(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺でばね特性を有する試料を固定する固定部と、
前記固定部に固定された試料の両端部にそれぞれ当接する第一の駆動片と第二の駆動片と、
前記第一の駆動片と前記第二の駆動片とを駆動させて、前記試料の両端部に垂直方向の上方向及び下方向から所定の外力を加えて、両端部の一方を下方向に他方を上方向にそれぞれ撓ませる外力負荷部と、
外力除荷後の試料の両端部の永久ひずみをそれぞれ検出する変位検出部と、
を備えたことを特徴とするばね限界値試験機。
【請求項２】
長尺でばね特性を有する試料が取り付けられる試料取付軸と、回転駆動する駆動軸とが、同一軸線上に対峙して設けられ、
前記試料取付軸の駆動軸側の端部には、試料を固定する固定部が設けられ、他方の端部には、試料に作用するトルクを検出するトルク検出部が設けられ、
前記駆動軸の前記試料取付軸側の端部には、前記駆動軸を挟んで径方向に突出して設けられたアームと、該アームの一の自由端部に、前記固定部に固定された試料の一方の面に対向して設けられた第一の駆動片と、前記アームの他方の自由端部に、前記固定部に固定された試料の他方の面に対向して設けられた第二の駆動片と、を備えるとともに、
前記駆動軸の回転によって前記アームが回転することにより、前記第一の駆動片および第二の駆動片を介して試料に外力が負荷され、外力除荷後の試料の永久ひずみを測定する変位検出部と、
を備えたことを特徴とするばね限界値試験機。
【請求項３】
請求項１又は２記載のばね限界値試験機において、
前記第一の駆動片および前記第二の駆動片のうち少なくとも一方は、試料に外力を与えない位置に移動するか或いは着脱自在であることを特徴とするばね限界値試験機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のばね限界値試験機において、
前記第一の駆動片、前記第二の駆動片および前記変位検出部は、前記試料の長手方向に沿って移動可能となっていることを特徴とするばね限界値試験機。
【請求項５】
長尺でばね特性を有する試料の略中央部を固定し、
次いで、前記試料の両端部に、前記試料に対して垂直な方向に上方向及び下方向から所定の外力を負荷して試料の両端部の一方を下方向に他方を上方向にそれぞれ撓ませ、所定時間経過後、外力を除荷して前記試料の永久ひずみを測定する作業を繰り返しておこない、
次いで、永久ひずみが所定の値となった時の両端部の曲げ応力の平均値を算出してばね限界値を計測することを特徴とするばね限界値計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ばね限界値の測定を行うためのばね限界値試験機およびばね限界値を計測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板ばねまたは線ばねは、使用状態においてヘタリを生じないで、いかに高い応力で使用できるかが重要な条件となる。このために使用される尺度が、ばね限界値である。ばね限界値Ｋｂとは、曲げ変形により外力を加え、その外力解放後の永久変形が「規定の永久変形」になるときの表面最大応力をいう。ここで、規定の永久変形は、（１）式で得られる表面最大応力σr が負荷されたときの試料の特定位置の弾性変形量と同じ値とする。
σr ＝（３／８００００）Ｅ…（１）
ここに、Ｅは試料のヤング率（ＭＰａ）である。
【０００３】
このようなばね限界値Ｋｂを求める手順は、以下の説明において、ばね限界値Ｋｂを規定するために与える応力σr の状態における特定位置の変形量を「規定の変形量δ」ということにすると、次の手順（ａ），（ｂ）による。
（ａ）外力を段階的に変化させながら、各段階の外力解放時における特定位置の永久変形量の測定を永久変形量が規定の変形量δを超えるまで繰り返す。
（ｂ）前記永久変形量の測定値が規定の変形量δを超える直前の応力σi と変形量ｄi 、直後の応力σi+1 と変形量ｄi+1 を用いて、規定の変形量δに対応する応力を（２）式による比例配分で求め、ばね限界値Ｋｂとする。
Ｋｂ＝σi ＋（σi+1 −σi ）（δ−ｄi ）／（ｄi+1 −ｄi ）…（２）
