(57)【要約】【課題】素材が連続的に供給され、当該素材がせん断により切断される鍛造装置において、当該せん断加工の評価を行うのに好適なせん断試験装置を提供すること。【解決手段】連続的に供給される素材をせん断加工後、当該せん断加工された材料を鍛造成形する鍛造装置についての前記素材のせん断加工の試験装置であって、単発型プレス機１０と、前記素材Ｍを支持する固定刃部２０と、前記固定刃部２０と同軸である原位置から前記単発型プレス機１０の圧力によって変位可能に設けられた移動刃部３０と、を備えることを特徴とするせん断試験装置１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に供給される素材をせん断加工後、当該せん断加工された材料を鍛造成形する鍛造装置についての前記素材のせん断加工の試験装置であって、
単発型プレス機と、
前記素材を支持する固定刃部と、
前記固定刃部と同軸である原位置から前記単発型プレス機の圧力によって変位可能に設けられた移動刃部と、
を備えることを特徴とするせん断試験装置。
【請求項２】
コイル状となっている前記素材が連続的に供給される前記鍛造装置についてのせん断加工の試験装置であって、
前記素材に対し、引張力を作用させる引張力付与手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のせん断試験装置。
【請求項３】
前記引張力付与手段は、
前記移動刃部を前記固定刃部との間に挟むように設けられ、前記素材に固定される素材接続部と、
前記移動刃部が変位することで、前記素材接続部を前記固定刃部から離れる方向に変位させる引張力付与部と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のせん断試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材のせん断加工を評価するために用いられるせん断試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続的に供給される素材を所定の長さに切断し、当該切断したものを鍛造によって成形する連続式の鍛造装置が公知である（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
このような連続式の鍛造装置において、素材をせん断により切断する際、切断面の荒れや、割れ等が発生するおそれがある。このような不具合は、鍛造成形品の不良に繋がることから改善する必要がある。せん断による切断工程と鍛造工程が一体化された鍛造装置においては、切断工程と鍛造工程が連続的に実行されるようシステム化されているから、当該鍛造装置自体を用いて切断工程のみを評価することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６２２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、素材が連続的に供給され、当該素材がせん断により切断される鍛造装置において、当該せん断加工の評価を行うのに好適なせん断試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明にかかるせん断試験装置は、連続的に供給される素材をせん断加工後、当該せん断加工された材料を鍛造成形する鍛造装置についての前記素材のせん断加工の試験装置であって、単発型プレス機と、前記素材を支持する固定刃部と、前記固定刃部と同軸である原位置から前記単発型プレス機の圧力によって変位可能に設けられた移動刃部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記のような試験装置を用いることで、鍛造供給用の素材のせん断による切断評価を簡単に行うことができる。
【０００８】
コイル状となっている前記素材が連続的に供給される前記鍛造装置についてのせん断加工の試験装置であって、前記素材に対し、引張力を作用させる引張力付与手段を備えるとよい。
【０００９】
前記引張力付与手段は、前記移動刃部を前記固定刃部との間に挟むように設けられ、前記素材に接続される素材接続部と、前記移動刃部が変位することで、前記素材接続部を前記固定刃部から離れる方向に変位させる引張力付与部と、を有するとよい。
