(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下で試験片に試験力を付与して材料試験を行う材料試験機において、
減圧チャンバーと、
前記減圧チャンバー内に進入することにより、前記減圧チャンバー内に配置された試験片に対して試験力を付与するためのロッドと、
前記ロッドを取り囲むように配設され、前記ロッドの外周部に前記減圧チャンバーと連通する空間を形成するベローズと、
前記ロッドおよび前記ベローズに接続され、前記ロッドとともに移動可能な移動部材と、
前記移動部材を移動させることにより前記試験片に試験力を付与する移動機構と、
前記移動部材に連結された弾性部材と、
前記移動部材の移動に伴って前記移動部材の移動方向と同方向に前記弾性部材を変形させることにより、前記移動部材の移動により前記ベローズから前記移動部材に付与される力と釣り合う力を、前記弾性部材から前記移動部材に付与する弾性部材変形機構と、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記弾性部材変形機構は、
前記移動部材とともに移動する滑車と、
一端が装置本体に連結され、他端が前記弾性部材の端部に連結された状態で、前記滑車に巻回される索体と、
を備える材料試験機。
【請求項３】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記弾性部材変形機構は、
前記移動部材の移動方向と平行な方向を向いて配設され、前記弾性部材の一端に連結された第１ラックと、
前記第１ラックと平行な方向を向いて前記第１ラックと対向配置され、装置本体に固定された第２ラックと、
前記第１ラックと前記第２ラックとに同時に噛合するピニオン部材と、
を備える材料試験機。
【請求項４】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記弾性部材変形機構は、
前記移動部材とともに移動する支持部材に支持された支点と、
一端が装置本体に揺動可能な状態で固定されるとともに他端が前記弾性部材の端部に揺動可能な状態で固定された状態で、前記支点に軸支されたレバーと、
を備える材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空状態等の減圧下において、試験片に試験力を付与して材料試験を行う材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、このような従来の材料試験機の概要図である。
【０００３】
この材料試験機においては、基台１１上に一対のフレーム１２が立設されており、これらのフレーム１２の上端は、ヨーク１３により連結されている。フレーム１２内には、図示しない駆動機構により同期して回転する一対のねじ棹が配設されている。これらのねじ棹にはクロスヘッド１４の両端に内設されたナットが螺合しており、一対のねじ棹が同期して回転することにより、クロスヘッド１４は昇降する。
【０００４】
基台１１上には、減圧チャンバー２１が配設されている。この減圧チャンバー２１は、真空ポンプ等の減圧機構２０と接続されている。この減圧チャンバー２１の底面には、圧盤２５が配設されている。また、この減圧チャンバー２１の上壁には開口部２８が形成されている。そして、この開口部２８を介して、ロッド２３が減圧チャンバー２１内に進入している。このロッド２３の下端部には、圧盤２４が付設されている。圧縮試験がなされる試験片は、この圧盤２４と減圧チャンバー２１の底面に配設された圧盤２５とにより押圧される。
【０００５】
ロッド２３の上端部は、円盤状の移動プレート１８に固定されている。この移動プレート１８は、一対の懸架部材１７およびこれらの懸架部材１７を支持する支持部材１６と連結されている。そして、支持部材１６は、ロードセル１５を介して、クロスヘッド１４と連結されている。
【０００６】
減圧チャンバー２１の上面には一対の支持棒１９が立設されており、これらの支持棒１９の上部には支持プレート２２が配設されている。この支持プレート２２の下面と移動プレート１８の上面との間には、略円筒状のベローズ２６が配設されている。また、移動プレート１８の下面と減圧チャンバー２１の上面との間には、略円筒状のベローズ２７が、ロッド２３を取り囲むように配設されている。移動プレート１８の上方に配設されたベローズ２６と、移動プレート１８の下方に配設されたベローズ２７とは、同一の自然長を有し、同一のバネ係数を有する。
【０００７】
