TWI574008B - 材料測試機 - Google Patents

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TWI574008B
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太田知孝
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國際計測器股份有限公司
國立大學法人東京農工大學
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材料測試機
本發明是關於一種材料測試機,施加拉伸應力或壓縮應力於測試片,來測試材料的機械性質,特別是關於一種圓管凸出測試機,施加內壓於圓管狀的測試片同時施加軸力,來進行二軸應力測試。
為了實現高精密度的加壓成形模擬,需要以多軸應力測試進行高精密度材料特性評價。特別是,已知在大應變區的材料特性評價,液壓凸出測試是有效的。在非專利文獻1,揭露了施加內壓於圓管狀的測試片並施加軸力,來進行液壓凸出測試的軸力-內壓型圓管凸出測試機(以下稱為「圓管凸出測試機」)。在圓管凸出測試(tube bulge test),測試片的管軸方向中央部膨脹(在圓周方向以及管軸方向擴張),縱斷面形成釣鐘狀的凸出頂部。根據在測試片的凸出頂部的外徑、壁厚、管軸方向曲率半徑以及測試負重(內壓以及軸力),求得圓周方向以及管軸方向兩方向的應力。
【先前技術文獻】 【非專利文獻】
【非專利文獻1】桑原利彦“以軸力-內壓型圓管凸出測試機進行大應變區的高精密度材料模型化”〔2011年11月8日檢索〕、網際網路<URL: http://www.tuat.ac.jp/~seeds/jseeds/07seedstext/093-0185/parts/0185.pdf>
但是,測試片對於管軸並非完全的軸對稱,依據方向(管軸周圍方位),外徑或壁厚不同。又,為此,凸出頂部的變形量也相對於管軸變成非對稱者。以往僅在一方向測量測試片的外徑,所以在外徑的測定值會產生分散,測試片的應變計測精密度會降低。
本發明有鑑於上述問題的背景,其目的為提供一種材料測試機,在測試片的變形行為的測量不使用應變量具(strain gauge),可以進行高精密度的軸力-內壓型圓管凸出測試。
根據本發明的實施形態,提供一種材料測試機,將內壓與管軸方向的應力施加至圓管狀的測試片,計測該測試片的應變。關於本發明實施形態的材料測試機,被構成為具備:複數個徑方向移位檢測部,檢測測試片的管軸方向的有效長中央部的外周面的半徑方向的移位;軸方向移位檢測部,檢測測試片的有效長中央部的外周面的管軸方向的移位;以及運算部,根據徑方向移位檢測部以及軸方向移位檢測部的檢測結果,運算測試片的有效長中央部的圓周方向以及管軸方向應變,其中複數個徑方向移位檢測部,檢測測試片的管軸周圍的彼此相異方位的移位。
根據此結構,測試片的外徑的測量值的分散被抑制 在低水準,變得可以高精密度地計測測試片的應變。
又,複數個徑方向移位檢測部,也可以是包含在前述測試片的管軸周圍以120°間隔配置的第一、第二、第三徑方向移位檢測部的結構。
根據此結構,由於根據在測試片的管軸周圍的方位沒有偏差地檢測出的半徑方向的移位計測直徑,所以可獲得誤差少的直徑計測值。
又,複數個徑方向移位檢測部也可以被構成為,分別具備:第一移位計,檢測測試片的有效長中央部的外周面的半徑方向的移位,複數個徑方向移位檢測部至少其中之一個,具備:第二移位計,相對於第一移位計在管軸方向並列配置,檢測測試片的外周面的半徑方向的移位,運算部根據至少一個徑方向移位檢測部的第一以及第二移位計的檢測結果,計算測試片的有效長中央部的外周面的管軸方向曲率半徑。
第一、第二以及第三移位計也可以被構成為,具備:針,前端被垂直地突抵於測試片的外周面,根據測試片的外周面的半徑方向的移位,可自由移動在長方向地被設,藉由檢測針的移位,檢測測試片的外周面的半徑方向的移位。
根據此結構,因為可以僅將針突抵於測試片的外周面來測量測試片的變形,所以不需要例如將應變量具貼在測試片等繁雜的準備作業,可以有效率地測量。又,針的移位量藉由市售的移位計可以容易地以高精密度來測量。
移位計也可以是具備:固定框;可動框,相對於固定框,可自由滑動於測試片的半徑方向地被設;以及接觸式移位感應器,具備胴部;以及接觸子,從該胴部的一端可伸縮於測試片的半徑方向地突出,胴部被安裝於可動框,接觸子的前端抵接在固定框所設有的接觸子突抵板,針被安裝在可動框成將長方向向著測試片的半徑方向,從可動框面對測試片的一端突出的結構。
根據此結構,不會受到例如因市售的接觸式移位感應器的尺寸、形狀的制約,可以自由設定針的配置,實現在組裝性或使用方便上優越的材料測試機。
又,軸方向移位檢測部,也可以是具備:第一板;第一滑動部,被安裝在第一板成往管軸方向自由滑動,具有第一抵接爪,第一抵接爪大致垂直地抵接於測試片的側面;第二滑動部,被安裝在第一板成往管軸方向自由滑動,具有第二抵接爪,第二抵接爪大致垂直地抵接於測試片的側面;第三移位計,檢測第一及第二滑動部在管軸方向的相對移位;以及施力手段,使第一及第二抵接爪施力於測試片的結構。
根據此結構,可以藉由簡單的結構來高精密度地檢測測試片的管軸方向的移位。
又,施力手段,也可以是具備:一對鉤;以及橡皮圈,被懸掛在一對鉤,在第一及第二抵接爪抵接於測試片的狀態下,藉由將橡皮圈懸掛在一對鉤,在橡皮圈與軸方向移位檢測部之間挾著測試片,第一及第二抵接爪被橡皮圈的彈性力施力於測試片的側面的結構。
第一板,也可以是具備:一對鉤板,分別形成有一對鉤,並在管軸方向兩端部,分別被安裝成垂直於管軸方向的結構。
根據此結構,藉由使用兩對鉤,可以使第一及第二抵接爪更確實地抵接於測試片。
軸方向移位檢測部,也可以是具備:設定治具,在第一板自由拆裝,設定治具,具備:第一嚙合部,在安裝於第一板時,嚙合於第一滑動部的嚙合部,使該第一滑動部不能滑動;以及第二嚙合部,在安裝於第一板時,嚙合於第二滑動部的嚙合部,使該第二滑動部不能滑動,在安裝有設定治具時,第一滑動部以及第二滑動部,係對於第一板被保持在特定位置關係的結構。
根據此結構,可以藉由簡單的機械裝置正確地將第一滑動部以及第二滑動部設定在初期位置。
也可以是具備:搖動支持手段,將軸方向移位檢測部,支持成可繞垂直於管軸方向的軸自由搖動的結構。
根據此結構,即使在第一及第二抵接爪抵接的位置,測試片側面的半徑方向的移位量不同的狀況,由於軸方向移位檢測部繞垂直於管軸方向的軸搖動,因此第一及第二抵接爪兩者確實地抵接於測試片的側面,所以可以總是正確地檢測軸方向移位。
搖動支持手段,也可以是具備:軸部,被垂直安裝在平行於管軸方向的第一板;以及第二板,被配置成平行於第一板,軸部,經由軸承被支持成在第二板自由旋轉的結構。
也可以是具備:滑動支持手段,將軸方向移位檢測部支持成在測試片的半徑方向自由滑動的結構。
根據此結構,由於可以追隨往測試片的半徑方向的膨脹,並軸方向移位檢測部可自由地在半徑方向移動,所以在隨著測試片膨脹的軸方向移位檢測部不會產生彎曲。
又,軸方向移位檢測部也可以是自由拆裝的結構。
根據此結構,測試片的交換會變容易。
