JP2012242173A

JP2012242173A - 材料試験機

Info

Publication number: JP2012242173A
Application number: JP2011110604A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okamura; 健岡村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: JP5716530B2

Abstract

【課題】電力を消費しない安価な構成でありながら、つかみ具により強い把持力で試験片を把持することができる材料試験機を提供する。
【解決手段】上チャック部１と手動油圧ポンプ８とは、管路４１により接続されている。そして、管路４１における上チャック部１と手動油圧ポンプ８との間の位置には、アキュムレータ９が配設されている。引張試験を実行するときには、オペレータがつかみ歯ホルダー１２を移動させて試験片の端部をつかみ歯により把持する。しかる後、オペレータが各手動油圧ポンプ８を操作して、油圧シリンダ機構に高圧の作動油を供給する。これにより、試験片の端部は、つかみ歯によりさらに大きな把持力で把持される。
【選択図】図３

Description

この発明は、試験片に対して引張力を負荷して引張試験を行う材料試験機に関する。

このような材料試験機においては、試験片の両端を一対のつかみ具により把持するとともに、これらのつかみ具間の距離を変更することにより、試験片に対して引張力を付与する構成となっている。そして、このような材料試験機に使用されるつかみ具としては、特許文献１に記載されたように、ネジを手動で回転させることによりつかみ歯を移動させて試験片を把持するつかみ具や、特許文献２に記載されたように、油圧ポンプから供給される作動油を利用してつかみ歯を移動させるつかみ具が使用されている。

特開２００２−３４０７５９号公報特開平１１−２７１１９８号公報

特許文献１に記載されたように、ネジを手動で回転させることによりつかみ歯を移動させて試験片を把持するつかみ具を使用する場合には、ネジを回転させる力が不足し、つかみ歯による試験片の把持力が弱くならざるを得ないことから、試験開始時に試験片がつかみ歯から外れてしまう場合がある。また、試験片の破断試験を行う場合には、破断時には引張力とは逆方向を向く力が生ずることになり、試験片の破断ショックが大きい場合には、つかみ歯の損傷が生じたり、試験片がつかみ具から脱落したりする現象が生ずる。

一方、特許文献２に記載されたように、油圧ポンプから供給される作動油を利用してつかみ歯を移動させるつかみ具を使用する場合には、このような問題は生じないが、駆動源となる油圧ポンプのコストが極めて高額となり、また、油圧ポンプによる消費電力も大きなものとなるという問題が生ずる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、電力を消費しない安価な構成でありながら、つかみ具により強い把持力で試験片を把持することができる材料試験機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、試験片に対して引張力を負荷して引張試験を行う材料試験機において、負荷軸方向に対して傾斜するテーパー状の摺動面が形成されるとともに前記摺動面とは逆側につかみ歯が配設された一対のつかみ歯ホルダーと、前記つかみ歯ホルダーにおける各摺動面と各々当接する一対のテーパー状の案内面が対向配置されたチャックフレームとを備え、前記一対のつかみ歯ホルダーを負荷軸方向に移動させることにより、一対のつかみ歯間の間隔を変更するつかみ具と、前記一対のつかみ歯ホルダーを押圧することにより、前記一対のつかみ歯を、それらが互いに近接する方向に付勢するピストン部材と、当該ピストン部材を囲むシリンダ部材とを備えた油圧シリンダ機構と、前記油圧シリンダ機構におけるシリンダ部材の内部に作動油を供給するための管路と、前記管路に接続された手動油圧ポンプと、前記管路における前記油圧シリンダ機構と前記手動油圧ポンプとの間の位置に配設されたアキュムレータとを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のつかみ歯ホルダーを、前記負荷軸方向に往復移動させる移動機構を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記移動機構は、前記一対のつかみ歯ホルダーに形成されたラックと噛合するピニオン軸と、前記ピニオン軸を回転させるハンドルとを備える。

請求項１に記載の発明によれば、電力を消費しない安価な構成でありながら、手動油圧ポンプの作用により、つかみ具によって強い把持力で試験片を把持することが可能となる。また、試験片の破断ショックをアキュムレータにより吸収することが可能となる。