移動プレート１８には、ベローズ２６の内部空間とベローズ２７の内部空間とを連通する孔部が形成されている。また、減圧チャンバー２１に形成された開口部２８の内径は、ロッド２３の外径より大きくなっており、減圧チャンバー２１の内部とベローズ２７の内部空間とは、ロッド２３の外周部において連通している。このため、支持プレート２２および一対のベローズ２６、２７により、ロッド２３の外周部に減圧チャンバー２１と連通する空間が形成される。
【０００８】
このような構成を有する材料試験機を使用して減圧下で試験片に試験力を付与して材料試験を行う場合においては、減圧機構２０により減圧チャンバー２１内を減圧する。そして、クロスヘッド１４を下降させることにより、懸架部材１７、移動プレート１８およびロッド２３を介して圧盤２４を下降させ、圧盤２４、２５間に配設された試験片に試験力を付与する。このときには、移動プレート１８の移動にかかわらず、支持プレート２２、一対のベローズ２６、２７および減圧チャンバー２１により形成されるロッド２３の外周部の密閉空間の体積は常に一定となる。このため、減圧チャンバー２１の内部に対するロッド２３の進入量が増加したとしても、減圧チャンバー２１内の圧力を一定に維持することが可能となる。
【０００９】
このような構成を有する材料試験機により減圧下で試験片に試験力を付与して材料試験を行う場合においては、圧盤２４の下降に伴ってベローズ２６、２７が変形する。このため、これらのベローズ２６、２７のバネ係数による負荷が試験力の測定値に対して誤差を生じさせることになる。
【００１０】
特許文献１においては、真空または不活性ガス等の雰囲気下で試験片を加熱しながら試験を行うクリープ試験装置において、水平レバーを水平姿勢に維持するときに、ベローズの伸縮に起因して発生する荷重誤差を補正する補正用バネを設け、この補正用バネの一端を水平レバーに連結するとともに、この補正用バネの他端を試験槽に連結したクリープ試験装置が開示されている。
【００１１】
また、特許文献２には、伸縮ベローに接続された圧力容器内で試験片に対して材料試験を行う場合に、ロードセルからの負荷荷重を表す検出信号から、伸縮ベローの伸縮に伴う弾性荷重を表す補正信号を減算して、荷重信号を得るようにした材料試験機の荷重検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２−２２６０４０号公報
【特許文献２】実開平１−９３５４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記載のクリープ試験装置は、圧縮試験や引張試験等の一般的な材料試験を行うものではない。また、特許文献２に記載の材料試験機の荷重検出装置は、電気的な調整やメンテナンスが煩雑であり、また、フィードバック回路を構成するのに比較的大きなコストを要する。
【００１４】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な機械的構成により、ベローズの変形により試験力に付与される力をキャンセルして、正確な材料試験を実行することが可能な材料試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、減圧下で試験片に試験力を付与して材料試験を行う材料試験機において、減圧チャンバーと、前記減圧チャンバー内に進入することにより、前記減圧チャンバー内に配置された試験片に対して試験力を付与するためのロッドと、前記ロッドを取り囲むように配設され、前記ロッドの外周部に前記減圧チャンバーと連通する空間を形成するベローズと、前記ロッドおよび前記ベローズに接続され、前記ロッドとともに移動可能な移動部材と、前記移動部材を移動させることにより前記試験片に試験力を付与する移動機構と、前記移動部材に連結された弾性部材と、前記移動部材の移動に伴って前記移動部材の移動方向と同方向に前記弾性部材を変形させることにより、前記移動部材の移動により前記ベローズから前記移動部材に付与される力と釣り合う力を、前記弾性部材から前記移動部材に付与する弾性部材変形機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の材料試験機において、前記弾性部材変形機構は、前記移動部材とともに移動する滑車と、一端が装置本体に連結され、他端が前記弾性部材の端部に連結された状態で、前記滑車に巻回される索体と、を備える。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の材料試験機において、前記弾性部材変形機構は、前記移動部材の移動方向と平行な方向を向いて配設され、前記弾性部材の一端に連結された第１ラックと、前記第１ラックと平行な方向を向いて前記第１ラックと対向配置され、装置本体に固定された第２ラックと、前記第１ラックと前記第２ラックとに同時に噛合するピニオン部材と、を備える。