JPH0687040B2 - 引張クリープ破断試験機の伸び追従装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、引張クリープ破断試験機の伸び追従装置に
関するものある。

〔従来技術〕

引張クリープ破断試験は、試験片をある一定の温度に保
持した状態で、試験片に所定の荷重を与え、時間の経過
とともに変化する歪量を計測し、クリープが進行して破
断するまでの時間などを求めるものであり、試験機とし
ては、長時間にわたって荷重を一定に保つ必要上、重り
（分銅）をてこを介して試験片に負荷するのが一般的で
ある。

このような試験機において、例えば1000時間かけて破断
させようとすると、大きな荷重を与える必要があるた
め、てこ比を大きくする必要があり、一方、試験片は破
断するまでに試験片の標点間距離は150〜200％程度まで
伸びる。重りの移動量は、試験片の実質的な伸び量とて
こ比率の積であり、前述のような破断試験では、破断ま
での重りの移動量が極めて大きくなる。

この重りの移動量は以下に示すように9mにもなり、一回
の移動では寸法的に無理であり、重りの上下移動距離を
設定し、重りが下限位置に達したら重りを自動的に上限
位置まで引き上げ、これを繰り返すことにより一定荷重
を連続的に付加することが行なわれている。

（例）試験片標点間距離:180mm てこ比率:1対100 最大伸び:90mm（150％の時） 重りの総移動量:9000mm（＝90×100倍） 重りの上下限界距離:200mm 破断までの引上回数：約45回（＝9000/200） 重りを自動的に上限位置まで引き上げる装置としては、
試験片と同一軸芯になるように配置したウォームジャッ
キを用いるのが一般的であり、従来はウォームジャッキ
のアクチュエータに電動モータを用い、ウォームジャッ
キによって試験片を下方へ引き下げることにより重りを
引き上げている。この試験片の引き下げは、全行程を通
して例えば、10mm/min程度の一定速度で行っている。

〔この発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、一般にクリープ試験においては、第４図
に示すように、第Ｉ期、第II期、第III期（破断直前を
含む）があり、各時期において著しくクリープ伸び速度
が異なっている。そのため、試験片の引き下げ速度は基
本的には速い速度の方が良いが、クリープ伸び速度が遅
い時期に速い速度で引き下げると、試験片にかかる加速
度が大きくなり、荷重精度が悪くなる。一方、試験片の
引き下げ速度を低く設定すると、クリープ伸び速度の速
い破断直前などにおいて、重りが支持部材（下限）まで
到達してしまい、荷重が抜けてしまう恐れがある。従っ
て、荷重精度を高めるためには、各伸び速度に対応させ
てウォームジャッキの引き速度を可変とすることが必要
となる。

また、万一、試験中に停電等の原因により電源が断たれ
た場合、電気炉で試験片を加熱していることから、試験
片の温度が下がって縮むことにより、試験片に過大な荷
重がかかり、またてこが上限位置を越えてしまうなどの
不都合が生じる。

このような不都合を解消するためには、重りを下降させ
て支持させることにより、速やかに荷重を取り去ってや
ればよいが、従来の電動モータではバックアップ用のバ
ッテリー等が必要であると共に、停電時にバッテリーの
能力が不足しないように日ごろからバッテリーメンテナ
ンスを十分に行なわなければらない問題がある。

この発明は、前述のような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、試験片の引き速度を試験片の伸び速度
に対応させて容易に変えることができ、また停電時に、
荷重の除去を容易かつ確実に行うことのできるクリープ
破断試験機の伸び追従装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、第１図に示すように、試験片TPの一端にてこ
１を介して重り２を負荷し、他端に試験片TPを軸方向に
移動させる駆動装置３を設け、重り２が下限位置に達す
ると、駆動装置３により試験片TPを下方へ移動させて重
り２を上限位置まで引き上げるようにした引張クリープ
破断試験機において、第３図に示すように、駆動装置３
のアクチュエータに油圧モータ４を用い、この油圧モー
タ４の油圧回路５に複数の油圧ポンプ６を並列させて設
置すると共に、これら油圧ポンプ６を選択的に使用でき
るように構成する。

駆動装置３には、大荷重（重りの重量とてこ比率の積）
に抗して試験片TPを移動でできる種々の装置を用いるこ
とができるが、ウォームジャッキが好ましい。

油圧ポンプ６は吐出量の異なる２台のポンプ6A、6Bを用
い、油圧ポンプ6B側に速度用切換弁７を設け、二段階の
吐出量（モータ速度）が得られるようにするのが好まし
い。

なお、両方の油圧ポンプ6A、6Bに切換弁７を設け、ある
いは油圧ポンプ6A、6B間にクラッチを介在させるなどし
て三段階の吐出量が得られるようにしてもよいし、また
油圧ポンプ６を３台以上設けてもよい。

また、停電時に対応させるために、油圧回路５にアキュ
ムレータ８を設け、このアキュムレータ８を停電時切換
弁９を介して油圧モータ４に接続する。

〔作 用〕

重り２が下限位置に達すると、これをセンサーが検出し
て油圧ポンプ6Aあるいは6Bにより、試験片TPの引き下
げ、すなわち重り２の引き上げを行なう。

速度用切換弁７を開閉することにより、油圧ポンプ6Aの
みの吐出、あるいは両方の油圧ポンプ6Bの吐出により、
二段階の油圧モータ４の回転速度が得られる。これによ
り、試験片TPを大小の引き下げ速度で引き下げることが
でき、例えば第II期では遅い速度で引き下げ、第III期
では速い速度で引き下げることにより、荷重精度を高め
ることができる。

