JP2003065918A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリート材等の試験片を圧縮試験する場
合、コンクリート材が爆裂するのを防止できる材料試験
機を提供する。 【解決手段】 油圧シリンダ３からラムが進出すること
によってテーブル５と下部クロスヘッド１２との間にお
けるコンクリート材等の試験片ＴＰを圧縮試験する試験
機において、クロスヘッドが固定されたベッド１とテー
ブル５との間にフックを介して引張ばねＳ１、Ｓ２を張
架するとともに、この引張ばねＳ１、Ｓ２の弾力を負荷
値から減算させる手段２１、２４を設けたものである。
したがって、圧縮試験においてコンクリート材の爆裂は
防止される。しかも引張ばねＳ１の変位計２４の出力に
よる抑制力が荷重値から計算器２１によって減算される
ので荷重は正確に計測される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液圧シリンダとラ
ムとの組み合わせからなる液圧機構によって試験片を圧
縮し、試験片の圧縮強度を試験する材料試験機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の材料試験機の一例は図４に示す
とおりである。この図４に示す材料試験機は、竪形の油
圧式圧縮試験機の構成を概略的に示しているが、１は試
験機のベッドであって、油圧シリンダ３がその中心に載
置されている。２はこの油圧シリンダ３をベッド１に固
定させる固定枠である。４はこの油圧シリンダ３に挿入
され上下方向に進退可能なラムである。

【０００３】このラム４の上端にはテーブル５が一体的
に架設されている。さらにこのテーブル５にはその周囲
に側板６が垂設され、したがって油圧シリンダ３とラム
４が包囲された形となっている。図４は、この側板の正
面部分を破断し、かつテーブル５の一部を断面して示す
図である。

【０００４】ところで、ベッド１にはねじ杆７が垂設さ
れている。このねじ杆７は２本垂設されていて、図４に
示すように右方にも一部示されている。この２本のねじ
杆７は左方側は前方に、そして右方側は後方に配設され
ている。この２本のねじ杆７は図４に示すとおりテーブ
ル５に穿設された貫通孔５Ｈを貫通して垂設され、上方
にはナット部１３を介して下部クロスヘッド１２が架設
されている。このナット部１３はモータ１４にて回転さ
れ、このナット部１３の回転駆動により下部クロスヘッ
ド１２が上下動移動させられる。

【０００５】これに対してテーブル５上には支柱８が２
本垂設されている。この支柱８は引張試験等のために、
その上端で上部クロスヘッド１５を架設保持するもので
あって、ねじ杆７が垂設されていない部位にて配置され
る。

【０００６】以上の構成であるから、圧油パイプＦＰか
らの圧油が油圧シリンダ３に下方より供給されるとラム
４が上方に変位し、テーブル５を上昇させることにな
る。これに対して下部クロスヘッド１２はベッド１と一
体であり、したがってテーブル５とクロスヘッド１２と
の間に介在される試験片ＴＰに対して圧縮の負荷がかけ
られることになる。試験片ＴＰの保持が確実で試験軸線
上に保持されるよう圧盤９、１０が介在され、さらに軸
芯調整具１１が介設されている。

【０００７】そして試験片ＴＰへの負荷（圧縮荷重値）
は油圧シリンダ３内の油圧がこれに相当することから、
油圧を電気信号に変換する変換器ＣＶを介して取り出さ
れ、リード線ＥＳにて図示されていない計測部に導かれ
て負荷が計測される。

【０００８】この種の圧縮試験機では金属材料の圧縮強
度試験のみならず樹脂材さらには木材などが試験片（供
試体）として試験される。さらには、コンクリートなど
も供試体として試験される。ただ、このコンクリート材
の試験では圧縮負荷において供試体が高強度コンクリー
ト材の場合突然爆裂し破壊することが多く、供試体が飛
散する。この供試体の飛散は試験者にとって危険である
ことから、爆裂による破壊を防止する必要がある。この
防止方法としては、爆裂時における負荷（圧縮荷重）の
減少を計測し負荷を停止する方法で、これにより衝撃を
未然に解消している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来におけるコンクリ
ート材の圧縮試験すなわちコンクリート圧縮試験機で
は、爆裂時における荷重の減少を計測（感知）し、その
結果に基づいて負荷停止を行っており、これが自動的に
行われているので感知から停止までに所定の時間を有し
ている。そのためにコンクリート材の爆裂がこの時間よ
り速い速度で発生した場合には、この対策は機能を発揮
し得ない。事実、コンクリート材によりあるいはその負
荷の大きさによっては極めて瞬時に供試体が爆裂してい
るのが実情であり、供試体に飛散防止カバー等を取り付
けている。本発明はこのような課題を解決する材料試験
機を提供するものである。

