JPH045541A - Bending fatigue testing device - Google Patents

Bending fatigue testing device

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JPH045541A
JPH045541A JP10543390A JP10543390A JPH045541A JP H045541 A JPH045541 A JP H045541A JP 10543390 A JP10543390 A JP 10543390A JP 10543390 A JP10543390 A JP 10543390A JP H045541 A JPH045541 A JP H045541A
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JP
Japan
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test piece
test
piece
force
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP10543390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Shiraishi
白石 満
Hideo Kato
秀雄 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH045541A publication Critical patent/JPH045541A/en
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make forces to a test-piece extremely small except the force in a Z direction by absorbing the inclination and X-directional displacement of the other end of the test-piece, which are caused when the test-piece is displaced in the Z direction, by the functions of a rotary member and a couple of rollers respectively. CONSTITUTION:When the test-piece 23 is pressed down (in the negative direction of the Z axis), the test-piece 23 slants down. At this time, the test-piece 23 is not only displaced in the Z direction, but also displaced in an X-axial direction and rotated on a Y axis at the part contacting with a chuck 22. At this time, the outer shafts 52 and 72 of a 1st and a 2nd roller mechanism rotate for the displacement in the X-axial direction, so that large friction is not generated in the X-axial direction. For the rotation on the Y axis, a rotary member 35 rotates to prevent large friction from being generated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 例えばプラスチックなどの材料の曲げ疲労試験装置、特
に試験片の支持に関し、 試験片の変位の大きさにかかわらず、試験片に上下動を
与えるための垂直力以外の方向の力の成分を小さくして
測定条件を明確にし、信頼性の高い測定を可能にするこ
とを目的とし、 試験片の一端を固定し、他端をアームと挟持部材を介し
て回動自在に挟持し、該他端を該アームにより該試験片
の厚さ方向に 変位させて、その反力を測定する曲げ疲労試験装置にお
いて、該試験片の他端を挟持する挟持部材は、両端で回
転自在に該試験装置のアームの先端にトーキ軸支された
回転部材と、該回転部材の中央部に固着されたほぼ該試
験片の厚さだけ相互間に間隙を設けた回動自在な1つの
ローラ対を具備するよう構成される。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A bending fatigue testing device for materials such as plastics, especially regarding the support of a test piece, is designed to provide a vertical motion to the test piece, regardless of the magnitude of the displacement of the test piece. The purpose of this test is to reduce force components in directions other than force, clarify measurement conditions, and enable highly reliable measurements. In a bending fatigue test device that clamps the test piece rotatably and displaces the other end in the thickness direction of the test piece by the arm to measure the reaction force, a holding member that holds the other end of the test piece is , a rotating member rotatably supported at the tip of the arm of the test device at both ends, and a rotating member fixed to the center of the rotating member with a gap approximately equal to the thickness of the test piece between them. It is configured to include one roller pair that is flexible.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、例えばプラスチック等の材料の曲げ疲労試験
装置に関し、特に試験片の支持に関するものである。
The present invention relates to a bending fatigue testing device for materials such as plastics, and particularly to support for test pieces.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

プラスチックの曲げ疲労試験装置としては、第6図に示
すものがある(JISK7118の解説参照)。
As a plastic bending fatigue testing device, there is one shown in FIG. 6 (see explanation of JISK7118).

