JP3371581B2 - レバー式高温用変位計 - Google Patents

レバー式高温用変位計

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JP3371581B2 JP28361594A JP28361594A JP3371581B2 JP 3371581 B2 JP3371581 B2 JP 3371581B2 JP 28361594 A JP28361594 A JP 28361594A JP 28361594 A JP28361594 A JP 28361594A JP 3371581 B2 JP3371581 B2 JP 3371581B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、高温炉内の試験で使用
して好適なレバー式高温用変位計に関する。 【0002】 【従来の技術】従来から、一対のレバーの先端側を試験
片の標点に当接させ、試験片の変位に応動して一対のレ
バーの後端側が開閉するようにし、一対のレバーの後端
側の相対変位を差動トランスやひずみゲージなどで検出
する変位計が知られている。この種の変位計は、熱によ
りゼロ点が変動したり出力特性が変動する。そこで、高
温炉内で試験片を加熱して引張り試験や圧縮試験を行な
う際には、一対のレバーを熱伝導率の低いセラミックス
で通常よりも長めに作製したレバー式高温用変位計を使
用して検出器が熱の影響を受けないようにし、その上で
レバーの先端側だけを炉内に挿入し、検出器を炉外に設
置して変位を測定している。 【0003】また、レバー式高温用変位計自体を炉内に
設置する必要がある場合には、耐高温性のある検出器を
使用し、試験片と検出器との間に熱遮蔽板を設ける場合
もある。この場合、炉の周壁を冷却水で冷却し、検出器
の周辺温度を数百度以下に抑さえて、熱による影響を極
力防止するようにしている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特殊金
属材料や複合材料などのように真空あるいは不活性ガス
雰囲気で1500℃以上の高温下で試験を行なう場合に
は、炉内に設置されるレバー式高温用変位計の検出器が
使用限度以上の高温に晒されるおそれがある。とくに、
試験片自体が高価で試験片の形状が小さくなり、高周波
加熱コイルが試験片のみならずつかみ具の外周部にまで
設けられる場合には、熱容量の大きなつかみ具が加熱さ
れてしまい、つかみ具からの輻射熱による影響もかなり
大きくなる。したがって、レバーを熱伝熱率の低い材料
で作製し、かつ長くするとともに遮熱板を設けたとして
も、検出器が高温となり、上述した問題が解決されな
い。 【0005】本発明の目的は、従来よりも高温下で使用
することができるレバー式高温用変位計を提供すること
にある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、先端部が試験
片の標点にそれぞれ当接され、試験片の変位に応動して
後端部がそれぞれ開閉する一対のレバーと、この一対の
レバーの後端部の相対変位を検出する検出器とを備えた
レバー式高温用変位計に適用され、一対のレバーの先端
部と後端部との間に、一対のレバーの開閉運動に応じて
伸縮してその運動を許容するとともに、先端部から後端
部への熱伝達を阻止する金属製のベローズからなる冷却
装置が設けられることにより上記目的が達成される。 【0007】 【作用】試験片の変位に応じて一対のレバーそれぞれの
先端部が移動し、冷却装置を介してそれらの動きがそれ
ぞれの後端部に伝達され、検出器が後端部の相対変位に
応じた信号を出力する。レバーの動きにより冷却装置は
伸縮し、試験片の変位が正確に後端部に伝達される。先
端部の熱は冷却装置で冷却され、後端部、すなわち検出
器まで熱が伝わらず、検出器が高温に晒されなくなる。 【0008】 【実施例】図1〜図4により本発明の一実施例を説明す
る。図3は高温試験を行なう材料試験機の正面図であ
り、基台1の両側に一対の支柱2が立設され、一対の支
柱2の上端はクロスヨーク3で接続されている。一対の
支柱2の内部には不図示のねじ棹がそれぞれ支柱2に沿
って配設され、クロスヘッド4にそれぞれ内設されてい
るナットにねじ棹が螺合されている。すなわち、ねじ棹
間にクロスヘッド4が横架され、ねじ棹の回転によりク
ロスヘッド4は昇降する。 【0009】クロスヨーク3の下面からは高温炉5が吊
持されるとともに、ロードセル6を介して上つかみ具装
置7が吊持されている。上つかみ具装置7は高温炉5の
上面を貫通して炉内に突出している。一方、クロスヘッ
ド4の上面には下つかみ具装置8が設けられ、この下つ
かみ具装置8も高温炉5の下面を貫通して炉内に突出し
ている。図4に示すように、上下つかみ具装置7および
8の先端にはつかみ具チャック7aおよび8aが設けら
れ、この上下チャック7a,8aにより試験片TPが把
持される。また、図3において、符号9は高周波加熱コ
イルを示し、試験片TPの周囲を取り囲んで配置されて
