JP5375771B2

JP5375771B2 - 材料試験機の軸心調整装置

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Publication number: JP5375771B2
Application number: JP2010190653A
Authority: JP
Inventors: 忠興瀧井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: JP2012047622A

Description

この発明は、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置に関する。

このような軸心調整装置が適用される材料試験機は、上つかみ具および下つかみ具によりその両端を把持した試験片に対して負荷を与えながら、ロードセルと変位検出器によりそのときの試験力と変位とを測定することにより、試験片の試験力−変位特性や、Ｓ−Ｎ線図を求める構成となっている。このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心が整合していないと、正確な材料試験を実行することができない。このため、このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心を調整するための軸心調整装置が配設されている。

図８は、このような従来の軸心調整装置１１３の概要図である。

この軸心調整装置１１３は、クロスヘッド２３と上つかみ具１１１との間に介在されるものであり、クロスヘッド２３と上つかみ具１１１とを連結する連結軸１３１と、この連結軸１３１の中央部に固定された枠部材１３９と、枠部材１３９の内部で連結軸１３１の外周部に配設され、クロスヘッド２３に固定された角度調整用カラー部材１３４と、枠部材１３９の内部で連結軸１３１の外周部に配設され、上つかみ具１１１に固定された位置調整用カラー部材１３５とを備える。

連結軸１３１は、角度調整用カラー部材１３４、枠部材１３９および位置調整用カラー部材１３５を貫通するとともに、連結軸１３１の上端部は取付板１３２と螺合しており、連結軸１３１の下端部は上つかみ具１１１と螺合している。また、取付板１３２は、一対のジャッキボルト１３３を介してクロスヘッド２３と連結されている。このため、一対のジャッキボルト１３３を利用して取付板１３２をクロスヘッド２３に対して上方に移動させることにより、上つかみ具１１１を所定の力でクロスヘッド２３に対して締結することができる。

枠部材１３９は、連結軸１３１に螺合して固定された支持部１３７と、連結軸１３１の周囲を囲う矩形状の枠部１３６とから構成される。支持部１３７の上面には、半球状の凸部１３８が形成されており、角度調整用カラー部材１３４の下面にはこの凸部１３８と対応する形状を有する半球状の凹部が形成されている。また、支持部１３７の下面は平面状となっており、平面状の位置調整用カラー部材１３５の上面と当接している。

図９は、従来の軸心調整装置１１３における角度調整用カラー部材１３４付近の平面概要図である。

この角度調整用カラー部材１３４は、平面視において矩形状、あるいは円形等の形状を有し、その外周面は、枠部材１３９における枠部１３６と螺合する４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４の先端部と当接している。このため、４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４を調整することにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに傾斜させて上つかみ具１１１の角度を調整することが可能となる。すなわち、４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４のうち、互いに対向する２本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材１３９の半球状の凸部１３８を角度調整用カラー部材１３４の半球状の凹部に沿って移動させることにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに傾斜させることが可能となる。そして、この連結軸１３１の傾斜に伴って、上つかみ具１１１が傾斜する。

図１０は、従来の軸心調整装置１１３における位置調整用カラー部材１３５付近の平面概要図である。

この位置調整用カラー部材１３５は、平面視において矩形状、あるいは円形等の形状を有し、その外周面は、枠部材１３９における枠部１３６と螺合する４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４の先端部と当接している。このため、４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４を調整することにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに移動させて上つかみ具１１１の位置を調整することが可能となる。すなわち、４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４のうち、互いに対向する２本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材１３９を位置調整用カラー部材１３５の上面に沿って移動させることにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに位置調整用カラー部材１３５に対して相対的に移動させることが可能となる。そして、この連結軸１３１の相対的な移動に伴って、上つかみ具１１１が移動する。

この従来の軸心調整装置１１３においては、枠部材１３９における支持部１３７の上面に半球状の凸部１３８を形成するとともに、支持部１３７の下面を平面状としているが、半球状の凸部１３８を形成するには製作コストが高額となることを考慮し、枠部材１３９の上下両面に円筒状曲面から成る凹部を形成するとともに、その上下に円筒状曲面から成る凸部を形成した一対のカラー部材を配設した軸心調整装置も提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された軸心調整装置においても、上述した４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４および４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４に相当するネジを調整することにより、連結軸に連結された上つかみ具の位置および角度が調整可能となっている。