【０００４】
しかし、このような基本定義だけでは実用的な試験方法を規定することはできないので、ＪＩＳ等の規格では、試料の変形形態、永久変形量の測定位置、規定の永久変形量δ、外力負荷方法、応力ステップ、測定条件ｌ2／ｔ（ｌは測定長さ、ｔは板厚）、応力計算式を具体的に定めて、試験方法を規定している。
ＪＩＳでは、ばね限界値の試験方法として、モーメント負荷方式と、繰り返したわみ方式の２つの方式が規定されている。
モーメント負荷方式［ＪＩＳ  Ｈ３１３０（ばね用ベリリウム銅、りん青銅及び洋白の板及び条）のモーメント式試験］は、負荷モーメントＭと試験片の断面係数Ｚとの比として、負荷応力σを計算する方式である。モーメント負荷方式のばね限界値試験機の構成の概略図を図１１に示す。
【０００５】
図１１に示すばね限界値試験機１００は、軸１０１の先端部に設けられ、試料１０２を固定する固定部１０３と、試料固定部１０３と異なる位置で取り付けられ、所定の腕長さ（ｒ）を有する振り子１０５と、該振り子１０５の自由端部に取り付けられた錘１０６と、軸１０１と同軸的に回転する回転筒１０４に、前記試料１０２の先端部側に突出して取り付けられた駆動片回転アーム１０７と、前記駆動片回転アーム１０７の試料１０２側の側面に、該試料１０２に当接して撓ませる駆動片１０８と、振り子１０５の角度を読み取る軸１０１に取り付けた目盛板１０９と、試料１０２の永久ひずみを測定するダイヤルゲージ１１０などにより構成されている。
そして、ｂを板幅、ｔを板厚、σを応力、Ｍを負荷モーメント、Ｚを試料の断面係数、とすると、
σ＝Ｍ／Ｚ…（３）
Ｚ＝ｂｔ2 ／６…（４）
となり、試料に与えるモーメントＭは図１１に示す各値に対して次式のようになる。
Ｍ＝ｒＷ sinθ…（５）
この場合に、錘Ｗと振上げ角θの選択により負荷モーメントを変更する。なお、同一錘を使うとき、角度目盛が sinθi+1 ／ sinθi ≒１．０６となるようにしてある。現在生産されているこの方式の試験機ではｒ＝１４０mmとなっている。
【０００６】
モーメントの負荷と除荷は、図１１に示す負荷点Ｐを押圧する爪を手動操作で回転移動させるメカニズムによる。除荷後の負荷点の永久変形量ｅは１μｍ読みのダイヤルゲージ１１０で測定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のモーメント負荷方式のばね限界値測定の場合には、試料の一方の端部のみの測定であったので、データの正確性を担保するため複数回の測定を行う場合には、２本以上の試料が必要であったため、試料コストが多くかかってしまうという問題点があった。
また、試料の取付作業や試験も最低２回以上行わなければならず、試験するための作業の手間と時間も多くかかってしまうという問題点もあった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、データの正確性を担保しつつ試料コストの削減が図れ、且つ作業工数および作業時間を軽減したばね限界値試験機および効率的なばね限界値計測方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１記載の発明は、例えば、図１〜１０に示すばね限界値試験機（１）において、
長尺でばね特性を有する試料を固定する固定部（３４：試料固定部）と、
前記固定部に固定された試料の両端部にそれぞれ当接する第一の駆動片（４８）と第二の駆動片（４９）と、
前記第一の駆動片と前記第二の駆動片とを駆動させて、前記試料の両端部に垂直方向の上方向及び下方向からの所定の外力を加えて、両端部の一方を下方向に他方を上方向にそれぞれ撓ませる外力負荷部（４：駆動ユニット）と、
外力除荷後の試料の両端部の永久ひずみをそれぞれ検出する変位検出部（３７）と、
を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、固定部に固定された試料の両端部は、外力負荷部によって第一の駆動片と第二の駆動片が駆動されることにより下方向及び上方向に撓み、外力除去後の試料の永久ひずみが変位検出部によってそれぞれ検出されるので、１回の試験で２つの測定値を得ることが出来ることとなって試料や測定時間の節約が出来る。
