JP2003090786A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試験片を把持する操作を誤って手が挟まれて
も手が損傷する事故が発生しない材料試験機を提供す
る。 【解決手段】 複動形シリンダ機構の両シリンダ室Ｆ
Ｓ、ＦＰにそれぞれの液圧回路ＰＶを介して液圧を供
給、排出する切換弁１０を設け、この切換弁１０を操作
することによりシリンダ６の出力軸を進出させ、両くさ
び１Ｋを近接させて試験片を把持する構成において、液
圧の供給なくシリンダ６の出力軸を進出させる方向に付
勢する弾性体を複動形シリンダに設けるとともに、両シ
リンダ室ＦＳ、ＦＰを連通させる連通機構を前記切換弁
１０に設けたものである。したがって、弾性体の弾力に
よりシリンダ機構の出力軸が進出し両くさび１Ｋが試験
片を把持するので、この把持は油圧によるものではな
く、試験片が離脱、落下しない程度の把持力であり、手
を詰めても損傷することはない。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、油圧等によって材
料に引張負荷等を与え材料の機械的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は通称万能試験機と
称されている試験機であるが、その構成は図２に示すと
おりである。すなわち、図２は万能試験機を正面から見
た外観を示しているが、下方に機台ＴＤを配設し、その
上方に試験片に対して負荷を与える負荷機構が設けられ
ている。機台ＴＤの内方には図示していないが、負荷用
の油圧シリンダが基台ＢＰ上にしかもその軸芯は垂直状
をなして設置され、そのピストン（ラム）の上端が機台
ＴＤに連結された形となっている。 【０００３】しかもその基台ＢＰ上には２本のねじ杆Ｓ
Ｍが垂設され、他方機台ＴＤの上面には２本の支柱ＲＭ
が垂設されている。これらそれぞれのねじ杆ＳＭと支柱
ＲＭは矩形状の各角部に配設された形となっていて、正
面からみると図２に示すとおり、それぞれ１本ずつが見
える形となっている。ＣＨはクロスヘッドで上述した２
本のねじ杆ＳＭにナット部ＮＫを介して架設されてお
り、したがってこのねじ杆ＳＭとナット部ＮＫとの相対
的な回転動により、クロスヘッドＣＨの上下位置が設定
されるようになっている。この場合、２本の支柱ＲＭは
クロスヘッドＣＨに形成された通孔（図示せず）を貫通
している。 【０００４】両支柱ＲＭの上端にはヨークＹＫが架設さ
れ、このヨークＹＫには試験片を把持するためのチャッ
ク部ＣＫが設けられている。ＨＤはクロスヘッドＣＨの
上面部に設置された把持具で、試験片はこの把持具ＨＤ
とチャック部ＣＫ間で把持され負荷されるようになって
いる。すなわち、負荷用のシリンダに圧油が導かれると
ラムが上方へ変位し、この変位が支柱ＲＭを介してヨー
クＹＫに伝達され、ヨークＹＫが上方へ変位する。他
方、基台ＢＰは固定であり、ねじ杆ＳＭそしてクロスヘ
ッドＣＨは固定である。したがって、チャック部ＣＫと
把持具ＨＤ間に把持された試験片には引張荷重が負荷さ
れ、引張試験が行われる。機台ＴＤとクロスヘッドＣＨ
の間に試験片を介在させると圧縮試験、曲げ試験などが
行ない得る。 【０００５】ところで、この種の材料試験機において
は、試験片を把持するチャック部ＣＫは油圧式のものが
採用されている。すなわち、この種材料試験機は油圧に
よる負荷試験で負荷も大きく、そのためにチャック部Ｃ
Ｋも大形となる。そのために試験片を把持する一対のく
さび１Ｋを油圧にて作動させるようにしている。図２に
おいて、１１は油タンクで内方の油圧ポンプ１２によっ
て圧油を発生させ、この圧油が供給と排出を行う油圧パ
イプＰ１、Ｐ２を介してチャック部ＣＫに導かれるよう
になっている。１０はこの油圧供給系に介在された電磁
式の切換弁である。 【０００６】この油圧式のチャック部ＣＫならびに油圧
供給、排出系を図３に基づいて説明する。図３は図２に
おけるヨークＹＫに設けられたチャック部ＣＫを断面し
て示す図で、図２と図３における同一符号の部品は同一
部品ないし同一の機能を有する機構、機器である。以