特許第３８４９３３１号公報

従来の軸心調整装置においては、試験片に試験力が作用した場合にも上つかみ具１１１の軸心が変化しないように、一対のジャッキボルト１３３を利用して取付板１３２をクロスヘッド２３に対して上方に移動させることにより、連結軸１３１に対して大きな引張力を作用させ、上つかみ具１１１を所定の力でクロスヘッド２３に対して締結しておく必要がある。すなわち、従来の軸心調整装置は、クロスヘッド２３を貫通する連結軸１３１を使用する構成であることから、既存の材料試験機にこの軸心調整装置を追加することは困難である。

従来の軸心調整装置は、一対のジャッキボルト１３３を利用して連結軸１３１に引張力を付与する構成であることから、軸心調整装置を下つかみ具側である本体テーブル上に配設する場合には引張力を付与することが困難となる。また、従来のようにクロスヘッドを貫通する連結軸を有さない軸心調整装置を採用した場合においても、この軸心調整装置がクロスヘッドに取り付けられ、または、この軸心調整装置にロードセル等が取り付けられた後は、その引張力の調整を行うことができないという問題も生ずる。

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、負荷枠に貫通孔等を形成することなく取り付けが可能であり、また、取り付け後も引張力の調整が可能な材料試験機の軸心調整装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置であって、前記負荷枠に連結された固定側ベース部と、前記つかみ具に連結された移動側ベース部と、前記固定側ベース部と前記移動側ベース部とを締結するための連結軸と、前記連結軸の外周部における前記固定側ベース部と前記移動側ベース部との間の位置に配置され、前記連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構と、前記連結軸に対して引張力を生じさせるくさび機構とを備え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、前記くさび機構は、前記連結軸と連結され、前記連結軸の軸心と垂直な平面に対して傾斜する傾斜面が前記連結軸の外周部に形成されたテーパー部材と、前記テーパー部材に形成された傾斜面と対応する傾斜面を有し、前記連結軸に近接する位置と前記連結軸から離隔する位置の間で移動可能な複数のくさび部材と、を備え、前記複数のくさび部材を移動させることにより、前記連結軸に対して引張力を生じさせる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記テーパー部材は、前記連結軸の一端に配設されたナット部材に付設される。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記くさび機構は、前記連結軸の外周部を囲う円筒状の形状を有し、その一方の端縁が前記連結軸の軸心と垂直な平面と平行であるとともに、その他方の端縁が前記連結軸の軸心と垂直な平面に対して傾斜した螺旋状の形状を有する一対の環状くさびを、螺旋状をなす端縁を互いに当接する状態で対向配置した構成を有し、前記一対の環状くさびを、前記連結軸の外周部において当該連結軸の軸心を中心に相対的に回転させることにより、前記連結軸に対して引張力を生じさせる。

請求項５に記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、前記調心機構は、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方側に、その中心が前記つかみ具側を向く球面状の当接面が形成され、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方側に、平面状の当接面が形成された調心部材と、前記連結軸の軸心の角度を調整するための、その軸心を前記連結軸の軸心に向かう方向に向けて配置された複数の調整ネジと、前記連結軸の軸心の位置を調整するための、その軸心を前記連結軸の軸心に向かう方向に向けて配置された複数の調整ネジとを備える。

請求項１に記載の発明によれば、くさび機構を利用して連結軸に対して引張力を付与する構成であることから、この軸心調整装置を貫通孔等を形成することなく負荷枠に取り付けることができ、また、負荷枠への取り付け後、あるいは、ロードセル等を取り付け後も引張力の調整が可能となる。

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、くさび部材を連結軸に近接または離隔するように移動させることにより、容易に引張力を調整することができ、また、引張力の調整を連結軸の側方から行うことができることから、軸心調整装置全体をコンパクトに構成することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、一対の環状くさびを相対的に回転させることにより、容易に引張力を調整することができ、また、引張力の調整を連結軸の側方から行うことができることから、軸心調整装置全体をコンパクトに構成することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、固定側ベース部および移動側ベース部と調心部材とに形成された球面状および平面状の当接面の作用により、複数の調整ネジを利用して連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを容易に調整することが可能となる。

この発明を適用する材料試験機の概要図である。この発明の第１実施形態に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。くさび部材８０の斜視図である。球面ライナー３２をその裏面側から見た斜視図である。調心部材４１の斜視図である。この発明の第２実施形態に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。環状くさび８１の斜視図である。従来の軸心調整装置１１３の概要図である。従来の軸心調整装置１１３における角度調整用カラー部材１３４付近の平面概要図である。従来の軸心調整装置１１３における位置調整用カラー部材１３５付近の平面概要図である。