【００１１】
ここで、試料の両端部に外力を加える二つの駆動片の回転方向は同一とし、順方向回転で両側の試料の応力を増加させ、逆方向回転で応力を減少させる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、長尺でばね特性を有する試料が取り付けられる試料取付軸（３２）と、回転駆動する駆動軸（４５）とが、同一軸線上に対峙して設けられ、
前記試料取付軸の駆動軸側の端部には、試料を固定する固定部（３４：試料固定部）が設けられ、他方の端部には、試料に作用するトルクを検出するトルク検出部（３６）が設けられ、
前記駆動軸の前記試料取付軸側の端部には、前記駆動軸を挟んで径方向に突出したアーム（４６：第一の駆動片取付アーム、４７：第二の駆動片取付アーム）と、該アームの一の自由端部に、前記固定部に固定された試料の一方の面に対向して設けられた第一の駆動片（４８）と、前記アームの他方の自由端部に、前記固定部に固定された試料の他方の面に対向して設けられた第二の駆動片（４９）と、を備えるとともに、
前記駆動軸の回転によって前記アームが回転することにより、前記第一の駆動片および第二の駆動片を介して試料に外力が負荷され、外力除荷後の試料の永久ひずみを測定する変位検出部（３７）と、
を備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、固定部に固定された試料の両端部は、外力負荷部によって第一の駆動片と第二の駆動片が駆動されることにより撓み、変位検出部によって外力除去後の試料の永久ひずみがそれぞれ検出されるので、１回の試験で２つの測定値を得ることが出来ることとなって試料や測定時間の節約が出来る。
また、アームが回転することにより試料に駆動片が当接し、試料の両端部に曲げ外力を加えることが出来るので、一つの駆動装置により両端部に同時に曲げ外力を加えることが出来ることとなって、装置をコンパクト且つ安価にすることが出来る。
加えて、固定部から第一の駆動片および第二の駆動片までの距離を等しくすれば、試料の両端部に作用するモーメント負荷を等しくすることが出来る。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のばね限界値試験機において、
前記第一の駆動片および前記第二の駆動片のうち少なくとも一方は、試料に外力を与えない位置に移動するか或いは着脱自在であることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、第一の駆動片および第二の駆動片のうち少なくとも一方は試料に外力を与えない位置に移動するか或いは着脱自在であるので、一方を使用していない状態にしておけば、試料の片側のみ測定することが出来ることとなって、片方のみ測定したい場合或いは試料の長手方向の長さが短く両端部を測定出来ない時でも使用出来ることとなって使い勝手が向上する。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のばね限界値試験機において、
前記第一の駆動片、前記第二の駆動片および前記変位検出部は、前記試料の長手方向に沿って移動可能となっていることを特徴としている。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、第一の駆動片、第二の駆動片および変位検出部は、試料の長手方向に沿って移動可能となっているので、試料の厚さ及びばね限界に対応した測定条件としての測定長さ、即ち、試料固定部の端面から負荷点までの距離（図９のｌ1、ｌ2 ）を任意に設定出来る。
【００１８】
請求項５記載の発明は、ばね限界値計測方法において、
長尺でばね特性を有する試料の略中央部を固定し、
次いで、前記試料の両端部に、前記試料に対して垂直方向に上方向及び下方向から所定の外力を負荷して試料の両端部の一方を下方向に他方を上方向にそれぞれ撓ませ、所定時間経過後、外力を除荷して前記試料の永久ひずみを測定する作業を繰り返しておこない、