第6図において、1は試験片であり、その一端は板2に
固定されている。板2はその他端を固定部3に固定され
ている。板2の一部4は厚さが薄くなっている。これは
ひずみゲージ(図示せず)を貼り付け、力を検出するた
めである。試験片の他端はリンク5はリンク6と一体で
あり、軸7の回りに回転可能であるように支持されてい
る。8は円板であり、9の回りに回転可能であるように
支持されている。リンク6は円板8に、円板8の回転の
中心9からeはど離れた位置10の回りに回転可能であ
るように支持されている。円板8を例えばモータ等によ
り回転させれば、試験片の他端は上下に動く。
In FIG. 6, 1 is a test piece, one end of which is fixed to a plate 2. The other end of the plate 2 is fixed to a fixed part 3. A portion 4 of the plate 2 has a reduced thickness. This is to attach a strain gauge (not shown) to detect force. At the other end of the test piece, the link 5 is integral with the link 6 and supported so as to be rotatable around an axis 7. 8 is a disk, which is rotatably supported around 9. The link 6 is supported on the disc 8 so as to be rotatable about a position 10 which is a distance e from the center of rotation 9 of the disc 8. When the disk 8 is rotated, for example, by a motor, the other end of the test piece moves up and down.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述のような構成の装置においては、下記に示すような
問題点があった。すなわち、試験片に上下動を与えるた
めの垂直力以外に種々の他方向の力(例えば、長さ方向
の引張または圧縮の力、リンク5で支持されている位置
における曲げモーメント)が働くことである。この不必
要な力が加わっているために測定条件を明確にするのが
困難であり、測定の信軌性が低下し、ひいては装置によ
り測定結果が異なるという課題があった。特に大きい変
位(大きい荷重)をかける場合においては、測定の信転
性が太き(低下するという欠点があった。
The apparatus configured as described above has the following problems. In other words, in addition to the vertical force that gives vertical movement to the test piece, forces in various other directions (e.g., tension or compression force in the longitudinal direction, bending moment at the position supported by the link 5) act. be. Due to this unnecessary force being applied, it is difficult to clarify the measurement conditions, the reliability of the measurement is reduced, and measurement results vary depending on the device. Particularly when a large displacement (large load) is applied, the reliability of measurement is high (decreased).

従って、本発明の目的は、試験片の変位の大きさにかか
わらず、試験片に上下動を与えるための垂直力以外の方
向の力の成分を小さくして測定条件を明確にし、信転性
の高い測定を可能にすることにある。
Therefore, it is an object of the present invention to clarify the measurement conditions by reducing the component of force in directions other than the vertical force for giving vertical movement to the test piece, regardless of the magnitude of the displacement of the test piece, and to improve reliability. The goal is to enable high-quality measurements.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明においては、試験片23の一端25を固定し、他
端26をアーム20と挟持部材22を介して滑動自在に
挟持し、該他端を該アームにより該試験片の厚さ方向に
変位させて、その反力を測定する曲げ疲労試験装置にお
いて、該試験片23の他端26を挟持する挟持部材22
は、両端81゜82で回動自在に該試験装置のアーム2
0の先端に軸支された回転部材35と、該回転部材35
の中央部83に固着されたほぼ該試験片の厚さだけ相互
間に間隙93を設けた回動自在な1つのローラ対49と
を具備することを特徴とする曲げ疲労試験装置が提供さ
れる。
In the present invention, one end 25 of the test piece 23 is fixed, the other end 26 is slidably held via the arm 20 and the holding member 22, and the other end is displaced by the arm in the thickness direction of the test piece. In a bending fatigue testing device that measures the reaction force of
The arm 2 of the testing device is rotatable at both ends at 81° and 82°.
a rotary member 35 pivotally supported at the tip of the rotary member 35;
A bending fatigue testing device is provided, comprising a rotatable pair of rollers 49 fixed to a central portion 83 of the test piece with a gap 93 therebetween approximately equal to the thickness of the test piece. .

〔作 用〕[For production]

上述の挟持部材を具備した曲げ疲労試験装置を用いれば
、試験片23を第2図のZ方向に変位させた時に生じる
試験片23の他端26の傾きとX方向の変位をそれぞれ
回転部材35とローラ対49の機能により吸収できるの
で、試験片に対するZ方向以外の力を極力小さくするこ
とができる。
If the bending fatigue test device equipped with the above-mentioned clamping member is used, the inclination of the other end 26 of the test piece 23 and the displacement in the X direction, which occur when the test piece 23 is displaced in the Z direction in FIG. Since the force can be absorbed by the function of the roller pair 49, the force applied to the test piece in directions other than the Z direction can be made as small as possible.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例としての曲げ疲労試験装置を実現する
ロボット装置の概略が第2図に示される。
FIG. 2 shows an outline of a robot device that implements a bending fatigue testing device as an embodiment of the present invention.

