２４】
また、固定治具３は、嵌合治具２の下半分が嵌合する下部材３ａと、嵌合治具２の上半分が嵌合する上部材３ｂとで構成されている。下部材３ａと上部材３ｂとは、固定治具３の左右において、上下方向にボルトで締結される。下部材３ａと上部材３ｂとで嵌合治具２を把持した状態で、下部材３ａと上部材３ｂとの間には隙間が形成されている。
【００２５】
上記の構成において、下部材３ａと上部材３ｂとを上下方向にボルトで締結すると、図１をＢ方向から見た側面図である図４に示すように、嵌合治具２の上下面に対して鉛直方向に面圧が付加される。また、下部材３ａおよび上部材３ｂが内側に向かって弾性変形することで、嵌合治具２の左右面に対して水平方向に面圧が付加される。これにより、嵌合治具２と固定治具３とを強固に固定して、相対すべりが生じないようにすることができる。なお、図４においては、固定治具３、および、基台４のみを図示している。
【００２６】
また、試験片２１と荷重伝達部材５とは、相対すべりが生じないように強固に固定されている必要がある。そこで、図２に示すように、試験片２１は、嵌合治具２に嵌合する一端部の直径Ｄ1よりも、荷重伝達部材５が固定される他端部の直径Ｄ3の方が大きくされている。これにより、荷重伝達部材５から試験片２１の他端部に大きな面圧を付加することができるので、試験片２１の他端部を強固に把持することができる。
【００２７】
また、荷重伝達部材５の側面図である図５に示すように、荷重伝達部材５は、試験片２１の他端部の左面及び下面に当接する主部材５ａと、試験片２１の他端部の右面及び上面に当接する副部材５ｂとで構成されている。主部材５ａと副部材５ｂとは、荷重伝達部材５の上側において、左右方向にボルトで締結されるとともに、荷重伝達部材５の側方において、上下方向にボルトで締結される。主部材５ａと副部材５ｂとで試験片２１の他端部を把持した状態で、主部材５ａと副部材５ｂとの間には隙間が形成されている。
【００２８】
上記の構成において、主部材５ａと副部材５ｂとを左右方向にボルトで締結すると、試験片２１の他端部の左右面に対して面圧が付加される。また、主部材５ａと副部材５ｂとを上下方向にボルトで締結すると、試験片２１の他端部の上下面に対して面圧が付加される。また、２つのボルトでそれぞれ締結することで、主部材５ａおよび副部材５ｂが内側に向かって弾性変形する。これにより、試験片２１の他端部の上下面及び左右面に対してそれぞれ面圧が付加される。これにより、試験片２１と荷重伝達部材５とを強固に固定して、相対すべりが生じないようにすることができる。
【００２９】
以上のように、本実施形態のフレッティング疲労試験装置１によれば、一端側が試験片２１の他端部に固定された荷重伝達部材５の他端側を加振することで、荷重伝達部材５を介して試験片２１にねじり荷重と曲げ荷重とを同時に繰り返し付加することができる。これにより、試験片２１にねじり荷重と曲げ荷重とが同時に作用するときのフレッティング疲労を評価することができる。よって、実際の稼動に近い状態で、フレッティング疲労を評価することができる。
【００３０】
また、フレッティング疲労試験装置１は、図１に示すように、第１レーザー変位計（試験片側測定手段）７と、コントローラ８と、メモリ１２と、を有している。第１レーザー変位計７は、試験片２１の他端部に固定された荷重伝達部材５の一端部に、荷重伝達部材５の上方からレーザー光を照射することで、荷重伝達部材５の一端部の鉛直方向の変位を測定する。なお、第１レーザー変位計７は、試験片２１の上方から試験片２１の他端部にレーザー光を照射することで、試験片２１の他端部の鉛直方向の変位を測定してもよい。コントローラ（試験片側算出手段）８は、第１レーザー変位計７の測定結果から、嵌合治具２に対する試験片２１の曲げ方向のすべり量を算出する。
【００３１】
嵌合治具２に対して試験片２１が曲げ方向にすべると、試験片２１の他端部、および、荷重伝達部材５の一端部の高さが変化する。よって、試験片２１の他端部、または、荷重伝達部材５の一端部の鉛直方向の変位を測定すれば、嵌合治具２に対する試験片２１の曲げ方向のすべり量を算出することができる。そして、このすべり量から、曲げ荷重が作用するときのフレッティング疲労を好適に評価することができる。
【００３２】
コントローラ（試験片側停止手段）８は、加振器６に電気的に接続されており、第１レーザー変位計７が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させる。本実施形態において、所定値は、加振初期の変位量の２倍である。
