JP2013213709A

JP2013213709A - 材料試験機

Info

Publication number: JP2013213709A
Application number: JP2012083456A
Authority: JP
Inventors: Eiji Matsumoto; 栄治松本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2032-04-02
Also published as: JP5919965B2

Abstract

【課題】多量の試験片について材料試験を行う際に、設定した数の試験片に対する材料試験が終了するまで、試験片の回収動作を確実に行うことができる材料試験機を提供することを目的とする。
【解決手段】第１把持部５７は、試験片ＴＰへの把持力を解放する廃棄位置に移動し、第２把持部６７は、第１把持部５７の鉛直上方に移動する。第２回収部においては、さらにスライド機構により、可動部７２に連結された第２回転モータ６４、第２アーム６６および第２把持部６７を一体的に直線移動させる。これにより、第２把持部６７を第１回収部５１における試験片ＴＰの廃棄位置とは水平方向において異なる廃棄位置に移動させている。
【選択図】図５

Description

この発明は、試験終了後の試験片を回収して廃棄する試験片回収装置を備えた材料試験機に関する。

鉄鋼材料や合成樹脂材料などの品質評価のための材料試験において、試験に供される試験片を、試験位置に供給するところから、試験終了後に回収するに至るまで、機械動作により自動的に行うことにより、複数の試験片を連続して試験することができる材料試験機が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された材料試験機では、上つかみ具と下つかみ具とに把持させた状態で試験片に引張負荷を与える引張試験が終了し、破断した試験片を、先端に回収チャックが配設された回収アームと、回収アームを旋回させる回転シリンダとを備えた試験片回収装置によりつかみ具から回収している。そして、試験片を把持した回収チャックを、回収アームを旋回させて回収箱の上方に移動させたときに、回収チャックの把持力を解放することにより、試験片を回収箱に垂直落下させて廃棄している。

特開２０００−３９３８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような試験片回収装置では、回収アームの旋回角度に制約があり、試験後の試験片を把持する回収チャックと回収箱との位置関係から、回収箱の底における破断試験片の落下位置は常に同じ位置となってしまう。このため、回収箱自体の容積は、試験後の試験片を回収するのに十分な大きさであっても、回収箱に投下された試験片は、回収箱の底面全体に均一に広がることはなく、一つの山として積み上げられることになる。こうして試験後の試験片が、回収箱の高さを超えて積み上げられると、回収アームの動作の妨げとなる。そうすると、試験後の試験片の回収ができなくなり、予め設定した数の試験片への材料試験が完了する前に、装置全体の動作が停止することになる。

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、多量の試験片について材料試験を行う際に、設定した数の試験片に対する材料試験が終了するまで、試験片の回収動作を確実に行う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、試験片を試験位置に供給する試験片供給装置と、上つかみ具と下つかみ具とに両端を把持させた試験片に負荷を与える負荷機構と、試験後の試験片を回収する試験片回収装置とを備えた材料試験機において、前記試験片回収装置は、前記下つかみ具に把持されている試験後の試験片を把持する第１把持部と、前記第１把持部を支持する第１アームと、前記第１アームを旋回させることにより前記第１把持部が試験片を把持して前記下つかみ具から試験片を回収する回収位置と、前記第１把持部による試験片への把持力を解放して試験片を廃棄する廃棄位置と、の間で前記第１把持部を移動させる第１移動機構と、を有する第１回収手段と、前記第１回収手段の上方に配設され、前記上つかみ具に把持されている試験後の試験片を把持する第２把持部と、前記第２把持部を支持する第２アームと、前記第２アームを旋回および直線移動させることにより前記第２把持部が試験片を把持して前記上つかみ具から試験片を回収する回収位置と、前記第２支持部による試験片への把持力を解放して試験片を廃棄する前記第１回収手段における試験片の廃棄位置とは水平方向において異なる廃棄位置と、の間で前記第２把持部を移動させる第２移動機構と、を有する第２回収手段と、を備えることを特徴とする。

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、前記第１移動機構は、回転軸により前記第１アームを軸支する第１回転モータであり、前記第２移動機構は、回転軸により前記第２アームを軸支する第２回転モータと、該第２回転モータに連結されたスライド機構とから成る。