又,根據本發明的實施形態,提供一種材料測試機,施加特定方向的應力於測試片,來測量測試片的回應。關於本發明實施形態的材料測試機,具備:框;第一可動部,相對於框,被設成可往特定方向移動,具備固定測試片的一端的可動夾頭(chuck);固定部,被固定在框,具備固定測試片的他端的固定夾頭;第二可動部,被設在第一可動部與固定部之間成相對於框可往特定方向移動,具備中央部測量器,該中央部測量器在應力正在施加於測試片時,測量測試片的特定方向中央部的回應;致動器(actuator),被固定在框,往特定方向驅動第一可動部;以及連接(link)機構,連接框、第一可動部以及第二可動部,根據第一可動部的移動,使中央部測量器移動到可動夾頭與固定夾頭的中央。
根據上述結構,由於根據測試片的伸縮,中央部測量器移動到測試片的軸方向中央部,所以可以藉由中央部測量器總是測量測試片的中央部。
又,也可以是更具備往特定方向延伸的軌道,第一 可動部也可以是具備與軌道嚙合的第一滑塊(runner block),藉由該第一滑塊,被支持成可在特定方向自由滑動,第二可動部具備與軌道嚙合的第二滑塊,藉由該第二滑塊,被支持成可在特定方向自由滑動。
根據此結構,由於第一以及第二可動部分別被第一以及第二滑塊支持,所以第一以及第二可動部的重量導致不需要的彎曲應力等施加於測試片這個情形不會發生。又,由於第一以及第二可動部可以低阻力地移動至特定方向(軸力方向),所以測試負重在不會衰減下而施加於測試片,可以進行高精密度的材料測試。
又,也可以是固定部更具備:負重感應器,測量施加在測試片的特定方向的負重;以及第三滑塊,嚙合於軌道成可自由移動至特定方向,固定夾頭被配置在第三滑塊上,經由負重感應器被固定在框的結構。
根據此結構,由於固定夾頭的重量被第三滑塊支持,所以第三滑塊的重量導致不需要的彎曲應力施加在測試片這個情形不會發生。又,由於固定夾頭可以低阻力地移動至特定方向(軸力方向),所以測試負重在不會衰減下而傳達至負重感應器,可以進行高精密度的材料測試。
又,也可以是連接機構具有:第一連接件(link),一端經由第一銷(pin)可旋轉地連接在第一可動部;第二連接件,一端經由第二銷可旋轉地連接在第二可動部;以及第三連接件,一端經由相對於第二銷被配置在第一銷相反側的第三銷,可旋轉地連接在框,第一連接 件的他端與第三連接件的他端經由第四銷被連接成可旋轉,第二連接件的他端經由第五銷可旋轉地連接於第一或第三連接件,第四銷與第一銷的間隔相等於第四銷與第三銷的間隔,第五銷與第二銷的間隔相等於第五銷,與第一以及第三銷中連接與第五銷相同連接件者之間隔的結構。
也可以是第一可動部、第二可動部以及固定部分別具備:底板,在其下表面分別安裝有第一、第二、第三滑塊,可動夾頭、中央部測量器以及固定夾頭,分別被安裝在各底板上表面,被配置於底板上方,連接機構被安裝在各底板下表面,被配置在底板下方的結構。
根據此結構,操作可動夾頭、中央部測量器以及固定夾頭時,連接機構不會干涉作業,可以容易地進行中央部測量器與夾頭的操作或維護。
又,也可以是框具備:定盤,具有水平面的上表面,軌道被安裝在框的上表面,定盤的一側面中央部形成凹部,該凹部在水平方向被切凹,具有沿著軌道被形成的底部,連接機構被配置在凹部內。
根據此結構,連接機構被收容在定盤的凹部內,由於不會從定盤往側方突出,所以測試片的拆裝或維護等作業在不被連接機構干涉下,可變得有效率地進行。
本發明係提供一種材料測試機,以簡單結構可進行高精密度的材料測試。
以下,參照圖式來詳細地說明關於本發明的實施形態。關於本發明的實施形態的材料測試機1,是用來相對於圓管狀的測試片T施加內壓與軸力,進行測量此時的測試片T的彈塑性行為的軸力-內壓型圓管凸出測試。第一圖以及第二圖分別是材料測試機1的正視圖以及上視圖。第三圖是第二圖的A-A箭視圖,僅表示後述的框10以及感應器單元移動機構100。又,以下的說明中,將第一圖中的左右方向做為X軸方向(將右方向做為X軸正方向),將垂直於紙張的方向做為Y軸方向(將從紙張的表側往背側的方向做為Y軸正方向),將上下方向做為Z軸方向(將上方向做為Z軸正方向)。又,第二圖中的上下方向(Y軸方向)做為「縱深方向」,將上側稱為「內」側,將下側稱為「前」側。
材料測試機1具備:框10、油壓缸20、第一可動部30、第二可動部40、固定部50、感應器單元移動機構100、圖未顯示的油壓源、液壓源以及控制部。又,油壓源是供給用來驅動油壓缸20的油壓的裝置,液壓源是供給加壓液體(例如混合防鏽劑的水)至測試片T的管內的裝置。框10是支持材料測試機1的各部的底框,除了油壓源、液壓源以及控制裝置之外的材料測試機1的各部,被安裝在定盤12,定盤12被設在框10的上表面。在定盤12的X軸方向中央部,分別在前側與內側形成有大致矩形的凹部12a,定盤12在上視圖(第二圖)具有概略H形的外形。又,框10具備:一對外壁側,覆蓋框10的縱深方向的兩側面;一對內側 壁16,具有:大致U字狀的水平剖面,從定盤12的各凹部12a的邊緣部的下表面分別垂直地延伸;以及一對水平底板18,分別塞住被內壁側16與外壁側14包圍所形成的一對內部空間S的開口。
第四圖是感應器單元移動機構100的上視圖。感應器單元移動機構100是根據第一可動部30的移動來移動第二可動部40成第二可動部40(直接地說是後述的感應器單元200)總是被正確地配置在第一可動部30與固定部50的中間點的機構。感應器單元移動機構100以線性導軌120與連接機構140為一組件具備兩組。各線性導軌120具備:一條軌道121;以及三個滑塊122、123、124,嚙合於軌道121,可滑順地沿著軌道121移動。兩組線性導軌120的軌道121,分別被配置在一對凹部12a之間,凹部12a被形成在定盤12。
也就是說,在X軸方向延伸的兩條軌道121,在Y軸方向空著特定間隔平行地配置,被固定在定盤12的上表面。在各線性導軌120的滑塊122以及123,分別安裝有第一可動部30以及第二可動部40,第一可動部30以及第二可動部40被構成為分別藉由線性導軌120可滑順地在X軸方向移動。在各滑塊124安裝有固定部的夾頭52(後述)。又,滑塊122、123、124被連接機構140連接著,即使滑塊122移動,滑塊123被構成為總是被正確地配置在滑塊122與124的中間。
連接機構140的詳細將後述。又,在定盤12上,設有檢測滑塊122位置的圖未顯示之線性編碼器。線性 編碼器被連接成可與控制部通訊,在測試中線性編碼器檢測的第一可動部30的位置資訊(即後述的夾頭32的位置資訊)被送到控制部,並記錄在控制部的記憶裝置。
油壓缸20是藉由從圖未顯示的油壓源所供給的油壓,在X軸方向直線驅動的油壓式直動致動器。油壓缸20的缸管21,經由托架(bracket)24被固定在定盤12的X軸負方向端部。從缸管21的X軸正方向端,在X軸方向移動的活塞桿(piston rod)22突出著。在活塞桿22的前端,設有附屬裝置(attachment)23,附屬裝置23連接活塞桿22與夾頭32。
第一可動部30,具備基座31、夾頭(可動夾頭)32以及連接部件33。在基座31的下表面的縱深方向兩端,安裝有各線性導軌120的滑塊122。又,在基座31的上表面,安裝有夾頭32,夾頭32握持測試片T的一端。因此,夾頭32的相對較大的重量,藉由基座31以及兩組線性導軌120,被支持成可在X軸方向自由滑動。又,夾頭32的背面(在第一圖的左側面),經由連接部件33被固定在油壓缸20的附屬裝置23,根據活塞桿22的移動,夾頭32在X軸方向被驅動。如上述,藉由將夾頭32的相對較大重量以線性導軌120支持成可滑動的結構,在油壓缸20不施加彎曲力矩,可以用油壓缸20滑順且正確的進行X軸方向的驅動。又,在測試片T不會施加不需要的彎曲應力,可以進行正確的測試。
