JP2008057604A - Pneumatic cylinder device and material testing machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out material tests by using a pneumatic type cylinder device and changing test conditions. <P>SOLUTION: The pneumatic cylinder device 100 has a piston 20 carrying out stroking in a cylinder by an air pressure, and a load is applied to a test piece TP by the stroking of the piston 20. It is provided with a volume changing member 13 changing the whole volume in the cylinder, and a moving means 40 for moving the volume changing member 13. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、空気圧によって伸縮する空圧式シリンダ装置および材料試験機に関する。   The present invention relates to a pneumatic cylinder device that expands and contracts by air pressure and a material testing machine.

空気圧によって伸縮する空気圧シリンダにより試験片を負荷する材料試験機が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、シリンダ本体内部のピストンの両側の受圧面にクッション材を装着し、ピストンが上下のストロークエンドに達したときに、クッション材によりクッション機能を発揮させるようにしている。   A material testing machine that loads a test piece with a pneumatic cylinder that expands and contracts by air pressure is known (see, for example, Patent Document 1). In the device described in Patent Document 1, cushion materials are attached to the pressure receiving surfaces on both sides of the piston inside the cylinder body, and when the piston reaches the upper and lower stroke ends, the cushion function is exhibited by the cushion material. .

特開２００５−３３７７２３号公報JP 2005-337723 A

この種の材料試験機では、シリンダのストローク量や試験周波数等、試験条件を変更して種々の試験を行う場合がある。しかしながら、上記特許文献１記載のものは、試験条件を変更するためにシリンダ装置を分解してクッション材の厚み等を変更する必要があり、設定変更が容易でない。   In this type of material testing machine, various tests may be performed by changing test conditions such as cylinder stroke amount and test frequency. However, in the device described in Patent Document 1, it is necessary to disassemble the cylinder device to change the thickness of the cushion material and the like in order to change the test conditions, and the setting change is not easy.

本発明による空圧式シリンダ装置は、空気圧によってシリンダ内をストロークするピストンを有し、このピストンのストロークにより試験片を負荷する空圧式シリンダ装置であり、シリンダ内の全体の容積を変更する容積変更部材と、容積変更部材を移動する移動手段とを備えることを特徴とする。
容積変更部材を、ピストンロッドを摺動可能に支持する軸受け部材とすることもできる。
容積変更部材を移動する移動用アクチュエータと、容積変更部材の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段による検出値に基づいて、移動用アクチュエータを制御する制御手段とにより、移動手段を構成することもできる。
この場合、空圧源からの空気をシリンダ内に導くための経路を変更する経路更手段をさらに備え、容積変更部材の移動に伴い経路変更手段を制御することが好ましい。
本発明による材料試験機は、以上の空圧式シリンダ装置と、支柱に沿って昇降し、空圧式シリンダ装置による試験荷重に対抗して試験片を支持するクロスヘッドとを備えることを特徴とする。 A pneumatic cylinder device according to the present invention is a pneumatic cylinder device having a piston that strokes in a cylinder by air pressure, and loads a test piece by the stroke of the piston, and a volume changing member that changes the entire volume in the cylinder. And a moving means for moving the volume changing member.
The volume changing member may be a bearing member that slidably supports the piston rod.
The moving means is constituted by a moving actuator that moves the volume changing member, a position detecting means that detects the position of the volume changing member, and a control means that controls the moving actuator based on a detection value by the position detecting means. You can also.
In this case, it is preferable to further include route changing means for changing the route for guiding the air from the air pressure source into the cylinder, and to control the route changing means as the volume changing member moves.
A material testing machine according to the present invention includes the above-described pneumatic cylinder device and a crosshead that moves up and down along a support and supports a test piece against a test load by the pneumatic cylinder device.

本発明によれば、容積変更部材の移動により空圧式シリンダの全体の容積を変更するようにしたので、シリンダの容積変更が容易であり、試験条件を変更した種々の材料試験を行うことができる。   According to the present invention, since the entire volume of the pneumatic cylinder is changed by moving the volume changing member, it is easy to change the volume of the cylinder, and various material tests can be performed with different test conditions. .

−第１の実施の形態−
以下、図１，図２を参照して本発明によるシリンダ装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置を有する材料試験機の概略構成図である。材料試験機は、架台１と、架台１上に立設された支柱２と、支柱２により支持されたクロスヘッド３と、テーブル４とクロスヘッド３の間で試験片ＴＰを把持する上下のつかみ具５，６と、下つかみ具６を介して試験片ＴＰを負荷する空圧式のシリンダ装置１００とを有する。 -First embodiment-
Hereinafter, a first embodiment of a cylinder device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a material testing machine having a cylinder device according to a first embodiment of the present invention. The material testing machine includes a gantry 1, a column 2 erected on the gantry 1, a crosshead 3 supported by the column 2, and an upper and lower grip that holds a test piece TP between the table 4 and the crosshead 3. And the pneumatic cylinder device 100 that loads the test piece TP via the lower gripping tool 6.

