JPH0531551Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は多数本の引張り試験片を予めセツト
しておいて、それらの試験片に対する極低温引張
り試験を順次連続的に行なうようにした極低温引
張り試験装置に関するものである。

従来の技術 各種材料の極低温での機械的特性を調べるため
に、液体ヘリウム等の極低温媒体を収容した冷却
槽中に試験片を浸漬し、その状態で引張り試験を
行なうようにした極低温引張り試験装置が従来か
ら広く用いられている。このような極低温引張り
試験を多数本の試験片に対して実施するにあたつ
て、１本ずづ試験片を冷却槽に浸漬させた場合
は、その試験片の出し入れのために冷却槽内の気
密性を保つことが困難となつて、極低温媒体の消
費量が著しく増大してしまう。すなわち試験片の
出し入れを行なうたびごとに液体ヘリウム等の極
低温媒体が大量に蒸発してしまうのである。

そこで最近では、多数本の試験片を予め治具に
セツトしておき、その治具ごと冷却槽中に装入し
て、多数本の試験片を極低温媒体中に浸漬させた
ままの状態で順次各試験片に対する引張り試験を
行なうようにした装置が開発されている。このよ
うな極低温引張り試験装置の代表的なものとして
は、実公昭53−33596号公報に記載されているも
のがあり、その概要を第４図〜第６図に示す。

第４図〜第６図において、試験装置本体１のク
ロスヘツド２の下側面にはクライオスタツト（冷
却槽）３が取付けられており、このクライオスタ
ツト３はクロスヘツド２と一体に上下動する。ク
ライオスタツト３は、液体ヘリウム等の極低温媒
体４を適量封入した収容室５を内部に備えた本体
６と、収容室５を密閉するヘツドプレート７とか
らなり、収容室５の周囲は断熱構造とされてい
る。前記ヘツドプレート７には後述する回転円盤
８を回転させるための駆動軸９が指示されるとと
もに、その駆動軸９を同心状に取囲む円筒状部材
１０が取付けられており、これら駆動軸９および
円筒状部材１０は収容室５内に垂下されている。
駆動軸９の下端には回転円盤８が水平面内で回転
駆動されるように取付けられており、その回転円
盤８の外周端部の盤面は、前記円筒状部材１０の
下端面に摺動可能に接している。回転円盤８の上
面には、それぞれ引張試験片１１の下端を保持す
るための複数の試験片ホルダ１２がその回転円盤
８の回転中心軸線を中心とする所定の円周上に所
定間隔を置いて設けられている。さらに前記収容
室５内には、上方からクロスヘツド２およびヘツ
ドプレート７を貫通して引張棒１３が垂下されて
いる。この引張棒１３は前記引張試験片１１の並
ぶ円周上の所定位置の上方に垂下されたものであ
つて、その引張棒１３の下端には引張試験片１１
の上端部に係合する係合部１４が形成されてい
る。なおその引張棒１３の収容室外の上部には、
図示しないロードセル等の引張検出装置が取付け
られている。

以上のような従来の極低温引張試験装置により
試験を行なうにあたつては、予め回転円盤８を取
外しておき、複数の試験片ホルダ１２にそれぞれ
試験片１１を垂直に保持させて、その状態で回転
円盤８を駆動軸９に取付けて収容室５内に収容
し、さらに収容室５内に極低温媒体４例えば液体
ヘリウムを注入する。また回転円盤８の外周端部
に円筒状部材１０の下端面を摺動可能に接せしめ
る。そして回転円盤８を回転させて適宜の引張試
験片１１の上端部に引張棒１３の下端の係合部１
４を係合させる。この状態でクロスヘツド２を下
降させれば、引張棒１３はその上下位置が変化し
ないのに対し、回転円盤８は円筒状部材１０によ
つて押下げられて下降するから、引張試験片１１
に張力が与えられて引張試験がなされる。次いで
さらに回転円盤８を回転させて次の引張試験片１
１を引張棒１３に係合させれば、再び引張試験を
行なうことができるから、複数の引張試験片に対
する極低温引張り試験を、収容室５の開閉や試験
片の出し入れを行なうことなく連続的に実施する
ことができる。