第二可動部40,具備基座41與感應器單元200。 在基座41的下表面的縱深方向兩端部,分別安裝有各線性導軌120的滑塊123。又,在基座41的上表面,安裝有感應器單元200,感應器單元200測量測試片T的長方向(X軸方向)中央部的形狀。感應器單元200的詳細將後述。
固定部50具備基座51、夾頭(固定夾頭)52、連接部件53、測力器(load cell)54以及托架55。在基座51的上表面,安裝有夾頭52,夾頭52握持測試片T的他端。在基座51的下表面的縱深方向兩端,分別安裝有各線性導軌120的滑塊124。因此,夾頭52的相對較大重量,藉由基座51以及兩組線性導軌120,被支持成可在X軸方向自由滑動。又,夾頭52的背面(在第一圖的右側面),經由連接部件53,安裝有測力器54的安裝台座。
從測力器54的負重受座(第一圖右側面的板),負重接受條54a垂直地突出,負重接受條54a被固定在托架55,托架55被安裝在定盤12。藉由如此配置的測力器54,施加在測試片T的X軸方向的測試負重(軸力)會被檢測。又,如上述,藉由將夾頭52的相對較大重量以線性導軌120支持成可自由滑動的結構,不會施加大的彎曲力矩於測力器54,可以進行用測力器54的正確軸力測量。
又,因為夾頭52可以在X軸方向以低阻力在線性導軌120上移動,所以施加於夾頭52的軸力,幾乎不會損失地被傳達到測力器54,被測力器54正確地檢 測。又,測力器54被連接於控制部,測力器54的檢測訊號(應變量具的電阻值)被控制部具備的周知橋接電路讀取,被變換成測試負重資料。測試中測力器54檢測的測試負重資訊,對應同時被檢測出的第一可動部30的位置資訊,被記錄在控制部的記憶體。
接下來,參照第一圖、第三圖以及第四圖,說明關於連接機構140。又,在本實施形態,兩個連接機構140分別被縱配置在框10的內部空間S內。兩個連接機構140的結構,由於彼此是鏡像關係,僅詳細說明關於前側的連接機構140的結構。
連接機構140,具有:三個長板狀連接件(可動連接件)141、142以及143,被銷可自由旋轉地連接;以及固定連接件140a,被固定在定盤12的上表面。在各可動連接件的兩端,開設有用來讓銷通過的連接孔,在固定連接件140a,開設有連接孔在一端。又,在可動連接件143,在兩端的連接孔中間開設有第三個連接孔。又,在連接的兩個連接件中的一者的連接孔,設有軸承,該軸承維持銷可自由旋轉,藉此,各連接件彼此被連接成可滑順地旋轉。連接件141與連接件143,是具有同樣連接件長(在兩端設有連接孔的間隔)2L的同長部件,連接件142具有其一半的連接件長。
如第四圖所示,在基座31及41的縱深方向兩端,分別藉由銷固定具145a以及146a固定有銷145及146。銷145被插入連接件141的一端的連接孔,連接件141經由銷145被連接成可在基座31自由旋轉。同 樣地,連接件142經由銷146被連接成可在基座41自由旋轉。又,連接件143的一端,經由銷147被連接成可在固定連接件140a的一端自由旋轉。連接件141的他端,被連接於連接件143的他端,經由銷148可自由旋轉。又,連接件142的他端,被連接於連接件143的中央部,經由銷149可自由旋轉。
如上述,由於連接件141與連接件143的連接件長相等,所以將銷145、147及148做為頂點的三角形會變成等腰三角形(以下稱為「等腰三角形578」)。又,連接件142的連接件長是連接件143的的連接件長的一半,又,因為連接件142的他端的連接孔與連接件143的長方向中央的連接孔被銷149連接,所以會變成連接銷146、147及149的等腰三角形(以下稱為「等腰三角形679」)。等腰三角形578與等腰三角形679,相似比變成2:1的相似圖形。因此,即使第一可動部30(銷145)移動,銷146會總是位於銷145與銷147的中間點。也就是說,當被油壓缸20驅動的第一可動部30在X軸方向移動,則藉由銷145與第一可動部30連接的連接機構140會運作,藉由銷146連接於連接機構140的第二可動部40,移動至移動後的第一可動部30與固定部50的中間點。又,銷145、146、147分別被安裝在第一可動部30、第二可動部40、固定部50(具體來說是基座31、41、51)的X軸方向的基準位置(X軸基準點)。在第一可動部30以及固定部50的X軸基準點,將測試片T安裝在材料測試機1時,測試片T的實 質端部(未被夾頭夾住的可變形部分的端部)被配置。因此,在第二可動部40的X軸基準點,配置有測試片T的跨距(span)的中間點(測試片T的有效長的中間點)。又,被設於第二可動部40的感應器單元200,被構成為測量在第二可動部40的X軸基準點的測試片T的形狀。因此,即使在測試中測試片T的長度因測試負重變化,藉由感應器單元200可以總是測量測試片T的實質長方向中央部的形狀。
接下來,說明關於本發明的實施形態的感應器單元200。感應器單元200為一種元件,藉由上述感應器單元移動機構100,被總是配置在可動夾頭32與固定夾頭52的中間,用來在測試中測量在測試片T的跨距的中央部的測試片T的外周面的半徑方向以及長方向的移位。第五圖是在X軸正方向來看安裝有感應器單元200的第二可動部40。又,第六圖是在Y軸正方向(即從材料測試機1的正面側)來看感應器單元200的圖。感應器單元200具備:板201、第一徑方向移位檢測部220、第二徑方向移位檢測部240、第三徑方向移位檢測部260以及軸方向移位檢測部280。板201是從基座41的X軸正方向端部垂直延伸的平板,形成有具有圓弧狀邊緣的開口201a,開口201a之中央部供測試片T通過。開口201a被開放在正面側上部(在第五圖的右上部分),經由此開放部,可以將測試片T出入至開口201a內。
第一徑方向移位檢測部220、第二徑方向移位檢測 部240、第三徑方向移位檢測部260、軸方向移位檢測部280,分別被安裝在板201的一面(在第五圖的紙張表側的面)。又,第一徑方向移位檢測部220、第二徑方向移位檢測部240、第三徑方向移位檢測部260,在測試片T的軸周圍以120°間隔被配置。又,第一徑方向移位檢測部220被配置在測試片T的正上方。
第七圖是從上方來看第一徑方向移位檢測部220的圖。如第六圖以及第七圖所示,第一徑方向移位檢測部220具備:板221;三個接觸式移位計230a~c;三根針223a~c;感應器支持具224a~c,將各針223a~223c分別固定在接觸式移位計230a~c的本體231a~c;三條線性導軌228,分別支持接觸式移位計的本體231a~c以及針223a~223c相對於板221可在上下方向(Z軸方向)自由滑動。
接觸式移位計230a~c分別具備:大致圓柱狀的本體231a~c以及圓桿狀的接觸子232a~c。在本體231a~c形成有圓孔,圓孔從一端起在中心軸上延伸,接觸子232a~c被收容在此圓孔內可自由滑動往中心軸方向。又,接觸子232a~c藉由配備在接觸式移位計的本體231a~c內圖未顯示的線圈彈簧,被往前端部側施力,接觸子232a~c的前端部從本體231a~c的一端往外部突出著。接觸式移位計230a~c檢測相對於本體231a~c的接觸子232a~c的中心軸方向(計測軸方向P)的位置或移位。
