JP7409328B2

JP7409328B2 - 試験機用のクランプ構造、および、試験機

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Publication number: JP7409328B2
Application number: JP2021002778A
Authority: JP
Inventors: 賢太上野
Original assignee: Shimadzu Corp
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Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2024-01-09
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Description

本発明は、試験機用のクランプ構造、および、試験機に関する。

従来、試験機では、試験機本体の軸部材をクランプ、アンクランプ可能に支持するクランプ構造を設けることで、試験対象に応じて、試験機本体の姿勢や位置などを変更している。
この種のクランプ構造として、特許文献１には、支柱に沿って昇降可能なクロスヘッドを、試験片の高さに合わせた位置で支柱に固定するための油圧クランプが開示されている。特許文献１では、クロスヘッドに、支柱が挿入される孔とその孔から延びる割溝が形成されており、割溝が形成された部位を油圧シリンダ機構で締め付けてクランプしている。特許文献１では、圧力スイッチで、油圧が所定値以上か否かを検出してクランプ状態を検出している。

特開２０１３－５７６１１号公報

ところで、割部を締め付けるクランプ構造としては、ボルトで締め付ける構造も知られている。しかしながら、試験機本体では、その用途の特性上、割部の剛性が高くなり、ボルトで締め付ける際の割部の変形量が極めて小さい。このため、締め付ける際のボルトの軸方向のストローク量が小さく、ボルトの位置に基づいてクランプ状態か否かを検出し難いという課題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ボルトの位置に基づいて精度良くクランプ状態を検出できる試験機用のクランプ構造を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、試験装置の軸部材を支持するクランプ本体と、前記クランプ本体を締め付けるボルトと、前記クランプ本体がクランプ状態であるか否かを前記ボルトの位置に基づいて検出する検出器と、を備え、前記クランプ本体は、前記軸部材が嵌まる嵌合孔と、前記ボルトで締め付けることにより前記軸部材をクランプする割部と、を備え、前記ボルトと前記クランプ本体との間に弾性部材を介在させる、試験機用のクランプ構造に関する。

本発明の第２の態様は、支柱またはトラニオン軸を有する試験装置と、前記支柱または前記トラニオン軸を支持するクランプ本体と、前記クランプ本体を締め付けるボルトと、前記クランプ本体がクランプ状態であるか否かを前記ボルトの位置に基づいて検出する検出器と、を備え、前記クランプ本体は、前記支柱または前記トラニオン軸が嵌まる嵌合孔と、前記ボルトで締め付けることにより前記支柱または前記トラニオン軸をクランプする割部と、を備え、前記ボルトと前記クランプ本体との間に弾性部材を介在させる、試験機に関する。

本発明の第１の態様および第２の態様によれば、ボルトの締め付けを開始してからクランプ状態になるまでのボルトのストローク量を大きくでき、ボルトの位置に基づいて精度良くクランプ状態を検出できる。

第１実施形態に係る試験装置の概略正面図である。第１実施形態に係る試験装置の概略側面図である。クランプ構造の説明図である。クランプ構造の側面図である。クランプ構造の作用説明図であり、図５（Ａ）は、ボルトがクランプ解除位置に移動した状態の図、図５（Ｂ）は、ボルトの先端部がマイクロスイッチのレバーに接触する位置に移動した状態を示す図、図５（Ｃ）は、ボルトがクランプ位置に移動した状態を示す図である。弾性部材が配置されない場合の図３に対応する説明図である。第２実施形態に係る疲労試験機の概略側面図である。加振装置の構造を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

［１．第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る疲労試験機１の概略正面図である。図２は、第１実施形態に係る疲労試験機１の概略側面図である。
本実施形態の試験機の一例としての疲労試験機１は、試験対象ＴＰに対して試験力としての圧縮荷重、引張荷重などの試験荷重を付与して、試験対象ＴＰの疲労試験を行う。

疲労試験機１は、試験装置１０と、試験装置１０を制御する制御装置１００（図２参照）と、を備える。

試験装置１０は、基台１１を有する。基台１１には、鉛直方向上方に延びる支柱１２が立設されている。支柱１２は、試験装置１０の幅方向に一対設けられている。支柱１２には、幅方向に延びるクロスヘッド１３が摺動可能に連結されている。クロスヘッド１３の両端には、支柱１２に沿って延びる昇降シリンダ１４が連結されている。昇降シリンダ１４は、例えば、油圧シリンダである。昇降シリンダ１４は、支柱１２よりも幅方向外側に配置される。

昇降シリンダ１４は、基台１１に固定されたシリンダ本体１４ａと、シリンダ本体１４ａから支柱１２に沿って延びるシリンダロッド１４ｂと、を有する。昇降シリンダ１４は、シリンダロッド１４ｂをシリンダ本体１４ａに対して伸縮させることにより、クロスヘッド１３を支柱１２に沿って昇降させる。クロスヘッド１３には、支柱１２の位置に対応して、クランプ構造３０が設けられている。クランプ構造３０は、試験対象ＴＰの大きさに応じて昇降させたクロスヘッド１３を支柱１２に固定する。

