JPS5812122Y2 - 低サイクル疲労試験装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 従来、低サイクル疲労試験装置としては油圧サーボ形式
が多く用いられているが、これらの装置は、一般に高価
である上に、油圧駆動であるため、停電時や外部ノイズ
等により試験片に過大負荷が加わることがあるため、１
ケ月〜１年といった長期間にわたる疲労試験には不向き
であるという欠点があった。

ところで、近年、高温機器の耐用命数評価のために数時
間〜１日といった長周期の疲労試験が必要となってきた
が、このような疲労試験は１本の試験片に対し数ケ月〜
１年以上の長期にわたり試験装置を連続運転しなければ
ならないから、この点で従来の疲労試験装置は不向きで
ある。

本考案はこのような事情に鑑みて提案されたもので、多
量のデータを確実に採るとともに比較的安価でかつ安定
性の良い低サイクル疲労試験装置を提供することを目的
とするもので、試験片の一端を機枠に着脱自在に固定す
る固定部材と、上記試験片の他端を着脱自在に固定する
とともに一端が上記機枠に弾性的に支持された振動部材
と、上記振動部材に起振力に与える起振力発生手段と、
上記振動部材と上記起振力発生手段との間に分装され停
電時に上記発生手段と上記振動部材との連結を遮断する
遮断手段とを具えたことを特徴とする。

本考案の一実施例を図面について説明すると、第１図は
その側面図、第２図は試験片が受ける歪一時間の関係を
示す線図、第３図は試験片が受ける応カー歪の関係を示
す線図である。

玄ず、第１図において、Ａは上方に向かって開口したコ
字状機枠Ｎのベッドの中央に垂直方向に摺動自在に固定
され試験片Ｐの下端を着脱自在に固定する下回動軸、Ｂ
は下端が下回動軸Ａの上端との間に適宜間隔を存して同
一軸線上に対設され試験片Ｐの上端を着脱自在に固定す
るとともに上端に後記する振動ビームＥに弾性支持部材
Ｃ’にもって固定された上回動軸、Ｄは機枠Ｎの左コラ
ム上に突設され後記する振動ビームＥの左端附近を弾性
的に支持する弾性支点、Ｅは左端附近が弾性支点りで支
持され、作用点が弾性支持部材Ｃで上回動軸Ｂに固定さ
れるとともに右端が後記する上連結部材Ｆに連結ピンＶ
で枢着された振動ビーム、Ｆは上端が連結ピンＶで振動
ビームＥの右端下部に枢着され下端に台形歯型のラック
が刻設された上連結部材、Ｇは上端に台形歯型のラック
が亥１１設されて上連結部材Ｆのラックと分離可能に歯
合するとともに下端に正逆転モータＪの軸に固着された
偏心カムＫに枢着された下連結部材、■はビストンの左
端が下連結部材Ｇに枢着されるとともにピストンの右端
が内蔵バネＨより弾性力を受けているエアシリンダ、Ｌ
はエアシリンダＩの出口空気路中に介装され電源が通電
中は常時閉弁しているが停電時は開弁してエアシリンダ
ニ中の圧縮空気を外部へ放出する電磁弁、Ｍは機枠Ｎの
両コラムの上端間に装着され上回動軸Ｂの軸心をクリア
ランスなく上下方向に移動可能に支持する２枚のダイア
フラム、Ｑは上回動軸Ｂ及び下回動軸Ａの対向端間の空
間を包蔵するように着脱自在に設けられ試験片Ｐを所望
の温度に加熱するための電気炉、Ｒは試験片Ｐの伸びを
検出し増巾器Ｓ及びタイマ内蔵のコントローラＴを介し
て正逆転モータＪの正転・逆転を司掌する差動変圧器を
有する伸び計、Ｕは振動ビームＥの左端に固定されたバ
ランス錘である。

このような装置において、正逆転モータＪの回動につれ
て、上下連結片Ｆ、Ｇを介して振動ビームＥの右端は矢
印に示すように上下に動くから、振動ビームＥは左端の
弾性支点りの周りに上下に移動し、したがって弾性支持
部材Ｃを介して上回動軸Ｂを上下方向に動かすことによ
シ、試験片Ｐに引張り又は圧縮を与える。

その際、上回動軸ＢはダイアフラムＭによシ水平方向の
移動を伴うことなく垂直方向にのみ移動する。

（１） ｔず、クリープの生じない低温での疲労試験
では試験片Ｐは、第２図に示すように、歪±ε８及びｔ
ＨＯ値をそれぞれコントローラＴによりあらかじめ設定
してかくと、例えば、初め試験片を引張れば、伸び計Ｒ
の差動変圧器の出力が＋ε３に達した時点ｔ１で正逆転
モータＪが停止するとともにコントローラＴ中のタイマ
が作動する。