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、前記第２移動機構は、前記第２把持部を、前記第２アームを軸支する第２回転モータを駆動して試験片を廃棄する廃棄位置の上方に配置された前記第１把持部の鉛直上方に移動させた後に、前記第２回転モータに連結されたスライド機構の駆動により、前記第２把持部を前記第１回収手段における試験片の廃棄位置の鉛直上方とは水平方向に異なる廃棄位置に移動させる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第２回収手段は、前記第１アームまたは前記第１把持部の上面を払拭する払拭部材を備える。

請求項１に記載の発明によれば、第２回収手段は、上つかみ具から試験後の試験片を回収する第２回収手段における試験片の廃棄位置が、第１回収手段における試験片の廃棄位置とは鉛直方向において異なる位置となるように、第２把持部を移動させる第２移動機構を有することから、廃棄された試験片が、回収箱の中で一山に積み上がることにより回収動作の障害となることがなく、多量の試験片について材料試験を行う際に、設定した数の試験片に対する材料試験が終了するまで、試験片の回収動作を確実に行うことができる。

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、第２移動機構は、第２回転モータとスライド機構とにより構成されることから、簡易な構成でありながら、第２把持部を第１回収手段における試験片の廃棄位置の鉛直上方とは異なる廃棄位置に移動させることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、第２回収手段は、第１アームまたは第１把持部の上面を払拭する払拭部材を備えることから、第２回収手段により上つかみ具から回収されるべき試験片が第１回収手段における第１アームや第１把持部に引っかかっても、払拭部材により払拭して取り除くことが可能となる。

この発明に係る材料試験機の正面概要図である。試験片回収装置５０の要部を示す概要図である。試験片回収装置５０の要部を示す側面概要図である。第２回収部６１により上つかみ具１４から試験片ＴＰを回収する様子を模式的に示す説明図である。第１回収部５１および第２回収部６１による試験片ＴＰの廃棄動作を示す側面概要図である。他の実施形態に係る第１回収部５１および第２回収部６１による試験片ＴＰの廃棄動作を示す側面概要図である。

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正面概要図である。

この材料試験機は、試験機本体１と試験片供給装置２および試験片回収装置５０から構成され、試験片供給装置２に収容されたプラスチックなどの複数の試験片ＴＰを、１片ずつ試験機本体１に配置し、試験後の試験片を回収箱２１に廃棄するまでを、機械動作により自動的に行うものである。

試験機本体１の基台１８には、一対のフレーム１２が立設されており、フレーム１２内には、図示しない駆動機構により同期して回転する一対のねじ棹が配設されている。ねじ棹にはクロスヘッド１１に内設されたナットが螺合しており、ねじ棹の回転によりクロスヘッド１１は昇降する。このクロスヘッド１１の昇降動作は、試験機本体１に接続された制御回路１７により制御される。

この試験機本体１においては、クロスヘッド１１に試験力を検出するロードセル１６を介して上つかみ具１４が連結され、基台１８に下つかみ具１５が配設されており、上つかみ具１４と下つかみ具１５とにより両端を把持した試験片ＴＰに対して、クロスヘッド１１を上昇させることにより、引張試験を行う構成となっている。

試験片供給装置２は、試験に供する複数の試験片ＴＰを収容するとともに、試験片ＴＰを１片ずつ、例えば、試験片ＴＰを吸着パッドにより吸着保持する搬送ロボットなどの搬送機構（図示せず）により、試験機本体１の上つかみ具１４および下つかみ具１５による試験片ＴＰの把持位置へと搬送する。

試験片ＴＰが上つかみ具１４および下つかみ具１５により把持されると、試験機本体１においては、制御回路１７の制御によりクロスヘッド１１が上昇し、試験片ＴＰに引張負荷が加えられる。その時の試験力は、クロスヘッド１１に配設されたロードセル１６により検出され、その検出信号は、制御回路１７に送られる。

試験片ＴＰが破断すると、制御回路１７の制御によりクロスヘッド１１の上昇が停止し、引張試験は終了する。しかる後、上つかみ具１４および下つかみ具１５に把持されたままとなっている破断した試験後の試験片ＴＰは、試験片回収装置５０により回収され、回収箱２１に廃棄される。

試験片回収装置５０は、図１に示す試験機本体１の背面側に配設されており、下つかみ具１５に把持された試験片ＴＰを回収するための第１回収部５１と、上つかみ具１４に把持された試験片ＴＰを回収するための第２回収部６１とを備える。

