JP5391958B2 - 液槽式材料試験機 - Google Patents

Description

本発明は、液槽に試験片を浸入させ、その材料（試験片）の材料特性を試験する液槽式材料試験機に関する。例えば、液槽内に水のみならず、塩水、オイル或いは試験片に反応を起こさせる各種の液体を充填してその状態で引張試験等が行われている（特許文献１参照）。

従来の液槽式材料試験機については、例えば図１０に示す液槽Ｔを用いて説明する。試験のための液槽Ｔは、機台Ｙに架設され、上方には孔ＦＡ付きの蓋Ｆで覆われている。下方部には液体Ｌの供給口Ｉが設けられ、上方には液体Ｌの排出口Ｄが設けられて、各種の液体の供給、排出ができる構造である。試験片ＴＰの取付けについては、液槽Ｔの底部に例えばピン結合形の取付具Ｇ１が設けられ、試験片ＴＰの上下に形成した各孔（図示せず）にピンＰを貫通させて取付ける。

他方試験片ＴＰの上方の取付けは負荷機構（図示せず）に連結される負荷連結部Ｃの下端に設けられたピン結合具Ｇ２に、ピンＰを貫通させて取付ける。上記の取付作業は、液槽Ｔに液体Ｌが充填された後の段階で行う場合がある。その場合は試験測定者や作業者が液槽内に手を浸入させながら試験片の取付け、取外し等を行う。

特開２００２−２２１４７３号公報

上記のとおりこの種の材料試験では、液槽Ｔ内の液体Ｌの温度や、液体Ｌの種類によっては手を浸入させる行為自体が危険な場合がある。また、危険であるばかりでなく、液槽Ｔ内の狭いスペースで試験片ＴＰを取付ける必要があり、作業性が悪く、水、薬品等の液体Ｌが充填されていないとしても、効率の悪い試験準備作業になる。

本発明が提供する液槽式材料試験機は、
一方と他方の２つの連結部を介して試験片に負荷を与える負荷機構を有し、液体が充填されこの液体中に試験片を浸漬した状態で試験を行う液槽と、試験片を前記液槽内に装着するための試験片取付装置を備える液槽式材料試験機であって、
前記液槽は内底に前記試験片取付装置を取付可能な取付部を備えるとともに前記負荷枠の一方の連結部に固定され、
前記試験片取付装置は、前記液槽内底の取付部に取付可能な固定枠と、前記負荷機構の他方の連結部に連結される負荷枠と、前記固定枠から前記負荷枠の方向に伸びる板とその板の先端に装着され前記固定枠を取り囲む固定環からなり前記固定枠と前記負荷枠を連結するための試験片保持手段と、前記固定枠と前記負荷枠とを連結しまたは連結を解除するための切換機構を備え、
試験を行う際には、前記固定枠と前記負荷枠を連結した状態でその両者の間に試験片を保持したのち前記固定枠を前記液槽内底の取付部に装着し、前記負荷枠を前記負荷機構の他方の連結部に連結し、その後前記切換機構により前記固定枠と前記負荷枠との連結を解除した状態で試験を行うことを特徴とする。

さらに本発明が提供する液槽式材料試験機は、前記試験片取付装置がＴ字形を呈し、前記Ｔ字形の縦長部に試験片保持手段を設けるとともに、前記Ｔ字形の縦長部の下方端に、前記液槽内底に設けられた試験片取付部に結合する結合手段を備える。

さらに本発明が提供する液槽式材料試験機は、前記試験片取付装置における下方端の取付部と液槽内底部の取付部がネジ結合方式で構成される。

さらに本発明が提供する液槽式材料試験機は、試験片取付装置の前記縦長部が液槽に挿入取付けられたとき、前記Ｔ字形の水平延出部が液槽の上方開口の上方に位置し、水平延出部を介して試験片取付装置をその軸心を中心に回転可能に構成されている。

さらに本発明が提供する液槽式材料試験機は、前記試験片保持手段が試験片の下端を固定保持し且つ上端部は負荷機構への連結部材に結合された状態で試験片を保持する構成である。

さらに本発明が提供する液槽式材料試験機は、試験片が液槽の底部に取付けられる際、試験片ＴＰが試験片保持手段から離脱することはなく、且つ負荷機構にて試験が行われるときは負荷が試験片に作用すべく取付けられる。
したがって、手を液体等の中に浸漬させることなく、安全でしかも容易且つ簡略に液槽内に試験片を確実且つ迅速に取付けることが可能である。

