(57)【要約】【課題】試験片の取付、取外しが容易でかつ試験に試験片の自重が作用せず精度よい試験ができる材料試験機を提供する。【解決手段】環状をなす保持枠３を片持式の支持軸２を介して機台１に対して支持する。回転枠４は保持枠３の内側面に片持支持された支持ローラ５に支持され回転可能になっている。回転枠４の外周には支持ローラ５が付設されている側と反対の側に外周面にロープＬが巻回できる円周溝４Ｍが形成され、ロープＬが巻回張設されている。電動機ＥＭが回転駆動されるとその出力軸に取り付けたプーリに巻回されたロープＬが回転し、回転枠４が回転駆動され試験負荷機構を水平にできる。【選択図】          図１
2010085416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の枠体を有し、その中心を通る軸線上でそれぞれ対向する位置に試験片を把持するチャック装置と、試験荷重を計測する荷重計測装置が内方に向けて設置されている材料試験機。
【請求項２】
前記環状の枠体を回転可能に保持する保持枠体を備える請求項１記載の材料試験機。
【請求項３】
前記保持枠体を支持する試験機台を備える請求項２記載の材料試験機。
【請求項４】
前記チャック装置を半径方向の外方に向けて変位させ試験片に負荷を与える負荷機構を備える請求項１記載の材料試験機。
【請求項５】
前記環状の枠体を前記保持枠体に対して回転させる環状枠回転駆動機構を備える請求項２記載の材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種材料の引張強度などを試験して計測する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
両側に立設する２本のネジ杆にクロスヘッドを螺合させ２本のネジ杆を同期回転させてクロスヘッドを移動させクロスヘッドに取り付けたチャックを介して試験片に引張負荷等を付与させる方式のものである(特許文献参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１７０４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２本のネジ杆を１個の回転駆動源（モータ）にて同期回転させる方式を採用することから、機構が複雑となり試験機としては大形になる。小形化の場合２本のネジ杆の同期がとりにくくなる。ネジ杆を１本とする方式もあるが支持フレームの強度を大きくする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明が提供する材料試験機は、上記課題を解決するために、環状枠の両側における対向位置に両チャックを対置させる。中心を通る半径方向の両対向位置にチャックを配置することでフレームは円形であり強度が保たれる。試験機の機枠が内周部にリブ付きであり、強固である。試験機の機枠が９０度範囲で回転でき、あらゆる角度の状態で試験できるので試験操作を容易にする。
【発明の効果】
【０００６】
試験機枠の小形化が図られ、試験機全体の小形化が図られる。試験負荷機構や環状枠の方向、向きなどを自在に変更でき、試験片をその形状等に関係なくチャックに対して容易に把持でき、材料試験の操作性、作業性が向上する。また把持された試験片を水平状態にすることができ、試験片の自重が負荷として作用することはなく、したがって精度のよい試験が保障される。ナノ材料などの試験にも適用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による材料試験機を正面から見た図である。
【図２】本発明による材料試験機を斜視的に示す図である。
【図３】本発明による材料試験機の中央部を縦断して示す縦断面図である。
【図４】本発明による材料試験機の負荷機構ＬＤの構成を示す図である。
【図５】本発明による材料試験機における回転枠４の回転駆動機構を示す図である。
【図６】負荷機構ＬＤと計測機構ＭＤが水平方向に設定された状態を示す図である。
