JP7781044B2 - Fatigue test fixture and fatigue test system - Google Patents
Fatigue test fixture and fatigue test systemInfo
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Description
本開示は、疲労試験治具、及び疲労試験システムに関する。 This disclosure relates to a fatigue test fixture and a fatigue test system.
金属材料および複合材の疲労強度を計測するために、引張荷重や圧縮荷重を被検査物に与える試験が広く行われている。この種の試験に用いられる装置の具体例として下記特許文献1に記載されたものが挙げられる。この装置では、被検査物の側面に沿って移動可能なプローブが設けられている。被検査物に荷重を与えた後で、プローブを検査位置まで移動させて超音波探傷検査が行われる。 Tests in which tensile or compressive loads are applied to the test object are widely conducted to measure the fatigue strength of metallic materials and composite materials. A specific example of equipment used for this type of test is described in Patent Document 1 below. This equipment is equipped with a probe that can move along the side of the test object. After applying a load to the test object, the probe is moved to the test position and ultrasonic testing is performed.
しかしながら、上記特許文献1に記載された装置では、プローブと被検査物が常態的に接触している。このため、検査装置を取り付けたままの状態で強度試験機に組み込むことができない。つまり、例えば反復して荷重を与える際に、都度検査装置を強度試験機から取り外す必要がある。その結果、試験を行うたびにプローブが接触する位置がわずかにずれてしまい、正確な検査・試験を行うことができない虞がある。 However, with the device described in Patent Document 1, the probe and the object being inspected are constantly in contact. For this reason, the inspection device cannot be installed in a strength testing machine while still attached. This means that, for example, when repeatedly applying loads, the inspection device must be removed from the strength testing machine each time. As a result, the position where the probe comes into contact may shift slightly each time a test is performed, which could make it impossible to perform accurate inspections and tests.
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、さらに正確な疲労試験を行うことが可能な疲労試験治具、及び疲労試験システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a fatigue test jig and fatigue test system that enable more accurate fatigue testing.
上記課題を解決するために、本開示に係る疲労試験治具は、被検査物を支持する治具本体と、前記被検査物に際して荷重を付与する荷重付与部と、前記治具本体に一体に設けられて、前記治具本体に対して前記被検査物の検査面に沿う基準方向に相対移動する移動体を有する移動機構と、前記移動体に設けられた超音波探触子と、前記超音波探触子を前記検査面に向かっての付勢力を付与する付勢部材と、前記移動体が前記基準方向における第一位置にある際に前記超音波探触子を前記付勢力に従って前記検査面に当接させるとともに、前記移動体が前記基準方向における第二位置にある際に前記超音波探触子を前記付勢力に抗して離間させる案内機構と、を備える。 In order to solve the above problems, the fatigue testing jig disclosed herein comprises a jig main body that supports an object to be inspected, a load application unit that applies a load to the object to be inspected, a movement mechanism that is integral with the jig main body and has a moving body that moves relative to the jig main body in a reference direction along the inspection surface of the object to be inspected, an ultrasonic probe that is attached to the moving body, a biasing member that applies a biasing force to the ultrasonic probe toward the inspection surface, and a guide mechanism that brings the ultrasonic probe into contact with the inspection surface in accordance with the biasing force when the moving body is at a first position in the reference direction, and moves the ultrasonic probe away from the inspection surface against the biasing force when the moving body is at a second position in the reference direction.
本開示によれば、さらに正確な疲労試験を行うことが可能な疲労試験治具、及び疲労試験システムを提供することができる。 This disclosure provides a fatigue test jig and a fatigue test system that enable more accurate fatigue testing.
<第一実施形態>
以下、本開示の第一実施形態に係る疲労試験治具1について、図1と図2を参照して説明する。この疲労試験治具1は、被検査物2に対して荷重(引張荷重、圧縮荷重、又はせん断荷重)を与え、その前後で被検査物2に生じた傷やクラックを超音波探傷によって検査するために用いられる。
First Embodiment
A fatigue test fixture 1 according to a first embodiment of the present disclosure will be described below with reference to Figures 1 and 2. This fatigue test fixture 1 is used to apply a load (tensile load, compressive load, or shear load) to an object 2 under test, and to inspect the object 2 for flaws and cracks that occur before and after the load by ultrasonic flaw detection.
(被検査物の構成)
図1に示すように、被検査物2は、検査面22を有する板状の本体部20と、この本体部20の中央部から直交方向に延びる立設部21と、を有する。つまり、被検査物2はT字型の断面形状を有している。本体部20における立設部21とは反対側を向く面は検査面22とされている。検査面22の長手方向は、基準方向Aとされている。立設部21は基準方向Aにおける中央部に設けられている。
(Configuration of the object to be inspected)
1, the object to be inspected 2 has a plate-shaped main body 20 having an inspection surface 22, and an upright portion 21 extending perpendicularly from the center of the main body 20. In other words, the object to be inspected 2 has a T-shaped cross section. The surface of the main body 20 facing away from the upright portion 21 is the inspection surface 22. The longitudinal direction of the inspection surface 22 is set as the reference direction A. The upright portion 21 is provided in the center in the reference direction A.
(疲労試験治具の構成)
疲労試験治具1は、治具本体3と、荷重付与部4と、移動機構5と、超音波探触子6と、付勢部材7と、案内機構8と、噴霧装置9と、を備えている。
(Configuration of fatigue test jig)
The fatigue test jig 1 includes a jig body 3 , a load applying section 4 , a moving mechanism 5 , an ultrasonic probe 6 , a biasing member 7 , a guide mechanism 8 , and a spray device 9 .
