JP2001033367A - 材料試験機 - Google Patents

材料試験機

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JP2001033367A JP11208859A JP20885999A JP2001033367A JP 2001033367 A JP2001033367 A JP 2001033367A JP 11208859 A JP11208859 A JP 11208859A JP 20885999 A JP20885999 A JP 20885999A JP 2001033367 A JP2001033367 A JP 2001033367A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】試験負荷時におけるロードセルのこじれ等によ
る荷重検出上の誤差を抑制できる材料試験機を提供す
る。 【解決手段】ロードセル7を材料試験機のクロスヘッド
3に取付ける際、ロードセル7の取付面にテフロン膜T
Fをコーティングする。したがって、試験片への負荷に
よりロードセル7はテフロン膜TFによって独立的に滑
らかに変形することを可能とし、こじれ等による荷重検
出誤差の発生が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は材料試験機に係り、
試験片に負荷される荷重をロードセルによって電気的に
検出する材料試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より材料試験機は、図9に示すよう
にベッド等の固定部材Dに対向してクロスヘッド等の移
動部材Kを配置するとともに、これらの間にチャックC
U、CDを介して試験片Tを把持して、移動部材Kを駆
動することによつて試験片Tに荷重を付与する。この移
動部材Kの駆動、すなわち変位はねじ棒Nを回転駆動さ
せることにより行われる。そして、この試験においてこ
の試験片Tに負荷される荷重は、ロードセルRCによっ
て電気的に検出される。すなわち、例えば材料試験機の
クロスヘッドKにロードセルRCを固定するとともに、
そのロードセルRCの荷重感応部に対してチャックCU
の試験片Tを把持する部材が保持され、クロスヘッドK
の駆動による試験片Tへの負荷が、ロードセルRCの荷
重感応部に作用するように構成されている。そして、ロ
ードセルRCからの出力によつて試験片Tへの負荷が刻
々と検出される。
【0003】以上のようなロードセルRCによる荷重計
測式の材料試験機においては、負荷時においてロードセ
ルRCの材料試験機上での取付け面、すなわちロードセ
ルRCの接合座面に対してロードセルRC自体の変形
や、接合面における摩擦に伴うこじれ等が生じ、負荷時
および除荷時における荷重測定結果に誤差が含まれる。
このような誤差を解消する対策として、従来ではロード
セルRCを接合する面の剛性を高くするとともに、ロー
ドセル自体の接合部の剛性も高くして歪みを小さくし、
これら両者の変形の負荷時と除荷時での差を小さくする
対策が採られている。
【0004】図10は以上の対策を施した構成を示す図
で、クロスヘッドKに対するロードセルRCの取付け部
の構造の縦断面図である。すなわち、クロスヘッドKに
ロードセルRCを取付け、そのロードセルRCの下方の
荷重感応部Sに自在継手Jを介してチャックCUを吊設
するが、この場合図に示すように上板KAと下板KBと
をリブKLで連結してなるクロスヘッドKの上板KAに
貫通孔KHを穿設するとともに、下板KBの上面にロー
ドセル支持部材KSを固設し、このロードセル支持部材
KSを、上板KAの貫通孔KHの内周面に対して非接触
のもとに貫通させ、そのロードセル支持部材KSの上端
面に形成された座面KPに対してロードセルRCを接合
させる。このような構成により、クロスヘッドKの歪み
がロードセルRCの接合部に及ぶことを可及的に少なく
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の対策は、ロードセルRCの支持部材の剛性を高くす
るものの、ロードセルRCの座面として別途専用のロー