次いで、永久ひずみが所定の値となった時の両端部の曲げ応力の平均値を算出してばね限界値を計測することを特徴としている。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、長尺な試料の略中央部が固定され、次いで、試料の両端部に、試料に対して垂直方向に所定の外力が負荷されて試料の両端部の一方を下方向に他方を上方向にそれぞれ撓まされ、所定時間経過後、外力が除荷された試料の永久ひずみが測定される作業が繰り返して行われ、次いで、永久ひずみが所定の値となった時の両端部の曲げ応力の平均値が算出されてばね限界値が計測されるので、一回の試験で２つのデータが得られることとなって、試料コストと試験作業の手間を軽減させることが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るばね限界値試験機およびばね限界値計測方法の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るばね限界値試験機の要部構成を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ部の正面図である。
【００２１】
図１、図２に示すばね限界値試験機１は、ベース２上に、試料である板ばねＳを固定する試料取付ユニット３と、試料取付ユニット３内に取り付けられた板ばねＳを所定の方向に撓ませる駆動ユニット４（外力負荷部）と、該ばね限界値試験機１の各種動作制御を行う制御部５と、により概略構成されている。
【００２２】
前記試料取付ユニット３は、更に、試料取付軸支持台３１に設けられた試料取付軸３２と、この試料取付軸３２の駆動ユニット４側の端部にフランジ部３３を介して設けられ、板ばねＳを固定する試料固定部３４と、前記試料取付軸３２の他方の端部に継手３５を介して設けられ、板ばねＳに作用したトルクを検出するトルク検出部３６と、前記試料取付軸支持台３１に移動可能に設けられた変位検出部３７、３７などにより構成されている。
【００２３】
前記試料取付軸３２は、試料取付軸支持台３１に取り付けられた軸受部３１ａによって支持され、軸芯を中心に回動自在となっている。
前記試料固定部３４は、図３および図４に示すように、フランジ部３３に一端部が固定された試料載置台３４１と、該試料載置台３４１を挟んで板ばねＳを固定する上押さえ部材３４２と、下支え部材３４３と、を備えている。
前記試料載置台３４１には、長手方向に所定幅離れた位置に穴３４１ａ、３４１ａが２ヶ所設けられている。
前記上押さえ部材３４２と前記下支え部材３４３にも、長手方向に前記試料載置台３４１と同一間隔でねじ穴３４２ａ、３４３ａが設けられている。
【００２４】
また、前記下支え部材３４３には、二つのねじ穴３４３ａ、３４３ａの真ん中にもう一つねじ穴３４３ｂが設けられている。
そして、両端のねじ穴３４２ａ、３４３ａおよび穴３４１ａには、ボルトねじ３４４、３４４が貫通して設けられ、ナット３４５、３４５によって締め付けられることにより試料載置台３４１と上押さえ部材３４２との間に挟まれた板ばねＳが固定されるようになっている。
また、下支え部材３４３の真ん中のねじ穴３４３ｂにも、先端部が曲面のボルトねじ３４６が通され、ボルトねじ３４６を回して前記試料載置台３４１の下面を上方に押圧することにより、締結力が、板ばねＳに均等に作用してより確実に板ばねＳを固定することが出来るようになっている。
【００２５】
トルク検出部３６は、例えば、トルクレンチ等のトルクセンサを備え、試料取付軸３２に作用するトルクを検出して制御部５に出力する。
また、前記フランジ部３３には、図５に示すように、加振装置３３０が設けられている。この加振装置３３０は、フランジ部３３に一端が取り付けられた振動板取付アーム３３１と、その自由端部に設けられた磁性を有する振動板３３２と、前記試料取付軸支持台３１から突出して、前記振動板３３２と対向する位置に設けられたコイル３３３と、振動板取付アーム３３１と当接し、板ばねＳを定位置に固定するためのストッパー３３４などにより構成されている。
【００２６】
