JP2016061588A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動モータが故障した場合においても、試験力を解除して試験片を取り外すことが可能な材料試験機を提供する。
【解決手段】 通常の材料試験時には、コンタクタ４３が閉止された通電状態となり、電源４５からサーボアンプ４１を介してサーボモータ２１に電力が供給される。これにより、サーボモータ２１の駆動によりクロスヘッド１３が昇降され、試験片１０に対して試験力が付与されることにより、材料試験が実行される。このときには、コンタクタ４４は開放された非通電状態となっており、補助モータ２２は空転している。サーボモータ２１が故障して、クロスヘッド１３の移動が不可能となった場合においては、制御部５１がこれを検知し、表示部５３にその旨の表示を行う。オペレータは、これを確認し、操作部５２を操作することにより、コンタクタ４３を開放された非通電状態とするとともに、コンタクタ４４を閉止された通電状態とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、一対のねじ棹をモータにより同期して回転させることにより、試験片に対して試験力を付与する材料試験機に関する。

このような材料試験機としては、クロスヘッドの両端部を、ナットを介してねじ棹に係合させ、このねじ棹をサーボモータによって回転させることによりクロスヘッドを昇降させ、クロスヘッドに取り付けた上つかみ具と装置本体側に取り付けた下つかみ具とにその両端を把持された試験片に引張負荷等を付与することで、試験片の引張強度等を試験するものが使用されている。この材料試験時においては、試験片に付与された試験力はロードセルにより測定され、試験片の変位は変位計により測定される。また、試験片に対して圧縮試験を行う場合には、つかみ具に替えて圧盤等が使用される（特許文献１参照）。

なお、特許文献２には、試験中に負荷トルクが作為的に変更し得るようにするために、油圧ポンプで駆動される油圧モータと補助油圧モータとを備えた油圧動力循環式摩耗試験装置が開示されている。

特開２０１２−６３１７１号公報 特開平７−４９２９１号公報

このような材料試験機において、試験片に試験力を付与した時点でサーボモータ（駆動モータ）の故障によりクロスヘッドが停止し、クロスヘッドの移動が不可能となった場合には、試験片に付加された試験力を解除できないという問題が生ずる。すなわち、引張試験を行っていた場合には、試験片を取り外すこと自体が危険である。また、楔形状を利用することで引張力に応じた把持力で試験片を把持するつかみ具を使用していた場合には、試験片の把持を解除することができない。さらに、圧縮試験を行っていた場合においても、試験片を取り外すことができないこととなる。

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、駆動モータが故障した場合においても、試験力を解除して試験片を取り外すことが可能な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、一対のねじ棹と、前記一対のねじ棹を同期して回転させる駆動モータと、前記一対のねじ棹と螺合するナット部を有し、前記一対のねじ棹の回転に伴って当該一対のねじ棹に沿って移動するクロスヘッドと、を備えた材料試験機において、前記一対のねじ棹を同期して回転させる補助モータを配設し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、前記一対のねじ棹と歯車機構を介して各々連結された駆動軸を備え、前記駆動モータと前記補助モータとは、前記駆動軸を回転させることにより、前記一対のねじ棹を同期して回転させる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記駆動モータと電源との間に配設された第１開閉器と、前記補助モータと電源との間に配設された第２開閉器と、を備える。

請求項１および請求項２に記載の発明によれば、補助モータの作用により、駆動モータが故障した場合においても、試験力を解除して試験片を取り外すことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、第１開閉器および第２開閉器を開閉することにより、駆動モータと補助モータとの間で駆動源を容易に変更することが可能となる。

この発明に係る材料試験機の概要図である。 この発明に係る材料試験機の制御系を示すブロック図である。

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概要図である。

この材料試験機は、基台１１と、この基台１１上に回転可能に立設された左右一対のねじ棹１２と、左右一対のねじ棹１２と螺合するナット部を備え、ねじ棹１２に対して昇降するクロスヘッド１３とを備える。クロスヘッド１３には、上つかみ具１４が付設されている。また、基台１１には下つかみ具１５が付設されている。試験片１０は、その両端をこれらの上つかみ具１４および下つかみ具１５により把持される。試験片１０に付与される試験力は、上つかみ具１４に接続されたロードセル１６により検出される。また、試験片１０の上下の標点間の変位量は、変位計１７により検出される。ロードセル１６および変位計１７からの信号は後述する制御部５１に入力される。

一対のねじ棹１２の下端部には、各々、ウオームホイール３２が固定されている。そして、その両端に各ウオームホイール３２と螺合するウオームギア（図示せず）を有する駆動軸３１が、水平方向を向く軸を中心として回転可能に配設されている。このため、この駆動軸３１は、互いに噛合するウオームギアとウオームホイール３２からなる歯車機構により各々連結されており、駆動軸３１を回転させることで、一対のねじ棹１２が回転する。