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、移動機構により試験片を一対のつかみ歯で把持した後に、手動ポンプの作用によりその把持力をより強力なものとすることが可能となる。

この発明に係る材料試験機の要部を示す正面図である。この発明に係る材料試験機の要部を示す平面図である。作動油の供給経路を示す概要図である。上チャック部１の縦断面概要図である。上チャック部１の横断面概要図である。上チャック部１の水平断面概要図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る材料試験機の要部を示す正面図であり、図２はその平面図である。

この材料試験機は、後述するつかみ具１０を各々内蔵した上チャック部１と下チャック部２とを備える。上チャック部１は、クロスヘッド３に固定されている。このクロスヘッド３の両端部は、左右一対のカバー６内に配設されたねじ棹と螺合しており、これら一対のねじ棹の回転に伴って昇降する。また、クロスヘッド３には、試験片に負荷された試験力を測定するためのロードセル７が配設されている。一方、下チャック部２は、基台５上に設置されたテーブル４に固定されている。

この材料試験機においては、上チャック部１におけるつかみ具１０と下チャック部２におけるつかみ具１０とにより試験片の両端を把持した状態でクロスヘッド３を上昇させることにより、試験片に対して引張力を負荷して引張試験を行う。そのときの引張力は、ロードセル７により測定される。

図２に示すように、この材料試験機は一対の手動油圧ポンプ８を備える。図１および図２に示すように、各手動油圧ポンプ８は、管路４１により、一対のアキュムレータ９を介して上チャック部１および下チャック部２と、各々、接続されている。ここで、手動油圧ポンプ８は、例えば、足踏み式のペダルを備え、オペレータの操作により所定圧力の作動油を供給する構成を有するポンプである。

図３は、作動油の供給経路を示す概要図である。

上述したように、上チャック部１と手動油圧ポンプ８とは、管路４１により接続されている。そして、管路４１における上チャック部１と手動油圧ポンプ８との間の位置には、アキュムレータ９が配設されている。なお、図３においては上チャック部１に着目しているが、図１および図２に示すように、下チャック部２と手動油圧ポンプ８とは、管路４１により接続されており、この管路４１における下チャック部２と手動油圧ポンプ８との間の位置にも、アキュムレータ９が配設されている。

図４は上チャック部１の縦断面概要図、図５は上チャック部１の横断面概要図、図６は上チャック部１の水平断面概要図である。なお、下チャック部２も、この上チャック部１と同様の構成を有する。

この上チャック部１は、上チャック部１から下チャック部２に至る負荷軸方向に対して傾斜するテーパー状の摺動面２１が形成されるとともに、この摺動面２１とは逆側につかみ歯１１が配設された一対のつかみ歯ホルダー１２と、このつかみ歯ホルダー１２における各摺動面２１と各々当接する一対のテーパー状の案内面２２が対向配置されたチャックフレーム１３とを備えたつかみ具１０を有する。このつかみ具１０においては、一対のつかみ歯ホルダー１２を負荷軸方向に移動させた場合に、つかみ歯ホルダー１２の摺動面２１とチャックフレーム１３の案内面２２とが摺動することにより、一対のつかみ歯１１間の間隔が変更される。

また、この上チャック部１は、一対のつかみ歯ホルダー１２を押圧することにより、一対のつかみ歯１１を、それらが互いに近接する方向に付勢するピストン部材２４と、このピストン部材２４を囲むシリンダ部材２５とを備えた油圧シリンダ機構２６を備える。この油圧シリンダ機構２６におけるシリンダ部材２５の内部は、上述した管路４１を介して作動油を供給するための配管３１と連結されている。この配管３１から高圧の作動油を供給した場合には、ピストン部材２４が下方に押圧され、一対のつかみ歯ホルダー１２が下方に移動する。また、シリンダ部材２５におけるピストン部材２４との当接部より下方の空間は、空気抜き用の配管３２と連結されている。

上述したつかみ具１０と油圧シリンダ機構２６とは、上チャック部１の本体２０内に配置されている。そして、この上チャック部１は、上述したように、クロスヘッド３に固定されている。