【００１０】

【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、上記課題を解決するために、液圧シリンダから
進出するラムによって圧縮試験を行う材料試験機におい
て、ラムによる負荷を抑制する弾性体を液圧シリンダ機
構に設けるとともに、この抑制による抑制力を荷重から
減算する減算機構を設けたものである。したがって、弾
性体の弾力の作用によりコンクリート材の急激な変形が
抑制されて爆裂が防止され、しかも圧縮負荷は正しく計
測される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明が提供する材料試験
機を図面に示す実施例にしたがって説明する。図２は本
発明の要部を示す図で、側板６の内部を一部破断して示
されている。すなわち、３はベッド１上に垂設された油
圧シリンダで固定枠２にてベッド１に固設されている。

【００１２】この油圧シリンダ３の底部ＣＹには、図示
されていない油圧源からの圧油が油圧パイプＦＰを介し
て導かれ、油圧シリンダ３に挿入されているラム４を上
方へ進出させる。このラム４の上昇によってテーブル５
が上方へ変位し、圧盤９上に挟持されたコンクリート材
等の試験片ＴＰを圧縮負荷し試験が行なわれる。この圧
縮試験の負荷荷重は油圧シリンダ３内の油圧に相応して
いるので、この油圧を電気信号に変換する変換器ＣＶに
よって電気信号に変換される。この電気信号はリード線
ＥＳを介して図示しない計測部に送信される。

【００１３】さて本発明は以上説明した圧縮試験を行う
試験機において、引張ばねＳ１、Ｓ２がフックＦＧを介
してベッド１とテーブル５との間に張架されているもの
である。この点が第１の特徴点である。この引張ばねＳ
１、Ｓ２は図示例では２個示されているが、油圧シリン
ダ３の周囲に等間隔に配設され、９０度間隔では４個、
１２０度間隔では３個、そして１８０度間隔では２個配
設される。試験機または負荷の大きさにより、またはそ
の弾力の大きさから、この引張ばねＳ１、Ｓ２の必要個
数が設定される。

【００１４】この引張ばねＳ１、Ｓ２はベッド１とテー
ブル５との間に張架されているので、圧縮試験のために
ラム４が上昇すると引張長さが伸長され弾力が増大して
いく。したがってコンクリート材の試験片ＴＰの圧縮試
験が進行するとき変形が進むが、爆裂が生起するまでに
は引張ばねＳ１、Ｓ２の弾力が負荷を抑制するので、爆
裂が阻止される。

【００１５】さらに本発明においては、圧縮試験におけ
るラム４の変位すなわち引張ばねＳ１、Ｓ２の伸長量を
計測するようにしている。これは引張ばねＳ１、Ｓ２が
伸長するとその伸長による弾力（上記抑制力）が変化す
るわけであり、この弾力による負荷抑制力を油圧による
負荷から減算しなければ正しい荷重値が求められないか
らである。２４はそのための変位計で、たとえば、図示
例の変位計は磁気的な原理による計測を行うもので、磁
性棒が検出器の中を上下に変位するときパルスを出力し
そのパルス数をカウントして変位量を計測するものであ
る。この変位計２４からの出力はリード線ＬＳを介して
荷重計測部（図１に示す）に送信されるようになってい
る。

【００１６】図１は本発明が提供する材料試験機の全体
を概略的に示す図で、右方に圧縮負荷の計測部１６が示
されている。この計測部１６の下方には油圧発生部が内
設されており、すなわち油タンク１７の油が油圧ポンプ
１８にて圧油に変換され油圧パイプＦＰを介して油圧シ
リンダ３に圧送される。１９は切換弁である。負荷値に
相当する信号はリード線ＥＳを介して制御回路２０に導
かれ、計算器２１に入力される。同時に引張ばねＳ１、
Ｓ２の弾力は刻々変化するが、その変位値に相応する信
号は上記したように、リード線ＥＳを介して計算器２１
に入力される。このリード線ＥＳからの信号による変位
量から抑制力が換算され、この値が負荷値から減算され
るようになっている。なお、図１において２２は油圧ポ
ンプ１８等の作動ＯＮ、ＯＦＦを行うスイッチであり、
２３は荷重値等を表示する表示器である。

【００１７】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、油圧シリンダ３の作動によってラ
ム４が上昇することによりコンクリート材等の試験片の
圧縮試験が行なわれる時、常に引張ばねＳ１、Ｓ２によ
る抵抗の弾力が作用して圧縮試験の負荷が抑制され、試
験片の爆裂が防止される。同時に試験片の強度の測定も
その時の引張ばねの弾力を正しく減算して計測できる。
すなわち、試験片への負荷値はつぎのようにして求めら
れる。今 Ｆ＝試験片の荷重値 Ｆ０＝試験機が計測した荷重値 （リード線ＥＳからの信号値） ＦＫ＝引張ばねによる弾力（抑制力） とすると、Ｆ＝Ｆ０−ＦＫとなる。ここでＦＫは、ばね
の伸長量Ｌとし、ばねの弾性係数をＫとするとき、ＦＫ
＝Ｌ×Ｋで求められる。上述したように、これらの計算
は計算器２１にて行なわれ、荷重値Ｆが表示器２３にデ
ジタル的にあるいはアナログ的にまたは両方式で同時期
に表示される。さらに引張ばねＳ１、Ｓ２の弾力すなわ
ち抑制力や試験片への荷重値Ｆ０も刻々表示される。そ
のことによって圧縮試験の進行状況を知ることができ
る。