【００１０】
コイル状の素材が連続的に供給される鍛造装置では、素材の切断時において、当該素材にはコイル状に巻かれていたが故の歪が残存している可能性がある。当該歪は素材に対する引張力として生ずることから、上記のような引張力付与手段を備えた試験装置を用いることで、試験装置による素材の切断の状態を、コイル状の素材が連続的に供給される鍛造装置における素材の切断の状態に近づけることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明におけるせん断試験装置は、素材が連続的に供給され、当該素材がせん断により切断される鍛造装置における当該せん断加工の評価を行うのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるせん断試験装置の移動刃部が原位置に位置している状態を模式的に示した図であって、（ａ）は軸方向に直交する方向から見た図（一部断面図）、（ｂ）は軸方向から見た図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるせん断試験装置の移動刃部が原位置から下方に変位した状態を模式的に示した図であって、（ａ）は軸方向に直交する方向から見た図（一部断面図）、（ｂ）は軸方向から見た図である。
【図３】せん断による切断工程と鍛造工程が連続的に実行される公知の鍛造装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態にかかるせん断試験装置１（以下、単に試験装置１と称することもある）について詳細に説明する。本実施形態にかかる試験装置１は、連続的に供給される素材をせん断加工後、当該せん断加工された材料（以下、基材と称することもある）を鍛造成形する鍛造装置について、当該素材のせん断加工が鍛造に適したものとなるかどうかを評価、検討等するための装置である。
【００１４】
まず、本実施形態にかかる試験装置１による評価対象である公知の鍛造装置１００について、図３を用いて簡単に説明する。鍛造装置１００は、連続的に供給される金属製の細長い素材Ｍ（線状の素材）をせん断によって切断し、所定長さの基材Ｍ１を得る切断工程１１０と、得られた基材Ｍ１を鍛造によって所望の形態に成形して製品Ｐを得る鍛造工程１２０を連続的に行うものである。素材Ｍは、コイル状に巻かれたものが直状に矯正されつつ、切断工程１１０に向けて連続的に供給されることになる。なお、本明細書においては、特に明示した場合を除き、切断工程１１０および鍛造工程１２０を実行する装置１００ａだけでなく、素材Ｍ（原料）をコイル状に維持しておく装置１００ｂを含めたものを「鍛造装置」と定義する。このような鍛造装置１００においては、切断工程１１０と鍛造工程１２０が連続的に実行される（素材Ｍの切断によって得られた基材Ｍ１が即座に鍛造工程１２０に送られるようシステム化されている）ため、切断工程１１０のみを抜き出して、素材Ｍの切断評価を行うことは困難である。よって、本実施形態における試験装置１が有効となる。
【００１５】
図１および図２に示す本実施形態にかかる試験装置１は、単発型プレス機１０、固定刃部２０、移動刃部３０、および引張力付与手段４０を備える。以下、各構成について説明する。なお、以下の説明における上下方向とは、単発型プレス機１０が発現する圧力の作用方向に沿う方向（圧力付与方向を下とする）をいい、軸方向（長手方向）とは、素材Ｍの軸方向に沿う方向をいうものとする。
【００１６】
単発型プレス機１０は、一工程のみのプレス加工（プレス作用）を実行する公知の装置である。作動方式はどのようなものであってもよい。クランクプレスのような機械式プレスであってもよいし、油圧などを利用する液圧式プレスであってもよい。
【００１７】
固定刃部２０は、移動刃部３０との協働により素材Ｍをせん断により切断するためのものであって、単発型プレス機１０の土台に直接または間接的に固定されたものである。つまり、固定刃部２０は単発型プレス機１０に対する相対位置を変化させるものではない。固定刃部２０は、中心に素材Ｍが挿入可能な空間（以下、固定側空間２１と称することもある）が形成された筒状の部材である。本実施形態における素材Ｍは断面円形の金属材料であることから、固定側空間２１の形状も断面円形である。固定側空間２１内に素材Ｍが挿入されたとき、固定刃部２０の固定側空間２１に面する内壁面と素材Ｍの外周面の間の隙間（ガタ）はできるだけ小さくすることが望ましい。
