JP2007010505A

JP2007010505A - 材料試験機

Info

Publication number: JP2007010505A
Application number: JP2005192254A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kaneda; 匡規金田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】クロスヘッドと把持具との間に介設された自在継手の試験片取付時の作業性をよくする。
【解決手段】自在継手６の上方の継手部材６Ｍには円盤１３を介してボルト１０が一体的に固定され、このボルト１０はクロスヘッド４の上枠に形成された通孔４Ｈを貫通していて、ワッシャ１２を介してナット１１がねじ込まれ、自在継手６および荷重検出器５を吊下している。円盤１３には２本のピン１４が植設され、このピン１４が通孔４Ｈの側方に形成された側孔４Ｆに侵入している。ナット１１を回してボルト１０を上方へ変位させていくとき、自在継手６は全体が回転されず、ナット１１の回転で自在継手６および荷重検出器５が上方へ変位される。この変位によって荷重検出器５の上面がクロスヘッド４の下枠の下面に当接する。荷重検出器５の押圧によって、自在継手６の機能は不能となり、吊軸１６に吊設された図４に示す試験片把持装置７は自由が阻止される。
【選択図】図１

Description

本発明は材料試験機に係り、特に試験片を把持する試験片把持装置を材料試験機の固定部に対して自在継手と荷重検出器を介して吊設された材料試験機に関する。

この種の試験機においては、荷重検出器は材料試験機における固定部（たとえばクロスヘッド）にボルトなどで自由度なく締結されている。また引張試験時の曲げモーメントを低減するため、つかみ具と荷重検出器の間に自在継手が配置されている（特許文献１参照）。
図４はこのような従来の材料試験機ＴＭを概略的に示す図で、機台１上には両側に支柱２が垂設され、それぞれの上端はヨーク３を介して連結されている。この両支柱２の内方にはネジ杆（図示せず）が垂設され、それぞれは機台１に内設された回転駆動機構（図示せず）を介して回転駆動されるようになっている。この両ネジ杆にクロスヘッド４の両端部が螺合していて、したがってネジ杆の回転によってクロスヘッド４が機台１に対して上下駆動される。

一方クロスヘッド４には、固定具９を介して荷重検出器５（通常ロードセルと称されている）が設置され、さらにこの荷重検出器５には下方に自在継手６を介して上部の試験片把持装置７が吊設されている。自在継手６の介設は上記のとおり曲げモーメントを低減させるためである。そして、この自在継手６の下方に上部の試験片把持装置７が取り付けられている。他方、機台１には下部の試験片把持装置８が垂設され、この上部、下部の両試験片把持装置７、８にて試験片（図示せず）が把持される。
自在継手は別称ユニバーサルジョイントとも称されているが、直行する支軸それぞれの軸端部に継手部材６Ｍ、６Ｓが設けられ、一方の継手部材６Ｍは荷重検出器５側に配置され、他方の継手部材６Ｓが上部の試験片把持装置７側に配置されている。
特開２０００−１７１３６７号公報

試験片を試験片把持装置７に把持させる際、上部の試験片把持装置７が自在継手６のために揺れ、もしくはその位置が定まらないため、試験片を把持しにくく、試験軸芯に対して平行して把持させるに労力と熟練を要する。自在継手６によって曲げモーメントは低減できるものの曲げモーメントを完全に排除することはできない。さらに圧縮試験をする場合には、自在継手６は取り外さなければ圧縮の負荷はできず、この自在継手６を取り外す必要があり作業性が悪い。

本発明が第１に提供する材料試験機は、上記課題を解決するために、自在継手を構成する下方側の継手部材に、材料試験機の固定部に対して近接して配置する固定用部材を固設するとともに、この固定用部材を前記固定部に当接するまで変位させる変位手段を設けたものである。したがって変位手段の作動によって荷重検出器が材料試験機の固定部たとえばクロスヘッドに対して押圧され、自在継手の継手部材とともに荷重検出器が固定配置される。
本発明が第２に提供する材料試験機は、上記課題を解決するために、固定部に対して自在継手と荷重検出器を介して吊設された材料試験機において、荷重検出器を材料試験機の固定部に対して近接して配置するとともに、荷重検出器を前記固定部に当接するまで変位させる変位手段を設けたものである。したがって自在継手はその全体が固定部に固定保持される。
さらに本発明が第３に提供する材料試験機は、上記課題を解決するために、自在継手の互いの継手部材を一直線状にしてかつ一体的に固定する手段を設けたものである。したがって自在継手の両継手部が一体となり、自在継手全体が固定の部材となる。

