(57)【要約】【課題】静止状態および低速回転時はインロー部で芯を出してバランスをとり、高速運転時は供試体が径方向および円周方向に延びても供試体の変形を許容しつつ、アンバランスを発生させない。【解決手段】材料試験のための円環状の供試体９であって、両面にそれぞれ対峙して配置され、把持具８との間でインロー部ａを形成する円環状の凹み部９ｃと、凹み部９ｃの外側に形成された３対以上の把持溝９ａとを有しており、把持溝９ａは中心から外周に向って放射状に拡幅して形成してなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料試験のための円環状の供試体であって、両面にそれぞれ対峙して配置され、把持具との間でインロー部を形成する円環状の凹み部と、凹み部の外側に形成された３対以上の把持溝とを有しており、把持溝は中心から外周に向って放射状に拡幅して形成してなることを特徴とする供試体。
【請求項２】
把持した供試体を高速回転させて供試体の材料試験を行なう材料試験装置の把持具であって、供試体の円環状の凹み部との間でインロー部を形成する円環状の突起と、供試体の把持溝に対応した形状を有し、把持溝内に両側が隙間なく嵌入するフック部とを有していて、互いに結合して供試体の両面を挟むアダプタとスピンドルとからなることを特徴とする供試体の把持具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンディスクなどの材料試験のための円環状の供試体および供試体の把持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タービンは高速回転をするので、タービンディスクの製品化に当たっては、あらかじめ、そのタービンディスクに使用する材料の破壊試験などを行なっている。
【０００３】
材料を円環状の供試体に加工して材料試験装置に取り付け、高速で回転させて内面から破壊するようにして試験を行なう。図５は従来の材料試験のための供試体と供試体の把持具の断面図、図６は図５のＡ―Ａ矢視図である。図５および図６において、１はタービンディスクなどの材料試験のための円環状の供試体である。１ａは供試体１の両面に設けた円環状の突起である。１ｂは供試体１の中心の孔である。
【０００４】
２Ａは供試体１の両面を挟む把持具で、２はアダプタ、３はスピンドルである。アダプタ２は円盤状で、その上面に、供試体１の下面に設けた円環状の突起１ａと外嵌する円環状の突起２ａを有している。スピンドル３は、アダプタ２と同様に円盤状を形成していて、その下面に、供試体１の上面に設けた円環状の突起１ａと外嵌する円環状の突起３ａを有し、かつ、中央に円筒部３ｂを有している。供試体１の突起１ａとアダプタ２の突起２ａ、スピンドル３の突起３ａとの間でインロー部を形成している。
【０００５】
供試体１の回転試験を行なうときは、スピンドル３の円筒部３ｂに、隙間を設けて供試体１を嵌挿し、供試体１の上面の円環状の突起１ａとスピンドル３の円環状の突起３ａを嵌合するとともに、アダプタ２の円環状の突起２ａと供試体１の下面の円環状の突起１ａとを嵌合してインロー部を形成し、スピンドル３とアダプタ２とを、図示しないボルトなどにより互いに締結して供試体１の両面を押え込んで芯を出し、把持具２Ａを高速回転させて行なう。
【０００６】
図７は従来の他の供試体の平面図である。図８は図７のＡ―Ａ矢視図、図９は図７のＢ―Ｂ矢視図である。図７ないし図９において、５は円環状の供試体である。５ａは供試体５の両面に中心から外周に向って平行に設けた４条の把持溝である。５ｂは供試体５の両面の各把持溝５ａ間に中心から外周に向って平行に設けた４条の応力緩和溝で、供試体５の高速回転時に供試体５の把持溝５ａ部分の応力を低下させる。把持溝５ａは、図８に示すように、断面形状が歯車状に台形に形成している。５ｃは供試体５の中心の孔である。なお、アダプタ６およびスピンドル７は１点鎖線で示している。アダプタ６は円盤状で、その上面に供試体５の下面の把持溝５ａに対応する中心から外周に向って平行な４個の歯車状のフック部６ａを有している。スピンドル７は、その下面に供試体５の上面の把持溝５ａに対応する中心から外周に向って平行な４個の歯車状のフック部７ａを有している。
【０００７】
