JPH08152389A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクチュエータの最大ストロークが長くて
も、大きい配置スペースを必要とすることがなく、また
振動による問題を生じることもないストローク位置検出
機構を備えた材料試験機を提供すること。 【構成】 固定側つかみ具７と可動側つかみ具１１を有
し、可動側つかみ具７をラムシリンダ８により固定側つ
かみ具７に対して離接させて試験を行う材料試験機にお
いて、ラムシリンダ８のチューブ１４にベルト巻取器１
６を取り付け、可動側つかみ具１１に接続されているピ
ストンロッド９に柔軟性のあるベルト２０の一端を接続
し、他端をベルト巻取器１６に接続する。ベルト２０に
は検出子２１，２２を設け、ラムシリンダ８のチューブ
１４には検出子２１，２２を検出する検出器２３，２４
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、引張試験機、圧縮試験
機などの材料試験機に関し、たとえばラムシリンダのス
トローク位置を検出する機構を備えた材料試験機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】試験片を把持する一対のつかみ具と、こ
の一対のつかみ具の間隔を変更して試験片を負荷する負
荷機構とを備える材料試験機が知られている。この種の
材料試験機において、たとえば負荷機構を構成するラム
シリンダのストローク位置を検出する場合には、一端が
ラムシリンダのピストンロッドに固定された短冊状の作
動板をラムシリンダのストローク方向に延設させる一
方、検出すべきストローク位置に応じて作動板に設けら
れた遮光マークなどを検出するように光電センサをシリ
ンダチューブ側に設置している。

【０００３】

【発明が解決しようする課題】しかしながら、上述のよ
うな従来のストローク位置検出機構では、ピストンロッ
ドの最伸長位置と最収縮位置との間の所定位置を１枚の
作動板で検出しようとすると、作動板はピストンロッド
の最大ストロークに相当する長さを必要とする。このた
め、ラムシリンダの最大ストロークが長いほど、作動板
も長くなる。作動板は常にその最大ストロークに応じた
長さをもってアクチュエータのストローク方向に延在す
るから、作動板の配置スペースをかなり広い領域に確保
しなければならない。

【０００４】また、この作動板が長くなるほど、試験片
破断時の衝撃によって作動板が大きく振れ、作動板が光
電センサに衝突するおそれもある。これに対し、個別の
二枚の作動板と、この二枚の作動板の各々に対応して設
けられた光電センサとによりピストンロッドの上限位置
と下限位置を検出する場合には、二枚の作動板の配置ス
ペースを確保することが難しい場合がある。その上、上
限位置と下限位置に加えて中間位置も検出しようとする
場合には、作動板がさらに必要となり、より大きいスペ
ースが必要となる。

【０００５】本発明は、つかみ具間隔が大きくても、ま
た、検出位置が多点になってもさほど大きな配置スペー
スを必要せず、振動による問題も発生しないようにした
ストローク位置検出機構を備えた材料試験機を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、試験片を把持する一対のつかみ具と、
この一対のつかみ具の間隔を変更して試験片を負荷する
負荷機構とを備える材料試験機に適用されれる。そし
て、上述した目的は、予め与えられた巻取力によりベル
トが巻取器に巻き取られ、所定の引張り力を加えると前
記巻取器に巻き取られている前記ベルトが前記巻取器か
ら繰り出される巻取式ベルト機構と、前記ベルトに形成
された検出子を検出して位置信号を出力する検出器とを
備え、前記つかみ具の間隔が広がるように前記負荷機構
が駆動される時には前記巻取器にベルトが巻き取られ、
前記間隔が狭まるように前記負荷機構が駆動されるとき
には前記巻取器からベルトが繰り出されるように前記ベ
ルトの一端と前記巻取器を材料試験機の構成要素にそれ
ぞれ取り付けることにより達成される。

【０００７】

【作用】つかみ具の間隔が広がるときベルトは巻取器に
巻き取られ、間隔が狭まるとベルトは巻取器から繰り出
される。ベルト上の検出子が検出器と対向すると、検出
器は位置信号を出力する。

