(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に管路を有する管状試験片の上下端を把持するとともに、該管状試験片の管路と連通する管路を有する上下治具と、
前記上治具の管路に接続されたバルブと、
該バルブに接続された、前記管状試験片の内部に負圧を作用させる負圧手段と、
前記管状試験片の内部に圧力媒体を供給する、前記下治具の管路に接続された圧力媒体供給手段とを備え、
前記負圧手段と前記圧力媒体供給手段とをともに駆動させることにより、前記管状試験片の内部に負圧を作用させつつ、該管状試験片の内部に前記圧力媒体を供給し、その後、前記バルブを閉じて負圧の作用を停止した後に前記圧力媒体供給手段から高い圧力の圧力媒体を作用することにより、前記管状試験片および前記上治具内に空気溜まりが残留しない状態で試験を行うことを特徴とする材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管状試験片の内部に圧力を作用させて、管状試験片の内圧に対する強度を測定する材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管状の試験片の内部に圧力を作用させて、この管状試験片の内圧に対する強度を測定する材料試験機が知られている。この材料試験機は、図５に示すように、内部に管路を有する管状試験片Ｔの上下端を、この管路と接続する管路４１ｄ，４２ｄを有する下治具４１および上治具４２により把持し、管状試験片Ｔの内部に圧油を充填し、さらに圧油の圧を上昇させて、管状試験片Ｔに内圧を負荷し、これにより試験片Ｔの内圧に対する強度を測定するものである。
【０００３】
このような材料試験機において、管状試験片Ｔに圧油を供給する際は、下治具４１の圧油導入口から圧油を徐々に管路内に供給し、上治具４２の圧油導出口まで圧油が達したときに、圧油導出口を密閉して試験片Ｔの管路内に圧油を充填する。この際、圧油は管状試験片Ｔの下側から上側に向かって供給されるため、管状試験片Ｔ、下治具４１および上治具４２内の管路４１ｄ，４２ｄの気体は圧油導出口から管路外へ導出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように管状試験片内に圧油を供給する場合において、上治具の管路に図６に示すような形状の部分（例えば部分Ａ）が存在すると、管状試験片Ｔの下側から圧油を供給しても、管路４２ｄ内の気体を完全に排除することができず、図６に示すような空気溜まりＢが形成されてしまう。このような空気溜まりＢが形成されると、管路内の圧油の圧力を上昇させても、空気溜まりＢが圧縮されるため、この空気溜まりＢがクッションとなり、所望とする圧力の伝搬に遅れを生じてしまい、瞬時に試験片Ｔ内の圧力を上昇させることができなくなってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、管状試験片の内部の圧力を瞬時に上昇させることができる材料試験機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１を参照して説明すると、請求項１の発明は、内部に管路を有する管状試験片Ｔの上下端を把持するとともに、管状試験片Ｔの管路と連通する管路１１ｄ，１２ｄを有する上下治具１１，１２と、上治具１２の管路１２ｄに接続されたバルブ２６と、バルブ２６に接続された、管状試験片Ｔの内部に負圧を作用させる負圧手段３５と、管状試験片Ｔの内部に圧力媒体を供給する、下治具１１の管路１１ｄに接続された圧力媒体供給手段３０とを備え、負圧手段３５と圧力媒体供給手段３０とをともに駆動させることにより、管状試験片Ｔの内部に負圧を作用させつつ、管状試験片Ｔの内部に圧力媒体を供給し、その後、負圧の作用を停止した後に圧力媒体供給手段３０から高い圧力の圧力媒体を作用することにより、管状試験片Ｔおよび上治具１２内に空気溜まりが残留しない状態で試験を行うことにより上記目的を達成する。
【０００７】