この引き下げ速度は二段階に限らず、三段階以上として
伸び速度に細かく対応させることができることはいうま
でもない。

アキュムレータ８は、油圧ポンプ6Aと6Bの駆動により蓄
圧されており、停電時には、停電時切換弁９が作動して
アキュムレータ８内の圧油により油圧モータ４が回転す
る。油圧モータ４の回転方向は、試験片TPを引張る方向
とは逆方向であり、試験片TPを上昇させることにより重
り２が下降し、支持部材10に重り２を支持させることに
より荷重が試験片TPから除去される。

〔実施例〕

これは、第１図に示すように、試験片TPを電気炉Ｆによ
り400〜700℃に加熱し、最大で幅60mm、厚さ25mm、標点
間距離180mmの試験片を1000時間かけて破断（90〜180m
m）させるようにしたものであり、てこ比率1:100で50ト
ンの試験荷重を負荷できるようにされている。

試験機はベッド11に立設された支柱12、支柱上端を連結
するヨーク13を有し、試験片TPの上端が自在継手14を介
しててこ１に接続され、下端が自在継手15を介してウォ
ームジャッキ３に接続される。

てこ１は、支点16、17により揺動可能とされた第１てこ
1A、第２てこ1Bと、両てこを連結するリンク1Cからな
り、第１てこ1Aの先端に吊り棒18により重り２を取付
け、第２てこ1Bの支点側に自在継手14に軸着して1:100
のてこ比率が得られるようにされている。

重り２の上限位置および下限位置は、第１てこ1Aの中央
部に設けた検出棒19にストライカー20を設け、このスト
ライカー20により作動する上限リミットスイッチ21と下
限リミットスイッチ22を所定間隔をおいて上下に配置し
て設定する。

ウォームジャッキ３は、ウォーム23、ウォームホィール
24、ナット部材25、スクリューロッド26からなり、スク
リューロッド26の先端を自在継手15接続し、ウォーム23
を油圧モータ４により回転駆動させる。

油圧モータ４は正逆回転可能なモータであり、三位置切
換弁27により引張り方向、押上げ方向に切換が可能とさ
れている、この三位置切換弁27の供給ポートにチェック
弁28を有する油圧ポポンプ6A、6Bを並列接続し、一方の
油圧ポンプ6Bの出側に速度用切換弁７を設ける。

両油圧ポンプ6A、6Bはリミットスイッチ21、22によりオ
ンオフするモータＭによる同軸回転とし、速度用切換弁
７により選択的に用いられるようにする。油圧ポンプ6
A、6Bの吐出量をａ、ｂとし、切換弁７を閉位置とすれ
ば吐出量ａが得られ、切換弁７を開位置とすれば吐出量
（ａ＋ｂ）が得られる。

吐出量ａを小さく、吐出量ｂを大きく設定すれば、ａに
対して数倍の（ａ＋ｂ）が得られ、著しく異なる試験片
の伸び速度に対応させることがきる。

なお、ウォームジャッキの引き速度は、迅速な重りの引
き上げを行なうべく試験片の伸び速度よりも大きく、試
験片の伸び速度の大小に比例させて二段階に変化させる
ことになる。切換弁７の切換は、伸び検出器からの信号
により自動的に行う。

アキュムレータ８はチェック弁29を介して油圧ポンプ６
の出側に接続し、ポンプ６により蓄圧できるようにし、
試験時操作弁30および停電時切換弁９を介して油圧モー
タ４に接続する。

停電時切換弁９は、通電時にはソレノイド9aの励磁によ
り閉位置を保持し、停電時にソレノイドの解磁により開
位置となってアキュムレータ８の圧油を油圧モータ４の
押上げ方向に流すようにされている。なお、試験時操作
弁30は試験開始時にオンさせ、試験中の停電に備えるも
のである。

〔発明の効果〕

前述のとおり、本発明は、試験片の駆動装置のアクチュ
エータに油圧モータを用い、複数の油圧ポンプにより駆
動させるようにしたため、試験片の引き速度を試験片の
伸び速度に対応させて容易に変えることができ、引張ク
リープ破断試験の精度を高めることができる。

また、アキュムレータと停電時切換弁を設けることによ
り、従来のようにメンテナンスに気を使うことなく、か
つ簡単な装置により、停電時の荷重の除去を容易かつ確
実に行なうことがきる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る引張クリープ破断試験機
を示す正面図、側面図、第３図はその油圧回路図、第４
図は一般的なクリープ曲線を示すグラフである。 １……テコ、２……重り ３……駆動装置、４……油圧モータ ５……油圧回路、６……油圧ポンプ ７……速度用切換弁、８……アキュムレータ ９……停電時切換弁、10……支持部材 11……ベッド、12……支柱 13……ヨーク、14,15……自在継手 16,17……支点、18……吊り棒 19……検出棒、20……ストライカー 21,22……リミットスイッチ 23……ウォーム、24……ウォームホィール 25……ナット部材 26……スクリューロッド 27……三位置切換弁 28……チェック弁、29……チェック弁 30……試験時操作弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片の一端にてこを介して重りを負荷
   し、他端に試験片を軸方向に移動させる駆動装置を設
   け、重りが下限位置に達すると、前記駆動装置により試
   験片を下方へ移動させて重りを上限位置まで引き上げる
   ようにした引張クリープ破断試験機において、 前記駆動装置のアクチュエータに油圧モータを用い、こ
   の油圧モータの油圧回路に複数の油圧ポンプを並列させ
   て設置すると共に、これら油圧ポンプを選択的に使用で
   きるように構成したことを特徴とする引張クリープ破断
   試験機の伸び追従装置。
2. 【請求項２】油圧回路にアキュムレータを設け、このア
   キュムレータを停電時切換弁を介して油圧モータに接続
   したことを特徴とする請求項（１）記載の引張クリープ
   破断試験機のの伸び追従装置。