(57)【要約】      （修正有）【課題】試験条件を選択するだけで所定の位置にリミットスイッチの動作位置を自動的に移動させることができる材料試験機を提供する。【解決手段】クロスヘッド６の動作範囲を制限するリミットスイッチ機構２０と、リミットスイッチの動作位置を機械的に移動する機構と、リミットスイッチ動作位置の検出手段を設け、ユーザが試験条件に応じたリミットスイッチの動作位置を登録し、試験時に試験条件を選択することで既に登録されているリミットスイッチの動作位置を自動的に移動させるようにしたもので、手作業をなくし、マーキング間違いや忘れによる事故の発生を防ぐ。【選択図】図１
0003156218.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基台上に立設されたネジ杆と、前記ネジ杆を回転駆動する手段と、前記ネジ杆の回転により昇降し試験材料を負荷するクロスヘッドとを備えた材料試験機において、前記クロスヘッドの移動範囲を制限するリミットスイッチ機構と、前記リミットスイッチの動作位置を移動させる移動機構と、前記動作位置の検出手段と、前記動作位置の登録手段と、試験条件に適した登録済み動作位置を選択する手段とを備えたことを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
クロスヘッドの側端面に設けたリミットスイッチと、該リミットスイッチに近接して２本の螺刻された支持棒を立設させ、一方の支持棒に上限動作制限部材を有するナットを螺合するとともに、他方の支持棒に下限動作制限部材を有するナットを螺合させて、前記２本の支持棒を独立して回転させる駆動装置と、前記支持棒の回転により前記ナットを昇降させるためのガイド部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の材料試験機。
【請求項３】
リミットスイッチの動作位置の登録手段と、試験条件に適した登録済み動作位置の選択をモニター画面上で選択する選択手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の材料試験機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ネジ杆の回転によってクロスヘッドを昇降させ材料に引張、圧縮、曲げ等の負荷を作用させてその材料の機械的特性を評価する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、材料の機械的特性を調べるために試験材料に例えば圧縮荷重を加える方法として基台の両側に上端をクロスヨークで接続された一対の支柱を立設し、その支柱の内側に一対のネジ杆がそれぞれ支柱に沿って配設され、ネジ杆に螺合するナットを内設したクロスヘッドがネジ杆に横架され、ネジ杆の回転によってクロスヘッドが昇降し、クロスヘッドの下面と基台に設けられた圧盤の間に試験片を設置し圧縮荷重を加える方法が行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、試験材料に引張荷重を加える方法として、固定テーブル上に左右一対のネジ杆を立設し、該ネジ杆に螺合するナットを内設したクロスヘッドを横架し、ネジ杆の回転によって昇降するクロスヘッドの下面および固定テーブルの上面に設けられたつかみ具により試験片を把持し、クロスヘッドの上昇により引張荷重を加える方法が行われている。（特許文献２参照）。
【０００４】
また、クロスヘッドを試験前に適正な位置に移動させる方法として基台上の左右に立設した一対の支柱にラックを形成しそのラックに前記支柱に沿って昇降可能に横架されたクロスヘッドに支軸を有する左右一対のピニオンを噛合させ、その一方のピニオンと噛合する歯車を設け、その歯車をハンドルで回転することにより手動でクロスヘッドを昇降する方式が開示されている（特許文献３参照）。
【０００５】
また、試験中に試験材料が座屈や破断した場合、負荷荷重が急減しクロスヘッドの移動速度が急増して試験機の機材を破損するのを阻止するため試験中のクロスヘッドを自動的に停止させる方法として、クロスヘッドと試験材料との間に付勢力量の調圧可能な圧縮ばね機構を設け、通常は付勢力量以内の範囲で負荷をかけ、設定以上の負荷が作用すると圧縮ばねが撓み、圧縮ばね機構に設けられたリミットスイッチが作動してクロスヘッドを停止する方式が開示されている（特許文献４参照）。