請求項１の発明によれば、管状試験片Ｔを上下治具１１，１２により把持し、バルブ２６を開いて上治具１２の管路１２ｄから負圧手段３５により負圧を作用させつつ、下治具１１の管路１１ｄから圧力媒体供給手段３０により圧力媒体を供給する。圧力媒体が所定量供給されると、バルブを閉じてさらに圧力媒体供給手段３０により管状試験片Ｔ内に圧力媒体を供給して管状試験片Ｔの内圧を上昇させる。管状試験片Ｔ内の圧力は圧力測定手段２１，２３により測定される。そして管状試験片Ｔが破壊するまで圧力を上昇させ、試験片Ｔの内圧に対する強度を測定する。
【０００８】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明による材料試験機の構成を示す図である。図１に示すように、試験機本体１０は、負荷枠ＬＦを備えている。負荷枠ＬＦは、基台１０ｄ上に立設された一対の支柱１０ｋ，１０ｍの上端にヨーク１０ａを横架するとともに、支柱１０ｋ，１０ｍに上下移動可能にクロスヘッド１０ｂを取り付けて構成される。基台１０ｄには負荷用の油圧アクチュエータ１０ｅが設置され、油圧アクチュエータ１０ｅの可動部に取り付けた下治具１１とクロスヘッド１０ｂにロードセル１３を介して取り付けられた上治具１２との間に管状試験片（以下単に試験片とする）Ｔが把持される。また、試験片Ｔの周囲にはカバー１０ｆが設けられている。
【００１０】
図２および図３は下治具１１および上治具１２の詳細な構成を示す断面図である。図１および図２に示すように下治具１１は、本体１１ａと、試験片Ｔを取り付けるアダプタ１１ｂと、アダプタ１１ｂを本体に取り付けるための取付部１１ｃと、本体内部の管路１１ｄに圧油を供給するための圧油供給部１１ｅとからなる。試験片Ｔはねじ継手２０ａ，２０ｂ，２０ｃによりアダプタ１１ｂに取り付けられる。取付部１１ｃの内部には雌ねじ部１１ｆが、本体１１ａの上部には雄ねじ部１１ｇがそれぞれ形成されており、本体１１ａの上部にアダプタ１１ｂを載置し、アダプタ１１ｂの上側から取付部１１ｃを取り付け、取付部１１ｃの雌ねじ部１１ｆと本体１１ａの雄ねじ部１１ｇとを締結することにより、試験片Ｔを本体１１ａに固定する。圧油供給部１１ｅにはバルブ３４を介して油圧源３０が接続されている。油圧源３０は、油圧ポンプ３１と、タンク３２と、リリーフ弁３３とから構成される。また、本体１１ａには試験片Ｔの内圧を測定する圧力検出器２１が取り付けられている。圧力検出器２１は検出された圧力に基づいて試験片Ｔの内圧強度を測定する演算部２２に接続されている。
【００１１】
図１および図３に示すように上治具１２は、本体１２ａと、試験片Ｔを取り付けるアダプタ１２ｂと、アダプタ１２ｂを本体に取り付けるための取付部１２ｃと、本体内部の管路１２ｄに負圧を作用するための負圧作用部１２ｅとからなる。試験片Ｔはねじ継手２０ｄ，２０ｅ，２０ｆによりアダプタ１２ｂに取り付けられる。取付部１２ｃの内部には雌ねじ部１２ｆが、本体１２ａの下部には雄ねじ部１２ｇがそれぞれ形成されており、本体１２ａの下部にアダプタ１２ｂを当接させ、アダプタ１２ｂの下側から取付部１２ｃを取り付け、取付部１２ｃの雌ねじ部１２ｆと本体１２ａの雄ねじ部１２ｇとを締結することにより、試験片Ｔを本体１２ａに固定する。負圧作用部１２ｅにはバルブ２６を介して負圧源である真空ポンプ３５が接続されている。また、本体１２ａには試験片Ｔの内圧を測定する圧力検出器２３が取り付けられている。圧力検出器２３は圧力検出器２１と同様に、検出された圧力に基づいて試験片Ｔの内圧強度を測定する演算部２２に接続されている。
【００１２】
図４はバルブ２６の構成を示す図であり、図３のＡ方向矢視図である。図４に示すように、バルブ２６は、ねじ部２６ａ、第１シール部２６ｂ、第２シール部２６ｃ、頭部２６ｄ、油だまり２６ｅおよび出口部２６ｆからなる。出口部２６ｆには透明部材からなる液体確認管２７が接続されている。バルブ２６は六角レンチ、スパナなどの治具により頭部２６ｄを回転することにより開閉され、その開閉の程度に応じて油だまり２６ｅから出口部２６ｆに向けて圧油が流出する。この際、第１シール部２６ｂによりねじ部２６ａからの圧油の漏れが防止される。また、ねじ部２６ａを完全に締め付けた状態においては、第２シール部２６ｃにより油だまり２６ｅから出口部２６ｆに向けての圧油の漏れが防止される。
【００１３】
次いで、本発明の動作について説明する。