シリンダ装置１００は、テーブル４に固定されたシリンダ本体１０と、シリンダ本体内に上下方向に摺動可能に収容されたピストン２０とを有する。ピストン２０の上下端面からはそれぞれ上下方向にピストンロッド２１，２２が延設され、ピストンロッド２１の上端部はテーブル４を貫通して下つかみ具６に連結されている。シリンダ本体１０の内部はピストン２０によって上下の空気室Ａ１，Ａ２に区画され、サーボ弁３１により空気室Ａ１，Ａ２への空気の流れが制御され、空気圧によりピストン２０が駆動する。   The cylinder device 100 includes a cylinder body 10 fixed to the table 4 and a piston 20 accommodated in the cylinder body so as to be slidable in the vertical direction. Piston rods 21 and 22 extend vertically from the upper and lower end surfaces of the piston 20, and the upper end of the piston rod 21 penetrates the table 4 and is connected to the lower gripping tool 6. The inside of the cylinder body 10 is partitioned into upper and lower air chambers A1 and A2 by the piston 20, the flow of air to the air chambers A1 and A2 is controlled by the servo valve 31, and the piston 20 is driven by air pressure.

上つかみ具５とクロスヘッド３の間にはロードセル７が設けられ、ロードセル７により試験荷重が検出される。ピストンロッド２２の下端部には変位計５０が設けられ、変位計５０によりピストン２０のストローク量が検出される。ロードセル７と変位計５０からの信号は制御回路３０に入力され、この入力信号に応じて制御回路３０がサーボ弁３１に制御信号を出力し、疲労試験や耐久試験などが行われる。   A load cell 7 is provided between the upper gripping tool 5 and the crosshead 3, and a test load is detected by the load cell 7. A displacement meter 50 is provided at the lower end of the piston rod 22, and the stroke amount of the piston 20 is detected by the displacement meter 50. Signals from the load cell 7 and the displacement meter 50 are input to the control circuit 30. In response to the input signals, the control circuit 30 outputs a control signal to the servo valve 31 to perform a fatigue test, an endurance test, and the like.

本実施の形態の特徴的構成は、シリンダ本体１０の底部の下蓋１３を昇降機構４０により昇降可能とした点である。昇降機構４０によりシリンダの容積、すなわちピストン２０の最大ストローク量を変更する。以下、シリンダ装置１００の詳細な構成について説明する。   The characteristic configuration of the present embodiment is that the bottom lid 13 of the bottom of the cylinder body 10 can be lifted and lowered by the lifting mechanism 40. The volume of the cylinder, that is, the maximum stroke amount of the piston 20 is changed by the lifting mechanism 40. Hereinafter, a detailed configuration of the cylinder device 100 will be described.

図２（ａ）は、本実施の形態に係るシリンダ装置１００の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。シリンダ本体１０は、略円筒形状の円筒体１１と、円筒体１１の上面を塞ぐ上蓋１２と、下面を塞ぐ下蓋１３とからなる。   2A is a cross-sectional view showing a configuration of the cylinder device 100 according to the present embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line bb of FIG. 2A. The cylinder body 10 includes a substantially cylindrical cylindrical body 11, an upper lid 12 that closes the upper surface of the cylindrical body 11, and a lower lid 13 that closes the lower surface.

上蓋１２は大径部１２１と小径部１２２を含む段付き形状を呈し、その小径部１２２が円筒体１１の上端開口を閉鎖している。上蓋１２の中央部には、ピストンロッド２２の貫通穴が設けられている。下蓋１３は大径部１３１と小径部１３２を含む段付き形状を呈し、その大径部１３１が円筒体１１の下端開口を閉鎖している。下蓋１３の中央部には、ピストンロッド２２の貫通穴が設けられている。小径部１３２は円筒体１１の下端から突出するような長さを有している。下蓋１３に必要なストローク長に応じて小径部１３２の長さは決定される。   The upper lid 12 has a stepped shape including a large diameter portion 121 and a small diameter portion 122, and the small diameter portion 122 closes the upper end opening of the cylindrical body 11. A through hole for the piston rod 22 is provided in the center of the upper lid 12. The lower lid 13 has a stepped shape including a large diameter portion 131 and a small diameter portion 132, and the large diameter portion 131 closes the lower end opening of the cylindrical body 11. A through hole for the piston rod 22 is provided at the center of the lower lid 13. The small diameter portion 132 has such a length as to protrude from the lower end of the cylindrical body 11. The length of the small diameter portion 132 is determined according to the stroke length required for the lower lid 13.

上下のピストンロッド２１，２２は、それぞれ軸受け２３，２４を介して上蓋１２および下蓋１３を貫通し、シリンダ本体１０内に摺動可能に支持されている。空気室Ａ１に面した上蓋１２の底面および空気室Ａ２に面した下蓋１３の上面には、それぞれ径方向外側に向けて空気通路１２ａ，１３ａが形成されている。また、上蓋１２の底面および下蓋１３の上面には、通路１２ａ，１３ａを塞がないようにそれぞれクッション材１４が装着されている。   The upper and lower piston rods 21 and 22 pass through the upper lid 12 and the lower lid 13 via bearings 23 and 24, respectively, and are slidably supported in the cylinder body 10. Air passages 12a and 13a are formed on the bottom surface of the upper lid 12 facing the air chamber A1 and the upper surface of the lower lid 13 facing the air chamber A2, respectively, toward the radially outer side. In addition, cushion materials 14 are respectively attached to the bottom surface of the upper lid 12 and the upper surface of the lower lid 13 so as not to block the passages 12a and 13a.