【００３３】
荷重伝達部材５を加振しつづけると、試験片２１に亀裂が生じ、ひいては試験片２１が破断して加振器６が周囲に飛んでいく危険性がある。そこで、第１レーザー変位計７が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させることで、安全性を確保することができる。
【００３４】
また、コントローラ（試験片側運転状況算出手段）８は、加振器６を停止させるまでに加振器６が加振した回数、および、加振器６を停止させるまでの経過時間の少なくとも一方を算出する。メモリ（試験片側記憶手段）１２は、コントローラ８が算出した回数および経過時間の少なくとも一方を記憶する。これにより、試験開始から加振器６を停止させるまでの運転状況を把握することができる。
【００３５】
また、フレッティング疲労試験装置１は、第２レーザー変位計（加振器側測定手段）９を有している。第２レーザー変位計９は、加振器６の上方から加振器６にレーザー光を照射することで、加振器６の鉛直方向の変位を測定する。なお、第２レーザー変位計９は、荷重伝達部材５の上方から荷重伝達部材５の他端部にレーザー光を照射することで、荷重伝達部材５の他端部の鉛直方向の変位を測定してもよい。コントローラ（加振器側算出手段）８は、第２レーザー変位計９の測定結果から、嵌合治具２に対する試験片２１のねじれ方向のすべり量を算出する。
【００３６】
嵌合治具２に対して試験片２１がねじれ方向にすべると、荷重伝達部材５の他端部、および、加振器６の高さが変化する。よって、荷重伝達部材５の他端部、または、加振器６の鉛直方向の変位を測定すれば、嵌合治具２に対する試験片２１のねじれ方向のすべり量を算出することができる。そして、このすべり量から、すべり荷重が作用するときのフレッティング疲労を好適に評価することができる。
【００３７】
コントローラ（加振器側停止手段）８は、第２レーザー変位計９が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させる。本実施形態において、所定値は、加振初期の変位量の２倍である。
【００３８】
荷重伝達部材５を加振しつづけると、試験片２１に亀裂が生じ、ひいては試験片２１が破断して加振器６が周囲に飛んでいく危険性がある。そこで、第２レーザー変位計９が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させることで、安全性を確保することができる。
【００３９】
また、コントローラ（加振器側運転状況算出手段）８は、加振器６を停止させるまでに加振器６が加振した回数、および、加振器６を停止させるまでの経過時間の少なくとも一方を算出する。メモリ（加振器側記憶手段）１２は、コントローラ８が算出した回数および経過時間の少なくとも一方を記憶する。これにより、試験開始から加振器６を停止させるまでの運転状況を把握することができる。
【００４０】
なお、第１レーザー変位計７および第２レーザー変位計９の代わりに、ひずみゲージや接触式の変位計を用いてもよい。
【００４１】
また、フレッティング疲労試験装置１は、斜視図である図６に示すように、ケース１３で全体が囲まれている。ケース１３は、開閉可能な扉１４を複数有している。即ち、ケース１３の前面及び後面に扉１４ａをそれぞれ有しているとともに、ケース１３の両側面及び天面に一対の扉１４ｂをそれぞれ有している。
【００４２】
扉１４ａは開き戸であり、扉１４ａが回動されることで前面や後面が開閉される。一方、扉１４ｂは折れ戸であり、一対の扉１４ｂが中央から両側に向かって折り畳まれることで、側面や天面が開かれ、一対の扉１４ｂが両側から中央に向かって広げられることで、側面や天面が閉じられる。図６においては、ケース１３の前面に設けられた扉１４ａと、ケース１３の右側面に設けられた一対の扉１４ｂとが、それぞれ開いた状態を図示している。
【００４３】
ケース１３には、扉１４の開閉を検知する開閉センサ（検知手段）１５が、扉１４毎に設けられている。複数の開閉センサ１５の各々からの信号は、図１に示すコントローラ（加振器制御手段）８に入力される。
【００４４】