下、この油圧式のチャック部ＣＫの構成を説明する。な
お、図３は中心から右半分が断面で示されており、しか
も左半分も一部が断面で示されている。図３において、
１Ｇは一対のくさび１Ｋに付設された把持歯で、この両
把持歯１Ｇが互いに近接することにより試験片が把持さ
れる。両くさび１Ｋの上端は係止具２を介して昇降枠３
に係合されている。すなわち、係止具２の上端が昇降枠
３の水平溝３Ｍに係合され両くさび１Ｋと昇降枠３は規
制されている。なお、この昇降枠３は固定具４にて筒状
ピストン５の下端部に固着されている。筒状ピストン５
は、そのランド部５Ｌが内面を摺動するシリンダ６Ｓに
内挿されている。このシリンダ６Ｓは筒状ピストン５の
ランド部５Ｌによって上下２個のシリンダ室ＦＳ、ＦＰ
に区画され、この両シリンダ室ＦＳ、ＦＰに対して油圧
が供給、排出される複動形シリンダである。供給、排出
のための油圧パイプＰ１、Ｐ２には切換弁１０が介在さ
れている。図３に示す切換弁１０は、両油圧パイプＰ
１、Ｐ２と油圧ポンプ１２、ドレン回路と遮断されてい
る。なお、７はシール部材であり、８はカバーであって
９はカバー８をヨークＹＫに固定する固定具である。 【０００７】図３に示すチャック部ＣＫと油圧回路の構
成は以上のとおりであるから、左方のクロス回路ＬＶが
中央に位置すると、油圧ポンプ１２からの圧油が油圧パ
イプＰ１側に導かれシリンダ６Ｓの上方のシリンダ室Ｆ
Ｐに供給されて筒状ピストン５が進出（下方へ突出）す
ることになる。と同時に、下方のシリンダ室ＦＳの油
が、油圧パイプＰ２を介してクロス回路ＬＶからドレン
回路に導かれることになる。逆に右方の平行回路ＲＶが
中央に位置すると油圧ポンプ１２からの圧油は下方のシ
リンダ室ＦＳに供給され、筒状ピストン５は上方へ退却
する。この筒状ピストン５の進出によって両くさび１Ｋ
はテーパＴによって互いに近接し合い試験片を把持す
る。逆に筒状ピストン５が退却すると両くさび１Ｋは互
いに離反し試験片を開放する。なお、図示のように閉塞
回路ＣＶのときは油圧ポンプ１２とシリンダ室ＦＰ、Ｆ
Ｓは遮断される。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】従来の材料試験機にお
いては、試験片の把持が油圧式にて確実かつ強固に行わ
れる。ところが、試験片を把持するに際しては試験操作
者の手動操作によって試験片が両くさび１Ｋ間に挿入さ
れ、その状態で両くさび１Ｋを油圧にて近接させること
になる。この場合、操作を誤って試験片とともに手
（指）を一緒に挟んで詰めてしまうという場合があり得
る。この場合両くさび１Ｋは油圧によって変位し、誤っ
て手や指を詰めるとその作動は一気にしてかつ強力に行
われる。したがって圧壊損傷してしまうことになり、安
全上大きな問題を有している。本発明はこのような課題
を解決する材料試験機を提供せんとするものである。 【０００９】 【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、複動形シリンダ機
構の両シリンダ室にそれぞれの液圧回路を介して液圧を
供給、排出する切換弁を設け、この切換弁を操作するこ
とによりシリンダの出力軸を進出させ、両くさび形把持
具を近接させて試験片を把持する構成において、液圧の
供給なくシリンダの出力軸を進出させる方向に付勢する
弾性体を複動形シリンダに設けるとともに、両シリンダ
室を連通させる連通機構を前記切換弁に設けたものであ
る。 【００１０】したがって、切換弁の操作により連通機構
にて両シリンダ室が連通されると、弾性体の弾力により
シリンダ機構の出力軸が進出し、両くさび形把持具が試
験片を把持する。この場合、弾性体の弾力の値は試験片
が落ちない程度に把持することができる程度のものとな
るよう設定されている。したがって、この両くさび形把
持具による把持は油圧によるものではなく、試験片が離
脱、落下しない程度の把持力である。そのため、誤って
手を挟んで詰めても手が損傷することはない。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明が提供する材料試験