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、この発明を適用する材料試験機の概要図である。

この材料試験機は、基台１６と、この基台１６上に立設された左右一対のねじ棹１７と、左右一対のねじ棹１７と螺合するナット部を備え、ねじ棹１７に対して昇降するクロスヘッド２３とを備える。これらの基台１６、一対のねじ棹１７およびクロスヘッド２３は、試験片１０に負荷を付与するための負荷枠を構成する。クロスヘッド２３には、上つかみ具１１が、この発明に係る軸心調整装置２０およびロードセル１３を介して付設されている。また、基台１６には下つかみ具１２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１１および下つかみ具１２により把持される。

一対のねじ棹１７の下端部には、各々、同期ベルト２２と係合する同期プーリー２１が配設されている。また、この同期ベルト２２は、モータ１８の駆動により回転する同期プーリー１９とも係合している。このため、一対のねじ棹１７は、モータ１８の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹１７が同期して回転することにより、クロスヘッド２３は、一対のねじ棹１７の軸心方向に昇降する。

試験片１０に負荷される試験力は、ロードセル１３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１４により検出される。ロードセル１３および変位計１４からの信号は図示しない制御回路に入力される。この制御回路は、ロードセル１５および変位計１４からの信号に基づいて、モータ１８の駆動制御信号を作成する。これにより、モータ１８の回転が制御され、引張や圧縮等の各種材料試験が行われる。

図２は、この発明の第１実施形態に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。

この軸心調整装置２０は、下つかみ具１１の軸心の位置と角度とを調整することにより、上つかみ具１１と下つかみ具１２との軸心を整合させるためのものであり、負荷枠を構成するクロスヘッド２３に固定された固定側ベース部３０と、この固定側ベース部３０にテーパー部材７１およびくさび部材８０を介して当接するナット部材７０と、上つかみ具１１にロードセル１３を介して連結された移動側ベース部５０と、ナット部材７０と移動側ベース部５０とを連結する連結軸９０と、この連結軸９０の外周部における固定側ベース部３０と移動側ベース部５０との間の位置に配置され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０とを備える。

ナット部材７０は、連結軸９０の上端に形成された雄ねじ部と螺合しており、連結軸９０に固定されている。このナット部材７０には、テーパー部材７１が付設されており、このテーパー部材７１は、ナット部材７０を介して連結軸９０と連結される。このテーパー部材７１には、連結軸９０の軸心と垂直な平面に対して傾斜する傾斜面が連結軸９０の外周部に形成された構成を有する。

図３は、くさび部材８０の斜視図である。

このくさび部材８０は、図２に示すように、ナット部材７０に付設されたテーパー部材７１と、固定側ベース部３０を構成する固定側ベースフランジ３１との間に、連結軸９０を中心として放射状に４個、配設されている。すなわち、各くさび部材８０は、テーパー部材７１に形成された傾斜面と対応する傾斜面８９を有し、この傾斜面８９がテーパー部材７１の傾斜面と当接する状態で配置される。また、各くさび部材８０の底面は、後述する固定側ベースフランジ３１に形成された凹部の平面状の底面と当接する状態で配置される。

４個のくさび部材８０は、各々、固定側ベースフランジ３１に配設された位置調整ネジ８４と連結されている。この位置調整ネジ８４を回転させることにより、各くさび部材８０は、連結軸９０に近接する位置と連結軸９０から離隔する位置の間で移動可能となっている。そして、このくさび部材８０の移動により、連結軸９０の上端に固定されたナット部材７０と固定側ベースフランジ３１との距離、言い換えれば、連結軸９０の上端に固定されたナット部材７０と連結軸９０の下端部に固定された後述する移動側ベースフランジ５１との距離が変化し、これに伴って、連結軸９０に付与される引張力が変化する。

再度、図２を参照して、固定側ベース部３０は、固定側ベースフランジ３１と、球面ライナー３２とを備える。球面ライナー３２は、固定側ベースフランジ３１に形成された凹部内に配設されている。固定側ベースフランジ３１は、複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付けられている。

