JP2541610B2 - 重錘負荷式クリ―プ試験機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は重錘負荷式クリープ試験機に係り、特に重錘
の除荷または載荷作業を自動化して、それに伴う荷重変
動を抑え、この荷重変動に起因する試験結果の精度の低
下を抑えるようにした重錘負荷式クリープ試験機に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、変動荷重によるクリープ試験では試験片に対
して極めて安定した一定荷重を段階的に増加させて負荷
していくことが要求され、そのためこの種の従来のクリ
ープ試験機には重錘を多段階に分けて負荷していく重錘
負荷式の試験機が多用されている。

この種のクリープ試験機は、少しづつ重量が異なる重
錘を予め複数個準備しておき、これら重錘を組合わせて
種々の荷重を作り出し、第３図に実線で示されるような
段階的に増加する荷重を試験片に負荷するようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来のクリープ試験機では、種々の荷重
を作り出すための重錘の掛け換え作業を人手でやらなけ
ればならず、その作業は繁雑であるとともに労力を要す
るという問題がある。また、重錘の掛け換え作業はクリ
ープ試験の途中で行うので、掛け換え時に伴う荷重の変
動や衝撃が試験片に外乱を与え、試験結果に悪影響を及
ぼすという問題がある。

すなわち、重錘の掛け換えは第３図に示されるように
段階的に行われ、荷重を変化させる点P1、P2、P3では点
線で示されるように種々の変動が生じることになる。点
P1の位置を例にして説明すれば、荷重Ｄから荷重Ｅに変
更する際、一旦荷重Ｆを除いてから荷重Ｆ＋Ｇを加え
る、あるいは一旦荷重Ｇ＋Ｈを加えてから荷重Ｈを除
く、という２つの方法が取られる。いずれにしても大き
な荷重の変動が起り、この変動は上述したように試験結
果に悪影響を及ぼすという問題がある。

さらにこの種の試験機では、試験片の伸びに連れて重
錘を掛ける位置が下がっていくことになるが、正確な試
験結果を得るためには、試験の途中で重錘を掛ける位置
を中立の位置まで戻してやる必要がある。この作業を行
う際に、従来のものでは、上述と同様に労力を要し、か
つ荷重変動を伴うという問題がある。

本発明の目的は、上述した従来の技術が有する問題点
を解消し、重錘を負荷する作業が容易であり、しかもそ
の際に荷重変動が少ない重錘負荷式クリープ試験機を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、試験片の下端
に吊り棒を連結し、この吊り棒に取付けられた複数の重
錘皿に複数の重錘を除荷または載荷しながら前記試験片
のクリープ試験を行うようにした重錘負荷式クリープ試
験機において、前記試験片の上端にねじ棒を連結し、こ
のねじ棒を環状ばね形の検力計を介して上下動自在に支
持するとともに、前記複数の重錘をそれぞれカムの回転
により揺動するレバーの端部に支持し、このレバーの揺
動により前記重錘を前記重錘皿上から自動的に除荷また
は載荷できるようにしたことを特徴とするものである。

〔作 用〕

本発明によれば、カムを回転させることによりレバー
が揺動し、これが揺動することによってレバーの端部に
支持された重錘が重錘皿上から自動的に除荷または載荷
される。そして、重錘を除荷または載荷する際に生じる
荷重の変動は環状ばね形の検力計によって吸収される。

〔実施例〕

以下、本発明による重錘負荷式クリープ試験機の一実
施例を添附図面を参照して説明する。

第１図において符号１は下部フレームを示し、この下
部フレーム１の上には上部フレーム２が固設されてい
る。そして、下部フレーム１の内側には荷重負荷機構Ａ
が、また上部フレーム２の内側には試験片挟持機構Ｂ
が、さらに上部フレーム２の上には衝撃防止機構Ｃが設
けられている。