(治具本体の構成)
治具本体3は、被検査物2を支持するための部材である。治具本体3は、被検査物2の本体部20を、基準方向Aの両側で把持する一対の把持部30と、この把持部30同士を基準方向Aに接続するステージ部31と、を有する。把持部30は、基準方向Aに交差する方向に延びている。望ましくは、把持部30は基準方向Aに直交する方向に延びている。以下の説明では、この基準方向Aに直交する方向(つまり、上記の立設部21が延びる方向)を直交方向Bと呼ぶ。被検査物2は、把持部30の直交方向Bにおける一方側の端部で把持されている。
(Configuration of jig body)
The jig body 3 is a member for supporting the object to be inspected 2. The jig body 3 has a pair of gripping portions 30 that grip the main body portion 20 of the object to be inspected 2 on both sides in the reference direction A, and a stage portion 31 that connects the gripping portions 30 to each other in the reference direction A. The gripping portions 30 extend in a direction intersecting the reference direction A. Desirably, the gripping portions 30 extend in a direction perpendicular to the reference direction A. In the following description, the direction perpendicular to the reference direction A (i.e., the direction in which the above-mentioned standing portions 21 extend) is referred to as the orthogonal direction B. The object to be inspected 2 is gripped at one end of the gripping portions 30 in the orthogonal direction B.
ステージ部31は、一対の把持部30の直交方向Bにおける一方側の端部同士を基準方向Aに接続している。したがって、一対の把持部30とステージ部31との間には空間が形成されている。ステージ部31の基準方向Aにおける中央部にはネジ孔32が形成されている。このネジ孔32には、作業台に固定された固定ネジ33が螺合する。つまり、治具本体3が作業台に対して相対移動しないように固定されている。 The stage portion 31 connects the ends of the pair of gripping portions 30 on one side in the orthogonal direction B in the reference direction A. Therefore, a space is formed between the pair of gripping portions 30 and the stage portion 31. A screw hole 32 is formed in the center of the stage portion 31 in the reference direction A. A fixing screw 33 fixed to the workbench is threaded into this screw hole 32. In other words, the jig body 3 is fixed so that it does not move relative to the workbench.
(荷重付与部の構成)
荷重付与部4は、被検査物2の立設部21を挟持するチャック40と、このチャック40に直交方向Bの荷重を発生させる荷重発生部(不図示)と、を有する。荷重発生部は、チャック40によって立設部21が挟持された状態で、当該立設部21、及び本体部20に対して直交方向Bへの圧縮荷重や引張荷重を与えることが可能である。つまり、荷重付与部4は荷重試験機を構成している。
(Configuration of Load-Applying Section)
The load applying unit 4 has a chuck 40 that clamps the standing portion 21 of the inspection object 2, and a load generating unit (not shown) that generates a load in the orthogonal direction B on the chuck 40. With the standing portion 21 clamped by the chuck 40, the load generating unit can apply a compressive load or a tensile load in the orthogonal direction B to the standing portion 21 and the main body portion 20. In other words, the load applying unit 4 constitutes a load testing machine.
(移動機構の構成)
移動機構5は、ネジ軸50と、移動体51と、駆動装置52と、を有する。ネジ軸50は、基準方向Aに延びる中心軸Xを中心とする棒状をなしている。ネジ軸50の外周面には雄ネジが形成されている。ネジ軸50は好ましくは台形ネジである。ネジ軸50は、上述した一対の把持部30同士の間にかけて延びている。ネジ軸50の一端側は、把持部30を貫通して当該把持部30の外側まで延びている。当該一端部には、ネジ軸50を回転させるための駆動装置52としてのハンドル53が取り付けられている。ネジ軸50の他端側は、他方の把持部30によって、中心軸X回りに回転可能な状態で支持されている。
(Configuration of the moving mechanism)
The movement mechanism 5 has a screw shaft 50, a moving body 51, and a drive device 52. The screw shaft 50 is rod-shaped and centered on a central axis X extending in a reference direction A. A male thread is formed on the outer circumferential surface of the screw shaft 50. The screw shaft 50 is preferably a trapezoidal thread. The screw shaft 50 extends between the pair of gripping parts 30 described above. One end of the screw shaft 50 penetrates the gripping parts 30 and extends to the outside of the gripping parts 30. A handle 53 serving as a drive device 52 for rotating the screw shaft 50 is attached to the one end. The other end of the screw shaft 50 is supported by the other gripping part 30 in a state where it can rotate around the central axis X.
移動体51は、コマ54と、移動体本体55と、を有する。コマ54は、ネジ軸50の雄ネジに螺合する雌ネジを有する。つまり、ネジ軸50を回転させると、コマ54がネジ軸50に沿って基準方向Aに移動することが可能である。移動体本体55は、このコマ54に一体に設けられている。つまり、移動体本体55は、コマ54とともに基準方向Aに移動することが可能である。移動体本体55は、コマ54の直交方向Bの一方側に固定されている。 The moving body 51 has a top 54 and a moving body main body 55. The top 54 has a female thread that screws into the male thread of the screw shaft 50. In other words, when the screw shaft 50 is rotated, the top 54 can move along the screw shaft 50 in reference direction A. The moving body main body 55 is integrally formed with this top 54. In other words, the moving body main body 55 can move together with the top 54 in reference direction A. The moving body main body 55 is fixed to one side of the top 54 in the orthogonal direction B.
移動体本体55には、付勢部材7と、超音波探触子6とが取り付けられている。付勢部材7は、一例として圧縮コイルバネである。付勢部材7の一端は移動体本体55に固定され、他端は超音波探触子6を支持している。付勢部材7によって超音波探触子6が直交方向Bの一方側、つまり被検査物2の検査面22に向かって付勢されている。なお、図1の例では、超音波探触子6と検査面22との間にシュー56が介在している例を示しているが、当該シュー56を省略することも可能である。 A biasing member 7 and an ultrasonic probe 6 are attached to the movable body main body 55. One end of the biasing member 7 is fixed to the movable body main body 55, and the other end supports the ultrasonic probe 6. The biasing member 7 biases the ultrasonic probe 6 toward one side of the orthogonal direction B, i.e., toward the inspection surface 22 of the object to be inspected 2. Note that while the example in Figure 1 shows an example in which a shoe 56 is interposed between the ultrasonic probe 6 and the inspection surface 22, the shoe 56 can also be omitted.
