JPH05149851A - 材料試験機 - Google Patents

材料試験機

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JPH05149851A
JPH05149851A JP31650991A JP31650991A JPH05149851A JP H05149851 A JPH05149851 A JP H05149851A JP 31650991 A JP31650991 A JP 31650991A JP 31650991 A JP31650991 A JP 31650991A JP H05149851 A JPH05149851 A JP H05149851A
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JP
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sample
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magnet
axial
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JP31650991A
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English (en)
Inventor
Masaaki Yokoi
正顕 横井
Shoji Yoshikawa
昭二 吉河
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Toshin Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Toshin Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 試料が連結されたロッドと雰囲気容器との間
から熱などが洩れて容器内の雰囲気が変化することがな
く、しかも試験のために加えられる軸方向荷重に対して
抵抗が生ずることのない材料試験機を提供することであ
る。 【構成】 雰囲気容器の蓋部材に形成した延長部に密閉
構造の中空部を形成し、この中空部を容器の中空部に連
通させる。中空部内に配置した内部マグネット70を試
料100に結合すると共に、延長部の外側には内部マグ
ネット70に対向して外部マグネット30を配置する。
外部マグネット30を軸方向に移動すると、内部マグネ
ット70を介して試料100の一端に軸方向荷重が加わ
る。 【効果】 容器と試料を係止するロッドとの間のシール
部材を排除したので、試料に適正な大きさの圧縮力を加
えることができ、所期の状態で試料の種々の特性を試験
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温高圧雰囲気下にお
いて試料の特性を試験する材料試験機に関する。
【0002】
【従来技術及びその課題】材料試験機としては種々のも
のが知られており、その目的に応じて試料(試験片)の
引張特性、圧縮特性又は摩耗特性、摩擦特性などを調べ
る。ところで、高温でかつ高圧の雰囲気(以下、「高温
高圧雰囲気」という)下における試料の特性を調べる材
料試験機では通常の材料試験機とは異なる事情がある。
すなわち、試料の上下両端に連結された一対のロッドが
高温高圧雰囲気容器の上壁及び下壁を貫通して外部に延
びるが、熱や気体の流出を防止して所期の高温高圧状態
に保持するためには、ロッドと上下壁との間を確実にシ
ールする必要がある。
【0003】しかし、試料が接続されたロッドは上下壁
に対して相対的に軸方向移動又は回転するので、たとえ
両者間にシール部材を設けても十分にシールすることは
難しい。シールが不十分で容器内の熱や気体が洩れる
と、一旦設定された高温高圧雰囲気が変化し、所期の条
件で材料試験を行うことができない。さりとて、シール
を完全にすべくロッドとシール部材との摩擦力を大きく
すれば、ロッドの軸方向移動又は回転に際してその分余
計な負荷が加わることになり、駆動源の出力を大きくせ
ねばならないのみならず、正確な荷重測定が困難とな
る。特に容器内の圧力が100kg /cm2 になると十分なシ
ールを得るための摩擦力が10kgから30kgにも達し、
10kg以下の小さな荷重を負荷して行う材料試験は極め
て困難となる。
【0004】本発明は,上記従来例における課題を解決
すること、すなわち試料が連結されたロッドと雰囲気容
器の上下壁との間から熱や気体が洩れて容器内の雰囲気
が変化することがなく、しかも材料試験のために加えら