【図７】図７に示す状態を背面より示す図である。
【図８】本発明の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、試験機の枠体、特に試験片の把持と負荷機構の枠体を環状で構成し、この環状の枠体に試験片把持と負荷計測手段を対向配設したことにあり、さらに第２の特徴は、この環状の枠体が二重の枠体でありそれぞれが相対的に回転できること、すなわち外側枠体に対して、内方の試験片把持手段と負荷計測手段を支持する枠体が回転できることにある。さらにはこの環状の枠体は機台に対して片持方式で支持されていることにある。本発明が提供する材料試験機は、これら３つの特徴を構成するものが最良の形態である。
【実施例１】
【０００９】
本発明は図１および斜視的に示す図２に示すとおり、最も大径の環状をなす保持枠３を片持式の支持軸２を介して機台１に対して支持している構成を基本としている。この支持軸２は機台１に対して水平方向に突設されこの支持軸２が機台１の上部に形成した軸受用孔(図示されていない)に嵌合されている。この基本構成において、保持枠３には上述したように内方に回転枠４が保持されている。この回転枠４が外側の枠体である保持枠３に対する保持構成は後述するが、保持枠３には図２に示すとおり操作部ＯＰが設置されている。この操作部ＯＰは試験制御、保持枠３に対する回転枠４の回転等の作動を制御するためのものである。
【００１０】
本発明は図１に示すとおり、試験機構は回転枠４上に設置されていて、その構成、作動の詳細は後述するが、ＬＤが負荷機構、ＭＤが負荷の計測機構であり、この両機構ＬＤ、ＭＤにて試験機構を構成する。１６、１７は試験片ＴＰを把持するためのチャックであり、Ｇは各チャック１６、１７に取り付けた把持片である。チャック１７とロードセルＬＳとは伝達杆１８を介して連接される。図２に示すとおり、機台１には操作パネルＳＰを設置部１Ｋに対して着脱自在に配設できる。この操作パネルＳＰは操作部ＯＰとは異なり表示部としても機能し、試験条件等の設定も可能になっている。さらに試験条件、試験結果を記録し、メモリとしても機能する。
【００１１】
つぎに、本発明による材料試験機の構成について詳述する。図１に示すとおり、回転枠４にはその中心を通る軸方向に対向して、上方には負荷機構ＬＤが配設され、他方反対側の下方には負荷の計測機構ＭＤが配設されている。
【００１２】
さて、負荷機構ＬＤの構成は図３に詳しく示されている。この負荷機構ＬＤは回転枠４内に設置され、しかも回転枠４の保持枠３に対する相対的な回転を保障するよう構成されている。すなわち、まず回転枠４には球面状の凹部ＷＫが形成され、この凹部ＷＫに取付台ＴＢが固定されている。そしてこの取付台ＴＢに対しては、その内方側すなわち保持枠３の中心側には大歯車６を受け入れて摺接させる凹曲面が形成され、この凹曲面に大歯車６の凸面側が摺接し、回転できるよう接合している。ＢＳはこの接合と摺接を円滑ならしめるボール軸受である。
そして、この大歯車６が定位置で回転できるよう固定枠７が保持板１９に結合されている。１５は保持板１９と大歯車６との間に介設されたボール軸受を示している。なお保持板１９は回転枠４に対して頑強に固設されている。
【００１３】
大歯車６にはその軸芯方向に大きなボス部６Ｂが形成され、このボス部６Ｂが固定枠７に挿設され、定位置で回転駆動される。
さらにこの大歯車６にはその軸芯上にネジ孔ＳＨが形成され、このネジ孔ＳＨにはネジ杆８Ｎがねじ込まれている。このネジ杆８Ｎにはスピンドル８の外方側すなわち保持枠３側に形成されたものである。しかもこのネジ杆８Ｎにはキー溝ＫＭが長手方向に形成されていて、固定枠７に固設されたキー８Ｋが嵌合されている。したがって大歯車６が回転駆動されると、ネジ杆８Ｎはその軸芯方向に沿い回転量に比例して変位する。この変位はスピンドル８にてチャック１６に伝達され、チャック１６を同量変位させることになる。
【００１４】