(超音波探触子の構成)
詳しくは図示しないが、超音波探触子6は、励磁コイルと検出コイルを有する。励磁コイルは、検査面22の近傍で渦電流を発生させる。検査面22に傷やクラック等の不良個所が存在すると渦電流に乱れが生じる。検出コイルは、この渦電流の乱れを検出して外部の計測装置等に電気信号として送出する。これにより、傷やクラック等の性状を観察することが可能とされている。
(Configuration of ultrasonic probe)
Although not shown in detail, the ultrasonic probe 6 has an excitation coil and a detection coil. The excitation coil generates an eddy current near the inspection surface 22. If there is a defect such as a scratch or crack on the inspection surface 22, a disturbance occurs in the eddy current. The detection coil detects this disturbance in the eddy current and sends it as an electrical signal to an external measuring device, etc. This makes it possible to observe the properties of the scratch, crack, etc.
(案内機構の構成)
案内機構8は、上記の移動体51が基準方向Aに移動する中途で、超音波探触子6が検査面22に当接している状態(以下では、この状態の移動体51の位置を「第一位置P」と呼ぶ。)と、超音波探触子6が検査面22から離間している状態(以下では、この状態の移動体51の位置を「第二位置Q」と呼ぶ。)との間で遷移させるための機構である。
(Configuration of guide mechanism)
The guide mechanism 8 is a mechanism for transitioning the ultrasonic probe 6 between a state in which the ultrasonic probe 6 is in contact with the inspection surface 22 (hereinafter, the position of the movable body 51 in this state will be referred to as the "first position P") and a state in which the ultrasonic probe 6 is separated from the inspection surface 22 (hereinafter, the position of the movable body 51 in this state will be referred to as the "second position Q") while the movable body 51 is moving in the reference direction A.
案内機構8は、案内部材80と、ピン部材81と、を有する。案内部材80は、治具本体3の一対の把持部30同士の間にかけて基準方向Aに延びている。案内部材80におけるステージ部31側を向く面は案内面82とされている。案内面82は、第一平坦部83と、一対の傾斜部84と、一対の第二平坦部85と、を有する。 The guide mechanism 8 has a guide member 80 and a pin member 81. The guide member 80 extends in the reference direction A between the pair of gripping portions 30 of the jig body 3. The surface of the guide member 80 facing the stage portion 31 is the guide surface 82. The guide surface 82 has a first flat portion 83, a pair of inclined portions 84, and a pair of second flat portions 85.
案内面82は、基準方向Aの中央部を対称軸として線対称であることから、以下では代表的に案内面82の基準方向Aの一方側の構成のみについて説明する。第二平坦部85は、把持部30から基準方向Aに延びている。直交方向Bにおける第二平坦部85の位置が上記の第二位置Qに相当する。第二平坦部85の把持部30とは反対側の端部は傾斜部84に接続されている。傾斜部84は、把持部30側から離間するに従って検査面22に近接する方向に延びている。傾斜部84の第二平坦部85とは反対側の端部は第一平坦部83に接続されている。つまり、第一平坦部83は、直交方向Bにおいて第二平坦部85よりも検査面22側に近接している。第一平坦部83は基準方向Aに延びている。直交方向Bにおけるこの第一平坦部83の位置が上記の第一位置Pに相当する。 Because the guide surface 82 is symmetrical with respect to the center of the reference direction A as the axis of symmetry, the following description will representatively focus on the configuration of only one side of the guide surface 82 in the reference direction A. The second flat portion 85 extends from the gripping portion 30 in the reference direction A. The position of the second flat portion 85 in the orthogonal direction B corresponds to the second position Q described above. The end of the second flat portion 85 opposite the gripping portion 30 is connected to the inclined portion 84. The inclined portion 84 extends in a direction approaching the inspection surface 22 as it moves away from the gripping portion 30. The end of the inclined portion 84 opposite the second flat portion 85 is connected to the first flat portion 83. In other words, the first flat portion 83 is closer to the inspection surface 22 than the second flat portion 85 in the orthogonal direction B. The first flat portion 83 extends in the reference direction A. The position of the first flat portion 83 in the orthogonal direction B corresponds to the first position P described above.
ピン部材81は、移動体51に一体に固定されている。ピン部材81は、案内部材80の案内面82に摺動可能な位置に取り付けられている。付勢部材7によって超音波探触子6が検査面22側に付勢された状態で、ピン部材81が案内面82上を基準方向Aに摺動することで、超音波探触子6の直交方向Bにおける位置が上記の第一位置Pと第二位置Qとの間で変化する。具体的には、ピン部材81が案内面82の第一平坦部83にある時には超音波探触子6は第一位置Pにある。この時、超音波探触子6は付勢部材7に付勢されることで検査面22に当接している。一方で、ピン部材81が案内面82の第二平坦部85にある時には超音波探触子6は第二位置Qにある(図2参照)。この時、超音波探触子6は付勢部材7の付勢力に抗して検査面22から離間した状態となっている。 The pin member 81 is fixed integrally to the movable body 51. The pin member 81 is attached in a position that allows it to slide on the guide surface 82 of the guide member 80. With the ultrasonic probe 6 biased toward the inspection surface 22 by the biasing member 7, the pin member 81 slides on the guide surface 82 in the reference direction A, causing the position of the ultrasonic probe 6 in the orthogonal direction B to change between the first position P and the second position Q. Specifically, when the pin member 81 is on the first flat portion 83 of the guide surface 82, the ultrasonic probe 6 is at the first position P. At this time, the ultrasonic probe 6 is biased by the biasing member 7 and abuts against the inspection surface 22. On the other hand, when the pin member 81 is on the second flat portion 85 of the guide surface 82, the ultrasonic probe 6 is at the second position Q (see Figure 2). At this time, the ultrasonic probe 6 is spaced apart from the inspection surface 22 against the biasing force of the biasing member 7.
