JP2003344249A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスヘッドやヨークの機台に対する高さ位
置が固定式で高い場合には、操作性が悪い。この高さを
自在に調整できる材料試験機を提供する。 【解決手段】 両螺子杆３Ｌ、３Ｒは、螺子杆３Ｒに示
すように機台１に対して転がり軸受２６を介して回転自
在に保持された支承ナット２５Ｒに螺合されている。他
方、この支承ナット２５Ｒおよび２５Ｌには電動機２１
の出力軸に取り付けられたプーリ２２に巻回されている
Ｖベルト２４が巻回されている。両支承ナット２５Ｌ、
２５Ｒは同一の大きさであり、他方両螺子杆３Ｌ、３Ｒ
もそれぞれ同径で螺子のピッチも同一である。したがっ
て、両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが電動機２１の回転に
より回転駆動されると、両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが
機台１に対して螺子杆３Ｌ、３Ｒの長手方向に対しては
固定維持されているので、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが同期し
て回転してその軸方向（鉛直方向）に変位する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、試験片に引張また
は圧縮の負荷を与えて試験片の材料の機械的強度等を測
定するための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、機台に対して両
側に２本の螺子杆を垂設しこの両螺子杆の上端間をヨー
クにて連結するとともに両螺子杆にそれぞれナットを螺
合させ、このナットを介して両螺子杆間にクロスヘッド
を架設し、前記両螺子杆またはナットの回転によってク
ロスヘッドを螺子杆軸方向に変位させ、ヨークとクロス
ヘッド間またはクロスヘッドと機台との間における試験
片に負荷し試験を行なうものである。図４はこの従来に
おける材料試験機の基本的な構成を示す図で、機台１の
上方の両側には２本の螺子杆３Ｌ、３Ｒが垂設されてい
る。機台１は周囲を包囲する機枠２で支承され、この機
台１の下方には前記螺子杆３Ｌ、３Ｒを回転駆動するた
めの電動機１０と回転駆動系が内設されている。 【０００３】すなわち、電動機１０は機台１の固定部に
固設されているが、その出力軸にはＶ溝式のプーリ１１
が取り付けられている。他方両螺子杆３Ｌ、３Ｒのそれ
ぞれの下端は機台１を貫通して下方に突出し、この突出
端にはそれぞれプーリ１１より小径で互いに同径のプー
リ１２Ｒ、１２Ｌが取り付けられている。そして、これ
らプーリ１１および１２Ｒ、１２Ｌ間にＶベルト１３が
掛けわたされ回転駆動系が構成されている。９Ｒ、９Ｌ
は両螺子杆３Ｌ、３Ｒを機台１に対して回転自在に支承
するための転がり軸受である。 【０００４】この２本の螺子杆３Ｌ、３Ｒにはその中段
位置にナット６Ｌ、６Ｒを介してクロスヘッド４が架設
されるとともに両者の上端間はヨーク５を介して連結さ
れている。両ナット６Ｌ、６Ｒはそれぞれ螺子杆３Ｌ、
３Ｒに螺合されているが、止めねじ７Ｌ、７Ｒを介して
クロスヘッド４に一体的に付設されている。なお、８は
螺子杆３Ｌがヨーク５に対して回転自在に保持されるよ
う介設された転がり軸受で、螺子杆３Ｒの上方にも同様
の転がり軸受（図示せず）が介設されている。 【０００５】図４に示す材料試験機においては、螺子杆
３Ｌ、３Ｒが回転駆動される例であるが、この螺子杆３
Ｌ、３Ｒを固定して機台１に垂設し、クロスヘッド４に
保持され螺子杆３Ｌ、３Ｒに螺合するナット６Ｌ、６Ｒ
を回転駆動される方式のものもある。この方式ではナッ
ト６Ｌ、６Ｒを、クロスヘッド４に架設した電動機（図
示せず）等により回転駆動させるもので、この電動機等
もクロスヘッド４とともに上下動変位することになる。 【０００６】このような構成において、試験片（図示せ
ず）はヨーク５とクロスヘッド４にそれぞれ連結された
上下のチャック（図示せず）間に把持される。そして２
本の螺子杆３Ｌ、３Ｒが同期回転されることにより、ク
ロスヘッド４が下方に変位されると試験片には引張荷重
