JP2590954B2 - 材料試験機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、ねじ駆動式の材料試験機に関する。

B.従来の技術 第４図は従来のねじ駆動式の材料試験機の一例を示
す。これは、テーブルとクロスヘッドとの間で試験片を
圧縮するものである。

テーブル１の軸受箱２を貫通して左右一対のねじ棹３
が立設され、軸受箱２内のスラスト軸受４により軸力が
保持される。なお、軸受箱２内にはラジアル軸受11も収
容されている。ねじ棹３の下端は歯車列５とギアボック
ス６を介してモータ７と接続されている。テーブル１上
には左右一対の機柱８がボルト9Aで螺着立設され、上端
にクロスヨーク10がボルト9Bで螺着横架される。クロス
ヨーク10にはラジアル軸受11が設けられ、ねじ棹３の上
端が支持される。ねじ棹３はクロスヘッド12を貫通し、
クロスヘッド12の上面にボルト13で螺着されたナット14
と螺合している。したがって、ねじ棹３の回転に伴いク
ロスヘッド12が昇降する。また、テーブル１にはロード
セル15を介して圧縮治具16が設置され、クロスヘッド12
にも圧縮治具17が設置され、両圧縮治具16,17間で試験
片TPが圧縮される。18は高温槽、19はその内部のヒータ
である。

一方、第５図は従来のねじ駆動式の材料試験機の他例
を示す。これは、クロスヘッドとクロスヨークとの間で
試験片を圧縮するものである。

第４図と相違する点のみ説明すると、クロスヘッド11
の上面にロードセル15を介して圧縮治具16が設置され、
クロスヨーク10の下面に圧縮治具17が設置され、試験片
TPは、クロスヘッド12とクロスヨーク10との間で圧縮さ
れる。

C.発明が解決しようとする問題点 第４図に示した材料試験機では、クロスヘッド12とテ
ーブル１との間のねじ棹３に圧縮力が働くが、その距離
ｌが長いため、ねじ棒３の径を大きくして剛性を高くす
る必要がある。しかし、大型の材料試験機では、動力効
率を上げるためねじ棹３とナット14とをボールねじ式に
構成しているため、汎用のねじ棹３を使用すると径をあ
まり大きくできず、所望の剛性が得られない。このた
め、試験片に作用する負荷荷重によりねじ棹３が変形し
試験片に与える負荷速度が変動して、正確に材料の特性
を測定できない。特に、第４図に示すような高温槽18な
どを用いる場合には、その占有スペースを確保するため
に各部の剛性が低くなりがちで、剛性低下に伴う負荷速
度の変動を防止することが重要な問題となる。

一方、第５図に示す材料試験機では、クロスヘッド12
とテーブル１間のねじ棹３に圧縮力が働く。この場合、
クロスヘッド12とテーブル１間の距離ｌが短いからねじ
棹３の剛性はあまり問題とならないが、ナット４を取り
付けるボルト13と、機柱８を取付けるボルト9Aに引張力
が働き、これらのボルト9A,13の数を増加したり、呼び
径を大きくしないと所望の剛性が得られず、上述したの
と同様の問題がある。

本発明の目的は、ねじ棹やボルトの径を大きくした
り、ボルトの数を増やすことなく簡単な構成で所望の剛
性が得られる材料試験機を提供することにある。

D.問題点を解決するための手段 本発明は、テーブルと、軸受箱に収容されたスラスト
軸受により回転可能にテーブルに立設された一対のねじ
棒と、これら一対のねじ棹に螺合されてねじ棹の回転に
より昇降するクロスヘッドと、ねじ棹の上端を保持する
クロスヨークと、該クロスヨークをテーブル上に保持す
る機柱とを備え、クロスヘッドとクロスヨークとの間で
試験片を圧縮負荷する材料試験機に適用され、上述の問
題点は、圧縮負荷時に機柱に働く引張力を軸受箱に伝達
するように、軸受箱と機柱とを一体化することにより解
決される。

E.作用 クロスヘッドとクロスヨークとの間で試験片が圧縮さ
れると機柱に引張力が働く。機柱と軸受箱とが一体化さ
れているから、この引張力は機柱から直接、軸受箱に伝
達される。このため、機柱と軸受箱の剛性を高くすれば
材料試験機の剛性が向上する。また、従来のようにボル
ト結合部の剛性を高くする（第５図のボルト9Aの呼び径
を大きくしたり本数を増やす）のに比べて、両部材の剛
性は容易かつ簡易な構成にて高めることができる。

