(57)【要約】【課題】細線の摩耗疲労試験を行うに際してチャック部での断線を防止することができる試験片を提供する。【解決手段】試験線２の両端部（チャック部）３を保持すると共に試験線２の中央部を接触条件下で繰返し応力振幅を与えて摩耗疲労試験を行うための試験片１において、所定長さに形成された試験線２と、試験線２の接触部となる中央の試験部Ａを除いた試験線２の部分を保護すべく試験線２の試験部Ａ以外の部分を挟み込むと共に、チャック部３側から試験部Ａ側にかけて尖鋭状に形成された保護テープ４とを備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験線の両端部を保持すると共に前記試験線の中央部を接触条件下で繰返し応力振幅を与えて摩耗疲労試験を行うための試験片において、
所定長さに形成された試験線と、
前記試験線の接触部となる中央の試験部を除いた前記試験線の部分を保護すべく前記試験線の前記試験部以外の部分を挟み込むと共に、両端部側から試験部側にかけて尖鋭状に形成された保護テープとを備えることを特徴とする試験片。
【請求項２】
前記保護テープは、片面に接着面を有し、前記接着面同士で前記試験線を挟み込むように設けられる請求項１に記載の試験片。
【請求項３】
前記試験線の両端部は、補強テープで予め挟み込まれ、前記補強テープの上から前記保護テープでさらに挟み込まれる請求項１又は２に記載の試験片。
【請求項４】
前記保護テープは、ポリイミドフィルムからなる請求項１〜３のいずれかに記載の試験片。
【請求項５】
前記試験部の長さは、前記試験線の全長の１／４〜１／２の長さにされ、前記保護テープの尖鋭角は２０±１０°にされる請求項１〜４のいずれかに記載の試験片。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の試験片と、
前記試験片の一端を保持する固定チャックと、
前記固定チャックと対向して配置され、前記試験片の他端を可動自在に保持する可動チャックと、
前記固定チャックに取り付けられたロードセルと、
前記可動チャックを前記試験片の長手方向にスライドさせ、前記固定チャックと前記可動チャックとの配置間隔を変化させて、前記試験片に繰返し応力振幅を与えるスライド手段と、
前記試験片の前記試験部に接触負荷を付与する接触負荷付与手段とを備えることを特徴とする摩耗疲労試験装置。
【請求項７】
前記接触負荷付与手段は、
前記試験部を境にして上下に配置された上部滑車及び下部滑車と、
前記上部滑車に掛け渡されると共に前記下部滑車に至る間で交差されて前記試験部を挿通する開口交差部を有し、交差した状態で前記下部滑車にそれぞれ巻き掛けられる接触線と、
前記下部滑車の一方に巻き掛けられた前記接触線の一端を固定する固定部と、
前記下部滑車の他方に巻き掛けられた前記接触線の他端に取り付けられた錘とを備え、  前記固定部と前記錘により前記接触線に所定の張力を付与し、前記接触線の開口交差部で前記試験部を挟み込んで、前記試験部に所定の接触負荷を付与する請求項６に記載の摩耗疲労試験装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の試験片の両端部をそれぞれチャックで保持し、前記試験片の前記試験部に接触負荷を付与した状態で、前記チャックの配置間隔を変化させて前記試験片に繰返し応力振幅を与えて摩耗疲労試験を行うことを特徴とする摩耗疲労試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細径の試験線の摩耗疲労試験を行うための試験片及びそれを用いた摩耗疲労試験装置並びに摩耗疲労試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルの耐屈曲性を向上させるために、ケーブルの導体として複数の細線（細径の線材）を撚り合わせた撚り線が用いられる。撚り線では隣り合う細線同士が接触した状態となっており、ケーブルを屈曲させた際にその屈曲部では細線間で接触負荷が生じ、想定した寿命よりも早く断線してしまうことが分かってきた。
【０００３】
接触負荷を想定した疲労試験方法としてはフレッティング試験があるが、試験材である細線が細すぎるため、撚り線の寿命の測定のために鋼材のフレッティング試験方法を適用することは難しく、細線の接触（摩耗）条件下における引張試験（以下、摩耗疲労試験という）はこれまでに例がない。
【０００４】
一般に、鋼材（例えば、金属板材）のフレッティング試験では小幅の試験部の両端部に大幅のチャック部が形成された試験片が用いられ、この試験片の大幅な両端部（チャック部）をそれぞれ保持して繰返し応力振幅を付与すると共に試験部に接触負荷を付与して試験を行う。このようにして、鋼材のフレッティング試験では小幅な試験部での切断を確実なものとし、正確な試験結果を得られるようにしている。
