JPH0720023A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 引張または圧縮や曲げ試験の切換が容易であ
るとともに引張または圧縮や曲げ試験における荷重計測
精度もよく、かつ、精度よい両振試験を可能にする。 【構成】 互いに対向する負荷部材１０を離接させて試
験片を負荷するための負荷枠と、負荷枠に取り付けられ
て試験片の負荷荷重を検出する荷重検出手段２７とを備
えた材料試験機において、負荷枠に取り付けられた外輪
２０と、この外輪２０に全周方向に揺動可能に支持され
て試験片の負荷荷重が軸心方向に作用するように設けら
れた内輪２３とを備え、荷重検出手段２７を内輪２３に
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試験片の圧縮および引
張試験を行う材料試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えばテーブル上に一対の支
柱を立設してそこにクロスヘッドを横架してなる負荷枠
内に試験片を設置し、試験片を負荷しながらロードセル
等によって荷重を測定する材料試験機が知られている。

【０００３】図５は、試験片に引張荷重を負荷する引張
試験を行う材料試験機の要部を示す一部断面正面図であ
る。図５において、１はクロスヘッド、２は不図示の試
験片を把持する上部つかみ具、３はクロスヘッド１に固
定されたロードセルであり、上部つかみ具２は自在継手
４を介してロードセル３に連結されている。自在継手４
は、ロードセル３に偏心荷重が作用するのを防ぐために
設けられている。

【０００４】また、図６は、試験片に圧縮荷重を負荷す
る圧縮試験を行う材料試験機の要部を示す一部断面正面
図である。図６において、５はロードセル３に連結され
た圧縮負荷治具であり、不図示の試験片が当接される圧
盤６と、球座ジョイント７とを備える。球座ジョイント
７は、上述の自在継手４と同様に、ロードセル３に偏心
荷重が作用するのを防ぐために設けられている。また、
図６に示す材料試験機では、圧盤６のかわりにポンチ８
を取り付ければ曲げ試験を行うこともできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の材料試験機は、以下に挙げるような問題を持っ
ていた。

【０００６】(１)圧縮や曲げ試験を行った後に引張試験
を行う場合、またその逆の場合、ロードセル３に連結さ
れている自在継手４または圧縮負荷治具５ごと交換する
必要があり、操作が面倒である。 (２)自在継手４と球座ジョイント７とではそれらの連結
部における摩擦力が異なるため、絶対値で同じ引張・圧
縮荷重を負荷してもロードセル３で計測される荷重の絶
対値が異なるおそれがある。 (３)自在継手４は圧縮荷重を伝達できず、また球座ジョ
イント７は引張荷重を伝達できないため、引張荷重と圧
縮荷重とを交互に負荷するいわゆる両振試験を行うとき
にはこれら自在継手４、圧縮負荷治具５を設けずにロー
ドセル３をつかみ具２に直結している。このため、ロー
ドセル３に偏心荷重が負荷されるおそれがあり、両振試
験を精度よく実施することは困難であった。

【０００７】本発明の目的は、引張または圧縮や曲げ試
験の切換が容易であるとともに引張または圧縮や曲げ試
験における荷重計測精度もよく、かつ、精度よい両振試
験を可能にする材料試験機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに対向す
る負荷部材を離接させて試験片を負荷するための負荷枠
と、負荷枠に取り付けられて試験片の負荷荷重を検出す
る荷重検出手段とを備えた材料試験機に適用される。そ
して、上述の目的は、負荷枠に取り付けられた外輪と、
この外輪に全周方向に揺動可能に支持されて試験片の負
荷荷重が軸心方向に作用するように設けられた内輪とを
備え、荷重検出手段を内輪に設けることにより達成され
る。

【０００９】

【作用】負荷枠により試験片を負荷する場合、負荷荷重
の方向が負荷部材の対向方向からずれた場合でも、この
負荷荷重が軸心方向に作用するように内輪が外輪に対し
て揺動する。これにより、荷重検出手段に偏心荷重が作
用することを防ぐことができる。