板221是從板201的一面(X軸負方向側的面)垂 直地突出,被配置成平行於測試片T的支持板。在板221的一面(Y軸負方向側的面),固定有軌道228m,軌道228m係在X軸方向等間隔地所排列的三個線性導軌228的Z軸方向延伸。在各軌道228m,分別有一個滑塊228n沿著軌道228m可自由滑動地嚙合著。在各滑塊228n的安裝面,分別安裝有感應器支持具224a~c的板225a~c。又,在各板225a~c的與滑塊228n相反側的面,分別安裝有夾鉗(clamp)226a~c,夾鉗226a~c用來安裝接觸式移位計的本體231a~c。接觸式移位計的本體231a~c,係藉由安裝於夾鉗226a~c,被支持成相對於板221(即感應器單元200的框)可自由滑動在計測軸方向P。
從板225a~c的下端,分別有臂227a~c水平地延伸至Y軸負方向側。在臂227a~c的前端部,分別形成有在Z軸方向延伸的貫通孔,該貫通孔供針223a~c通過。針223a~c係分別在前端從臂227a~c的下表面正確地突出特定長度的狀態下,被固定螺絲229固定在臂227a~c。藉此,針223a~c分別相對於接觸式移位計的本體231a~c被平行地固定,被支持成與接觸式移位計的本體231a~c一起可自由滑動於Z軸方向(即計測軸方向P)。
針223a~c分別被配置成垂直於(平行於Z軸)圓管狀的測試片T的中心軸(X軸),在X軸方向以特定間隔(在本實施例是10mm間隔)等間隔地被排列。又,中央的針223b被正確地配置在第二可動部40的X軸基 準點,前端變成被抵接於測試片T的跨距(span)的中央。
又,從板221的一面的下端附近,接觸子突抵板222係往Y軸負方向側垂直地且平行於測試片T突出著。接觸式移位計的接觸子232a~c的前端抵接於接觸子突抵板222的上表面。如上述,藉由在接觸式移位計的本體231a~c內所具備的線圈彈簧,接觸子232a~c被往前端側施力,所以當接觸式移位計的本體231a~c與針223a~c一起往上方移動時,接觸子232a~c使前端持續抵接於接觸子突抵板222,從本體231a~c進一步突出。藉此,針223a~c的Y軸方向的移動量被接觸式移位計230a~c檢測。
第二徑方向移位檢測部240也一樣,具備:板241(接觸子突抵板242);接觸式移位計250;針243;感應器支持具244,將針243固定在接觸式移位計250的本體251;線性導軌248,支持接觸式移位計的本體251以及針243相對於板241可在接觸式移位計250的計測方向Q自由滑動。但是,第二徑方向移位檢測部240以接觸式移位計250、針243、感應器支持具244以及線性導軌248為一組僅具備一組,板241係平行於板201被配置。又,在第二徑方向移位檢測部240設有彈簧機構245,彈簧機構245係將接觸式移位計的本體251抗拒重力並往測試片T側施力,針243的前端變得總是抵接於測試片T。
又,針243的中心軸,被正確地配置在第二可動部40的X軸基準點,被構成為測量在測試片T的跨距中 央部的外周面的半徑方向的移位。又,在第二徑方向移位檢測部240的感應器支持具244的結構及板241、針243、感應器支持具244、線性導軌248以及接觸式移位計250的相對的配置關係,除了接觸式移位計250的計測軸方向為相異的點之外,與在第一徑方向移位檢測部220的感應器支持具224a~c的結構及板221、針223a~c、感應器支持具224a~c、線性導軌228以及接觸式移位計230a~c的配置關係一樣,所以省略關於第二徑方向移位檢測部240的各部的詳細說明。
又,第三徑方向移位檢測部260的結構,是第二徑方向移位檢測部240的結構的鏡像,所以省略關於第三徑方向移位檢測部260的結構的詳細說明。
在軸力-內壓型圓管凸出測試中,管狀的測試片T因內壓而以跨距中央部為中心在圓周方向膨脹。即測試片T的縱剖面,變形成將跨距中央部做為頂點的釣鐘狀。測試片T的圓周方向的應變,主要是根據在被第一、第二及第三徑方向移位檢測部220、240、260測量的測試片T的跨距中央部的外周面的半徑方向的移位來計算。又,也可以例如僅根據使用第三徑方向移位檢測部260來測量出的測試片T的跨距中央部的外周面上的一點的半徑方向的移位,來決定測試片T的圓周方向的應變。但是,在本實施形態,藉由第一、第二及第三徑方向移位檢測部220、240、260,在測試片T的中心軸周圍以120°等間隔測量在測試片T的外周面的半徑方向的移位,使用這三個測量值變得可以更正確地測量 測試片T的圓周方向的應變。又,如上述,第一徑方向移位檢測部220,具備:三個移位計,以等間隔被配置在測試片T的中心軸方向。藉此,在測試片T的縱剖面的釣鐘狀的變形曲率會被決定,變得可以更正確地測量測試片T的圓周方向的應變。
接下來說明軸方向移位檢測部280的結構。軸方向移位檢測部280檢測在測試片T的跨距中央部的外周面的中心軸方向的伸長量。第八圖是在X軸負方向來看軸方向移位檢測部280的圖。又,在第八圖的Y'軸及Z'軸,如第五圖所示,是使Y軸及Z軸繞X軸旋轉40°的座標軸。第九圖是在Y'軸正方向來看軸方向移位檢測部280的圖。又,第十圖是在第九圖的B-B箭視圖。又,第八~十圖是表示安裝有設定治具(setting jig)370的狀態,設定治具370是為了將軸方向移位檢測部280裝置在測試片T時,將軸方向移位檢測部280設定在初期狀態所使用。測試是在移除設定治具370的狀態下進行。
軸方向移位檢測部280具備:板281,被垂直地固定在板201;可動板282,平行於板281被配置。在可動板282的面對板281的面,在Z'軸方向延伸的軌道283m被固定著。又,在板281的一面,固定有滑塊283n,滑塊283n與軌道283m嚙合。也就是說,可動板282是經由以軌道283m以及滑塊283n所構成的線性導軌283,被安裝在板281的一面(Y'軸負方向側的面),變成相對於板281在Z'軸方向可自由滑動。藉此,在測試中,即使測試片T的膨脹導致外周面移位至軸方 向移位檢測部280側(半徑方向),由於軸方向移位檢測部280也根據測試片T的移位在半徑方向滑順地移動,所以不會施加不需要的應力於軸方向移位檢測部280以及測試片T,可以安定並持續以軸方向移位檢測部280進行的測試片T的移位測量。在可動板282,安裝有手擰螺絲284可自由旋轉,手擰螺絲284嚙合於設在軌道283m的安裝面的母螺紋。又,在可動板282的面向板281的面,安裝有複數個定位銷282a,這些定位銷282a嚙合於在軌道283m的安裝面所設有的定位形狀(孔或凹溝)。可動板282藉由定位銷282a與手擰螺絲284,相對於軌道283m,變得可安裝成以高位置精密度自由拆裝。更換測試片T時,為了確保測試片T的更換的需要空間,鬆開手擰螺絲284,可動板282從軌道283被卸下。
又,在可動板282的Z'軸負方向的前端部,設有軸承部310(第十圖),軸承部310支持軸方向移位檢測部280的本體部300繞Y'軸可自由搖動。本體部300具備軸320、板330、第一滑動部340、第二滑動部350以及接觸式移位計360。接觸式移位計360是與接觸式移位計230a~c相同結構者。在Y'軸方向延伸的軸320的一端,藉由設於軸承部310的複列球軸承312,可自由旋轉地被支持著。又,在軸320的他端,垂直地固定有板330。也就是說,平行於可動板282配置的板330,藉由軸320以及軸承部310,相對於可動板282被支持成繞Y'軸可自由搖動。藉由此結構,即使在例如測試片 T在測試中以翹曲等大幅變形的狀況,因為軸方向移位檢測部280的本體部300是根據測試片T的變形滑順地搖動,所以防止軸方向移位檢測部280從測試片T承受過大負重而破損。又,藉由此結構,在測試片T安裝於材料測試機1時,軸方向移位檢測部280不會阻礙測試片T的移動,即使在裝置有軸方向移位檢測部280的狀態,變得可以進行測試片T的安裝或卸下。
