JPH07119676B2 - 粘弾性体の疲労試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、粘弾性体の疲労試験装置に係わり、更に詳
しくは一台の疲労試験装置において、多数本の粘弾性体
の試験片を同時に個々にクランプし、定荷重疲労試験ま
たは定歪疲労試験を行うことが出来る粘弾性体の疲労試
験装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ゴム材料等の粘弾性体試験片の定荷重疲労試験ま
たは定伸長疲労試験を行う場合には、各々の試験機に試
験片を取付けて試験を行っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しながら、試験片の定荷重疲労試験または定伸長疲労
試験を行うのに、各々の試験機を設置するには、広い設
置スペースが必要となり、コストアップとなる問題があ
った。

また、従来の定荷重疲労試験機または定伸長疲労試験機
の場合、試験片をクランプするチャック数が極めてすく
ないため、大量の試験片を一度に行うことは困難であっ
た。

特に、ゴム材料のような疲労と共に、緩和現象やクリー
プを生じる材料では、歪み条件や荷重条件によっては試
験に200時間とか1000時間とかと言う長時間を要するた
め、一度に大量に試験を行うことが試験時間の節約にも
なるが、、従来の試験機の場合には、チャック数が少な
いために、効率の良い試験を行うことができないばかり
か、同一環境条件下で長時間に及ぶ試験を効果的に行う
ことができず、結果の統計的解析を行う場合にも精度の
良い解析を行うことができないと言う問題があった。

一本掛けの疲労試験機としては、特公昭56−16371号公
報に開示されるように、モーターを介して自転する偏心
盤の偏心量を制御して一定の荷重を与えるものや、特開
昭48−48806号公報に開示されるように、シリンダー内
にピストンで二分して区画されたシリンダの両圧力室に
圧油を供給して回転運動を発生させて、試験片に圧縮・
引張り荷重を与えるもの、また特開昭51−47482号公報
に開示されるように、大きさの異なる荷重が把持部に同
時に伝達され、Ｓ−Ｎ曲線を短時間で求められるように
したもの、更に特開昭51−29986号公報に開示されるよ
うに、カムと一点を支持されたテコ棒でスプリングによ
り連結し、このテコ棒にサンプルの一端を固定して一定
荷重を与えるもの等がある。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる従来の問題点に着目して案出された
もので、一台の試験機で粘弾性体試験片の定荷重疲労試
験と定伸長疲労試験とを選択して行うことが出来ると共
に、試験機に試験片をクランプするチャックの数を従来
の数倍に増やすことによって、一度に多数の試験片の定
荷重疲労試験または定伸長疲労試験を効率良く、しかも
精度良く行うことが出来るようにした粘弾性体の疲労試
験装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、架台上に設置され
た恒温槽の内部に、複数本の粘弾性体からなる試験片の
上下端部を各々クランプする複数の上部チャック及び下
部チャックとを相対向させて内装し、前記下部チャック
は、架台内に設置された上下駆動機構に接続されて垂直
方向に上下動可能に構成され、前記複数の各上部チャッ
クは、それぞれが１個ずつの試験片を把持してそれぞれ
独立して上下動可能に構成されると共に、恒温槽の上に
設置された各ロードセルにそれぞれロッドを介して接続
され、この各ロードセルは、各リードスクリューを介し
て個別に設置された各変位計にそれぞれ接続され、この
各変位計からの出力信号により各リードスクリューを介
して各ロードセル及び各ロッドを介して接続された各上
部チャックの位置を調整可能に構成し、前記各ロードセ
ル及び各変位計に、定荷重疲労試験と定伸長疲労試験と
を切換制御する制御装置を接続し、定荷重疲労試験の時
に前記ロードセルと変位計を使用し、定伸長疲労試験の
時に前記ロードセルを使用し、各試験片において、定荷
重疲労試験または定伸長疲労試験のいずれか一方を選択
して行なえる構成にしたことを特徴とするものである。

〔発明の作用〕

この発明は上記のように構成され、粘弾性体からなる試
験片を相対向する複数の上部チャックと下部チャックと
でクランプし、下部チャックは、上下駆動機構により同
時に上下動するのに対して、各上部チャックは、それぞ
れが１個ずつの試験片を把持してそれぞれ独立して上下
動するように構成されると共に、個別に設けられた各ロ
ードセルと変位計とにロッドとリードスクリューとを介
してそれぞれ接続され、制御装置の切換制御により、各
試験片を、定荷重疲労試験または定伸長疲労試験のいず
れかに選択して試験するようにしたので、１台の疲労試
験装置で、全く同じ環境下で、同じ配合からなる試験片
に異なる荷重や伸長条件を付与して、同じ種類毎の試験
片における定荷重疲労試験と定伸長疲労試験を同時に行
うことが出来ると共に、配合割合の異なる多数の粘弾性
体からなる試験片の定荷重や定伸長疲労も同時に測定す
ることが出来るので、長時間に及ぶ試験であっても、精
度が異なることなく、かつ高い試験効率で両疲労測定を
行うことが出来、更に、統計的解析を行う際に極めて精
度のよい解析を行うことが可能となる。