【０００５】
これに対して、細線の引張試験では試験材である細線が細すぎて加工を施すことが困難であったため、細線に特別な加工を施すことなく、そのまま細線の両端部（チャック部）を保持して引っ張ることで試験を行っていた。
【０００６】
しかし、細線をそのまま試験装置のチャックに保持させた場合、チャック部に加わる把持力によりその断面形状が変化し、チャック部に応力集中が発生してその部分で切断されてしまい、正確な試験を行うことが困難であった。
【０００７】
従来この問題を解決する方法として、細線のチャック部に、チャック部からの切断を防止するための被覆層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５４−２０７８７号公報
【特許文献２】特開平９−２６４８３０号公報
【特許文献３】特開昭６４−４６７３９号公報
【特許文献４】特開平６−１８３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、チャック部に被覆層を形成した場合であっても、その被覆層と細線の剛性が異なるため、被覆層で覆われた細線部分と露出された細線部分との境界部分に応力集中が発生し、その境界部分から切断されてしまうことがある。
【００１０】
このように、従来の方法では細線が試験部以外の部分で切断されてしまい、正確な試験結果を得ることができず、再現性の良い試験を行うことができないという問題がある。
【００１１】
また、上述のように、細線の接触（摩耗）条件下における引張試験は未だ提案されていない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、細線の接触（摩耗）条件下における引張試験、即ち摩耗疲労試験を行うことができる試験片及びそれを用いた摩耗疲労試験装置並びに摩耗疲労試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、試験線の両端部を保持すると共に前記試験線の中央部を接触条件下で繰返し応力振幅を与えて摩耗疲労試験を行うための試験片において、所定長さに形成された試験線と、前記試験線の接触部となる中央の試験部を除いた前記試験線の部分を保護すべく前記試験線の前記試験部以外の部分を挟み込むと共に、両端部側から試験部側にかけて尖鋭状に形成された保護テープとを備える試験片である。
【００１４】
前記保護テープは、片面に接着面を有し、前記接着面同士で前記試験線を挟み込むように設けられるとよい。
【００１５】
前記試験線の両端部は、補強テープで予め挟み込まれ、前記補強テープの上から前記保護テープでさらに挟み込まれるとよい。
【００１６】
前記保護テープは、ポリイミドフィルムからなるとよい。
【００１７】
前記試験部の長さは、前記試験線の全長の１／４〜１／２の長さにされ、前記保護テープの尖鋭角は２０±１０°にされるとよい。
【００１８】
また本発明は、前記試験片と、前記試験片の一端を保持する固定チャックと、前記固定チャックと対向して配置され、前記試験片の他端を可動自在に保持する可動チャックと、前記固定チャックに取り付けられたロードセルと、前記可動チャックを前記試験片の長手方向にスライドさせ、前記固定チャックと前記可動チャックとの配置間隔を変化させて、前記試験片に繰返し応力振幅を与えるスライド手段と、前記試験片の前記試験部に接触負荷を付与する接触負荷付与手段とを備える摩耗疲労試験装置である。
【００１９】
前記接触負荷付与手段は、前記試験部を境にして上下に配置された上部滑車及び下部滑車と、前記上部滑車に掛け渡されると共に前記下部滑車に至る間で交差されて前記試験部を挿通する開口交差部を有し、交差した状態で前記下部滑車にそれぞれ巻き掛けられる接触線と、前記下部滑車の一方に巻き掛けられた前記接触線の一端を固定する固定部と、前記下部滑車の他方に巻き掛けられた前記接触線の他端に取り付けられた錘とを備え、前記固定部と前記錘により前記接触線に所定の張力を付与し、前記接触線の開口交差部で前記試験部を挟み込んで、前記試験部に所定の接触負荷を付与するとよい。
【００２０】
また本発明は、前記試験片の両端部をそれぞれチャックで保持し、前記試験片の前記試験部に接触負荷を付与した状態で、前記チャックの配置間隔を変化させて前記試験片に繰返し応力振幅を与えて摩耗疲労試験を行う摩耗疲労試験方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、細線の接触（摩耗）条件下における引張試験、即ち摩耗疲労試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る試験片を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る摩耗疲労試験装置を示す図である。
