JP2002107278A - 材料試験装置 - Google Patents
材料試験装置Info
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Abstract
け、あるいは、速い繰り返し荷重をかけられるようにす
る。 【解決手段】疲労試験をされるべき試験体Sは一端がチ
ャック7で把持され他端がチャック8で把持される。ネ
ジザオ5の回転により移動部材2を試験体Sが引張られ
る方向に駆動し、試験体Sに対して所定の初荷重をかけ
る。その状態でリニアモータ6を用いて試料台3が矢印
Bの方向に繰り返し荷重がかかるように駆動する。リニ
アモータは動きの応答が速いので速い繰り返し荷重を試
験体Sに与えることができる。
Description
や引張りの繰り返し荷重をかけて疲労試験を行ったり、
機械的構造体に対して抜き差しなどの繰り返し動作に対
する耐久性を試験するための材料試験装置に関し、特に
微小な試験力を必要としたり、繰り返し速度の速い試験
に適した材料試験装置に関する。
や破壊などの特性を評価する試験装置は疲労試験機とし
て知られている。またこの疲労試験機は、コネクタなど
の様に2つの機械的構造体を抜き差しした場合の挿抜耐
久性や、伸び縮み可能なアンテナなどの可動部分の伸縮
耐久性を試験する場合に利用することができる。
び縮みの繰り返し荷重を与えるために、ネジザオの回転
や油圧シリンダーをアクチュエータとして利用してい
る。例えばネジザオを利用する場合は、試験機本体の構
造を形成するフレームに対して移動可能なクロスヘッド
に固定されたメネジにネジザオを螺合させ、ネジザオを
モータにより回転させることによりこのクロスヘッドを
フレームに対して移動させる構造とする。試験体の一端
をフレームに固定されたチャックに挟み、試験体の他端
をクロスヘッドに装着されたチャックに挟んだ状態でク
ロスヘッドをネジザオの回転により移動させれば、クロ
スヘッドの移動方向に応じて試験体には圧縮または引張
りの荷重がかかり、そのときの試験体の伸びと試験体に
かかる荷重を測定して材料試験が行われる。
験を行う場合には、試験体に対して振動的に変化する荷
重を与える必要があるが、このときアクチュエータであ
るネジザオは正逆の回転を繰り返して行うように駆動さ
れる。また、アクチュエータとして油圧シリンダを利用
する場合には、油圧シリンダにかかる油圧を制御するサ
ーボバルブが繰り返し荷重を与えるように制御される。
ヘッドの駆動は比較的遅い動きを実行することができる
が、速い繰り返し負荷を試験片に与えることは困難であ
る。また、油圧シリンダをアクチュエータとする場合に
は、油圧シリンダの制御には油圧源やサーボバルブも必
要であり、構成が複雑でコンパクトな装置を実現するこ
とが困難である。
たもので、小さな負荷荷重を試験体に対して精密にかけ
ることができ、高い繰返し速度を実現できるようにアク
チュエータ部分の応答速度が早く、小型で低コストな材
料試験装置の提供を目的とする。
を解決するために、試験体に対して負荷軸方向に繰り返
し荷重をかけて該試験体の特性または耐久性を試験する
材料試験装置において、試験装置の全体を支持するフレ
ームと、試験体を固定する試料台と、この試料台を負荷
軸に沿って直線的に駆動するリニアモータ駆動部を有す
る直線駆動部材と、この直線駆動部材を前記フレームに
対して負荷軸方向に直線的に駆動するネジザオを備えた
ことを特徴とする。
はリニアモータ駆動部によって負荷軸方向に直線的に駆
動されるとともに、ネジザオによってもリニアモータ駆
動部を含む直線駆動部材全体が負荷軸に沿って駆動され
る。すなわち、試験体はリニアモータによって負荷が加
えられるとともに、ネジザオによっても負荷が加えられ
る。したがって速い繰り返し負荷がリニアモータによっ
て実現され、しかもネジザオによって大きな負荷と大き
なストロークも与えられるので、複合的な負荷を試験体
に与えることができる。また、ネジザオの大きなストロ
ークは試験体の大きさにかかわらず直線駆動部材を最適