クロスヘッド１３の幅方向中央部には、ロードセル２１が設置されている。ロードセル２１には、試験対象ＴＰの上部を固定する上部治具２２が取り付けられている。上部治具２２の下方には、試験対象ＴＰの下部を固定する下部治具２３が配置される。

下部治具２３は、基台１１内に配置された負荷アクチュエータ２４に支持される。本実施形態の負荷アクチュエータ２４は、油圧シリンダである。負荷アクチュエータ２４は、シリンダ本体２４ａと、シリンダ本体２４ａに対して伸縮するピストンロッド２４ｂとを備える。ピストンロッド２４ｂは上方に延びており、基台１１の内部から上方に伸縮可能に構成されている。ピストンロッド２４ｂの上端には下部治具２３が取り付けられる。負荷アクチュエータ２４は、サーボ弁２５によって、圧油方向と圧油量とが制御されて、ピストンロッド２４ｂが伸縮することで、上部治具２２と下部治具２３との間に固定された試験対象ＴＰに試験力が印加される。この際に、ロードセル２１は、上部治具２２が付与する試験力を計測する。ロードセル２１の計測信号は。制御装置１００に入力される。

基台１１の前面には、昇降シリンダ１４や油圧アクチュエータ１５を作動させるための操作部２６、２７が設けられている。操作部２６、２７の操作信号は、制御装置１００に入力される。

図３は、クランプ構造３０の説明図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面に対応する。図４は、クランプ構造３０の側面図である。図４は、図２の要部拡大図に対応する。
クロスヘッド１３はクランプ構造（試験機用のクランプ構造）３０を有する。クランプ構造３０は、幅方向両側で同様であるため、片側のクランプ構造３０について説明する。
クロスヘッド１３には、試験装置の軸部材の一例として、摺動用の円柱状の支柱１２が嵌まる嵌合孔３１が形成されている。嵌合孔３１は円形状に形成されている。嵌合孔３１の外周部には、嵌合孔３１から幅方向外側に延びるスリット状の割溝３２が形成されている。嵌合孔３１と割溝３２により、クロスヘッド１３の端部は前後に分かれる。すなわち、クロスヘッド１３の端部は、嵌合孔３１と割溝３２よりも前側に位置する前側割部（クランプ方向第１側の割部）３３と、嵌合孔３１と割溝３２よりも後側に位置する後側割部（クランプ方向第２側の割部）３４とが形成される。嵌合孔３１、割溝３２、前側割部３３、および、後側割部３４により、本実施形態の割部３５が構成される。本実施形態では、クロスヘッド１３がクランプ本体に対応する。

割部３５には、前後方向（クランプ方向）に貫通するボルト孔３６が形成されている。ボルト孔３６のうち、後側割部３４の内周部には、雌ねじ３６ｂが形成されている。
ボルト孔３６には、前側割部３３から後側割部３４にボルト３７が挿通される。ボルト３７は、ボルト孔３６に挿通される軸部３８と、ボルト孔３６よりも大径の頭部（押圧部）３９とを一体に備える。軸部３８には、先端側に雄ねじ３８ａが形成されている。雄ねじ３８ａはボルト孔３６の雌ねじ３６ｂと噛み合う。雄ねじ３８ａと雌ねじ３６ｂは互いに噛み合って結合した状態の噛み合い部３８ｂを形成する。

軸部３８の先端側には、軸部３８よりも小径の先端部４０が形成されている。先端部４０には、先端側に凸の曲面状に形成された案内面４１が形成されている。本実施形態では、案内面４１は半球面状に形成されており、ボルト３７の中心線Ｌに対する回転体形状に形成されている。

ボルト孔３６の周囲に対応して、クロスヘッド１３の前側割部３３には、凹み状の座部３３ａが形成されている。座部３３ａは、クロスヘッド１３の前面に対して後方に凹んでいる。座部３３ａには、弾性部材４２が配置される。弾性部材４２は、ボルト３７の頭部３９と前側割部３３の座部３３ａとの間に介在される。なお、座部３３ａは省略してもよく、クロスヘッド１３の前面は凹まなくてもよい。弾性部材４２は、ボルト３７をねじ込んだ場合に、頭部３９と座部３３ａの間隔が狭まるのに連れて弾性圧縮（弾性変形）する。ここで、弾性部材４２は、ボルト３７をねじ込んだ場合に、割部３５に十分な締め付け力、すなわち、試験装置１０が試験荷重（設計上の最大の試験荷重）を負荷する場合にクロスヘッド１３が移動しないための摩擦力を生じさせる締め付け力が作用するまで弾性圧縮（弾性変形）するように構成されている。換言すれば、弾性部材４２は、ボルト３７をねじ込んだ場合に、割部３５に十分な締め付け力が作用するまで弾性圧縮（弾性変形）仕切らないように構成されている。また、弾性部材４２は、ボルト３７による締め付け力の増加に連れてボルト３７が適度に移動、すなわち、ストロークするように弾性変形することが望ましい。

