JP2005351655A

JP2005351655A - Materials testing machine

Info

Publication number: JP2005351655A
Application number: JP2004169990A
Authority: JP
Inventors: Shikari Miyazaki; 然宮崎
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2005-12-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent distorsion of a crosshead during test, in a screw rod type material testing machine to prevent the occurrence of errors, contained in a test result caused by the distortion of a test piece during testing. <P>SOLUTION: In the materials testing machine, constituted so that screw rods 2a and 2b are respectively screwed in the nuts 6a and 6b fixed to both end parts of the crosshead 5 and rotated to move the crosshead 5, to add a load to the test piece W; one screw rod 2a of the screw rods 2a and 2b is set to a right-handed screw, while the other screw rod 2b of them is set to a left-handed screw and both screw rods 2a and 2b are rotated in mutually reverse directions to move the crosshead 5. The moments, acting on both end parts of the crosshead 5 at the rotation of the screw rods 2a and 2b set in reverse direction, and the generation of a force which distorts the crosshead 5 is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は材料試験機に関し、更に詳しくは、２本のねじ棹の回転によりクロスヘッドを移動させることによって試験片に負荷を加える方式の材料試験機に関する。 The present invention relates to a material testing machine, and more particularly to a material testing machine that applies a load to a test piece by moving a crosshead by rotating two screw rods.

材料試験機においては、一般に、負荷機構を駆動して試験片に負荷を与えつつ、試験片に加わる刻々の試験力や伸びなどを計測するが、負荷機構としては、テーブルに対して上下動することによって試験片に負荷を加えるクロスヘッドを、その両端部に固定したナットにそれぞれ螺合する２本のねじ棹の回転により移動させる機構を採用したものが知られている（例えば特許文献１参照）。 In a material testing machine, in general, the load mechanism is driven to apply a load to the test piece, and the test force or elongation applied to the test piece is measured, but the load mechanism moves up and down with respect to the table. There is known a mechanism that employs a mechanism that moves a cross head that applies a load to a test piece by rotating two screw rods that are respectively screwed into nuts fixed to both ends thereof (see, for example, Patent Document 1). ).

このようなねじ棹によりクロスヘッドを移動させるタイプの材料試験機の例を図３に部分断面図で示す。テーブル３１に鉛直の２本のねじ棹３２ａ，３２ｂが回動自在に支持されている。これらの各ねじ棹３２ａ，３２ｂには、モータ３３の回転がウォーム減速機３４ａ，３４ｂなどからなる伝達機構３４を通じて伝達され、互いに同方向への回転が与えられる。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing an example of a material testing machine in which the crosshead is moved by such a screw rod. Two vertical screw rods 32 a and 32 b are rotatably supported on the table 31. The rotation of the motor 33 is transmitted to the screw rods 32a and 32b through the transmission mechanism 34 including the worm speed reducers 34a and 34b, and the rotation in the same direction is given.

そして、これらのねじ棹３２ａ，３２ｂは、クロスヘッド３５の両端部に固定されたナット３６ａ，３６ｂにねじ込まれており、従ってモータ３３を駆動して各ねじ棹３２ａ，３２ｂに回転を与えることによって、クロスヘッド３５がテーブル３１に対して上下動する。引張試験を行う場合には、テーブル３１およびクロスヘッド３５に互いに対向するように一対の掴み具３７ａ，３７ｂが装着され、これらの掴み具３７ａ，３７ｂに試験片Ｗの両端部を把持した状態でクロスヘッド３５を上昇させることによって、試験片Ｗに引張荷重が加えられる。 These screw rods 32a and 32b are screwed into nuts 36a and 36b fixed to both ends of the cross head 35. Therefore, by driving the motor 33 and rotating the screw rods 32a and 32b, The cross head 35 moves up and down with respect to the table 31. When performing a tensile test, a pair of gripping tools 37a and 37b are attached to the table 31 and the cross head 35 so as to face each other, and the gripping tools 37a and 37b hold both ends of the test piece W. A tensile load is applied to the test piece W by raising the crosshead 35.