(噴霧装置の構成)
噴霧装置9は、検査面22に向かって水や油脂等の液剤を噴霧するためのスプレー装置である。噴霧装置9は、移動体51に一体に取り付けられている。主として噴霧装置9は、移動体51が第二位置Qにある際に検査面22に向かって液剤を噴霧する。液剤が検査面22に噴霧されることで、超音波探触子6と検査面22との密着性が増し、検査精度を高めることが可能である。
(Configuration of spray device)
The spray device 9 is a spray device for spraying a liquid agent such as water or oil toward the inspection surface 22. The spray device 9 is attached integrally to the movable body 51. The spray device 9 mainly sprays the liquid agent toward the inspection surface 22 when the movable body 51 is at the second position Q. By spraying the liquid agent onto the inspection surface 22, the adhesion between the ultrasonic probe 6 and the inspection surface 22 is increased, making it possible to improve the inspection accuracy.
(作用効果)
次に、上記の疲労試験治具1の使用方法の一例について説明する。疲労試験を行うに当たってはまず、移動体51を第二位置Qに退避させた状態で、荷重付与部4によって被検査物2に対して荷重を付与する。なお、荷重の付与に先立って検査面22への液剤の噴霧を行ってもよい。その後、所定の期間、又は回数の荷重付与を行った後、ネジ軸50を回転させて移動体51を第一位置Pに移動させる。これにより、超音波探触子6が検査面22に当接した状態となる。なお、この時、超音波探触子6と検査面22との間に上述のシュー56が介在してもよい。この状態で、超音波探傷検査を行う。検査面22に、荷重に起因する傷やクラックが生じている場合には、当該超音波探傷検査によってその性状が観察される。このような疲労試験を、例えば一週間から数か月のスパンで繰り返して行う。その中途で、移動体51を第二位置Qに退避させつつ、噴霧装置9による液剤の噴霧が行われる。また、荷重を反復して複数回にわたってかけるような疲労試験を行うことも可能である。この場合も、荷重を付与する際には移動体51を第二位置Qに退避させ、荷重付与が完了した後に移動体51を第一位置Pに移動させて超音波探傷検査を行う。
(Action and effect)
Next, an example of how to use the fatigue test fixture 1 will be described. When conducting a fatigue test, first, the movable body 51 is retracted to the second position Q, and a load is applied to the test object 2 by the load application unit 4. Note that a liquid agent may be sprayed onto the test surface 22 prior to the application of the load. After applying the load for a predetermined period or number of times, the screw shaft 50 is rotated to move the movable body 51 to the first position P. This brings the ultrasonic probe 6 into contact with the test surface 22. Note that the shoe 56 may be interposed between the ultrasonic probe 6 and the test surface 22 at this time. In this state, an ultrasonic flaw detection test is performed. If scratches or cracks due to the load are present on the test surface 22, their properties are observed by the ultrasonic flaw detection test. This fatigue test is repeatedly performed over a period of, for example, one week to several months. During the test, the movable body 51 is retracted to the second position Q, and a liquid agent is sprayed by the spray device 9. It is also possible to perform a fatigue test in which a load is repeatedly applied multiple times. In this case, too, when applying the load, the movable body 51 is retracted to the second position Q, and after the load application is completed, the movable body 51 is moved to the first position P to perform the ultrasonic flaw detection test.
ここで、従来の装置では、超音波探触子6と被検査物2が常態的に接触していることが一般的であった。このため、治具本体3を取り付けたままの状態で被検査物2を強度試験機に組み込むことができない。つまり、例えば反復して荷重を与える際に、都度被検査物2を強度試験機から取り外す必要がある。その結果、試験を行うたびに超音波探触子6が接触する位置がわずかにずれてしまい、正確な検査・試験を行うことができないという課題があった。この課題を解決するために、本実施形態では上述の各構成を採用している。 In conventional devices, the ultrasonic probe 6 and the object to be inspected 2 are generally in constant contact. For this reason, the object to be inspected 2 cannot be installed in the strength testing machine with the jig body 3 attached. In other words, when repeatedly applying loads, for example, the object to be inspected 2 must be removed from the strength testing machine each time. As a result, the contact position of the ultrasonic probe 6 shifts slightly each time a test is performed, making it impossible to perform accurate inspections and tests. To solve this problem, the present embodiment employs the configurations described above.
上記構成によれば、荷重付与部4によって被検査物2に荷重を与える際には超音波探触子6を第二位置Qに退避させて、当該超音波探触子6を検査面22から離間させる。他方で、荷重を与え終わった際には当該超音波探触子6を第一位置Pに移動させて検査面22に当接させることで疲労検査を行うことができる。つまり、荷重が付与される前後で、被検査物2を治具本体3に対して脱着する必要がない。これにより、例えば反復して荷重をかける疲労試験を行う際に、超音波探触子6と検査面22との相対位置やその他の環境条件が変化してしまう可能性を低減することができる。その結果、より高い精度で疲労試験を長期にわたって進めることが可能となる。したがって、疲労試験の結果の信頼度をさらに向上させることができ、最終製品の強度設計をより精緻なものとすることができる。 With the above configuration, when a load is applied to the object to be inspected 2 by the load-applying unit 4, the ultrasonic probe 6 is retracted to the second position Q, and the ultrasonic probe 6 is moved away from the inspection surface 22. On the other hand, once the load application is complete, the ultrasonic probe 6 is moved to the first position P and brought into contact with the inspection surface 22, allowing for fatigue testing. In other words, there is no need to detach the object to be inspected 2 from the jig body 3 before or after the load is applied. This reduces the possibility of changes in the relative position between the ultrasonic probe 6 and the inspection surface 22 or other environmental conditions when performing a fatigue test that repeatedly applies loads. As a result, it becomes possible to conduct fatigue testing with greater accuracy over a long period of time. This further improves the reliability of fatigue test results and enables more precise strength design of the final product.