【０００６】
また、クロスヘッドの移動範囲を自動的に制限する機構を備えた従来の材料試験機５０を図６に示す。従来の材料試験機５０は基台５１上に鉛直に立設され上端を水平なヨーク５２で固定された左右一対の支柱５３と、その支柱５３の内側にあって支柱５３に沿って鉛直に立設され上端を前記ヨーク５２に回転可能に支持された一対のネジ杆５４と、そのネジ杆５４に螺合する図示されていない一対のナットを介してネジ杆５４に横架されネジ杆５４の回転により昇降するクロスヘッド５５と、そのクロスヘッド５５の下端面Ｄと基台５１上とに設けられた試験材料ＴＰの把持機構５６を主体としている。
【０００７】
さらに、ネジ杆５４に沿って基台５１とヨーク５２間に圧縮ばね５７を介して支持棒５８を鉛直に立設し、クロスヘッド５５の昇降によりクロスヘッド５５の上端面Ｅまたは下端面Ｄと接触し支持棒５８を上方または下方に移動させる上爪５９と下爪６０を設け、さらに支持棒５８の下部には支持棒５８の上下移動により基台５１上に設置された光電スイッチ６１の光を遮蔽する遮蔽部材６２を設けたクロスヘッド５５の停止機構６３とから構成されている。
【０００８】
図７（ａ）〜図７（ｃ）はクロスヘッド５５の前記停止機構６３の光電スイッチ６１部を拡大した図で、図７（ａ）はクロスヘッド５５が上昇して上爪５９に接触し支持棒５８を上方に押し上げた状態を示す。図７（ｂ）はクロスヘッド５５が上爪５９と下爪６０の間にあり支持棒５８が圧縮ばね５７により中立位置にある状態を示す。図７（ｃ）はクロスヘッド５５が下降して下爪６０に接触し支持棒５８を下方に押し下げた状態を示す。
【０００９】
前記クロスヘッド５５が前記上爪５９と前記下爪６０の間にあるとき、図７（ｂ）に示すとおり光電スイッチ６１の投光口６５から投光された光は遮蔽部材６２の中央に設けられたスリット６４を通って図示されていない受光装置に受光され、光電スイッチ６１をＯＮ状態に保持し、クロスヘッド５５の昇降動作を維持する。
【００１０】
クロスヘッド５５が上爪５９を押し上げる位置まで上昇すると図７（ａ）に示すとおり光電スイッチ６１の投光口６５から投光された光は遮蔽部材６２の下部遮蔽板６２ａによって遮蔽され光電スイッチ６１はＯＦＦの状態となりクロスヘッド５５の駆動装置を停止させる。
【００１１】
また、クロスヘッド５５が下爪６０を押し下げる位置まで下降すると図７（ｃ）に示すとおり光電スイッチ６１の投光口６５から投光された光は遮蔽部材６２の上部遮蔽板６２ｂによって遮蔽され光電スイッチ６１はＯＦＦの状態となりクロスヘッド５５の駆動装置を停止させる。上爪５９および下爪６０の位置は試験条件毎に適正な位置にボルト６６（図６参照）で手作業により固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４０６２１７７号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１７７０号公報
【特許文献３】特開２００７−３３３６７１号公報
【特許文献４】特開平１１−２３４３４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１３】
上記にて詳述した従来の材料試験機では、クロスヘッドの移動範囲を制限するリミット部材（上爪５９と下爪６０）の設置場所を予め手作業で任意の位置に移動して固定し、次に試験条件に合った適正な位置をマーキングしてその位置に手作業で移動するため手間がかかる問題とマーキング位置の間違いやマーキング忘れによるクロスヘッドの衝突事故を生ずる恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本考案が提供する材料試験機は、上記課題を解決するために基台上に立設されたネジ杆と、そのネジ杆を回転可能に支持する手段と、そのネジ杆を回転駆動する駆動手段と、そのネジ杆の回転により昇降し試験材料を負荷するクロスヘッドとを備え、前記クロスヘッドの移動範囲を制限するリミットスイッチ機構と、リミットスイッチの動作位置を機械的に移動させる機構と、前記動作位置の検出手段と、動作位置の登録手段と、試験条件に適合した登録済み動作位置の選択手段とを備えたものである。
【考案の効果】
【００１５】
