JP2002082032A

JP2002082032A - ２軸材料強度試験機

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Publication number: JP2002082032A
Application number: JP2000270628A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Shimamoto; 聰島本; Shokan Minami; 晶煥南
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: JP3660225B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度な２軸材料強度試験を簡単に行うこと
ができる省スペース型の材料強度試験機を提供する。【解決手段】試験片の端部を挟むチャックと、該チャ
ックを先端部に有するピストンロッドと、該ピストンロ
ッドを前進・後退可能に装着したシリンダとを備えたチ
ャック移動機構を４組用意し、そのうちの２組のチャッ
ク移動機構をチャックの先端部を互いに向かい合わせて
ハウジングの上、下に設け、試験片に縦方向の荷重を負
荷するようにし、残りの２組のチャック移動機構をチャ
ックの先端部を互いに向かい合わせてハウジングの左、
右に設け、試験片に横方向の荷重を負荷するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２軸方向の荷重を
試験片に負荷して、疲労試験や引張り試験などの材料強
度試験を行う２軸材料強度試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械や構造物に用いられる材料の材料強
度試験は、普通１軸応力下で行われている。たとえば、
材料強度試験のうち、疲れ強さや疲労き裂の進展速度な
どを求める疲労試験には、図10に示す１軸疲労試験機が
一般的に用いられている。

【０００３】１軸疲労試験機は、上のチャック147 で試
験片103 の上端部をつかみ、下のチャック147 で試験片
の下端部をつかみ、ピストンロッド142 を内装したシリ
ンダ141 を油圧サーボバルブで制御し、ピストンロッド
142 に連結した主軸部材145を介して下のチャック147
を前進・後退させて、縦方向の繰り返し荷重を試験片10
3 に負荷するものである。

【０００４】なお、１軸疲労試験機においては、１軸方
向にのみ繰り返し荷重を試験片103に負荷すればよいの
で、各部材の自重を考慮し、各部材が縦方向に並ぶよう
にシリンダ141 が唯一つハウジング101 の下部にピスト
ンロッド142 を縦にして取り付けてある。図10で、106
はシリンダ141 の前進・後退を制御する油圧サーボバル
ブを内蔵したスタンド、107 はアキュムレータ（配管内
の油圧の変動を吸収する）であり、143 はピストンロッ
ド142 に主軸部材145 を取り付けるフランジ、144 は試
験片103 に負荷する荷重を検出するロードセル、146 は
チャック取り付け治具である。

【０００５】近年、構造物の使用環境や機械の使用条件
が過酷化し、機械や構造物に複雑な破壊現象が生じるよ
うになってきている。実際の機械や構造物には繰り返し
荷重が１軸方向から作用することは少なく、さまざまな
方向から荷重が作用するのが普通である。実際の機械や
構造物における材料の疲れ強さや引張り強さ、伸びなど
の強度・変形特性は、１軸応力下でのものとはかなり異
なっているため、機械や構造物の安全性や信頼性を高め
るためには、２軸方向から荷重を負荷し、２軸応力下で
材料強度試験を行い、１軸応力下での強度・変形特性と
比較することが重要である。

【０００６】そこで、互いに直交する２軸方向に繰り返
し荷重を試験片に負荷する２軸疲労試験機が必要となっ
た。しかしながら、互いに直交する平面が水平となるよ
うに、シリンダをハウジングに取り付けた横型の２軸疲
労試験機では、広い設置スペースが必要なことに加え
て、試験片の取り付けが困難であったり、水平方向に繰
り返し荷重を試験片に負荷する構造が悪く、高精度な２
軸疲労試験が行えないという問題があった。なおかつ、
水平方向に圧縮繰り返し荷重、垂直方向に引張り繰り返
し荷重を組み合せて材料の疲労試験が可能な機構はなか
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、従来技術の上記問題点を解消することにあり、高精
度な２軸材料強度試験を簡単に行うことができる省スペ
ース型の２軸材料強度試験機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、竪型のハウジ
ングの中央部に設けた空間内で、試験片に縦方向と横方
向の荷重を負荷する２軸材料強度試験機であって、前記
試験片の端部を挟むチャックと、該チャックを先端部に
有するピストンロッドと、該ピストンロッドを前進・後
退可能に装着したシリンダとを備えたチャック移動機構
を４組用意し、そのうちの２組のチャック移動機構を前
記チャックの先端部を互いに向かい合わせて前記ハウジ
ングの上、下に設け、前記試験片に縦方向の荷重を負荷
するようにし、残りの２組のチャック移動機構を前記チ
ャックの先端部を互いに向かい合わせて前記ハウジング
の左、右に設け、前記試験片に横方向の荷重を負荷する
ようにしたことを特徴とする２軸材料強度試験機であ
る。