またこのほか、実開昭59−82839号においては、
ピンを介して引張試験装置に結合するいわゆるコ
ンパクト試験片について、極低温引張り試験を行
なう装置が開示されている。

発明が解決すべ問題点 ところで前述の実公昭53−33596号公報に示さ
れる従来の極低温引張り装置においては、引張棒
１３による相対的な引張力を、回転円盤８の外周
縁部に接する円筒状部材１０によつて受けている
が、この円筒状部材１０はヘツドプレート７から
連続するものであるから、外部からの熱を収容室
５の液体ヘリウムなどの極低温媒体４へ導入して
しまう作用をもたらす。そして、従来の装置では
その円筒状部材１０が多数の試験片１１の全体を
取囲むためその径が相当に大きく、それにともな
ってその質量も相当に大きくならざるを得ないか
ら、外部からその円筒状部材１０に導かれて侵入
する熱量が著しく大きくならざるを得なかつた。
そのため極低温引張り試験開始前の常温時の状態
から所要の極低温状態に至るまでの間に液体ヘリ
ウムが相当量ロスしてしまい、また試験期間中に
も液体ヘリウムがロスしてしまい、結局トータル
としての液体ヘリウム消費量が相当に大きくな
り、試験コストが高くならざるを得なかつたので
ある。すなわち、第４図〜第６図の装置では、１
本ずつ試験片を冷却槽に挿入して極低温引張り試
験を行なう場合と比較すれば極低温媒体の消費量
は少ないが、未だ充分とは云えない程度であつた
のである。

また前述の実開昭59−82839号公報に記載され
ている極低温引張り試験装置も、細部は実公昭53
−33596号公報に示される装置と異なるが、基本
的には前記同様な問題があつた。すなわち実開昭
59−82839号公報の装置でも、多数の試験片を保
持するための多数の試験片取付け手段（チヤツク
フエース）が第５図、第６図の回転円盤８と同様
な円盤上に配列され、かつその多数の試験片の全
体を取囲む円筒状部材として、第５図、第６図の
円筒状部材１０と同様な円筒状部材が設けられて
いて、この円筒状部材により引張り試験時の引張
り荷重を受けるように構成されている。したがつ
てその円筒状部材は円盤とほぼ同程度の径を有す
る大径のものとなつているから、その質量が大き
く、外部（上蓋）からの侵入熱も大きくならざる
を得ず、液体ヘリウムのロス量も大きくならざる
を得なかつたのである。

この考案は以上の問題を有効に解決することを
目的としてなされたもので、複数の試験片に対し
順次引張り試験を行なうようにした極低温引張り
試験装置において、外部からの侵入熱量、特に引
張棒による引張力を受けるための受部材に導かれ
て侵入する熱量を可及的に小さくし、これによつ
て液体ヘリウム等の極低温媒体の消費量を低減し
て試験コストを引下げ得るようにした極低温引張
り試験装置を提供することを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段 この考案の極低温引張り試験装置は、引張棒に
よる引張力を受けるための部材を前述の第４図〜
第６図に示すように多数の試験片の全体を取囲む
形状とせず、多数の試験片のうち、試験を行なつ
ている１個の試験片のみを取囲むように構成した
ことを基本的な特徴とするものである。