円筒体１１の周面にはマニホールド１５が取り付けられ、マニホールド１５にサーボ弁３１が装着されている。円筒体１１の上部には、上蓋１２の空気通路１２ａに連通して空気通路１１ａが形成され、マニホールド１５には空気通路１１ａに連通して空気通路１５ａが形成されている。これによりサーボ弁３１からのエアが、空気通路１５ａ、１１ａ、および１２ａを通過し、シリンダ本体１０内の空気室Ａ１に供給される。   A manifold 15 is attached to the peripheral surface of the cylindrical body 11, and a servo valve 31 is attached to the manifold 15. In the upper part of the cylindrical body 11, an air passage 11a is formed in communication with the air passage 12a of the upper lid 12, and in the manifold 15, an air passage 15a is formed in communication with the air passage 11a. As a result, the air from the servo valve 31 passes through the air passages 15a, 11a, and 12a and is supplied to the air chamber A1 in the cylinder body 10.

一方、円筒体１１の下部には、上下方向に所定間隔を開けて空気通路１１ｂ〜１１ｄが形成され、マニホールド１５には各空気通路１１ｂ〜１１ｄに連通して空気通路１５ｂ〜１５ｄが形成されている。空気通路１５ｂ〜１５ｄは、サーボ弁３１に連通する空気通路１５ｅから分岐して設けられ、各空気通路１５ｂ〜１５ｄの途中には、それぞれ通路１５ｂ〜１５ｄを開閉するための開閉バルブ１６〜１８が取り付けられている。   On the other hand, air passages 11b to 11d are formed in the lower portion of the cylindrical body 11 with predetermined intervals in the vertical direction, and air passages 15b to 15d are formed in the manifold 15 so as to communicate with the air passages 11b to 11d. Yes. The air passages 15b to 15d are branched from the air passage 15e communicating with the servo valve 31, and open / close valves 16 to 18 for opening and closing the passages 15b to 15d are provided in the middle of the air passages 15b to 15d, respectively. It is attached.

空気通路１３ａは下蓋１３の移動により空気通路１１ｂ〜１１ｄのいずれかと連通可能である。そして、この連通可能な空気通路１１ｂ〜１１ｄのバルブ１６〜１８を開放し、残りのバルブを閉鎖すると、サーボ弁３１からの空気は、空気通路１５ｅ、１５ｂ〜１５ｄ、１１ｂ〜１１ｄ、および１３ａを通過し、シリンダ本体内の空気室Ａ２に供給される。なお、上蓋１２の小径部１２２の周面および下蓋１３の大径部１３１の周面にはそれぞれシール部材１９が取り付けられ、空気通路同士はシールされた状態で連通する。   The air passage 13 a can communicate with any one of the air passages 11 b to 11 d by the movement of the lower lid 13. When the valves 16 to 18 of the air passages 11b to 11d that can communicate are opened and the remaining valves are closed, the air from the servo valve 31 passes through the air passages 15e, 15b to 15d, 11b to 11d, and 13a. It passes through and is supplied to the air chamber A2 in the cylinder body. Seal members 19 are respectively attached to the peripheral surface of the small diameter portion 122 of the upper lid 12 and the peripheral surface of the large diameter portion 131 of the lower lid 13, and the air passages communicate with each other in a sealed state.

昇降機構４０は次のように構成される。下蓋１３の小径部１３２の外周面にはねじ部１３ｃが形成されている。ねじ部１３ｃには平リング状の回転プレート４１が螺合されている。回転プレート４１の外周面にはギア部４１ａが形成され、ギヤ部４１ａには平歯車４２が噛合されている。平歯車４２は円筒体１１に回転可能に支持され、ハンドル４３の操作により回転する。   The lifting mechanism 40 is configured as follows. A threaded portion 13 c is formed on the outer peripheral surface of the small diameter portion 132 of the lower lid 13. A flat ring-shaped rotating plate 41 is screwed into the screw portion 13c. A gear portion 41a is formed on the outer peripheral surface of the rotating plate 41, and a spur gear 42 is engaged with the gear portion 41a. The spur gear 42 is rotatably supported by the cylindrical body 11 and is rotated by operating the handle 43.

回転プレート４１は、円筒体１１に設けられたガイド部１１ｅに挟まれ、上下方向の位置が拘束されている。下蓋１３の小径部１３２の外周面には、図２（ｂ）に示すように下蓋長手方向に直進溝１３ｄが設けられている。直進溝１３ｄにはガイド部１１ｅを貫通した回り止め４４が係合し、小径部１３２の回転が阻止されている。   The rotary plate 41 is sandwiched between guide portions 11e provided on the cylindrical body 11, and the position in the vertical direction is constrained. A rectilinear groove 13d is provided on the outer peripheral surface of the small diameter portion 132 of the lower lid 13 in the longitudinal direction of the lower lid as shown in FIG. The rectilinear groove 13d is engaged with a rotation stopper 44 that penetrates the guide portion 11e, and the rotation of the small diameter portion 132 is prevented.