本発明によれば、試験片を液槽底部に装着する場合、試験片取付装置を利用し、人体の手等を液中に浸漬することがなく、安全に試験片を効率よく装着することができる。

本発明が提供する液槽式材料試験機のための液槽の構造を示す縦断面図である。 本発明が提供する試験片取付装置の構成を示す図である。 液槽内の液中に試験片取付装置を装着した状態を示す図である。 負荷機構に連結し、且つ液槽に液体を充填した状態で試験を開始する状態を示す図である。 図４に示す装着状態を縦断面して示す図である。 図２に示す実施例とは異なる構成とした試験片取付装置を示す図である。 図６に示す試験片取付装置を液槽内に装着した状態を示す図である。 図７に示す試験片取付装置を液槽内に装着し、且つ液槽に液体を充填した状態を示す図である。 試験片を負荷機構に対して連結し或いは解除の切換機構の構成を示す図である。 従来の液槽式材料試験機に使用された液槽の一例を一部断面して示す図である。

本発明が提供する液槽式材料試験機は、試験片を液槽に取付ける際、手などが液槽内の液中に浸漬しないよう構成されたもので、その構成の主体は試験片保持手段を備えていることである。この試験片保持手段は、試験片の下端を固定されるとともに、両側夫々２枚の板にて保持されている。

しかも、この試験片保持手段の下端部には、液槽の底部に設けられた試験片の下端を固定的に保持するとともに、下端部には、液槽の底部に設けられた雌ネジにねじ込み可能な雄ネジを備えている。しかも、その丈の大きさは、液槽の底部にねじ込みされたとき、その上部が液槽の開口部から突出する高さに設定されていて、試験片保持手段を着脱させる際、回転操作が容易に行ない得る構成となっている。

さらに本発明が提供する液槽式材料試験機は、前記液槽の内部構成（雌ネジの設置を前提として、雌ネジに対してねじ込み設置される試験片保持手段は、試験片の下端が前記雄ネジと一体の固定部に結合され、他方試験片ＴＰの上端を負荷機構に連結させる連結部材に結合させて保持可能に構成された試験片保持手段を備える。

しかもこの試験片保持手段は液槽に挿入されるもその長さは液槽の開口から突出する丈を有して、この試験片保持手段を回転できる構成となっている。したがって、液中に手を浸漬させることなく操作できる。

本発明が提供する液槽式材料試験機における液槽は、上記のとおりであり、その実施例の説明については、液槽の構成と、試験片取付装置の構成とを分けて説明するが、まず図１に示される液槽についてその構成を説明する。

本発明が提供する第１の実施例として、液槽の構成、特に液槽の内底部に設置される試験片取付装置との結合の構成について説明する。
図１は、液槽１と試験片取付装置との結合を示す液槽１の縦断面を示す図である。上方の液槽枠１Ｅと蓋３が縦断面されて示されている。液槽１は架台５上に基台２を介して架設されている。

液槽１の上方には液体の排出口８が付設され、下方には供給口９が付設されていて、各種液体の供給、排出を可能にしており、各種の試験ができるようになっている。上方は蓋３で閉塞でき、蓋３の中央部位には後述する試験片取付装置の挿入、引き出しが可能な孔３Ｈが穿設されている。

液槽１の内方中央内底部位には、後述する試験片取付装置の下方端に設けられた雄ネジ（後述）がネジ結合できる雌ネジ７が設けられている。前記雌ネジ７は液槽１の内底中央位置に設けられているが、具体的には図面に示すとおり基台２の上面に設けられている。

基台２と液槽枠１Ｅは溶接にて接合されており、雌ネジ７が液槽枠１Ｅの下方中央部底部位に設置されている。液槽１は図示のとおり、架台５に架設されているが、この架台５は設置面に対して基板４を介してボルト６にて固定され、さらに架台５の上面に基台２がボルト６にて固定されている。液槽１の構成は以上のとおりである。

つぎに上記液槽１に対して試験片ＴＰを取付ける試験片取付装置について、その構成と作動を説明する。試験片取付装置は、試験片ＴＰを液槽１に取付けるための機能を備えたもので、図２に示す構成となっている。以下具体的な内容を図２に示す実施例に従って説明する。

試験片取付装置１０は、概略Ｔ字形をなし上方突出部が負荷機構（図示せず）との結合部であり、下方の縦長部には試験片ＴＰを保持する試験片保持手段１０Ｆが設置されている。そしてさらにこの中間部位に、試験片取付装置全体をその軸心を中心に回転させるためのアーム１０Ａと操作ハンドル１０Ｈが設置されている。さらに試験片取付装置１０の下方端には、液槽１の底部における雌ネジ７にねじ込まれる雄ネジ１０Ｎが設置されている。