【０００８】

【実施例】図１〜図４により本発明による材料試験機の
一実施例を説明する。図１において、材料試験機は、基
台１と、基台１上に対をなして立設された二本の支柱
２，３と、二本の支柱２，３に軸線方向、すなわち上下
方向に移動可能に係合し、油圧チャック４によって支柱
２，３の任意の高さに固定されるクロスヘッド５と、ク
ロスヘッド５を上下駆動する油圧シリンダ装置６と、ク
ロスヘッド５に取り付けられた固定側のつかみ具７と、
基台１上に設けられた負荷機構としてのラムシリンダ８
と、ラムシリンダ８のピスントロッド９の先端（上端）
にロードセル１０を介して取り付けられた可動側のつか
み具１１とを有し、つかみ具７と１１とで試験片を把持
し、ラムシリンダ８によってつかみ具１１を支柱２，３
の軸線方向に駆動して試験片に負荷を付与する。

【０００９】つかみ具７と１１は各々、コ字状の本体７
ａ，１１ａと、本体７ａ，１１ａの各々に摺動可能に設
けられた一対のつかみ歯部材７ｂ，１１ｂとを有し、本
体７ａ，１１ａに形成されている油圧室７ｃ，１１ｃに
油圧を供給してつかみ歯部材７ｂ，１１ｂで試験片を把
持する。

【００１０】ラムシリンダ８の本体（シリンダチューブ
部）１４には、取付板１５によってベルト巻取器１６が
取り付けられている。ベルト巻取器１６は、一般的な周
知のコード巻取装置などと同等の構造のものであり、ベ
ルト収納ケース１７内に、ベルト２０を巻き取り繰り出
す巻取ボビン１８と、巻取ボビン１８をベルト巻取方向
へ付勢する不図示のぜんまいばねとを有している。

【００１１】ピスントロッド９の先端部９ａにはベルト
係止具１９が取り付けられており、ベルト係止具１９に
ベルト２０の一端が接続されている。ベルト２０は、透
明で柔軟性のある厚さ数ｍｍのビニールにより構成さ
れ、その他端はベルト巻取器１６の巻取ボビン１８に接
続され、ベルト巻取器１６に繰り出し可能に巻き取られ
ている。このベルト２０にはベルト巻取器１６のぜんま
いばねにより所定の張力が与えられ、ベルト２０は、ベ
ルト係止具１９とベルト巻取器１６との間でピスントロ
ッド９の移動方向に沿って延在している。ベルト２０と
巻取器１６により巻取式ベルト機構ＷＢを構成する。

【００１２】ベルト２０には、ラムシリンダ８の上限位
置を設定するための遮光マーク２１と、ラムシリンダ８
の下限位置を設定するための遮光マーク２２とがその長
手方向の所定位置に設けられている。取付板１５にそれ
ぞれ取り付けられている光電センサ２３，２４の各々
は、ベルト２０を挟んで対向配置された発光部２３ａ，
２４ａと、受光部２３ｂ，２４ｂとを有し、光電センサ
２３はベルト２０の遮光マーク２１で遮光されると上限
位置信号を出力し、光電センサ２４はベルト２０の遮光
マーク２２で遮光されると下限位置信号を出力する。

【００１３】以上のように構成されたストローク検出機
構の動作を説明する。シリンダ装置８のピスントロッド
９が上昇移動すると、この上昇移動に応じてベルト２０
がベルト巻取器１６より繰り出され、ベルト２０が光電
センサ２３，２４に対して上昇移動する。この上昇移動
により遮光マーク２１が光電センサ２３の発光部２３ａ
と受光部２３ｂとの間に位置すると、光電センサ２３は
上限位置信号を出力する。

【００１４】これに対し、ラムシリンダ８のピスントロ
ッド９が降下移動すると、この降下移動に応じてベルト
２０がベルト巻取器１６に巻き取られ、ベルト２０が光
電センサ２３，２４に対して降下移動する。この降下移
動により遮光マーク２２が光電センサ２４の発光部２４
ａと受光部２４ｂとの間に位置すると、光電センサ２４
は下限位置信号を出力する。これらの上下限位置信号は
不図示の制御回路にそれぞれ入力され、制御回路はこれ
らの上下限位置信号によりラムシリンダ８への圧油の供
給をそれぞれ停止する。

【００１５】このように、ベルト２０は、ピスントロッ
ド９の移動に応じてベルト巻取器１６より繰り出され、
あるいはベルト巻取器１６に巻き取られ、常にラムシリ
ンダ８のストローク量に応じた長さだけラムシリンダ８
のピスントロッド９の先端部９ａと本体１４との間に延
在する。これにより、ラムシリンダ８の最大ストローク
が長くてもベルト２０の配置に大きいスペースが必要に
なることがない。また、試験片破断時のショックにより
ベルト２０が振動して検出器に衝突しても、ベルト２０
が柔軟性材料で形成されているから、検出器を破損する
おそれがない。