ハンドル４３の操作により平歯車４２を介して回転プレート４１が回転すると、その回転量に応じて下蓋１３が円筒体１１の内周面に沿って上下方向に摺動し、ガイド部１１ｅの下端面から小径部１３２の下端面までの距離Ｌが変化する。その結果、シリンダの容積が変化する。ここで、下蓋１３の空気通路１３ａが円筒体１１の空気通路１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと連通するときの距離ＬはそれぞれＬ１，Ｌ２，Ｌ３であり、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係がある。なお、距離ＬがＬ１，Ｌ２，Ｌ３のときの下蓋の位置をそれぞれ上位置、中間位置、下位置と呼ぶ。   When the rotary plate 41 is rotated via the spur gear 42 by the operation of the handle 43, the lower lid 13 slides in the vertical direction along the inner peripheral surface of the cylindrical body 11 in accordance with the rotation amount, and the lower part of the guide portion 11e. The distance L from the end surface to the lower end surface of the small diameter portion 132 changes. As a result, the volume of the cylinder changes. Here, the distances L when the air passage 13a of the lower lid 13 communicates with the air passages 11b, 11c, and 11d of the cylindrical body 11 are L1, L2, and L3, respectively, and there is a relationship of L1 <L2 <L3. The positions of the lower lid when the distance L is L1, L2, and L3 are referred to as an upper position, an intermediate position, and a lower position, respectively.

変位計５０は例えば以下のような差動トランスにより構成される。ピストンロッド２２の底面には穴が穿設され、この穴の端面に可動鉄心５１が取り付けられている。可動鉄心５１の周囲にはコイル５２が配設され、コイルは５２はブラケット５３を介して円筒体１１から支持されている。ピストン２０が上下動すると、可動鉄心５１がコイル５２に対して相対移動する。この可動鉄心５１の移動量に応じてコイル５２に発生する誘起電圧が変化し、ピストン２０の変位量を検出できる。   The displacement meter 50 is composed of, for example, the following differential transformer. A hole is formed in the bottom surface of the piston rod 22, and a movable iron core 51 is attached to the end surface of the hole. A coil 52 is disposed around the movable iron core 51, and the coil 52 is supported from the cylindrical body 11 via a bracket 53. When the piston 20 moves up and down, the movable iron core 51 moves relative to the coil 52. The induced voltage generated in the coil 52 changes according to the moving amount of the movable iron core 51, and the displacement amount of the piston 20 can be detected.

本実施の形態に係るシリンダ装置の動作を説明する。まず、図２に示すように、下蓋１３を中間位置にセットし、バルブ１７を開放、バルブ１６，１８を閉鎖した状態について説明する。この状態でサーボ弁３１を駆動し、サーボ弁３１を介して空気通路１５ａにドライエアを供給すると、空気室Ａ１にエアが導かれ、ピストン２０の上面に作用する圧力が上昇する。また、空気室Ａ２の空気は空気通路１３ａ，１１ｃ，１５ｃ，１５ｅを順次通過し、サーボ弁３１を介して排気され、ピストン２０の下面に作用する圧力が減少する。これによりピストン２０が下方に移動する。   The operation of the cylinder device according to the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 2, a state in which the lower lid 13 is set at an intermediate position, the valve 17 is opened, and the valves 16 and 18 are closed will be described. When the servo valve 31 is driven in this state and dry air is supplied to the air passage 15a via the servo valve 31, the air is guided to the air chamber A1, and the pressure acting on the upper surface of the piston 20 increases. The air in the air chamber A2 sequentially passes through the air passages 13a, 11c, 15c, and 15e, is exhausted through the servo valve 31, and the pressure acting on the lower surface of the piston 20 decreases. As a result, the piston 20 moves downward.

これとは反対に、サーボ弁３１の駆動により空気通路１５ｅにドライエアを供給し、空気通路１５ａからエアを排気すると、ピストン２０の下面に作用する圧力が上昇し、ピストン２０の上面に作用する圧力が減少する。これによりピストン２０が上方に移動する。この動作の繰り返しにより試験片ＴＰに繰り返し荷重を負荷し、疲労試験を行うことができる。この場合、シリンダの最大ストローク量は、ピストン２０の上下端面がクッション材１４を介して上下の蓋１２，１３に接触することで制限される。   On the contrary, when the servo valve 31 is driven to supply dry air to the air passage 15e and exhaust the air from the air passage 15a, the pressure acting on the lower surface of the piston 20 rises and the pressure acting on the upper surface of the piston 20 Decrease. As a result, the piston 20 moves upward. By repeating this operation, a fatigue test can be performed by repeatedly applying a load to the test piece TP. In this case, the maximum stroke amount of the cylinder is limited by the upper and lower end surfaces of the piston 20 contacting the upper and lower lids 12 and 13 via the cushion material 14.