さらに、Ｔ字形の上方部には連結器１０Ｇが取付けられ、前記上方部に負荷機構（図示せず）に連結される連結具１０Ｅが設けられている。さらに試験片取付装置１０には、上端部に固定環１０Ｋが設けられている。
この固定環１０Ｋは、アーム１０Ａ、および試験片保持手段１０Ｆとしての負荷枠１０Ｗと両側の板１０Ｐと一体的に構成されている。負荷枠１０Ｗは固定環１０Ｋを貫通して上端は連結具１０Ｅに連結され、他方下端は試験片ＴＰの上端がピンＫＰ２を介して連結されている。しかもこの負荷枠１０Ｗは固定環１０Ｋに設けられた連結ネジＮＪにて固定環１０Ｋに連結され、連結ネジＮＪを緩めることで固定環１０Ｋから解放される。

さらに固定環１０Ｋには試験片取付装置１０のＴ字形の下方に伸びる形で両側部に固定の板１０Ｐが付設され、この両方の板１０Ｐの下端部は雄ネジ１０Ｎと一体的に構成されていて、Ｔ字形の縦長部の剛性が維持されており、２枚の板１０Ｐ間に試験片ＴＰが保持される。

この試験片取付装置に設けられた試験片保持手段１０Ｆに保持されている試験片ＴＰは図示のとおり、その上方端が負荷枠１０Ｗに対してピンＫＰ２を介して結合され、他方試験片ＴＰの下方端は、雄ネジ１０Ｎ、固定盤１０Ｖと一体のピンＫＰ１に結合されている。そして試験片ＴＰは以上の状態で試験片取付装置１０に内設されている試験片保持手段１０Ｆに保持され、試験片取付装置１０に取付けられる。なお、試験片保持手段１０ＦはＴ字形をなした試験片取付装置１０において下方縦長部位で、両側に板１０Ｐが配置されこの両板１０Ｐ間に試験片ＴＰを保持する。

上記したとおり、最も重要な点は、試験片ＴＰは試験の負荷が作用するための準備として、試験片取付装置１０においては、その上端が負荷機構とピン結合され、他方下端は前記液槽１の底に設置された雌ネジ７にねじ込まれる雄ネジ１０Ｎと一体の固定枠１０Ｂにピン結合されており、その状態で試験片取付装置に取付けられているということである。

試験片取付装置１０は図２に示すとおり、液槽１に挿入取付けられるが、正面から見てＴ字形をなし、試験片ＴＰを両側の板１０Ｐで保持する縦長部位と、上方部位にて両側水平方向に延出した回転用のアーム１０Ａならびにこの両アーム１０Ａの端部に操作ハンドル１０Ｈが設けられている。

ところで、上記のとおり試験片ＴＰは試験片保持手段１０Ｆに保持されるが、試験片ＴＰに対して負荷が作用する状態と、負荷が作用しない状態の切換ができる切換機構が設けられている。以下この点について説明する。

この切換機構は図９に示すとおりである。図９は、試験片保持手段１０Ｆの水平アームと縦方向試験片保持手段の交叉部の上部断面を示すが、負荷枠１０Ｗと固定環１０Ｋの関係が示されている。すなわち、負荷枠１０Ｗには固定環１０Ｋが挿設されており、固定環１０Ｋには連結ネジＮＪがねじ込まれている。負荷枠１０Ｗには図９に示すとおり凹部の孔ＮＳが形成され、孔ＮＳに連結ネジＮＪをねじ込むことで負荷枠１０Ｗと固定環１０Ｋを固定する。連結ネジＮＪがねじ込まれているときは負荷枠１０Ｗと固定環１０Ｋは、一体的である。

したがって、上記のとおり負荷機構に連結されて試験を開始する場合は、連結ネジＮＪを緩めて連結ネジＮＪの先端を負荷枠１０Ｗの外周から遠ざけ、固定環１０Ｋ内を負荷枠１０Ｗが上下動可能にする。上記の状態で試験が行われ終了した後は、負荷枠１０Ｗに連結ネジＮＪをねじ込む。
本発明が提供する液槽式材料試験機の試験片取付装置は、以上説明したとおりであって、以下の各行程で試験が実施される。