【０００９】また、前記４組のチャック移動機構のう
ち、少なくとも前記ハウジングの左、右に設けたチャッ
ク移動機構のチャックとピストンロッド間に主部材を設
け、該主部材をガイドユニットを介して横方向へ摺動自
在に前記ハウジングに取り付けることが好ましい２軸材
料強度試験機である。また、前記４組のチャック移動機
構の各チャックを、後端部に雌ねじを設けかつ中央部に
溝を形成すると共に先端部における端面と内壁面を係止
面としたＣ字形断面のメンバと、両側の傾斜した側面を
係止面とする楔状断面のメンバと、後端部における端面
と内壁面を係止面とし、かつ該内壁面につながる側面を
前記試験片との合わせ面としたＬ字形断面のメンバと、
中央部に溝を形成して両側の内壁面を係止面とすると共
に後端部を前記Ｃ字形断面のメンバの溝に挿入可能で、
かつ先端部の側面を前記試験片との合わせ面とした逆Ｃ
字形断面のメンバとの４つのメンバからなるものとする
ことが好ましい２軸材料強度試験機である。

【００１０】また、前記４組のチャック移動機構の各シ
リンダに油圧サーボバルブを設けて疲労試験を行うこと
が好ましい２軸材料強度試験機である。また、前記４組
のチャック移動機構の各シリンダに油圧サーボバルブを
設けず、圧油を溜める複数のアキュムレータと、該複数
のアキュムレータに連結させた２つのマニホールドと、
該２つのマニホールドからの圧油をそれぞれ制御する電
磁弁を設け、該電磁弁を操作して前記アキュムレータか
らの圧油を各シリンダーに供給して動的な強度試験を行
うことが好ましい２軸材料強度試験機である。

【００１１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の２軸疲労試験機に
ついて、図１〜図４を用いて詳細に説明する。図１、図
２は、本発明の２軸疲労試験機の正面図および側面図で
ある。また、図３、図４は、本発明の２軸疲労試験機に
おけるチャック移動機構の正面図および側面図である。
ただし、図４では、図３に示したチャック連結棒46、チ
ャック47、試験片３を取り外して示してある。

【００１２】ここで、１はハウジング、２は空間、３は
試験片、４、４’はハウジング１の左、右に設けたチャ
ック移動機構、５、５’はハウジング１の上、下に設け
たチャック移動機構である。また、６は油圧サーボバル
ブスタンド、７はアキュムレータ、41は油圧シリンダ、
42はピストンロッドであり、43はフランジ、44はロード
セル、45は主部材である。

【００１３】また、46はチャック連結棒、47はチャッ
ク、48はスライド部材、49はスライドガイド、49A はグ
リースニップル（潤滑剤供給口）、50はスライドガイド
取り付け部材である。ここで、ハウジング１における縦
方向のＹ軸と横方向のＸ軸は空間２内のＯ点で互いに直
交する軸である。

【００１４】ハウジング１は正面形状が略８角形であ
り、ハウジング１の左右の斜め下部に脚部を設けてあ
り、ハウジング１の脚部をアンカーボルトで床に固定す
ることにより、Ｘ軸を水平に、Ｙ軸を垂直にして立設可
能である。また、ハウジング１は、図１に示す左右の幅
寸法および上下の高さ寸法に比べ、図２に示すように奥
行き寸法が小さく、Ｘ−Ｙ平面内の縦方向および横方向
の内力に対して十分な剛性を有するフレーム構造とされ
ている。