図４は、球面ライナー３２をその裏面側から見た斜視図である。

この球面ライナー３２は、その一方の面に後述する調心部材４１に形成された球面状の当接面４５と対応する形状を有する球面状の当接面３８を有する。この球面ライナー３２は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、球面ライナー３２の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔３９が形成されている。

再度、図２を参照して、移動側ベース部５０は、移動側ベースフランジ５１と、平面ライナー５２とを備える。平面ライナー５２は、移動側ベースフランジ５１に形成された凹部内に配設されている。この移動側ベースフランジ５１は、連結軸９０の下端に形成された雄ねじ部と螺合しており、連結軸９０に固定されている。この移動側ベースフランジ５１には、複数の固定ネジ４９により図２において仮想線で示すロードセル１３が固定されている。そして、図１に示すように、このロードセル１３に対して上つかみ具１１が固定されている。

平面ライナー５２は、その一方の面に後述する調心部材４１に形成された平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面を有する。この平面ライナー５２は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、平面ライナー５２の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。

上述した連結軸９０の外周部における固定側ベース部３０と移動側ベース部５０との間の位置には、調心部材４１と、４本の傾斜調整ネジ４２と、４本の水平位置調整ネジ４３とから構成され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０が配設されている。

図５は、調心部材４１の斜視図である。

この調心部材４１の固定側ベース部３０側には、その中心が上つかみ具１１側を向く球面状の当接面４５が形成されている。この当接面４５は、上述した球面ライナー３２における球面状の当接面３８と対応する形状を有する。また、この調心部材４１の移動側ベース部５０側には、平面状の当接面が形成されている。この調心部材４１は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、調心部材４１の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔４４が形成されている。

調心部材４１の側面における傾斜調整ネジ４２の先端部に当接する位置には座グリ部４６が形成されており、水平位置調整ネジ４３の先端部に当接する位置には、座グリ部４７が形成されている。傾斜調整ネジ４２は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が調心部材４１の外周面に形成された座グリ部４６と当接する状態で、固定側ベース部３０における固定側ベースフランジ３１に配設されている。一方、水平位置調整ネジ４３は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が調心部材４１の外周面に形成された座グリ部４７と当接する状態で、移動側ベース部５０における移動側ベースフランジ５１に配設されている。これらの傾斜調整ネジ４２と水平位置調整ネジ４３とは、平面視において、９０度の角度位置ごとに４本、配設されている。

以上のような構成を有する材料試験機の軸心調整装置２０を組み立てる場合においては、最初に、連結軸９０の下端部に移動側ベースフランジ５１を螺合させる。そして、連結軸９０の外周部に、平面ライナー５２、調心部材４１、球面ライナー３２、固定側ベースフランジ３１およびくさび部材８０を順次積層した上で、連結軸９０の上端部にテーパー部材７１が付設されたナット部材７０を螺号させることにより、これらの部材を一体化する。また、位置調整ネジ８４、傾斜調整ネジ４２および水平位置調整ネジ４３を必要位置に設置する。

そして、移動側ベースフランジ５１にロードセル１３を介して上つかみ具１１を取り付ける。また、固定側ベースフランジ３１を複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付ける。また、基台１６には下つかみ具１２を取り付けておく。

この状態において、この発明に係る軸心調整装置２０を利用して、下つかみ具１２の軸心の位置と角度とを調整することにより、上つかみ具１１と下つかみ具１２との軸心を整合させる。この場合には、例えば特開昭６４−３１０３３号公報に記載されたように、複数の歪みゲージを取り付けた試験片の両端部を上つかみ具１１と下つかみ具１２とにより把持した状態で下つかみ具１２の軸心の位置と角度とを調整し、そのときの歪みゲージの検出値に基づいて軸心の整合性を確認する作業が実行される。

この調整時においては、傾斜調整ネジ４２を回転させることにより、連結軸９０の軸心の角度を調整するとともに、水平位置調整ネジ４３を回転させることにより、連結軸９０の軸心の位置を調整する。すなわち、４本の傾斜調整ネジ４２を所定の方向に回転させることにより、固定側ベースフランジ３１と調心部材４１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、固定側ベース部３０における球面ライナー３２の球面状の当接面と調心部材４１における球面状の当接面４５とが当接した状態で、固定側ベース部３０と調心部材４１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の角度が変更される。また、４本の水平位置調整ネジ４３を所定の方向に回転させることにより、移動側ベースフランジ５１と調心部材４１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、移動側ベース部５０における平面ライナー５２の平面状の当接面と調心部材４１における平面状の当接面とが当接した状態で、移動側ベース部５０と調心部材４１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の水平方向の位置が変更される。