第2図において、16はx、y、zの3軸方向に移動可
能な直交型のロボットである。ロボッ目6のアーム20
の先端部にはX、Y、Z軸方向の力およびx、y、z軸
回りのモーメントを検出・可能な6軸カセンサ21が装
着されている。23は試験片であり一端25において台
24に固定されている。22は試験片の他端26を保持
するための挟持部材としてのチャック部である。
In FIG. 2, reference numeral 16 is an orthogonal robot that can move in three axes of x, y, and z. Robot eye 6 arm 20
A 6-axis force sensor 21 that can detect forces in the X, Y, and Z axis directions and moments around the x, y, and z axes is attached to the tip. 23 is a test piece, and one end 25 is fixed to the stand 24. Reference numeral 22 denotes a chuck portion as a holding member for holding the other end 26 of the test piece.

チャック部22の正面図が第1図に示される。A front view of the chuck portion 22 is shown in FIG.

第1図において、30はアーム20の先端部に設けられ
た回転支持機構である。50は第1のローラ機構であり
70は第2のローラ機構である。この両者で1つのロー
ラ対49を構成し、2つのローラのアウターシャフト5
2.72の間隙93に試験片23を挟持するようになっ
ている。
In FIG. 1, 30 is a rotation support mechanism provided at the tip of the arm 20. As shown in FIG. 50 is a first roller mechanism, and 70 is a second roller mechanism. These two constitute one roller pair 49, and the outer shafts 5 of the two rollers
The test piece 23 is held in a gap 93 of 2.72 mm.

第3図に回転支持機構30の詳細図が示される。A detailed view of the rotation support mechanism 30 is shown in FIG.

固定部は部材32.33.34より成り、力センサ21
を介してロボットのアーム20の先端部に固定される。
The fixing part consists of members 32, 33, 34 and the force sensor 21
It is fixed to the tip of the robot's arm 20 via.

36.37は各々段差部分38.39を有するシャフト
であり固定部の部材33.34に固定されている。35
はコ字状の回転部材であり、軸受40.41を介して回
転部材35の両端部(81,82)において、シャフト
36.37の回りに回転可能であるように支持されてい
る。
Reference numerals 36 and 37 are shafts each having stepped portions 38 and 39, and are fixed to members 33 and 34 of the fixed portion. 35
is a U-shaped rotating member, and is supported at both ends (81, 82) of the rotating member 35 via bearings 40, 41 so as to be rotatable around a shaft 36, 37.

第1のローラ機構50の詳細図を第4図に示す。A detailed view of the first roller mechanism 50 is shown in FIG.

第4図において、51はハウジングであり、52はアウ
ターシャフトである。段差部分54.55を有するイン
ナーシャフト53はねじ部(図示せず)を有する板56
と一体に組み立てられ、ハウジング51に固定されてい
る。60.61は軸受けであり、アウターシャフト52
は軸受60,61を介してインナーシャフト53の回り
に回転自在に支持されている。第2のローラ機構70も
同様な構造である。
In FIG. 4, 51 is a housing, and 52 is an outer shaft. An inner shaft 53 having stepped portions 54 and 55 has a plate 56 having a threaded portion (not shown).
and is fixed to the housing 51. 60.61 is a bearing, and the outer shaft 52
is rotatably supported around the inner shaft 53 via bearings 60 and 61. The second roller mechanism 70 also has a similar structure.

第1図において、第1のローラ機構50と第2のローラ
機構70はスペーサ91.92を介してねしく図示せず
)で一体になるように組み立てられてローラ対を構成し
ている。間隙93は試験片をチャックする部分である。
In FIG. 1, the first roller mechanism 50 and the second roller mechanism 70 are assembled together via spacers 91 and 92 (not shown) to form a roller pair. The gap 93 is a portion for chucking the test piece.