この材料試験機は、材料試験を実行するときの駆動源としてのサーボモータ２１を備える。このサーボモータ２１は本発明における駆動モータに相当する。このサーボモータ２１の回転軸には同期プーリ３４が配設されている。駆動軸３１には同期プーリ３３が配設されており。同期プーリ３４と同期プーリ３３には、同期ベルト３７が巻回されている。このため、駆動軸３１は、サーボモータ２１の駆動により回転し、この駆動軸３１の回転に伴って、一対のねじ棹１２が回転する。この一対のねじ棹１２の回転に伴って、クロスヘッド１３が一対のねじ棹１２の軸心方向に移動する。

また、この材料試験機は、サーボモータ２１が故障をしたときに対応できるように、補助モータ２２を備える。この補助モータ２２の回転軸には同期プーリ３６が配設されている。駆動軸３１には同期プーリ３５が配設されており。同期プーリ３６と同期プーリ３５には、同期ベルト３８が巻回されている。このため、駆動軸３１は、補助モータ２２の駆動により回転し、この駆動軸３１の回転に伴って、一対のねじ棹１２が回転する。この一対のねじ棹１２の回転に伴って、クロスヘッド１３が一対のねじ棹１２の軸心方向に移動する。

図２は、この発明に係る材料試験機の制御系を示すブロック図である。

上述したサーボモータ２１は、サーボアンプ４１およびコンタクタ４３を介して、電源４５と接続されている。また、上述した補助モータ２２は、サーボアンプ４２およびコンタクタ４４を介して、電源４５と接続されている。サーボモータ２１としては、材料試験時に必要な試験力を試験片１０に付与しうる定格のものが使用される。一方、補助モータ２２としては、サーボモータ２１の故障時に一対のねじ棹１２を回転させてクロスヘッド１３を移動させるだけの回転力を得ることができる定格のものが使用される。

なお、コンタクタ４３、４４は、電磁接触器とも呼称される電気的な接続状態を開閉する開閉器の一種である。リレーに比べて電力容量が大きいことから、モータ等への電力等の供給の開閉を実行するときに使用される。但し、サーボモータ２１や補助モータ２２が比較的小型の場合には、リレー等の他の開閉器を使用してもよい。さらには手動で直接的に接点を開閉する手動スイッチでもよい。

また、この材料試験機は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ、論理演算を実行するＣＰＵ等を備え、装置全体を制御する制御部５１を備える。この制御部５１は、上述したロードセル１６、変位計１７、サーボアンプ４１、コンタクタ４３、サーボアンプ４２、コンタクタ４４と接続されている。また、この制御部５１は、マウスやキーボード等を備えた入力部５２と、各種の情報を表示する表示部５３とも接続されている。

以上のような構成を有する材料試験機においては、通常の材料試験時には、図２に示すコンタクタ４３が閉止された通電状態となり、電源４５からサーボアンプ４１を介してサーボモータ２１に電力が供給される。これにより、サーボモータ２１の駆動によりクロスヘッド１３が昇降され、試験片１０に対して試験力が付与されることにより、材料試験が実行される。このときには、コンタクタ４４は開放された非通電状態となっており、補助モータ２２は駆動軸３１の回転に伴って空転している。

この状態で、サーボモータ２１が故障して、クロスヘッド１３の移動が不可能となった場合においては、制御部５１がこれを検知し、表示部５３にその旨の表示を行う。オペレータは、これを確認し、入力部５２を操作することにより、コンタクタ４３を開放された非通電状態とするとともに、コンタクタ４４を閉止された通電状態とする。そして、補助モータ２２の駆動によりクロスヘッド１３を移動させ、試験片１０に付与された試験力を開放する。このときには、サーボモータ２１は、回転軸３１の回転に伴って空転している。

以上のように、この発明に係る材料試験機によれば、サーボモータ２１の故障時においても、補助モータの作用により、クロスヘッド１３を移動させることで試験力を解除して試験片１０を取り外すことが可能となる。

１１ 基台
１２ ねじ棹
１３ クロスヘッド
１４ 上つかみ具
１５ 下つかみ具得
１６ ロードセル
１７ 変位計
２１ サーボモータ
２２ 補助モータ
３１ 駆動軸
３２ ウオームホイール
３３ 同期プーリ
３４ 同期プーリ
３５ 同期プーリ
３６ 同期プーリ
３７ 同期ベルト
３８ 同期ベルト
４１ サーボアンプ
４２ サーボアンプ
４３ コンタクタ
４４ コンタクタ
４５ 電源
５２ 入力部
５３ 表示部

Claims (3)

1. 一対のねじ棹と、前記一対のねじ棹を同期して回転させる駆動モータと、前記一対のねじ棹と螺合するナット部を有し、前記一対のねじ棹の回転に伴って当該一対のねじ棹に沿って移動するクロスヘッドと、を備えた材料試験機において、
   前記一対のねじ棹を同期して回転させる補助モータを配設したことを特徴とする材料試験機。
2. 請求項１に記載の材料試験機において、
   前記一対のねじ棹と歯車機構を介して各々連結された駆動軸を備え、
   前記駆動モータと前記補助モータとは、前記駆動軸を回転させることにより、前記一対のねじ棹を同期して回転させる材料試験機。
3. 請求項１または請求項２に記載の材料試験機において、
   前記駆動モータと電源との間に配設された第１開閉器と、
   前記補助モータと電源との間に配設された第２開閉器と、
   を備える材料試験機。
   

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