連結軸９０（すなわち上つかみ具１１）の軸心の角度と位置が調整できれば、連結軸９０に予め付与されている引張力を必要に応じ調整することにより、軸心調整装置２０全体の締付力を適切なものとする。この場合においては、位置調整ネジ８４を回転させることにより、４個のくさび部材８０を連結軸９０の軸心方向に移動させる。これにより、連結軸９０の上端に固定されたナット部材７０と固定側ベースフランジ３１との距離、言い換えれば、連結軸９０の上端に固定されたナット部材７０と連結軸９０の下端部に固定された後述する移動側ベースフランジ５１との距離が広がることになり、これに伴って、連結軸９０に対して必要な引張力が付与されることになる。

この軸心調整装置２０においては、くさび部材８０の位置を調整することにより連結軸９０に対して必要な引張力を付与することができる。このとき、引張力の調整操作を軸心調整装置２０の横方向の位置から実行することが可能であることから、軸心調整装置２０をコンパクトなものとすることができるばかりではなく、この軸心調整装置２０をクロスヘッド２３等の負荷枠やロードセル１３に連結した後においても、引張力を調整することが可能となる。このため、既存の材料試験機にこの軸心調整装置２０を追加する場合に、好適なものとなる。

なお、上述した実施形態においては、固定側ベース部３０が球面状の当接面３８が形成された球面ライナー３２と固定側ベースフランジ３１とを備え、移動側ベース部５０が平面状の当接面が形成された当接部材５３と移動側ベースフランジ５１とを備えている。これにより、球面ライナー３２と平面ライナー５２とを強度の強い材質で構成するとともに、固定側ベースフランジ３１と移動側ベースフランジ５１とを、加工性のよい材質で構成することができる。しかしながら、固定側ベースフランジ３１と移動側ベースフランジ５１に対して直接加工を行うことにより、固定側ベースフランジ３１自体に球面状の当接面を、また、移動側ベースフランジ５１自体に平面状の当接面を形成してもよい。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図６は、この発明の第２実施形態に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。

この軸心調整装置２０は、負荷枠を構成するクロスヘッド２３に固定された固定側ベースフランジ３７と、この固定側ベースフランジ３７に当接するナット部材７２と、上つかみ具１１にロードセル１３を介して連結された移動側ベースフランジ５３と、一対の環状くさび８１と、当接部材３５と、ナット部材７２と移動側ベースフランジ５３とを連結する連結軸９０と、この連結軸９０の外周部における当接部材３５と移動側ベースフランジ５３との間の位置に配置され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構６０とを備える。

ナット部材７２は、連結軸９０の上端に形成された雄ねじ部と螺合しており、連結軸９０に固定されている。固定側ベースフランジ３７は、複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付けられている。移動側ベースフランジ５３には、複数の固定ネジ４９により図６において仮想線で示すロードセル１３が固定されている。そして、第１実施形態の場合と同様、図１に示すように、このロードセル１３に対して上つかみ具１１が固定されている。

図７は、環状くさび８１の斜視図である。

この環状くさび８１は、その中央部に連結軸９０の貫通孔８３が形成され、連結軸９０の外周部を囲うことができる円筒状の形状を有する。この環状くさび８１の下面は、環状くさび８１を連結軸９０の外周部に装着した場合に、この連結軸９０の軸心と垂直な平面となる平行な平面となっている。一方、この環状くさび８１の上面は、環状くさび８１を連結軸９０の外周部に装着した場合に、この連結軸９０の軸心と垂直な平面に対して傾斜した螺旋状の形状を有する傾斜面８５となっている。この環状くさび８１の外周部には、環状くさび８１を連結軸９０の外周部において回転させるための回し穴８２が形成されている。

図６に示すように、連結軸９０の外周部において一対の環状くさび８１を、螺旋状をなす傾斜面８５が互いに当接する状態で対向配置するとともに、これら一対の環状くさび８１を、連結軸９０の軸心を中心に相対的に回転させた場合においては、螺旋状をなす傾斜面８５の作用により一対の環状くさび８１が占める高さが変化し、図６に示す固定側ベースフランジ３１の下面と当接部材３５の上面との距離が変更される。これにより、連結軸９０に対して引張力が生ずることになる。