板330、第一滑動部340以及第二滑動部350,彼此大致平行地被配置,板330的一部分被夾入在第一滑動部340與第二滑動部350。第一滑動部340以及第二滑動部350分別經由線性導軌332及334被安裝在板330,變成相對於板330可在特定方向(在第八~九圖的X軸方向)自由滑動。具體來說,在板330的兩面,分別安裝有線性導軌332的軌道332m與線性導軌334的軌道334m。又,線性導軌332的滑塊332n被安裝在第一滑動部340,線性導軌334的滑塊334n被安裝在第二滑動部350。
在第一滑動部340以及第二滑動部350的一端(在第八~十圖的Z'軸負方向的端部),分別設有夾片(jaw)344及354,夾片334及354被突抵於測試片T的側面。又,在第一滑動部340的他端部,設有夾鉗342,夾鉗342固定接觸式移位計360的本體361。接觸式移位計360被配置成計測軸(接觸子362的軸方向)平行於線性導軌332及334的可動方向。在第二滑動部350的他端,設有垂直於接觸子362的接觸子突抵板352。當夾 片344與夾片354在計測軸方向(在第八~十圖為X軸方向)相對地移動,則相對於被固定在第一滑動部340的接觸式移位計的本體361,第二滑動部350的接觸子突抵板352在計測軸方向移動。接觸式移位計的接觸子362因為藉由被設於本體361內的線圈彈簧(圖未顯示),在突出方向(X軸負方向)被施力,所以維持在前端抵接於接觸子突抵板352的狀態,同時追隨接觸子突抵板352的移動在X軸方向移動。藉此,夾片344與夾片354的相對移位被接觸式移位計360檢測。
又,在板330的計測軸方向兩端,分別安裝有鉤板336。在鉤板336的Y'軸方向兩端,形成有鉤336h。在測試時,如第八圖所示,在使夾片334、354的前端已抵接於測試片T的狀態下,橡皮圈B被掛在兩鉤336,在橡皮圈B與軸方向移位檢測部的本體部300之間夾入測試片T。藉此,夾片334、354被橡皮圈B的彈性力施力至測試片T的側面,所以夾片334、354在測試片T的側面不會滑動,追隨測試片T的軸方向的移位來移動,軸方向的移位會正確地被檢測。
又,由於軸方向移位檢測部280的本體部300被構成為繞軸320可自由搖動,所以即使在測試片T有歪曲的狀況或即使測試中測試片T相對於跨距中央部會不均勻地變形,在各夾片344、354的前端與測試片T的距離產生差距的狀況,藉由本體部300的旋轉來解除距離差,兩個夾片334、354會確實地被突抵於測試片T的側面,變得可以總是進行正確的軸方向移位的測量。 又,如第十圖所示,在第一滑動部340以及第二滑動部350面對設定治具370的面,分別設有定位銷346、356。又,在軸320的面對設定治具370的面的中心軸上,形成有與手擰螺絲376嚙合的母螺紋322。另一方面,在設定治具370,形成有嚙合於定位銷346、356的孔372、374以及供手擰螺絲376通過的貫通孔378。將定位銷346、356插入設定治具370的孔372、374,藉由將手擰螺絲376通過設定治具370的貫通孔378並擰入母螺紋322,設定治具370被裝置於軸方向移位檢測部280的本體部300。此時,軸320、被一體固定於軸320的板330、第一滑動部340、第二滑動部350以及設定治具370,被固定成特定配置關係。又,此時,在X軸方向的軸320的中心軸與夾片344的前端的間隔,以及軸320的中心軸與夾片354的前端的間隔,被設定為共同的特定值(在本實施形態是10mm)。又,軸320的中心軸,被配置在基座41的在X軸方向的中心線的正上方。也就是說,軸320在X軸方向,位於可動夾頭32與固定夾頭52的中間。因此,在裝著設定治具370的狀態,夾片344及354被配置於從測試片T的跨距中央部往X軸正方向及負方向分別以等間隔分離的位置。在裝置有設定治具370的狀態下,將軸方向移位檢測部280裝置在測試片T,則以特定間隔將夾片344及354突抵於測試片T的外周面而可在測試片T的跨距中央部固定。
接下來,詳細說明夾頭32及52。在第十一圖及第 十二圖,分別表示夾頭32及52的上視圖及縱剖面圖。又,在第十一圖及第十二圖,右側的夾頭52是表示夾住狀態者,左側的夾頭32是表示非夾住狀態者。夾頭32具備支持塊610、凸緣部620、核部630、筒夾640、套筒650、滑件660以及兩個油壓缸670(第十一圖)。又,滑件660具備四個桿662以及連接板664。在支持塊610,在X軸負方向側的側面安裝有凸緣部620,在X軸正方向側的側面安裝有核部630。又,在支持塊610形成有在X軸方向延伸的四個貫通孔612。各貫通孔612具有比桿662的外徑略大的內徑,在各貫通孔612被桿662可自由滑動地插入。又,四個桿662的X軸負方向側的一端分別被固定於連接板664。油壓缸670被構成為可對連接板664往X軸負方向施力。又,凸緣部620是用來安裝連接部件33的結構部,在凸緣部620的一端,設有凸緣安裝面622,凸緣安裝面622形成有圖未顯示的螺孔。在核部630的前端部,設有圓柱部632,圓柱部632具有比測試片T的內徑略小的直徑。又,設有錐形部(tapered portion)634鄰接於圓柱部632的前端,錐形部634被形成為外周面越往前端側就越細。在圓柱部632的前端側的外周面,形成有裝置O環的環狀溝633。筒夾640是圓環狀的部件,從中心軸放射狀延伸的圖未顯示的四個凹口被形成。筒夾640除了支持塊610側的內周側端部,藉由四個凹口被分割成四份,各分割片變得可在半徑方向移動。筒夾640的內周面,成為比測試片T的外徑略廣的圓柱面,覆蓋核部630的圓 柱部632。在測試時,測試片T被夾入在筒夾640的內周面與核部630的圓柱部632之間。又,筒夾640的外周面成為越往前端側就越細的圓錐面(錐形面)。套筒650的內周面也成為與筒夾640的外周面同樣的錐形角的圓錐面,套筒650覆蓋筒夾640。又,在套筒650的支持塊610側,形成有在半徑方向外側突出的凸緣部652。
夾頭52具備支持塊510、核部530、筒夾540、套筒550、滑件560以及兩個油壓缸570(第十一圖)。又,筒夾540、套筒550、滑件560以及油壓缸570,是分別與夾頭32的筒夾640、套筒650、滑件660以及油壓缸670同樣結構的部件。又,核部530除了支持塊510的固定部的形狀,及後述的管路的細部結構外,也具有與夾頭32的核部630同樣的結構。在支持塊510的X軸正方向側的側面,設有凸緣安裝面522,凸緣安裝面522形成有圖未顯示用來固定連接部件53的螺孔。在支持塊510的X軸負方向側的側面,安裝有核部530。又,在支持塊510,形成有在X軸方向延伸的四個貫通孔(未圖示),各貫通孔(未圖示)可自由滑動地被滑件560的桿562插入。
第十三圖是在第十二圖的C-C箭視圖。在套筒550凸緣部552,形成有在X軸方向延伸的四個貫通孔554。貫通孔554具有:插入部554a,可被桿562的頭562h插穿;以及細隙部554b,從插入部554a沿著圓周方向(在第十三圖的反時針方向)延伸。又,在凸緣部552 的面對夾頭32的面,在細隙部554b的周圍形成有擴孔部554c。當將桿562通過凸緣部552的貫通孔554,使套筒550以順時針方向旋轉,則桿562的頭562h與凸緣部552的擴孔部554c嚙合,即使使桿562在X軸正方向驅動,不會從凸緣部552脫落。