図２は、試験片回収装置５０の要部を示す概要図であり、図３は、その側面概要図である。なお、図２は、図１の試験機本体１の背面側から、試験片回収装置５０を見た図である。そして、図２および図３では、後述する第１回収部５１における第１把持部５７と第２回収部６１における第２把持部６７とが、それぞれ、下つかみ具１５、上つかみ具１４に把持された試験後の試験片ＴＰを第１把持部５７および第２把持部６７に把持させて回収する回収位置に配置されている状態を示している。

第１回収部５１は、支持部材５２、５３を介して、基台１８に接続されている。また、第１回収部５１は、下つかみ具１５に把持されている試験片ＴＰを把持して回収するための第１把持部５７と、第１把持部５７を支持する第１アーム５６と、第１アーム５６を旋回させる第１移動機構としての第１回転モータ５４を備える。第１把持部５７は、第１アーム５６の先端部に配設され、第１把持部５７に内設されたエアシリンダにより開閉可能な一対のフィンガー５８を有する。

第１アーム５６の第１把持部５７が配設されている側とは逆側の端部は、第１回転モータ５４の回転軸５５に固定されている。これにより、第１アーム５６は、第１回転モータ５４の回転により旋回し、試験片ＴＰを把持した第１把持部５７を、回収箱２１の上方である試験片ＴＰの廃棄位置まで移動させる。

第２回収部６１は、支持部材６２を介して、フレーム１２に接続されている。支持部材６２は、クロスヘッド１１の昇降により上つかみ具１４による試験片ＴＰの把持位置が移動するのに合わせて、第２回収部６１を移動させる昇降移動機構（図示せず）を備えている。また、第２回収部６１は、上つかみ具１４に把持されている試験片ＴＰを把持して回収するための第２把持部６７と、第２把持部６７を支持する第２アーム６６と、第１アーム６６を旋回させる第２回転モータ６４と、これらを直線的に移動させるスライド機構７０を備える。

第２把持部６７は、第２アーム６６の先端部に配設され、第２把持部６７に内設されたエアシリンダにより開閉可能な一対のフィンガー６８を有する。第２アーム６６の第２把持部６７が配設されている側とは逆側の端部は、第２回転モータ６４の回転軸６５に固定されている。これにより、第２アーム６６は、第２回転モータ６４の回転により旋回し、試験片ＴＰを把持した第２把持部６７を、第１アーム５６の旋回により試験片ＴＰの廃棄位置まで移動した第１把持部５７の鉛直上方に移動させる。

スライド機構７０は、２本のレールが配設された可動部７２と、レールと係合するブロックが配設された係合部７１とを有する。可動部７２は、第２回転モータ６４に連結部材７３を介して連結されており、係合部７１は、支持部材６２に連結されている。そして、可動部７２は、図示を省略したエアシリンダ等の駆動により、図１および図２における紙面に垂直な方向であって、図３における紙面左右方向に移動可能に構成されている。これにより、第２把持部５７は、試験片ＴＰを把持した状態で、第２回転モータ６４の回転により旋回するとともに、スライド機構７０により直線移動する。なお、第２回転モータ６４とスライド機構７０は、この発明の第２移動機構を構成する。

次に、以上のように構成された材料試験機において、試験終了後の試験片ＴＰの回収動作について説明する。図４は、第２回収部６１により上つかみ具１４から試験片ＴＰを回収する様子を模式的に示す説明図である。図４（ａ）は、試験片回収動作が実行される前の状態、図４（ｂ）は、試験片ＴＰの回収動作が実行され、第２アーム６６を旋回させて、一対のフィンガー６８により試験片ＴＰが把持される回収位置に移動した状態、図４（ｃ）は、回収位置から第２アーム６６を旋回させて、上つかみ具１４から試験片ＴＰを取り出した状態、図４（ｄ）は、第２アーム６６等を直線移動させた状態を図示している。なお、図４は、上つかみ具１４および第２回収部６１を、底面側から見た図である。また、図５は、第１回収部５１および第２回収部６１による試験片ＴＰの廃棄動作を示す側面概要図である。