なお、ねじ棹としては、台形ねじやボールねじが用いられ、ボールねじを用いる場合にはボールナットがクロスヘッドの両端部に固定される。
特開２００２─２５０６８２号公報 As the screw rod, a trapezoidal screw or a ball screw is used. When a ball screw is used, ball nuts are fixed to both ends of the cross head.
JP 2002-250682 A

ところで、以上のような２本のねじ棹の回転によりクロスヘッドを移動させる従来の材料試験機においては、図４に図３のＡ−Ａ断面図で示すように、各ねじ棹３２ａ，３２ｂの回転により、クロスヘッド３５にはナット３６ａ，３６ｂを通じて各ねじ棹３２ａ，３２ｂの回りに同じ向きの捩じりモーメントが作用する結果、クロスヘッド３５には全体として図中矢印Ｔで示すような捩じり力が作用する。図３の構造においてこの捩じり力Ｔに対抗する構体は２本のねじ棹３２ａ，３２ｂのみであるため、捩じり剛性を高くすることは困難である。 By the way, in the conventional material testing machine that moves the cross head by the rotation of the two screw rods as described above, as shown in the AA sectional view of FIG. 3 in FIG. As a result of the rotation, a torsional moment in the same direction is applied to the crosshead 35 around the screw rods 32a and 32b through the nuts 36a and 36b. A twisting force acts. In the structure shown in FIG. 3, the only structure that counters the torsional force T is the two screw rods 32a and 32b, so it is difficult to increase the torsional rigidity.

そのため、テーブル３１に対してクロスヘッド３５が鉛直軸の回りに捩じれ、しかもその捩じれ量はクロスヘッド３５の上下方向位置に応じて変化するという問題があった。このクロスヘッド３５の捩じれにより、試験片Ｗが試験中に捩じれ、特に精密な試験を行う場合には、試験結果に誤差が生じる場合があるという問題があった。 Therefore, there is a problem that the cross head 35 is twisted about the vertical axis with respect to the table 31, and the twist amount changes according to the vertical position of the cross head 35. Due to the twist of the cross head 35, the test piece W is twisted during the test, and there is a problem that an error may occur in the test result particularly when a precise test is performed.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ねじ棹式の材料試験機において試験中にクロスヘッドが捩じれることがなく、もって精密な試験を常に誤差を生じることなく行うことのできる材料試験機の提供をその課題としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the crosshead is not twisted during the test in the screw-type material testing machine, so that a precise test can always be performed without causing an error. The issue is to provide a material testing machine.

上記の課題を解決するため、本発明の材料試験機は、クロスヘッドの移動により試験片に負荷を加えるとともに、そのクロスヘッドの移動を、当該クロスヘッドの両端部に固定されたナットに螺合する２本のねじ棹の回転により行うように構成された材料試験機において、上記２本のねじ棹のうち一方が右ねじであり、他方が左ねじであることによって特徴づけられる。 In order to solve the above problems, the material testing machine according to the present invention applies a load to the test piece by moving the crosshead, and the movement of the crosshead is screwed into nuts fixed to both ends of the crosshead. In the material testing machine configured to perform the rotation of the two screw rods, one of the two screw rods is a right-hand screw and the other is a left-hand screw.

本発明は、ねじ棹の回転によりクロスヘッドの両端部に作用するモーメントを互いに逆向きとすることによって、所期の目的を達成しようとするものである。 The present invention seeks to achieve the intended purpose by reversing the moments acting on both ends of the crosshead due to the rotation of the screw rod.

すなわち、本発明においては、クロスヘッドの両端のナットにねじ込まれる２本のねじ棹のうち、一方を右ねじ、他方を左ねじとし、クロスヘッドの移動に際しては２本のねじ棹を互いに逆向きに回転させる。これにより、ねじ棹の回転によりクロスヘッドの両端部に作用するモーメントは逆向きとなり、クロスヘッドがテーブルに対して捩じれる力が発生しない。 That is, in the present invention, of the two screw rods screwed into the nuts at both ends of the crosshead, one is a right-hand screw and the other is a left-hand screw. Rotate to As a result, the moment acting on both ends of the crosshead due to the rotation of the screw rod is reversed, and no force is generated to twist the crosshead against the table.