供試体５の回転試験を行なうときは、図８および図９に示すように、供試体５の下面の把持溝５ａにアダプタ６のフック部６ａを嵌入するとともに、供試体５の上面の把持溝５ａにスピンドル７のフック部７ａを嵌入して供試体５の両面を押さえ込み、芯を出して行なう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図５および図６に示す、供試体の両面の円環状の突起と、アダプタの突起およびスピンドルの突起とを嵌合して回転試験を行なうと、高速回転による遠心力により供試体の変形を嵌合部で押さえ込むため、突起に高応力が発生して突起で破損する恐れがある。また、図７ないし図９に示す、供試体の両面に、中心から外周に向って設けた平行な把持溝と、これらの把持溝と対応するアダプタおよびスピンドルのフック部とを互いに嵌合して回転試験を行なうと、高速回転による遠心力により供試体は円周方向にも延びるので、把持溝の幅が拡がり嵌合部が緩んで供試体と把持具の間の中心線のずれが生じて回転中にアンバランスが発生する。
【０００９】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、静止状態および低速回転時はインロー部で芯を出してバランスをとり、高速運転時は径方向には拘束せず、供試体の径方向の変形を許容しつつ、アンバランスを最小にするようにした供試体および供試体の把持具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載発明の供試体は、材料試験のための円環状の供試体であって、両面にそれぞれ対峙して配置され、把持具との間でインロー部を形成する円環状の凹み部と、凹み部の外側に形成された３対以上の把持溝とを有しており、把持溝は中心から外周に向って放射状に拡幅して形成してなるものである。
【００１１】
請求項２記載発明の供試体の把持具は、把持した供試体を高速回転させて供試体の材料試験を行なう材料試験装置の把持具であって、供試体の円環状の凹み部との間でインロー部を形成する円環状の突起と、供試体の把持溝に対応した形状を有し、把持溝内に両側が隙間なく嵌入するフック部とを有していて、互いに結合して供試体の両面を挟むアダプタとスピンドルとからなるものである。
【００１２】
次に本発明の作用を説明する。供試体の回転試験を行なうときは、停止状態で供試体の凹み部とスピンドルの円盤状部材とをインロー部として嵌合するとともに、供試体の把持溝内にアダプタとスピンドルのフック部を隙間なく嵌入してアダプタとスピンドルにより供試体を挟持する。供試体の静止状態および低速回転時はインロー部で芯を出しており、供試体の高速回転時は供試体が半径方向に延びて、インロー部では隙間が生じても把持溝およびフック部は放射状に拡幅しているので、供試体を高速回転させて供試体が半径方向および円周方向に延びても、把持溝とフック部との間に隙間が生じることはない。したがって、供試体の変形を許容しつつ、アンバランスを発生させない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の供試体と供試体の把持具の断面図で、図３のＡ―Ａ矢視方向を示している。図２、図３は本発明の供試体の平面図である。図４は図１のａ部の拡大斜視図である。図１ないし図４において、８は把持具である。９は供試体である。９ａは供試体９の両面に形成した４対の把持溝である。９ｂは供試体９の両面の各把持溝９ａ間に形成した４対の応力緩和溝である。把持溝９ａおよび応力緩和溝９ｂの接線方向の断面形状は、Ｕ字状および逆Ｕ字状に形成している。また、把持溝９ａは、図２、図３に示すように、中心から外周に向って放射状に拡幅して形成しおり、応力緩和溝９ｂは、中心から外周に向って平行で、把持溝９ａよりも幅広く、かつ、深く形成している。９ｃは供試体９の中心の孔９ｆの外側に設けた円環状の凹み部であり、半径方向に切断した断面がＬ字状になっている。９ｄは凹み部９ｃの壁面である。９ｅは供試体９の凹み部９ｃの内側に設けた円環状の凹み部であり、供試体９は内側に向って階段状に薄くなっている。図３には把持溝９ａ内に、把持具８のスピンドル１２のフック部１２ｃを嵌入した状態を１点鎖線で示している。なお、これらの把持溝９ａは４対に限らず、３対以上あればよい。ａはインロー部である。
【００１４】