コントローラ８は、複数の開閉センサ１５のいずれかが、扉１４が開いていることを検知した場合に、加振器６が動作しないように制御する。試験片２１を取り付ける作業中に誤って加振器６を動作させてしまった場合や、加振器６が動作している最中にフレッティング疲労試験装置１に接触してしまった場合には、往復運動するフレッティング疲労試験装置１に巻き込まれる危険性がある。そこで、フレッティング疲労試験装置１の全体をケース１３で囲い、複数の扉１４がすべて閉じていなければ加振器６が動作しないようにする。これにより、試験片２１を取り付ける作業中に加振器６が動作することがなく、また、加振器６が動作している最中に、フレッティング疲労試験装置１に触れるために扉１４を開けると、加振器６が自動停止されるので、フレッティング疲労試験装置１への巻き込まれに対する安全性を確保することができる。
【００４５】
なお、フレッティング疲労試験装置１をケース１３で完全に覆わなくても、駆動部分に手が届かない範囲（駆動部分から概ね１ｍの範囲）がケース１３で囲われていれば、ケース１３に開口部があってもよい。また、扉１４はケース１３の底面を除いた５面の全てに設けられている必要はなく、例えば前面と右側面だけに設けられていてもよい。また、扉１４は開き戸や折れ戸に限定されず、引き戸など、どのようなものであってもよい。
【００４６】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るフレッティング疲労試験装置１によると、一端側が試験片２１の他端部に固定された荷重伝達部材５の他端側を加振することで、荷重伝達部材５を介して試験片２１にねじり荷重と曲げ荷重とを同時に繰り返し付加することができる。これにより、試験片２１にねじり荷重と曲げ荷重とが同時に作用するときのフレッティング疲労を評価することができる。よって、実際の稼動に近い状態で、フレッティング疲労を評価することができる。
【００４７】
また、第１レーザー変位計７で試験片２１の他端部、または、荷重伝達部材５の一端部の鉛直方向の変位を測定した結果から、嵌合治具２に対する試験片２１の曲げ方向のすべり量を算出する。嵌合治具２に対して試験片２１が曲げ方向にすべると、試験片２１の他端部、および、荷重伝達部材５の一端部の高さが変化する。よって、試験片２１の他端部、または、荷重伝達部材５の一端部の鉛直方向の変位を測定すれば、嵌合治具２に対する試験片２１の曲げ方向のすべり量を算出することができる。そして、このすべり量から、曲げ荷重が作用するときのフレッティング疲労を好適に評価することができる。
【００４８】
また、第１レーザー変位計７が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させる。荷重伝達部材５を加振しつづけると、試験片２１に亀裂が生じ、ひいては試験片２１が破断して加振器６が周囲に飛んでいく危険性がある。そこで、第１レーザー変位計７が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させることで、安全性を確保することができる。
【００４９】
また、第２レーザー変位計９で荷重伝達部材５の他端部、または、加振器６の鉛直方向の変位を測定した結果から、嵌合治具２に対する試験片２１のねじれ方向のすべり量を算出する。嵌合治具２に対して試験片２１がねじれ方向にすべると、荷重伝達部材５の他端部、および、加振器６の高さが変化する。よって、荷重伝達部材５の他端部、または、加振器６の鉛直方向の変位を測定すれば、嵌合治具２に対する試験片２１のねじれ方向のすべり量を算出することができる。そして、このすべり量から、すべり荷重が作用するときのフレッティング疲労を好適に評価することができる。
【００５０】
また、第２レーザー変位計９が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させる。荷重伝達部材５を加振しつづけると、試験片２１に亀裂が生じ、ひいては試験片２１が破断して加振器６が周囲に飛んでいく危険性がある。そこで、第２レーザー変位計９が測定する変位量が所定値以上になると、加振器６を停止させることで、安全性を確保することができる。
【００５１】
また、フレッティング疲労試験装置１の全体をケース１３で囲い、扉１４が閉じていなければ加振器６が動作しないようにする。試験片２１を取り付ける作業中に誤って加振器６を動作させてしまった場合や、加振器６が動作している最中にフレッティング疲労試験装置１に接触してしまった場合には、往復運動するフレッティング疲労試験装置１に巻き込まれる危険性がある。そこで、扉１４が閉じていなければ加振器６が動作しないようにする。これにより、試験片２１を取り付ける作業中に加振器６が動作することがなく、また、加振器６が動作している最中に、フレッティング疲労試験装置１に触れるために扉１４を開けると、加振器６が自動停止されるので、フレッティング疲労試験装置１への巻き込まれに対する安全性を確保することができる。