さらに、上記構成によれば、駆動装置52としてのハンドル53によってネジ軸50を回転させることのみによって、移動体51のコマ54を当該ネジ軸50に沿って基準方向Aに移動させることができる。つまり、ネジ軸50と駆動装置52によって直動機構が構成される。このように、簡素な構成のもとで移動体51、及び超音波探触子6の位置を自在に変化させることができる。また、ネジ軸50のピッチとハンドル53の回転数に基づいて移動体51の基準方向Aにおける位置を精緻にコントロールすることが可能となる。したがって、検査面22における不良個所の特定に際してさらに高い精度と正確性を期することが可能となる。 Furthermore, with the above configuration, the top 54 of the moving body 51 can be moved in the reference direction A along the screw shaft 50 simply by rotating the screw shaft 50 with the handle 53 serving as the drive device 52. In other words, the screw shaft 50 and drive device 52 form a linear motion mechanism. In this way, the positions of the moving body 51 and the ultrasonic probe 6 can be freely changed with a simple configuration. In addition, the position of the moving body 51 in the reference direction A can be precisely controlled based on the pitch of the screw shaft 50 and the number of rotations of the handle 53. Therefore, it is possible to achieve even greater precision and accuracy when identifying defects on the inspection surface 22.
また、上記構成によれば、移動体51が基準方向Aに第一位置Pと第二位置Qとの間で移動する際に、ピン部材81が案内面82に摺動されながら案内される。つまり、案内部材80とピン部材81とはカムとフォロワのような機能を発揮する。これにより、第一位置Pでは超音波探触子6が検査面22に当接する一方で、第二位置Qでは当該超音波探触子6が検査面22から離間する。このように、移動体51を基準方向Aに進退動させることのみによって超音波探触子6と検査面22との離間・当接をコントロールすることが可能となる。少ない部品点数のもとでこのような機能を実現できることから装置の信頼性を向上させることができるとともに、製造コストやメンテナンスコストを低く抑えることも可能となる。 Furthermore, with the above configuration, when the movable body 51 moves in the reference direction A between the first position P and the second position Q, the pin member 81 is guided while sliding along the guide surface 82. In other words, the guide member 80 and pin member 81 function like a cam and follower. As a result, the ultrasonic probe 6 abuts against the inspection surface 22 at the first position P, while the ultrasonic probe 6 is separated from the inspection surface 22 at the second position Q. In this way, it is possible to control the separation and contact between the ultrasonic probe 6 and the inspection surface 22 simply by moving the movable body 51 back and forth in the reference direction A. Achieving such functionality with a small number of parts improves the reliability of the device and also makes it possible to keep manufacturing and maintenance costs low.
加えて、上記構成によれば、移動体51が第二位置Qにある際、つまり被検査物2に荷重を与えている際に、超音波探傷に先立って、噴霧装置9によって検査面22に液剤を噴霧することができる。検査面22と超音波探触子6との間に液剤が介在することによって両者の密着性が高まり、疲労検査の精度が向上する。また、噴霧装置9が移動体51に一体に取り付けられていることから、液剤噴霧のために被検査物2を治具本体3から取り外す必要がない。このため、疲労検査を行う第一位置Pにおける被検査物2と超音波探触子6の相対位置が液剤噴霧の前後で変化しない。その結果、疲労試験の精度をさらに高めることができる。 In addition, with the above configuration, when the movable body 51 is at the second position Q, i.e., when a load is being applied to the object to be inspected 2, the spray device 9 can spray a liquid onto the inspection surface 22 prior to ultrasonic testing. The presence of the liquid between the inspection surface 22 and the ultrasonic probe 6 increases adhesion between them, improving the accuracy of the fatigue inspection. Furthermore, because the spray device 9 is integrally attached to the movable body 51, there is no need to remove the object to be inspected 2 from the jig body 3 in order to spray the liquid. Therefore, the relative position of the object to be inspected 2 and the ultrasonic probe 6 at the first position P where fatigue testing is performed does not change before or after the liquid spray. As a result, the accuracy of the fatigue test can be further improved.
以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、被検査物2がT字型をなしている例について説明した。しかしながら、被検査物2の形状はこれに限定されず、単なる板状又は棒状の部材や、その他L字型の断面を有する部材等を被検査物2として適用することが可能である。その場合、荷重付与部4の形状と構成を種々に変更することが考えられる。 The above describes the first embodiment of the present disclosure. Note that various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the spirit and scope of the present disclosure. For example, in the above first embodiment, an example was described in which the object to be inspected 2 is T-shaped. However, the shape of the object to be inspected 2 is not limited to this, and it is possible to use a simple plate-shaped or rod-shaped member, or other member with an L-shaped cross section, as the object to be inspected 2. In such cases, it is possible to consider various changes to the shape and configuration of the load-applying portion 4.
<第二実施形態>
(疲労試験システムの構成)
次に、本開示の第二実施形態に係る疲労試験システム200について、図3を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。疲労試験システム200は、第一実施形態で説明した疲労試験治具1に加えて、環境槽100と、遠隔操作機構110と、を備える。
Second Embodiment
(Configuration of fatigue test system)
Next, a fatigue testing system 200 according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 3. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The fatigue testing system 200 includes an environmental chamber 100 and a remote control mechanism 110 in addition to the fatigue test fixture 1 described in the first embodiment.
(環境槽の構成)
環境槽100は、疲労試験治具1、及び被検査物2を収容する収容空間101を内部に有する容器である。この環境槽100では、収容空間101内の温度や湿度、又は圧力等の環境条件を種々変更することが可能とされている。具体的には環境槽100としてクライオスタットが用いられる。
(Configuration of environmental chamber)
The environmental chamber 100 is a container having an internal storage space 101 for storing the fatigue test jig 1 and the specimen 2. In this environmental chamber 100, it is possible to change various environmental conditions such as the temperature, humidity, and pressure within the storage space 101. Specifically, a cryostat is used as the environmental chamber 100.