F.実施例 第１図は、本発明に係る材料試験機の概略構成図であ
る。第４図，第５図と同様の箇所には同一の符号を付し
て説明する。

この実施例では、軸受箱31と機柱32とが一部材として
形成され、テーブル33にボルト34で螺着される。機柱32
とクロスヨーク35とは別部材でそれぞれ形成されるが、
負荷荷重の伝達の面では一体化されている。またナット
14はクロスヘッド12の下面にボルト36で螺着されてい
る。

第２図は、ねじ棹3,ナット14およびクロスヘッド12の
詳細構造を示す。

ねじ棹３とナット14はボールねじ方式であり、ナット
14は、２つのナット部材14A,14Bを有し、スペーサ14Cで
圧縮予圧されている。なお、両ナット部材14A,14Bを接
続するボルトなどは図示を省略した。このナット14は、
ナットホルダ14Dをボルト36でクロスヘッド12に螺着す
ることによりクロスヘッド12に付設される。

ねじ棹３を正方向に回転駆動するとナット14を介して
クロスヘッド12が上昇して上下圧縮治具16,17間の試験
片TPに圧縮荷重が働く。このとき、クロスヘッド12には
ナット部材14Aのフランジ面14Eを介して力が伝達される
から、第５図の従来構造のようにナット固定ボルト13の
引張力を介して力が伝達される場合に比べて、材料試験
機の剛性が容易に高められる。

また、ナット14とスラストベアリン４間のねじ棹３に
は試験負荷の反力として圧縮力が働くが、第５図の材料
試験機と比較して、ナット14がクロスヘッド12の下面に
設置した分だけ圧縮力が働くねじ棹３の長さが短くな
り、これによっても材料試験機の剛性が容易に高められ
る。

一方、機柱32にはクロスヨーク35を介して試験負荷の
反力として引張力が働く。ここで、機柱32と軸受箱31と
が一体であり、機柱32内の引張力は内力として機柱32あ
るいは軸受箱31の変形として吸収され、第５図の従来構
造とは異なり、機柱32をテーブル１に設置するボルト34
には引張力が働かない。このため、ボルト34の本数を増
やしたりその呼び径を大きくするといった複雑な構成を
とることなしに、機柱32あるいは軸受箱31の剛性を高め
るだけで材料試験機の剛性を容易に高めることができ
る。

この実施例では、上述の３つの点で剛性を高めたの
で、外径が制約される汎用性のあるボールねじを用いて
も、従来の材料試験機に比べて剛性が格段に向上し、負
荷速度の変度が抑制され、試験精度が向上する。また、
機柱と軸受箱とを一体化するだけでも材料試験機の剛性
は十分に向上し、従来に比べて試験精度が向上する。

なお、機柱32と軸受箱31とを一部材で形成したが、第
３図に示すとおり、それぞれを別部材41,42としてボル
ト43で螺着し、力の伝達に関しては一体となるようにし
てもよい。

また、ねじ棹をボールねじ式としたが、これに限定さ
れず、通常のボルトナット式でも良い。

G.発明の効果 本発明は以上のように、試験負荷による機柱の引張力
が軸受箱に伝達されるように機柱とスラスト軸受箱とを
一体化としたから、簡単な構成で高剛性の材料試験機を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明の一実施例を説明するもので、
第１図が材料試験機の概略構成図、第２図がボールねじ
の詳細を示す断面図、第３図は機柱と軸受箱の変形例を
示す図、第４図および第５図は従来の材料試験機の２例
を示す概略構成図である。 3:ねじ棹、4:スラスト軸受 12:クロスヘッド、14:ナット 31:軸受箱、32:機柱 33:テーブル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テーブルと、軸受箱に収容されたスラスト
   軸受により回転可能にテーブルに立設された一対のねじ
   棹と、これら一対のねじ棹に螺合されてねじ棹の回転に
   より昇降するクロスヘッドと、前記ねじ棹の上端を保持
   するクロスヨークと、該クロスヨークをテーブル上に保
   持する機柱とを備え、前記クロスヘッドとクロスヨーク
   との間で試験片を圧縮負荷する材料試験機において、前
   記圧縮負荷時に機柱に働く引張力を前記軸受箱に伝達す
   るように、前記軸受箱と機柱とを一体化したことを特徴
   とする材料試験機。