【００１８】本発明が提供する材料試験機は以上詳述し
たとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるも
のではなく種々の変形例を包含するものである。すなわ
ち、まず材料試験機の概略的な構成として図示例では試
験方向が直立形の竪形試験機であるが、試験方向を水平
にしたいわゆる横形材料試験機にも本発明は適用可能で
ある。また図示例では特別に圧盤９、１０そして軸芯調
整具１１を介在させるものであるが、これらは必ずしも
必要ではない。テーブル５と下部クロスヘッド１２の間
に挟んで直接的に試験するものでもよい。下部クロスヘ
ッド１２の上下動は試験片の大きさの関係で実現できる
方式のものが実用的であるが、固定のものでもよいし可
動式の場合でも図示例のようにモータ１４によらず手動
式のものでもよい。

【００１９】また本発明の要部である弾性体の架設であ
るが、図示例では弾性体は引張ばねとして架設されてい
る。しかし本発明の基本的な特徴は圧縮荷重を抑制する
よう弾性体を架設した点にあり、引張ばね方式のみなら
ず圧縮ばねを架設する変形例を包含する。圧縮ばねの場
合は、テーブル５と下部クロスヘッド１２との間に介在
させる方法が考えられる。あるいは、ねじ杆７のテーブ
ル５における下方部において圧縮ばねとなる形で架設す
る方法などが挙げられる。また図示例のように引張ばね
方式の場合でもその架設位置はベッド１とテーブル５間
のみならずベッド１とラム４との間に架設することもで
きる。あるいはシリンダ３の側部とラム４との間に架設
することもできる。

【００２０】図３は引張ばねＳ１、Ｓ２の架設（張架）
する方法の変形例を示している。すなわち、図２に示す
フックＦＧは固定であるが、図３のフックは可動フック
ＦＮを示している。テーブル５に凹部５Ｋを有し、この
底部に通孔５Ｐが穿設されていて、この通孔５Ｐにねじ
部ＦＳを有する可動フックＦＮが貫通している。Ｎ１は
フックの高さ調整用のナットであり、Ｎ２はロックナッ
トである。Ｗはスペーサである。この可動フックＦＮに
より引張ばねＳ１、Ｓ２の初弾力を調整できる。さらに
この弾性体（引張ばねＳ１、Ｓ２）の伸長量や変位量の
計測方法も図示例のような変位計に限定されず変位量を
ロープやワイヤの変位に変換し、回転形エンコーダによ
り変位量を計測する方式なども採用できる。

【００２１】つぎに圧縮荷重値を計測する手段について
も、図示例のような油圧−電気変換方式のみに限定され
るものではなく、旧来より利用されていた油圧をテコに
作用させその平衡を得るべくバランスウエイトを走行さ
せ、その走行量から荷重値を求める機械式の計測機構な
どを採用することもできる。この場合、抑制量を減算す
る場合は抑制力をもテコに作用させることになる。本発
明は、これらすべての変形実施例を包含する。

【００２２】

【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、架設した弾性体の弾力が圧縮試
験を抑制するので、コンクリート材等の試験片は爆裂が
防止される。したがって、爆裂による供試体の飛散が防
止できる。しかも圧縮荷重は正確に測定でき実用的な材
料試験機を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による材料試験機の全体の構成を概略的
に示す図である。

【図２】本発明の構成の要部を示す図である。

【図３】本発明の特徴とする弾性体の架設に関する変形
例を示す図である。

【図４】従来の材料試験機の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…ベッド ２…固定枠 ３…油圧シリンダ ４…ラム ５…テーブル ６…側板 ７…ねじ杆 ８…支柱 １２…下部クロスヘッド Ｓ１、Ｓ２…引張ばね ＦＧ…フック ２１…計算器 ２３…表示器 ２４…変位計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッドに設置された液圧シリンダと、こ
   の液圧シリンダへの圧液の供給、排出により進退するラ
   ムと、前記液圧シリンダ側に固定された圧盤と、前記ラ
   ム側に固定された圧盤と、液圧シリンダの内圧を荷重と
   して計測する荷重計測手段とを備え、ラムが液圧シリン
   ダから進出することによって前記両圧盤間に挟持された
   試験片を圧縮して圧縮試験を行うとともに、そのときの
   荷重を荷重計測手段にて計測する材料試験機において、
   ラムの液圧シリンダの進出を抑制する弾性体を設けると
   ともに、この抑制による負荷量を荷重から減算する減算
   機構を設けたことを特徴とする材料試験機。
2. 【請求項２】 弾性体を、液圧シリンダとラムとの間に
   張架される引張ばねとして構成したことを特徴とする請
   求項１項記載の材料試験機。