【００１０】

【実施例】

−第１実施例− 図１は、本発明による材料試験機の一実施例の要部を示
す断面図、図３は図１を上からみた上面図である。図１
において、１０はクロスヘッドであり、不図示のテーブ
ルに立設された一対のねじ棹間に横架され、同様に不図
示のアクチュエータによりテーブルに対して相対的に上
下されて試験片を負荷する。１１は球面軸受部である。

【００１１】球面軸受部１１は、外形が角型に形成さ
れ、内面に球面２１が形成された外輪部材２０と、球体
の上下を切断した形状に形成され、球面２１に対応する
球面２２が外周に形成された内輪部材２３とを備える。
各外輪部材２０および内輪部材２３はそれぞれ上下に分
割され、それぞれ分割外輪部材２０ａ、２０ｂおよび分
割内輪部材２３ａ、２３ｂとされる。球面２１、２２の
間には若干の隙間が形成されており、この隙間にはボー
ル２４が収納されている。ボール２４は、図２に示すよ
うに、中空球体の上下を切断した形状に形成されたリテ
ーナ２５に転動可能に支持されている。このリテーナ２
５は、上下に分割された分割リテーナ２５ａ、２５ｂか
らなる。以上の構成により内輪部材２３は外輪部材２０
に対して全周方向にわたって揺動可能に支持されてい
る。

【００１２】内輪部材２３の中央部には、大小２つの径
を有する貫通孔２６が形成されており、この貫通孔２６
の段部２６ａ上にロードセル２７が載置されている。ロ
ードセル２７は、その上部にリング状の蓋部材２８が載
置され、この蓋部材２８がボルト２９により分割内輪部
材２３ｂ側に固着されることにより内輪部材２３と一体
化されている。

【００１３】３０はロードセル２７の中央を貫通する上
述したボルト、３１はロードセル２７の下部においてボ
ルト３０に螺合するナットであり、これらボルト３０お
よびナット３１によりロードセル２７が挟持されてい
る。ナット３１は、ボルト３０に引張および圧縮荷重の
いずれが作用した場合にもこの荷重をロードセル２７に
伝達する役割を果たす。また、３２は分割外輪部材２０
ａ、２０ｂの四隅に設けられてこれら分割外輪部材２０
ａ、２０ｂを貫通するボルトであり、このボルト３２が
クロスヘッド１０の上部に螺着することにより球面軸受
部１１がクロスヘッド１０に固着されている。

【００１４】なお、この球面軸受部１１は、外輪部材２
０、リテーナ２５および内輪部材２３がそれぞれ上下に
分割されているので、例えば上側の分割外輪部材２０
ａ、分割リテーナ２５ａ、分割内輪部材２３ａおよび下
側の分割外輪部材２０ｂ、分割リテーナ２５ｂ、分割内
輪部材２３ｂをそれぞれ組み上げた後で上下を一体に組
み上げれば図１に示すような球面軸受部１１を組み立て
ることができる。

【００１５】１２は、クロスヘッド１０に穿設された貫
通孔１０ａ内に挿入された負荷ロッドであり、ボルト３
０およびナット３３によりロードセル２７を介して球面
軸受部１１に連結されている。負荷ロッド１２の下端に
は挿入穴１２ａが形成され、従来例と同様に上部つかみ
具、圧盤またはポンチ（図示例では連結部１３のみ示
す）が挿入されてピン１４により連結されている。

【００１６】以上のような構成において、不図示のアク
チュエータによりクロスヘッド１０を上下させて不図示
の試験片を負荷すると、試験片に負荷された荷重が連結
部１３、負荷ロッド１２およびボルト３０を介してロー
ドセル２７に作用し、このロードセル２７が試験片に負
荷された荷重を検出する。この際、ロードセル２７が揺
動可能な内輪部材２３に固定されているので、荷重の負
荷方向が鉛直方向からずれた場合でもこの負荷方向と負
荷ロッド１２、ボルト３０の軸心とが一致するように内
輪部材２３が揺動し、ロードセル２７に常に垂直に荷重
が作用する。これは、試験片に圧縮や曲げ荷重が作用す
る場合でも、引張荷重が作用する場合でも同じである。