【図３】本発明による測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係る試験片を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施の形態に係る試験片１は、試験線２の両端部（チャック部）３を保持すると共に試験線２の中央部を接触（摩耗）条件下で繰返し応力振幅を与えて摩耗疲労試験を行うためのものであり、所定長さに形成された試験線２と、試験線２の接触部となる中央の試験部Ａを除いた試験線２の部分を保護すべく試験線２の試験部Ａ以外の部分を挟み込むと共に、チャック部３側から試験部Ａ側にかけて尖鋭状に形成された保護テープ４とを備える。
【００２６】
試験線２としては、例えばφ１．０ｍｍ以下（本実施の形態ではφ０．０８ｍｍ）の錫銅合金からなる細線が対象である。
【００２７】
保護テープ４は、矩形状の基部４ａと、基部４ａと一体に形成されると共にチャック部３と試験部Ａとの間の部分に設けられる二等辺三角形状の応力緩和部４ｂとからなり、その応力緩和部４ｂの先端の頂角部４ｃから試験部Ａが露出されるように設けられる。
【００２８】
また、保護テープ４は、片面に接着面５を有し、接着面５同士で試験線２を挟み込むように設けられる。保護テープ４としては、試験線２よりも伸びない材料、例えばポリイミドフィルムからなるカプトン（登録商標）テープを用いるとよい。保護テープ４として試験線２よりも伸びるものを用いてしまうと、試験線２の試験部Ａ以外の部分が試験結果に寄与してしまい、正確な試験が困難となるためである。そのため、保護テープ４は、試験線２よりも伸びの小さい材料からなるとよい。
【００２９】
試験線２のチャック部３は、予め補強テープ６で挟み込まれると共に瞬間接着剤７で固定され、その後補強テープ６の上から保護テープ４の基部４ａでさらに挟み込まれる。補強テープ６は、チャック部３を補強すると共に、試験線２の滑りを防止してチャック部３を保持しやすくするためのものである。
【００３０】
なお、補強テープ６はチャック部３の保持を容易にするためのものであるので、補強テープ６を設けずにチャック部３の保持ができるのであれば、補強テープ６を設けずに保護テープ４のみとしてもよい。
【００３１】
これら保護テープ４と補強テープ６により、細径の試験線２を取り扱い性を向上することができ、試験線２の水平出しなどの作業を容易にすることができる。
【００３２】
本実施の形態においては、試験部Ａの長さを５０ｍｍ、チャック部３間の長さを１３０ｍｍ、保護テープ４の幅を１３ｍｍ、保護テープ４の尖鋭角を１８．５°とした。なお、試験部Ａの長さは試験線２の全長の１／４〜１／２の長さにされ、保護テープ４の尖鋭角は２０±１０°にされるとよい。この理由は後述する。
【００３３】
この試験片１を用いた摩耗疲労試験方法を説明する。
【００３４】
先ず、摩耗疲労試験方法に用いる摩耗疲労試験装置を説明する。
【００３５】
図２に示すように、本実施の形態に係る摩耗疲労試験装置１０は、試験片１と、試験片１の一端（一方のチャック部３）を保持する固定チャック１１と、固定チャック１１と対向して配置され、試験片１の他端（他方のチャック部３）を可動自在に保持する可動チャック１２と、固定チャック１１に取り付けられたロードセル１３と、可動チャック１２を試験片１の長手方向にスライドさせ、固定チャック１１と可動チャック１２との配置間隔を変化させて、試験片１に繰返し応力振幅を与えるスライド手段１４と、試験片１の試験部Ａに接触負荷を付与する接触負荷付与手段１５とを備える。
【００３６】
ここで、可動チャック１２とは、チャック自体が稼働するのではなく、上述のスライド手段１４によって稼働されるものであり、チャック自体が稼働することを示唆する記載ではない。
【００３７】
ロードセル１３は、試験片１にかかる引張荷重を検出するものである。この検出値に基づいてスライド手段１４のスライド幅若しくは引張力が制御される。
【００３８】
スライド手段１４は、例えば電動アクチュエータ（電動スライダ）で構成される。このスライド手段１４は、ロードセル１３の検出値に基づいて試験線２の長手方向に所定のスライド幅でスライド（反復運動）して所定の繰返し引張負荷周波数（本実施の形態では５．５Ｈｚ）で試験片１に引張負荷を与える。
【００３９】