ドセル支持部材KSが必要でそれを準備しなければなら
ず、またクロスヘッドKにもその支持部材を取り付ける
ための複雑な加工やロードセル支持部材KSをクロスヘ
ッドKに固定させる加工を必要とし、製造工程が複雑で
コスト高になるという間題がある。さらに、このような
支持部材も長期使用により変形すると従来の問題が発生
する。このような問題を解消すべく、ロードセルと取付
部材との間に弾性シートを介在させる方法が提案されて
いるが、変形が大きい場合問題が解消しない場合があ
る。本発明は、このような複雑な座面構造を採ることな
く、簡単な座面構造のもとにロードセルを取り付け、し
かも高精度の測定、試験を行うことのできる材料試験機
を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明が提供する材料試
験機は、上記の目的を達成するため、固定部材とそれに
対向する移動部材の両方の部材の間に試験片を把持し、
前記移動部材の駆動により試験片に負荷するとともに、
試験片に負荷された荷重を前記いずれかの部材と試験片
との間に介在されたロードセルにて検出し、前記試験片
の強度を試験する材料試験機において、前記ロードセル
とこのロードセルが設置される前記いずれかの部材と
を、互いに両者の少なくとも一方にコーティングされた
皮膜を介して接合させたものである。
【0007】さらに本発明は、上記目的を達成するため
に、固定部材とそれに対向する移動部材の両方の部材の
間に試験片を把持し、前記移動部材の駆動により試験片
に負荷するとともに、試験片に負荷された荷重を前記い
ずれかの部材と試験片との間に介在されたロードセルに
て検出し、前記試験片の強度を試験する材料試験機にお
いて、前記ロードセルとこのロードセルが設置される前
記いずれかの部材とを、互いに両者の少なくとも一方に
コーティングされたテフロン膜を介して接合させたもの
である。
【0008】本発明によれば、たとえばロードセルが接
合されるクロスヘッドの取付部におけるその座面にクロ
スヘッドの皮膜としてのテフロン膜がコーティングされ
ているので、このテフロン膜の弾性による歪みを利用し
て、ロードセルの面のそれぞれの変形を独立的なものと
して、所期の目的が達成されるものである。すなわち、
ロードセルとクロスヘッドとの互いの接合面間にテフロ
ン膜が存在し、ロードセルの荷重感応部に被測定荷重が
作用したとき、接合面側およびロードセルRC側の各面
が、それぞれにテフロンの表面に対して少ない摩擦抵抗
のもとに変形(移動)可能であるために、テフロン膜の
両側、すなわち座面側およびロードセル側がそれぞれに
独立して滑らかに変形する。これにより、試験片に付与
する荷重を変化させたときにロードセルとその接合面間
での変形量の差に起因する誤差の発生を防止することが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例にしたが
って本発明を説明する。図1は本発明を実施した材料試
験機の正面図であり、図2は本発明の要部拡大図で、ロ
ードセル5の取付け構造を示す縦断面図である。ベッド
1上に2本のねじ棒2R、2Lが回動駆動可能に垂設さ
れており、これらの上端部にはクロスヨーク4が設けら
れている。この2本のねじ棒2R、2Lはベッド1に内
設された駆動機構(図示せず)によって回転(駆動)さ
れる。ねじ棒2R、2Lは、クロスヘッド3に対しその
両端にそれぞれ配置されたナット5R、5Lを介して貫
通しており、このねじ棒2R、2Lが回転駆動されるこ
とによってクロスヘッド3が上下移動する。また、ベッ
ド1の上面中央部には下チャック6Dが垂設されてい
る。
【0010】クロスヘッド3は、上板3Uと下板3Dを
リブ3Lで相互に一体形成されていて、その中央部にロ
ードセル7が取り付けられ、その下方には自在継手(ユ
ニバーサルジョイント)8を介して上チャック6Uが吊
設されている。より具体的には、ロードセル7は、荷重
感応部9を下方に伸設した状態で、クロスヘッド7の上
板3Uと下板3Dを通じて形成された貫通孔3H内に
て、クロスヘッド7の上板3U上面に取付用フランジ7
Fを介して取り付けられている。ところで、このロード
セル7の取付用フランジ7Fの下面には、図3の部分拡
