JP2711429B2 - スラスト試験装置 - Google Patents

スラスト試験装置

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JP2711429B2
JP2711429B2 JP26167393A JP26167393A JP2711429B2 JP 2711429 B2 JP2711429 B2 JP 2711429B2 JP 26167393 A JP26167393 A JP 26167393A JP 26167393 A JP26167393 A JP 26167393A JP 2711429 B2 JP2711429 B2 JP 2711429B2
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compression
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憲一 和田
昭 古川
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東海バネ工業株式会社
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被試験体、例えばコイ
ルバネのスラスト荷重とスラスト偏位とを実測できるス
ラスト試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、原子力発電所等で使用されてい
る安全弁用のコイルバネは、コイル外径が100〜50
0mm程度、自由高さが300〜700mm程度であ
り、5〜20T(トン)の圧縮荷重が付与されている。
【0003】上記コイルバネに圧縮荷重を付与したとき
のスラスト荷重とスラスト偏位とにより、安全弁の芯軸
が傾いて、設計上の計算によるリーク値が、例えば10
0気圧であっても、80気圧や120気圧でリークする
という不具合が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、上記のようなコイルバネの圧縮荷重と圧縮ストロー
クとを実測する試験装置は実用化されているが、スラス
ト荷重とスラスト偏位とを実測する試験装置は実用化さ
れるに至っておらず、設計上の計算で推測しているのが
現状であった。
【0005】そこで、本発明の目的は、被試験体(例え
ばコイルバネ)のスラスト荷重とスラスト偏位とを正確
かつ迅速に実測できるスラスト試験装置を提供すること
にある。
【0006】
【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、水平移動自在なテーブルと、該テーブル
の上方に配置されて、テーブル上に載置された被試験体
に圧縮荷重を付与する圧縮機構と、上記テーブルの側方
に配置されて、上記被試験体のスラスト荷重とスラスト
偏位とを上記テーブルの水平移動から検出する検出器と
を備えたことを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明によれば、水平移動自在なテーブル上に
被試験体を載置して、上方から圧縮機構で被試験体に圧
縮荷重を付与する。該被試験体に圧縮荷重が付与される
と、被試験体のスラスト荷重とスラスト偏位とに応じて
テーブルが水平移動し、被試験体のスラスト荷重とスラ
スト偏位とをテーブルの水平移動から検出器で検出す
る。
【0008】上記圧縮機構で被試験体を圧縮すると、別
の検出器を用いて被試験体の圧縮荷重と圧縮ストローク
とを実測でき、また、別の検出器を用いて被試験体の平
行度も実測できるので、万能試験装置として活用するこ
とが可能である。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図1に示すように、試験装置は、支持脚1を有
する長方形状の水平なベース台2を備え、該ベース台2
の4隅に4本の支柱3,…,3が立設され、該各支柱3
の上部に天板4が固定されている。上記ベース台2の上
面の中央部には円板状のテーブルベース5が固定され、
該テーブルベース5の軸心部と上記ベース台2には同軸
の貫通穴5a,2aがあけられている。
【0010】上記テーブルベース5の上面には、図2に
示すように、直径の異なる2列の環状ボールチェーン6
a,6bを介して円板状のテーブル7が載置されてい
る。上記ボールチェーン6a,6bは、チエーンによっ
て多数個のスチールボールを一定の間隔で環状に連結し
た既製のものであり、上記テーブル7の下面には、各ボ