また、従来のように個々に試験装置を設置する必要がな
いため、広い設置スペースも不要であり、省スペース化
することができる。

〔発明の実施例〕

以下添付図面に基いて、この発明の実施例を説明する。

第１図は、この発明を実施した多本掛け疲労試験装置の
一部正面図を示し、この多本掛け疲労試験装置は、架台
１上に設置された恒温槽２の内部に、複数本（この発明
の実施例では96本）のゴム材料等の粘弾性体からなる試
験片（図示せず）の上下端部を各々クランプする複数の
上部チャック３及び下部チャック４とが相対向して内装
されている。

前記、上部チャック３は各々独立しており、下部チェッ
ク４は、夫々数本ずつまたは数十本ずつグループになっ
ており、下部チャック４は、一枚の水平な支持プレート
５を介して複数本の下部チャック４が支持され、このよ
うな支持プレート５が恒温槽２の内部に数組内装されて
いる。

そして、上部支持プレート５は、前記架台１内に設置さ
れた上下駆動機構６にロッド７を介して接続されて垂直
方向に上下動可能に構成されている。

前記上下駆動機構６は、駆動モータ８により回転する偏
心輪９に、クランクアーム10の一端が取付けられ、この
クランクアーム10の他端は、前記ロッド７をガイドする
水平状態のガイドプレート11に接続されている。また、
11aはストロークセンサーを示している。

上下駆動機構６は以上のように構成されているので、駆
動モータ８が回転駆動すると、偏心輪９を介してクラン
クアーム10が回転し、これによってガイドプレート11に
取付けられたロッド７を介して支持プレート５が垂直方
向に上下動し、これと同時に、下部チャック４にクラン
プされている試験片に一定の引っ張り荷重または一定の
伸びがかけられるようになっている。

また、前記複数の各上部チャック３は、それぞれが１個
ずつの試験片を把持してそれぞれ独立して上下動可能に
構成されており、恒温槽２の上部に設置された各ロード
セル12に各ロッド13を介して接続されると共に、この各
ロードセル12は、リードスクリュー14を介して恒温槽２
の上部の支持フレーム15に個別に設置された各エンゴー
ダ16（変位計）に接続されている。また変位計として
は、その他に差動トランス，レーザ変位計，パルスエン
コーダを用いても良い。

そして、この各々エンコーダ16で設定荷重を調整すべ
く、検出した荷重値に基づき、前記リードスクリュー14
をモータ18を介して回転駆動し、これによって各ロード
セル12及びロッド13を介して接続された各上部チャック
３の位置を調整可能に構成するものである。また、前記
各ロードセル12及び各エンコーダ16は、定荷重疲労試験
と定伸長疲労試験（定歪疲労試験）とを切換制御する第
２図に示す制御装置17に接続されている。

なお、定歪疲労試験を行う場合には、各エンコーダ16は
作動せず、また定荷重疲労試験を行う場合には、各ロー
ドセル12及び各エンコーダ16を使用して行うのである。

次に、上記多本掛け疲労試験装置の操作方法について説
明する。

まず、恒温槽２の内部に設けられた複数の上部チャック
３と下部チャック４とに、多数本の試験片を取付け、こ
れらの作業が終了したら、第２図に示す制御装置17の制
御盤に設けられたキーボード21を操作して、試験片の時
間設定、動作回数設定、荷重設定、歪み設定を行い、次
に、モード設定スイッチ22を操作して各試験片における
定荷重疲労試験または定歪疲労試験の設定を行う。

このような準備作業が終了したら、試験装置の手動スイ
ッチ23を操作して試験片の定荷重疲労試験または定歪疲
労試験を開始する。

この定荷重疲労試験または定歪疲労試験は、従来と同じ
であるので、詳細な説明は省略する。

例えば、定歪疲労試験では、上部チャック３と下部チャ
ック４とでクランプされた多数本の試験片に設定歪をか
けておき、この状態の歪を長時間繰返し試験片にかけ
て、ロードセル12で検出した荷重値を荷重表示24に行
い、かつ荷重値が０になるまでの破断回数を順次検出し
て測定するものである また、定荷重疲労試験では、上記と同様に上部チャック
３と下部チャック４とでクランプされた多数本の試験片
に繰返し一定荷重をかけ、試験片が設定荷重により延び
た状態（変位量）を各エンコーダ16で検出して、歪量を
歪量表示25に表示し、設定した荷重とロードセルで検出
した荷重が一致するように、リードスクリュー14をモー
タ18を介して回転駆動し、これによって各ロードセル12
及びロッド13を介して接続された各上部チャック３の位
置が調整されて、試験片には常に一定荷重がかけられた
状態となるようにして試験を行うようにしたものであ
る。