いる。この実施例においては、試験片TPが小さいた
め、高周波加熱コイル9によりチャック7a,8aまで
が取り囲まれている。 【0010】炉内には図4に示すスタンド10が設置さ
れ、このスタンド10に図1および図2に詳細を示す水
冷式高温用変位計20が装着されている。図1、図2お
よび図4において、30は変位計20をスタンド10に
取り付けるためのブラケットであり、このブラケット3
0はスタンド10の支柱部11に沿ってその位置を自由
に変更できる。ブラケット30には固定ボルト31によ
り固定板32が螺着され、固定板32には、固定座3
3,34を介在させて冷却べロー装置40がビスB1で
取り付けられている。 【0011】冷却ベロー装置40は、固定座33ととも
に固定板32にビスB1で共締めされる冷却水入口ブロ
ック41と、固定座34とともに固定板32にビスB1
で共締めされる冷却水出口ブロック42とを備えてい
る。冷却水入口ブロック41および冷却水出口ブロック
42の内部にはそれぞれ90度に折り曲げられた冷却水
通路が形成されており、冷却水入口ブロック41および
冷却水出口ブロック42の各々の一端側には、冷却水パ
イプと接続するためのアダプタ51および52がそれぞ
れ螺合されている。 【0012】冷却水入口ブロック41の下端には第1ベ
ロー43が接続され、第1ベロー43の下端には第1円
筒44が接続され、第1円筒44の下端には第2ベロー
45が接続され、第2ベロー45の下端には第2円筒4
6が接続され、第2円筒46の下端には第3ベロー47
が接続され、この第3ベロー47の下端が冷却水出口ブ
ロック42と接続されている。第1〜第3ベロー43,
45,47は耐熱性金属であるステンレス鋼で製作さ
れ、図1の上下方向に伸縮可能にされている。アダプタ
51から入口ブロック41に導入された冷却水は、第1
〜第3ベロー43,45,47および第1,2円筒4
4,46の内部にそれぞれ図1で上下方向に延設された
冷却水通路を流通し、出口ブロック42を経てアダプタ
52から排出される。 【0013】第1および第2円筒44,46の外周部に
はリング48および49がそれぞれ装着されている。リ
ング48,49はそれぞれすり割り部をボルト63aで
締め付けて円筒44,46に挟着される。リング48,
49の前側には先端レバー連結部48aおよび49aが
設けられている。先端レバー連結部48aおよび49a
には、セラミックスで製作された先端レバー61aおよ
び62aがそれぞれ差込まれ、先端レバー61a,62
aはボルト63bで挟着されている。リング48,49
の後側には後端レバー連結金具48bおよび49bがそ
れぞれボルト64で螺着され、連結金具48bおよび4
9bにはステンレス鋼で作製された後端レバー61bお
よび62bが螺着されている。 【0014】したがって、この実施例においては、先端
レバー61a、リング48および後端レバー61bによ
り上側のレバー61が構成され、先端レバー62a、リ
ング49および後端レバー62bにより下側のレバー6
2が構成される。さらに、上側連結金具48bと下側連
結金具49bとの間には、上下両端を上下金具48b,
49bと上下リング48,49との間にそれぞれ挟持さ
れて上下レバー61および62間に介在される板ばね6
5が設けられている。上下一対のレバー61および62
は、試験片TPの伸びにより先端レバー61aおよび6
2aが上下方向に離間して移動すると、板ばね65を支
点として開閉運動を行なう。 【0015】先端レバー61a,62aの先端には、レ
バーを試験片と確実に係合させるための係合部が形成さ
れている。一方、後端レバー61bの後端側にはブラケ
ット66を介して差動トランス70のコイル部71が連
結され、後端レバー62bには差動トランス70のコア
部72が連結されている。 【0016】固定板32には遮熱板取り付け板81が螺
着され、この取り付け板81に遮熱板82がビスB2で
螺着されている。先端レバー61aおよび62aは遮熱
板取り付け板81および遮熱板82を貫通して試験片側
に延在する。リング48に螺着されている後端レバー連
結金具48bにはばね係止フック67Aが螺着され、遮
熱板取り付け板81にはばねフック67Bが螺着され、
フック67Aおよび67Bの間にばね68が張設され、
これにより、先端レバー61aおよび62aが試験片T
Pに所定の接触圧で係合される。さらに、冷却ベロー装
置40を含む高温変位計は吊持具12をフック67Aに
掛け止めすることにより、スタンド10の固定部13に
吊持され、これにより、冷却ベロー装置40が自重で伸
びきらないようにしている。 【0017】このように構成されたレバー式高温用変位
計を用いた試験についてさらに詳細に説明する。図3に
示す高温炉5内に不活性ガスを封入し、高周波加熱コイ
ル9により試験片TPを所定の温度(たとえば1700
℃)まで加熱する。クロスヘッド4を下降させて試験片
TPに引張り力をかけ、ロードセル6で荷重を検出し、
変位計20で伸びを検出する。高温炉5の外壁に設けた