本考案により、試験条件を選択するだけで所定の位置にリミットスイッチの動作位置を自動的に移動させることができ、従来のような手作業による手間をなくし、マーキング間違いや忘れによる事故の発生を防ぐ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の材料試験機の全体構成図（ａ）、光電スイッチの投光方向（ｂ）を示す図である。
【図２】本考案の材料試験機のリミットスイッチ機構（ａ）、上限動作制限部材（ｂ）、下限動作制限部材（ｃ）を説明する斜視図である。
【図３】本考案の材料試験機のリミットスイッチ動作位置の移動機構Ａ・Ａ矢視図である。
【図４】本考案の材料試験機のリミットスイッチ動作位置の移動機構Ｂ・Ｂ矢視図である。
【図５】本考案の材料試験機のリミットスイッチ動作位置の登録・選択画面図である。
【図６】従来の材料試験機の全体構成図である。
【図７】従来の材料試験機のクロスヘッドの停止機構の上限位置（ａ）、中立位置（ｂ）、下限位置（ｃ）の説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
本考案が提供する材料試験機は、基台に設けられた上端を水平なヨークで固定された一対の鉛直な支柱とその支柱の内側に支柱に沿って立設された上端を前記ヨークに回転可能に支持された一対のネジ杆に横架したクロスヘッドをネジ杆の回転により昇降させ、試験材料に負荷する方式の材料試験機である。クロスヘッドの移動範囲を制限するリミットスイッチ機構を設け、そのリミットスイッチの動作位置の移動機構と動作位置の検出手段とを備え、予め試験条件に合ったリミットスイッチの動作位置を登録し、試験時に試験条件を選択することによって自動的にリミットスイッチ動作位置を移動させる。以下図面に示す実施例について説明する。
【実施例】
【００１８】
本考案が提供する実施例を図１〜図５に示す。図１（ａ）は本考案の材料試験機の全体構成を示す図である。図１（ｂ）は光電スイッチの投光方向を示す図である。図２（ａ）は図１（ａ）における本考案のクロスヘッド移動範囲を制限するリミットスイッチ機構を説明する斜視図である。図２（ｂ）はリミットスイッチ機構の上限動作制限部材の斜視図である。図２（ｃ）はリミットスイッチ機構の下限動作制限部材の斜視図である。図３は図１（ａ）におけるリミットスイッチ動作位置の移動機構のＡ・Ａ矢視図、図４は図１（ａ）におけるＢ・Ｂ矢視図である。図５は図１（ａ）におけるリミットスイッチ動作位置の登録、試験条件の選択画面図である。
【００１９】
本考案の材料試験機１は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すとおり試験材料ＴＰへの負荷機構１０と、クロスヘッド６の移動範囲を制限するリミットスイッチ機構２０と、リミットスイッチ動作位置の移動機構３０と、リミットスイッチ動作位置の登録および選択手段４０とから構成されている。
【００２０】
試験材料ＴＰへの負荷機構１０は、図１（ａ）に示すとおり基台２上に立設された上端を水平なヨーク３で固定された左右一対の支柱４を鉛直に立設し、その支柱４の内側にあって上端を前記ヨーク３に回転可能に支持された左右一対のネジ杆５を鉛直に立設し、下端は基台２内部に設置された図示されていない駆動装置に左右一対のネジ杆５が同期して回転するよう連結され、さらに左右一対のネジ杆５には、そのネジ杆５に螺合する図示されていない左右一対のナットを介してネジ杆５の回転により昇降するクロスヘッド６が横架されている。クロスヘッド６の中央部には荷重を検出するロードセル７に連結された試験材料ＴＰを把持するつかみ具８と基台２上には固定されたつかみ具９とが設けられている。
【００２１】
クロスヘッド６の移動範囲を制限するリミットスイッチ機構２０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すとおりクロスヘッド６の一方の側端面Ｓに光電スイッチ１１を投光方向Ｐ（図１（ｂ）参照）が水平となる向きに設け、その光電スイッチ１１に近接してＬ字形ガイド部材２７が前記基台２と前記ヨーク３の間に鉛直に立設されている。Ｌ字形ガイド部材２７は図２（ａ）に示すとおり２枚のプレート２５およびプレート２６から構成されプレート２５は鉛直方向に削成されたスリット２５ａが前記光電スイッチ１１の略中央位置に対向する位置に近設されている。
【００２２】