本発明が第１に提供する材料試験機によれば、自在継手を介して荷重検出器が固定部すなわちクロスヘッド等に固定されるので、試験片の取付けは容易となる。さらに本発明が第２に提供する材料試験機によれば、自在継手はクロスヘッドに固着され引張、圧縮の両試験を可能とする。試験片の把持も容易である。さらに本発明が第３に提供する材料試験機によれば、自在継手の固定化が小さい部品によって可能となり操作が向上する。

本発明の特徴は、自在継手を介在させるも一時的にその自在継手の機能（自在にする機能）を不能にする構成とすることができる点にある。この場合、自在継手そのものの構成を調整する方式と、荷重検出器が自在継手の下方に位置している場合は荷重検出器を固定部（クロスヘッド等）に固定させる方式があり、いずれかの方式を採用する。

本発明が提供する材料試験機についての第１の実施例は図１に示されている。図１は自在継手６が荷重検出器５より上方に介在されている例で、クロスヘッド４に吊下されている部分のみを拡大表示して示している。自在継手６の上方の継手部材６Ｍには円盤１３を介してボルト１０が一体的に固定され、このボルト１０はクロスヘッド４の上枠に形成された通孔４Ｈを貫通していて、ワッシャ１２を介してナット１１がねじ込まれ、自在継手６および荷重検出器５を吊下している。円盤１３には２本のピン１４が植設され、このピン１４が通孔４Ｈの側方に形成された側孔４Ｆに侵入している。他方、荷重検出器５は図１に示すとおり、その上面がクロスヘッド４の下枠の下面に近接して介設されている。

以上の構成であるから、ナット１１を回してボルト１０を上方へ変位させていくとき、側孔４Ｆに侵入したピン１４が自在継手６の上方の継手部材６Ｍの回転を阻止することになり、すなわち自在継手６は全体が回転されず、ナット１１の回転で自在継手６および荷重検出器５が上方へ変位される。この変位によって荷重検出器５の上面がクロスヘッド４の下枠の下面に当接する。さらにナット１１を回すことで荷重検出器５はクロスヘッド４に強く押圧されることになる。
このクロスヘッド４に対する荷重検出器５の押圧によって、自在継手６の機能は不能となり、吊軸１６に吊設された図４に示す試験片把持装置７は自由が阻止されることになり、試験片の取付け、あるいは取り外しが容易となる。なお、１５は吊軸である。
また、圧縮試験が可能となり、荷重検出器５は圧縮荷重値を計測できる。この場合、自在継手６は全く機能せず圧縮試験に支障は生じない。

本発明が提供する材料試験機についての第２の実施例は図２に示されている。この実施例２は自在継手６の機能をその片方の継手部材６Ｍを固定部に押圧して固定させることにより不能にする方式のものである。
前記第１の実施例と同様、ボルト１０とナット１１の組み合わせならびにナット１１の回転により自在継手６と吊軸１８を上下動させるものであるが、ボルト１０は自在継手６の上方の継手部材６Ｍと一体に構成される。他方、下方の継手部材６Ｓには円筒体１７がネジ１９を介して一体的に固設されている。この円筒体１７は自在継手６を完全に包囲するに充分な長さを有し、上方端は図示のとおり、上方の継手部材６Ｍより上方に突出している。吊軸１８の下方には荷重検出器５を介して試験片把持装置７が吊設されている。

以上の構成により、ナット１１を回すことで自在継手６は上方へ変位し、円筒体１７の上端がクロスヘッド４の上枠の下面４Ｃに押圧される。この円筒体１７の押圧によって自在継手６の下方の継手部材６Ｓが固定部に固定されることになり、自在継手６の機能が不能にされることになる。このような機能により実施例１と同様、圧縮試験も可能になる。