シリンダのストローク量を大きくして低サイクル疲労試験を行う場合は、ハンドル４３の操作により下蓋１３を降下し、円筒体１１の端面から下蓋１３の端面までの距離ＬをＬ３に設定する。そして、バルブ１８を開放し、バルブ１６，１７を閉鎖する。距離Ｌの設定は例えばスケールなどを用いて行う。下蓋１３の小径部１３２の外周面に目印を設けて、距離Ｌを設定することもできる。下蓋１３と円筒体１１との相対位置を測定するリニアセンサを設け、このリニアセンサの出力信号により、表示モニタに上位置、中位置、下位置との相対位置関係を表示してもよい。   When the low stroke fatigue test is performed by increasing the stroke amount of the cylinder, the lower lid 13 is lowered by operating the handle 43, and the distance L from the end surface of the cylindrical body 11 to the end surface of the lower lid 13 is set to L3. Then, the valve 18 is opened, and the valves 16 and 17 are closed. The distance L is set using, for example, a scale. The distance L can also be set by providing a mark on the outer peripheral surface of the small diameter portion 132 of the lower lid 13. A linear sensor that measures the relative position between the lower lid 13 and the cylindrical body 11 may be provided, and the relative positional relationship between the upper position, the middle position, and the lower position may be displayed on the display monitor by an output signal of the linear sensor.

これにより下蓋１３が下位置にセットされ、下蓋１３の空気通路１３ａと円筒体１１の下側の空気通路１１ｄとが連通する。この状態でサーボ弁３１を駆動して空気室Ａ１，Ａ２に交互にエアを供給し、ピストン２０を往復運動させて、試験片ＴＰに繰り返し荷重を負荷する。この場合、下蓋１３を下位置にセットしたので、シリンダのストローク量が大きい低サイクルの疲労試験（低速長ストローク疲労試験）を行うことができる。   Accordingly, the lower lid 13 is set at the lower position, and the air passage 13a of the lower lid 13 and the lower air passage 11d of the cylindrical body 11 communicate with each other. In this state, the servo valve 31 is driven to supply air alternately to the air chambers A1 and A2, and the piston 20 is reciprocated to repeatedly apply a load to the test piece TP. In this case, since the lower lid 13 is set at the lower position, a low cycle fatigue test (low speed long stroke fatigue test) with a large stroke amount of the cylinder can be performed.

一方、シリンダのストローク量を小さくして高サイクル疲労試験を行う場合は、ハンドル４３の操作により下蓋１３を上昇し、円筒体１１の端面から下蓋１３の端面までの距離ＬをＬ１に設定するとともに、バルブ１６を開放し、バルブ１７，１８を閉鎖する。。   On the other hand, when performing a high cycle fatigue test with a reduced stroke amount of the cylinder, the lower lid 13 is raised by operating the handle 43, and the distance L from the end surface of the cylindrical body 11 to the end surface of the lower lid 13 is set to L1. At the same time, the valve 16 is opened and the valves 17 and 18 are closed. .

これにより下蓋１３が上位置にセットされ、下蓋１３の空気通路１３ａと円筒体１１の上側の空気通路１１ｂとが連通する。この状態でサーボ弁３１を駆動して空気室Ａ１，Ａ２に交互にエアを供給し、ピストン２０を往復運動させて、試験片ＴＰに繰り返し荷重を負荷する。この場合、下蓋１３を上位置にセットしたので、シリンダの容積、すなわち空気室Ａ１の容積と空気室Ａ２の容積との合計値が小さくなり、高サイクルの疲労試験（高速小ストローク疲労試験）を応答性よく行うことができる。   Accordingly, the lower lid 13 is set at the upper position, and the air passage 13a of the lower lid 13 and the upper air passage 11b of the cylindrical body 11 communicate with each other. In this state, the servo valve 31 is driven to supply air alternately to the air chambers A1 and A2, and the piston 20 is reciprocated to repeatedly apply a load to the test piece TP. In this case, since the lower lid 13 is set at the upper position, the volume of the cylinder, that is, the total value of the volume of the air chamber A1 and the volume of the air chamber A2 becomes small, and a high cycle fatigue test (high speed small stroke fatigue test). Can be performed with high responsiveness.

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）シリンダ本体１０の下蓋１３を円筒体１１の内周面に沿って摺動可能に設け、下蓋１３を昇降機構４０により昇降させるようにした。これによりシリンダ装置を分解することなく、シリンダの容積を容易に変更することができる。シリンダの最大ストロークも同時に変更することができる。
（２）下蓋１３の移動により軸受け２４も移動するので、シリンダの容積変更に伴い軸受け間の距離を変更することができる。
（３）円筒体１１とマニホールド１５に、下蓋１３の昇降位置に対応して空気通路１１ｂ〜１１ｄ、１５ｂ〜１５ｄを形成するとともに、空気通路１５ｂ〜１５ｄにバルブ１６〜１８を設けるようにした。これにより下蓋１３の位置変更に拘わらず、ピストン２０の受圧面に対向した下蓋１３の上面から空気室Ａ２にエアを供給することができる。 According to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The lower lid 13 of the cylinder body 10 is provided so as to be slidable along the inner peripheral surface of the cylindrical body 11, and the lower lid 13 is moved up and down by the lifting mechanism 40. Thereby, the volume of the cylinder can be easily changed without disassembling the cylinder device. The maximum stroke of the cylinder can be changed at the same time.
(2) Since the bearing 24 is also moved by the movement of the lower lid 13, the distance between the bearings can be changed in accordance with the change in the volume of the cylinder.
(3) The air passages 11b to 11d and 15b to 15d are formed in the cylindrical body 11 and the manifold 15 corresponding to the lift position of the lower lid 13, and the valves 16 to 18 are provided in the air passages 15b to 15d. . Thereby, air can be supplied to the air chamber A <b> 2 from the upper surface of the lower lid 13 facing the pressure receiving surface of the piston 20 regardless of the position change of the lower lid 13.