ールチェーン6a,6bを環状に保持するリテーナ8
a,8bが設けられている。上記各ボールチェーン6
a,6bにより、テーブルベース5に対してテーブル7
が360度方向で円滑に水平移動できるように支持され
ることになる。
【0011】上記テーブル7の下面の軸心部には、上記
テーブルベース5とベース台2の各貫通穴5a,2aを
遊嵌して、ベース台2の下方に突出するセンタリング軸
9が固定され、該センタリング軸9の外周と貫通穴5
a,2aの内周との間の隙間tの範囲でテーブル7が水
平移動するように規制される。
【0012】上記センタリング軸9に対しては芯出し治
具10が設けられ、該センタリング軸9をシリンダー等
の駆動機構で貫通穴5a,2aの軸心部に移動させて、
下方から芯出し治具10の内周をセンタリング軸9の外
周に嵌合させると共に、芯出し治具10の外周を上記ベ
ース台2の貫通穴2aに嵌合させることにより、センタ
リング軸9をロックして、テーブル7の水平移動をセン
タリング(芯出し)位置で止めることができる。
【0013】上記ベース台2の上面には、図2に示すよ
うに、上記テーブル7の側面に180度で対向する位置
に、2個の荷重検出器(ロードセル)13,13と、2
個の変位変換器(シリンダーゲージ)14,14とをブ
ラケット13a,14aでそれぞれ固定している。上記
各荷重検出器13と変位変換器14は、センサー部分を
テーブル7の側面に接触させて、テーブル7の水平移動
からコイルバネ15のスラスト荷重とスラスト偏位とを
検出する。
【0014】上記テーブル7の上面の軸心部には、テー
ブル側ボール保持具17aがセンタリング用治具18で
固定され、上記コイルバネ15の下端部の内周に嵌合し
た下部バネシート19aの下面の軸心部に、バネ側ボー
ル保持具17bが嵌着されて、該各ボール保持具17
a,17bの間にスチールボール20が介装されてい
る。該スチールボール20により、下部バネシート19
aが傾動可能に保持されると共に、テーブル7の軸心部
に位置決めされる。
【0015】一方、上記天板4には、上記テーブルベー
ス5とベース台2の貫通穴5a,2aと同軸のガイド筒
体23が固定され、該ガイド筒体23には、スクリュー
ジャッキ(圧縮機構)24で上下動される圧縮用シャフ
ト25が嵌合されている。
【0016】該圧縮用シャフト25の下端部には、シャ
フト側ボール保持具26aがねじ固定され、上記コイル
バネ15の上端部に内周に嵌合した上部バネシート19
bの上面の軸心部に、バネ側ボール保持具26bが嵌着
されて、該各ボール保持具26a,26bの間にスチー
ルボール27が介装されている。該スチールボール27
により、上部バネシート19bが傾動可能に保持される
と共に、圧縮用シャフト25の軸心部に位置決めされ
る。
【0017】上記圧縮用シャフト25の下部の上段位置
には、シャフト取付け治具30が回転不自在に嵌合さ
れ、該取付け治具30から側出する支持シャフト30a
に、上記天板4の貫通穴4aから上方に突出する圧縮ス
トローク検出シャフト31が取付けられている。上記天
板4の上面に変位変換器(シリンダーゲージ)29を固
定し、該変位変換器29は、センサー部分を圧縮ストロ
ーク検出シャフト31に接触させて、圧縮ストローク検
出シャフト31の上下位置からコイルバネ15の圧縮ス
トロークを検出する。
【0018】上記圧縮用シャフト25の下部の下段位置
には、ダイヤル取付け治具32が回転自在に嵌合され、
該取付け治具32から側出する支持シャフト32aに、
上記上部バネシート19bの上面に接触可能なダイヤル
ゲージ33のダイヤルシャフト34と、上記下部バネシ
ート19aの側面に接触可能なダイヤルゲージ35のダ
イヤルシャフト36とが、上下及び半径方向の位置を調
節可能に取付けられている。なお、図3に示すように、
下部バネシート19aを大径に形成すれば、上記ダイヤ
ルシャフト36に、下部バネシート19aの上面に接触
可能なダイヤルゲージ37も取付けることができる。
【0019】上記のように試験装置を構成すれば、ま
ず、芯出し治具10でセンタリング軸9をロックして、
テーブル7の水平移動をセンタリング(芯出し)位置で
止める。その後、テーブル7の上に、テーブル側ボール
保持具17a、スチールボール20、バネ側ボール保持
具17b、下部バネシート19a、コイルバネ15、上
部バネシート19b、バネ側ボール保持具26b、スチ
ールボール27を順次に積み重ねた状態で、スクリュー
ジャッキ24により圧縮用シャフト25を下動させて、
シャフト側ボール保持具26aをスチールボール27に