又,在夾頭32的支持塊610、核部630以及夾頭52的支持塊510、核部530分別形成有管路616、636以及管路516、536,該些管路供給用來施加內壓於測試片T的工作液體。又,在工作液體使用混合防鏽劑的水或工作油。支持塊510的管路516的一端(螺紋接管(nipple)516a)連接於圖未顯示的液壓源,他端連接於形成在核部530的管路536的一端。在管路516的中途,設有油壓計590。又,核部530的管路536的他端,開口在錐形部534的外周面,從此開口注入工作液體於測試片T的管內。又,在夾頭32的支持塊610所形成的管路616,一端連接於放氣用的閥680,他端被連接於核部630的管路636的一端。又,閥680的出口被連接於圖未顯示的工作液體儲槽。核部630的管路636的他端,開口在錐形部634的外周面,測試片T的管內的工作油從此開口流入管路636及616。
藉由夾頭52夾住測試片T時,測試片T的一端插入核部530的圓柱部532,在其外周裝置筒夾540,更在筒夾540的外周裝置套筒550。裝置套筒550時,桿562通過凸緣部552的貫通孔554(第十三圖),使套筒550以順時針方向旋轉,使桿562的頭562h與凸緣部 552的擴孔部554c嚙合。同樣地,將測試片T的他端裝置在夾頭32。又,藉由將測試片T的兩端分別插入核部530的圓柱部532以及核部630的圓柱部632,測試片T與圓柱部532、632以O型環(未圖示)密接,所以即使供給工作液體,工作液體也不會從測試片T與核部530、630之間的縫隙漏出。接下來,當打開閥680,以低壓從液壓源送出工作液體,則工作液體經由管路516、536、測試片T、管路636、616以及閥680,被送出至工作油儲槽。此時,測試片T以及管路516、536、636、616內的空氣也與工作液體被排出至工作油儲槽,以工作油充滿測試片以及管路516、536、636、616內。接下來,當關閉閥680,藉由液壓源供給特定初期液壓,則油壓缸570(670)會運作,當在X軸正方向(負方向)驅動連接板564(664),則經由被固定在連接板564(664)的桿562(662),套筒550(650)也會被強壓入至X軸正方向(負方向)。藉由套筒550(650)的錐形面,筒夾540(640)被強壓入至內側,在核部530(630)的圓柱部532(632)與筒夾540(640)之間,測試片T的一端(他端)被強固地夾住。又,當在測試後除去工作液體的壓力,則因桿562(662)與套筒550(650)導致筒夾540(640)的夾緊被解除,所以變成非夾住狀態。又,在支持塊510(610),設有嚙合非夾住用螺栓566(666)的母螺紋518(618),在連接板564(664)設有通過非夾住用螺栓566(666)的貫通孔564a(664a)。將套筒550(650)、筒夾540(640) 以及測試片T固定變成不解除夾住的狀況,將非夾住用螺栓566(666)通過貫通孔564a(664a)並擰進母螺紋518(618),藉由將連接板564(664)壓入至支持塊510(610),解除筒夾540(640)的固定,可以變成非夾住狀態。
接下來,說明根據因感應器單元200得到測試片的移位的檢測結果,以控制部(圖未顯示)計算測試片T的應變及應力的方法。在圓管凸出測試,在圓管狀的測試片T的圓周方向(θ)及管軸方向(φ)的應力與應變變化被計測。測試片T的圓周方向應力σφ以及管軸方向應力σθ,分別以式(1)、(2)所計算。又,測試片T的圓周方向應變εφ及管軸方向應變εθ,分別以式(3)、(4)所計算。又,測試片T的壁厚t,以式(5)所計算。
L=L 0+e 6………(6)
但是,P:內壓(液壓)D:測試片T的外徑(D0:初期值)t:測試片T的壁厚(t0:初期值)T:管軸方向負重Rφ:管軸方向曲率半徑L:標點間距離(L0:初期值)e6:在測試片T的跨距中央部的外周面的軸方向移位(軸方向移位檢測部280的檢測值)
又,內壓P是以被設於液壓源(圖未顯示)的液壓量具所檢測。又,管軸方向應力T是以測力器54所檢測。又,測試片T的外徑D以及管軸方向曲率半徑Rφ,是以以下說明的方法所取得。
[外徑D的取得方法]
外徑D是使用以第一徑方向移位檢測部220(接觸式移位計230b)、第二徑方向移位檢測部240以及第三徑方向移位檢測部260分別檢測出在測試片T的跨距中央(X軸基準點)的外周面的半徑方向的移位e1、e2及e3來計算。具體來說,測試片T的外徑D是將三個移位測量值e1、e2及e3的平均值做為測試片T的半徑的變化量,以下式(7)來計算。
由於測試片T不具有完全的軸對稱性,測試片T 的變形相對於管軸也變成若干非對稱者。因此,當僅在一方向測量測試片T的外徑變化時,外徑D的誤差會變得相對大,測試精密度(即最終獲得的圓周方向應力σφ及管軸方向應力σθ的精密度)會低落。在本實施形態,藉由從在測試片T的跨距中央在圓周方向三處測量的外周面的半徑方向移位的平均來計算外徑D,測試片T的外徑D的測量精密度會提升,進而圓周方向應力σφ及管軸方向應力σθ變成可以高精密度來計測。又,由於第一徑方向移位檢測部220、第二徑方向移位檢測部240以及第三徑方向移位檢測部260是在測試片T的管軸的周圍以等間隔配置,所以因此這三個徑方向移位檢測部獲得的移位測量值e1、e2及e3的平均值,變成接近測試片T的全周移位平均值的值。也就是說,根據本實施形態的結構,藉由少數的徑方向移位檢測部,可以有效地降低測量誤差。
[管軸方向曲率半徑Rφ的取得方法]
管軸方向曲率半徑Rφ是根據以第一徑方向移位檢測部220的三個接觸式移位計230a~c檢測的針223a~223c的移位e4、e1、e5,以式(8)、(9)來算出。又,移位e1~e5的符號,係將測試片T的半徑增大方向的移位做為正來定義。
但是,S:第一徑方向移位檢測部220的針223a~c的配置間隔
以上是本發明的例示的實施形態的說明。本發明的實施形態的結構,並不限於上述說明者,在藉由申請專利範圍的記載所表現的技術思想的範圍內可任意變更。也就是說,本發明的其他實施形態,不需要具備上述所說明的所有特徵,或者也可以具備其他附加的或替代的特徵。
在上述實施形態,一端連接於第二可動部40的連接件142的他端,以連接件143的中央部連接,但也可以使連接件142的他端以連接件141的中央部連接。又,也可以設有兩個連接件142,使一方的連接件142的他端在連接件141連接,他方的連接件142的他端在連接件143連接。在此狀況,因為以兩連接件142來驅動第二可動部40,即使使用重量大的測量單元,可以使測量單元滑順且正確地移動。
又,在上述實施形態,測量測試片T的中央部的應變,但即使進行關於測試片T的中央部的形狀以外的測量,也可以適用本發明。可以適用本發明的形狀以外的測量,可列舉為電特性(例如測試片T的電阻)或光學特性(例如光反射率)。
又,在上述實施形態,被構成為將連接件142的連接件長設定在連接件143的連接件長的1/2,第二可動 部40總是位於第一可動部30與固定部50的中間點,但也可以任意設定連接件142與連接件143的連接件長比(即等腰三角形578與等腰三角形679的相似倍率)。
在上述實施形態,藉由伺服閥(servo valve)所驅動控制的油壓致動器做為致動器被使用,但也可以使用其他種類的致動器(例如藉由伺服馬達所驅動控制的電動油壓致動器或藉由各種馬達所驅動的電動致動器)。