一対の環状くさび８１と当接する位置に配置された当接部材３５は、図４に示す球面ライナー３２と同様の形状を有する。すなわち、この当接部材３５は、その一方の面に球面状の当接面を有する。この当接部材３５は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、当接部材３５の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。

連結軸９０の外周部における当接部材３２と移動側ベースフランジ５１との間の位置には、調心部材６１と、４本の傾斜調整ネジ６２と、４本の水平位置調整ネジ６３とから構成され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構６０が配設されている。

この調心部材６１の当接部材３５側には、その中心が上つかみ具１１側を向く球面状の当接面が形成されている。この当接面は、上述した当接部材３５における球面状の当接面と対応する形状を有する。また、この調心部材６１の移動側ベースフランジ５３側には、平面状の当接面が形成されている。この調心部材６１は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、調心部材６１の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。

調心部材６１は、フランジ状の突出部を備え、この突出部には、傾斜調整ネジ６２と水平位置調整ネジ６３とが、平面視において９０度の角度位置ごとに４本、配設されている。傾斜調整ネジ６２は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が当接部材３５外周面と当接する状態で、調心部材６１に配設されている。一方、水平位置調整ネジ６３は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が移動側ベースフランジ５３の外周面と当接する状態で、調心部材６１に配設されている。

なお、上述した球面ライナー３２の当接面、平面ライナー５２の当接面、調心部材４１の球面状の当接面４５および平面状の当接面、当接部材３５の球面状の当接面、調心部材６１の球面状の当接面および平面状の当接面における必要な部分には、耐摩耗性の向上と摩擦低減のため、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン／Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅＣａｒｂｏｎ）コーティングがなされている。

以上のような構成を有する材料試験機の軸心調整装置２０を組み立てる場合においては、最初に、連結軸９０の下端部に移動側ベースフランジ５３を螺合させる。そして、連結軸９０の外周部に、調心部材６１、当接部材３５、一対の環状くさび８１、および固定側ベースフランジ３７を順次積層した上で、連結軸９０の上端部にナット部材７２を螺号させることにより、これらの部材を一体化する。また、傾斜調整ネジ６２および水平位置調整ネジ６３を必要位置に設置する。

そして、移動側ベースフランジ５３にロードセル１３を介して上つかみ具１１を取り付ける。また、固定側ベースフランジ３７を複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付ける。また、基台１６には下つかみ具１２を取り付けておく。

この状態において、この発明に係る軸心調整装置２０を利用して、下つかみ具１２の軸心の位置と角度とを調整することにより、上つかみ具１１と下つかみ具１２との軸心を整合させる。この場合にも、複数の歪みゲージを取り付けた試験片の両端部を上つかみ具１１と下つかみ具１２とにより把持した状態で下つかみ具１２の軸心の位置と角度とを調整し、そのときの歪みゲージの検出値に基づいて軸心の整合性を確認する作業が実行される。

この調整時においては、傾斜調整ネジ６２を回転させることにより、連結軸９０の軸心の角度を調整するとともに、水平位置調整ネジ６３を回転させることにより、連結軸９０の軸心の位置を調整する。すなわち、４本の傾斜調整ネジ６２を所定の方向に回転させることにより、当接部材３５と調心部材６１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、当接部材３５の球面状の当接面と調心部材６１における球面状の当接面とが当接した状態で、当接部材３５と調心部材６１とが相対的に移動し、これに伴って、固定側ベースフランジ３７と調心部材６１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の角度が変更される。また、４本の水平位置調整ネジ６３を所定の方向に回転させることにより、移動側ベースフランジ５３と調心部材６１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、移動側ベースフランジ５３における平面状の当接面と調心部材６１における平面状の当接面とが当接した状態で、移動側ベースフランジ５３と調心部材６１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の水平方向の位置が変更される。

連結軸９０（すなわち上つかみ具１１）の軸心の角度と位置が調整できれば、連結軸９０に付与されている引張力を必要に応じて調整することにより、軸心調整装置２０全体の締付力を適切なものとする。この場合においては、回し穴８２を利用して一対の環状くさび８１を、連結軸９０の外周部において連結軸９０の軸心を中心に相対的に回転させる。これにより、固定側ベースフランジ３１の下面と当接部材３５の上面との距離が変更され、連結軸９０に対して必要な引張力付与されることになる。

