JPH065204B2 - 材料試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アクチュエータで試験片に荷重を負荷する材
料試験装置に関する。

［従来技術］ テーブルに設けたねじ棹にクロスヘッドを取り付け、該
クロスヘッドを移動させることにより試験片に荷重を負
荷する材料試験装置が広く使用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の試験装置は、ねじ棹をモータで回転させるこ
とにより、ねじ棹に螺着されているナットを介してクロ
スヘッドを移動させるものであり、減速装置でモータの
回転運動を減速した後、ねじ棹で直線運動に変換する複
雑な動力伝達機構を必要としていた。また、駆動系にお
いてネジやギヤにバックラッシュが生じ、第４図（イ）
（ロ）に示すように負荷が一時停止するため、引張圧縮
両振試験や高速応答の繰り返し試験等が正確にできない
という問題点があった。

そこで本発明は、負荷機構の駆動部を簡素化して、正確
かつ高速応答の試験が行なえ、駆動効率を向上すること
ができる材料試験装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するため、次のような構成を
採用した。

すなわち、本発明にかかる材料試験装置は、試験片をク
ロスヘッドに取り付けたチャックとアクチュエータに取
り付けたチャックで保持し、該アクチュエータによって
試験片に負荷を与える材料試験装置であって、前記アク
チュエータとして、ダイレクトドライブモータの回転力
をボールネジの切られたネジ棒とナットと組合せによっ
て直線運動に変換して出力するアクチュエータを用いる
ことを特徴とする。

［作用］ ダイレクトドライブモータとボールネジの組合せによっ
て負荷用のアクチュエータが構成されているので、負荷
機構が簡素化されるとともにバックラッシュが生じな
い。

［実施例］ 第１図は本発明にかかる材料試験装置の１例をあらわす
もので、この材料試験装置１は、本体のテーブル２にア
クチュエータとして働くダイレクトドライブモータ（以
下ＤＤモータという）７を取り付けてなり、テーブル２
には、左右一対の支柱３と該支柱によって所定の高さに
支持されるクロスヘッド５が設けられている。クロスヘ
ッド５にはロードセル６を介して上方つかみ具８が取り
付けられている。ＤＤモータ７は第２図に示すように、
ハウジング21、ロータ22、スラスト荷重受け23、ロータ
24から構成される。ロータ24の芯部に通孔26が穿設され
ており、この通孔26にボールネジの切られたネジ棒12が
遊嵌されている。このネジ棒12は、ロータ24の端部に取
り付けられたボールネジナット13に螺合している。ネジ
棒12の上方端には下方つかみ具９が取り付けられ、両つ
かみ具８、９によって試験片11が保持される。また、ネ
ジ棒12の下方端には該ネジ棒の回転を規制する回り止め
15が取り付けられている。このため、ネジ棒12は上下に
移動することができるが、回転は拘束される。

上記ロードセル６は荷重計測システム16を介して、また
ＤＤモータ７はモータドライバ17と変位計測システム18
を介してそれぞれコントローラ20に電気的に接続されて
いる。

ＤＤモータ７をモータドライバ17によって作動させる
と、ロータ24に取り付けたボールネジナット13がロータ
24とともに回転し、ボールネジナット13に螺着したネジ
棒12はナットの回転方向に応じて上下方向に移動する。
この時、ネジ棒12は回り止め15によって回転せず、上下
方向にのみ移動する。ネジ棒12の上下方向の直線運動は
これに接続した下方つかみ具９に伝達され、試験片11に
直接試験荷重を負荷する。試験片の荷重による変位は、
ＤＤモータの回転検出器による位置検出信号に基づいて
変位計測システム18で計測され、試験荷重はロードセル
６からの荷重信号に基づいて荷重計測システム16で計測
される。

この材料試験装置１は、上記したようにＤＤモータ７と
ボールネジの切られたネジ棒12とナットとでアクチュエ
ータを構成し試験片に直接的に負荷を加えるようにして
いるので、構造的に簡単で信頼性が高く、負荷機構の駆
動効率も高く消費電力が少なくなる。また、油圧モータ
のように作動油等を使わない電気式の装置であるので、
設置工事や保守が容易である。ボールネジはバックラッ
シュが生じにくいので、作業時に高速応答性を有し、例
えば引張圧縮両振試験（サイクル試験）を第３図に示す
ように正確かつスムーズに行なうことができる。

なお、図示例では、テーブル側にアクチュエータが設け
られているが、場合によってはこれをクロスヘッド側に
設けてもよい。

以上の実施例では縦型の試験機について説明したが、横
型の試験機にも応用できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる材料試
験装置は、油やネジ棹を用いないので負荷機構の構造を
簡単にでき、試験負荷の伝達ロスが少なく負荷の効率が
高いものとなった。また、バックラッシュがないので、
例えば引張圧縮両振試験を連続してスムーズかつ正確に
行なうことができる等、高速応答の繰り返し試験にも適
したものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す構成説明図、第２図は
ダイレクトドライブモータの構成を簡単に示す説明図、
第３図は実施例装置による引張圧縮両振試験の荷重変化
を示す図、第４図（イ），（ロ）は従来装置による引張
圧縮両振試験の荷重変化を示す図である。 １…材料試験装置 ２…テーブル ５…クロスヘッド ７…ダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ） ８，９…つかみ具 12…ネジ棒 13…ボールネジナット 15…ネジ棒回り止め

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片をクロスヘッドに取り付けたチャッ
   クとアクチュエータに取り付けたチャックで保持し、該
   アクチュエータによって試験片に負荷を与える材料試験
   装置であって、前記アクチュエータとして、ダイレクト
   ドライブモータの回転力をボールネジの切られたネジ棒
   とナットの組合せによって直線運動に変換して出力する
   アクチュエータを用いることを特徴とする材料試験装
   置。