まず、試験片Ｔをねじ継手２０ａ〜２０ｆによりアダプタ１１ｂ，１２ｂに取り付け、アダプタ１１ｂ，１２ｂを取付部１１ｃ，１２ｃにより本体１１ａ，１２ａに取り付けることにより、試験片Ｔを下治具１１および上治具１２に固定し、さらに試験片Ｔの周囲をカバー１０ｆにて囲む。その後、油圧アクチュエータ１０ｅを駆動して、試験片Ｔに引張荷重を負荷し、その引張荷重をロードセル１３にて検出する。所定の引張荷重が試験片Ｔに負荷された後に油圧アクチュエータ１０ｅの駆動を停止する。
【００１４】
その後、バルブ２６を開くとともに、真空ポンプ３５を駆動して、上治具１２の負圧作用部１２ｅより試験片Ｔ内の気体を吸引して試験片Ｔの内部に負圧（例えば５０ｔｏｒｒ）を作用させる。この際、第１シール部２６ｂによりねじ部２６ａからの外気の進入が防止される。さらに、油圧ポンプ３１を駆動するとともに、バルブ３４を僅かに開いて、下治具１１の圧油供給部１１ｅより試験片Ｔ内に圧油を低い圧力状態で徐々に供給する。圧油供給部１１ｅより供給される圧油は、下治具１１内の管路１１ｄ、試験片Ｔおよび上治具１２ｄ内の管路１２ｄを経てバルブ２６に供給される。バルブ２６内においては、油だまり２６ｅから出口部２６ｆを経て液体確認管２７に供給される。液体確認管２７に圧油が供給されたことが確認されると、バルブ２６を閉じるとともに、真空ポンプ３５を停止する。この状態においては、下治具１１内の管路１１ｄ、試験片Ｔおよび上治具１２ｄ内の管路１２ｄからは気体が除去され、各管路には圧油が充満された状態となっている。
【００１５】
この状態において、油圧ポンプ３１より試験片Ｔ内に高い圧力の圧油を供給し、試験片Ｔの内圧を上昇させるとともに、試験片Ｔの内圧を圧力検出器２２，２３により検出する。さらに、試験片Ｔ内に圧油を供給して試験片Ｔの内圧を上昇させ、圧油の内圧により試験片Ｔが破壊した時点で試験を終了する。なお、試験片Ｔの周囲はカバー１０ｆで囲まれているため、試験片Ｔが破壊しても、圧油が飛散することがなくなる。また、カバー１０ｆ内において飛散した圧油は下治具１１の取付部１１ｃに形成された流出孔１１ｈより取り出される。
【００１６】
このように、本実施の形態においては、負圧を作用させながら試験片Ｔ内に圧油を供給するようにしたため、下治具１１内の管路１１ｄ、試験片Ｔおよび上治具１２ｄ内の管路１２ｄ内に空気溜まりが形成されることがなくなる。したがって、圧油を供給しても圧力の伝搬に遅れを生じることなく、瞬時に試験片Ｔ内の圧力を上昇させることができる。
【００１７】
なお、上記実施の形態においては、試験片Ｔに引張力を作用させた後に、試験片Ｔの内圧に対する強度を測定するようにしているが、とくに引張力を作用させることなく試験片Ｔの内圧強度を測定する場合、あるいは繰り返し荷重を作用させながら試験を行う場合にも本発明を適用することができる。
【００１８】
以上の実施の形態と請求項との対応において、真空ポンプ３５が負圧手段を、油圧源３０が圧力媒体供給手段を、圧力測定器２１，２３が圧力測定手段を、油圧アクチュエータ１０ｅが荷重負荷手段をそれぞれ構成する。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、負圧手段と圧力媒体供給手段とをともに駆動させることにより、負圧を作用させながら管状試験片内に圧力媒体を供給するようにしたため、管状試験片内および上下治具内の管路に空気が残留することがなくなる。したがって、圧力媒体を供給しても圧力の伝搬に遅れを生じることなく、瞬時に管状試験片内の圧力を上昇させることができ、精度良く試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る材料試験機の構成を示す図
【図２】下治具の構成を示す断面図
【図３】上治具の構成を示す断面図
【図４】バルブの構成を示す断面図
【図５】従来の材料試験機の構成を示す図
【図６】空気溜まりが形成される状態を示す図
【符号の説明】
１０    材料試験機
１０ｋ，１０ｍ    支柱
１０ｅ油圧アクチュエータ
１１    下治具
１２    上治具
２１，２３    圧力測定器
２６    バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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