【００１５】本発明の２軸疲労試験機では、図１に示す
ように、試験片３の端部を挟むチャック47と、該チャッ
ク47を先端部に有するピストンロッドと、該ピストンロ
ッドを前進・後退可能に装着したシリンダ41とを備えた
チャック移動機構４、４’、５、５’を用意し、そのう
ちの２組のチャック移動機構５、５’をチャック47の先
端部を互いに向かい合わせてハウジング１の上、下に設
け、試験片３に縦方向の荷重を負荷するようにし、残り
の２組のチャック移動機構４、４’をチャック47の先端
部を互いに向かい合わせてハウジング１の左、右に設
け、試験片３に横方向の荷重を負荷するようにした。

【００１６】その際、チャック移動機構５、５’におけ
るピストンロッドの軸をＹ軸に一致させてシリンダ41を
ハウジング１の上、下に取り付けてあり、また、チャッ
ク移動機構４、４’におけるピストンロッドの軸をＸ軸
に一致させてシリンダ41をハウジング１の左、右に取り
付けてある。各シリンダ41は、図１，図２に示すよう
に、ハウジング１の側面にボルトで締結されている。

【００１７】本発明の２軸疲労試験機では、図１に示す
ように、チャック移動機構４、４’のチャック47で試験
片３の左端部、右端部をつかみ、油圧の作用方向を油圧
サーボバルブスタンド６内で切り替えることにより、ピ
ストンロッドを前進・後退可能に装着したシリンダ41の
作動方向を変え、試験片３に横方向の荷重を負荷すると
共に、チャック移動機構５、５’のチャック47で試験片
３の上端部、下端部をつかみ、同様に、油圧の作用方向
を油圧サーボバルブスタンド６内で切り替えることによ
り、ピストンロッドを前進・後退可能に装着したシリン
ダ41の作動方向を変え、試験片３に縦方向の荷重を負荷
するように構成してある。

【００１８】そして、本発明では、シリンダ41の作動方
向を油圧サーボバルブにより切り替えるようにしてあ
り、また、アキュムレータ７により配管内の油圧の変動
を吸収し、疲労試験機の振動を抑制しているため、たと
えば、繰り返し荷重のサイクルを０〜10Hz、荷重を最大
で 49kＮとした金属材料用の２軸疲労試験機とすること
が可能である。

【００１９】本発明の２軸疲労試験機は、次のおよび
のような繰り返し荷重を負荷しない材料強度試験、お
よび繰り返し荷重の負荷を〜とする疲労試験を行う
ことができるので、２軸材料強度試験機でもある。；２軸の静的な引張り試験；２軸の静的な圧縮試験；２軸方向を共に引張り荷重とする疲労試験；２軸方向を共に圧縮荷重とする疲労試験；２軸の一方を引張り荷重とし、他方を圧縮荷重とす
る疲労試験；２軸の一方と他方との負荷周期が異なる疲労試験、
たとえば、一方が２Hz、他方が５Hzの負荷周期ここで、本発明の２軸疲労試験機においては、図１に示
すように、互いに直交する方向にそれぞれ２つのチャッ
ク移動機構４、４’およびチャック移動機構５、５’を
設けてあるために、試験時に試験片３の中心を空間２内
のＯ点に一致させて試験を行うことが可能であるので、
高精度な２軸疲労試験が行え、また、試験片３の中心を
空間２内のＯ点に一致させて互いに直交する方向に荷重
を負荷可能であるので、試験片３を介して互いに直交す
る方向からチャック47を経てピストンロッドに作用する
荷重を抑制できるために、ピストンロッドが曲がって、
疲労試験が継続できなくなることもない。

【００２０】一方、２軸疲労試験機において、たとえ
ば、縦方向にチャック移動機構５のみを設け、チャック
移動機構５’を設けず、試験片３の下端部を固定し、チ
ャック移動機構５により繰り返し引張り荷重を試験片３
に負荷した場合には、試験片３が上方向のみ伸び、試験
片３の中心が空間２内のＯ点からずれ（以下、中心ずれ
という）、高精度な２軸疲労試験が行えないばかりでな
く、上方向に無理な引張り荷重が試験片３を介してハウ
ジング１の左右に設けたチャック移動機構４、４’に作
用し、ピストンロッドが変形し、疲労試験が継続できな
くなってしまうのである。また、縦方向と同様に２軸疲
労試験機において、たとえば、横方向にチャック移動機
構４のみを設け、チャック移動機構４’を設けず、試験
片３の右端部を固定し、チャック移動機構４により繰り
返し引張り荷重を試験片３に負荷した場合も上記と同様
に試験片３に中心ずれが生じ、高精度な２軸疲労試験が
行えないばかりでなく、ハウジングの上、下に設けたチ
ャック移動機構５、５’のピストンロッドが変形し、疲
労試験が継続できなくなってしまうのである。