引張試験終了後の試験片ＴＰは、その中央部で引きちぎられた破断片となり、上つかみ具１４と下つかみ具１５のそれぞれに把持されている。まず、第２回収部６１においては、第２回転モータ６４の駆動により回転軸６５を回転させ、図４（ａ）に示す位置から図（ｂ）に示す位置に第２アーム６６を旋回させる。これにより、開いた状態の一対のフィンガー６８を、その間に上つかみ具１４に把持されている試験片ＴＰが配置される位置に移動させる。図４（ｂ）に示す状態で、エアシリンダにより一対のフィンガー６８を閉じて試験片ＴＰを一対のフィンガー６８により挟み、上つかみ具１４による試験片ＴＰの把持を解除する。しかる後、図４（ｃ）に示すように、一対のフィンガー６８によって試験片ＴＰが挟まれている状態で、第２アーム６６を旋回させる。これにより、試験片ＴＰが上つかみ具１４から取り外される。この時、試験片ＴＰは、図５に示す、第１回収部５１における廃棄位置の鉛直上方の位置に配置される。

第２アーム６６の旋回の後に、さらに、図４（ｄ）および図５に二点鎖線の仮想線で示す位置まで、上述したスライド機構７０により第２アーム６６を直線移動させ、一対のフィンガー６８およびこれに把持された試験片ＴＰを、第２回収部６１における試験片ＴＰの廃棄位置にまで移動させる。そして、一対のフィンガー６８による上つかみ具１４から取り外した試験片ＴＰへの把持力を解放することにより、試験片ＴＰを回収箱２１に投下し、上つかみ具１４からの試験片ＴＰの回収が完了する。

すなわち、スライド機構７０は、第２アーム６６を旋回させて第１回収部５１における試験片の廃棄位置の鉛直上方に移動させた第２把持部６７を、さらに、第１回収部５１における試験片ＴＰの廃棄位置の鉛直上方とは水平方向に異なる位置にまで直線移動させる。この第１回収部５１における試験片ＴＰの廃棄位置の鉛直上方とは水平方向に異なる位置は、第２回収部６１における、回収箱２１の上方の試験片ＴＰの廃棄位置である。

一方で、第１回収部５１による下つかみ具１５からの試験片ＴＰの回収は、図４（ａ）から（ｃ）を参照して説明した第２回収部６1の動作と同様の動作により行われる。なお、第１回収部５１においては、図４（ｃ）に示す位置に一対のフィンガー５８が移動した時に、この一対のフィンガー５８による下つかみ具１５から回収した試験片ＴＰへの把持力を解放する。これにより、試験片ＴＰを回収箱２１に投下し、下つかみ具１５からの試験片ＴＰの回収が完了する。

この実施形態においては、第１回収部５１における第１アーム５６、第１回転モータ５４、第１把持部５７のぞれぞれは、第２回収部６１における第２アーム６６、第２回転モータ６５、第２把持部６７のそれぞれと同形の部材から構成されている。また、第１回収部５１と第２回収部６１とは、第１回転モータ５４の回転軸５５と第２回転モータ６４の回転軸６５の中心線が一致するように上下に配置され、第１アーム５６と第２アーム６６の旋回角度は同じ角度である。このため、第１アーム５６と第２アーム６６を、図４（ｂ）に示す試験片ＴＰの回収位置から、図４（ｃ）に示す位置に旋回させると、図５に示すように、第１把持部５７は、試験片ＴＰへの把持力を解放する廃棄位置に移動し、第２把持部６７は、第１把持部５７の鉛直上方に移動する。第２回収部６１においては、さらにスライド機構７０により、可動部７２に連結された第２回転モータ６４、第２アーム６６および第２把持部６７を一体的に直線移動させる。これにより、第２把持部６７を、第１回収部５１における試験片ＴＰの廃棄位置とは水平方向において異なる廃棄位置に移動させている。

図５に示すように、回収箱２１において第１回収部５１により回収された試験片ＴＰが落下する位置と、第２回収部６１により回収された試験片ＴＰが落下する位置とは異なることになり、試験片ＴＰが、回収箱２１の中で一つの山に積み重なることはない。したがって、予め設定しておいた数の試験片ＴＰへの引張試験が終了する前に、回収箱２１より高い位置に積み上がった試験後の試験片ＴＰにより、第１アーム５６の旋回動作が妨げられことはなく、設定した数の試験片に対する試験が終了するまで、試験片ＴＰの回収動作を確実に続行することができる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図６は、他の実施形態に係る第１回収部５１および第２回収部６１による試験片ＴＰの廃棄動作を示す側面概要図である。なお、上述した実施形態と同一の部材については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