なお、制御装置もこの発明では、一台の多本掛け疲労試
験装置で定荷重疲労試験または定伸長疲労試験を行うの
で、荷重表示24や歪量表示25が設けられている。また、
その他の構成は従来の制御装置と全く同様なものであ
る。

〔発明の効果〕

上述したようにこの発明の粘弾性体の疲労試験装置は、
架台上に設置された恒温槽の内部に、複数本の粘弾性体
からなる試験片の上下端部を各々スクランプする複数の
上部チャック及び下部チャックとを相対向させて内装
し、前記下部チャックは、架台内に設置された上下駆動
機構に接続されて垂直方向に上下動可能に構成され、前
記複数の各上部チャックは、それぞれが１個ずつの試験
片を把持してそれぞれ独立して上下動可能に構成される
と共に、恒温槽の上に設置された各ロードセルにそれぞ
れロッドを介して接続され、この各ロードセルは、各リ
ードスクリューを介して個別に設置された各変位計にそ
れぞれ接続され、この各変位計からの出力信号により各
リードスクリューを介して各ロードセル及び各ロッドを
介して接続された各上部チャックの位置を調整可能に構
成し、前記各ロードセル及び各変位計に、定荷重疲労試
験と定伸長疲労試験とを切換制御する制御装置を接続
し、定荷重疲労試験の時に前記ロードセルと変位計を使
用し、定伸長疲労試験の時に前記ロードセルを使用し、
各試験片において、定荷重疲労試験または定伸長疲労試
験のいずれか一方を選択して行える構成にしたので、以
下のような優れた効果を奏するものである。

即ち、粘弾性体からなる試験片を相対向する複数の上部
チャックと下部チャックとでクランプし、下部チャック
は、上下駆動機構により同時に上下動するのに対して、
各上部チャックは、それぞれ独立して上下動するように
構成されると共に、個別に設けられた各ロードセルの変
位計とにロッドとリードスクリューとを介してそれぞれ
接続され、制御装置の切換制御により、各試験片におい
て、定荷重疲労試験または定伸長疲労試験のいずれかを
選択するようにしたため、１台の疲労試験装置により、
全く同じ環境下で、同じ配合からなる試験片に異なる荷
重や伸長条件を付与して、同じ種類毎の試験片における
定荷重疲労試験と定伸長疲労試験を同時に行うことが出
来ると共に、配合割合の異なる多数の粘弾性体からなる
試験片の定荷重や定伸長疲労も同時に測定することが出
来るので、長時間に及ぶ試験であっても、精度が異なる
ことなく、かつ高い試験効率で両疲労測定を行うことが
出来、統計的解析を行う際にも極めて精度のよい解析を
行うことが出来る。

また、従来のように個々に試験装置を設置する必要がな
いため、広い設置スペースも不要であり、省スペース化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施した多本掛け疲労試験装置の
一部正面図、第２図は制御装置を含めた要部のブロック
図である。 １……架台、２……恒温槽、３……上部チャック、４…
…下部チャック、６……上下駆動機構、７……ロッド、
８……駆動モータ、９……偏心輪、10……クランクアー
ム、12……ロードセル、13……ロッド、14……リードス
クリュー、16……（エンコーダ）変位計、17……制御装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架台上に設置された恒温槽の内部に、複数
   本の粘弾性体からなる試験片の上下端部を各々クランプ
   する複数の上部チャック及び下部チャックとを相対向さ
   せて内装し、前記下部チャックは、架台内に設置された
   上下駆動機構に接続されて垂直方向に上下動可能に構成
   され、前記複数の各上部チャックは、それぞれが１個ず
   つの試験片を把持してそれぞれ独立して上下動可能に構
   成されると共に、恒温槽の上に設置された各ロードセル
   にそれぞれロッドを介して接続され、この各ロードセル
   は、各リードスクリューを介して個別に設置された各変
   位計にそれぞれ接続され、この各変位計からの出力信号
   により各リードスクリューを介して各ロードセル及び各
   ロッドを介して接続された各上部チャックの位置を調整
   可能に構成し、前記各ロードセル及び各変位計に、定荷
   重疲労試験と定伸長疲労試験とを切換制御する制御装置
   を接続し、定荷重疲労試験の時に前記ロードセルと変位
   計を使用し、定伸長疲労試験の時に前記ロードセルを使
   用し、各試験片において、定荷重疲労試験または定伸長
   疲労試験のいずれか一方を選択して行なえる構成にした
   ことを特徴とする粘弾性体の疲労試験装置。