【００２１】本発明の２軸疲労試験機におけるチャック
移動機構について図３、図４を用いてさらに詳細に説明
する。図３、図４には、図１の左のチャック移動機構４
について示してあるが、図１の下のチャック移動機構
５’はチャック移動機構４をＸ−Ｙ面内で反時計回りに
90°回転させてハウジング１に取り付けたものであり、
また、上のチャック移動機構５は、チャック移動機構４
をＸ−Ｙ面内で時計回りに90°回転させ、かつアキュム
レータ７および油圧サーボバルブスタンド６の取り付け
位置を図１のように変更したものである。さらに、右の
チャック移動機構４’は、チャック移動機構４をＸ−Ｙ
面内で時計回りに180 °回転させ、かつアキュムレータ
７および油圧サーボバルブスタンド６の取り付け位置を
図１に示すように変更したものである。

【００２２】そこで、図３、図４に示す左のチャック移
動機構４について説明し、他のチャック部移動機構
４’、５、５’についての説明は省略する。チャック移
動機構４は、図３に示すように油圧シリンダ41を備えて
いる。油圧シリンダ41は、外面を円形状に切り欠いた開
口から挿入されるとともに、内面を略矩形状に切り欠い
た開口に向けたピストンロッド42を備え、かつピストン
ロッド42の軸をＸ軸に一致させてハウジング１の外面に
取り付けてある。また、油圧シリンダ41は、油圧サーボ
バルブスタンド６内で油圧シリンダ41に供給する油の方
向を短時間で切り替えて、図示しない油圧源から供給さ
れる圧油によりピストンロッド42を図の左右方向に繰り
返し移動可能に構成してある。

【００２３】ピストンロッド42の先端部には、図３に示
すハウジング１の窓から見えるように、フランジ43が設
けてあり、フランジ43には断面が略矩形の柱状の主部材
45がロードセル44を間に挟んで取り付けてある。主部材
45の断面積は、ピストンロッド42の断面積より大きく、
主部材45には、ロードセル44を取り付けた側とは反対側
の端面に雌ねじが設けてある。

【００２４】チャック移動機構４は、この主部材45の雌
ねじにチャック連結棒46をねじ込むとともに、チャック
連結棒46にチャック47をねじ込むと、油圧シリンダ41の
ピストンロッド42から主部材45を介しチャック47までの
各部材が一体となる構造にしてある。ここで、本発明の
２軸疲労試験機では、チャック移動機構４の主部材45を
ガイドユニットを介して横方向へ摺動自在にハウジング
１に取り付けてある。

【００２５】ガイドユニットは、図３、図４に示すよう
に、主部材45の側面に取り付け可能な矩形状断面の柱状
のスライド部材48と、スライド部材48を装着可能な溝を
一側面に設けた矩形状断面の柱状のスライドガイド49
と、スライドガイド49の他の側面と嵌合する一側面を有
し、かつ、他の壁面をハウジング取り付け面としたスラ
イドガイド取り付け部材50とを各２組備え、１組のガイ
ドユニットのスライド部材48を主部材45の上側面に取り
付け、他の１組のガイドユニットのスライド部材48を主
部材45の下側面に取り付け、それぞれのガイドユニット
のスライドガイド取り付け部材50をハウジング１にボル
トで締結してある。