そして、前記コイル３３３に交流電流を流すことにより、前記振動板３３２が振動するとともに、その振動が振動板取付アーム３３１とフランジ部３３とを介して試料取付軸３２に伝達される。この振動により、前記試料取付軸３２にトルクが作用した場合に試料取付軸３２と軸受部３１ａとの間の摩擦力を低減させることが出来る。
また、前記コイル３３３に直流電流を流すことにより、振動板取付アーム３３１をストッパー３３４に引きつけて当接させた状態を保持することができ、これにより前記試料取付軸３２を定位置に固定することが出来るようになっている。
【００２７】
前記変位検出部３７は、図２に示すように、前記試料固定部３４を挟んで上下に設けられ、水平に且つ前記試料取付軸３２に接近或いは離間する方向に沿って前記試料取付軸支持台３１上を移動する移動部材３７１に取り付けられている。
前記試料取付軸支持台３１には、図６に示すように、移動部材３７１を移動させるための案内溝３１１と該案内溝３１１と平行に主スケール３１２が設けられている。
前記移動部材３７１には、前記主スケール３１２と突き合わさった状態となって、主スケール３１２の側面を摺動するバーニヤ３７１ａが設けられている。
従って、主スケール３１２とバーニヤ３７１ａの読みとりによって変位検出部３７の位置を正確に合わせることが出来るようになっている。
また、移動部材３７１は、ねじ３７２によって固定されるようになっている。
【００２８】
前記変位検出部３７は、非接触式の変位センサ、例えば、半導体レーザを使用した変位センサ（図示省略）を備えている。
この変位検出部３７により、板ばねＳを所定の外力で撓ませた後の板ばねＳの永久ひずみ量を測定することが出来るようになっている。
前記駆動ユニット４は、図１に示すように、ベース２上に設けられた駆動軸支持台４１に取り付けられサーボモータ４２と、該サーボモータ４２の回転を伝達するウォーム軸４３と、該ウォーム軸４３の回転を９０度方向を変えて伝達するウォーム歯車４４と、このウォーム歯車４４の軸芯に一端が固定された駆動軸４５と、該駆動軸４５の他方の端部に固定され、水平に且つ前記駆動軸４５に対して直角な方向に左右に突出して設けられた第一の駆動片取付アーム４６と第二の駆動片取付アーム４７と、この第一の駆動片取付アーム４６と第二の駆動片取付アーム４７の前記駆動軸４５を挟んだ左右の端部に着脱自在に取り付けられた第一の駆動片４８および第二の駆動片４９などにより構成されている。
【００２９】
前記駆動軸支持台４１は、回転軸４１ａを備え、この回転軸４１ａを中心として駆動ユニット４全体が図中の矢印の方向に回動することが出来るようになっていて、試料取付軸３２側の前方を開放することにより、板ばねＳの取付作業、変位検出部３７の位置の設定及び駆動片４８の位置の設定作業を楽に行えるようになっている。
前記サーボモータ４２は、図示しない電源に接続されるとともに、前記制御部５の駆動制御に基づいて駆動するようになっている。
前記駆動軸４５は、駆動軸支持台４１に取り付けられた軸受部４１ｂに軸芯を中心に回動自在に支持されている。
【００３０】
前記第一の駆動片取付アーム４６は、前記駆動軸４５を挟んで左右に突出した右突出部４６ａ（図１の下側）と左突出部４６ｂ（図１の上側）と、左突出部４６ｂの先端部に設けられ、前記第二の駆動片取付アーム４７を押圧する押圧部４６ｃなどを備えている。
前記押圧部４６ｃとアーム４７間には引張りばね（図示省略）が張られていて、そのばねに抗してアーム４７を押すねじ（図示省略）を備え、このねじによって、第二の駆動片取付アーム４７に取り付けられた第二の駆動片４９と第一の駆動片４８の角度変更が出来るようになっている。このようにして、測定開始のときに駆動片４８と駆動片４９が同時に試料Ｓに接触するようにする。
前記第一の駆動片取付アーム４６の右突出部４６ａの上面には、図７に示すように、第一の駆動片４８を駆動軸４５に接近或いは離間移動させるための案内溝４６１と該案内溝４６１と平行に主スケール４６２が設けられている。
【００３１】
前記第一の駆動片４８には、前記主スケール４６２と突き合わさった状態となって、主スケール４６２の側面を摺動するバーニヤ４８１が設けられている。
従って、主スケール４６２とバーニヤ４８１の読みとりによって第一の駆動片４８の位置を正確に合わせることが出来るようになっている。