中段の試験片挟持機構Ｂの部位において、上部フレー
ム２の内側にはブラケット３を介して雰囲気チャンバ４
が固着され、この雰囲気チャンバ４内には上部プルロッ
ド５と下部プルロッド６とで上下端を挟持された試験片
８が装着されている。この試験片８には荷重が負荷され
るが、その伸びはチャンバ４の両側に対をなして配置さ
れた光学式伸び計9a、9bで測定されるようになってい
る。なお、上記雰囲気チャンバ４内と大気とをシールす
るためにチャンバ４の上下にはベローズ10、11が装着さ
れている。

また、上段の衝撃防止機構Ｃの部位において、上述の
上部プルロッド５の上端には上部フレーム２を貫通して
延出するねじ棒12がロードセル13を介して連結され、こ
のねじ棒12の上端部にはウォームギア15が螺合されてい
る。このウォームギア15にはパルスモータ16が連結さ
れ、このモータ16が駆動されるとウォームギア15を介し
てねじ棒12が上下動されるようになっている。

このウォームギア15と上部フレーム２との間には環状
ばね形の検力計18が介装され、この検力計18は上部プル
ロッド５が引き上げられるとたわみ、そののち試験片８
に負荷が加えられて上部プルロッド５が引き下げられる
と、この検力計18はそのときの負荷変動に起因する衝撃
を吸収するようになっている。

一方、下段の荷重負荷機構Ａの部位において、上述の
下部プルロッド６の下端には連結枠20を介して吊り棒21
が連結され、この吊り棒21には第２図からも明らかなよ
うに11段に亘る重錘皿23が連結されている。この重錘皿
23の上方には対をなして下段に向かう程漸次重くなる重
錘25が配置され、この重錘25には支持体26を介してレバ
ー27の一端が係合自在に連結されている。なお、支持体
26は重錘25に固着されたピン26aと、このピン26aに対し
て係合自在なフック26bとで構成されている。

このレバー27はヒンジ28を介して揺動自在に支持さ
れ、レバー27の他端の近傍にはレバー27の揺動を検知す
るための上下一対のセンサ29、29が配設されている。さ
らに、レバー27はカム30を介して押し下げられるように
なっており、このカム30はモータ31により回転駆動され
るようになっている。

そして、重錘25は上述したように11段の重錘皿23に対
応して11個用意されており、これらの重量は２進法で設
定されており、任意の組合わせにより2000種類程度の負
荷荷重が作り出されるようになっている。

また、最下段の重錘皿23の底部にはストッパ機構33が
連結されており、このストッパ機構33は重錘皿23の上下
動の下限と上限とを制限するように構成され、そのギャ
ップｇは極めて微少に制限されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

先ず、上部プルロッド５と下部プルロッド６との間に
挟持された試験片８を雰囲気チャンバ４内に装着し、次
いでこの試験片８に重錘25を順次負荷し、第３図に示さ
れるような段階的に増加する荷重を作り出し、この試験
片８の経時的な伸びを光学式伸び計9a、9bにより測定す
る。いわゆる変動荷重によるクリープ試験である。

本実施例によれば、重錘25は下段に向かって漸次重く
なっているので、上段のものから順次負荷し、あるいは
上下段のものを順次入替えし負荷していく。これにより
2000種類程度の負荷荷重を作り出すことができる。

そして、この重錘25の入替えはモータ31を介してカム
30を回転させるだけでよく、しかもその入替えはセンサ
29、29で検知することができるので、これによって自動
的に重錘25を重錘皿23上に載せ、またそこから卸すこと
ができ、重錘25の加除に要する面倒を解消することがで
きる。

また、上述した重錘25の載せ替えに起因する荷重変動
（第３図）は、上述の環状ばね形の検力計18で吸収され
ることになり、これによりスムーズな荷重変化が行わ
れ、この変動が光学式伸び計9a、9bでの測定結果に悪影
響を及ぼすことがなく、精度の良い測定結果を得ること
ができる。

さらに、重錘25を変更負荷していくと重錘皿23が一時
的に急激に下がることがあるが、重錘皿23の底部には上
記ストップ機構33が連結されているので、急激な降下は
機械的にも制限され、しかもストップ機構33が作動した
ときにはその衝撃が上述と同様に環状ばね形の検力計18
を介して吸収されるので、スムーズな荷重変化が行われ
る。なお、一時的にオーバーロードしたときにも、これ
が全く同様に作動することは言うまでもない。