【００２６】なお、スライド部材48の両側面に設けた円
弧状断面の小溝には、スライドガイド49の溝の側壁に設
けた凸部を係合させてあり、スライドガイド49に設けた
グリースニップル（潤滑剤供給口）49A より、グリース
や潤滑剤等を注入し、主部材45を取り付けた面と反対側
のスライド部材48の一側面とスライドガイド49の溝底
間、およびスライド部材48の円弧状の小溝を設けた両側
面とスライドガイド49の溝の側壁間をグリースや潤滑剤
等により潤滑するようにしてある。

【００２７】本発明の２軸疲労試験機では、ハウジング
１の右に設けたチャック移動機構４’についても、チャ
ック47とピストンロッド42間に主部材45を設け、主部材
45をガイドユニットを介して横方向へ摺動自在にハウジ
ングに取り付けてある。チャック移動機構４’の主部材
45とガイドユニットとの取り付け位置の関係は、チャッ
ク移動機構４の主部材45とガイドユニットとを時計回り
に180 ℃回転させたときの関係となる。

【００２８】そこで、本発明の２軸疲労試験機では、ハ
ウジング１の左、右に設けた設けたチャック移動機構
４、４’のチャック47の自重および試験片３を介して縦
方向の荷重がチャック47に作用した場合であっても、チ
ャック移動機構４、４’の主部材45をガイドユニットを
介して横方向へ摺動自在にハウジング１に取り付けてあ
るため、チャック移動機構４、４’のピストンロッド42
が縦方向に変形することがない。

【００２９】また、本発明の２軸疲労試験機では、試験
片３の形状やチャック47の形状等により、Ｘ−Ｙ面に対
して垂直なＺ軸方向にある程度の荷重が加わった場合で
あっても、同様の理由により、チャック移動機構４、
４’のピストンロッド42がＺ軸方向へ変形することもな
い。またさらに、本発明の２軸疲労試験機では、チャッ
ク移動機構４、４’の主部材45をガイドユニットを介し
て横方向へ摺動自在にハウジング１に取り付けてあるた
め、試験時にチャック移動機構４、４’のチャック47に
縦方向への荷重およびＺ方向への荷重が作用した場合で
も、試験片３に中心ずれが発生せず、高精度な２軸疲労
試験を行うことができる。

【００３０】本発明の２軸疲労試験機では、４組のチャ
ック移動機構のうち、少なくともハウジング１の左、右
に設けたチャック移動機構４、４’のチャック47とピス
トンロッド42間に主部材45を設け、主部材45をガイドユ
ニットを介して横方向へ摺動自在にハウジング１に取り
付けることが好ましいのは上述のとおりである。主部材
45およびスライドガイド取り付け部材50の材質として
は、機械構造用炭素鋼材（S45C、SS41B ）や一般鋼材を
用いることができ、スライド部材48およびスライドガイ
ド49の材質としては、ベアリング鋼を用いることができ
る。

【００３１】本発明の２軸疲労試験機では、ハウジング
１の上、下に設けたチャック移動機構５、５’がハウジ
ング１の左、右に設けたチャック移動機構４、４’と異
なるのは、チャック移動機構５、５’においてはチャッ
クの自重がピストンロッド42の軸方向に作用するので、
ピストンロッド42を曲げるように作用しないことであ
る。しかし、ハウジング１の上、下に設けたチャック移
動機構５、５’に試験片３を介してある程度の横方向の
荷重が作用した場合には、チャック移動機構５、５’の
ピストンロッド42が横方向に変形してしまう場合があ
る。もしくは、チャック移動機構５、５’に試験片３の
形状やチャック47の形状等により、Ｘ−Ｙ面に対して垂
直なＺ軸方向に所定以上の荷重が加わると、ピストンロ
ッド42がＺ軸方向に変形することもあり得る。

【００３２】そこで、本発明の２軸疲労試験機では、ハ
ウジング１の上、下に設けたチャック移動機構５、５’
においても、チャック47とピストンロッド42間に主部材
45を設け、該主部材45をガイドユニットを介して縦方向
へ摺動自在にハウジング１に取り付けて、試験時にチャ
ック移動機構５、５’に横方向への荷重およびＺ方向へ
の荷重が作用した場合でも、ピストンロッド42が横方向
へ変形することも、Ｚ軸方向に変形することも防止する
のがよい。