すなわちこの考案の極低温引張り試験装置は、
極低温媒体を収容するべく周囲を断熱構造とした
垂直な有底円筒状の収容室の上端開口部が着脱可
能な密閉蓋によつて密閉され、前記収容室内には
軸中心に回転駆動可能な駆動軸が収容室の略中心
軸線に沿い密閉蓋を貫通して垂下され、その駆動
軸の下端には円盤状の試験片保持盤が水平に取付
けられ、その試験片保持盤には、それぞれ直立状
態の試験片の下端部を保持するための多数の保持
部が、前記駆動軸の軸線を中心とする円周上に所
定間隔を置いて形成されており、さらに前記保持
部に保持された試験片の上端部に係合し得る係合
部を下端に形成した引張棒が、前記密閉蓋の上方
からその密閉蓋を貫通して収容室内に前記駆動軸
と平行に垂下され、その引張棒を同心状に取囲み
かつ前記試験片保持盤の半径よりも小さい外径を
有する中空円筒状の受部材が、前記密閉蓋から収
容室内に垂下され、その円筒状受部材はその下端
面が前記試験片保持盤の上面に接し得るように長
さが定められ、かつその円筒状受部材の下端部の
側面には、前記多数の保持部の並ぶ円周の方向に
開口する切欠部が形成されており、前記引張棒か
ら試験片に与えられる引張力を前記試験片保持盤
を介して前記円筒状受部材で受けるように構成し
たことを特徴とするものである。

作 用 この考案の極低温引張り試験装置においては、
液体ヘリウム等の極低温媒体を収容した収容室の
全体を下方へ押下げるかまたは引張棒を上方へ引
上げることによつて、試験片保持盤と引張棒との
間に係合保持された試験片に引張力が与えられて
極低温引張り試験がなされる。ここで、試験片保
持盤に対しては収容室の密閉蓋から垂下された円
筒状の受部材が引張棒に抗する力を与えることに
なる。そしてその円筒状受部材は引張棒を同心状
に取囲むように、したがつて試験片１本のみを囲
むように構成されていて、試験片保持盤の半径よ
りも小さい外径とされており、したがつてその径
は従来の第４図〜第６図に示す従来の装置の円筒
状部材１０と比較して格段に小さく、またそれに
伴つてその円筒状受部材の質量も小さい。したが
つてその円筒状受部材により伝熱されて外部から
導入される熱量も小さい。なお円筒状受部材の下
端部の側面には試験片保持部の並ぶ円周の方向に
開口する切欠部が形成されているから、次の試験
片に対し引張り試験を行なうべく保持円盤を回転
せしめる際には、その切欠部を試験片が通過する
ことになる。したがつて第４図〜第６図に示す従
来の装置の場合と同様に、順次複数の試験片に対
して極低温媒体中に浸漬されたままの状態で極低
温引張り試験を行なうことができる。

実施例 第１図〜第３図にこの考案の一実施例の極低温
引張り試験装置の要部を示す。

第１図〜第３図において、液体ヘリウム等の極
低温媒体４を収容するべく有底円筒状に作られた
収容室２０の周囲は２重壁構造とされて、真空断
熱等の断熱がなされるように構成され、この収容
室２０の上面側開口部分はボルト２１等の適宜の
取付手段によつて密閉蓋２２が着脱可能に取付け
られている。そしてこのようにして密閉された収
容室２０および密閉蓋２２からなる冷却槽本体２
３は、クロスヘツド２から上部連結軸２４、中間
支持片２５および下部連結軸２６を介して垂下さ
れている。なお下部連結軸２６は第１図では１本
のみ示しているが、実際には複数本存在する。

前記密閉蓋２２の上面には、モータ等の回転駆
動装置２７が配置され、この回転駆動装置２７に
よつて回転せしめられる駆動軸２８が密閉蓋２２
を貫通して収容室２０内にその中心位置に沿つて
垂下されている。この駆動軸２８の下端には円盤
状の試験片保持盤２９が水平に取付けられてお
り、この試験片保持盤２９は前記回転駆動装置２
７によつて水平面内を回転せしめられる。試験片
保持盤２９には、引張り試験の対象となる試験片
３０の下端を直立状態で保持するための複数の保
持部３１が、駆動軸２８の回転軸線を中心とする
円周上に所定間隔を置いて形成されている。