第１行程
液槽１に液体Ｌを充填させる。この場合液体供給パイプ（図示せず）を供給口９に連結する。
第２行程
試験片ＴＰを試験片取付装置における試験片保持手段に取付け保持する。この場合試験片保持手段１０Ｆの２枚の板１０Ｐの間に試験片を板１０Ｐの側面に対して垂直に設置し、図２に示すとおりピン結合で負荷枠１０Ｗと固定部材との間に取付ける。
第３行程
上記試験片ＴＰが保持されると試験片取付装置１０を液体が充填された液槽１内に挿入架設する。この場合、液槽１の蓋３に設けられた孔３Ｈから試験片取付装置１０を挿入し、下端の雄ネジ１０Ｎを液槽１の内底に設置された雌ネジ７にねじ込み結合させる。
第４行程
雄ネジ１０Ｎと雌ネジ７が結合されたことを確認した後、挿入した試験片取付装置１０における操作ハンドル１０Ｈを介して軸心を中心に回転させ、雄ネジ１０Ｎを雌ネジ７にねじ込む。図３はこのときの状態を示しており、試験片取付装置１０が液槽１内に架設される。その結果、図３に示すとおり、試験片ＴＰが液体Ｌ中に浸漬されることになる。
第５行程
試験片取付装置１０が架設され、試験片ＴＰが液体Ｌ中に浸漬されると、その状態において試験片取付装置１０の上端部を負荷機構（図示せず）に連結させる。すなわち具体的には連結部ＴＣを、負荷機構（図示せず）に連結させる。図４はこの連結前の状態を示している。
第６行程
負荷機構（図示せず）に連結部ＴＣを介して連結するとともに、固定環１０Ｋの連結ネジＮＪを緩めて固定環１０Ｋに対して負荷枠１０Ｗが相対的に自在な状態にする。すなわち負荷機構（図示せず）に連結された負荷枠１０Ｗが固定環１０Ｋに対し上下動自在の関係となる。以上の操作を終えると試験が開始でき、試験片ＴＰは上下端がピン結合で、負荷機構に連結されており、負荷が作用して試験片ＴＰに引張荷重が作用し、液体Ｌの化学的な作用も受けながら、目的の試験が行われる。なお、図５は図４の液槽１を側方から見た図である。
第７行程
試験が終了すると、排出口８から排出パイプ（図示せず）を挿入接続して排出する。試験片ＴＰは試験負荷によって破断されるも、試験片取付装置１０における試験片保持手段１０Ｆに保持される。最後に連結ネジＮＪを締め付け固定する。試験片取付装置１０を逆回転操作し、雄ネジ１０Ｎを雌ネジ７から開放する。そして、試験片取付装置１０を液槽１から取り出し、以上で試験作業は終了する。
第８行程
試験片取付装置１０は負荷機構（図示せず）との連結が解かれ分離される。
第９工程
試験片ＴＰが試験片取付装置１０における試験片保持手段から外され、試験が完了する。

本発明による液槽式材料試験機のための試験片取付装置に関する第２の実施例は、試験片ＴＰの試験片保持手段への取付けが、ネジ結合方式で試験片保持手段すなわち試験片取付装置に保持される方式の実施例である。

第２の実施例は図６に示されている。図６に示すネジ結合方式により試験片取付装置１１は、図２に示す試験片取付装置１０と概略同形に構成されている。すなわち、図２に示す試験片取付装置１０とは、上述したとおり試験片保持手段１１Ｆにおける断面円形の試験片ＴＲＰの保持方法（取付け方法）が異なる点である。

図６に示すとおり、試験片ＴＲＰが丸棒状の例であるが、試験片ＴＲＰの上下両端にネジＳが設けられ、このそれぞれのネジＳが、試験片保持手段１１Ｆにおける試験片取付けのための上方側の固定環１１Ｋに対して、上下動可能に設けられた負荷枠１１Ｗと、下方側の固定環１１Ｌに固定された固定枠１１Ｂにネジ込まれている。固定枠１１Ｂは、雄ネジ１１Ｎと一体的に固定されていて、１１Ｖは固定盤である。試験片取付装置１１の回転手段等については試験片取付装置１０と同一であり、アーム１１Ａと操作ハンドル１１Ｈが設置されている。また固定環１１Ｋと負荷枠１１Ｗの関係は前述した図２に示す実施例と同一である。

したがって、このネジ込式の試験片保持手段１１Ｆを備えた試験片取付装置１１を採用して試験片ＴＲＰを液槽１に取付けることもできる。なお、図６に示す１１Ｐは、試験片保持手段１１Ｆのそれぞれ両側に設置された板で、この２枚の板１１Ｐによる剛性にて試験片ＴＲＰが保持される。なお、１１Ｇは、試験片取付装置１０と同一に内設した連結器であり、１１Ｅは連結具である。この連結具１１Ｅは試験機の負荷機構に連結され負荷重を伝達するものである。