【００３３】本発明の２軸疲労試験機において、チャッ
ク移動機構５、５’のチャック47とピストンロッド42間
に主部材45を設け、該主部材45をガイドユニットを介し
て縦方向へ摺動自在にハウジング１に取り付けることに
より、横方向にある程度の荷重が作用した場合やＺ軸方
向に所定以上の荷重が加わった場合でも、試験片３に中
心ずれが発生せず、高精度な２軸疲労試験を行うことが
できる。

【００３４】その際、チャック移動機構５、５’の主部
材45とガイドユニットとの取り付け位置の関係は、チャ
ック移動機構４の主部材45とガイドユニットとを時計回
りに90°もしくは反時計回りに90°回転させたときの関
係とすればよい。また、本発明の２軸疲労試験機に用い
るチャック47は、図５、図６に示す形状のメンバからな
るものにするが好ましい。このチャック47のメンバ形状
は、板材料の２軸疲労試験を行うのに好適であり、各メ
ンバの材質は、機械構造用炭素鋼材（S45C）とすること
ができる。

【００３５】チャック47は、図５の正面図に示すよう
に、チャック連結棒46の軸を通る直線に対し上下線対称
としてあり、先端部で試験片３の一端部をつかみ、後端
部をチャック移動機構の主部材45にチャック連結棒46を
介して連結するような構造である。チャック47は、図６
の断面図に示すように、後端部にねじ溝を設け、かつ中
央部に溝を形成し、先端部における端面と内壁面を係止
面としたＣ字形断面のメンバ47A と、両側の傾斜した側
面を係止面とする楔状断面のメンバ47D と、後端部にお
ける端面と内壁面を係止面とし、かつ該内壁面につなが
る側面を試験片３との合わせ面としたＬ字形断面のメン
バ４７C と、中央部に溝を形成して両側の内壁面を係止
面とすると共に後端部をＣ字形断面のメンバ47A の溝に
挿入可能で、かつ先端部の側面を試験片３との合わせ面
とした逆Ｃ字形断面のメンバ47B との４つのメンバから
なる。

【００３６】各メンバ47A 、47B 、47C 、47D には、図
５に示す位置に六角穴付きボルト11、12、13を挿入する
貫通孔が設けてあり、メンバ47B には六角穴付きボルト
11、12、13の頭を挿入可能とし、メンバ47A 、47C 、47
D には対応する六角穴付きボルトのナットを挿入可能と
してある。そこで、本発明の２軸疲労試験機では、チャ
ック47に試験片３を取り付けて、疲労試験を行う際、メ
ンバ47A の溝と先端部をそれぞれメンバ47B の後端部と
溝に係合させ、相互に係止面ＡＢで係止させて六角穴付
きボルト11でメンバ47A にメンバ47B を仮締めする。次
いで、メンバ47B の溝にメンバ47C の後端部を挿入し、
相互に係止面ＢＣで係止させると共に、メンバ47B の先
端部の側面とメンバ47C の内壁面につながる側面間に試
験片３を挟んでメンバ47B にメンバ47C を六角穴付きボ
ルト13で仮締めする。さらに、メンバ47A の先端面とメ
ンバ47C の後端面間に楔状のメンバ47D の側面を接触さ
せてメンバ47D を配置し、六角穴付きボルト12を締め付
けて、メンバ47A とメンバ47C 間に楔状のメンバ47D を
押し込んで上記２ヶ所の係止面および楔状のメンバ47D
の側面と接触する端面を確実に接触させる。次いで上記
の仮締めした六角穴付きボルト11、13の締め付けと、六
角穴付きボルト12の締め付けを繰り返して、各部分を確
実に固定する。

【００３７】すると、２軸疲労試験を行う際、試験片３
に負荷する引張り荷重は、図６でチャック移動機構を左
方向に移動させることにより、メンバ47A から係止面AB
を介してメンバ47B に伝搬し、メンバ47B から係止面BC
を介してメンバ47C に伝搬し、メンバ47B とメンバ47C
間の摩擦力により、試験片３に伝搬する。また、２軸疲
労試験を行う際、試験片３に負荷する圧縮荷重は、図６
でチャック移動機構を右方向に移動させることにより、
メンバ47A の先端面からメンバ47D に伝搬し、メンバ47
D の側面からメンバ47C に伝搬し、メンバ47C から係止
面BCを介してメンバ47B に伝搬し、メンバ47B とメンバ
47C 間の摩擦力により、試験片３に伝搬する。