【００５２】
［第２実施形態］
（フレッティング疲労試験装置の構成）
次に、本発明の第２実施形態に係るフレッティング疲労試験装置２０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。本実施形態のフレッティング疲労試験装置２０１が第１実施形態のフレッティング疲労試験装置１と異なる点は、斜視図である図７、および、図７のＣ−Ｃ断面図である図８に示すように、ベアリング１１を介して試験片２１の端部を支持する支持台１０を取り外し可能に有している点である。
【００５３】
試験片２１は、荷重伝達部材５が固定される他端部から嵌合治具２とは反対側に延びる延長部２１ａを有している。支持台１０は、基台４に対して取り外し可能に、基台４上に立てて設けられ、基台４に強固に固定されている。支持台１０は、ベアリング１１を介して試験片２１の延長部２１ａの端部を支持する。これにより、試験片２１の他端側における鉛直方向および水平方向の変位が拘束される。
【００５４】
上記の構成において、加振器６が荷重伝達部材５の他端部を加振すると、荷重伝達部材５を介して試験片２１にねじり荷重のみが繰り返し付加される。その結果、フレッティング疲労の評価部位である嵌合部においては、試験片２１と嵌合治具２との間に、主にねじり方向の相対すべりが生じる。
【００５５】
なお、支持台１０を設けたとしても、嵌合治具２と荷重伝達部材５との間の距離ｂ1、および、荷重伝達部材５と支持台１０との間の距離ｂ2が長いと、試験片２１に曲げモーメントが作用する。そこで、曲げモーメントが作用しないようにするためには、ｂ1＜Ｄ2、ｂ2＜Ｄ3となるように設定することが望ましい。ここで、Ｄ3は、試験片２１の他端部および延長部２１ａの直径である。
【００５６】
例えば、試験片２１の一端部の直径Ｄ1、中間部の直径Ｄ2、他端部および延長部２１ａの直径Ｄ3をそれぞれ４５ｍｍ、加振器６の錘による力Ｐを４０００Ｎとした場合において、ねじり応力τを１００ＭＰａとし、発生する曲げ応力σbを５％（５ＭＰａ）以下にする場合には、以下のようにｂ1、ｂ2を設定する。両端固定はりの中央に集中荷重を受けるときの曲げモーメントＭは、Ｍ＝Ｐ×ｂ／８で表わされる。よって、Ｍ＝Ｐ×ｂ／８＜πＤ13σb／３２から、ｂ＜８９ｍｍとなる。すなわち、簡易的に試験片２１の各直径よりも狭い間隔（ｂ1＜Ｄ2、ｂ2＜Ｄ3）となるように設定すれば、曲げ応力を少なくともねじり応力の５％以下にすることが可能となる。
【００５７】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るフレッティング疲労試験装置２０１によると、試験片２１の延長部２１ａの端部を、ベアリング１１を介して支持することで、荷重伝達部材５の他端側を加振した際に、荷重伝達部材５を介して試験片２１にねじり荷重のみを繰り返し付加することができる。これにより、ねじり荷重のみが作用するときのフレッティング疲労を評価することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１，２０１  フレッティング疲労試験装置
２  嵌合治具
３  固定治具
３ａ  下部材
３ｂ  上部材
４  基台
５  荷重伝達部材
５ａ  主部材
５ｂ  副部材
６  加振器
７  第１レーザー変位計（試験片側測定手段）
８  コントローラ（試験片側算出手段、試験片側停止手段、試験片側運転状況算出手段、加振器側算出手段、加振器側停止手段、加振器側運転状況算出手段、加振器制御手段）
９  第２レーザー変位計（加振器側測定手段）
１０  支持台
１１  ベアリング
１２  メモリ（試験片側記憶手段、加振器側記憶手段）
１３  ケース
１４  扉
１５  開閉センサ（検知手段）
２１  試験片
２１ａ  延長部
【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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