プレート２６には鉛直方向のスリット２６ａとスリット２６ｂが平行して削成され、プレート２５に対し光電スイッチ１１と反対側９０度の方向に配設されている。前記Ｌ字形ガイド部材２７の反光電スイッチ１１側に近接して図１（ａ）に示すとおり上端を前記ヨーク３に回転可能に支持され下端を前記基台２内に設けられた後述の駆動装置２１（図３および図４参照）に連結されたネジ棒１２および後述の駆動装置２２（図３および図４参照）に連結されたネジ棒１３を鉛直に垂設する。
【００２３】
ネジ棒１２には図２（ｂ）に示すとおり外周に互いに９０度の方向に前記光電スイッチ１１の投光を遮蔽しクロスヘッド６の上昇位置を制限する上限動作制限部材１２ｂと位置表示部材１２ｃとを一体的に形成したナット１２ａを螺合し、ネジ棒１３には図２（ｃ）に示すとおり外周に互いに９０度の方向に前記光電スイッチ１１の光を遮蔽しクロスヘッド６の下降位置を制限する下限動作制限部材１３ｂと位置表示部材１３ｃとを一体的に形成したナット１３ａが螺合されている。
【００２４】
ナット１２ａの上限動作制限部材１２ｂとナット１３ａの下限動作制限部材１３ｂは共に前記プレート２５に削成されたスリット２５ａを通って光電スイッチ１１の投光を遮蔽する位置まで突出している。また、ナット１２ａの位置表示部材１２ｃは前記プレート２６に削成されたスリット２６ａを通って前記プレート２６の表面の図示されていない目盛を指示し、ナット１３ａの位置表示部材１３ｃは前記プレート２６に削成されたスリット２６ｂを通って前記プレート２６の表面の目盛を指示するよう構成されている。
【００２５】
リミットスイッチ動作位置の移動機構３０は、図３および図４に示すとおり駆動装置２１と駆動装置２２および図１（ａ）に示すコントローラ３１から構成されている。駆動装置２１はネジ棒１２の下端部に歯車１４ａを固設し、エンコーダ付きサーボモータ１４の出力軸に歯車１４ｂを固設して歯付きベルト１４ｃによって両歯車が連結されている。駆動装置２２はネジ棒１３の下端部に歯車１５ａを固設し、エンコーダ付きサーボモータ１５の出力軸に歯車１５ｂを固設して歯付きベルト１５ｃによって両歯車が連結されている。図１（ａ）に示すとおりコントローラ３１には、エンコーダ付きサーボモータ１４の正回転用のスイッチ３１ａおよび逆回転用のスイッチ３１ｂとエンコーダ付きサーボモータ１５の正回転用のスイッチ３１ｃおよび逆回転用のスイッチ３１ｄが設けられている。
【００２６】
このように構成されたリミットスイッチ動作位置の移動機構３０は、コントローラ３１の正回転用のスイッチ３１ａをＯＮすることにより前記ネジ棒１２が正回転し、該ネジ棒１２に螺合されたナット１２ａが、該ナット１２ａに一体形成された上限動作制限部材１２ｂの通るスリット２５ａにガイドされネジ棒１２と供回りすることなく上昇し、逆回転用のスイッチ３１ｂをＯＮさせることにより下降する。また、コントローラ３１の正回転用のスイッチ３１ｃをＯＮすることにより前記ネジ棒１３が正回転し、該ネジ棒１３に螺合されたナット１３ａが、該ナット１３ａに一体形成された下限動作制限部材１３ｂの通るスリット２５ａにガイドされネジ棒１３と供回りすることなく上昇し、逆回転用のスイッチ３１ｄをＯＮさせることにより下降できる。
【００２７】
リミットスイッチ動作位置の登録および選択手段４０は、図１（ａ）に示すとおり演算処理装置４１と付属のモニター４２から構成されている。エンコーダ付きサーボモータ１４のエンコーダ１４Ｅおよびエンコーダ付きサーボモータ１５のエンコーダ１５Ｅより検出した回転位置データを演算処理装置４１に送り、付属のモニター４２でリミットスイッチ動作位置の登録および試験条件に適したリミットスイッチ動作位置を選択できる。
【００２８】
すなわち図５に示すとおりモニター４２に「リミットスイッチ一覧」画面４２ａを表示し「リミット位置１」の「登録」をセレクトして「リミット位置登録」画面４２ｂを表示し「上リミット」をセレクト後、前記コントローラ３１のスイッチ３１ａまたはスイッチ３１ｂを操作して上限動作制限部材１２ｂを上下移動させ適当な位置で停止後、前記「リミット位置登録」画面４２ｂへ戻り「現在位置で登録」をセレクトすることにより「リミット位置１」に前記上限動作制限部材１２ｂの位置を登録できる。
【００２９】
また、前記「リミットスイッチ登録」画面４２ｂで「下リミット」をセレクト後、前記コントローラ３１のスイッチ３１ｃまたはスイッチ３１ｄを操作して下限動作制限部材１３ｂを上下移動させ適当な位置で停止後、前記「リミットスイッチ登録」画面４２ｂへ戻り「現在位置で登録」をセレクトすることにより「リミット位置１」に前記下限動作制限部材１３ｂの位置を登録できる。
【００３０】