上記把持具８は、図１に示すように、アダプタ１１とスピンドル１２とから構成されている。１１ａはアダプタ１１の外周部に、供試体９の凹み部９ｃに対応して設けた円盤状部材である。１１ｂは円盤状部材１１ａの外周面で、供試体９の壁面９ｄと嵌合してインロー部ａを形成する。１１ｃはアダプタ１１の外周部に、供試体９の把持溝９ａに対応して設けた４個のフック部であり、外周が突出して設けられている。１１ｄはアダプタ１１の中心の孔である。１２ａはスピンドル１２の中央に軸芯方向に設けた円筒部で、基端側に円盤状部材１２ｂを有している。１２ｃは円盤状部材１２ｂの外周部に供試体９の把持溝９ａに対応して設けた４個のフック部である。アダプタ１１のフック部１１ｃおよびスピンドル１２のフック部１２ｃは、幅が中心から外周に向って放射状に拡幅していて、径方向の内側の幅が外側の幅より小さく形成している。なお、これらのフック部１１ｃ、１２ｃは、把持溝９ａが３対である場合には、その把持溝９ａに対応させて３個設け、４対である場合には４個設ける。スピンドル１２の円盤状部材１２ｂの外周面１２ｅは、供試体９の凹み部９ｃの壁面９ｄと嵌合してインロー部ａを形成する。１２ｆはスピンドル１２の基端部、１２ｇはスピンドル１２の先端部であり、アダプタ１１の孔１１ｄに挿入されている。１２ｈは先端部１２ｇに設けたねじ部である。アダプタ１１とスピンドル１２により供試体９を挟持する際、スピンドル１２の円筒部１２ａの外周面と供試体９の内周面との間にはわずかな隙間を設ける。１３はスピンドル１２のねじ部１２ｈに螺合したナット、１４はワッシャ、１５は皿ばねである。１６はスピンドル１２の基端部１２ｆにボルト１７で連結したカップリングである。なお、図１のナット１３、ワッシャ１４、皿ばね１５は、図の左側は締結前の状態を、右側は締結後の状態を示している。
【００１５】
供試体９の回転試験を行なうときは、図１に示すように、スピンドル１２の円筒部１２ａに、隙間を設けて供試体９を嵌挿し、供試体９の上面の円環状の凹み部９ｄとスピンドル１２の円盤状部材１２ｂの外周面１２ｅを嵌合して芯を出すとともに、供試体９の上面の把持溝９ａにスピンドル７のフック部１２ｃを、供試体９の下面の把持溝９ａにアダプタ１１のフック部１１ｃをそれぞれ嵌入する。次にスピンドル１２の先端のねじ部１２ｈに、ばね１５、ワッシャ１４を介してナット１３を螺合して供試体９の両面をスピンドル１２とアダプタ１１で押さえ込む。
【００１６】
次に本実施形態の作用を説明する。供試体９の回転試験を行なうときは、停止状態で供試体９の凹み部９ｃとスピンドル１２の円盤状部材１２ｅとをインロー部ａで嵌合するとともに、供試体９の把持溝９ａ内にアダプタ１１とスピンドル１２のフック部１１ｃ、１２ｃを隙間なく嵌入してアダプタ１１とスピンドル１２により供試体９を挟持する。供試体９の静止状態および低速回転時はインロー部ａで芯を出しており、供試体９の高速回転時はフック部１１ｃ、１２ｃと供試体９の把持溝９ａとで芯を出している。すなわち、供試体９が半径方向に延びてインロー部ａに隙間が生じても把持溝９ａおよびフック部１１ｃ、１２ｃは放射状に拡幅しているので、供試体９を高速回転させて供試体９が半径方向および円周方向に延びても、把持溝９ａとフック部１１ｃ、１２ｃとの間に隙間が生じることはない。したがって、供試体９の変形を許容しつつ、アンバランスを発生させない。
【００１７】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の供試体および供試体の把持具は、供試体の静止状態および低速回転時は、インロー部で芯を出してバランスをとり、供試体の高速回転時はフック部で芯を出す。したがって、供試体の変形を許容しつつ、アンバランスを発生させないなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の供試体と供試体の把持具の断面図で、図３のＡ−Ａ矢視方向を示している。
【図２】本発明の供試体の平面図である。
【図３】本発明の供試体の平面図である。
【図４】図１のａ部の拡大斜視図である。
【図５】従来の供試体および把持具の断面図である。
【図６】図５のＡ―Ａ矢視図である。
【図７】従来の他の供試体の平面図である。
【図８】図７のＡ―Ａ矢視図である。
【図９】図７のＢ―Ｂ矢視図である。
【符号の説明】
８    把持具
９    供試体
９ａ  把持溝
９ｂ  応力緩和溝
９ｃ  凹み部
１１    アダプタ
１１ａ  円盤状部材
１１ｃ  フック部
１２    スピンドル
１２ａ  円筒部
１２ｃ  フック部
１２ｂ  円盤状部材
１２ｅ  外周面
ａ    インロー部
【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】
2004219145.tif 000009
【図８】
2004219145.tif 000010
【図９】
2004219145.tif 000011