【００１８】
移動刃部３０は、固定刃部２０と同様に、素材Ｍが挿入可能な空間（以下、移動側空間３１と称することもある）が形成された筒状の部材である。本実施形態における素材Ｍは断面円形の金属材料であることから、移動側空間３１の形状も断面円形である。移動側空間３１内に素材Ｍが挿入されたとき、移動刃部３０の移動側空間３１に面する内壁面と素材Ｍの外周面の間の隙間（ガタ）はできるだけ小さくすることが望ましい。
【００１９】
かかる移動刃部３０は、原位置において固定刃部２０と中心軸（固定側空間２１と移動側空間３１の中心軸）を一致させるようにして軸方向に並ぶ。つまり、移動刃部３０が原位置に位置している状態においては、固定側空間２１と移動側空間３１がひとまとまりの連続する細長い空間を構成する。試験片としての素材Ｍは、当該固定側空間２１と移動側空間３１に跨るようにしてセットされる。また、固定刃部２０と移動刃部３０の間に切断のためのクリアランスを適宜設定することもできる。
【００２０】
移動刃部３０は、単発型プレス機１０の圧力によって下方に変位する（図２参照）。単発型プレス機１０のスライドと移動刃部３０とは直接または間接的に接続されていてもよいし、スライドが下降した際に移動刃部３０に接触し、その力が移動刃部３０に伝わるように構成されていてもよい。つまり、単発型プレス機１０（スライド）の動力が移動刃部３０に伝達される構造であれば、当該動力伝達の構造はどのようなものであってもよい。
【００２１】
引張力付与手段４０は、素材接続部４１および引張力付与部４２を有する。素材接続部４１は、試験片としての素材Ｍに接続される部材である。素材接続部４１は、軸方向において、原位置に位置する移動刃部３０を固定刃部２０との間に挟むように設けられる。つまり、軸方向において固定刃部２０側から見て、固定刃部２０、移動刃部３０、素材接続部４１の順に並ぶ。なお、移動刃部３０と素材接続部４１の間には後述する引張力付与部４２が位置する。素材接続部４１は、素材Ｍにおける移動刃部３０側の一部に接続される。当該素材接続部４１の素材Ｍの接続構造はどのようなものであってもよい。本実施形態では、素材Ｍの先端側の一部を移動刃部３０（移動刃部３０の固定刃部２０側の反対側開口）から突出させ、当該突出させた部分に雄ねじを形成する。そして、素材接続部４１には当該雄ねじに螺合可能な雌ねじを形成する。当該雄ねじと雌ねじの螺合により、素材接続部４１と素材Ｍが一体化される。
【００２２】
素材接続部４１には、上方から下方にかけて固定刃部２０や移動刃部３０から離れるように傾斜した傾斜面（以下、後述する第二傾斜面４２１と区別するため第一傾斜面４１１と称する）が形成されている。当該第一傾斜面４１１の傾斜角度は、後述する第二傾斜面４２１と同じに設定されている。
【００２３】
引張力付与部４２は、移動刃部３０が移動したときに素材接続部４１を固定刃部２０から離れる方向に変位させるための部材である。本実施形態における移動刃部３０は、上方から下方にかけて固定刃部２０から離れるように傾斜した傾斜面（以下、上記第一傾斜面４１１と区別するため第二傾斜面４２１と称する）が形成された部材である。本実施形態における引張力付与部４２は、軸方向において移動刃部３０と素材接続部４１の間に設置される。引張力付与部４２は、その位置を変化させることがないよう、単発型プレス機１０に直接または間接的に固定される。
【００２４】
上述したように、第二傾斜面４２１の傾斜角度は第一傾斜面４１１と同じである。素材接続部４１の第一傾斜面４１１と引張力付与部４２の第二傾斜面４２１は密着している。詳細を後述するように、両傾斜面の傾斜角度は、素材Ｍに付与する引張力の大きさを決める因子となる。また、移動刃部３０を変位させると、第二傾斜面４２１上を第二傾斜面４２１が摺動することになるため、両面の間の摩擦抵抗をできるだけ小さくすることが望ましい。
【００２５】