本実施形態では、弾性部材４２の一例として、円環状の皿ばね４２ａが適用される。皿ばね４２ａは、ボルト３７の軸部３８に貫通された状態で配置される。皿ばね４２ａは、外観が略円錐台状であり、軸方向で内径が大きい側と小さい側とを有し、向きがある。皿ばね４２ａは複数配置される。本実施形態では、軸方向で皿ばね４２ａの向きを交互に変更しながら配置され、いわゆる、直列配置されている。これにより、締め付け力に応じて皿ばね４２ａを弾性変形させる際に、ボルト３７のストローク量を大きくできる。

後側割部３４の後面には、屈曲板状のステー４６が固定されている（図４参照）。ステー４６には、検出器の一例としてのマイクロスイッチ４７が支持される。マイクロスイッチ４７は、ＯＮ、ＯＦＦが切り替え可能な接触型のスイッチである。本実施形態のマイクロスイッチ４７は、アーム状のレバー４８を有する。レバー４８は、基端部４８ａを支点として回動可能に支持され、先端部４８ｂが大きく揺動可能になっている。

レバー４８の長手方向中途部に対応して、マイクロスイッチ４７には、スイッチ本体部４９が配置されている。スイッチ本体部４９は、常時は突出した状態に付勢されている。そして、レバー４８の先端部４８ｂが押されてレバー４８が回動すると、レバー４８に押されて、スイッチ本体部４９が突出した状態よりも埋まり、所定以上、埋まると、マイクロスイッチ４７のＯＮ、ＯＦＦが切り替わる。マイクロスイッチ４７の検出信号は、制御装置１００に入力される。

マイクロスイッチ４７のレバー４８の先端部４８ｂは、ボルト３７の先端部４０に対向して配置される。レバー４８は、ボルト３７の先端部４０に接触して移動する。レバー４８をボルト３７の先端部４０の位置に応じて移動させることができ、ボルト３７の先端部４０の位置に応じてＯＮ、ＯＦＦを切り替えられる。本実施形態のマイクロスイッチ４７は、ボルト３７が十分な締め付け力を作用させる位置までねじ込まれた場合に、ＯＮ、ＯＦＦが切り替わるように配置される。ここで、レバー４８の先端部４８ｂの揺動幅が大きいため、ＯＮとＯＦＦの位置を大きく離間させることができ、クランプ状態のボルト３７の位置と、アンクランプ状態のボルト３７の位置を十分に切り分けることができる。なお、その前提として、ボルト３７は十分な締め付け力が生じるまでねじ込まれた場合に、ボルト３７の先端部４０がボルト孔３６から後方に突き出る長さを有する。特に、本実施形態では、ボルト３７は、レバー４８の先端部４８ｂを大きく揺動させるほど後方に突き出る長さを有する。
ボルト３７がねじ込まれて、マイクロスイッチのＯＮ、ＯＦＦが切り替わることで、クランプ状態を精度良く検出できる。

図２に示すように、疲労試験機１には、疲労試験機１の各部を制御する制御装置１００が並置されている。制御装置１００は、疲労試験機１を中枢的に制御する装置であり、疲労試験機１との間で信号を送受信可能に接続される。
制御装置１００が疲労試験機１から受信する信号は、操作部２６、２７（図１参照）の操作信号や、ロードセル２１が出力する計測信号、クランプ状態の検出信号など、制御や試験に要する適宜の信号である。
制御装置１００が疲労試験機１へ送信する信号は、シリンダ装置の制御信号や、負荷アクチュエータの制御信号、その他の制御や試験に要する適宜の信号である。

制御装置１００はコンピュータを備え、このコンピュータは、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などのプロセッサと、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などのメモリデバイスと、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）などのストレージ装置と、制御装置１００や各種の周辺機器などを接続するためのインターフェース回路と、を備える。そして、プロセッサがメモリデバイス又はストレージ装置に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、疲労試験機１の各種の機能を実現する。

本実施形態の疲労試験機１では、試験開始前に、昇降シリンダ１４を作動させて試験対象ＴＰの大きさに対応する位置にクロスヘッド１３を昇降させる。そして、クランプ構造３０で支柱１２をクランプして、クロスヘッド１３を、試験対象ＴＰの高さに応じたに位置に固定して試験対象ＴＰに対して試験が行われる。

図５は、クランプ構造３０の作用説明図であり、図５（Ａ）は、ボルト３７がクランプ解除位置に移動した状態の図、図５（Ｂ）は、ボルト３７の先端部４０がマイクロスイッチ４７のレバー４８に接触する位置に移動した状態を示す図、図５（Ｃ）は、ボルト３７がクランプ位置に移動した状態を示す図である。
図５（Ａ）に示すように、本実施形態では、ボルト３７の先端部４０がマイクロスイッチ４７のレバー４８から離間しており、ボルト３７の頭部３９と前側割部３３との間に介在する全ての皿ばね４２ａが自然状態で保持されている場合のボルト３７の移動位置を、クランプ解除位置として説明する。クランプ解除位置では、自然状態の皿ばね４２ａがボルト３７の頭部３９と前側割部３３との間を軸方向に移動可能に、皿ばね４２ａ間等に隙間が空いた状態でもよい。隙間により、ボルト３７がクランプ解除位置にあることが認識し易くなる。