冷却装置(不図示)により高温変位計20の周囲、とく
に検出器70の周囲を冷却する。一方、不図示のポンプ
により冷却ベロー装置40に冷却水を流し、試験片TP
からの熱で加熱されている先端レバー61a,62aか
ら後端レバー61b,62bへの伝熱を阻止し、検出器
70の温度上昇が防止される。また、試験片TPおよび
上下チャック7a,8aからの輻射熱は遮熱板82で遮
られ、検出器70が輻射熱で加熱されるのが防止され
る。 【0018】試験片TPの伸びに応じて上下一対の先端
レバー61a,62aが互いに離間する方向に移動す
る。先端レバー61a,62aのそれぞれは、リング4
8および49を介して後端レバー61b,62bと接続
されているので、第1ベロー43は上側に圧縮され、第
3ベロー47は下側に圧縮され、第2ベロー45は上下
に引張られる。したがって、一対のレバー61,62は
板ばね65を支点として開閉することができ、後端レバ
ー61b,62bは板ばね65を支点として互いに接近
する方向に運動し、検出器70は後端レバー61bおよ
び62bの相対変位量に応じた信号を出力する。 【0019】このように一対のレバー61,62を先端
レバー61a,62aと、リング48,49と、後端レ
バー61b,62bとで構成し、先端レバーと後端レバ
ーとの間に一対のレバーの開閉運動を許容する伸縮式冷
却ベロー装置40を設け、先端レバーと後端レバーとの
間を冷却ベロー装置40で熱的に分離するようにしたの
で、レバー61,62を伝達して検出器70に伝わる熱
量を格段に低減することができる。そして、図示のよう
に高周波加熱コイル9を熱容量の大きなチャック7a,
8aで取り囲む必要がある場合でも、試験片TP、上下
チャック7a,8aからの輻射熱を遮熱板82で遮蔽す
るようにしたこととあいまって、検出器70の温度上昇
を抑制することができる。 【0020】以上では検出器として差動トランス式を示
したが、板ばね65にひずみゲージを張り付けたひずみ
ゲージ式の検出器、あるいはその他の型式の検出器を用
いたものでもよい。冷却ベロー装置40をステンレス鋼
で作製したが、その他の耐熱性金属や材料で作製しても
よい。また、レバー式高温用変位計を炉内に設置した場
合について説明したが、炉外で使用することも可能であ
る。さらに、レバー61,62を2分割してリング4
8,49でそれらを互いに連結するようにしたが、分割
の方式は問わない。また、分割せず一体型のレバーでも
よく、レバー先端部と後端部との間に冷却装置を介在さ
せた構造であればその構造は種々の形態が採用できる。
さらに、上下レバーの冷却ベロー装置を別々に設けても
よい。この場合、冷却水の出入口がそれぞれ必要にな
る。 【0021】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
対のレバーの先端部と後端部との間に一対のレバーの開
閉運動を許容し、先端部と後端部を熱的に分離する金属
製のベローズからなる冷却装置を設けたので、レバーを
伝達して検出器に伝わる熱量を格段に低減することがで
き、検出精度の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明によるレバー式高温用変位計の一例を示
す図であり、(a)が正面図、(b)が冷却ベロー装置
を示す側面図である。 【図2】図1(a)の上面図である。 【図3】図1に示したレバー式高温用変位計を使用して
試験する材料試験機の正面図である。 【図4】図1のレバー式高温用変位計をスタンドに取り
付けた状態を示す図である。 【符号の説明】 5 炉 20 レバー式高温用変位計 40 冷却ベロー装置 41 冷却水入口ブロック 42 冷却水出口ブロック 43,45,47 第1〜第3ベロー 48,49 リング 61,62 一対のレバー 61a,62a 先端部 61b,62b 後端部 65 板ばね 70 検出器 TP 試験片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 5/00 - 5/30 C01B 21/00 - 21/32 G01N 3/00 - 3/62 G12B 1/00 - 17/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 先端部が試験片の標点にそれぞれ当接さ
    れ、前記試験片の変位に応動して後端部がそれぞれ開閉
    する一対のレバーと、この一対のレバーの後端部の相対
    変位を検出する検出器とを備えたレバー式高温用変位計
    において、前記一対のレバーの前記先端部と前記後端部
    との間に、前記一対のレバーの開閉運動に応じて伸縮し
    てその運動を許容するとともに、前記先端部から後端部
    への熱伝達を阻止する金属製のベローズからなる冷却装
    置が設けられていることを特徴とするレバー式高温用変
    位計。
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