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の材料試験機において、前記弾性部材変形機構は、前記移動部材とともに移動する支持部材に支持された支点と、一端が装置本体に揺動可能な状態で固定されるとともに他端が前記弾性部材の端部に揺動可能な状態で固定された状態で、前記支点に軸支されたレバーと、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１から請求項４に記載の発明によれば、簡易な機械的構成により、ベローズの変形により試験力に付与される力をキャンセルして、正確な材料試験を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の第１実施形態に係る材料試験機の概要図である。
【図２】移動プレート１８に対する各部の配置を示す平面図である。
【図３】この発明の第２実施形態に係る材料試験機の概要図である。
【図４】第２実施形態の変形例に使用するピニオン部材４６を、第１ラック４１および第２ラック４２とともに示す概要図である。
【図５】この発明の第３実施形態に係る材料試験機の概要図である。
【図６】従来の材料試験機の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る材料試験機の概要図である。
【００２２】
この発明に係る材料試験機は、基台１１と、この基台１１上に立設されて上部をヨーク１３により連結された一対のフレーム１２とを備える。フレーム１２内には、図示しない駆動機構により同期して回転する一対のねじ棹が配設されている。これらのねじ棹にはクロスヘッド１４の両端に内設されたナットが螺合しており、一対のねじ棹が同期して回転することにより、クロスヘッド１４は昇降する。このクロスヘッド１４の昇降により、後述するように、試験片に対して試験力が付与される。
【００２３】
基台１１上には、減圧チャンバー２１が配設されている。この減圧チャンバー２１は、真空ポンプ等の減圧機構２０と接続されている。この減圧チャンバー２１の底面には、圧盤２５が配設されている。また、この減圧チャンバー２１の上壁には開口部２８が形成されている。そして、この開口部２８を介して、ロッド２３が減圧チャンバー２１内に進入している。このロッド２３に下端部には、圧盤２４が付設されている。圧縮試験がなされる試験片は、この圧盤２４と減圧チャンバー２１の底面に配設された圧盤２５とにより押圧される。
【００２４】
ロッド２３の上端部は、円盤状の移動プレート１８に固定されている。この移動プレート１８は、一対の懸架部材１７およびこれらの懸架部材１７を支持する支持部材１６と連結されている。そして、支持部材１６は、ロードセル１５を介して、クロスヘッド１４と連結されている。
【００２５】
減圧チャンバー２１の上面には一対の支持棒１９が立設されており、これらの支持棒１９の上部には支持プレート２２が配設されている。この支持プレート２２の下面と移動プレート１８の上面との間には、略円筒状のベローズ２６が配設されている。また、移動プレート１８の下面と減圧チャンバー２１の上面との間には、略円筒状のベローズ２７が、ロッド２３を取り囲むように配設されている。移動プレート１８の上方に配設されたベローズ２６と、移動プレート１８の下方に配設されたベローズ２７とは、ともに金属から構成され、同一の自然長を有し、同一のバネ定数を有する。
【００２６】
図２は、移動プレート１８に対する各部の配置を示す平面図である。
【００２７】
平面視において円形をなす移動プレート１８の中央部には、ロッド２３が連結されており、このロッド２３を取り囲むようにして移動プレート１８の上下両側にベローズ２６およびベローズ２７が配設される。このベローズ２６、２７の内側の領域には、ベローズ２６の内部空間とベローズ２７の内部空間とを連通するための、移動プレート１８を貫通する一対の孔部２９が形成されている。また、ベローズ２６、２７の外側には、一対の支持棒１９が摺動可能に挿入されており、支持棒１９の外側の位置には一対の懸架部材１７が配設されている。そして、これらの懸架部材１７の外側の位置には、後述する一対のバネ３５が配設されている。
【００２８】
上述したように、移動プレート１８には、ベローズ２６の内部空間とベローズ２７の内部空間とを連通する一対の孔部２９が形成されている。また、減圧チャンバー２１に形成された開口部２８の内径は、ロッド２３の外径より大きくなっており、減圧チャンバー２１の内部とベローズ２７の内部空間とは、ロッド２３の外周部において連通している。このため、支持プレート２２および一対のベローズ２６、２７により、ロッド２３の外周部に減圧チャンバー２１と連通する空間が形成される。