在測試片的長方向中央的剖面形狀變化,以CCD照相機或感應器陣列來測量的以往方法中,只獲得低於受光元件的配置間隔的測量精密度,不能檢測微小的變化。又,也因投影光的發散角或繞射,導致測量精密度會低落,在使用大測試片的狀況,由於投影距離變長,不能以足夠的精密度來測量。根據關於上述說明的本發明的實施形態的材料測試機,藉由使用接觸式移位計,變得可以進行比以往高很多的精密度及準確度的測量,即使使用大測試片T進行測試的狀況,也可以進行足夠精密度的測量。又,也可以使用接觸式移位計以外的方式的移位計(例如雷射光反射型的非接觸移位計),該其他方式的移位計可高準確度且高精密度地測量局部的移位。
又,上述的感應器單元移動機構,不限於圓管凸出測試,也可以用於例如一般的拉伸測試、壓縮測試、扭轉測試等機械測試的其他各種測量。
1‧‧‧材料測試機
10‧‧‧框
12‧‧‧定盤
12a‧‧‧凹部
14‧‧‧外壁側
16‧‧‧內壁側
18‧‧‧水平底板
20‧‧‧油壓缸
21‧‧‧缸管
22‧‧‧活塞桿
23‧‧‧附屬裝置
24、55‧‧‧托架
30‧‧‧第一可動部
31、41、51‧‧‧基座
33、53‧‧‧連接部件
40‧‧‧第二可動部
50‧‧‧固定部
32、52‧‧‧夾頭
54‧‧‧測力器
54a‧‧‧負重接受條
100‧‧‧感應器單元移動機構
120、283‧‧‧線性導軌
122、123、124、228n、283n、332n、334n‧‧‧滑塊
140‧‧‧連接機構
140a‧‧‧固定連接件
141、142、143‧‧‧可動連接件
145、146、147、148‧‧‧銷
145a、146a‧‧‧銷固定具
200‧‧‧感應器單元
201a‧‧‧開口
220‧‧‧第一徑方向移位檢測部
222、242、352‧‧‧接觸子突抵板
223a~223c、243‧‧‧針
224a~224c、244‧‧‧感應器支持具
201、221、225a~225c、241、281、330‧‧‧板
226a~226c、342‧‧‧夾鉗
227a~227c‧‧‧臂
228、248、332、334‧‧‧線性導軌
121、228m、283m、332m、334m‧‧‧軌道
230a~230c、250、360‧‧‧接觸式移位計
231a~231c、251‧‧‧本體
232a~232c、362‧‧‧接觸子
240‧‧‧第二徑方向移位檢測部
260‧‧‧第三徑方向移位檢測部
280‧‧‧軸方向移位檢測部
282‧‧‧可動板
282a、346、356‧‧‧定位銷
284、376‧‧‧手擰螺絲
300‧‧‧本體部
310‧‧‧軸承部
312‧‧‧球軸承
320‧‧‧軸
322、518、618‧‧‧母螺紋
344、354‧‧‧夾片
336‧‧‧鉤板
336h‧‧‧鉤
340‧‧‧第一滑動部
350‧‧‧第二滑動部
370‧‧‧設定治具
372、374‧‧‧孔
378、512、554、564a、612、664a‧‧‧貫通孔
578、679‧‧‧等腰三角形
510、610‧‧‧支持塊
516、536、616、636‧‧‧管路
516a‧‧‧接管
522、622‧‧‧凸緣安裝面
530、630‧‧‧核部
532‧‧‧圓柱部
534、634‧‧‧錐形部
540、640‧‧‧筒夾
550、650‧‧‧套筒
554a‧‧‧插入部
554b‧‧‧細隙部
554c‧‧‧擴孔部
560、660‧‧‧滑件
562、662‧‧‧桿
562h‧‧‧頭
566、666‧‧‧螺栓
570、670‧‧‧油壓缸
590‧‧‧油壓計
620、652‧‧‧凸緣部
632‧‧‧圓柱部
633‧‧‧環狀溝
564、664‧‧‧連接板
680‧‧‧閥
B‧‧‧橡皮圈
T‧‧‧測試片
第一圖:關於本發明實施形態的材料測試機的正視圖。
第二圖:關於本發明實施形態的材料測試機的上視圖。
第三圖:在第二圖的A-A箭視圖。
第四圖:感應器單元移動機構的上視圖。
第五圖:感應器單元的側視圖。
第六圖:感應器單元的正視圖。
第七圖:第一徑方向移位檢測器的上視圖。
第八圖:軸方向移位檢測器的側視圖。
第九圖:軸方向移位檢測器在Y'軸正方向來看的圖。
第十圖:在第九圖的B-B箭視圖。
第十一圖:固定夾頭以及可動夾頭的上視圖。
第十二圖:固定夾頭以及可動夾頭的縱剖面圖。
第十三圖:在第十二圖的C-C箭視圖。
1‧‧‧材料測試機
10‧‧‧框
12‧‧‧定盤
14‧‧‧外壁側
16‧‧‧內壁側
18‧‧‧水平底板
20‧‧‧油壓缸
21‧‧‧缸管
22‧‧‧活塞桿
23‧‧‧附屬裝置
24、55‧‧‧托架
30‧‧‧第一可動部
31、41、51‧‧‧基座
33、53‧‧‧連接部件
40‧‧‧第二可動部
50‧‧‧固定部
32、52‧‧‧夾頭
54‧‧‧測力器
54a‧‧‧負重接受條
100‧‧‧感應器單元移動機構
120‧‧‧線性導軌
121‧‧‧軌道
122、123、124‧‧‧滑塊
140‧‧‧連接機構
140a‧‧‧固定連接件
141、142、143‧‧‧可動連接件
145、146、147、148、149‧‧‧銷
T‧‧‧測試片

Claims (19)

  1. 一種材料測試機,被構成為將內壓與管軸方向的應力施加至圓管狀的測試片,計測該測試片的應變,具備:複數個徑方向移位檢測部,檢測前述測試片的管軸方向的有效長中央部的外周面的半徑方向的移位;軸方向移位檢測部,檢測前述測試片的有效長中央部的外周面的管軸方向的移位;以及運算部,根據前述徑方向移位檢測部以及前述軸方向移位檢測部的檢測結果,運算前述測試片的有效長中央部的圓周方向以及管軸方向應變,其中前述複數個徑方向移位檢測部,檢測前述測試片的管軸周圍的彼此相異方位的移位,前述複數個徑方向移位檢測部被構成為,分別具備:第一移位計,檢測前述測試片的有效長中央部的外周面的半徑方向的移位,前述複數個徑方向移位檢測部至少其中之一個,具備:第二移位計,相對於前述第一移位計在前述管軸方向並列配置,檢測前述測試片的外周面的半徑方向的移位,前述第一以及第二移位計,分別具備:針,前端被垂直地突抵於前述測試片的外周面,根據前述測試片的外周面的半徑方向的移位,可自由移動在該半徑方向地被設固定框;可動框,相對於前述固定框,可自由滑 動於前述測試片的半徑方向地被設;以及移位感應器,具備:胴部,被安裝在前述可動框;以及接觸子,從該胴部的一端可伸縮於前述測試片的半徑方向地突出,前述移位感應器的接觸子的前端,抵接在前述固定框所設有的接觸子突抵板,前述針是被安裝在前述可動框成將長方向向著前述測試片的半徑方向,從前述可動框面對前述測試片的一端突出,藉由檢測該針的移動量,檢測前述測試片的外周面的半徑方向的移位,前述運算部,根據前述至少一個徑方向移位檢測部的前述第一以及第二移位計的檢測結果,計算前述測試片的有效長中央部的外周面的管軸方向曲率半徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的材料測試機,其中前述複數個徑方向移位檢測部,包含:第一、第二以及第三徑方向移位檢測部,以120°間隔被配置在前述測試片的管軸周圍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的材料測試機,其中前述軸方向移位檢測部,具備:第一板;第一滑動部,被安裝在前述第一板成往前述管軸方向自由滑動,具有第一抵接爪,該第一抵接爪大致垂直地抵接於前述測試片的側面;第二滑動部,被安裝在前述第一板成往前述管軸 方向自由滑動,具有第二抵接爪,該第二抵接爪大致垂直地抵接於前述測試片的側面;第三移位計,檢測前述第一及第二滑動部在前述管軸方向的相對移位;以及施力手段,使前述第一及第二抵接爪施力於前述測試片。