試験片ＴＲＰの形状は図示例では丸棒であるが、角材の試験片にも適用可能である。
以上説明したとおり、本発明が提供する液槽式材料試験機は、主体をなす試験片取付装置１１が試験片保持手段１１Ｆを備えたものである。

図７はこの実施例２による液槽式材料試験機用の試験片取付装置を装着した状態を示す断面図である。そしてさらに図８は液槽１に液体Ｌが充填された状態を示している。
この第２の実施例による試験操作は上述した第１実施例と基本的に異なるものではなく、第１実施例における第１行程から第９行程の順で試験作業が展開される。

この発明による液槽式材料試験機では液体温度や、液体の種類によっては液体で満たされた状態の中に手を入れる行為自体が危険な事態は生起せず試験片を液槽内に取付けることができ、取付作業も容易で且つ安全である。液槽内という狭いスペースで試験片をつかみ具に取付ける必要がなくなる。

本発明は以上説明したとおりであるが、上記または図示例に限定されることなく、種々の変形例を包含する。例えば、液槽１の底に２個の雌ネジを設置して、試験片取付装置を夫々に連結する２連形の液槽式材料試験機を提供することもできる。さらには多連形の液槽式材料試験機を提供することもできる。試験片取付装置を液槽に対して垂設するとき液槽の蓋に当接させないガイドを設ける構成とすることもできる。

１、Ｔ 液槽
１Ｅ 液槽枠
２ 基台
３、Ｆ 蓋
３Ｈ 孔
４ 基板
５ 架台
６ ボルト
７ 雌ネジ
８、Ｄ 排出口
９、Ｉ 供給口
１０、１１ 試験片取付装置
１０Ａ、１１Ａ アーム
１０Ｂ、１１Ｂ 固定枠
１０Ｅ、１１Ｅ 連結具
１０Ｆ、１１Ｆ 試験片保持手段
１０Ｇ、１１Ｇ 連結器
１０Ｈ、１１Ｈ 操作ハンドル
１０Ｋ、１１Ｋ 固定環
１０Ｎ、１１Ｎ 雄ネジ
１０Ｐ、１１Ｐ 板
１０Ｖ、１１Ｖ 固定盤
１０Ｗ、１１Ｗ 負荷枠
１１Ｌ 固定環
Ｃ 負荷連結部
ＦＡ、ＮＳ 孔
Ｇ１ 取付具
Ｇ２ ピン結合具
Ｌ 液体
ＮＪ 連結ネジ
Ｐ、ＫＰ１、ＫＰ２ ピン
Ｓ ネジ
ＴＣ 連結部
ＴＰ、ＴＲＰ 試験片
Ｙ 機台

Claims (3)

1. 一方と他方の２つの連結部を介して試験片に負荷を与える負荷機構を有し、液体が充填されこの液体中に試験片を浸漬した状態で試験を行う液槽と、試験片を前記液槽内に装着するための試験片取付装置を備える液槽式材料試験機であって、
   前記液槽は内底に前記試験片取付装置を取付可能な取付部を備えるとともに前記負荷枠の一方の連結部に固定され、
   前記試験片取付装置は、前記液槽内底の取付部に取付可能な固定枠と、前記負荷機構の他方の連結部に連結される負荷枠と、前記固定枠から前記負荷枠の方向に伸びる板とその板の先端に装着され前記固定枠を取り囲む固定環からなり前記固定枠と前記負荷枠を連結するための試験片保持手段と、前記固定枠と前記負荷枠とを連結しまたは連結を解除するための切換機構を備え、
   試験を行う際には、前記固定枠と前記負荷枠を連結した状態でその両者の間に試験片を保持したのち前記固定枠を前記液槽内底の取付部に装着し、前記負荷枠を前記負荷機構の他方の連結部に連結し、その後前記切換機構により前記固定枠と前記負荷枠との連結を解除した状態で試験を行うことを特徴とする液槽式材料試験機。
2. 前記固定枠と前記液槽内底部の取付部がネジ結合方式で構成されることを特徴とする請求項１記載の液槽式材料試験機。
3. 前記試験片取付装置には水平延出部が設けられ、前記試験片取付装置が前記液槽に取付けられるとき、該水平延出部を介して前記試験片取付装置をその軸心を中心に回転可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載の液槽式材料試験機。

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