が負荷され、試験片の引張強度が試験される。この場合
引張荷重は、チャックとヨークとの間に介設されたロー
ドセル（図示せず）にて計測されることになる。 【０００７】他方、クロスヘッド４と機台１との間に、
試験片保持具（図示せず）等を介して試験片（図示せ
ず）が設置され、クロスヘッド４が下方変位されて試験
片に圧縮荷重が負荷され、圧縮試験が行なわれることに
なる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】このような従来の材料
試験機において、螺子杆３Ｌ、３Ｒが機台１に垂設され
て、回転自在に設けられているものの、この螺子杆３
Ｌ、３Ｒ自体は機台１に対して上下動するものではな
い。また螺子杆３Ｌ、３Ｒが回転駆動されない方式の材
料試験機においてもこの点は同様である。したがって、
ヨーク５の位置は機台１に対して固定である。他方、機
台１は材料試験機の基台であり、機器の安定性等から一
定の高さと大きさを有するよう構成されている。そのよ
うな一定の高さを有する機台１の更に上方に螺子杆３
Ｌ、３Ｒが垂設されているわけで、試験の位置はかなり
上方位になる。特にクロスヘッド４を下方に変位させて
行なう引張試験は、ヨーク５とクロスヘッド４との間で
行なう試験であり、ヨーク５の高さ位置が固定で高く、
高い位置での試験となるため試験操作が容易ではない。
この高さ位置を変更するようにするには試験機の構成が
複雑となり、簡単に高さを調整することはできない。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、機台に対して両側
に２本の螺子杆を垂設しこの両螺子杆の上端間をヨーク
にて連結するとともに両螺子杆にそれぞれナットを螺合
させ、このナットを介して両螺子杆間にクロスヘッドを
架設し、前記両螺子杆またはナットの回転によってクロ
スヘッドを螺子杆軸方向に変位させ、ヨークとクロスヘ
ッド間またはクロスヘッドと機台との間における試験片
に負荷し試験を行なう材料試験機において、機台に対し
て２個の支承ナットを回転自在に設置し、この両支承ナ
ットにそれぞれの前記螺子杆を螺合させて両螺子杆を支
承するとともに、この両支承ナットを回転させる回転駆
動機構を設けたものである。したがって、支承ナットの
回転駆動によって螺子杆を介しヨークやクロスヘッドを
上下変位させることができる。 【００１０】 【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１から図２に示す実施例にしたがって説明する。
図１は本発明による材料試験機の基本的な構成を示す図
で、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが機台１に対して支承ナット２
５Ｌ、２５Ｒを介して支承されている構成が開示されて
いる。すなわち、両螺子杆３Ｌ、３Ｒは、螺子杆３Ｒに
示すように機台１に対して転がり軸受２６を介して回転
自在に保持された支承ナット２５Ｌに螺合されている。
他方、この支承ナット２５Ｌおよび２５ＲにはＶベルト
２４が巻回されている。このＶベルト２４は電動機２１
の出力軸に取り付けられたプーリ２２に巻回されてい
て、電動機２１が回転駆動されることにより支承ナット
２５Ｌ、２５Ｒが回転される。この回転にて両螺子杆３
Ｌ、３Ｒとともにクロスヘッド４、ヨーク５が上下動す
る。 【００１１】両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒは同一の大き
さであり、他方両螺子杆３Ｌ、３Ｒもそれぞれ同径であ
って螺子のピッチも同一である。したがって、両支承ナ
ット２５Ｌ、２５Ｒが電動機２１の回転により同時に回
転駆動されると、両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが機台１
に対して螺子杆３Ｌ、３Ｒの長手方向に対しては固定維
持されているので、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが同期して、そ
の軸方向（鉛直方向）に変位することになる。たとえ
ば、両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒの右方向回転によっ