クランプ解除位置のボルト３７を締め付け方向に回転させると、雄ねじ３８ａが雌ねじ３６ｂに噛み合っているため、ボルト３７がねじ込まれる。よって、ボルト３７の頭部３９と割部３５との間隔が狭まり、皿ばね４２ａが、ボルト３７の頭部３９で押されるようにして弾性的に圧縮される。また、ボルト３７の頭部３９と軸部３８の噛み合い部３８ｂとの間隔が狭まるのに伴って徐々に圧縮されていく。このとき、皿ばね４２ａが弾性変形するのに必要な力、つまりは、ボルト３７により付与される締め付け力も徐々に増大しており、皿ばね４２ａを介してその締め付け力が割部３５に作用する。

この際に、本実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、ボルト３７の先端部４０がマイクロスイッチ４７のレバー４８に接触する。ボルト３７は回転しながら先端側に進むため、ボルト３７の先端部４０の半球状の案内面４１が板状のレバー４８の接触面に滑らかに接触して、レバー４８を案内するように押すことができる。よって、案内面４１により、レバー４８を、ボルト３７の移動、すなわち、ボルト３７のストロークに追従させて滑らかに移動させ易くなっている。

図５（Ｃ）に示すように、ボルト３７がさらにねじ込まれてボルト３７がクランプ位置に移動すると、ボルト３７の頭部３９と軸部３８の噛み合い部３８ｂとの間隔が十分に狭まり、クランプに必要な十分な締め付け力が弾性部材４２を介してクロスヘッド１３の割部３５に作用する。つまり、支柱１２がクロスヘッド１３に十分にクランプされたクランプ状態となり、試験中のクロスヘッド１３の高さ位置が保持される。このとき、ボルト３７がマイクロスイッチ４７のレバー４８を押し込んでおり、クロスヘッド１３がクランプ状態であることがマイクロスイッチ４７により検出される。

図６は、弾性部材４２が配置されない場合の図３に対応する説明図である。なお、図６のボルト１３７は、ボルト３７よりも短くなっている。
座部３３ａに弾性部材４２が配置されていない図６に示す場合では、ボルト１３７の軸部１３８が後側割部３４と噛み合い、且つ、ボルト１３７の頭部１３９が前側割部３３に接触した場合に、ボルト１３７の締め付け力がクロスヘッド１３の割部３５に作用する。

一般に、クランプ構造では、割部が軸部材を挟んだ状態で締め付けることにより、割部を軸部材に圧接させ軸部材が割部に対して移動できないような摩擦力を発生可能とする。ここで、試験装置では、試験荷重をかけてもクランプ構造が滑らないだけの摩擦力が必要で、その摩擦力を発生させるだけの十分な締め付け力を割部に掛けても、割部が塑性変形しないように割部の肉厚が確保されており、割部の剛性が高い。

このため、図６に示すように、ボルト１３７の頭部１３９が接触した状態からクランプに十分な締め付け力を付与させても割部３５の変形量が小さく、ボルト１３７のストローク量も小さい。逆に、不十分な締め付け力であっても、ボルト３７のストローク量は、クランプに十分な締め付け力を付与できる場合と見かけ上はほとんど変わらない。
よって、弾性部材４２を介在させない場合、クランプ状態であるか否かを、ボルト１３７の位置、すなわち、ボルト１３７のストローク量に基づいて精度良く検出することが困難であった。

これに対して、本実施形態では、図３～図５で示すように、ボルト３７には、皿ばね４２ａが複数装着されており、クランプ状態に必要な締め付け力が作用するまで皿ばね４２ａが弾性的に圧縮可能に構成されている。
よって、ボルト３７をねじ込んで締め付け力を作用させる際に、締め付け力が増大するのに応じて、皿ばね４２ａが徐々に弾性変形可能であり、締め付け力の増大をボルト３７のストローク量を介して認識し易くなっている。
また、本実施形態の皿ばね４２ａが直列配置（直列的に配置）されており、ボルト３７をねじ込みに対して十分なストローク量を生じさせつつ、ボルト３７をねじ込むことが可能となっている。

このため、クランプ解除位置と、クランプ状態となるクランプ位置との間に大きなストローク量を設定することができる。よって、ボルト３７の個体差などの誤差の影響を受けることなく、ストローク量に基づいて、精度良く、クランプ状態を検出することができる。
よって、剛性が高い上に、クランプ、アンクランプを繰り返すことになり易い疲労試験機１のクランプ構造として、クランプ構造３０は好適である。

本実施形態によれば、次のような効果を奏する。

本実施形態の試験機用のクランプ構造３０は、試験装置１０の支柱１２を支持するクロスヘッド１３と、クロスヘッド１３を締め付けるボルト３７と、クロスヘッド１３がクランプ状態であるか否かをボルト３７の位置に基づいて検出するマイクロスイッチ４７と、を備え、クロスヘッド１３は、支柱１２が嵌まる嵌合孔３１と、ボルト３７で締め付けることにより支柱１２をクランプする割部３５と、を備え、ボルト３７とクロスヘッド１３との間に弾性部材４２、４２ａを介在させる。
したがって、ボルト３７の締め付けを開始してからクランプ状態になるまでのボルト３７のストローク量を大きくでき、ボルト３７の位置に基づいて精度良くクランプ状態を検出できる。