大図に示すとおり、テフロン膜TFがコーティングされ
ている。したがって、このクロスヘッド7と、クロスヘ
ッド3の上板3Uの上面の貫通孔3Hの周囲の面との間
にはテフロン膜TFが介在されることになる。
【0011】ロードセル7の荷重感応部9は、貫通孔3
H内に臨み、その下端に自在継手8の一端が固定されて
いる。この自在継手8の他端は下方の貫通孔3Hを経て
クロスヘッド3の下方に延設され、そこに上チャック6
Uが取り付けられている。
【0012】本発明は以上のとおり構成されているか
ら、例えば引張試験を行う際には、上下のチャック間に
試験片12を把持した状態でねじ棒2R、2Lを駆動し
てクロスへッド3を上昇移動させる。すると、試験片1
2には引張荷重が付与されるが、その試験片12に負荷
される荷重は、上チャック6U、自在継手8を介してロ
ードセル7の荷重感応部9に伝達され検出される。
【0013】このような試験時において、試験片12に
負荷される荷重は、ロードセル7およびクロスヘッド3
に作用する。このとき、クロスヘッド3におけるロード
セル7の受座面とそれに対向するロードセル7の下面と
の間にテフロン膜TFが介在しているため、これらの面
はそれぞれに変移することができ、したがって、ロード
セル7の下面部は作用する荷重に応じて滑らかに変形
し、こじれ等に起因する荷重検出誤差の発生が防止され
る。
【0014】本発明によるテフロン膜TFの荷重検出誤
差防止効果を確認するために実験を行った。この実験に
は、図1に示す実施例と、これに対する比較例としてテ
フロン膜TFを介在させないこと以外は図1と全く同等
の構成からなる材料試験機とを供し、それぞれロードセ
ル7として100kNの容量のものを用いるとともに、
ロードセル7のクロスヘッド3に対する固定ボルトの締
め付け力を一定とし、試験片12に対する引張荷重を0
kN〜100kNの間で一定量ずつ変化させ、その負荷
(荷重漸増)時および除荷(荷重漸減)時におけるロー
ドセル7からの出力を読み取り、計測した。
【0015】以上の試験を繰り返し3回行って、その平
均値をプロットした結果を図7と図8に示す。この図7
が本発明の実施の形態の試験結果を示し、図8が比較例
の試験結果を示している。この図7から明らかなよう
に、本発明の実施では、比較例の結果である図8に比し
て荷重の検出誤差が少なくなり、特に除荷時における誤
差の解消に有効であることが確認できた。本発明が提供
する材料試験機の特徴は、以上説明したとおりである
が、上記ならびに図1から図3に示す実施例に限定され
るものではなく、種々の変形例を挙げることができる。
以下、この変形実施例について説明する。
【0016】図4、図5は、クロスヘッド3に剛性の大
きな支持枠10を架設し、この支持筒10の上面にテフ
ロン膜TMをコーティングした変形例である。図4はそ
の外観を示し、図5がその要部を断面して示す図で、支
持筒10は剛性体で構成され、自在継手8が充分に挿入
できる内径を有し、クロスヘッド3の下板に穿設された
貫通孔3Hと同軸でその上方に取り付けられている。こ
の支持筒10の上面(環状)には、テフロン膜TMがコ
ーティングされていて、図5に示すように、この上面に
ロードセル7の取付用フランジ7Fが面接合される。具
体的には図示されていないが、固定ねじ等にてロードセ
ル7が支持筒10上面に設置される。この場合もテフロ
ン膜TMは上記と同様の効果を有する。
【0017】更に異なる変形例として、図6に示す実施
例を挙げることができる。図6は図5と同様の断面図で
あるが、図5の構成と異なる点は、ロードセル7が取り
付けられる側、すなわちクロスヘッド3側にテフロン膜
TCがコーティングされている点である。図示例ではク
ロスヘッド3の上板3U全体にテフロン膜TCをコーテ
ィングすることは現実的には不可能であり、また経済的
にも不利であることから、上板3Uの一部を切り取った
形の支持板11を形成し、この支持板11の上面にテフ
ロン膜TCがコーティングされている例である。この支
持板11は、ロードセル7が取り付けられるだけの大き
さで、クロスヘッド3の上板3Uにねじ結合され、ある
いは溶着されて一体的に固定される。