ここで、クロスヘッドの両端部に逆向きのモーメントが作用すると、クロスヘッドを曲げる力が発生することになるが、クロスヘッドの曲げ剛性は容易に高くすることが可能であり、特に問題は生じることはない。 Here, when reverse moments act on both ends of the crosshead, a force to bend the crosshead is generated. However, the bending rigidity of the crosshead can be easily increased, and particularly a problem arises. There is nothing.

本発明によれば、２本のねじ棹を右ねじと左ねじとして、これらを互いに逆向きに回転駆動することによりクロスヘッドを移動させるので、クロスヘッドの両端には互いに逆向きのモーメントが作用することになり、クロスヘッドを捩じる力が発生せず、従って、試験中の試験片に捩じれが生じるといった不具合が生じず、精密な試験であっても常に誤差のない正確な試験結果を得ることができる。 According to the present invention, the two screw rods are a right-hand screw and a left-hand screw, and these are driven to rotate in opposite directions, so that the cross head is moved, so that opposite moments act on both ends of the cross head. Therefore, there is no force that twists the crosshead, so there is no problem of twisting the test piece under test. Can be obtained.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成を示す部分断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of the present invention.

テーブル１に２本のねじ棹２ａ，２ｂが回動自在に支持されており、これらの各ねじ棹２ａ，２ｂは、モータ３とその回転を伝達する伝達機構４とからなる回転駆動機構により回転が与えられる。 Two screw rods 2a and 2b are rotatably supported on the table 1, and each of these screw rods 2a and 2b is rotated by a rotation drive mechanism including a motor 3 and a transmission mechanism 4 for transmitting the rotation. Is given.

各ねじ棹２ａ，２ｂのうち、一方のねじ棹２ａは従来と同様の右ねじであるが、他方のねじ棹２ｂは左ねじであって、これらの各ねじ棹２ａ，２ｂには互いに逆向きの回転が与えられる。すなわち、伝達機構４は、ウォーム減速機４ａ，４ｂを含む従来のものと同等の機構を採用しており、モータ３の回転を、２つのタイミングプーリ４ｃ，４ｄとタイミングベルト４ｅにより水平軸４ｆに伝達し、この水平軸４ｆの回転を、その両端に設けられたウォーム減速機４ａ，４ｂにより鉛直のねじ棹２ａ，２ｂに伝達するのであるが、各ウォーム減速機４のうち、ねじ棹２ｂに対応するウォーム減速機４ｂについては、左ねじのウォームを用いている。これにより、モータ３の回転が、ねじ棹２ａと２ｂに対して逆向きの回転として伝達される。 Of the screw rods 2a and 2b, one screw rod 2a is a right-hand screw similar to the conventional one, but the other screw rod 2b is a left-hand screw, and these screw rods 2a and 2b are opposite to each other. Given rotation. That is, the transmission mechanism 4 employs a mechanism equivalent to the conventional one including the worm speed reducers 4a and 4b, and rotates the motor 3 to the horizontal shaft 4f by the two timing pulleys 4c and 4d and the timing belt 4e. The rotation of the horizontal shaft 4f is transmitted to the vertical screw rods 2a and 2b by the worm speed reducers 4a and 4b provided at both ends thereof. For the corresponding worm reducer 4b, a left-handed worm is used. As a result, the rotation of the motor 3 is transmitted as rotation in the opposite direction to the screw rods 2a and 2b.

各ねじ棹２ａおよび２ｂは、それぞれクロスヘッド４の両端部に固定された右ねじのナット６ａおよび左ねじのナット６ｂにねじ込まれており、これにより、モータ３を駆動して各ねじ棹２ａ，２ｂを互いに逆向きに回転させることによって、クロスヘッド５がテーブル１に対して上下動する。なお、引張試験を行う場合には、従来と同様にテーブル１およびクロスヘッド５に互いに対向するように一対の掴み具７ａ，７ｂが装着され、これらの掴み具７ａ，７ｂに試験片Ｗの両端部を把持した状態でクロスヘッド５を上昇させる。 Each screw rod 2a and 2b is screwed into a right screw nut 6a and a left screw nut 6b fixed to both ends of the crosshead 4, respectively, thereby driving the motor 3 to each screw rod 2a, The cross head 5 moves up and down relative to the table 1 by rotating the 2b in opposite directions. When performing a tensile test, a pair of gripping tools 7a and 7b are mounted on the table 1 and the crosshead 5 so as to face each other as in the prior art, and both ends of the test piece W are attached to these gripping tools 7a and 7b. The crosshead 5 is raised while holding the part.