一方、重錘25を変更負荷していくと重錘皿23が試験片
８の伸びに連れて下がり、重錘25の負荷位置が下がる。

このとき本実施例によれば、上記連結枠20に固着され
た支持針35が下へ動くので、この動きがセンサ36により
検出され、この検出信号に基づいて上記パルスモータ16
が動作し、ねじ棒12が引き上げられるので、常に重錘負
荷機構Ａ並びに試験片８は中間位置に維持される。

この中間位置を常に維持することができないと、その
都度光学式伸び計9a、9bの光軸を調整しなければならな
い。すなわち従来のものでは重錘25を変更負荷する毎に
零点の調整が必要であったが、本実施例によれば、自動
的に中間位置が維持され、このような極めて厄介な調整
が不要になる。

また、重錘負荷機構Ａの上下方向の変位を少なくする
ことができるので、構造簡単、かつ小型にでき、しかも
試験片８の破断の際の落下による衝撃を少なくすること
ができる。

さらに、第２図からも明らかなように、大気とのシー
ルのために上記連結枠20は下方のベローズ11に連結され
ているわけであるが、重錘25の変更負荷する毎にパルス
モータ16を介して零点の調整が行われるので、ベローズ
11は殆ど伸縮せず、ベローズ11のばね定数の変動による
反力の誤差補正は不要になる。

そして、これによりベローズ11には高級な溶接ベロー
ズなどを使用することが必要でなくなり、安価な成形ベ
ローズを使用することができ、経済性にも耐久性に優れ
たものにすることができる。

また、従来のものでは例えば重錘負荷機構Ａの吊下部
の重量など初期荷重を零とすることは困難であったが、
これによれば比較的ばね定数の大きいベローズ11を使用
できるので、吊下部の重量をバランスさせて初期荷重を
零とすることができ、しかも測定の精度を向上させるこ
とができる。

以上、一実施例を参照して説明したが、本発明はレバ
ー式、圧縮式あるいは大気中試験式などあらゆる種類の
クリープ試験機に適用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、試
験片の上端にねじ棒を連結し、このねじ棒を環状ばね形
の検力計を介して上下動自在に支持するとともに、複数
の重錘をそれぞれカムの回転により揺動するレバーの端
部に支持し、このレバーの揺動により重錘を重錘皿上に
自動的に除荷または載荷できるようにしたから、重錘が
自動的に負荷されるとともに、荷重変更時の負荷変動が
確実に吸収され、精度の良いクリープ試験結果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による重錘負荷式クリープ試験機の一実
施例を示す正面図、第２図は同じくその構造を説明する
ための正面図、第３図は重錘の掛け換え時の荷電変動を
説明する図である。 ４……雰囲気チャンバ、８……試験片、12……ねじ棒、
16……パルスモータ、18……環状ばね形の検力計、21…
…吊り棒、23……重錘皿、25……重錘、27……レバー、
30……カム、33……ストッパ機構。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片の下端に吊り棒を連結し、この吊り
   棒に取付けられた複数の重錘皿に複数の重錘を除荷また
   は載荷しながら前記試験片のクリープ試験を行うように
   した重錘負荷式クリープ試験機において；前記試験片の
   上端にねじ棒を連結し、このねじ棒を環状ばね形の検力
   計を介して上下動自在に支持するとともに、前記複数の
   重錘をそれぞれカムの回転により揺動するレバーの端部
   に支持し、このレバーの揺動により前記重錘を前記重錘
   皿上から自動的に除荷または載荷できるようにしたこと
   を特徴とする重錘負荷式クリープ試験機。
2. 【請求項２】前記ねじ棒は前記試験片の伸びに相当する
   距離だけ上昇自在に構成されていることを特徴とする請
   求項１記載の重錘負荷式クリープ試験機。
3. 【請求項３】前記重錘皿のうち最下段の重錘皿の底部に
   は重錘皿の上下動を制限するストッパ機構が設けられて
   いることを特徴とする請求項１記載の重錘負荷式クリー
   プ試験機。