本実施形態では、ボルト３７とクロスヘッド１３との間に、複数の弾性部材４２、４２ａを直列的に介在させる。
したがって、ボルト３７のストローク量を大きくできる。

また、本実施形態では、弾性部材４２、４２ａは皿ばね４２ａである。
したがって、簡素な構造でボルト３７のストローク量を大きくできる。

また、本実施形態では、マイクロスイッチ４７は、レバー４８を有するマイクロスイッチ４７であり、レバー４８は、ボルト３７の先端に対向可能に配置され、ボルト３７の先端には、ボルト３７の先端側に凸となる曲面状の案内面４１が形成されている。
したがって、ねじ込まれるボルト３７の先端でレバー４８を押す際に、レバー４８をボルト３７のストロークに追従させ易くできる。

また、本実施形態では、クロスヘッド１３は、嵌合孔３１に、試験装置１０の摺動用の支柱１２を嵌め、クロスヘッド１３の割部３５をボルト３７で締め付けることにより支柱１２をクランプする。
したがって、試験装置１０の摺動用の支柱１２のクランプ状態を検出できる。

本実施形態の疲労試験機１は、支柱１２またはトラニオン軸を有する試験装置１０と、支柱１２またはトラニオン軸を支持するクロスヘッド１３と、クロスヘッド１３を締め付けるボルト３７と、クロスヘッド１３がクランプ状態であるか否かをボルト３７の位置に基づいて検出するマイクロスイッチ４７と、を備え、クロスヘッド１３は、支柱１２またはトラニオン軸が嵌まる嵌合孔３１と、ボルト３７で締め付けることにより支柱１２またはトラニオン軸をクランプする割部３５と、を備え、ボルト３７とクロスヘッド１３との間に弾性部材４２、４２ａを介在させる。
したがって、ボルト３７の締め付けを開始してからクランプ状態になるまでのボルト３７のストローク量を大きくでき、ボルト３７の位置に基づいて精度良くクランプ状態を検出できる。

［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、前述の第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する場合がある。

図７は、第２実施形態に係る疲労試験機２０１の概略側面図である。
本実施形態の試験機の一例としての疲労試験機２０１は、試験対象ＴＰに対して試験力としての加振力を付与して、試験対象ＴＰの疲労試験を行う。

疲労試験機２０１は、試験装置の一例としての加振装置２１０と、加振装置２１０を制御する制御装置３００と、を備える。

図８は、加振装置２１０の構造を示す模式図である。
加振装置２１０は、軸方向Ｌａに延びる外観形状をしている。加振装置２１０は、略円筒状のケーシング２１１を有する。ケーシング２１１の軸方向Ｌａの第１側には、駆動源の一例としてのサーボモータ２１２が支持される。サーボモータ２１２は、制御装置３００により、回転方向、及び、回転速度が制御される。サーボモータ２１２の駆動軸２１２ａは、カップリング２１３を介して、ボールねじ軸２１４に連結されている。ボールねじ軸２１４は、カップリング２１３側でベアリング２１５を介して回転可能に支持されている。ボールねじ軸２１４には、ボールねじナット２１６が装着されている。ボールねじナット２１６は、ボールねじ軸２１４の正逆回転により、ボールねじ軸２１４に沿って往復移動可能である。

ボールねじナット２１６には、ピストンロッド２１７が連結されている。ピストンロッド２１７は略円筒状であり、その内部には、ボールねじ軸２１４の軸方向Ｌａの第２側が挿通された状態で配置される。ピストンロッド２１７は、外周部が、ボールスプライン２１８を介してケーシング２１１に支持されている。ボールスプライン２１８は、ピストンロッド２１７を軸方向Ｌａに摺動自在に支持する。ピストンロッド２１７の先端には、アダプタ２１９を介してロードセル２２０が接続される。ロードセル２２０は、試験対象ＴＰに押し当てられる。ロードセル２２０は、加振装置２１０から試験対象ＴＰに印加される押圧力Ｆを検出する。ロードセル２２０の検出信号は、制御装置３００に入力される。

ボールねじナット２１６には、ピストンロッド２１７のストローク量を検出するストロークセンサ２２１が連結されている。ストロークセンサ２２１は、例えば、差動トランス式変位検出器で構成される。ストロークセンサ２２１の出力信号は、制御装置３００に入力される。

サーボモータ２１２の外周面には、温度センサ２２２が設けられる。温度センサ２２２は、サーボモータ２１２の温度を検出する。温度センサ２２２は、例えば、サーミスタで構成される。温度センサ２２２の出力信号は、制御装置３００に入力される。

加振装置２１０では、サーボモータ２１２が正逆駆動することによって、ボールねじ軸２１４が正逆回転し、ボールねじナット２１６及びピストンロッド２１７が軸方向に往復移動する。ピストンロッド２１７の先端のアダプタ２１９およびロードセル２２０を介して試験対象ＴＰに軸方向Ｌａに加振力が付与される。