機についてその一例を実施例にしたがって説明する。す
なわち、図１は本発明による材料試験機、特にその試験
片把持を行なうチャック部ＣＫを示している。図１にお
いて、ＹＫは材料試験機のヨークで、その中央部におけ
るチャック部ＣＫが配置された部位が断面して示されて
いる。チャック部ＣＫは、両くさび１Ｋとこの両くさび
１Ｋにそれぞれ付設されている把持歯１Ｇにて構成され
ているが、このチャック部ＣＫの中央軸芯を中心に右方
側が断面して示され、左方側は一部が断面して示されて
いる。 【００１２】両くさび１Ｋはこの軸芯方向に作動される
ことにより、具体的には図面において下方に押圧される
とテーパＴにより互いに近接し両把持歯１Ｇ間にて試験
片を把持する。逆に上方に引き上げられるとテーパＴに
沿って両くさび１Ｋは互いに離反し把持した試験片を開
放する。この両くさび１Ｋの上下作動は上方に設けられ
た油圧シリンダ機構により行われる。すなわち、両くさ
び１Ｋは係止具２を介して昇降枠３に係合されている。
この係合関係は両くさび１Ｋと昇降枠３は常時上下方向
には接合し、かつ水平方向にのみ相対的に変位できる関
係にある。しかもこの昇降枠３が油圧シリンダ機構の筒
状ピストン５の下方に固定されている。筒状ピストン５
はシリンダ６に内挿されていて、筒状ピストン５のラン
ド部５Ｌがシリンダ６の内面に摺接している。そして、
このランド部５Ｌを境に上下の両シリンダ室ＦＳ、ＦＰ
が形成され複動形シリンダ機構が構成されている。 【００１３】ところで本発明においては、このシリンダ
６が長軸に形成されていて、ランド部５Ｌを中心に両シ
リンダ室ＦＳ、ＦＰは長軸の室となっている。そして、
上方のシリンダ室ＦＰにコイル状の圧縮ばねＳが圧入さ
れており、この点が本発明の特徴とする第１点である。
この圧縮ばねＳは、たとえば試験片の直径が２０ｍｍで
長さ３００ｍｍの場合７５０ｇ程度の重量となるが、こ
の試験片を落下しない程度に把持（仮把持）するだけの
把持力が発生するようその圧縮ばねの長さが設定され
る。そのため、シリンダ室ＦＰに圧縮ばねＳが圧入され
るとき、圧入された時の長さでその弾力が前記把持力を
発揮するように設定されている。７はシール部材であ
り、８はカバーそして９はこのカバー８を介してシリン
ダ６をヨークＹＫに固定設置するための固定具である。 【００１４】この両シリンダ室ＦＳ、ＦＰにはそれぞれ
油圧パイプＰ１、Ｐ２が接続されていて切換弁１０を介
して油圧ポンプ１２からの圧油がそれぞれのシリンダ室
ＦＳ、ＦＰに供給され、または排出されるようになって
いる。切換弁１０は図２、図３と同様電磁式のもので遠
隔操作により電磁力にて作動する３段切換形であるが、
中央の回路ＰＶはオールポートオープン形のものであ
る。すなわち、４個の全ポートはすべて各回路のポート
に接続され、両油圧パイプＰ１、Ｐ２が互いに連通され
ている。なお、ＬＶは切換弁１０のクロス回路であり、
ＲＶは平行回路、そして１１は油タンクである。油圧ポ
ンプ１２が作動していないときは、両シリンダ室ＦＳ、
ＦＰはドレン回路に連通されている。したがって、油圧
シリンダ機構の出力軸である筒状ピストン５が進出する
方向への油圧は発生しない。この点が本発明の特徴とす
る第２の点である。 【００１５】さて、本発明は以上説明したとおり構成さ
れており、シリンダ室ＦＰに圧縮ばねＳが圧入介在され
ているので、筒状ピストン５は下方へ進出すべく付勢さ
れる。まず第１の操作段階として、切換弁１０を操作し
て右方の平行回路ＲＶを中央に切換え油圧ポンプ１２を
作動させる。すると圧油がシリンダ室ＦＳに供給されて
筒状ピストン５が上方に引き上げられ、両くさび１Ｋが
互いに離反して試験片を挿入、把持するための準備体制
ができる。 【００１６】第２の操作段階として、試験片を両くさび
１Ｋ間に位置させた後切換弁１０を図１の位置に操作す
る。すると両シリンダ室ＦＳ、ＦＰが連通し、油圧ポン
プ１２の停止にて筒状ピストン５は圧縮ばねＳの弾力に
て進出し、両くさび１Ｋが互いに近接して試験片が仮の
状態で把持される。すなわち、圧縮ばねＳの弾力による
把持（仮チャッキング）が行われる。したがって、操作
