JP2014206447A - 曲げ試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ試験の結果が得られる前に、供試体を支持する部位で、供試体が破損することを抑制する技術を提供すること。
【解決手段】曲げ試験装置１は、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃを繰り返し曲げる装置である。曲げ試験装置１は、供試体１０における曲げ対象部分１０Ｃの一方側の部分を一の平面内（ＸＹ平面内）で回転可能に支持する回転支持部２０と、供試体１０における前記曲げ対象部分１０Ｃの他方側の部分がＸＹ平面内の予め定められた位置にある状態で、回転支持部２０をＸＹ平面に沿う既定の経路９０において繰り返し往復移動させる往復移動機構３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、供試体の曲げ特性を試験する曲げ試験装置に関する。

例えば、自動車のドアに取り付けられる電線（複数本の電線から構成されるワイヤーハーネスを含む。）は、自動車のドアが繰り返し開閉されるのに応じて、繰り返し曲げられる場合がある。このように繰り返し曲げられる供試体について、その曲げ特性（曲げに対する耐性等）を試験するため、いくつかの曲げ試験装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、電線の一方側の部分を固定保持し、該一方の部分から所要距離を隔てた他方側の部分を保持して、該他方側の部分を、直線上で往復移動させることにより、電線を繰り返し屈曲させる、電線曲げ試験装置（屈曲試験装置）が開示されている。この屈曲試験装置では、例えば、電線が断線に至るまでの屈曲回数が測定される。

また、ＭＩＬ規格（ＭＩＬ−Ｃ−１３７７７）に準拠した電線の曲げ試験を行うための装置も知られている。この種の電線曲げ試験装置では、所要の曲げ半径を有する一対のマンドレルの間に電線が配置される。そして、該電線の一方の端部にウエイトを連結し、他方の端部を、弧状の経路に沿って左右に往復移動させる。これにより、電線の曲げ対象部分が、両側のマンドレルの凸状の湾曲面に沿って、左右に繰り返し曲げられる。この電線曲げ試験によると、電線が断線するまでの曲げ回数を測定したり、あるいは、所定回数曲げ後における電線の状態を検査したりすることで、電線の曲げ特性が試験される。

特開２００２−１５７９２７号公報

ところで、供試体を曲げた際、供試体の中心軸（中立軸）に対して、曲げ部分の内側には圧縮応力が作用し、曲げ部分の外側には引張応力が作用する。従来の曲げ試験装置では、往復移動のために供試体を支持する部分が強固に支持されるため、供試体を支持する部位、即ち、曲げ対象部分ではない部位に試験に関係のない力（支持応力）がかかることがあった。このため、曲げ試験の結果（例えば、曲げ対象部分が破損するまでに至るまでの曲げ回数の測定結果）が得られる前に、供試体を支持した部位で供試体が破損し、曲げ特性を正確に評価できないことがあった。

そこで、本発明は、曲げ試験の結果が得られる前に、供試体を支持する部位で、供試体が破損することを抑制する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の態様は、供試体の曲げ対象部分を繰り返し曲げる曲げ試験装置であって、前記供試体を回転可能に支持する支持部、を備え、前記支持部は、前記供試体の曲げに追従して回転する機構を備えている。

また、第２の態様は、第１の態様に係る曲げ試験装置において、前記曲げ対象部分の両側において相互に対向する湾曲面を形成する一対のマンドレル、をさらに備え、前記支持部は、前記供試体における前記曲げ対象部分の一方側の部分を支持する。

また、第３の態様は、第１の態様に係る曲げ試験装置において、前記供試体における前記曲げ対象部分の一方側の部分を、他方固定端に近い位置から遠い位置に至る直線状の経路に沿って、往復移動させる移動機構、を備えており、前記一方側の部分および前記他方側の部分が、前記支持部によってそれぞれ支持されている。

第１から第３までの態様に係る曲げ試験装置によると、供試体における往復移動のために支持される部分、即ち、曲げ対象部分ではない部分に試験に関係のない力（支持応力）がかかることを抑制することができる。これにより、供試体の曲げ試験の結果、例えば、曲げ対象部分が断線に至るまでの曲げ回数の測定結果が得られる前に、供試体を支持した部位で、供試体が破損してしまうことを抑制できるため、曲げ試験を適切に行うことができる。

また、第２の態様に係る曲げ試験装置によると、ＭＩＬ規格（ＭＩＬ−Ｃ−１３７７７）に準拠した曲げ試験を行うことができる。

また、第３の態様に係る曲げ試験装置によると、供試体に張力が加わらない状態で、供試体を曲げることができる。これにより、供試体に負荷が掛からない態様で、曲げ試験を行うことができる。

第１実施形態に係る曲げ試験装置の概略正面図である。 曲げ試験装置における、供試体を支持する回転支持部の概略正面図である。 回転支持部の概略上面図である。 曲げられた状態の供試体を示す図である。 第２実施形態に係る曲げ試験装置の概略正面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