図１に示すように、加振装置２１０のケーシング２１１には、軸方向Ｌａの中途部に円柱状のトラニオン軸２２５が設けられている。トラニオン軸２２５は加振装置２１０の幅方向に一対設けられている。本実施形態のトラニオン軸２２５は図７に示す側面視でベアリング２１５と重複する位置に設けられている。

トラニオン軸２２５は、ブラケット２２６に回動可能に支持される。加振装置２１０は、図１の破線で示す位置と二点鎖線で示す位置とを回動可能である。トラニオン軸２２５は、第２実施形態の回動用の軸部材に対応する。
ブラケット２２６は、加振装置２１０の幅方向両側に一対配置される。ブラケット２２６は、側面視では上下方向に延びる板状に形成されている。ブラケット２２６には、孔２２６ａが形成されている。ブラケット２２６の上端には、トラニオン軸２２５が配置される図示しない切り欠きが形成されている。図示しない切り欠きを介してトラニオン軸２２５がブラケット２２６よりも幅方向外側に突出した状態で配置される。ブラケット２２６の下端には板状の固定部２２７が形成されている。固定部２２７は、固定部材２２８で床面に固定される。

ブラケット２２６の上部には、第２実施形態のクランプ構造２３０が設けられる。クランプ構造２３０は、ボルト２２９でブラケット２２６に固定される。ブラケット２２６は、クランプ構造２３０を介してトラニオン軸２２５を支持する。

クランプ構造２３０は、金属体のクランプ本体２３０ａを有する。クランプ本体２３０ａは、トラニオン軸２２５を、クランプ、アンクランプ可能に支持する。クランプ本体２３０ａは、第１実施形態の支柱１２に代えてトラニオン軸２２５をクランプ可能に、大きさなどが構成されている点以外は、第１実施形態のクランプ構造３０と同様に構成される。すなわち、クランプ構造２３０では、トラニオン軸２２５が嵌合孔３１に嵌められる。そして、ボルト３７の締め付け力がクランプ本体２３０ａに作用することで、トラニオン軸２２５がクランプされる。

第２実施形態の疲労試験機２０１では、試験開始前に、加振装置２１０の軸方向Ｌａが試験対象ＴＰとなるように、トラニオン軸２２５を中心に回動されて、その姿勢が調整される。そして、ボルト３７により割部３５を締め付けられて、割部３５がトラニオン軸２２５を圧接することにより、トラニオン軸２５５がクランプ構造２３０にクランプされてクランプ状態となる。これにより、加振装置２１０がブラケット２２６に対して回動できなくなり、試験中の加振装置２１０の姿勢が保持される。本実施形態でも、ボルト３７の頭部３９とクランプ本体２３０ａとの間には、皿ばね４２ａが介在されており、ボルト３７のストローク量に基づいてクランプ状態を検出できる。

本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。

本実施形態では、試験機用のクランプ構造２３０において、クランプ本体２３０ａは、嵌合孔３１に、加振装置２１０の回動用のトラニオン軸２２５を嵌め、クランプ本体２３０ａの割部３５をボルト３７で締め付けることにより加振装置２１０をクランプする。したがって、加振装置２１０の回動用のトラニオン軸２２５のクランプ状態を検出できる。

また、本実施形態の疲労試験機２０１は、支柱またはトラニオン軸２２５を有する加振装置２１０と、支柱またはトラニオン軸２２５を支持するクランプ本体２３０ａと、クランプ本体２３０ａを締め付けるボルト３７と、クランプ本体２３０ａがクランプ状態であるか否かをボルト３７の位置に基づいて検出するマイクロスイッチ４７と、を備え、クランプ本体２３０ａは、支柱またはトラニオン軸２２５が嵌まる嵌合孔３１と、ボルト３７で締め付けることにより支柱またはトラニオン軸２２５をクランプする割部３５と、を備え、ボルト３７とクランプ本体２３０ａとの間に弾性部材４２、４２ａを介在させる。
したがって、ボルト３７の締め付けを開始してからクランプ状態になるまでのボルト３７のストローク量を大きくでき、ボルト３７の位置に基づいて精度良くクランプ状態を検出できる。

［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。なお、前述の第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する場合がある。

本実施形態では皿ばね４２ａ一枚の剛性が第１実施形態の皿ばね４２ａ一枚の剛性よりも小さい。
本実施形態では、皿ばね４２ａは、同一の向きで重ねて配置される、いわゆる、並列配置される。これにより、複数枚の皿ばね４２ａで皿ばねの剛性を高めることができる。ただし、並列配置のみでは、ストローク量を得難いため、皿ばね４２ａの並列配置と直列配置とを組み合わせることにより、ストローク量を得ることができる。例えば、複数枚の皿ばね４２ａについて、軸方向の前側半分相当の複数枚の皿ばね４２ａを並列配置とし、後側半分相当の複数枚の皿ばね４２ａを前側とは逆の向きに並列配置することにより、ストローク量を得やすくできる。