そして、あらかじめ設定された時間ｔＨ（零でもよい）
が経過した時点ｔ２で正逆転モータＪが逆回転し試験片
Ｐは圧縮を受け、差動変圧器の出力信号が−ε３に達し
た時点ｔ３で正逆転モータＪは再度停止する。

以上述べた動作が繰返えされることにより、試験片Ｐは
第２図に示すような台形波歪制御の疲労試験を行なうこ
とができる。

（２）次に、電気炉Ｑを装着した高温にかける疲労試験
にかいては、第２図に示す歪保持時間ｔＨ中に、試験片
にリラクゼーションが生じ、試験片にかかる荷重が緩和
すると同時に上回動軸Ｂ及び弾性支持部材Ｃの弾性追従
にょ９試験片Ｐの歪は応力と同符号の方向に増加し、第
３図に示すような応カー歪挙動が得られることとなる。

（３）更に停電時には、第１図において電磁弁りが開弁
じ、エアシリンダニ中の圧縮空気を外部へ放出するので
、ピストンはバネＨの回復力にょシ左動し下連結部材Ｇ
を下端枢着点の周りに鎖・線矢印に示すように反時計方
向に回動し、上連結部材Ｆとの噛合関係よりこれを離脱
せしめる。

したがって、停電に基因する電気炉Ｑの温度低下による
試験片及び上下可動軸Ｂ、Ａの熱収縮現象は試験片に過
大な荷重を加えることなく自由に行なわれることになる
。

したがって、本考案に係る疲労試験装置は従来の油圧サ
ーボ型疲労試験機に比べて下記のような利点がある。

すなわち、（１）安価に製作できる。

（２）起振力を機械的に試験片に加えるものであるから
、油圧駆動によるものよりも安定しており、特に停電時
等の突発事故、残存圧やノイズに基因する試験片への過
大荷重等の心配がない。

（３）正逆転モータの反転・停止には伸び計の出力信号
を用いるので、試験片の保持中の弾性追従型以外は油圧
サーボ型と同等の精度を有している。

（４）試験片保持中の弾性追従歪は直接には制御できな
いが、保持時間ｔボ纏択によりある程度調節することが
できる。

また、第３図に示した応カー歪挙動は構造部材の実働波
形に近いので、構造部材の耐用命数評価上好都合である
。

この点、従来の油圧サーボ型疲労試験機でこのような波
形を得ようとすれば標点間歪制御からピストン変位制御
に切換える必要があり、そのためには複雑高価な制御回
路を採用しなければならないのである。

上記実施例では起振力遮断手段としてラックの歯合を利
用したが、これの代わりに振動ビームＥと上連結部材Ｆ
との連結及び又は分離を電磁石で行なうようにする等の
手段を採用することもできる。

要するに、本考案によれば、試験片の一端を機枠に着脱
自在に固定する固定部材と、上記試験片の他端を着脱自
在に固定するとともに一端が上記機枠に弾性的に支持さ
れた振動部材と、上記振動部材に起振力を与える起振力
発生手段と、上記振動部材と上記起振力発生手段との間
に介装され停電時に上記発生手段と上記振動部材との連
結ヲ遮断する遮断手段とを具えたことにより、構造簡単
、価格低置、多量のデータを高精度で得る安定性ある低
サイクル疲労試験装置を得るから本考案は産業上極めて
有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す側面図、第２図は試験
片が受ける歪一時間の関係を示す線図、第３図は試験片
が受ける応カー歪の関係を示す線図である。 Ａ・・・下回動軸、Ｂ・・・上回動軸、Ｃ・・・弾性支
持部材、Ｄ・・臂性支点、Ｅ・・・振動ビーム、Ｆ・・
・上連結部材、Ｇ・・・下連結部材、Ｈ・・・バネ、■
・・・エアシリンダ、Ｊ・・・正逆転モータ、Ｋ・・・
偏心カム、Ｌ・・・電磁弁、Ｍ・・・メンブレン、Ｎ・
・・機枠、Ｐ・・・試験片、Ｑ・・・電気炉、Ｒ・・・
伸び計、Ｓ・・・増巾器、Ｔ・・・コントローラ、Ｕ・
・・バランス重錘、■・・燵結ピン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試験片の一端を機枠に着脱自在に固定する固定部材と、
   上記試験片の他端を着脱自在に固定するとともに一端が
   上記機枠に弾性的に支持された振動部材と、上記振動部
   材に起振力を与える起振力発生手段と、上記振動部材と
   上記起振力発生手段との間に介装され停電時に上記発生
   手段と上記振動部材との連結を遮断する遮断手段とを具
   えたことを特徴とする低サイクル疲労試験装置。