試験片の厚さに応じてスペーサ91.92の厚さを変え
ることにより、各種の厚さの試験片の疲労測定が可能と
なる。
By changing the thickness of the spacers 91 and 92 depending on the thickness of the test piece, it is possible to measure the fatigue of test pieces of various thicknesses.

第1のローラ機構50はスペーサ90を介して、回転支
持機構30の回転部材35の中央部83において固定さ
れている。スペーサ90を用いるのは、回転部材35の
回転中心を、試験片の中央に合わせるためである。すな
わち、スペーサ90の厚さはスペーサ91.92の厚さ
に応じて調整する。
The first roller mechanism 50 is fixed at the center portion 83 of the rotation member 35 of the rotation support mechanism 30 via a spacer 90. The reason for using the spacer 90 is to align the center of rotation of the rotating member 35 with the center of the test piece. That is, the thickness of the spacer 90 is adjusted according to the thickness of the spacers 91 and 92.

次に作用について説明する。なお、向きに関する説明を
容易にするために、座標系を第2図に示すように定める
。Y軸は紙面の表から裏側に向かう向きとする。
Next, the effect will be explained. Incidentally, in order to facilitate the explanation regarding the orientation, a coordinate system is defined as shown in FIG. 2. The Y axis is directed from the front to the back of the paper.

第2図で試験片を下側(Z軸の負の向き)に押した場合
、試験片23は下側に傾く。このとき、試験片23は、
Z方向の変位だけでなく、チャック22との接触部分に
おいてX軸方向の変位及びY軸回りの回転を生じる。こ
のうち、X軸方向の変位に対しては、第1のローラ機構
と第2のローラ機構のアウターシャフト52および72
が回転することにより、X軸方向に大きな摩擦を生じな
いようにできる。一方、Y軸回りの回転については、回
転部材35が回転することにより、大きな摩擦を生じな
いようにすることができる。
When the test piece 23 is pushed downward (in the negative direction of the Z axis) in FIG. 2, the test piece 23 tilts downward. At this time, the test piece 23 is
In addition to displacement in the Z direction, displacement in the X-axis direction and rotation around the Y-axis occur at the contact portion with the chuck 22. Of these, the outer shafts 52 and 72 of the first roller mechanism and the second roller mechanism respond to displacement in the X-axis direction.
By rotating, it is possible to prevent large friction from occurring in the X-axis direction. On the other hand, regarding rotation around the Y-axis, the rotation of the rotating member 35 can prevent large friction from occurring.

なお、ロボットを用いた場合について説明を行ったが、
本発明の主旨は繰り返し動作が可能な機構であればよく
、例えば、1軸のスライド機構を用いてもよい。この場
合は更に構成が簡素になり、安価に製作できる。
Although we have explained the case using a robot,
The gist of the present invention is that any mechanism that can be operated repeatedly may be used; for example, a uniaxial sliding mechanism may be used. In this case, the structure is further simplified and can be manufactured at low cost.

また、力検出機構は動作方向の力の検出が可能であれば
よく必ずしも6軸の力センサを使う必要はなく、1軸方
向の力のみの検出が可能なセンサ(例えば荷重変換器)
を用いてもよい。
In addition, the force detection mechanism does not necessarily need to be a 6-axis force sensor as long as it can detect force in the operating direction; it may be a sensor that can only detect force in one axis (for example, a load transducer).
may also be used.

次に実際の測定においては指令された力を繰り返し試験
片に加える場合と指令された距離を繰り返し移動する場
合がある。指令された距離を繰り返し移動する場合の測
定について、第5図をもとに説明する。
Next, in actual measurements, a commanded force may be repeatedly applied to the test piece, or a commanded distance may be repeatedly moved. Measurement when repeatedly moving a commanded distance will be explained based on FIG. 5.