＜１． 第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る曲げ試験装置１の概略正面図である。図２は、曲げ試験装置１における、供試体を支持する回転支持部２０の概略正面図である。また、図３は、回転支持部２０の概略上面図である。

曲げ試験装置１は、ＭＩＬ規格（ＭＩＬ−Ｃ−１３７７７）に準拠した供試体１０の曲げ試験を行うための装置であり、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃを繰り返し曲げる装置である。曲げ試験装置１は、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃの一方側の部分を支持するための回転支持部２０と、回転支持部２０を移動させるための往復移動機構３０と、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃの他方側の部分を固定するための固定部４０とを備えている。

曲げ試験装置１は、相互に対向する線対称な凸状の一対の湾曲面５０Ｓ，５０Ｓを形成している一対のマンドレル５０，５０を備えている。マンドレル５０は、湾曲面形成体の一例である。図１に示されるように、一対のマンドレル５０，５０は、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃの両側に、それぞれ配置されている。

固定部４０は、供試体１０における曲げ対象部分１０Ｃの他方側の部分（図示の例では、端部）に取り付けられるウエイト４１と、他方側の部分が振れるのを止める振れ止部４３とを備えている。固定部４０は、ウエイト４１により供試体１０に荷重を負荷して供試体１０を鉛直方向に沿って真っ直ぐに延びるようにし、且つ、両方から他方側の部分に接する振れ止部４３によって、他方側の部分が左右に揺れることを抑制する。

回転支持部２０は、供試体１０における前記曲げ対象部分１０Ｃの一方側の部分を、鉛直方向に沿う一の平面（図１に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向で規定されるＸＹ平面）内で回転可能に支持する。回転支持部２０は、図２及び図３に示されるように、ベース部２１と、ベース部２１に固定されたベアリング部２３と、ベアリング部２３に支持されたチャック部２５とを備えている。なお、ベアリング部２３における内輪部分及び外輪部分のうち、一方がベース部２１と連結されており、他方がチャック部２５と連結されている。

ベース部２１は、往復移動機構３０に接続されている。ベース部２１は、往復移動機構３０が備える不図示のレール部上を移動するスライダー部として機能する。すなわち、ベース部２１が、不図示のレール部上を往復移動することにより、回転支持部２０が既定の経路９０上を往復移動する。この経路９０は、ベース部２１がその経路９０に沿って移動したときに、供試体１０における一対の湾曲面５０Ｓ，５０Ｓに挟まれる部分１０Ｆの位置が一定に維持されるように設定されている。例えば、経路９０は、一対の湾曲面５０Ｓ，５０Ｓの対称軸ＳＬ１に対して線対称な弧状とされている。

回転支持部２０は、既定の経路９０上を往復移動することにより、供試体１０の曲げ対象部分１０Ｃを、一対の湾曲面５０Ｓに沿わせて左右に繰り返し曲げる。なお、供試体１０を通電しておき、試験中に供試体１０における通電が途絶えたことを検出することによって、断線に至ったか否かを容易に判定することが可能である。

図４は、曲げられた状態の供試体１０を示す図である。供試体１０が曲げられることにより、曲げ対象部分１０Ｃのうち、供試体１０の中心軸（中立軸）の外側部分には引張応力が作用し、内側部分には収縮応力が作用する。このため、供試体１０における回転支持部２０のチャック部２５が支持する部分にも、力（支持応力）が作用することとなる。詳細には、図４に示されるように、供試体１０の中心軸よりも外側部分には、供試体１０を縮める方向の力Ｆ１が作用し、供試体１０の中心軸よりも内側部分には、供試体１０を延ばす方向の力Ｆ２が作用する。特に、供試体１０の曲げ角度が大きいほど（例えば、曲げ角度（供試体１０の成す角度）が９０°以上）、力Ｆ１，Ｆ２が大きくなる。

しかしながら、本実施形態に係るチャック部２５は、供試体１０を、ＸＹ平面内で回転自在に保持する。このため、力Ｆ１、Ｆ２が作用したとしても、ベアリング部２３の作用により、供試体１０におけるチャック部２５に支持される部分が、力Ｆ１，Ｆ２の作用方向に回転することができる。すなわち、供試体１０における、曲げ対象部分１０Ｃではない支持部分に、曲げ試験に関係のない力Ｆ１，Ｆ２がかかることを抑制することをできる。このため、供試体１０の曲げ試験の結果（例えば、曲げ対象部分１０Ｃが破損に至るまでの曲げ回数の測定結果）が得られる前に、供試体を支持した部位で、供試体が破損してしまうことを抑制できる。したがって、供試体１０の曲げ試験を適切に行うことができる。

＜２．第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係る曲げ試験装置１Ａの概略正面図である。曲げ試験装置１Ａは、曲げ試験装置１と同様、供試体１０を繰り返し曲げることにより、供試体１０の曲げ特性を試験するための装置である。