嵌め合わせる。これにより、上記テーブル7と圧縮用シ
ャフト25との間でコイルバネ15が保持されるように
なるから、上記芯出し治具10によるセンタリング軸9
のロックを解除する。
【0020】この状態で、ダイヤルゲージ33を上部バ
ネシート19bの上面に接触させて、コイルバネ15の
自由高さを測定する。また、ダイヤルゲージ35を下部
バネシート19aの側面に接触させて、コイルバネ15
の自由高さでのスラスト変位を測定する。これらの測定
値に基づいて、圧縮ストロークとスラスト偏位のゼロ点
合わせを行う。
【0021】そして、スクリュージャッキ24により圧
縮用シャフト25を所定のストロークでさらに下動させ
ると、上部バネシート19aと下部バネシート19bと
の間でコイルバネ15が圧縮される。該コイルバネ15
の圧縮荷重は、上記スクリュージャッキ24で設定で
き、これを荷重検出器28(図1参照)で検出すること
により実測できる。また、圧縮ストロークは、上記圧縮
ストローク検出シャフト31の上下位置を変位変換器2
9で検出することにより実測できる。
【0022】上記コイルバネ15に作用するスラスト荷
重とスラスト偏位に応じてテーブル7が水平移動し、該
テーブル7の側面には、荷重検出器13と変位変換器1
4のセンサー部分が接触しているので、コイルバネ15
のスラスト荷重を荷重検出器13で検出することにより
実測できると共に、コイルバネ15のスラスト偏位を変
位変換器14で検出することにより実測できる。
【0023】また、上記ダイヤルゲージ33を利用し
て、上部バネシート19aの傾きからコイルバネ15の
上部の平行度を測定(実測)できると共に、上記ダイヤ
ルゲージ37で、下部バネシート19bの傾きからコイ
ルバネ15の下部の平行度を測定(実測)することがで
きる。
【0024】図4に示すように、上記荷重検出器28に
よるコイルバネ15の圧縮荷重、変位変換器29による
コイルバネ15の圧縮ストローク、荷重検出器13によ
るコイルバネ15のスラスト荷重、変位変換器14によ
るコイルバネ15のスラスト偏位、ダイヤルゲージ3
3,37によるコイルバネ15の平行度は、コンピュー
タ38に入力して処理した後、ディスプレイ39に表示
したり、プリンター40で打ち出したりすることができ
る。
【0025】例えば、コイルバネ15のスラスト荷重
は、図5(A)のように表示又は打ち出すことができ、
この例では、X軸荷重Fx=305.5Kg、Y軸荷重
Fy=212.4Kg、合成荷重Fs=372.1K
g、合成角度θf=124.8°である。また、コイル
バネ15のスラスト偏位は、図5(B)のように表示又
は打ち出すことができ、この例では、X軸偏位Rx=
3.60mm、Y軸偏位Ry=2.60mm、合成偏位
Rs=4.46mm、合成角度θr=125.92°で
ある。
【0026】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のスラスト試験装置は、水平移動テーブル上に被試験体
を載置して、上方から圧縮機構で被試験体に圧縮荷重を
付与することにより、被試験体のスラスト荷重とスラス
ト偏位とに応じてテーブルが水平移動するから、被試験
体のスラスト荷重とスラスト偏位とを、テーブルの水平
移動から検出器で検出して正確かつ迅速に実測できるよ
うになる。また、別の検出器を用いて、被試験体の圧縮
荷重、圧縮ストローク、平行度が実測できるので、万能
試験装置として活用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の試験装置の要部断面側面図
【図2】 テーブルの要部断面平面図
【図3】 図1の変形例の要部側面図
【図4】 実測データの処理例のシステム図
【図5】 (A)はスラスト荷重の実測データ図、
(B)はスラスト偏位の実測データ図
【符号の説明】
7…テーブル、13…荷重検出器、14…変位変換器、
15…コイルバネ、24…スクリュージャッキ(圧縮機
構)。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平移動自在なテーブルと、該テーブル
    の上方に配置されて、テーブル上に載置された被試験体
    に圧縮荷重を付与する圧縮機構と、上記テーブルの側方
    に配置されて、上記被試験体のスラスト荷重とスラスト
    偏位とを上記テーブルの水平移動から検出する検出器と
    を備えたことを特徴とするスラスト試験装置。
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