本発明が提供する材料試験機についての第３の実施例は図３（Ａ）、（Ｂ）に示されている。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ断面を示している。この実施例３は自在継手６自体の自在機能を簡略な方式で不能にすることができる実施例である。この実施例の特徴は、自在継手６の両継手部材６Ｍ、６Ｓにそれぞれ互いに近接して面対応するフランジ部６ＭＦ、６ＳＦを設けるとともに、いずれか一方のフランジ部６ＭＦ（または６ＳＦ）にネジ孔ＮＡを円周均等間隔で４個穿設し、この４個のネジ孔ＮＡに固定用のボルトＢ１〜Ｂ４をねじ込んだ構造である。
自在継手６の上方の継手部材６Ｍにはボルト２０がワッシャ２１を介してねじ込まれており、自在継手６が吊設されている。下方の継手部材６Ｓと一体の吊軸２２には下方に荷重検出器５を介して試験片把持装置７が吊設される。

以上の構成において、４個のボルトＢ１〜Ｂ４をそれぞれ均等にねじ込んでいき、全てのボルトＢ１〜Ｂ４の先端が同時的かつ均等の長さで他方のフランジに当接すると自由度は不能となり、自在継手６は完全に固定体となる。
この実施例においても自由度はなくなる。なお、圧縮試験の場合にも使用できるが、各ボルトＢ１〜Ｂ４の強度以上の負荷試験では問題が生じることになり、ボルトのネジ部とボルトＢ１〜Ｂ４の強度を高める必要がある。

本発明の特徴は以上説明したとおりであるが、その構成は上記ならびに図示例に示すものに限定されず、種々の変形例を包含する。
たとえば、図示例では、自在継手が上方位で荷重検出器が下方位の例のみであるが、図１に示すように荷重検出器を上方位に設置する材料試験機にも適用可能である。また、自在継手自体の構成についてはピンをクロスさせる方式の例であるが、フック継手なども利用可能である。
荷重検出器をクロスヘッドに押圧させる方式の場合、クロスヘッドと荷重検出器の接合面を図示例の平面形のみならず凹凸形、円錐形などにして接合力を強化させるようにすることもできる。

本発明が提供する材料試験機の要部の構成を拡大して示す縦断面図である。本発明が提供する材料試験機の要部の構成を拡大して示す縦断面図である。本発明が提供する材料試験機の要部の構成を拡大して示す縦断面図である。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
２支柱
３ヨーク
４クロスヘッド
４Ｃ下面
４Ｆ側孔
４Ｈ通孔
５荷重検出器
６自在継手
６Ｍ継手部材
６ＭＦフランジ部
６Ｓ継手部材
６ＳＦフランジ部
７試験片把持装置
８試験片把持装置
９固定具
１０ボルト
１１ナット
１２ワッシャ
１３円盤
１４ピン
１５吊軸
１６吊軸
１７円筒体
１８吊軸
１９ネジ
２０ボルト
２１ワッシャ
２２吊軸
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ボルト
ＮＡネジ孔
ＴＭ材料試験機

Claims

試験片把持装置が、固定部に対して自在継手と荷重検出器を介して吊設された材料試験機において、荷重検出器を材料試験機の固定部に対して近接して配置するとともに、荷重検出器を前記固定部に当接するまで変位させる変位手段を設けたことを特徴とする材料試験機。
試験片把持装置が、固定部に対して自在継手と荷重検出器を介して吊設された材料試験機において、自在継手を構成する下方側の継手部材に、材料試験機の固定部に対して近接して配置する固定用部材を固設するとともに、この固定用部材を前記固定部に当接するまで変位させる変位手段を設けたことを特徴とする材料試験機。
試験片把持装置が、固定部に対して自在継手と荷重検出器を介して吊設された材料試験機において、自在継手の互いの継手部材を一直線状にしてかつ一体的に固定する手段を設けたことを特徴とする材料試験機。