な位置に配置することが可能となる。
との連結部分やメネジとの嵌合部分において機械的遊び
が比較的大きいが、リニアモータによる駆動はこれに比
べて機械的な遊びが少ないので、ネジザオを所定の位置
で固定した使用方法では試験精度が向上する。また、リ
ニアモータは駆動または制御に他の機械的構成要素を必
要としないので装置全体を小型に構成できる。
照しながら説明する。図1は本発明の材料試験装置を示
す図である。
対して、両端が軸受によって支持されたネジザオ5が回
転可能に固定されて配置されている。ネジザオ5の一端
にはモータ4が連結され、また、ネジザオ5にはフレー
ム1の上で直線的に移動できる移動部材2に固定された
メネジに螺合されており、モータ4によりネジザオ5が
回転されることによって、移動部材2が矢印Aのように
図1の左右方向に駆動される。移動部材2は図示してい
ないリニアガイドなどによって支持されているのでフレ
ーム1に対して低摩擦力で摺動でき、ネジザオ5と移動
部材2の間の機構は周知のボールネジ機構などを採用す
ることができる。
れており、この試料台3はリニアガイド11(図2参
照)などにより移動部材2に対して直線的に移動可能と
なっている。試料台3は、移動部材2および試料台3に
内蔵された永久磁石やコイルによって構成されるリニア
モータ6によって矢印Bのように直線的に駆動される。
この試料台3の移動方向(矢印B方向)は上述の移動部
材2の移動方向(矢印A方向)と同一であって、図1の
左右方向である。この矢印B方向は試験体に加えられる
負荷方向ともなる。なお、試料台3およびリニアモータ
6などが課題を解決するための手段に記載された直線駆
動部材を構成している。また、上述のネジザオ5による
駆動距離(ストローク)はリニアモータ6による駆動距
離よりも大きく設定されている。
定されたチャック7と試料台3に固定されたチャック8
との間に装着される。またチャック7の基部にはロード
セル9が配設され、試験体Sにかかる負荷荷重を出力す
ることができる。モータ4の駆動やリニアモータ6の駆
動は制御装置10によって制御され、またロードセル9
の出力も制御装置10に取り込まれる。制御装置10は
コンピュータと各種のドライバおよびインターフェース
回路などから構成され、本試験装置の試験条件の設定・
駆動対象の制御・データ取り込み・各種データ処理など
を行う。
行う場合の動作を説明する。疲労試験をされるべき試験
体Sは一端がチャック7で把持され他端がチャック8で
把持される。そしてネジザオ5の回転により移動部材2
を試験体Sが引張られる方向に駆動し、試験体Sに対し
て所定の引張り初荷重をかける。その状態でリニアモー
タ6を用いて試料台3が矢印Bの方向に振動するように
駆動する。リニアモータは動きの応答が速いので速い繰
り返し荷重を試験体Sに与えることができる。上述の初
荷重はゼロと設定する場合あるいはマイナス(圧縮方
向)と設定する場合もあることはもちろんである。
行う場合には、試験されるコネクタのレセプタクル部分
はフレーム1に固定されたチャック(または固定具)7
に取り付けられ、コネクタのプラグ部分は、試料台3に
固定されたチャック(または固定具)8に取り付けられ
る。ネジザオ5の回転により移動部材2を適当な位置ま
で移動し、1対のコネクタが向き合って対向するよう配
置する。この状態でリニアモータ6により試料台3を矢
印Bの方向に繰り返して移動させると、試験体であるコ
ネクタははめ込まれたり離れたりするので、コネクタの
抜き差しの耐久性を試験することができる。このときロ
ードセル9の出力を継続的にモニタしておけば何回の繰
り返しでコネクタに変化が現れるかなどのデータにより
精密な試験を行うことができる。リニアモータは小さな
力を発生させることができるので小さな力を用いた試験
には最適である。
験する場合には、アンテナの根元をチャック9で把持
し、先端をチャック8で把持する。その後は上述したの
と同様に、ロードセル9の出力をモニタしながらリニア
モータ6によりアンテナの伸び縮みを繰り返して、耐久