３２は引張棒であつて、クロスヘツド２の上方
からそのクロスヘツド２および中間支持片２５を
上下に摺動可能に貫通し、さらに密閉蓋２２を相
対的に上下に摺動可能に貫通して収容室２０内に
前記駆動軸２８と平行に垂下されている。この引
張棒３２の下端は２股状に形成されて、その部分
が試験片３０の上端部に係合する係合部３３とさ
れている。さらにその引張棒３２を同心状に取囲
むように中空円筒状の受部材３４が配設されてい
る。この円筒状受部材３４は、前記密閉蓋２２か
ら垂下され、かつ引張力負荷時ではその下端面３
４Ａが試験片保持盤２９の盤面に接するようにそ
の長さが定められたものである。またその円筒状
受部材３４は、多数の試験片３０のうちの１本だ
けに対応するものであり、したがつてその円筒状
受部材３４の外径は、試験片保持盤２９の半径よ
りも小さい径に定められている。より具体的に
は、試験片保持盤２９の半径から駆動軸２８の半
径を差し引いた寸法よりも若干小さい外径とされ
ている。なお引張力が未だ加えられていない状
態、すなわち各部材をセツトしただけの状態では
円筒状受部材３４の先端面３４Ａに対し試験片保
持盤２９は若干離れており、したがつてその状態
では試験片保持板２９は回転し得るようになつて
いる。また円筒状受部材３４の下端部の壁面に
は、保持部３１の並ぶ円周、すなわち試験片３０
の並ぶ円周の方向に開口する切欠部３４Ｂ，３４
Ｃが形成されている。これら切欠部３４Ｂ，３４
Ｃは、試験片保持盤２９が回転した時に試験片３
０が支障なく貫通し得る程度の大きさに作られて
いる。なお密閉蓋２２とその上方の中間支持片２
５の間には円筒状受部材３４の延長状に圧縮応力
伝達用円筒部材３９が設けられている。

さらに円筒状受部材３４の下端近くの中間位置
の外周上には、前記駆動軸２８との位置関係を規
制するためのガイド枠３５が取付けられている。
また前記試験片保持盤２９上には、駆動軸２８の
外周面に近接した位置に銅等の導電性材料からな
る複数の位置決め用ピン３６が植設されている。
これら位置決め用ピン３６は各保持部３１に対応
して設けられたものであり、円筒状受部材３４の
下端部外周上には、その位置決め用ピン３６に接
し得る検出片３７，３８が設けられている。この
検出片３７，３８は、保持部３１に保持された試
験片３０が正確に引張棒３２の係合部３３に係合
された位置で、その保持部３１に対応する位置決
め用ピン３６に接して、検出片３７−位置決め用
ピン３６−検出片３８の導電路が形成され、その
位置を検出するようになつている。

なお第１図〜第３図の装置において、クロスヘ
ツド２が上下に駆動されるように構成されている
ことは第４図〜第６図の例と同じであり、また引
張棒３２にはクロスヘツド２よりも上方の位置に
ロードセル等の張出検出装置が設けられているこ
とも同じである。

以上の第１図〜第３図に示す装置において実際
に極低温引張試験を行なうにあたつては、予め駆
動軸２８に取付けられた試験片保持盤２９の複数
の保持部３１にそれぞれ試験片３０を直立状態で
保持させて、収容室２０と密閉蓋２２とを連結固
定して収容室２０を密閉し、かつ収容室２０内に
液体ヘリウム等の極低温媒体４を注入する。この
状態では円筒状受部材３４の下端面３４Ａが試験
片保持盤２９の盤面に近接しており、かつ各試験
片３０が極低温媒体１９中に浸漬されている状態
となる。そして試験片保持盤２９を適宜回転させ
て、ある保持部３１の試験片３０の円筒状受部材
３４の下端部内に挿入させ、その試験片３０の上
端部が引張棒３２の係合部３３に係合されれば、
検出片３７，３８間が位置決め用ピン３６により
導通されて、試験位置に至つたことが検出され
る。この状態で回転を停止させてクロスヘツド２
を下降させれば、試験片保持盤２９が円筒状受部
材３４の下端面３４Ａに接した際、収容室２０と
ともに下降し、引張棒３２と試験片保持盤２９と
の間において試験片３０に引張力が与えられ、極
低温引張試験がなされる。この時、引張棒３２に
よる相対的に上方への張力に抗する下向きの力
は、その引張棒３２を取囲む円筒状の受部材３４
で受けることになる。