(遠隔操作機構の構成)
遠隔操作機構110は、収容空間101内の疲労試験治具1の移動機構5、及び荷重付与部4を外部から操作することが可能な機構である。具体的には、遠隔操作機構110は、移動機構5を駆動するサーボモータ111と、このサーボモータ111、荷重付与部4、及び超音波探触子6と電気的に接続されたコントローラ112と、を有する。コントローラ112を通じて作業者が適宜指令を各装置に送信する。この指令によって、荷重の付与、移動体51の移動、及び超音波探触子6の動作が遠隔から行われる。
(Configuration of remote control mechanism)
The remote control mechanism 110 is a mechanism that can externally operate the movement mechanism 5 and the load application unit 4 of the fatigue test fixture 1 within the accommodation space 101. Specifically, the remote control mechanism 110 has a servo motor 111 that drives the movement mechanism 5, and a controller 112 that is electrically connected to the servo motor 111, the load application unit 4, and the ultrasonic probe 6. An operator transmits appropriate commands to each device via the controller 112. These commands remotely control the application of a load, the movement of the moving body 51, and the operation of the ultrasonic probe 6.
(作用効果)
上記構成によれば、疲労試験治具1、荷重付与部4、及び被検査物2が環境槽100に収容された状態で、遠隔操作によって移動機構5を操作することができる。これにより、環境槽100の内部の温度や湿度、圧力等の環境条件を維持したまま、被検査物2を第一位置Pと第二位置Qとの間で移動させることができる。つまり、反復して被検査物2に荷重をかけたり、荷重をかけていない際に液剤を検査面22に噴霧したりすることができる。このように、環境槽100を開放することなく各種の作業を遠隔から行えるため、疲労試験ごとの環境条件の変化が小さく抑えられる。したがって、長期にわたる疲労試験の精度をより一層向上させることができる。
(Action and effect)
According to the above configuration, the moving mechanism 5 can be operated remotely while the fatigue test fixture 1, the load application unit 4, and the specimen 2 are housed in the environmental chamber 100. This allows the specimen 2 to be moved between the first position P and the second position Q while maintaining the environmental conditions, such as the temperature, humidity, and pressure, inside the environmental chamber 100. In other words, it is possible to repeatedly apply a load to the specimen 2 and spray a liquid agent onto the inspection surface 22 when no load is being applied. In this way, various operations can be performed remotely without opening the environmental chamber 100, minimizing changes in the environmental conditions for each fatigue test. This further improves the accuracy of long-term fatigue testing.
以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第二実施形態では、駆動装置52としてサーボモータ111を用いた例について説明した。しかしながら、駆動装置52としてステッピングモータやその他の電動モータを用いることも可能である。また、第一実施形態で説明したものと同様に、種々の形状の部材を被検査物2として適用することが可能である。 The above describes the first embodiment of the present disclosure. Note that various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the spirit and scope of the present disclosure. For example, in the second embodiment described above, an example was described in which a servo motor 111 was used as the drive device 52. However, it is also possible to use a stepping motor or other electric motor as the drive device 52. Furthermore, similar to what was described in the first embodiment, members of various shapes can be used as the object to be inspected 2.
<各実施形態に共通する変形例>
続いて、各実施形態に共通する変形例について、図4と図5を参照して説明する。疲労試験治具1の第一変形例として図4に示すような構成を採ることが可能である。同図の例では、被検査物2がT字型をなしていることは第一実施形態と同一であるが、立設部21ではなく、本体部20の両端に対して荷重を付与する点で第一実施形態と相違している。疲労試験治具1のその他の構成は第一実施形態と同様である。また、第二変形例として図5に示すように、超音波探触子6の先端形状を円弧状断面とすることによって、L字型の被検査物2のアール部(隅部)に対して超音波探傷検査を行うことが可能となる。この場合も、上記各実施形態と同様の移動機構5、及び案内機構8を用いることで、当該超音波探触子6は第一位置Pと第二位置Qとの間で移動可能に構成することができる。
<Modifications common to all embodiments>
Next, modifications common to each embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5 . A first modification of the fatigue test jig 1 can have the configuration shown in FIG. 4 . In the example shown in FIG. 4 , the test object 2 is T-shaped, as in the first embodiment, but differs from the first embodiment in that a load is applied to both ends of the main body 20 rather than to the upright portion 21. The remaining configuration of the fatigue test jig 1 is the same as in the first embodiment. Furthermore, as shown in FIG. 5 , a second modification is possible in which the tip of the ultrasonic probe 6 has an arc-shaped cross section, thereby enabling ultrasonic flaw detection of the rounded portion (corner) of the L-shaped test object 2. In this case, the ultrasonic probe 6 can be configured to be movable between a first position P and a second position Q by using the same moving mechanism 5 and guide mechanism 8 as in the above embodiments.
<付記>
各実施形態に記載の疲労試験治具1、及び疲労試験システム200は、例えば以下のように把握される。
<Additional Notes>
The fatigue test fixture 1 and the fatigue test system 200 described in each embodiment can be understood, for example, as follows.
(1)第1の態様に係る疲労試験治具1は、被検査物2を支持する治具本体3と、前記被検査物2に際して荷重を付与する荷重付与部4と、前記治具本体3に一体に設けられて、前記治具本体3に対して前記被検査物2の検査面22に沿う基準方向Aに相対移動する移動体51を有する移動機構5と、前記移動体51に設けられた超音波探触子6と、前記超音波探触子6に前記検査面22に向かっての付勢力を付与する付勢部材7と、前記移動体51が前記基準方向Aにおける第一位置Pにある際に前記超音波探触子6を前記付勢力に従って前記検査面22に当接させるとともに、前記移動体51が前記基準方向Aにおける第二位置Qにある際に前記超音波探触子6を前記付勢力に抗して離間させる案内機構8と、を備える。 (1) A fatigue test jig 1 according to a first aspect includes a jig body 3 supporting an object to be inspected 2, a load application unit 4 applying a load to the object to be inspected 2, a moving mechanism 5 integrally provided with the jig body 3 and having a moving body 51 that moves relative to the jig body 3 in a reference direction A along the inspection surface 22 of the object to be inspected 2, an ultrasonic probe 6 provided on the moving body 51, a biasing member 7 that applies a biasing force to the ultrasonic probe 6 toward the inspection surface 22, and a guide mechanism 8 that brings the ultrasonic probe 6 into contact with the inspection surface 22 in accordance with the biasing force when the moving body 51 is at a first position P in the reference direction A, and moves the ultrasonic probe 6 away from the inspection surface 22 against the biasing force when the moving body 51 is at a second position Q in the reference direction A.