図５および図６に示すように、一対のつかみ歯ホルダー１２には、ラック３３が形成されている。そして、一対のつかみ歯ホルダー１２の裏面側には、ラック３３と噛合するピニオン部が形成されたピニオン軸３４が、本体２０に対して回転可能に支持されている。そして、このピニオン軸３４の一端には、ハンドル３５が付設されている。このため、このハンドル３５を操作してピニオン軸３４を回転させた場合には、一対のつかみ歯ホルダー１２が負荷軸方向に移動する。そして、このつかみ歯ホルダー１２の移動に伴って、つかみ歯ホルダー１２の摺動面２１とチャックフレーム１３の案内面２２とが摺動することにより、一対のつかみ歯１１間の間隔が変更される。これらのラック３３、ピニオン軸３４およびハンドル３５は、一対のつかみ歯ホルダー１２を負荷軸方向に往復移動させる移動機構として機能する。

以上のような構成を有する材料試験機において引張試験を実行するときには、最初に、オペレータが上チャック部１および下チャック部２におけるハンドル３５を操作して、試験片の両端が上チャック部１のつかみ具１０としたチャック部２のつかみ具１０とにより把持された状態とする。この状態においては、試験片の端部は、一対のつかみ歯１１により、一定の把持力で把持されている。

次に、オペレータが各手動油圧ポンプ８を操作して、各油圧シリンダ機構２６に高圧の作動油を供給する。これにより、各油圧シリンダ機構２６のピストン２４が一対のつかみ歯ホルダー１２を押圧する。このため、試験片の端部は、一対のつかみ歯１１により、さらに大きな把持力で把持されることになる。

この状態で引張試験を実行する。このときには、試験片は強い把持力で一対のつかみ歯１１により把持されており、試験開始時に試験片がつかみ歯１１から外れることはない。また、材料試験の実行中に試験片が細くなった場合においても、アキュムレータ９の作用により油圧シリンダ機構２６のピストン２４が一対のつかみ歯ホルダー１２を押圧し続けることから、試験中に試験片がつかみ歯１１から外れることはない。さらに、試験片の破断試験を行う場合に、試験片の破断時には引張力とは逆方向を向く力が生じた場合においても、この力をアキュムレータ９の作用で吸収することが可能となる。このため、試験片の破断ショックが大きい場合においても、つかみ歯１１に損傷が生じたり、試験片がつかみ歯１１から脱落したりする現象を未然に防止することが可能となる。

１上チャック部
２下チャック部
３クロスヘッド
４テーブル
５基台
６カバー
７ロードセル
８手動油圧ポンプ
９アキュムレータ
１０つかみ具
１１つかみ歯
１２つかみ歯ホルダー
１３チャックフレーム
２１摺動面
２２案内面
２４ピストン部材
２５シリンダ部材
２６油圧シリンダ機構
３１配管
３２配管
３３ラック
３４ピニオン軸
３５ハンドル
４１管路

Claims

試験片に対して引張力を負荷して引張試験を行う材料試験機において、
負荷軸方向に対して傾斜するテーパー状の摺動面が形成されるとともに前記摺動面とは逆側につかみ歯が配設された一対のつかみ歯ホルダーと、前記つかみ歯ホルダーにおける各摺動面と各々当接する一対のテーパー状の案内面が対向配置されたチャックフレームとを備え、前記一対のつかみ歯ホルダーを負荷軸方向に移動させることにより、一対のつかみ歯間の間隔を変更するつかみ具と、
前記一対のつかみ歯ホルダーを押圧することにより、前記一対のつかみ歯を、それらが互いに近接する方向に付勢するピストン部材と、当該ピストン部材を囲むシリンダ部材とを備えた油圧シリンダ機構と、
前記油圧シリンダ機構におけるシリンダ部材の内部に作動油を供給するための管路と、
前記管路に接続された手動油圧ポンプと、
前記管路における前記油圧シリンダ機構と前記手動油圧ポンプとの間の位置に配設されたアキュムレータと、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
請求項１に記載の材料試験機において、
前記一対のつかみ歯ホルダーを、前記負荷軸方向に往復移動させる移動機構を備える材料試験機。
請求項２に記載の材料試験機において、
前記移動機構は、
前記一対のつかみ歯ホルダーに形成されたラックと噛合するピニオン軸と、
前記ピニオン軸を回転させるハンドルと、
を備える材料試験機。