指令装置100の指令に基づいて繰り返し動作機構10
1 (第2図ではロボット)は試験片102に繰り返し
動作を行う。指令装置100が繰り返し動作機構に指令
するものとしては、最終的な繰り返し数N0と移動距離
がある。もし、N0回繰り返し動作しても試験片が疲労
しない場合は、繰り返し動作を終了する。但し、Noは
必ずしも必要なパラメータではなく、繰り返し機構に無
限回動作するように指令しておき、必要に応じて指令装
置から強制的に動作を終了するようにしておいてもよい
Repeated operation mechanism 10 based on commands from command device 100
1 (robot in FIG. 2) performs repeated operations on the test piece 102. The commands that the command device 100 commands to the repetitive motion mechanism include the final number of repetitions N0 and the moving distance. If the test piece does not get fatigued even after repeated operations N0 times, the repeated operations are terminated. However, No is not necessarily a necessary parameter, and the repeating mechanism may be instructed to operate an infinite number of times, and the operation may be forcibly terminated from the command device as necessary.

試験片に加わっている力は力検出機構103(第2図で
は力センサ)で検出し、第1サイクルの測定値は第1サ
イクルの測定値格納装置104に格納する。そして、第
Nサイクルの測定値を測定値格納装置105に一時的に
格納する。第1サイクルの剛性値算出装置106では、
第1サイクルの測定値格納装置104のデータをもとに
第1サイクルの剛性値を算出し、第1サイクルの剛性値
格納装置10Bに出力する。同様に、第Nサイクルの剛
性値算出装置107では、第Nサイクルの測定値格納装
置105のデータをもとに第Nサイクルの剛性値を算出
し、第Nサイクルの剛性値格納装置109に出カする。
The force applied to the test piece is detected by a force detection mechanism 103 (force sensor in FIG. 2), and the measured value of the first cycle is stored in the measured value storage device 104 of the first cycle. Then, the measured value of the Nth cycle is temporarily stored in the measured value storage device 105. In the first cycle stiffness value calculation device 106,
The first cycle stiffness value is calculated based on the data in the first cycle measured value storage device 104, and is output to the first cycle stiffness value storage device 10B. Similarly, the stiffness value calculation device 107 for the Nth cycle calculates the stiffness value for the Nth cycle based on the data in the measured value storage device 105 for the Nth cycle, and outputs the stiffness value to the stiffness value storage device 109 for the Nth cycle. I will do it.

疲労判定装置110では、第1サイクルの剛性値格納装
置108の内容と第Nサイクルの剛性値格納装置109
の内容を入力し、両者を比較し、第Nサイクルの剛性値
が第1サイクルの剛性値より所定の割合(例えば60%
)以下になったら疲労したとみなし、指令装置100に
通知する。これに伴い、指令装置100は繰り返し動作
機構にストップ命令を出力して測定を終了する。
The fatigue determination device 110 stores the contents of the stiffness value storage device 108 for the first cycle and the stiffness value storage device 109 for the Nth cycle.
, compare the two, and make sure that the stiffness value of the Nth cycle is a predetermined percentage (for example, 60%) of the stiffness value of the first cycle.
) or below, it is assumed that the patient is fatigued and the command device 100 is notified. Accordingly, the command device 100 outputs a stop command to the repeating mechanism and ends the measurement.