−第２の実施の形態−
図３を参照して本発明によるシリンダ装置の第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、ハンドル４３の操作により下蓋１３を昇降するようにしたが、第２の実施の形態では、モータの駆動により昇降する。なお、図１，２と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。 -Second Embodiment-
A second embodiment of a cylinder device according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the lower lid 13 is raised and lowered by operating the handle 43. However, in the second embodiment, the lower lid 13 is raised and lowered by driving a motor. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and differences from the first embodiment will be mainly described below.

図３は、第２の実施の形態に係るシリンダ装置の構成を示す図である。平歯車４２の回転軸には電動モータ６１の出力軸が連結され、平歯車４２はモータ６１により駆動される。マニホールド１５には、手動式のバルブ１６〜１８に代えて、空気通路１５ｂ〜１５ｄの開閉用の電磁弁６２〜６４が設けられている。図示は省略するが、制御回路３０には、下蓋１３と円筒体１１との相対位置、つまり距離Ｌを検出するリニアセンサと、下蓋１３の位置（上位置、中位置、下位置）を選択する選択スイッチが接続されている。選択スイッチの操作、およびリニアセンサからの信号に応じて、制御回路３０はモータ６１および電磁弁６２〜６４を制御する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a cylinder device according to the second embodiment. The output shaft of the electric motor 61 is connected to the rotation shaft of the spur gear 42, and the spur gear 42 is driven by the motor 61. The manifold 15 is provided with electromagnetic valves 62 to 64 for opening and closing the air passages 15 b to 15 d instead of the manual valves 16 to 18. Although not shown, the control circuit 30 indicates the relative position between the lower lid 13 and the cylindrical body 11, that is, the linear sensor that detects the distance L, and the positions of the lower lid 13 (upper position, middle position, and lower position). The selection switch to select is connected. The control circuit 30 controls the motor 61 and the electromagnetic valves 62 to 64 according to the operation of the selection switch and the signal from the linear sensor.

すなわち、選択スイッチにより上位置が選択されると、制御回路３０は、リニアセンサにより検出された円筒体１１の端面から下蓋１３の端面までの距離ＬがＬ１となるようにモータ６１を制御するとともに、電磁弁６２を開放および電磁６３，６４弁を遮断する。中位置が選択されると、距離ＬがＬ２となるようにモータ６１を制御するとともに、電磁弁６３を開放および電磁弁６２，６４を遮断する。下位置が選択されると、距離ＬがＬ３となるようにモータ６１を制御するとともに、電磁弁６４を開放および電磁弁６２，６３を遮断する。   That is, when the upper position is selected by the selection switch, the control circuit 30 controls the motor 61 so that the distance L from the end surface of the cylindrical body 11 to the end surface of the lower lid 13 detected by the linear sensor becomes L1. At the same time, the solenoid valve 62 is opened and the solenoids 63 and 64 are shut off. When the middle position is selected, the motor 61 is controlled so that the distance L becomes L2, and the electromagnetic valve 63 is opened and the electromagnetic valves 62 and 64 are shut off. When the lower position is selected, the motor 61 is controlled so that the distance L becomes L3, the electromagnetic valve 64 is opened, and the electromagnetic valves 62 and 63 are shut off.

第２の実施の形態では、選択スイッチの操作に応じてモータ６１を駆動し、下蓋１３を昇降するようにしたので、シリンダの容積変更が容易である。電磁弁６２〜６４により空気通路１１ｂ〜１１ｄを開閉するようにしたので、バルブの誤操作を防止できる。   In the second embodiment, since the motor 61 is driven in accordance with the operation of the selection switch and the lower lid 13 is moved up and down, it is easy to change the cylinder volume. Since the air passages 11b to 11d are opened and closed by the electromagnetic valves 62 to 64, erroneous operation of the valves can be prevented.