を誤って手を挿入しすぎ挟まれ詰めても大きな事故には
ならない。そして第３の操作段階として事故が発生して
いないことを確認した上で切換弁１０を左方のクロス回
路に切換える。この操作により油圧ポンプ１２からの圧
油がシリンダ室ＦＰに供給され、油圧にて試験片が強固
に把持されることになる。このように各段階を経てチャ
ッキングが行われる点に本発明の特徴がある。 【００１７】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、上記ならびに図示例に示す実
施例に限定されるものではなく、種々の変形例を含むも
のである。本発明は弾性体の弾力にてチャック部ＣＫが
試験片を仮把持する点に特徴があるが、この特徴ある構
成を実施できる材料試験機の種類は、図２に示すような
万能試験機に限定されるものではない。電気計測試験機
すなわちねじ杆を電動機にて回転駆動させ試験片の把持
部を変位させて負荷し、荷重を電気的に計測試験する材
料試験機にも適用可能である。なお、本発明においては
複動形液圧シリンダ機構を採用して把持部を作動させる
液圧作動形把持機構を利用する材料試験機に係るもので
あることが条件となるが、液圧としては油圧以外水圧方
式もあり、油圧に限定されるものではない。 【００１８】さらに図示例ではヨークＹＫに把持手段を
設置する例を示したが、クロスヘッドに把持手段を設置
する材料試験機にも適用可能である。液圧式の把持手段
についても特にその液圧シリンダ機構も図示例に限定さ
れるものではなく、たとえば図示例のように筒状ピスト
ンの構造に限定されない。また、本発明の特徴である弾
性体（ばね）の介在の仕方であるが、図示例のように圧
縮ばねとして上方のシリンダ室に介在させることに限定
されず、たとえば下方のシリンダ室に引張ばねの形で介
在させる方式を採用することもできる。またこのような
弾性体をシリンダ室内に介在させることに限定されず、
ピストン等の出力軸がシリンダから突出した位置にて、
出力軸が進出する方向に弾性体を設けることもできる。
弾性体もコイル状ばねに限定されず、ゴム材料や板状ば
ねあるいは硬質のダイヤフラム、ベローズ等を使用する
こともできる。また、弾性体の弾力を調節できる調節機
構を設置することもできる。 【００１９】他方、切換弁の構成、液圧系の構成するパ
イプの構成についても図示例に限定されない。たとえば
図１における切換弁１０の中央の回路を全ポートオープ
ン形とせず、油圧パイプＰ１とＰ２のみを連通させる回
路とすることもできる。本発明は、これらすべての変形
実施例を包含するものである。 【００２０】 【発明の効果】本発明は以上詳述したとおりであるか
ら、把持手段はまず試験片を把持できるだけの仮把持が
でき、操作を誤って手や指を挟み込むようなことがあっ
ても、身体を損傷するような事故は起らず安全性の高い
操作ができる材料試験機を提供する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の構成を示す把持方式を示す図である。 【図２】従来における材料試験機の構成を示す図であ
る。 【図３】従来の材料試験機における把持方式を示す図で
ある。 【符号の説明】 １Ｋ…くさび １Ｇ…把持歯 ２…係止具 ３…昇降枠 ５…筒状ピストン ６、６Ｓ…シリンダ Ｐ１、Ｐ２…油圧パイプ １０…切換弁 １２…油圧ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複動形シリンダ機構の出力軸をシリンダ
   から進出させることによってくさび形の両把持具を互い
   に近接させ試験片を把持させることができるよう構成さ
   れているとともに、前記複動形シリンダ機構の両シリン
   ダ室に対して液圧を供給させまたは排出するよう液圧回
   路を切換える切換弁を設け、前記出力軸を進退させて試
   験片の把持、離脱を行わせる材料試験機において、前記
   出力軸をシリンダから進出させる方向に付勢する弾性体
   を複動形シリンダ機構に設けるとともに、前記両シリン
   ダ室を前記液圧回路を介して連通させる連通機構を前記
   切換弁に設けたことを特徴とする材料試験機。