て、両螺子杆３Ｌ、３Ｒは上方に変位し、左方向回転に
よって下方に変位するようになっている。両螺子杆３
Ｌ、３Ｒが下方に変位すると、クロスヘッド４およびヨ
ーク５が一体となって降下し、上下両チャック１４、１
５間に試験片（図示せず）を把持して行なう引張試験の
位置が低い位置となり、試験操作を容易にする。 【００１２】ところでこの図１の実施例ではクロスヘッ
ド４と両螺子杆３Ｌ、３Ｒとはナット１９Ｌ、１９Ｒを
介して結合しており、この点では図４と同じであるが、
図１ではこのナット１９Ｌ、１９Ｒが電動機１６にて回
転駆動されるように構成されている。この電動機１６の
回転はプーリ１７、Ｖベルト１８を介してナット１９
Ｌ、１９Ｒに伝動されクロスヘッド４を変位（たとえば
下方変位）させるようになっている。なお、ナット１９
Ｌ、１９Ｒは、クロスヘッド４に対して転がり軸受２０
を介して回転自在に保持されているが、クロスヘッド４
に対して上下動しないようクロスヘッド４の上下両側に
配置された固定板３５Ｌ、３５Ｒにて保持されている。 【００１３】したがって、上下両チャック１４、１５間
に把持された試験片（図示せず）の引張試験において
は、電動機１６を回転駆動させる。そして、ナット１９
Ｌ、１９Ｒをたとえば右方向回転駆動させることによっ
てクロスヘッド４が下方に変位していき、引張試験が遂
行される。そして試験片に対する負荷はロードセル２７
にて計測される。なお、図１において図４と同一の符号
で示される部品は図４と同一であり詳細な説明は省略す
る。 【００１４】このような引張試験や圧縮試験の場合、支
承ナット２５Ｌ、２５Ｒは回転駆動させないで固定させ
る。この支承ナット２５Ｌ、２５Ｒの固定は、電動機２
１の駆動を停止させる。この電動機２１の駆動停止方式
が十分でない場合には、Ｖベルト２４あるいは支承ナッ
ト２５Ｌ、２５Ｒを直接的に固定させる手段を設ける。
なお、試験に際し試験片（図示せず）の長さによって上
下両チャック１４、１５間の長さに対応すべく、このク
ロスヘッド４の上下動調整が必要であるが、この場合も
電動機１６を回転駆動させ、ナット１９Ｌ、１９Ｒを回
転駆動させる。この回転方向によってクロスヘッド４が
降下し、上下両チャック１４、１５の間隔を可変させる
ことができる。支承ナット２５Ｌ、２５Ｒは上下動しな
いように機台１の上下両側には固定板３６Ｌ、３６Ｒが
付設されている。 【００１５】本発明が提供する材料試験機は以上のとお
りであるが、上記ならびに図１に示す実施例に限定され
るものではない。たとえば図２に示すような変形例を挙
げることができる。図２は図１と同様の形で本発明の変
形実施例を示す縦断面図で、この変形例ではクロスヘッ
ド４を上下変位させて試験を行なうための駆動機構を機
台１の下方位に配置させている。すなわち４Ｍは両螺子
杆３Ｌ、３Ｒの下方位、換言すれば機台１の内方にて両
螺子杆３Ｌ、３Ｒ間に架設された下方クロスヘッドで、
この下方クロスヘッド４Ｍはその両端には軸受２８を介
して両螺子杆３Ｌ、３Ｒの下方位が回転可能に係合して
いる。同時にこの下方クロスヘッド４Ｍには電動機２９
が付設されている。 【００１６】この電動機２９の出力軸にはプーリ３０が
取り付けられ、このプーリ３０と両螺子杆３Ｌ、３Ｒの
下方端に固定されたプーリ３１Ｌ、３１Ｒとの間にＶベ
ルト３２が張架されている。すなわち、これら電動機２
９とプーリ３０、３１Ｌ、３１ＲおよびＶベルト３２に
よって両螺子杆３Ｌ、３Ｒの回転駆動機構が構成され
る。なお、図２において図１、図４と同一の符号で示さ
れる部品は、図１、図４と同一の部品であり、詳細な説
明は省略する。 【００１７】以上の構成であるから、電動機２９の作動
によってプーリ３１Ｌ、３１Ｒを同時回転駆動すること
により両螺子杆３Ｌ、３Ｒに螺合するナット６Ｌ、６Ｒ
との関係によってナット６Ｌ、６Ｒおよびこのナット６
Ｌ、６Ｒと一体固定のクロスヘッド４が上下動し、試験
を行なうことができる。すなわち、図２には示されてい
ないが、図１と同様クロスヘッド４とヨーク５にそれぞ
れ取り付けられた両チャック間に試験片が把持されると
き、クロスヘッド４がヨーク５に対して下方に変位すれ