また、第一の駆動片４８は、ねじ４８２によって固定されている。
前記第二の駆動片取付アーム４７の上面にも、第二の駆動片４９を駆動軸４５に接近或いは離間移動させるための案内溝（図示省略）と該案内溝と平行に主スケール（図示省略）が設けられている。
【００３２】
前記第一の駆動片４８、第二の駆動片４９は、例えば、図８に示すように、板ばねＳと当接する部分が鋭角な柱状形を有し、当接部の一部に切欠部４８ａ、４９ａが設けられている。
前記切欠部４８ａ、４９ａは、前記変位検出部３７による変位の測定位置となっている。駆動片４８、４９のエッジ部４８ｂ、４８ｃ及び４９ｂ、４９ｃが試料Ｓに接触する。
【００３３】
前記第一の駆動片４８は、図９に示すように、板ばねＳの上面の端部を覆った位置に配置され、前記第二の駆動片４９は、板ばねＳの下面の端部を覆った位置に配置されている。
この第一の駆動片４８および第二の駆動片４９は、第一の駆動片取付アーム４６、第二の駆動片取付アーム４７に着脱自在であるとともに、板ばねＳの長手方向に沿って位置を変更出来るようになっていて、板ばねＳの測定条件に対応する測定長さに応じて位置変更されるようになっている。
そして、駆動軸４５の回転によって、各駆動片４８、４９が、板ばねＳに当接するとともに、更に板ばねＳを下方向および上方向にそれぞれ撓ませる。
【００３４】
続いて、前記制御部５は、いわゆるパーソナルコンピュータであり、図１０に示すように、入力ポート５１、出力ポート５２、ＲＯＭ５３（Read Only Memory）、ＲＡＭ５４（Random Access Memory）、ＣＰＵ５５（Central Processing Unit ）、メモリ５６、ＣＲＴ５７（Cathode Ray Tube）などを備え、それぞれバス５８によって接続されている。
前記入力ポート５１は、キーボード５９、トルク検出部３６、変位検出部３７から出力された各信号を入力する。
前記出力ポート５２は、ＣＰＵ５５で生成された各種の制御信号を、例えば、サーボモータ４２等に出力する。
【００３５】
前記ＲＯＭ５３は、トルク制御等の各種制御プログラムや、そのプログラム処理で使用されるデータなどを格納している。
前記ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５５で演算処理するときのワークメモリ（図示省略）、処理した結果を一時的に記憶するメモリ領域を有する。
前記ＣＰＵ５５は、ＲＯＭ５３に格納された各種プログラムに従ってＲＡＭ５４のワークメモリ（図示省略）を作業領域に使用しつつ、キーボード５７の各キーの操作に応じた処理を実行してサーボモータ４２の駆動制御等や、トルク検出部３６或いは変位検出部３７から出力したデータの演算処理等を行う。
【００３６】
前記メモリ５６は、ＣＰＵ５５で演算処理された結果を記憶する。
前記ＣＲＴ５７には、キーボード５９による測定条件の入力結果や試験結果などが表示されるようになっている。
前記キーボード５９は、負荷増加速度、保持時間、開放速度等の測定条件の入力を行うためのものである。
【００３７】
次に、上記ばね限界値試験機の板ばねの試験動作を説明する。
まず、駆動ユニット４を回転軸４１ａを中心として、試料取付軸３２側の前方を開放する方向に回転させる。
次いで、試料固定部３４に板ばねＳを固定する。
次いで、第一の駆動片４８および第二の駆動片４９を案内溝４６１に沿って移動させ、板ばねＳの端部の所定位置でねじ４８２で締め付けて固定する。
次いで、それぞれの変位検出部３７を案内溝３１１に沿って移動させ、第一の駆動片４８および第二の駆動片４９の切り欠き部４８ａ、４９ａを変位検出部３７の半導体レーザが通過する位置でねじ３７２を締め付けて固定する。
次いで、駆動ユニット４を回転軸４１ａを中心として試料取付ユニット３方向に回転させ、試料取付軸３２の軸芯と駆動軸４５の軸芯が一直線となる位置にセットする。
【００３８】
続いて、キーボード５９操作により、板厚、板幅、予測ばね限界値又は試験開始時のトルク設定等の試料条件の入力や両側同時測定か、或いは片側づつの測定か、負荷時間、保持時間等の測定条件の入力を行う。