【００３８】そこで、試験片３にはメンバ47B とメンバ
47C 間の摩擦力により引張り荷重や圧縮荷重が伝搬する
こととなり、六角穴付きボルト13からは試験片３に荷重
が伝搬しないため、六角穴付きボルト13が疲労破断して
試験が中断することを少なくできる。なお、本発明に用
いるチャックは図５、図６に示すメンバからなるものに
限定されず、試験片３の形状に応じて変えることができ
る。チャック移動機構とチャック47に試験片３を取り付
けるには、図７に示すチャック連結棒46のねじ込む長さ
を調整すると、チャック移動機構を移動させることな
く、簡単に試験片３を取り付けることができる。締め付
けナット46A はチャック連結棒46と主部材45間、および
チャック連結棒46とチャック47間を確実に固定するもの
である。チャック連結棒46の中央部の径は、図７に示す
ように、疲労試験の際に異常が発生した場合、チャック
移動機構のシリンダやガイドユニット等の重要部材が損
傷を受ける前に、チャック連結棒46の中央部が破断する
ようにしてある。

【００３９】以上説明した本発明の２軸疲労試験機とし
ては、たとえば、ハウジング１の材質を鉄製とすること
で、ハウジングの左右の間隔を1800mm、高さを2000mm、
奥行き300mm 、繰り返し荷重のサイクルを０〜10Hz、荷
重を最大で 49kＮにすることができる。以上説明した本
発明の２軸疲労試験機の油圧シリンダ41は、油圧サーボ
バルブで油圧シリンダ41に供給する油の方向を短時間で
切り替えて、図示しない油圧源から供給される圧油によ
りピストンロッドを移動させている。このため、ピスト
ンロッドを高速度で移動させることは困難である。

【００４０】そこで、本発明の他の２軸材料強度試験機
においては、油圧シリンダに油圧サーボバルブを設け
ず、図８に示すように、ピストンロッドを高速度で移動
させることが可能な容量の圧油を溜める複数のアキュム
レータACC1〜ACC4と、複数のアキュムレータに連結させ
た２つのマニホールドMANX、MANYと、２つのマニホール
ドからの圧油をそれぞれ制御する電磁弁SOL2X 、SOL2Y
とを設け、該電磁弁を操作して各シリンダに供給する圧
油をアキュムレータACC1〜ACC4とした。各シリンダに供
給する圧油をアキュムレータACC1〜ACC4とした場合、動
的な材料強度試験を行うことができるが、繰り返し荷重
を試験片に負荷する疲労試験を行うことはできない。

【００４１】なお、本発明の他の２軸材料強度試験機に
おいては、ピストンロッドを低速度で移動させて静的な
材料強度試験を行うこともでき、この場合には、電磁弁
SOL1XL、SOL1XR、SOL1YU、SOLYL を操作する。ピストン
ロッドを高速で移動させて動的な材料強度試験を行う場
合には、電磁弁SOL2X 、SOL2Y を操作する。図８でVAL
は低速時の圧力調整弁であり、VAH は高速の試験を行う
際、アキュムレータACC1〜ACC4に供給する油圧の圧力調
整弁である。

【００４２】本発明の他の２軸材料強度試験機では、図
９に示すように、ピストンロッドの移動速度が遅い静的
試験とピストンロッドの移動速度が速い動的試験との切
替、１軸と２軸の切替、圧縮と引張りとの切替を行い、
荷重を負荷して材料強度試験を行うこともできる。ま
た、本発明の他の２軸材料強度試験機としては、たとえ
ば、ハウジングの材質を鉄製とすることで、ハウジング
の左右の間隔を1860mm、高さを2500mm、奥行きを1300m
m、チャックの移動速度を最高1000mm/s、荷重を最大200
kＮとすることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の２軸材料強度試験機によれば、
竪型としたので狭い場所にも設置でき、高精度な２軸材
料強度試験を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の２軸疲労試験機の正面図であ
る。