ところで、大歯車６は球面の一部をなし、その外周辺部に歯車が形成されたものであるが、このウオーム歯６Ｔはウオーム歯車１４と噛み合う歯車である。そして、この大歯車６の回転駆動は、回転枠４に設置されたパルスモータ１０にて行われる。すなわち、パルスモータ１０の出力軸１１には第１傘歯車１２が取り付けられており、この第１傘歯車１２には回転枠４に植設された支軸１３Ｓに回転自在に取り付けられた第２傘歯車１３は噛み合っている。そしてこの第２傘歯車１３には支軸１３Ｓ方向にウオーム歯車１４が一体的に取り付けられており、このウオーム歯車１４に大歯車６のウオーム歯６Ｔが噛み合っている。このようにパルスモータ１０からの回転駆動力は傘歯車系とウオーム歯車系との連結によって大歯車６を回転駆動する。
【００１５】
試験機構は以上詳述したとおりであり図１、図２に示すとおり、負荷機構ＬＤ側のチャック１６の変位によって試験片ＴＰには負荷が作用し、引張試験が行われることになるが、この場合、負荷は伝達杆１８（図１）を介してロードセルＬＳに作用し、荷重が計測される。
【００１６】
なお、図１、図２そして図４においてスピンドル８の外周には蛇腹ＢＨが設けられているが、これはネジ杆８Ｎへの塵埃などの侵入を防止しかつ負荷杆としてのネジ杆８Ｎの軸方向変位を許容させるためである。なお、図３にはパルスモータ１０が保持枠３に係合している形の図が示されているが、これらは一方向から見た図で構成としては保持枠３には無接触で支障なきよう設置されている。なお図３において図１、図２と同一の符号で示される部品は図１、図２と同一の部品であり、それらの詳細な説明は省略する。
【実施例２】
【００１７】
本発明における第２の実施例は、外方の保持枠３と内方の回転枠４を機台１に対して片持支持させ、回転枠４を保持枠３内で回転させる構成に特徴を有している。以下この構成について説明する。回転枠４の回転量は９０度以内に設定されるのが望ましい。それは９０度より大きく回転させても意味がないからである。すなわち９０度回転させると、負荷機構ＬＤと計測機構ＭＤの方向は水平方向に向くからである。すなわち、保持枠３そして回転枠４を、支持軸２を中心に回転させると負荷機構ＬＤと計測機構ＭＤ間に把持された試験片（図示せず）は水平状態で保持され、試験片の重量が負荷方向に作用することは解消され、試験精度を向上できる。第２の実施例はこのような目的に沿うよう構成されている。
【００１８】
以下、第２の実施例を図４、図５にしたがって説明する。図４は図１に示す本発明の材料試験機について内部構成を示す図で、保持枠３と回転枠４および回転機構の構成が明示されている。
【００１９】
この図４から明らかなように、保持枠３に一体の支持軸２が機台１の軸受孔１Ｓに挿設されているが、その状態で回転枠４が回転自在に保持されている。まずこの回転枠４の保持枠３に対する保持の構成を図５にしたがって説明する。図５は図４におけるＡＡ断面を示す図である。これら図４、図５から明らかなとおり、環状の保持枠３の内方側に環状の回転枠４が配設されているが、この回転枠４は保持枠３の内側面に片持支持された支持ローラ５に支持されている。支持ローラ５は図４に示すとおり、周囲に４個配設され、回転枠４の回転を保障している。
【００２０】
図４と図５から明らかなとおり、回転枠４の外周には支持ローラ５が付設されている側と反対の側に外周面にロープＬが巻回できるよう円周溝４Ｍが形成され、巻回張設されている。回転枠４を巻回したロープＬの右方側は支持軸２に近接配置されたプーリＰ１、Ｐ２にて案内され、支持軸２を貫通して機台１側に導かれている。なお図５において図１から図４に示される符号と同一の符号が付されている部品は図１から図２における部品と同一であり、それらの詳細な説明は省略する。
【００２１】
このロープＬは図４からも明らかなとおり、エンドレス状でプーリＰ３、Ｐ４を介して下方に巻回されプーリＰ７、Ｐ８を介して電動機ＥＭにて回転駆動されるプーリＰ６に巻回されている。電動機ＥＭが制御されながら回転駆動されるとプーリＰ５、Ｐ６の回転によってロープＬが回転し、回転枠４が回転駆動される。
図６は、回転枠４が図４の状態から９０度回転駆動された状態を示している。図７は材料試験機を背面より見た図で、負荷機構ＬＤ側の把持片Ｇと計測機構ＭＤの把持片Ｇ間に把持された試験片ＴＰが水平状態に把持された状態を示している。