以上の本発明の実施の形態によると、図２に図１のＡ−Ａ断面図を示すように、モータ３の駆動により各ねじ棹２ａ，２ｂが逆向きに回転するため、クロスヘッド５の両端部には各ねじ棹２ａ，２ｂの回りに逆向きのモーメントが作用する結果、従来のような捩じり力が作用することはなく、クロスヘッド５には同図に矢印Ｂで示すような曲げ力が働く。クロスヘッド５の曲げ剛性は、その厚みや幅を適宜に選択する等によって簡単に高くすることができ、曲げ力Ｂによるクロスヘッド５の歪みを０もしくは無視し得る程度とすることができる。 According to the above embodiment of the present invention, as shown in the AA sectional view of FIG. 1 in FIG. 2, each screw rod 2a, 2b rotates in the reverse direction by driving the motor 3, so that the crosshead 5 As a result of the reverse moment acting around the screw rods 2a and 2b at both ends, the torsional force does not act as in the prior art, and the crosshead 5 is shown by the arrow B in FIG. Bending force works. The bending rigidity of the cross head 5 can be easily increased by appropriately selecting the thickness and width thereof, and the distortion of the cross head 5 due to the bending force B can be made zero or negligible.

従って、本発明の実施の形態によると、試験中に試験片Ｗが捩じれることがなく、精密な試験においてもその試験結果に試験片の捩じれに起因する誤差が含まれることがない。 Therefore, according to the embodiment of the present invention, the test piece W is not twisted during the test, and even in a precise test, the test result does not include an error due to the twist of the test piece.

なお、ねじ棹２ａ，２ｂのねじは台形ねじであってもよいしボールねじであってもよく、また、ねじ棹２ａ，２ｂの頂部をクロスヨークで連結したもの、更には、ねじ棹２ａ，２ｂに隣接してガイド棒を配置したものにも本発明を適用し得ることは勿論である。 Note that the screws of the screw rods 2a and 2b may be trapezoidal screws or ball screws, and the tops of the screw rods 2a and 2b are connected by a cross yoke. Of course, the present invention can also be applied to an arrangement in which a guide rod is disposed adjacent to 2b.

本発明の実施の形態の構成を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure of embodiment of this invention. 図１のＡ−Ａ断面図で示す本発明の実施の形態におけるクロスヘッドに作用するモーメントとそのモーメントにより生じる曲げ力の説明図である。It is explanatory drawing of the bending force which arises with the moment which acts on the crosshead in embodiment of this invention shown by AA sectional drawing of FIG. 1, and the moment. ２本のねじ棹の回転によりクロスヘッドを移動させる方式の従来の材料試験機の構成例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structural example of the conventional material testing machine of the system which moves a crosshead by rotation of two screw rods. 図３のＡ−Ａ断面図で示す従来のねじ棹式の材料試験機のクロスヘッドに作用するモーメントとそのモーメントにより生じる捩じり力の説明図である。It is explanatory drawing of the torsional force which arises by the moment which acts on the crosshead of the conventional screw thread type material testing machine shown by AA sectional drawing of FIG.

Explanation of symbols

１テーブル
２ａねじ棹（右ねじ）
２ｂねじ棹（左ねじ）
３モータ
４伝達機構
４ａ，４ｂウォーム減速機
４ｃ，４ｄタイミングプーリ
４ｅタイミングベルト
４ｆ水平軸
５クロスヘッド
６ａ，６ｂナット
７ａ，７ｂ掴み具
Ｗ試験片 1 Table 2a Screw thread (Right thread)
2b Screw thread (left-hand thread)
3 Motor 4 Transmission mechanism 4a, 4b Worm speed reducer 4c, 4d Timing pulley 4e Timing belt 4f Horizontal shaft 5 Cross head 6a, 6b Nut 7a, 7b Grasping tool W Test piece

Claims

A material configured to apply a load to the test piece by moving the crosshead, and to move the crosshead by rotating two screw rods that are screwed into nuts fixed to both ends of the crosshead. In the testing machine,
One of the two screw rods is a right-hand thread, and the other is a left-hand thread.