れる軸方向力や回転力などの荷重に対して抵抗が生ずる
ことのないように改良された材料試験機を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段・作用】上記目的を達成す
るために、本発明においては、雰囲気容器40の蓋部材
52に形成した延長部56、58に密閉構造の中空部6
2を形成し、この中空部を容器の中空部に連通させる。
また、上記中空部内に内部マグネット70を配置してロ
ッド74により試料100 の係止部92に結合すると共
に、延長部の外側にはこれに対向して外部マグネット3
0を配置する。そのうえで、外部マグネットを軸方向に
移動すると、双方のマグネット間に生ずる電磁誘導作用
によって内部マグネット即ち係止部が軸方向に移動し、
試料に所定の引張力又は圧縮力が加えられる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図面をもとに
説明する。図1に示したのは、本発明が高温高圧雰囲気
下において使用される引張・圧縮試験機に適用された実
施例である。図1において水平面内に互いに並行に配置
された下部架台12、支持台14及び上部架台16が垂
直方向に伸びる支柱18によって連結されて枠体10が
構成されている。上部架台16の上面にはギヤボックス
20が固定され、これから昇降ネジ棒22が垂直方向に
延び、サーボモータ24により回転されるようになって
いる。ネジ棒22の下端にはロードセル26を介して下
端が開放した容器状の負荷治具28が固定され、その下
端には環状の外部マグネット30が固定されている。
【0007】上記支持台14の中空穴を利用して、高温
高圧雰囲気容器40が取り付けられており、この雰囲気
容器40は上方が開口した容器本体42と、その開口を
覆う容器蓋板52とから成る。容器本体42は円筒部4
4とフランジ部46とからなり、円筒部44の外周には
ヒータ48が取り付けられている。一方、容器蓋板52
はフランジ部54と、これから上方に伸びる大径部56
及び小径部58とからなり、大径部56の下端寄りには
連通穴60が形成されるとともに上端寄りには荷重負荷
圧力室62が形成され、小径部56の内部には圧力室6
2に連続して変位測定圧力室64が形成されている。圧
力室62および64中空穴60を通して容器本体42の
中空部に連通されている。また、双方のフランジ部42
と54とがボルト68により相互に連結されている。
【0008】圧力室62には内部マグネット70が前記
外部マグネット30に対向して配置され、圧力室64に
はコアー72が配置されている。大径部56の中空穴6
0を貫通して負荷ロッド74が垂直方向に延びており、
その上端に上記内部マグネット70が固定されている。
内部マグネット70とコアー72とが連結ロッド74に
より連結され、このコアー72は小径部58の外周には
コアー72に対向して外部コイル76が設けられてい
る。
【0009】上記ロードセル26が接続された荷重アン
プ80および外部コイル76が接続された変位アンプ8
2はともにコントローラ84に接続され、このコントロ
ーラ84が前記モータ24に接続されている。容器蓋板
52の下面から容器本体42の中空部に伸びた支柱86
の下端に荷重支持台88が固定され、その上面に下部チ
ャック90が固定されている。前記負荷ロッド74の下
端には上部チャック92が固定され、両チャックによっ
て試料100 の上下両端をチャックしている。
【0010】次に、本実施例の作動を説明する。試料10
0 に軸方向荷重を負荷するためには、サーボモータ24
を所定量回転させて昇降ネジ棒22即ち負荷治具28を
昇降させる。すると、外部マグネット30と内部マグネ
ット70の間に生ずる電磁誘導作用により負荷ロッド7
4が所定量だけ上方または下方に移動し、試料100 に所
定(一定)の引張力または圧縮力が加わる。その際、負
荷ロッド74に生ずる圧縮力または引張力はロードセル
26によって測定され、その値は荷重アンプ80からコ
ントローラ84に入力される。こうして、コントローラ
84からの情報によりモータ24の回転量が制御され、
マグネット70及び30、負荷ロッド74を介して試料
100 に加わる軸方向力が制御される。
【0011】軸方向荷重を負荷した状態では試料の伸び
又は縮みは時間の経過とともに漸増する。この軸方向変
位の様子を、コアー72と外部コイル76との間に生ず
る電磁誘導作用を利用して変位アンプ82で測定し、そ
の結果によって試料の引張・圧縮特性を評価する。一
方、試料100 の伸び量又は縮み量を一定にセットしてお
くと、時間の経過につれて引張荷重又は圧縮荷重が漸減
する。この軸方向荷重の変化を荷重アンプ80で測定