ある試験片３０に対する試験終了後は、再度試
験片保持盤２９を回転させれば、次の試験片が前
記同様に引張棒３２の係合部３３に係合されるか
ら、その試験片に対する引張り試験を行なうこと
ができ、その後も順次複数の試験片に対する引張
り試験を行なうことができる。

考案の効果 前述のようにこの考案の極低温引張り試験装置
によれば、複数の試験片を液体ヘリウム等の極低
温媒体中に浸漬して収容室を密閉したままの状態
でその複数の試験片に対する極低温引張り試験を
順次行なうことができ、しかも引張り試験時にお
いて引張棒に抗した力を与えるための受部材は引
張棒を同心状に取囲むように、したがつて１本の
試験片のみを取囲むように作られていて、試験片
保持盤の半径よりも小さい外径となつているか
ら、その径は従来の極低温引張試験装置の受部材
と比較して格段に小さく、それに伴つて受部材の
質量が小さくなり、したがつてその受部材に伝達
されて外部から侵入する熱が少なく、そのため液
体ヘリウム等の極低温媒体のロスが少なくなつて
その消費量が減少され、引張り試験コストを低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の極低温引張り試
験装置の要部を示す縦断正面図、第２図は第１図
の−線における横断面図、第３図は第１図の
−線における横断面図、第４図は従来の極低
温引張り試験装置の一例の全体構成を示す略解的
な正面図、第５図は従来の極低温引張り試験装置
の一例の要部を示す縦断正面図、第６図は第５図
の−線における横断面図である。 ２……クロスヘツド、４……極低温媒体、２０
……収容室、２２……密閉蓋、２７……回転駆動
装置、２８……駆動軸、２９……試験片保持盤、
３０……試験片、３１……保持部、３２……引張
棒、３３……係合部、３４……受部材、３４Ｂ，
３４Ｃ……切欠部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 極低温媒体を収容するべく周囲を断熱構造とし
   た垂直な有底円筒状の収容室の上端開口部が着脱
   可能な密閉蓋によつて密閉され、前記収容室内に
   は軸中心に回転駆動可能な駆動軸が収容室の略中
   心軸線に沿い密閉蓋を貫通して垂下され、その駆
   動軸の下端には円盤状の試験片保持盤が水平に取
   付けられ、その試験片保持盤には、それぞれ直立
   状態の試験片の下端部を保持するための多数の保
   持部が、前記駆動軸の軸線を中心とする円周上に
   所定間隔を置いて形成されており、さらに前記保
   持部に保持された試験片の上端部に係合し得る係
   合部を下端に形成した引張棒が、前記密閉蓋の上
   方からその密閉蓋を貫通して収容室内に前記駆動
   軸と平行に垂下され、その引張棒を同心状に取囲
   みかつ前記試験片保持盤の半径よりも小さい外径
   を有する中空円筒状の受部材が、前記密閉蓋から
   収容室内に垂下され、その円筒状受部材はその下
   端面が前記試験片保持盤の上面に接し得るように
   長さが定められ、かつその円筒状受部材の下端部
   の側面には、前記多数の保持部の並ぶ円周の方向
   に開口する切欠部が形成されており、前記引張棒
   から試験片に与えられる引張力を前記試験片保持
   盤を介して前記円筒状受部材で受けるように構成
   したことを特徴とする極低温引張り試験装置。