力を指令する場合は、所定の最大力を出力するように繰
り返し動作を行い、所定の距離以上移動したら疲労(通
常は破損してしまう)したとみなす。
When commanding a force, the robot repeats the operation so as to output a predetermined maximum force, and if it moves beyond a predetermined distance, it is considered to be fatigued (usually broken).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、試験片の変位の大きさにかかわらず、
試験片に上下動を与えるための垂直力以外の方向の成分
を小さくして測定条件を明確にし、信頼性の高い測定を
実現できる。また機差(試験装置の違いによる測定誤差
)の影響を小さくできるほか、特に、プラスチック材料
のように比較的大きく変位する材料の測定において信頼
性の高い値が得られる。
According to the present invention, regardless of the magnitude of the displacement of the test piece,
By reducing the components of the force in directions other than the vertical force that causes the test piece to move up and down, the measurement conditions can be clarified and highly reliable measurements can be achieved. In addition, the influence of machine differences (measurement errors due to differences in testing equipment) can be reduced, and highly reliable values can be obtained, especially when measuring materials that undergo relatively large displacements, such as plastic materials.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例としての曲げ疲労試験装置に
おけるチャック部を示す正面図、第2図は本発明の一実
施例をしての曲げ疲労試験装置に用いられるロボット装
置の構成図、第3図は第1図のチャック部の回転支持機
構の断面図、 第4図は第1図のチャック部の第1のローラ機構を示す
断面図、 第5図は第2図の装置における繰り返し測定を説明する
ブロック図、および 第6図は従来型の試験装置を説明する図である。 図において、 1・・・試験片、 2・・・板、 3・・・固定部、 5.6・・・リンク、 7・・・軸、 8・・・円板、 16・・・ロボット装置、 20・・・アーム、 21・・・力センサ、 22・・・チャック部、 23・・・試験片、 24・・・台、 25・・・試験片の一端、 26・・・試験片の他端、 30・・・回転支持機構、 35・・・回転部材、 49・・・ローラ対、 50・・・第1のローラ機構、 52・・・アウターシャフト、 70・・・第2のローラ機構、 72・・・アウターシャフト、 81.82・・・回転部材の端部、 83・・・回転部材の中央部、 90.91.92・・・スペーサ、 93・・・間隙、 である。
FIG. 1 is a front view showing a chuck part in a bending fatigue test device as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a robot device used in a bending fatigue test device as an embodiment of the present invention. , Fig. 3 is a cross-sectional view of the rotation support mechanism of the chuck part in Fig. 1, Fig. 4 is a cross-sectional view showing the first roller mechanism of the chuck part in Fig. 1, and Fig. 5 is a cross-sectional view of the rotation support mechanism of the chuck part in Fig. 1. A block diagram illustrating repeated measurements and FIG. 6 are diagrams illustrating a conventional test device. In the figure, 1... test piece, 2... plate, 3... fixed part, 5.6... link, 7... shaft, 8... disc, 16... robot device , 20... Arm, 21... Force sensor, 22... Chuck part, 23... Test piece, 24... Stand, 25... One end of test piece, 26... Test piece Other end, 30... Rotating support mechanism, 35... Rotating member, 49... Roller pair, 50... First roller mechanism, 52... Outer shaft, 70... Second roller Mechanism, 72... Outer shaft, 81.82... End portion of rotating member, 83... Center portion of rotating member, 90.91.92... Spacer, 93... Gap.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 試験片(23)の一端(25)を固定し、他端(26)
をアーム(20)と挟持部材(22)を介して滑動自在
に挟持し、該他端を該アームにより該試験片の厚さ方向
に変位させて、その反力を測定する曲げ疲労試験装置に
おいて、 該試験片(23)の他端(26)を挟持する挟持部材(
22)は、両端(81,82)で回動自在に該試験装置
のアーム(20)の先端に軸支された回転部材(35)
と、該回転部材(35)の中央部(83)に固着された
ほぼ該試験片の厚さだけ相互間に間隙(93)を設けた
回動自在な1つのローラ対(49)とを具備することを
特徴とする曲げ疲労試験装置。
[Claims] One end (25) of the test piece (23) is fixed, and the other end (26)
In a bending fatigue testing device in which a test piece is slidably held between an arm (20) and a holding member (22), the other end is displaced by the arm in the thickness direction of the test piece, and the reaction force is measured. , a clamping member that clamps the other end (26) of the test piece (23)
22) is a rotating member (35) rotatably supported at both ends (81, 82) at the tip of the arm (20) of the test device.
and a pair of rotatable rollers (49) fixed to the center portion (83) of the rotating member (35) and having a gap (93) between them approximately equal to the thickness of the test piece. A bending fatigue testing device characterized by:
JP10543390A 1990-04-23 1990-04-23 Bending fatigue testing device Pending JPH045541A (en)

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JP10543390A JPH045541A (en) 1990-04-23 1990-04-23 Bending fatigue testing device

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JP (1) JPH045541A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008267522A (en) * 2007-04-23 2008-11-06 Mitsubishi Electric Corp Vibration absorbing mount unit, vibration absorbing mount, and mounting frame
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