この実施形態においては、第２回収部６１において、払拭部材６９をさらに備える。この払拭部材６９は、第１アーム５６や第１把持部５７の上面に引っかかり、第１把持部５７による試験片ＴＰへの把持力が解放されているにもかかわらず回収箱２１の中に落下しなかった試験片ＴＰを掃き落とすためのものである。

払拭部材６９は、図６に示すように、第２アーム６６に配設され、先端が第１アーム５６および第１把持部５７の上面に達する箒様部材である。この払拭部材６９は、第１回転モータ５４および第２回転モータ６４の駆動により、図６に実線で示す位置に、第１把持部５７および第２把持部６７が配置された後に、第２回収部６１におけるスライド機構７０により、可動部７２、第２モータ６４、第２アーム６６および第２把持部６８が、図６に２点鎖線で示す位置に直線移動するときに、第１アーム５６および第１把持部５７の上面を払拭する。

なお、払拭部材６９の配設位置は、図６に示す態様に限定されるものではなく、第２モータ６４の回転軸６５や第２把持部６７に配設してもよい。試験片ＴＰの材質によっては、引張試験により試験片ＴＰが伸びてしまい、破断片の伸びた部分が重力によって下方に垂れ下がる。このため、一対のフィンガー５８を開いて第１把持部５７による試験片ＴＰへの把持力を解放しても、伸びた試験片ＴＰがフィンガー５８に引っかかり、回収箱２１に落下しないことがある。このような場合には、払拭部材６９を第２把持部６８のフィンガー６８の突出面に配設することにより、一対のフィンガー５８に引っかかった試験片ＴＰをより確実に掃き落とすことができる。

１試験機本体
２試験片供給装置
１１クロスヘッド
１２フレーム
１４上つかみ具
１５下つかみ具
１６ロードセル
１７制御回路
１８基台
５０試験片回収装置
５１第１回収部
５２支持部材
５３支持部材
５４第１回転モータ
５５回転軸
５６第１アーム
５７第１把持部
５８フィンガー
６１第２回収部
６２支持部材
６４第２回転モータ
６５回転軸
６６第２アーム
６７第２把持部
６８フィンガー
６９払拭部材
７１係合部
７２可動部
７３連結部
ＴＰ試験片

Claims

試験片を試験位置に供給する試験片供給装置と、上つかみ具と下つかみ具とに両端を把持させた試験片に負荷を与える負荷機構と、試験後の試験片を回収する試験片回収装置とを備えた材料試験機において、
前記試験片回収装置は、
前記下つかみ具に把持されている試験後の試験片を把持する第１把持部と、
前記第１把持部を支持する第１アームと、
前記第１アームを旋回させることにより前記第１把持部が試験片を把持して前記下つかみ具から試験片を回収する回収位置と、前記第１把持部による試験片への把持力を解放して試験片を廃棄する廃棄位置と、の間で前記第１把持部を移動させる第１移動機構と、
を有する第１回収手段と、
前記第１回収手段の上方に配設され、前記上つかみ具に把持されている試験後の試験片を把持する第２把持部と、
前記第２把持部を支持する第２アームと、
前記第２アームを旋回および直線移動させることにより前記第２把持部が試験片を把持して前記上つかみ具から試験片を回収する回収位置と、前記第２支持部による試験片への把持力を解放して試験片を廃棄する前記第１回収手段における試験片の廃棄位置とは水平方向において異なる廃棄位置と、の間で前記第２把持部を移動させる第２移動機構と、
を有する第２回収手段と、
を備える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、
前記第１移動機構は、回転軸により前記第１アームを軸支する第１回転モータであり、
前記第２移動機構は、回転軸により前記第２アームを軸支する第２回転モータと、該第２回転モータに連結されたスライド機構とから成る材料試験機。
請求項２に記載の材料試験機において、
前記第２移動機構は、前記第２把持部を、前記第２アームを軸支する第２回転モータを駆動して試験片を廃棄する廃棄位置の上方に配置された前記第１把持部の鉛直上方に移動させた後に、前記第２回転モータに連結されたスライド機構の駆動により、前記第２把持部を前記第１回収手段における試験片の廃棄位置の鉛直上方とは水平方向に異なる廃棄位置に移動させる材料試験機。
請求項３に記載の材料試験機において、
前記第２回収手段は、前記第１アームまたは前記第１把持部の上面を払拭する払拭部材を備える材料試験機。