曲げ試験装置１Ａは、供試体１０の一方の部分を回転可能に支持する回転支持部２０Ａと、供試体１０の他方の部分を固定する固定部４０Ａとを備えている。回転支持部２０Ａは、回転支持部２０と同様の構成を備えており、供試体１０をＸＹ平面内で回転可能としつつ支持する。

また、曲げ試験装置１Ａは、回転支持部２０Ａを、供試体１０における、固定部４０Ａが支持する他方の部分に近い位置Ｐ１１から、それより遠い位置Ｐ２１に至る、Ｘ軸方向に平行な直線状の既定の経路９０Ａに沿って、往復移動させる往復移動機構３０Ａを備えている。往復移動機構３０Ａにより、回転支持部２０Ａが既定の経路９０Ａ上を往復移動することにより、供試体１０が繰り返し曲げられる。なお、往復移動機構３０Ａによる回転支持部２０Ａの移動量を調整することにより、供試体１０の曲げ半径を適宜変更することができる。

第１実施形態に係る曲げ試験装置１の場合、マンドレル５０の湾曲面５０Ｓの形状に対応した形状にしか、供試体１０を曲げることができない。即ち、曲げ試験装置１では、供試体１０の曲げ半径を変えるためにはマンドレル５０の交換と、往復移動機構３０の経路９０の変更とが必要となる。これに対して、本実施形態に係る曲げ試験装置１Ａでは、往復移動の移動量を調整できるようにすることで、供試体１０の曲げ半径を調整することが可能となる。さらに、曲げ試験装置１Ａでは、供試体１０にウエイト４１による張力が加わらない状態での曲げ試験が可能である。

図４において説明したように、曲げ試験装置１Ａにおいて、供試体１０が曲げられると、曲げ対象部分１０Ｃに、曲げ応力が作用する。具体的には、曲げ対象部分１０Ｃにおける、供試体１０の中心軸の内側部分に圧縮応力が作用し、供試体１０の中心軸の外側部分に引張応力が作用する。これにより、供試体１０の回転支持部２０により支持される部分に、支持応力が作用することとなる。しかしながら、供試体１０が回転支持部２０Ａにより回転可能に支持されていることにより、この支持応力が作用することを抑制することができる。このため、供試体１０の曲げ試験の結果（例えば、曲げ対象部分１０Ｃが破損に至るまでの曲げ回数の測定結果）が得られる前に、供試体を支持した部位で、供試体が破損してしまうことを抑制できる。したがって、供試体１０の曲げ試験を適切に行うことができる。

また、曲げ試験装置１の場合、供試体１０の曲げ半径は、マンドレル５０が形成する湾曲面５０Ｓに依存する。これに対して、曲げ試験装置１Ａの場合、移動量により曲げ半径を調整することが可能である。

なお、供試体１０が曲げられたときには、供試体１０における固定部４０Ａに支持される部分にも、支持応力が作用する。そこで、固定部４０Ａを、回転支持部２０Ａと同様に、供試体１０を回転可能に支持できるように構成してもよい。具体的には、図５に示される固定部４０Ａを、図３に示される回転支持部２０と同様の構成とすればよい。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

例えば、本発明は、曲げ試験装置１，１Ａとは異なる構成の曲げ試験装置にも適用することが可能である。つまり、供試体１０の一端を支持する支持部（回転支持部）を、一平面内において往復移動させることで、供試体１０を繰り返し折り曲げる曲げ試験装置であれば、本発明を適用することが可能である。

１，１Ａ 曲げ試験装置
１０ 供試体
１０Ｃ 曲げ対象部分
２０，２０Ａ 回転支持部
２１ ベース部
２３ ベアリング部
２５ チャック部
３０，３０Ａ 往復移動機構
４０，４０Ａ 固定部
４１ ウエイト
４３ 振れ止部
５０ マンドレル（湾曲面形成体）
５０Ｓ 湾曲面
９０，９０Ａ 経路
Ｆ１、Ｆ２ 力
ＳＬ１ 対称軸

Claims (3)

1. 供試体の曲げ対象部分を繰り返し曲げる曲げ試験装置であって、
   前記供試体を回転可能に支持する支持部、を備え、
   前記支持部は、前記供試体の曲げに追従して回転する機構を備えている、曲げ試験装置。
2. 請求項１に記載の曲げ試験装置において、
   前記曲げ対象部分の両側において相互に対向する湾曲面を形成する一対のマンドレル、をさらに備え、
   前記支持部は、前記供試体における前記曲げ対象部分の一方側の部分を支持する、曲げ試験装置。
3. 請求項１に記載の曲げ試験装置において、
   前記供試体における前記曲げ対象部分の一方側の部分を、他方固定端に近い位置から遠い位置に至る直線状の経路に沿って、往復移動させる移動機構、を備えており、
   前記一方側の部分および前記他方側の部分が、前記支持部によってそれぞれ支持されている、曲げ試験装置。

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