し、その結果によって試料の特性を判断することも出来
る。
【0012】上記測定の際、負荷ロッド74は軸方向力
を受けることにより容器蓋板52に対して相対的に上下
動するが、ロッド74の上下動が繰り返されても容器4
0内部の高温高圧雰囲気が変化することはない。これ
は、試料100 が収容された容器本体42に取付ける容器
蓋板52のフランジ部54に連続して密封構造の荷重負
荷圧力室62及び変位測定圧力室64を形成してその内
部空間を容器本体42の内部空間に連通させ、負荷ロッ
ド74と容器蓋板52との間のシール部材を排除したた
めである。なお、容器本体42内の高温高圧雰囲気をマ
グネット70、コア72を収容した圧力室62、64に
も流入させるが、マグネット70及びコア72は高温高
圧に強い材料で構成されているので問題はない。また、
圧力室60、62の容積は容器本体42の容積に比べて
小さくなっているので、所定の高温高圧雰囲気を作り出
すのに余計な熱または空気が必要とされることはほとん
どない。
【0013】次に、本発明が摩擦・摩耗試験機に適用さ
れた第2の実施例を図2をもとに説明する。始めに、摩
擦・摩耗試験に必要とされる試験条件は、試料の接触
(圧縮)荷重と接触速度である。これを考慮して、本実
施例では接触荷重を加えるための構造は図1に示した第
1の実施例の荷重負荷構造をそのまま利用することとし
(同一の要素は同一の番号を付して説明を省略する)、
接触速度を加える構造に工夫を凝らした。すなわち、雰
囲気容器140 を円筒状の容器本体142 と、その上部開口
を覆う上部蓋板144 と、下部開口を覆う下部蓋板146 と
で構成し、前記負荷ロッド74を上部蓋板144 に貫通さ
せその下端に摩耗試料ディスク102 を固定する。蓋板14
4とディスク102 との間には回転ストッパ104 が介在さ
れている。
【0014】下部蓋板146 から大径部106 が下方に伸
び、その下端から小径部108 が下方に伸びている。大径
部106 の上端寄りに中空穴110 が、下端寄りに圧力室11
2 が夫々形成され、中空穴110 内を貫通して回転ロッド
114 が垂直方向に伸び、その下端は圧力室112 内に配置
された回転用内部マグネット116 連結されている。回転
ロッド110 の上端にはリングホルダ118 が固定され、こ
のホルダ118 と上記ディスク102 との間には摩耗試料リ
ング120 が介在されている。小径部108 には圧力室122
が形成され、その内部に配置された回転検出板124 が連
結ロッド126 によりマグネット116 と連結されている。
内部マグネット116 の外側に回転用外部マグネット130
が対向して配置され、これにプーリ132 が取り付けられ
ている。このプーリ132 とモータ138 によって回転され
るプーリ136 との間にベルト134 が張られており、モー
タ138 の回転によりプーリ132 即ち外部マグネット130
が回転する。回転検出板124 に近接して回転検出器140
が配置されている。
【0015】次に、本実施例の作動について説明する。
モータ24、ネジ棒22、負荷治具28、一対のマグネ
ット70及び30、負荷ロッド74によって摩耗試料デ
ィスク102 に圧縮力が加わった状態で、モータ138 によ
り外部マグネット130 を回転する。すると、マグネット
130 と 116との間に生ずる電磁誘導作用によりマグネッ
ト166 即ち回転ロッド110 が回転する。こうして、リン
グホルダ118 と摩耗試料ディスク102 との間に介在され
た摩耗試料リング120 は、所定の圧縮荷重のもとで、回
転検出器150 で監視しつつリングホルダ118 に所定の回
転速度又は総回転数を与えたときの軸方向の摩耗量を変
位アンプ82で測定することにより、摩耗・摩擦特性を
評価される。
【0016】本実施例においては、雰囲気容器140 の内
部空間は上部蓋板144 の圧力室62、64内に連通され
るとともに、下部蓋板146の圧力室112、122 内にも連通
されており、下部蓋板146 と回転ロッド114 との間に何
等シール手段が介在していない。従って、回転ロッド11
0 の回転に余計な抵抗が加わることも、容器140 内の雰
囲気が変化することもない。なお、本発明は上記実施例
に限定して解釈されるべきではなく、その趣旨を損ねな
い範囲で適宜、改良が可能である。
【0017】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、試料に連結され雰囲気容器の外部に延びる負荷ロッ
ドまたは回転ロッドと、容器の上下壁との間にシール手
段が介在していない。そのため、負荷ロッドの軸方向移