以下、このように構成される試験装置１の作用（せん断試験方法）について、一部上記説明と重複するが詳細に説明する。まず、移動刃部３０が原位置に位置している状態で、試験片としての素材Ｍをセットする（図１参照）。つまり、固定側空間２１と移動側空間３１に跨るようにして素材Ｍをセットする。当該素材Ｍには予め雄ねじ部を形成しておき、当該雄ねじ部に雌ねじ部を螺合させることにより、素材Ｍに対し素材接続部４１を接続する。素材接続部４１は、その第一傾斜面４１１が、単発型プレス機１０に直接または間接的に固定されている引張力付与部４２の第二傾斜面４２１に密着する位置にセットされる。
【００２６】
かかる状態で単発型プレス機１０を駆動し、その圧力により移動刃部３０を下方に変位させる。これにより、固定刃部２０と移動刃部３０の間にせん断力が生じ、素材Ｍが固定刃部２０と移動刃部３０の境界で切断されることになる（図２参照）。単発型プレス機１０のスライドの下降速度を変化させることで、切断の速度（移動刃部３０の下降速度）を調整することもできる。また、荷重測定手段（例えば、ロードセル等）により、切断時の荷重を測定できるようにしてもよい。
【００２７】
移動刃部３０が下方に変位するということは、素材Ｍにおける移動刃部３０側に接続された素材接続部４１も移動刃部３０とともに下方に変位するということである。つまり、移動刃部３０の下方への変位は、素材Ｍを介して素材接続部４１に伝達されることになる。そして、素材接続部４１はその第一傾斜面４１１を引張力付与部４２の第二傾斜面４２１に密着させており、当該傾斜面は上方から下方にかけて固定刃部２０から離れる方向に向かうように傾斜しているから、素材接続部４１は固定刃部２０から離れる方向に変位する（図２参照）。つまり、素材接続部４１は、下方に変位しつつ、固定刃部２０から離れる方向（斜め下方）に変位することになる。素材接続部４１には素材Ｍが接続されているため、このように変位する素材接続部４１により、切断時に素材Ｍに対して引張力が作用する。引張力は、第一傾斜面４１１や第二傾斜面４２１の上下方向（鉛直方向）に対する傾斜角度を大きくすればするほど大きくなる。本実施形態では、第一傾斜面４１１や第二傾斜面４２１の傾斜角度を３０度に設定している。
【００２８】
このように素材Ｍに引張力を作用させる理由は以下の通りである。本実施形態にかかる試験装置１は、コイル状に巻かれた素材Ｍが連続的に切断工程に供給される鍛造装置を想定したものである。コイル状に巻かれた素材Ｍは直線状に矯正されることとなるが、コイル状に巻かれていたことによる歪が残存していると、当該歪によって切断時に素材Ｍが湾曲しようとする。本実施形態にかかる試験装置１は、切断時に素材Ｍに対して引張力を作用させることにより、当該歪が残存した状態に近づけることができるものである。
【００２９】
したがって、切断工程に供給される素材Ｍがコイル状に巻かれないものや、コイル状に巻かれる等するものであっても、直線状とする矯正によって歪が除去できると思われる鍛造装置を対象とした試験においては、上記のような引張力付与手段４０が設けられていない試験装置１を用いてもよいということになる。つまり、本実施形態にかかる試験装置１の引張力付与手段４０は、素材Ｍがコイル状に巻かれる鍛造装置（図３に示したような鍛造装置１００）を念頭においたものであるといえる。
【００３０】
以上説明した本実施形態にかかる試験装置１によれば、鍛造工程に供給される素材Ｍのせん断による切断工程の評価が簡単になる。
【００３１】
また、本実施形態にかかる試験装置１は、上記のような引張力付与手段４０を備えるものであるため、試験装置１による素材Ｍの切断の状態を、コイル状の素材Ｍが連続的に供給される鍛造装置における素材Ｍの切断の状態に近づけることが可能である。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら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改変が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  せん断試験装置
１０  単発型プレス機
２０  固定刃部
２１  固定側空間
３０  移動刃部
３１  移動側空間
４０  引張力付与手段
４１  素材接続部
４１１  第一傾斜面
４２  引張力付与部
４２１  第二傾斜面
Ｍ  素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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