設定された各種の条件内容は、ＣＲＴ５７画面に表示されるとともに、その条件データが制御部５に入力ポート５１を介して入力される。制御部５のＣＰＵ５５は、ＲＯＭ５３からサーボモータ４２の駆動制御プログラムを取り出して、ＲＡＭ５４を作業領域として、入力された条件データから駆動制御信号を生成して、サーボモータ４２に出力される。
【００３９】
次いで、サーボモータ４２は、制御部５からの駆動制御信号に基づいて駆動し、駆動軸４５を回転させる。この駆動軸４５の回転によって、第一の駆動片取付アーム４６、第二の駆動片取付アーム４７に取り付けられた第一の駆動片４８と第二の駆動片４９が回転して板ばねＳに当接して、板ばねＳに所定の応力が一定時間負荷され、板ばねＳを撓ませる。
このとき、板ばねＳに作用する負荷モーメントが試料取付軸３２を介してトルク検出部３６のトルクレンチによって検出される。検出されたトルクは、トルク信号として制御部５に出力される。そして、制御部５のＣＰＵ５５の演算処理によりトルクが算出されてＣＲＴ５７に表示される。
また、このとき、試料取付軸支持台３１から突出して設けられたコイル３３３に交流電流が流され、振動板３３２を振動させることにより、試料取付軸３２にトルクが作用した場合に試料取付軸３２と軸受部３１ａとの間の摩擦力を低減させている。
【００４０】
次に、一定時間が経過した後、外力を除荷する。そして、コイル３３３に直流電流を流すことにより、振動板取付アーム３３１をストッパー３３４に引きつけて当接させた状態を保持し、試料取付軸３２を定位置に固定する。
次いで、変位検出部３７により、板ばねＳの両端部の永久ひずみ（例えば、図９中のｅ１、ｅ２）をそれぞれ測定し、その結果を変位信号として制御部５に出力する。そして、制御部５のＣＰＵ５５の演算処理により永久ひずみを算出してその結果をＣＲＴ５７に表示する。
続いて、前回よりも大きい外力を一定時間板ばねＳに負荷し、除荷後の永久ひずみを測定する。永久ひずみが所定の値となるまでこの操作を繰り返して行う。そして、永久ひずみが所定の値となったときの応力がばね限界値として求まる。
【００４１】
以上説明した本発明に係るばね限界値試験機によれば、試料固定部３４に固定された板ばねＳの両端部は、駆動ユニット４によって第一の駆動片４８と第二の駆動片４９が駆動されることにより撓み、変位検出部３７によって外力除去後の板ばねＳの永久ひずみがそれぞれ検出されるので、１回の試験で２つの測定値を得ることが出来ることとなって板ばねＳや測定時間の節約が出来る。
また、第一の駆動片取付アーム４６と第二の駆動片取付アーム４７が回転することにより板ばねＳに第一の駆動片４８と第二の駆動片４９が当接し、板ばねＳの両端部に曲げ外力を加えることが出来るので、一つの駆動ユニット４により両端部に同時に曲げ外力を加えることが出来ることとなって、装置をコンパクト且つ安価にすることが出来る。
【００４２】
加えて、試料固定部３４から第一の駆動片４８および第二の駆動片４９までの距離を等しくすれば、板ばねＳの両端部に作用するモーメント負荷を等しくすることが出来る。
第一の駆動片４８および第二の駆動片４９は着脱自在であるので、一方を外しておけば、板ばねＳの片側のみ測定することが出来ることとなって、片方のみ測定したい場合或いは板ばねＳの長手方向の長さが短く両端部を測定出来ない時でも使用出来ることとなって使い勝手が向上する。
長尺な板ばねＳの略中央部が固定され、次いで、板ばねＳの両端部に、板ばねＳに対して垂直方向に所定の力が負荷されて板ばねＳが撓まされ、所定時間経過後、力が除荷された板ばねＳの永久ひずみが測定される作業が繰り返して行われ、次いで、永久ひずみが所定の値となった時の両端部の曲げ応力の平均値が算出されてばね限界値が計測されるので、一回の試験で２つのデータが得られることとなって、試料コストと試験作業の手間を軽減させることが出来る。
【００４３】
なお、本実施の形態では、外力負荷部として、駆動軸を中心として回転モーメントを両端部に同時に与える機構としたが、両端部に別々の外力負荷部を設けてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、固定部に固定された試料の両端部は、外力負荷部によって第一の駆動片と第二の駆動片が駆動されることにより撓み、外力除去後の試料の永久ひずみが変位検出部によってそれぞれ検出されるので、１回の試験で２つの測定値を得ることが出来ることとなって試料や測定時間の節約が出来る。