なお、下蓋１３の位置設定は上述したものに限らず、空気通路１１ａ〜１１ｄ，１２ａ，１３ａ，１５ａ〜１５ｅの形状も上述したものに限らない。例えば空気通路１３ａに代えて、下蓋１３の上面から底面にかけて軸手方向に貫通する空気通路を設け、この空気通路とマニホールド１５の空気通路１５ｅとをフレキシブルチューブなどを介して連通するようにしてもよい。これにより空気通路１１ｂ〜１１ｄ、１５ｂ〜１５ｄ、およびバルブ１６〜１８を設ける必要がないため、構成を簡素化できるとともに、下蓋１３の位置を無段階に変更することができる。   Note that the position setting of the lower lid 13 is not limited to that described above, and the shapes of the air passages 11a to 11d, 12a, 13a, and 15a to 15e are not limited to those described above. For example, instead of the air passage 13a, an air passage penetrating in the axial direction from the top surface to the bottom surface of the lower lid 13 is provided, and the air passage and the air passage 15e of the manifold 15 are communicated via a flexible tube or the like. Also good. Thereby, since it is not necessary to provide the air passages 11b to 11d, 15b to 15d, and the valves 16 to 18, the configuration can be simplified and the position of the lower lid 13 can be changed steplessly.

上記実施の形態では、容積変更部材としての下蓋１３の移動によりシリンダの容積を変更したが、上蓋１２を移動可能としてもよく、下蓋１３と上蓋１２の両方を移動可能としてもよい。軸受け部材としての軸受け２３，２４は、空気室Ａ１，Ａ２をシールしてピストンロッド２１，２２を摺動可能に支持するのであればいかなるものでもよい。昇降機構４０により下蓋１３を昇降させるようにしたが、移動手段の構成は上述したものに限らない。ピストン２０の両側にシリンダロッド２１，２２を設けた両ロッド式ピストンに代えて、片側にのみピストンロッドを設けた方ロッド式ピストンにも本発明を適用できる。   In the above embodiment, the cylinder volume is changed by moving the lower lid 13 as a volume changing member, but the upper lid 12 may be movable, or both the lower lid 13 and the upper lid 12 may be movable. The bearings 23 and 24 as bearing members may be any as long as the air chambers A1 and A2 are sealed and the piston rods 21 and 22 are slidably supported. Although the lower lid 13 is moved up and down by the lifting mechanism 40, the configuration of the moving means is not limited to that described above. The present invention can also be applied to a one-rod type piston in which a piston rod is provided only on one side instead of a double rod type piston in which cylinder rods 21 and 22 are provided on both sides of the piston 20.

第２の実施の形態では、モータ６１により下蓋１３を移動するようにしたが、他の移動用アクチュエータを用いてもよい。位置検出手段としてのリニアセンサは接触式変位計、非接触式変位計いずれであってもよい。電磁弁６２〜６４の開閉により空気経路を変更するようにしたが、経路変更手段はこれに限らない。制御手段としての制御回路３０の構成も上述したものに限らない。材料試験機の全体構成も図１に示したものに限らない。また、高速小ストローク疲労試験、中速中ストローク疲労試験、低速長ストローク疲労試験のように試験の種別を操作パネルから入力すると、シリンダ容積が予め定めた適切な値となるように移動手段によって容積変更部材を駆動するように構成してもよい。試験片ＴＰの材質を選択することで、その材質に応じた試験を行うように移動手段によって容積変更部材を駆動してもよい。   In the second embodiment, the lower lid 13 is moved by the motor 61, but other moving actuators may be used. The linear sensor as the position detecting means may be either a contact displacement meter or a non-contact displacement meter. Although the air path is changed by opening and closing the electromagnetic valves 62 to 64, the path changing means is not limited to this. The configuration of the control circuit 30 as the control means is not limited to that described above. The overall configuration of the material testing machine is not limited to that shown in FIG. Also, when the test type is entered from the operation panel, such as high speed small stroke fatigue test, medium speed medium stroke fatigue test, and low speed long stroke fatigue test, the volume is adjusted by the moving means so that the cylinder volume becomes a predetermined appropriate value. You may comprise so that a change member may be driven. By selecting the material of the test piece TP, the volume changing member may be driven by the moving means so as to perform a test according to the material.

空圧式のシリンダ装置と、支柱に沿って昇降し、シリンダ装置による試験荷重に対抗して試験片を支持するクロスヘッドとを有する材料試験機であれば、いかなる種類の材料試験機にも本発明を同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の材料試験機に限定されない。   The present invention is applicable to any kind of material testing machine as long as it is a material testing machine having a pneumatic cylinder device and a cross head that moves up and down along the support and supports the test piece against the test load by the cylinder device. Can be applied as well. That is, as long as the features and functions of the present invention can be realized, the present invention is not limited to the material testing machine of the embodiment.

本発明の第１の実施の形態に係る材料試験機の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the material testing machine which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置の要部構成を示す図。The figure which shows the principal part structure of the cylinder apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置の要部構成を示す図。The figure which shows the principal part structure of the cylinder apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

３ クロスヘッド
１０ シリンダ本体
１３ 下蓋
２０ ピストン
２３，２４ 軸受け
３０ 制御回路
４０ 昇降機構
５０ 変位計
６１ モータ
６２〜６４ 電磁弁
１００ シリンダ装置 3 Crosshead 10 Cylinder body 13 Lower lid 20 Pistons 23 and 24 Bearing 30 Control circuit 40 Elevating mechanism 50 Displacement meter 61 Motor 62 to 64 Electromagnetic valve 100 Cylinder device

Claims (5)