本実施形態では、複数の皿ばね４２ａは並列配置かつ直列配置される。
したがって、剛性の低い皿ばね４２ａであっても並列配置することにより、ボルト３７をねじ込んだ場合に、割部３５に十分な締め付け力を作用させるように構成することができる。よって、皿ばねの並列配置と直列配置を組み合わせることにより、ストローク量を確保しつつ、複数枚の皿ばね４２ａの全体について、ボルト３７をねじ込んだ場合に、割部３５に十分な締め付け力が作用するまで弾性圧縮（弾性変形）するように構成することができる。

［４．変形例］
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、および応用が可能である。

上述した実施形態において、ボルト３７の位置を検出する検出器として、接触してボルト３７の位置を検出するマイクロスイッチ４７を例示したが、マイクロスイッチ４７に代えて、測距センサや、近接センサでもよく、測距センサや、近接センサによりボルト３７の位置を検出してもよい。

上述した実施形態では、ボルト３７の先端部４０には半球面形状が形成される構成を説明したが、ボルト３７の中心線Ｌに対して、先端部４０から頭部３９に向けて拡径するように傾斜した回転体形状でもよい。

上述した実施形態では、弾性部材４２として、皿ばね４２ａの構成を説明したが、弾性部材４２としては、圧縮スプリングや、板ばねでもよい。

上述した実施形態では、円柱状の軸部材を例示したが、摺動や回動が可能であれば、形状は円柱状に限定されず、例えば、多角柱状の軸部材でもよい。

上述した実施形態では、クロスヘッド１３又はクランプ本体２３０ａの割部３５と、ボルト３７との間に弾性部材４２、４２ａを介在させる場合に、ボルト３７の頭部３９と割部３５との間に介在させて、頭部３９で弾性部材４２を押していたが、頭部３９に代えて、例えば、フランジ状、割ピンなどの押圧部をボルト３７に設けて、押圧部で弾性部材を押圧してもよい。

上述した実施形態において、弾性部材４２は直列的、すなわち、一直線上に配置された構成を説明したが、並列的、すなわち、平行な複数の直線上に配置された構成でもよい。

上述した第１、第３実施形態では、油圧式の負荷アクチュエータ２４と油圧式の昇降シリンダ１４を例示したが、非油圧式の試験機でもよい。例えば、油圧式の負荷アクチュエータ２４に代えて電磁式アクチュエータを備えると共に、油圧式の昇降シリンダ１４に代えて電動モータ駆動の送りねじ式の昇降機構を備えた非油圧式の試験機でもよい。このような非油圧式の試験機では、油圧クランプ方式を採用し難いため、ボルト締めによるクランプ構造３０が特に好適である。

上述した第１、第３実施形態では、摺動用の軸部材として、クロスヘッド１３が摺動可能に支持される支柱１２の構成を説明したが、摺動用の軸部材であれば、クロスヘッド１３の支柱１２に限定されない。

上述した第２実施形態では、サーボモータ式の加振装置２１０に代えて、油圧式の加振装置でもよい。

上述した第２実施形態では、回動用の軸部材として、加振装置２１０が回動可能に支持されるトラニオン軸２２５の構成を説明したが、回動用の軸部材であれば、加振装置２１０のトラニオン軸２２５に限定されない。

上述した第２実施形態では、複数枚の皿ばね４２ａが直列配置された構成を説明したが、皿ばね４２ａの剛性が小さい場合には、必要な締め付け力に応じて、皿ばね４２ａが並列配置と直列配置とを組み合わせて配置されてもよい。

上述した例示的な実施形態、及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）
一態様に係る試験機用のクランプ構造は、試験装置の軸部材を支持するクランプ本体と、前記クランプ本体を締め付けるボルトと、前記クランプ本体がクランプ状態であるか否かを前記ボルトの位置に基づいて検出する検出器と、を備え、前記クランプ本体は、前記軸部材が嵌まる嵌合孔と、前記ボルトで締め付けることにより前記軸部材をクランプする割部と、を備え、前記ボルトと前記クランプ本体との間に弾性部材を介在させてもよい。

第１項に記載の試験機用のクランプ構造によれば、ボルトの締め付けを開始してからクランプ状態になるまでのボルトのストローク量を大きくでき、ボルトの位置に基づいて精度良くクランプ状態を検出できる。

（第２項）
第１項に記載の試験機用のクランプ構造において、前記ボルトと前記クランプ本体との間に、複数の前記弾性部材を直列的に介在させてもよい。

第２項に記載の試験機用のクランプ構造によれば、ボルトのストローク量を大きくできる。

（第３項）
第２項に記載の試験機用のクランプ構造において、前記弾性部材は皿ばねであってもよい。

第３項に記載の試験機用のクランプ構造によれば、簡素な構造でボルトのストローク量を大きくできる。

（第４項）
第３項に記載の試験機用のクランプ構造において、複数の前記皿ばねは並列配置かつ直列配置されてもよい。

第４項に記載の試験機用のクランプ構造によれば、剛性の低い皿ばねであっても、ボルトをねじ込んだ場合に、ストローク量を確保しつつ、割部に十分な締め付け力を作用させるようにすることができる。