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的材料測試機,其中前述施力手段,具備:一對鉤;以及橡皮圈,被懸掛在前述一對鉤,在前述第一及第二抵接爪抵接於前述測試片的狀態下,藉由將前述橡皮圈懸掛在前述一對鉤,在前述橡皮圈與前述軸方向移位檢測部之間挾著前述測試片,前述第一及第二抵接爪被前述橡皮圈的彈性力施力於前述測試片的側面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的材料測試機,其中前述第一板,具備:一對鉤板,分別形成有一對前述鉤,並在前述管軸方向兩端部,分別被安裝成垂直於該管軸方向。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的材料測試機,其中前述軸方向移位檢測部,具備:設定治具,在前述第一板自由拆裝,前述設定治具,具備:第一嚙合部,在安裝於前述第一板時,嚙合於前述第一滑動部的嚙合部,使該第一滑動部不能滑動;以及第二嚙合部,在安裝於前述第一板時,嚙合 於前述第二滑動部的嚙合部,使該第二滑動部不能滑動,在安裝有前述設定治具時,前述第一滑動部以及前述第二滑動部,係對於前述第一板被保持在特定位置關係。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的材料測試機,具備:搖動支持手段,將前述軸方向移位檢測部,支持成可繞垂直於前述管軸方向的軸自由搖動。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的材料測試機,其中前述搖動支持手段,具備:軸部,被垂直安裝在平行於前述管軸方向的前述第一板;以及第二板,被配置成平行於前述第一板,前述軸部,經由軸承被支持成在前述第二板自由旋轉。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的材料測試機,具備:滑動支持手段,將前述軸方向移位檢測部支持成在前述測試片的半徑方向自由滑動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的材料測試機,其中前述軸方向移位檢測部係自由拆裝。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的材料測試機,其中具備感應器單元移動機構,該感應器單元移動機構使前述複數個徑方向移位檢測部以及前述軸方向移位檢測部被設有的感應器單元,相對於前述材料測試機的裝置框,在前述測試片的管軸方向移動,前述感應器單元移動機構,具備:第一可動部,相對於前述裝置框,被設成可 往前述測試片的管軸方向移動,具備固定前述測試片的一端的可動夾頭(chuck);固定部,被固定在前述裝置框,具備固定前述測試片的他端的固定夾頭;第二可動部,被配置在前述第一可動部與前述固定部之間,使前述感應器單元相對於前述裝置框,往前述測試片的管軸方向移動;致動器(actuator),被固定在前述裝置框,往前述特定方向驅動前述第一可動部;以及連接機構,連接前述裝置框、前述第一可動部以及前述第二可動部,根據前述第一可動部的移動,使前述感應器單元移動至前述可動夾頭與前述固定夾頭的中間點。
  12. 一種材料測試機,被構成為將內壓與管軸方向的應力施加至圓管狀的測試片,計測該測試片的應變,具備:複數個徑方向移位檢測部,檢測前述測試片的管軸方向的有效長中央部的外周面的半徑方向的移位;軸方向移位檢測部,檢測前述測試片的有效長中央部的外周面的管軸方向的移位;以及運算部,根據前述徑方向移位檢測部以及前述軸方向移位檢測部的檢測結果,運算前述測試片的有效長中央部的圓周方向以及管軸方向應變,其中前述複數個徑方向移位檢測部,檢測前述測試片的管軸周圍的彼此相異方位的移位,其中前述軸方向移位檢測部,具備:第一板; 第一滑動部,被安裝在前述第一板成往前述管軸方向自由滑動,具有第一抵接爪,該第一抵接爪大致垂直地抵接於前述測試片的側面;第二滑動部,被安裝在前述第一板成往前述管軸方向自由滑動,具有第二抵接爪,該第二抵接爪大致垂直地抵接於前述測試片的側面;第三移位計,檢測前述第一及第二滑動部在前述管軸方向的相對移位;以及施力手段,使前述第一及第二抵接爪施力於前述測試片。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的材料測試機,其中前述施力手段,具備:一對鉤;以及橡皮圈,被懸掛在前述一對鉤,在前述第一及第二抵接爪抵接於前述測試片的狀態下,藉由將前述橡皮圈懸掛在前述一對鉤,在前述橡皮圈與前述軸方向移位檢測部之間挾著前述測試片,前述第一及第二抵接爪被前述橡皮圈的彈性力施力於前述測試片的側面。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的材料測試機,其中前述第一板,具備:一對鉤板,分別形成有一對前述鉤,並在前述管軸方向兩端部,分別被安裝成垂直於該管軸方向。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的材料測試機,其中前述軸方向移位檢測部,具備:設定治具,在前述第一板自由拆裝,前述設定治具,具備: 第一嚙合部,在安裝於前述第一板時,嚙合於前述第一滑動部的嚙合部,使該第一滑動部不能滑動;以及第二嚙合部,在安裝於前述第一板時,嚙合於前述第二滑動部的嚙合部,使該第二滑動部不能滑動,在安裝有前述設定治具時,前述第一滑動部以及前述第二滑動部,係對於前述第一板被保持在特定位置關係。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的材料測試機,具備:搖動支持手段,將前述軸方向移位檢測部,支持成可繞垂直於前述管軸方向的軸自由搖動。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的材料測試機,其中前述搖動支持手段,具備:軸部,被垂直安裝在平行於前述管軸方向的前述第一板;以及第二板,被配置成平行於前述第一板,前述軸部,經由軸承被支持成在前述第二板自由旋轉。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的材料測試機,具備:滑動支持手段,將前述軸方向移位檢測部支持成在前述測試片的半徑方向自由滑動。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的材料測試機,其中前述軸方向移位檢測部係自由拆裝。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010024220A1 (ja) * 2008-08-29 2010-03-04 北川精機株式会社 プレス装置
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010024220A1 (ja) * 2008-08-29 2010-03-04 北川精機株式会社 プレス装置
TW201117897A (en) * 2009-11-27 2011-06-01 Taiwan First Brakes Technology Co Ltd Cold pressing forming machine

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