上記構成によれば、荷重付与部4によって被検査物2に荷重を与える際には超音波探触子6を第二位置Qに退避させ、荷重を与え終わった際には当該超音波探触子6を第一位置Pに移動させて検査面22に当接させることで疲労検査を行うことができる。つまり、荷重が付与される前後で、被検査物2を治具本体3に対して脱着する必要がない。これにより、例えば反復して荷重をかける疲労試験を行う際に、環境条件が変化してしまう可能性を低減することができる。その結果、より高い精度で疲労試験を進めることが可能となる。 With the above configuration, when applying a load to the test object 2 using the load application unit 4, the ultrasonic probe 6 is retracted to the second position Q, and when the load application is complete, the ultrasonic probe 6 is moved to the first position P and brought into contact with the test surface 22, allowing fatigue testing to be performed. In other words, there is no need to detach the test object 2 from the jig body 3 before or after the load is applied. This reduces the possibility of environmental conditions changing, for example, when performing a fatigue test in which loads are applied repeatedly. As a result, fatigue testing can be performed with greater precision.
(2)第2の態様に係る疲労試験治具1は、(1)の疲労試験治具1であって、前記移動機構5は、前記基準方向Aに延びるネジ軸50と、該ネジ軸50を中心軸X回りに回転駆動する駆動装置52と、を有し、前記移動体51は、前記ネジ軸50に螺合する雌ネジが形成されたコマ54を有する。 (2) The fatigue test jig 1 according to the second aspect is the fatigue test jig 1 of (1), wherein the moving mechanism 5 has a screw shaft 50 extending in the reference direction A and a drive device 52 that drives the screw shaft 50 to rotate around the central axis X, and the moving body 51 has a top 54 formed with a female thread that screws onto the screw shaft 50.
上記構成によれば、駆動装置52によってネジ軸50を回転させることのみによって、移動体51のコマ54を当該ネジ軸50に沿って基準方向Aに移動させることができる。このように、簡素な構成のもとで移動体51、及び超音波探触子6の位置を自在に変化させることができる。 With the above configuration, the top 54 of the moving body 51 can be moved in the reference direction A along the screw shaft 50 simply by rotating the screw shaft 50 with the drive device 52. In this way, the positions of the moving body 51 and the ultrasound probe 6 can be freely changed with a simple configuration.
(3)第3の態様に係る疲労試験治具1は、(1)又は(2)の疲労試験治具1であって、前記案内機構8は、前記基準方向Aに延びるとともに、前記第一位置Pから前記第二位置Qに向かうに従って前記検査面22から離間するように延びる案内面82が形成された案内部材80と、前記移動体51に設けられて、前記案内部材80の前記案内面82に沿って摺動するピン部材81と、を有する。 (3) The fatigue test fixture 1 according to the third aspect is the fatigue test fixture 1 according to (1) or (2), wherein the guide mechanism 8 includes a guide member 80 that extends in the reference direction A and has a guide surface 82 formed thereon that extends away from the inspection surface 22 as it moves from the first position P toward the second position Q, and a pin member 81 that is provided on the movable body 51 and slides along the guide surface 82 of the guide member 80.
上記構成によれば、移動体51が基準方向Aに第一位置Pと第二位置Qとの間で移動する際に、ピン部材81が案内面82に摺動されながら案内される。これにより、第一位置Pでは超音波探触子6が検査面22に当接する一方で、第二位置Qでは当該超音波探触子6が検査面22から離間する。このように、移動体51を基準方向Aに進退動させることのみによって超音波探触子6と検査面22との離間・当接をコントロールすることが可能となる。 With the above configuration, when the movable body 51 moves in the reference direction A between the first position P and the second position Q, the pin member 81 is guided while sliding along the guide surface 82. As a result, the ultrasonic probe 6 abuts against the inspection surface 22 at the first position P, while the ultrasonic probe 6 is separated from the inspection surface 22 at the second position Q. In this way, it is possible to control the separation and contact between the ultrasonic probe 6 and the inspection surface 22 simply by moving the movable body 51 forward and backward in the reference direction A.
(4)第4の態様に係る疲労試験治具1は、(1)から(3)のいずれか一態様に係る疲労試験治具1であって、前記移動体51に設けられて、該移動体51が前記第二位置Qにある際に、前記検査面22に向かって液剤を噴霧可能な噴霧装置9をさらに有する。 (4) The fatigue test jig 1 according to the fourth aspect is the fatigue test jig 1 according to any one of aspects (1) to (3), and further includes a spray device 9 provided on the movable body 51 and capable of spraying a liquid agent toward the inspection surface 22 when the movable body 51 is in the second position Q.
上記構成によれば、移動体51が第二位置Qにある際、つまり被検査物2に荷重を与えている際に、超音波探傷に先立って検査面22に液剤を噴霧することができる。検査面22と超音波探触子6との間に液剤が介在することによって疲労検査の精度が向上する。また、液剤噴霧のために被検査物2を治具本体3から取り外す必要がない。このため、疲労検査を行う第一位置Pにおける被検査物2と超音波探触子6の相対位置が液剤噴霧の前後で変化しない。その結果、疲労試験の精度をさらに高めることができる。 With the above configuration, when the movable body 51 is at the second position Q, i.e., when a load is being applied to the object to be inspected 2, a liquid agent can be sprayed onto the inspection surface 22 prior to ultrasonic testing. The presence of the liquid agent between the inspection surface 22 and the ultrasonic probe 6 improves the accuracy of the fatigue inspection. In addition, there is no need to remove the object to be inspected 2 from the jig body 3 in order to spray the liquid agent. Therefore, the relative positions of the object to be inspected 2 and the ultrasonic probe 6 at the first position P where the fatigue inspection is performed do not change before or after the liquid agent spraying. As a result, the accuracy of the fatigue test can be further improved.