【００４５】
請求項２記載の発明によれば、固定部に固定された試料の両端部は、外力負荷部によって第一の駆動片と第二の駆動片が駆動されることにより撓み、変位検出部によって外力除去後の試料の永久ひずみがそれぞれ検出されるので、１回の試験で２つの測定値を得ることが出来ることとなって試料や測定時間の節約が出来る。
また、アームが回転することにより試料に駆動片が当接し、試料の両端部に曲げ外力を加えることが出来るので、一つの駆動装置により両端部に同時に曲げ外力を加えることが出来ることとなって、装置をコンパクト且つ安価にすることが出来る。
加えて、固定部から第一の駆動片および第二の駆動片までの距離を等しくすれば、試料の両端部に作用するモーメント負荷を等しくすることが出来る。
【００４６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、第一の駆動片および第二の駆動片のうち少なくとも一方は着脱自在であるので、一方を外しておけば、試料の片側のみ測定することが出来ることとなって、片方のみ測定したい場合或いは試料の長手方向の長さが短く両端部を測定出来ない時でも使用出来ることとなって使い勝手が向上する。
【００４７】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、第一の駆動片、第二の駆動片および変位検出部は、試料の長手方向に沿って移動可能となっているので、試料の厚さ及びばね限界に対応した測定条件としての測定長さ、即ち、試料固定部の端面から負荷点までの距離を任意に設定出来る。
【００４８】
請求項５記載の発明によれば、長尺な試料の略中央部が固定され、次いで、試料の両端部に、試料に対して垂直方向に所定の力が負荷されて試料が撓まされ、所定時間経過後、力が除荷された試料の永久ひずみが測定される作業が繰り返して行われ、次いで、永久ひずみが所定の値となった時の両端部の曲げ応力の平均値が算出されてばね限界値が計測されるので、一回の試験で２つのデータが得られることとなって、試料コストと試験作業の手間を軽減させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るばね限界値試験機の要部構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部の正面図である。
【図３】試料固定部の分解斜視図である。
【図４】試料固定部の正面図である。
【図５】加振装置の構成を示した図である。
【図６】変位検出部の移動機構を説明するための図である。
【図７】第一の駆動片の移動機構を説明するための図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図８】第一の駆動片および第二の駆動片の形態を説明するための斜視図である。
【図９】第一、第二の駆動片の駆動機構および変位検出部の移動機構を説明するための図である。
【図１０】制御部の主要構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】従来のモーメント負荷方式のばね限界値試験機の主要構成を示した図である。
【符号の説明】
１    ばね限界値試験機
３    試料取付ユニット
４    駆動ユニット（外力負荷部）
５    制御部
３２    試料取付軸
３４    試料固定部（固定部）
３６    トルク検出部
３７    変位検出部
４５    駆動軸
４６    第一の駆動片取付アーム（アーム）
４７    第二の駆動片取付アーム（アーム）
４８    第一の駆動片
４９    第二の駆動片
【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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