【００１７】したがって、本実施例によれば、球面軸受
部１１により引張または圧縮や曲げ荷重が作用するいず
れの場合においてもロードセル２７に偏心荷重が作用し
ないようにできるので、球面軸受部１１を装着したまま
で引張または圧縮や曲げ試験の両方を行うことができ
る。したがって、引張または圧縮や曲げ試験の切換の際
にはつかみ具等を交換するだけで足り、従来のように試
験切換の度に自在継手４や球座ジョイント６まで交換す
る必要がないので、切換操作に手間がかからない。ま
た、引張または圧縮や曲げ試験の双方において球面軸受
部１１を兼用できるので、従来例のように自在継手４と
球座ジョイント６との間でそれらの連結部の摩擦力が異
なるような事態が生じず、常に同一条件で引張または圧
縮や曲げ試験を行うことができて荷重検出の精度が向上
する。さらに、引張または圧縮や曲げ試験のいずれにお
いてもロードセル２７に偏心荷重が作用しないので、従
来は精密計測が困難であった両振試験を精度よく実施す
ることができる。加えて、自在継手４および球座ジョイ
ント６の双方を用意する必要がなくてコストダウンに寄
与できる。

【００１８】−第２実施例− 図４は、本発明による材料試験機の第２実施例の要部を
示す断面図である。図４に示す実施例では、外輪部材２
０の球面２１および内輪部材２３の球面２２とが摺接す
る構成になっており、球面２１、２２がホワイトメタ
ル、燐青銅等の摺動抵抗の少ない材質で形成されてい
る。したがって、本実施例によっても、上述の第１実施
例と同様の作用効果を得ることができる。

【００１９】なお、本発明の材料試験機は、その細部が
上述の各実施例に限定されず、種々の変形例が可能であ
る。一例として、第２実施例の球面２１、２２間に微小
間隙を形成し、この微小間隙内に圧油を供給していわゆ
るジャーナル軸受を構成してもよい。この場合、外輪部
材２０と内輪部材２３との間に圧油漏れを防ぐシール機
構を設ける。あるいは、微小間隙内に圧気を導入しても
よい。

【００２０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、外輪に全周方向に揺動可能に支持された内輪に荷
重検出手段を設けたので、引張または圧縮や曲げ荷重が
作用するいずれの場合においても荷重検出手段に偏心荷
重が作用しないようにすることができ、従来のように試
験切換の度に自在継手や球座ジョイントまで交換する必
要がなく、切換操作に手間がかからない。また、引張ま
たは圧縮や曲げ試験の双方において外輪および内輪を使
用できるので、従来のように自在継手と球座ジョイント
との間でそれらの連結部の摩擦力が異なるような事態が
生じず、常に同一条件で引張または圧縮や曲げ試験を行
うことができて荷重検出の精度が向上する。さらに、引
張または圧縮や曲げ試験のいずれにおいても荷重検出手
段に偏心荷重が作用しないようにできるので、従来は精
密計測が困難であった両振試験を精度よく実施すること
ができる。加えて、自在継手および球座ジョイントの双
方を用意する必要がなくてコストダウンに寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である材料試験機の要部を
示す断面図である。

【図２】第１実施例のリテーナを示す一部破断正面図で
ある。

【図３】図１を上からみた上面図である。

【図４】本発明の第２実施例である材料試験機の要部を
示す断面図である。

【図５】従来の材料試験機の一例の要部を示す一部破断
正面図である。

【図６】従来の材料試験機の他の例の要部を示す一部破
断正面図である。

【符号の説明】

１０ クロスヘッド １１ 球面軸受部 ２０ 外輪部材 ２１、２２ 球面 ２３ 内輪部材 ２７ ロードセル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する負荷部材を離接させて試
   験片を負荷するための負荷枠と、前記負荷枠に取り付け
   られて前記試験片の負荷荷重を検出する荷重検出手段と
   を備えた材料試験機において、前記負荷枠に取り付けら
   れた外輪と、この外輪に全周方向に揺動可能に支持され
   て前記試験片の負荷荷重が軸心方向に作用するように設
   けられた内輪とを備え、前記荷重検出手段を前記内輪に
   設けたことを特徴とする材料試験機。