（第５項）
第１項乃至第４項のいずれか一項に記載の試験機用のクランプ構造において、前記検出器は、レバーを有するマイクロスイッチであり、前記レバーは、前記ボルトの先端に対向可能に配置され、前記ボルトの先端には、前記ボルトの先端側に凸となる曲面状の案内面が形成されていてもよい。

第５項に記載の試験機用のクランプ構造によれば、ねじ込まれるボルトの先端でレバーを押す際に、レバーをボルトのストロークに追従させ易くできる。

（第６項）
第１項乃至第５項のいずれか一項に記載の試験機用のクランプ構造において、前記クランプ本体は、前記嵌合孔に、前記試験装置の摺動用の前記軸部材を嵌め、前記クランプ本体の前記割部を前記ボルトで締め付けることにより前記軸部材をクランプしてもよい。

第６項に記載の試験機用のクランプ構造によれば、試験装置の摺動用の軸部材のクランプ状態を検出できる。

（第７項）
第１項乃至第６項のいずれか一項に記載の試験機用のクランプ構造において、前記クランプ本体は、前記嵌合孔に、前記試験装置の回動用の前記軸部材を嵌め、前記クランプ本体の前記割部を前記ボルトで締め付けることにより前記試験装置をクランプしてもよい。

第７項に記載の試験機用のクランプ構造によれば、試験装置の回動用の軸部材のクランプ状態を検出できる。

（第８項）
一態様に係る試験機は、支柱またはトラニオン軸を有する試験装置と、前記支柱または前記トラニオン軸を支持するクランプ本体と、前記クランプ本体を締め付けるボルトと、前記クランプ本体がクランプ状態であるか否かを前記ボルトの位置に基づいて検出する検出器と、を備え、前記クランプ本体は、前記支柱または前記トラニオン軸が嵌まる嵌合孔と、前記ボルトで締め付けることにより前記支柱または前記トラニオン軸をクランプする割部と、を備え、前記ボルトと前記クランプ本体との間に弾性部材を介在させてもよい。

第８項に記載の試験機によれば、ボルトの締め付けを開始してからクランプ状態になるまでのボルトのストローク量を大きくでき、ボルトの位置に基づいて精度良くクランプ状態を検出できる。

１疲労試験機（試験機）
１０試験装置
１２支柱（摺動用の軸部材）
１３クロスヘッド（クランプ本体）
３０クランプ構造
１２、２２５軸部材
３１嵌合孔
３５割部
３７ボルト
３９頭部
４１案内面
４２弾性部材
４２ａ皿ばね（弾性部材）
４７マイクロスイッチ（検出器）
４８レバー
２０１疲労試験機（試験機）
２１０加振装置（試験装置）
２２５トラニオン軸（回動用の軸部材）
２３０クランプ構造
２３０ａクランプ本体

Claims

試験装置の軸部材を支持するクランプ本体と、前記クランプ本体を締め付けるボルトと、前記クランプ本体がクランプ状態であるか否かを前記ボルトの位置に基づいて検出する検出器と、を備え、
前記クランプ本体は、前記軸部材が嵌まる嵌合孔と、前記ボルトで締め付けることにより前記軸部材をクランプする割部と、を備え、
前記ボルトと前記クランプ本体との間に弾性部材を介在させる、
試験機用のクランプ構造。
前記ボルトと前記クランプ本体との間に、複数の前記弾性部材を直列的に介在させる、
請求項１に記載の試験機用のクランプ構造。
前記弾性部材は皿ばねである、
請求項２に記載の試験機用のクランプ構造。
複数の前記皿ばねは並列配置かつ直列配置される、
請求項３に記載の試験機用のクランプ構造。
前記検出器は、レバーを有するマイクロスイッチであり、
前記レバーは、前記ボルトの先端に対向可能に配置され、
前記ボルトの先端には、前記ボルトの先端側に凸となる曲面状の案内面が形成されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の試験機用のクランプ構造。
前記クランプ本体は、前記嵌合孔に、前記試験装置の摺動用の前記軸部材を嵌め、前記クランプ本体の前記割部を前記ボルトで締め付けることにより前記軸部材をクランプする、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の試験機用のクランプ構造。
前記クランプ本体は、前記嵌合孔に、前記試験装置の回動用の前記軸部材を嵌め、前記クランプ本体の前記割部を前記ボルトで締め付けることにより前記試験装置をクランプする、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の試験機用のクランプ構造。
支柱またはトラニオン軸を有する試験装置と、前記支柱または前記トラニオン軸を支持するクランプ本体と、前記クランプ本体を締め付けるボルトと、前記クランプ本体がクランプ状態であるか否かを前記ボルトの位置に基づいて検出する検出器と、を備え、
前記クランプ本体は、前記支柱または前記トラニオン軸が嵌まる嵌合孔と、前記ボルトで締め付けることにより前記支柱または前記トラニオン軸をクランプする割部と、を備え、
前記ボルトと前記クランプ本体との間に弾性部材を介在させる、
試験機。