【0018】もちろん本発明はクロスヘッド3の上面全
域にテフロン膜をコーティングする例を包含するもので
あり、図6に限定されるものではない。図6の場合でも
支持板11の形状は図示例に限定されない。さらに本発
明では、クロスヘッド3とロードセル7とが接合し合う
それぞれの両側面にテフロン膜をコーティングするよう
にしてもよい。
【0019】以上の実施例は、ロードセル7がクロスヘ
ッド3、すなわち移動部材の側に取り付けられた例であ
るが、ロードセル7を固定側の部材、たとえばヨーク4
に取り付ける場合の材料試験機もあり、このような材料
試験機にも本発明は適用可能である。ヨーク4とクロス
ヘッド3との間で引張試験する場合は、クロスヘッド3
は下方へ変位駆動される。また、上記の実施例は、コー
ティング膜、すなわち皮膜としてテフロン膜を挙げた
が、これと同様の特性を有する他の材料の膜をコーティ
ングする実施例を包含するものであり、テフロン材料の
皮膜に限定されない。本発明はこれらすべての変形実施
例を包含する。
【0020】
【発明の効果】本発明が提供する材料試験機は以上詳述
したとおりであるから、試験片に対して負荷した際、ロ
ードセルと皮膜は、潤滑機能によってそれぞれに独立的
に滑らかに変形・変位するため、荷重によるロードセル
RC自体の変形等による取付面との間にこじれ等を生じ
ることがなく、荷重の検出誤差の発生を抑制することが
できる。
【0021】特に、請求項2が提供する本発明によれ
ば、ロードセルとクロスヘッドとの間にテフロン膜を介
在させるもので実用的な材料試験機を提供する。テフロ
ン膜は皮膜として構成されるので薄く、シートの介在と
異なりロードセルの取付作業が簡略となる利点も有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した材料試験機の正面図である。
【図2】本発明の要部であるロードセルの取付部構造を
示す図である。
【図3】ロードセルの一部を拡大して示す図である。
【図4】本発明の変形例の構成を図である。
【図5】変形実施例におけるロードセルの取付部の構造
を示す図である。
【図6】変形実施例におけるロードセルの取付部の構造
を示す図である。
【図7】本発明の特性に係る実験データを示す図であ
る。
【図8】従来の特性に係る実験データを示す図である。
【図9】従来の材料試験機の構成を示す図である。
【図10】従来におけるロードセルの取付部の構造を示
す図である。
【符号の説明】
1……ベッド 2R、2L……ねじ棒 3……クロスヘッド 3U……上板 3D……下板 3H……貫通孔 4……ヨーク 5R、5L……ナット 6U、6D……チャック 7……ロードセル 8……自在継手 9……荷重感応部 10……支持筒 11……支持板 12……試験片 TF、TM、TC……テフロン膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定部材とそれに対向する移動部材の両方
    の部材の間に試験片を把持し、前記移動部材の駆動によ
    り試験片に負荷するとともに、試験片に負荷された荷重
    を前記いずれかの部材と試験片との間に介在されたロー
    ドセルにて検出し、前記試験片の強度を試験する材料試
    験機において、前記ロードセルとこのロードセルが設置
    される前記いずれかの部材とは、互いに両者の少なくと
    も一方にコーティングされた皮膜を介して接合されてい
    ることを特徴とする材料試験機。
  2. 【請求項2】固定部材とそれに対向する移動部材の両方
    の部材の間に試験片を把持し、前記移動部材の駆動によ
    り試験片に負荷するとともに、試験片に負荷された荷重
    を前記いずれかの部材と試験片との間に介在されたロー
    ドセルにて検出し、前記試験片の強度を試験する材料試
    験機において、前記ロードセルとこのロードセルが設置
    される前記いずれかの部材とは、互いに両者の少なくと
    も一方にコーティングされたテフロン膜を介して接合さ
    れていることを特徴とする材料試験機。
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