ば引張試験が行なわれることになる。 【００１８】ただこの場合、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが回転
駆動されるとき、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒとの螺合関
係によって、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが固定のため、
両螺子杆３Ｌ、３Ｒが上下変動することになる。この上
下動を中止させる必要がある場合は、電動機２９を作動
させると同時に電動機２１をも作動させ、支承ナット２
５Ｌ、２５Ｒを逆転駆動させるなどして両螺子杆３Ｌ、
３Ｒが上下動しないよう操作させることが必要となる。 【００１９】さらに本発明においては、両螺子杆３Ｌ、
３Ｒを単なる通常の螺子で形成する螺子杆ではなく、鋼
球等のボールを有するナットと螺合するボール用螺子杆
とすることもできる。図３はこのボール螺子方式の例を
示す図で、ボール付きナット３３とボール用螺子杆３４
の螺合関係が一部断面して示されている。このボール螺
子方式を図１に示す螺子杆３Ｒとナット１９Ｒに示す構
成に適用することによって螺合関係の摩擦が非常に少な
く両螺子杆３Ｌ、３Ｒの回転駆動力も少なく、しかもい
わゆる螺子送り機構が円滑に行なわれて試験も騒音が少
なく精度良好に試験を行なうことができる材料試験機を
提供する。このボール螺子機構の構成としては種々のも
のが挙げられ図３に示す実施例に限定されるものではな
い。なお、３３Ｈはボール付きナット３３をクロスヘッ
ド４に固定するための止めねじ用の孔である。 【００２０】さらに図１、図２に示す実施例において
は、電動機１６、２１そして２９の回転をナット１９
Ｌ、１９Ｒ、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒ等に伝達する方
式をＶベルト方式にて行なう例であるが、このＶベルト
方式ではなく、歯車系を介して回転を伝動させる変形例
をも適用可能である。この場合、各電動機１６、２１、
２９の出力軸には歯車を取り付け、ナット１９Ｌ、１９
Ｒ、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒ等には歯車を付設する必
要があり、しかもこれら歯車系はクロスヘッド４や機台
１に内設されるのが望ましい。本発明は、これらの変形
例を包含する。 【００２１】 【発明の効果】本発明は以上詳述したとおりであるか
ら、両螺子杆とクロスヘッドおよびヨークを機台に向け
て下方変位でき試験機全体を小形化コンパクト化するこ
とができる。またチャックを付け換えすることなく、ク
ロスヘッドやヨークの高さを調整するだけで試験位置を
設定でき、試験操作の容易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構成を示す図であ
る。 【図２】本発明による材料試験機の変形例を示す図であ
る。 【図３】螺子送り機構としてボール螺子方式の例を示す
図である。 【図４】従来における材料試験機の構成を示す図であ
る。 【符号の説明】 １…機台 ３Ｌ、３Ｒ…螺子杆 ４…クロスヘッド ４Ｍ…下方クロスヘッド ５…ヨーク １９Ｌ、１９Ｒ…ナット ２５Ｌ、２５Ｒ…支承ナット １４…上チャック １５…下チャック １６、２１、２９…電動機 ３３…ボール付きナット ３４…ボール用螺子杆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 機台に対して両側に２本の螺子杆を垂設
   しこの両螺子杆の上端間をヨークにて連結するとともに
   両螺子杆にそれぞれナットを螺合させ、このナットを介
   して両螺子杆間にクロスヘッドを架設し、前記両螺子杆
   またはナットの回転によってクロスヘッドを螺子杆軸方
   向に変位させ、ヨークとクロスヘッド間またはクロスヘ
   ッドと機台との間における試験片に負荷し試験を行なう
   材料試験機において、機台に対して２個の支承ナットを
   回転自在に設置し、この両支承ナットにそれぞれの前記
   螺子杆を螺合させて両螺子杆を支承するとともに、この
   両支承ナットを回転させる回転駆動機構を設けたことを
   特徴とする材料試験機。