さらにモニター４２に「試験条件設定」画面４２ｃを表示し、登録済の「リミット位置１」をセレクトすることにより試験条件に合ったリミットスイッチの動作位置を設定することができ、試験時に前記上限動作制限部材１２ｂおよび下限動作制限部材１３ｂを予め登録した位置へ自動的に移動できる。
【００３１】
上記のとおり構成された材料試験機１による材料試験を実施するには、まずクロスヘッド６を試験材料ＴＰの取り付け位置まで下降させる。通常は試験材料ＴＰの取り付け位置より下方にリミットスイッチ機構２０の下限動作制限部材１３ｂが設置されており、リミットスイッチ機構２０は作動しないが、操作ミス等でクロスヘッド６を下限動作制限部材１３ｂの設置位置より下方に下降させると下限動作制限部材１３ｂがクロスヘッド６の側端面Ｓに設置された光電スイッチ１１の投光を遮蔽し、クロスヘッド６の停止信号を演算処理装置４１に送ってクロスヘッド６の下降を停止する。
【００３２】
次に試験材料ＴＰをクロスヘッド６側のつかみ具８と基台２側のつかみ具９で把持し、クロスヘッド６を上昇させて引張荷重を負荷する。試験材料ＴＰが破断した場合、クロスヘッド６の負荷が急減しクロスヘッド６を急上昇させる。クロスヘッド６がリミットスイッチ機構２０の上限動作制限部材１２ｂより上方まで上昇するとクロスヘッド６の側端面Ｓに設置された光電スイッチ１１の投光が上限動作制限部材１２ｂにより遮蔽され、クロスヘッド６の停止信号が演算処理装置４１に送られてクロスヘッド６の上昇を停止する。
【００３３】
本考案が提供する材料試験の特徴は以上のとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなくいろいろな変形例を挙げることができる。
【００３４】
例えば、図１（ａ）のリミットスイッチ機構２０においてクロスヘッド６側に上限動作制限部材１２ｂまたは下限動作制限部材１３ｂを設け、ネジ棒１２およびネジ棒１３側にリミットスイッチを設けることも可能である。さらにナット１２ａおよびナット１３ａの移動手段として滑車を使って回転するベルトやワイヤに固設することも可能である。本考案はこれらの変形例をすべて包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本考案は、汎用技術と部品の構成で実施でき、手作業をなくし正確さと安全性を向上させる上で産業上利用可能なものである。
【符号の説明】
【００３６】
１  材料試験機
２  基台
３  ヨーク
４  支柱
５  ネジ杆
６  クロスヘッド
７  ロードセル
８  つかみ具
９  つかみ具
１０  負荷機構
１１  光電スイッチ
１２  ネジ棒
１２ａ  ナット
１２ｂ  上限動作制限部材
１２ｃ  位置表示部材
１３  ネジ棒
１３ａ  ナット
１３ｂ  下限動作制限部材
１３ｃ  位置表示部材
１４  エンコーダ付きサーボモータ
１４ａ  歯車
１４ｂ  歯車
１４ｃ  歯付きベルト
１４Ｅ  エンコーダ
１５  エンコーダ付きサーボモータ
１５ａ  歯車
１５ｂ  歯車
１５ｃ  歯付きベルト
１５Ｅ  エンコーダ
２０  リミットスイッチ機構
２１  駆動装置
２２  駆動装置
２５  プレート
２５ａ  スリット
２６  プレート
２６ａ  スリット
２６ｂ  スリット
２７  Ｌ字形ガイド部材
３０  移動機構
３１  コントローラ
３１ａ  スイッチ
３１ｂ  スイッチ
３１ｃ  スイッチ
３１ｄ  スイッチ
４０  登録および選択手段
４１  演算処理装置
４２  モニター
５０  材料試験機
５１  基台
５２  ヨーク
５３  支柱
５４  ネジ杆
５５  クロスヘッド
５６  把持機構
５７  圧縮ばね
５８  支持棒
５９  上爪
６０  下爪
６１  光電スイッチ
６２  遮蔽部材
６２ａ  下部遮蔽板
６２ｂ  上部遮蔽板
６３  停止機構
６４  スリット
６５  投光口
６６  ボルト
Ｄ  下端面
Ｅ  上端面
Ｐ  投光方向
Ｓ  側端面
ＴＰ  試験材料
【図１】
0003156218.tif 000003
【図２】
0003156218.tif 000004
【図３】
0003156218.tif 000005
【図４】
0003156218.tif 000006
【図５】
0003156218.tif 000007
【図６】
0003156218.tif 000008
【図７】
0003156218.tif 000009