性を試験する。伸び縮みのストロークが大きければリニ
アモータ6による駆動はせずにネジザオ5による駆動を
用いることができる。
図であり、図2(a)は正面図、図2(b)はC方向か
ら見た断面図である。リニアモータ6は、試料台3に配
置された電磁コイル6aとその基台(移動部材2)に配
置された永久磁石6bにより構成される。永久磁石6b
はS極とN極が交互に並ぶように多数が直線状に固定的
に配置され、その端部であるS極またはN極は電磁コイ
ル6aの磁極に対向している。電磁コイル6aに位相を
制御された電流が流されると、永久磁石6bのS極とN
極との間で吸引と反発を繰り返しながら矢印B方向に直
線的な移動推進力を発生させる。なお、試料台3は矢印
B方向に伸びたリニアガイド11を介して移動部材2に
よって支持されているので、矢印B方向になめらかな動
きが可能である。
永久磁石を試料台3側に配置し電磁コイルを移動部材2
側に配置してもよい。また、永久磁石の代わりに電磁コ
イルを用いてステータ側の磁極とすることも可能であ
る。また、試料台3を移動部材2に対して支持するリニ
アガイド11としては、レールとボールベアリングを用
いたものに限られず、非接触的に支持するようエアベア
リングなどを用いてもよいのはもちろんである。
ジザオ5による負荷とリニアモータ6による負荷を試験
体Sに対して同時にかける例を示したが、試験体Sにか
ける負荷の大きさがリニアモータ6の発生できる力を超
える場合にはネジザオ5だけによって負荷をかけること
も可能である。このとき試料台3は移動部材2にリニア
モータ以外の機械的固定機構により固定しておく。ま
た、試料台3の移動範囲を制限する強固な当たりを設け
ておき、この当たりに当てた状態でネジザオ5による負
荷を試験体Sにかければ、試料台やリニアモータに無理
な力をかけることなく大きな力による試験が可能であ
る。
水平方向にした例を示しているが、負荷軸方向が鉛直方
向であるようにレイアウトすることも可能である。
体はリニアモータによって負荷が加えられるとともに、
ネジザオによっても負荷が加えられるので、速い繰り返
し負荷がリニアモータによって実現され、しかもネジザ
オによって大きな負荷と大きなストロークも与えられる
ので、複合的な負荷を試験体に与えることができる。し
たがって、従来は分けて行っていた別々の試験を同時に
行うことができる。また、大きな負荷を発生できるネジ
ザオと小さな負荷を発生できるリニアモータを使い分け
ることにより、1台の試験装置での試験範囲を広げるこ
とができる。また、ネジザオの大きなストロークは試験
体の大きさあわせてリニアモータを内蔵した直線駆動部
材を配置することが可能なので、種々の大きさの試験体
を試験することが容易である。さらに、小さな負荷試験
では、機械的な遊びの大きいネジザオを固定して遊びの
影響をなくすことができるので試験精度が向上する。
Claims (1)
- 【請求項1】 試験体に対して負荷軸方向に繰り返し荷
重をかけて該試験体の特性または耐久性を試験する材料
試験装置において、試験装置の全体を支持するフレーム
と、試験体を固定する試料台と、この試料台を負荷軸に
沿って直線的に駆動するリニアモータ駆動部を有する直
線駆動部材と、この直線駆動部材を前記フレームに対し
て負荷軸方向に直線的に駆動するネジザオを備えたこと
を特徴とする材料試験装置。
Priority Applications (1)
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JP2000298828A JP4218201B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 材料試験装置 |
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ID=18780734
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