【００２２】
なお、支持軸２は軸受ＢＰを介して挿設されており、したがって保持枠３は支持軸２を中心にして手動作により回転させることができ、保持枠３を水平面に沿わせることができる。この場合、プーリＰ１とＰ３の間隔、プーリＰ２とＰ４の間隔が変化するが、この変化分については、プーリＰ８の弾性保持装置ＳＳにてプーリＰ８を復元可能にして変移できるよう構成されており、調整できるようになっている。
本発明の構成ならびに特徴は以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を包含するものである。
本発明では試験機枠が環状で、しかもその枠体は固定の外側枠である保持枠３と、その内方にて回転可能に保持された回転枠４の結合を基本にしており、したがってこの基本構成を共有する種々の変形例が挙げられる。たとえば、保持枠３を図示例では機台１に対して片持式に軸支する方式を採用しているが、この保持枠３を機台１に直接的に固定保持させる構成とすることもできる。あるいは保持枠３を片持式の支持軸２ではなく、保持枠３を吊持する形式で機台１に吊設させるようにすることもできる。あるいは機台１上方に立設させてもよく、さらには両持式にしてもよい。
【００２３】
さらに回転枠４を回転させる機構について、電動機ＥＭの回転伝動をプーリＰ１〜Ｐ８とロープＬに行わせる方式を示したが、傘歯車を取り付けた回転伝動軸を利用する方式を採用することもできる。すなわち図８に示すとおり、両端に傘歯車ＢＧ１、ＢＧ２を取り付けた伝動軸ＧＳ１と傘歯車ＢＧ３、ＢＧ４を両端に取り付けた伝動軸ＧＳ２を連結させる。傘歯車ＢＧ１は回転枠４に形成した傘歯車ＢＧ６に噛み合い、傘歯車ＢＧ４は電動機ＥＭにて回転する傘歯車ＢＧ５に噛み合っている。ＢＢは伝動軸ＧＳ１を機台１に対して回転可能に保持する軸受体である。なお、図８において、図１から図４に示す符号と同一の符号の部品は、図１から図４に示す同一の符号の部品と同一であり、これらについての詳細な説明は省略する。この図８に示す実施例の場合も、手動作によって保持枠３は伝動軸ＧＳ１を中心に回転でき、保持枠３を水平状態に沿わせることができる。
【００２４】
本発明が提供する材料試験機は以上のとおりであり、小形にして試験精度の良好な試験を保証する。
【符号の説明】
【００２５】
１  機台
１Ｋ  設置部
１Ｓ  軸受孔
２  支持軸
３  保持枠
４  回転枠
４Ｍ  円周溝
５  支持ローラ
６  大歯車
６Ｂ  ボス部
６Ｔ  ウオーム歯
７  固定枠
８  スピンドル
８Ｋ  キー
８Ｎ  ネジ杆
１０  パルスモータ
１１  出力軸
１２  第１傘歯車
１３  第２傘歯車
１３Ｓ  支軸
１４  ウオーム歯車
１５  ボール軸受
１６  チャック
１７  チャック
１８  伝達杆
１９  保持板
ＢＢ  軸受体
ＢＧ１  傘歯車
ＢＧ２  傘歯車
ＢＧ３  傘歯車
ＢＧ４  傘歯車
ＢＧ５  傘歯車
ＢＧ６  傘歯車
ＢＨ  蛇腹
ＢＳ  ボール軸受
ＥＭ  電動機
Ｇ  把持片
ＧＳ１  伝動軸
ＧＳ２  伝動軸
ＫＭ  キー溝
Ｌ  ロープ
ＬＤ  負荷機構
ＬＳ  ロードセル
ＭＤ  計測機構
ＯＰ  操作部
Ｐ１  プーリ
Ｐ２  プーリ
Ｐ３  プーリ
Ｐ４  プーリ
Ｐ５  プーリ
Ｐ６  プーリ
Ｐ７  プーリ
Ｐ８  プーリ
ＳＨ  ネジ孔
ＳＰ  操作パネル
ＳＳ  弾性保持装置
ＴＢ  取付台
ＴＰ  試験片
ＷＫ  凹部
【図１】
2010085416.tif 000003
【図２】
2010085416.tif 000004
【図３】
2010085416.tif 000005
【図４】
2010085416.tif 000006
【図５】
2010085416.tif 000007
【図６】
2010085416.tif 000008
【図７】
2010085416.tif 000009
【図８】
2010085416.tif 000010