接触負荷付与手段１５は、試験部Ａを境にして上下に配置された上部滑車１６及び下部滑車１７と、上部滑車１６に掛け渡されると共に下部滑車１７に至る間で交差されて試験部Ａを挿通する開口交差部１８を有し、交差した状態で下部滑車１７にそれぞれ巻き掛けられる接触線１９と、下部滑車１７の一方に巻き掛けられた接触線１９の一端を固定する固定部２０と、下部滑車１７の他方に巻き掛けられた接触線１９の他端に取り付けられた錘２１とを備える。
【００４０】
接触線１９としては、通常撚り線は同じ種類の細線を撚り合わせたものであるため、実施環境を模擬して試験線２と同じものを用いるとよいがこれに限定されるものではなく、想定される実施環境に合わせて接触線１９の種類は適宜選択することができる。
【００４１】
接触負荷付与手段１５は、固定部２０と錘２１により接触線１９に所定の張力を付与し、接触線１９の開口交差部１８で試験部Ａを挟み込んで、試験部Ａに所定の接触負荷を付与するものである。錘２１を適宜選択することで接触荷重を変更することができる。
【００４２】
次に、摩耗疲労試験装置１０を用いた摩耗疲労試験方法を説明する。
【００４３】
試験片１を用意し、そのチャック部３を固定チャック１１と可動チャック１２にそれぞれ固定した後、接触線１９を上部滑車１６と下部滑車１７との間に交差するように巻き掛け、その交差した開口交差部１８に試験部Ａが挿通されるようにセットする。
【００４４】
その後、接触線１９の一端を固定部２０に固定し、他端に錘２１を取り付ける。これにより、接触線１９に所定の張力を付与して試験部Ａに接触荷重を与える。
【００４５】
この状態でスライド手段１４としてのアクチュエータを駆動し、試験線２に繰返し応力振幅を付与する。このとき、アクチュエータにはロードセル１３の検出値が常にフィードバックされ、ロードセル１３で所定の引張荷重が検出されるようにスライド幅若しくは引張力が調整される。
【００４６】
この状態で試験部Ａが何回のスライドで破断するか（寿命に達するか）の回数をカウントする。破断の検出は、ロードセル１３により行う。つまり、ロードセル１３で引張荷重が検出されなくなったときを試験線２が破断したものと判断し、その破断したときのスライド回数を寿命とする。
【００４７】
このように、本発明においては、試験線２のチャック部３を含む両側に尖鋭状に形成された保護テープ４を設けて試験片１を構成しているため、試験線２のチャック部３側から試験部Ａ側にかけて剛性がなだらかに変化し、摩耗疲労試験時に保護テープ４の頂角部４ｃに応力集中が発生するのを防止（緩和）しつつ試験を行うことができる。よって、試験線２が試験時に試験部Ａの中央側で切断され、正確な試験を行うことができる。
【００４８】
また、試験部Ａの長さが試験線２の全長の１／４〜１／２の長さにされ、保護テープ４の尖鋭角が２０±１０°にされるとよい理由は、保護テープ４で保護する部分が長くなってしまうと、テープのわずかな曲がりの影響が大きくなり、試験線２を曲げる可能性があるからである。また、保護テープ４の尖鋭角が大きいと剛性の変化を十分になだらかにすることができず、尖鋭角が小さいと保護テープ４の表面積が小さくなりチャック部３での切断を十分に防止することができないからである。
【００４９】
本発明の摩耗疲労試験の結果の一例を図３に示す。
【００５０】
図３に示すように、単純引張、即ち接触線１９を設けていない場合に比べて、接触荷重を増加させていくにつれて、又引張荷重を増加させていくにつれて寿命が短くなっている。
【００５１】
このように、本発明の摩耗疲労試験方法では、従来の引張試験方法において困難であったφ１．０ｍｍ以下の試験線２の摩耗疲労寿命を評価できていることが分かる。
【００５２】
以上要するに、本発明によれば、細線の接触（摩耗）条件下における引張試験、即ち摩耗疲労試験を行うことができる。
【００５３】
また、本発明によれば、φ１．０ｍｍ以下の細い試験線２でも試験線２に曲げ歪みを発生させることなく、接触線１９による接触負荷を付与することが可能となる。
【００５４】
さらに、試験線２に付与する繰返し引張歪み（引張荷重）と接触線１９により付与する接触負荷を独立に制御することが可能であり、各パラメータを所望に変更して試験を行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  試験片
２  試験線
３  チャック部
４  保護テープ
Ａ  試験部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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