【００１６】なお、以下のような変形が可能である。 (１)上限位置信号と下限位置信号を光電センサ２３，２
４で各々出力するようにしたが、一つの光電センサで上
限設定用と下限設定用の遮光マークを検出して上限位置
信号と下限位置信号とを出力するようにしてもよい。

【００１７】(２)発光部２３ａ，２４ａからの光が遮光
されると光電センサ２３，２４が位置信号を出力するよ
うにしたが、発光部からの光を受光して位置信号を出力
するようにしてもよい。この場合には全体が遮光性のベ
ルトを使用し、このベルトに光透過窓を形成すればよ
い。

【００１８】(３)光電センサ２３，２４に代えて、磁気
センサ、リミットスイッチなどを使用してもよく、その
場合、ベルトにはそれら検出器の種類に応じて磁気マー
ク、リミットスイッチ作動用突起などの検出子が取り付
け位置変更可能に設けられる。

【００１９】(４)ベルト２０に設ける検出子の位置によ
って上限位置、下限位置以外のストローク位置を検出す
るようにしてもよい。

【００２０】（５）ベルト２０の一端をピスントロッド
９の先端部９ａに接続したが、ロードセル１０、つかみ
具１１など、ピスントロッド９と一体に移動する部材に
接続してもよい。

【００２１】（６）ベルト巻取器１６をラムシリンダ８
の本体１４に取り付けたが、本体１４と一体の固定側部
材に取り付けてもよい。

【００２２】（７）ベルト２０の一端をピストンロッド
９に接続し、巻取器１６をラムシリンダ８の本体１４に
取り付けたが、一対のつかみ具の間隔に応じて位置が変
更する材料試験機の各種の構成要素にそれぞれを接続あ
るいは取り付けてもよい。たとえば、クロスヘッド５に
巻取器１６を設置し、可動側のつかみ具１１にベルトの
一端を接続してもよい。

【００２３】（８）ストローク位置検出機構でラムシリ
ンダの上限位置と下限位置とを検出する場合について説
明したが、試験片を把持するための原点位置を検出する
ストローク位置検出機構にも本発明を適用できる。

【００２４】（９）ベルト２０をビニールで形成した
が、その他の柔軟性材料、たとえば数ｍｍの厚さのラバ
ーで形成してもよい。

【００２５】（１０）上下つかみ具７と１１との間隔を
ラムシリンダ８により変更して試験片を負荷するように
したが、一対のねじ棹を電動機で回転駆動してつかみ具
間距離を変更してもよい他、本発明は各種駆動型式の材
料試験機に適用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る材料試験機によれば、つかみ具の間隔変更に伴ってベ
ルトが巻取器に巻き取られ、あるいは巻取器から繰り出
されるので、検出したい位置の間隔が大きくなっても、
ストローク位置検出機構が大きくなることはなく、その
配置スペースを小さくできる。また、ベルトを柔軟性材
料で形成したから、試験片破断時などの振動によってベ
ルトが検出器に衝突しても検出器を破損するおそれもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による材料試験機の一実施例を示す全体
正面図

【図２】本発明による材料試験機の一実施例をその要部
について示す拡大正面図

【図３】本発明による材料試験機の一実施例をその要部
について示す拡大側面図

【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶによる拡大断面図

【符号の説明】

１ 基台 ２，３ 支柱 ５ クロスヘッド ７ つかみ具 ８ ラムシリンダ ９ ピスントロッド １０ ロードセル １１ つかみ具 １６ ベルト巻取器 １４ 本体 ２０ ベルト ２１，２２ 遮光マーク ２３，２４ 光電センサ ＷＢ 巻取式ベルト機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験片を把持する一対のつかみ具と、こ
   の一対のつかみ具の間隔を変更して試験片を負荷する負
   荷機構とを備える材料試験機において、予め与えられた
   巻取力によりベルトが巻取器に巻き取られ、所定の引張
   り力を加えると前記巻取器に巻き取られている前記ベル
   トが前記巻取器から繰り出される巻取式ベルト機構と、
   前記ベルトに形成された検出子を検出して位置信号を出
   力する検出器とを備え、前記つかみ具の間隔が広がるよ
   うに前記負荷機構が駆動される時には前記巻取器にベル
   トが巻き取られ、前記間隔が狭まるように前記負荷機構
   が駆動されるときには前記巻取器からベルトが繰り出さ
   れるように前記ベルトの一端と前記巻取器を材料試験機
   の構成要素にそれぞれ取り付けたことを特徴とする材料
   試験機。