【図２】図２は本発明の２軸疲労試験機の側面図であ
る。

【図３】図３は本発明の２軸疲労試験機におけるチャッ
ク移動機構の正面図である。

【図４】図４は本発明の２軸疲労試験機におけるチャッ
ク移動機構の側面図である。

【図５】図５は本発明の２軸疲労試験機に用いて好適な
チャックの正面図である。

【図６】図６は図５のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図７】図７は本発明に用いて好適なチャック連結棒の
正面図である。

【図８】図８は本発明の他の２軸材料強度試験機におけ
る油圧回路図である。

【図９】図９は本発明の他の２軸材料強度試験機におけ
る試験フロー図である。

【図10】図10は従来の疲労試験機の正面図である。

【符号の説明】

１ハウジング２空間３試験片４、４’、５、５’ チャック移動機構６油圧サーボバルブスタンド７アキュムレータ 41 油圧シリンダ 42 ピストンロッド 43 フランジ 44 ロードセル 45 主部材 46 チャック連結棒 47 チャック 48 スライド部材 49 スライドガイド 49A グリースニップル（潤滑剤供給口） 50 スライドガイド取り付け部材 46A 締め付けナット 11、12、13 六角穴付きボルト 13A 貫通孔 47A 、47B 、47C 、47D メンバ ACC1〜ACC4 アキュムレータ SOL1XL、SOL1XR、SOL1YU、SOL1YL 低速用の電磁弁 SOL2X 、SOL2Y 高速用の電磁弁 VAL 、VAH 圧力調整弁 MANX、MANY マニホールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】竪型のハウジングの中央部に設けた空間
内で、試験片に縦方向と横方向の荷重を負荷する２軸材
料強度試験機であって、前記試験片の端部を挟むチャッ
クと、該チャックを先端部に有するピストンロッドと、
該ピストンロッドを前進・後退可能に装着したシリンダ
とを備えたチャック移動機構を４組用意し、そのうちの
２組のチャック移動機構を前記チャックの先端部を互い
に向かい合わせて前記ハウジングの上、下に設け、前記
試験片に縦方向の荷重を負荷するようにし、残りの２組
のチャック移動機構を前記チャックの先端部を互いに向
かい合わせて前記ハウジングの左、右に設け、前記試験
片に横方向の荷重を負荷するようにしたことを特徴とす
る２軸材料強度試験機。
【請求項２】前記４組のチャック移動機構のうち、少
なくとも前記ハウジングの左、右に設けたチャック移動
機構のチャックとピストンロッド間に主部材を設け、該
主部材をガイドユニットを介して横方向へ摺動自在に前
記ハウジングに取り付けることを特徴とする請求項１に
記載の２軸材料強度試験機。
【請求項３】前記４組のチャック移動機構の各チャッ
クを、後端部に雌ねじを設けかつ中央部に溝を形成する
と共に先端部における端面と内壁面を係止面としたＣ字
形断面のメンバと、両側の傾斜した側面を係止面とする
楔状断面のメンバと、後端部における端面と内壁面を係
止面とし、かつ該内壁面につながる側面を前記試験片と
の合わせ面としたＬ字形断面のメンバと、中央部に溝を
形成して両側の内壁面を係止面とすると共に後端部を前
記Ｃ字形断面のメンバの溝に挿入可能で、かつ先端部の
側面を前記試験片との合わせ面とした逆Ｃ字形断面のメ
ンバとの４つのメンバからなるものとすることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の２軸材料強度試験
機。
【請求項４】前記４組のチャック移動機構の各シリン
ダに油圧サーボバルブを設けて疲労試験を行うことを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の２軸材
料強度試験機。
【請求項５】前記４組のチャック移動機構の各シリン
ダに油圧サーボバルブを設けず、圧油を溜める複数のア
キュムレータと、該複数のアキュムレータに連結させた
２つのマニホールドと、該２つのマニホールドからの圧
油をそれぞれ制御する電磁弁を設け、該電磁弁を操作し
て前記アキュムレータからの圧油を各シリンダーに供給
して動的な破壊試験を行うことを特徴とする請求項１〜
請求項３のいずれかに記載の２軸材料強度試験機。