空気圧によってシリンダ内をストロークするピストンを有し、このピストンのストロークにより試験片を負荷する空圧式シリンダ装置において、
前記シリンダ内の全体の容積を変更する容積変更部材と、
前記容積変更部材を移動する移動手段とを備えることを特徴とする空圧式シリンダ装置。 In a pneumatic cylinder device having a piston that strokes in the cylinder by air pressure and loading a test piece by the stroke of this piston,
A volume changing member that changes the overall volume in the cylinder;
A pneumatic cylinder device comprising a moving means for moving the volume changing member. 請求項１に記載の空圧式シリンダ装置において、
前記容積変更部材は、ピストンロッドを摺動可能に支持する軸受け部材であることを特徴とする空圧式シリンダ装置。 The pneumatic cylinder device according to claim 1,
The pneumatic cylinder device according to claim 1, wherein the volume changing member is a bearing member that slidably supports the piston rod. 請求項１または２に記載の空圧式シリンダ装置において、
前記移動手段は、
前記容積変更部材を移動する移動用アクチュエータと、
前記容積変更部材の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段による検出値に基づいて、前記移動用アクチュエータを制御する制御手段とを備えることを特徴とする空圧式シリンダ装置。 The pneumatic cylinder device according to claim 1 or 2,
The moving means is
An actuator for moving the volume changing member;
Position detecting means for detecting the position of the volume changing member;
A pneumatic cylinder apparatus comprising: a control unit that controls the moving actuator based on a detection value obtained by the position detection unit. 請求項３に記載の空圧式シリンダ装置において、
空圧源からの空気を前記シリンダ内に導くための経路を変更する経路更手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記容積変更部材の移動に伴い前記経路変更手段を制御することを特徴とする空圧式シリンダ装置。 The pneumatic cylinder device according to claim 3,
Path further means for changing a path for guiding air from an air pressure source into the cylinder;
The pneumatic cylinder device according to claim 1, wherein the control means controls the path changing means as the volume changing member moves. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の空圧式シリンダ装置と、
支柱に沿って昇降し、前記空圧式シリンダ装置による試験荷重に対抗して試験片を支持するクロスヘッドとを備えることを特徴とする材料試験機。
The pneumatic cylinder device according to any one of claims 1 to 4,
A material testing machine comprising: a cross head that moves up and down along a column and supports a test piece against a test load by the pneumatic cylinder device.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102278395A (en) * 2011-05-27 2011-12-14 瑞立集团瑞安汽车零部件有限公司 Integral sub-gearbox air cylinder assembly
JP2012516421A (en) * 2009-01-30 2012-07-19 フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー Adjustable piston actuator
KR101170607B1 (en) 2010-10-12 2012-08-02 국방과학연구소 Specimen holder and Free-fall testing device having the same
JP2013535349A (en) * 2010-08-30 2013-09-12 ランチォウ ラピッド インダストリアル （グループ）カンパニー リミテッド Compact high-sensitivity cylinder
KR101513248B1 (en) * 2013-11-06 2015-04-21 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 Air pressurized bleeding measurement device
CN107763004A (en) * 2017-11-24 2018-03-06 河北天行机械制造有限公司 Mechanical increased stroke-adjustable gas cylinder

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6064244A (en) * 1983-09-19 1985-04-12 Osaka Soda Co Ltd Residual-chlorine detecting method
JPS636270A (en) * 1986-06-23 1988-01-12 Smc Corp Pneumatic cylinder capable of altering double end stopping position
JP2004176888A (en) * 2002-11-29 2004-06-24 Koganei Corp Fluid pressure cylinder
JP2005337723A (en) * 2004-05-24 2005-12-08 Shimadzu Corp Material testing machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6064244A (en) * 1983-09-19 1985-04-12 Osaka Soda Co Ltd Residual-chlorine detecting method
JPS636270A (en) * 1986-06-23 1988-01-12 Smc Corp Pneumatic cylinder capable of altering double end stopping position
JP2004176888A (en) * 2002-11-29 2004-06-24 Koganei Corp Fluid pressure cylinder
JP2005337723A (en) * 2004-05-24 2005-12-08 Shimadzu Corp Material testing machine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012516421A (en) * 2009-01-30 2012-07-19 フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー Adjustable piston actuator
US8689675B2 (en) 2009-01-30 2014-04-08 Fisher Controls International, Llc Field adjustable piston actuators
JP2013535349A (en) * 2010-08-30 2013-09-12 ランチォウ ラピッド インダストリアル （グループ）カンパニー リミテッド Compact high-sensitivity cylinder
KR101170607B1 (en) 2010-10-12 2012-08-02 국방과학연구소 Specimen holder and Free-fall testing device having the same
CN102278395A (en) * 2011-05-27 2011-12-14 瑞立集团瑞安汽车零部件有限公司 Integral sub-gearbox air cylinder assembly
KR101513248B1 (en) * 2013-11-06 2015-04-21 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 Air pressurized bleeding measurement device
CN107763004A (en) * 2017-11-24 2018-03-06 河北天行机械制造有限公司 Mechanical increased stroke-adjustable gas cylinder

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