(5)第5の態様に係る疲労試験システム200は、(1)から(4)のいずれか一態様に係る疲労試験治具1と、前記疲労試験治具1、前記荷重付与部4、及び前記被検査物2が収容される検査空間を有する環境槽100と、該環境槽100の外部から前記移動機構5を操作可能な遠隔操作機構110と、を備える。 (5) A fatigue testing system 200 according to a fifth aspect includes a fatigue test jig 1 according to any one of aspects (1) to (4), an environmental chamber 100 having an inspection space in which the fatigue test jig 1, the load application unit 4, and the specimen 2 are accommodated, and a remote control mechanism 110 capable of operating the movement mechanism 5 from outside the environmental chamber 100.
上記構成によれば、疲労試験治具1、荷重付与部4、及び被検査物2が環境槽100に収容された状態で、遠隔操作によって移動機構5を操作することができる。これにより、環境槽100の内部の条件を維持したまま、被検査物2を第一位置Pと第二位置Qとの間で移動させることができる。つまり、反復して被検査物2に荷重をかけたり、荷重をかけていない際に液剤を検査面22に噴霧したりすることができる。これにより、試験ごとの環境条件の変化が小さく抑えられるため、疲労試験の精度をより一層向上させることができる。 With the above configuration, the moving mechanism 5 can be operated remotely while the fatigue test fixture 1, load application unit 4, and specimen 2 are housed in the environmental chamber 100. This allows the specimen 2 to be moved between the first position P and the second position Q while maintaining the conditions inside the environmental chamber 100. In other words, it is possible to repeatedly apply a load to the specimen 2, or spray a liquid onto the inspection surface 22 when no load is being applied. This minimizes changes in environmental conditions between tests, further improving the accuracy of fatigue testing.
1…疲労試験治具
2…被検査物
3…治具本体
4…荷重付与部
5…移動機構
6…超音波探触子
7…付勢部材
8…案内機構
9…噴霧装置
20…本体部
21…立設部
22…検査面
30…把持部
31…ステージ部
32…ネジ孔
33…固定ネジ
40…チャック
50…ネジ軸
51…移動体
52…駆動装置
53…ハンドル
54…コマ
55…移動体本体
56…シュー
80…案内部材
81…ピン部材
82…案内面
83…第一平坦部
84…傾斜部
85…第二平坦部
100…環境槽
101…収容空間
110…遠隔操作機構
111…サーボモータ
112…コントローラ
200…疲労試験システム
A…基準方向
B…直交方向
P…第一位置
Q…第二位置
X…中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Fatigue test jig 2...Test object 3...Jig main body 4...Load application section 5...Moving mechanism 6...Ultrasonic probe 7...Biasing member 8...Guide mechanism 9...Spraying device 20...Main body 21...Upright section 22...Inspection surface 30...Gripping section 31...Stage section 32...Threaded hole 33...Fixing screw 40...Chuck 50...Screw shaft 51...Moving body 52...Drive device 53...Handle 54...Top 55...Moving body main body 56...Shoe 80...Guide member 81...Pin member 82...Guide surface 83...First flat section 84...Inclined section 85...Second flat section 100...Environmental chamber 101...Storage space 110...Remote control mechanism 111...Servo motor 112...Controller 200...Fatigue test system A...Reference direction B...Orthogonal direction P...First position Q...Second position X...Central axis
Claims (5)
前記被検査物に対して荷重を付与する荷重付与部と、
前記治具本体に一体に設けられて、前記治具本体に対して前記被検査物の検査面に沿う基準方向に相対移動する移動体を有する移動機構と、
前記移動体に設けられた超音波探触子と、
前記超音波探触子に前記検査面に向かっての付勢力を付与する付勢部材と、
前記移動体が前記基準方向における第一位置にある際に前記超音波探触子を前記付勢力に従って前記検査面に当接させるとともに、前記移動体が前記基準方向における第二位置にある際に前記超音波探触子を前記付勢力に抗して離間させる案内機構と、
を備える疲労試験治具。 a jig body for supporting the object to be inspected;
a load applying unit that applies a load to the object to be inspected;
a moving mechanism provided integrally with the jig body and having a moving body that moves relative to the jig body in a reference direction along the inspection surface of the object to be inspected;
an ultrasonic probe provided on the moving body;
a biasing member that applies a biasing force to the ultrasonic probe toward the inspection surface;
a guide mechanism that brings the ultrasonic probe into contact with the inspection surface in accordance with the biasing force when the movable body is at a first position in the reference direction, and moves the ultrasonic probe away from the inspection surface against the biasing force when the movable body is at a second position in the reference direction;
A fatigue test fixture comprising:
該ネジ軸を中心軸回りに回転駆動する駆動装置と、
を有し、
前記移動体は、前記ネジ軸に螺合する雌ネジが形成されたコマを有する請求項1に記載の疲労試験治具。 The movement mechanism includes a screw shaft extending in the reference direction;
a drive device that drives the screw shaft to rotate around its central axis;
and
2. The fatigue test jig according to claim 1, wherein the moving body has a top having a female thread formed thereon to be threaded onto the screw shaft.
前記基準方向に延びるとともに、前記第一位置から前記第二位置に向かうに従って前記検査面から離間するように延びる案内面が形成された案内部材と、
前記移動体に設けられて、前記案内部材の前記案内面に沿って摺動するピン部材と、
を有する請求項1又は2に記載の疲労試験治具。 The guide mechanism includes:
a guide member having a guide surface formed thereon, the guide surface extending in the reference direction and extending so as to move away from the inspection surface as the guide member moves from the first position to the second position;
a pin member provided on the movable body and sliding along the guide surface of the guide member;
3. The fatigue test fixture according to claim 1, further comprising:
前記疲労試験治具、及び前記被検査物が収容される検査空間を有する環境槽と、
該環境槽の外部から前記移動機構を操作可能な遠隔操作機構と、
を備える疲労試験システム。 The fatigue test fixture according to claim 1;
an environmental chamber having an inspection space in which the fatigue test jig and the test object are accommodated;
a remote control mechanism capable of operating the movement mechanism from outside the environmental chamber;
A fatigue testing system comprising:
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