動時にこれを妨げる抵抗が作用することも、回転ロッド
の回転時にこれを妨げる抵抗が加わることもない。従っ
て、負荷ロッドにより試料に適正な大きさの圧縮力また
は引張り力を加えることができ、また回転ロッドにより
試料リングに適正な大きさの回転力を加えることがで
き、所期の状態で試料の種々の特性を試験できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す正面断面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
20、22・・・・・・駆動手段 30 ・・・・・・外部マグネット 40 ・・・・・・雰囲気容器 42 ・・・・・・容器本体 52 ・・・・・・容器蓋板 72、82・・・・・・軸方向変位測定手段 80 ・・・・・・軸方向荷重測定手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その内部空間が高温かつ高圧の雰囲気に
    設定され、その内部空間に試料100 の上端又は下端を夫
    々係止する第1の係止部90及び第2の係止部92が配
    置された容器本体42と、 該容器本体の上部開口を覆うと共に、上方に伸びる密閉
    構造の中空部62、64が形成された延長部56、58
    を有する容器蓋板52と、 該延長部の中空部内に配置された内部マグネット70
    と、 前記延長部内を伸び、その上端が前記内部マグネット
    に、その下端が前記第1の係止部92に夫々連結された
    負荷ロッド74と、 前記第1のマグネットに対向して配置された外部マグネ
    ット30と、 該外部マグネットを支持する負荷治具28と、 前記外部マグネットと前記内部マグネットとの相対位置
    を調整するために前記負荷治具を駆動する駆動手段2
    0、22と、 前記負荷治具により前記試料に加えられる軸方向荷重を
    測定する軸方向荷重測定手段80と、 前記試料に所定の軸方向荷重が加わった状態で該試料に
    発生する軸方向変位を測定する軸方向変位測定手段7
    2、76、82と、を含み、試料の軸方向荷重を負荷し
    た状態での軸方向変位を前記軸方向変位測定手段で測定
    することにより試料の引張・圧縮特性を調べることを特
    徴とする材料試験機。
  2. 【請求項2】 その内部空間が高温かつ高圧の雰囲気に
    設定され、試料100を挟持する上ディスク102 及び下デ
    ィスク118 が配置された容器本体140 と、 該容器本体の上部開口を覆うと共に、上方に伸びる密閉
    構造の中空部62、64が形成された第1の延長部5
    6、58を有する容器上蓋144 と、 該第1の延長部の中空部内に配置された第1の内部マグ
    ネット70と、 前記第1の延長部の中空部内を伸び、その上端が前記第
    1の内部マグネットに、その下端が前記上ディスクに夫
    々連結された負荷ロッド74と、 前記第1の内部マグネットに対向して配置された第1の
    外部マグネット30と、 該第1の外部マグネットを支持する負荷治具28と、 前記第1の外部マグネットと前記第1の内部マグネット
    との相対位置を調整するために前記負荷治具を駆動する
    駆動手段20、22と、 該容器本体の下部開口を覆うと共に、下方に伸びる密閉
    構造の中空部112、122を有する第2の延長部106、108 有
    する容器下蓋146 と、 前記第2の中空部内を伸び、その下端が前記第2の内部
    マグネットに、その上端が前記下ディスクに夫々連結さ
    れた回転ロッド114 と、 前記第2の内部マグネットに対向して配置された第2の
    外部マグネット130と、 前記第2の外部マグネットを回転させる回転手段132、13
    6、138 と、 前記負荷治具により前記試料に加えられる軸方向荷重を
    測定する軸方向荷重測定手段80と、 前記試料が、所定の軸方向荷重が加わった状態で回転さ
    れたとき、該試料に発生する軸方向変位を測定する軸方
    向変位測定手段72、76、82と、 前記試料の回転数を測定する回転数測定手段124、150
    と、を含み、一定の圧縮力負荷状態で所定の回転を与え
    たときの試料の摩耗を前記軸方向変位測定手段で測定し
    て摩擦・摩耗特性を調べることを特徴とする材料試験
    機。
JP31650991A 1991-11-29 1991-11-29 材料試験機 Pending JPH05149851A (ja)

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