ここで、摩擦力により一対の環状くさび８１を相対的に回転させることが困難な場合等においては、上つかみ具１１と下つかみ具１２とによりダミーの試験片の両端を把持した状態で、このダミーの試験片に最大の試験力（例えば、材料試験時より大きな引張力)を付与し、この状態で一対の環状くさび８１を相対的に回転させる。これにより、連結軸９０に、材料試験を実行するのに十分な引張力を生じさせることが可能となる。

この第２実施形態に係る軸心調整装置２０においても、一対の環状くさび８１の回転角度位置を調整することにより連結軸９０に対して必要な引張力を付与することができる。従って、第１実施形態に係る軸心調整装置２０と同様、引張力の調整操作を軸心調整装置２０の横方向の位置から実行することが可能であることから、軸心調整装置２０をコンパクトなものとすることができるばかりではなく、この軸心調整装置２０をクロスヘッド２３等の負荷枠やロードセル１３に連結した後においても、引張力を調整することが可能となる。このため、既存の材料試験機にこの軸心調整装置２０を追加する場合に、好適なものとなる。

なお、上述した実施形態においては、この発明に係る軸心調整装置を、一対のねじ棹１７の回転により昇降するクロスヘッド２３の作用で試験片１０に試験力を付与する材料試験機に適用する場合について説明したが、この発明を油圧サーボ式、電磁式あるいはエア式の疲労、耐久試験機に適用してもよい。

１０試験片
１１上つかみ具
１２下つかみ具
１３ロードセル
１４変位計
１７ねじ棹
１８モータ
２０軸心調整装置
２３クロスヘッド
３０固定側ベース部
３１固定側ベースフランジ
３２球面ライナー
３５当接部材
３７固定側ベースフランジ
４０調心機構
４１調心部材
４２傾斜調整ネジ
４３水平位置調整ネジ
４４当接面
５０移動側ベース部
５１移動側ベースフランジ
５２平面ライナー
５３当接部材
５４移動側ベースフランジ
６０調心機構
６１調心部材
６２傾斜調整ネジ
６３水平位置調整ネジ
７０ナット部材
７１テーパー部材
７２ナット部材
８０くさび部材
８１環状くさび
８４位置調整ネジ
９０連結軸

Claims

試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置であって、
前記負荷枠に連結された固定側ベース部と、
前記つかみ具に連結された移動側ベース部と、
前記固定側ベース部と前記移動側ベース部とを締結するための連結軸と、
前記連結軸の外周部における前記固定側ベース部と前記移動側ベース部との間の位置に配置され、前記連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構と、
前記連結軸に対して引張力を生じさせるくさび機構と、
を備えたことを特徴とする材料試験機の軸心調整装置。
請求項１に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記くさび機構は、
前記連結軸と連結され、前記連結軸の軸心と垂直な平面に対して傾斜する傾斜面が前記連結軸の外周部に形成されたテーパー部材と、
前記テーパー部材に形成された傾斜面と対応する傾斜面を有し、前記連結軸に近接する位置と前記連結軸から離隔する位置の間で移動可能な複数のくさび部材と、を備え、
前記複数のくさび部材を移動させることにより、前記連結軸に対して引張力を生じさせる材料試験機の軸心調整装置。
請求項２に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記テーパー部材は、前記連結軸の一端に配設されたナット部材に付設される材料試験機の軸心調整装置。
請求項１に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記くさび機構は、
前記連結軸の外周部を囲う円筒状の形状を有し、その一方の端縁が前記連結軸の軸心と垂直な平面と平行であるとともに、その他方の端縁が前記連結軸の軸心と垂直な平面に対して傾斜した螺旋状の形状を有する一対の環状くさびを、螺旋状をなす端縁を互いに当接する状態で対向配置した構成を有し、
前記一対の環状くさびを、前記連結軸の外周部において当該連結軸の軸心を中心に相対的に回転させることにより、前記連結軸に対して引張力を生じさせる材料試験機の軸心調整装置。
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記調心機構は、
前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方側に、その中心が前記つかみ具側を向く球面状の当接面が形成され、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方側に、平面状の当接面が形成された調心部材と、
前記連結軸の軸心の角度を調整するための、その軸心を前記連結軸の軸心に向かう方向に向けて配置された複数の調整ネジと、
前記連結軸の軸心の位置を調整するための、その軸心を前記連結軸の軸心に向かう方向に向けて配置された複数の調整ネジと、
を備える材料試験機の軸心調整装置。