【００２９】
図１に示すように、移動プレート１８上には、この発明に係る弾性部材としての一対のバネ３５が配設されている。このバネ３５の下端部は移動プレート１８の表面と接触しており、上端部は押圧板３６により覆われている。
【００３０】
クロスヘッド１４からは、一対の支持杆３１が垂下されている。この支持杆３１の下端部には、支持杆３１に配設された軸３２を中心に回転可能な滑車３３が配設されている。そして、この滑車３３には、一端が装置本体としてのヨーク１３に連結され、他端がバネ３５の端部に配設された押圧板３６に連結された、この発明に係る索体としてのワイヤー３４が巻回されている。
【００３１】
ここで、この明細書における「装置本体」とは、フレーム１２やヨーク１３を含む、床面に設置された装置全領域のうち、移動しない固定部分を意味する。このワイヤー３４の一端は、ヨーク１３ではなく、何らかの方向変換部材を介して基台１１やフレーム１２に固定されていてもよい。要するに、ワイヤー３４は、滑車３３に巻回された状態で、その一端が移動しない状態で固定されていればよい。
【００３２】
このような構成を有する材料試験機においては、ロッド２３を介して圧盤２４を下降させるためにクロスヘッド１４が下降したときには、クロスヘッド１４と連結されている移動プレート１８および滑車３３が、クロスヘッド１４と同期してクロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ下降する。このため、移動プレート１８上に配設されたバネ３５も、クロスヘッド１４と同期してクロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ下降する。一方、滑車３３に巻回されたワイヤー３４の一端は移動しないヨーク１３に連結されていることから、ワイヤー３４の他端に連結された押圧板３６は、ワイヤー３４に牽引されることにより、クロスヘッド１４の下降距離の倍の距離だけ下降することになる。これにより、クロスヘッド１４と同期して下降するバネ３５は、クロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ圧縮されることになる。従って、移動プレート１８は、バネ３５により下向きの力を受けることになる。
【００３３】
一方、移動プレート１８がクロスヘッド１４とともに下降したときには、ベローズ２６は延び、ベローズ２７は縮むことになる。このため、移動プレート１８は、ベローズ２６およびベローズ２７のバネ定数に基づいて、ベローズ２６およびベローズ２７から、上向きの力を受けることになる。
【００３４】
ここで、この材料試験機においては、ベローズ２６およびベローズ２７によるバネ定数と、一対のバネ３５によるバネ定数とが同一となるように、バネ３５のバネ定数が設定されている。このような構成を採用することによって、移動プレート１８が下降することによりベローズ２６およびベローズ２７から移動プレート１８に付与される上向きの力と釣り合う下向きの力が、一対のバネ３５から移動プレート１８に付与されることになる。このため、移動プレート１８の移動に伴って発生するベローズ２６およびベローズ２７からの上向きの力がキャンセルされ、ロードセル１５により測定される試験力に影響を与えることを防止することが可能となる。
【００３５】
以上のような構成を有する材料試験機を使用して減圧下で試験片に試験力を付与して材料試験を行う場合においては、減圧機構２０により減圧チャンバー２１内を減圧する。そして、クロスヘッド１４を下降させることにより、懸架部材１７、移動プレート１８およびロッド２３を介して圧盤２４を下降させ、圧盤２４、２５間に配設された試験片に試験力を付与する。このときには、移動プレート１８の移動にかかわらず、支持プレート２２、一対のベローズ２６、２７および減圧チャンバー２１により形成されるロッド２３の外周部の密閉空間の体積は常に一定となる。このため、減圧チャンバー２１の内部に対するロッド２３の進入量が増加したとしても、減圧チャンバー２１内の圧力を一定に維持することが可能となる。
【００３６】
この材料試験時には、移動プレート１８が圧盤２４とともに下降することに伴ってベローズ２６、２７が変形する。このベローズ２６、２７の変形に伴って発生する移動プレート１８への上向きの力は、一対のバネ３５が移動プレート１８の移動量に相当する長さだけ縮むことにより生ずる移動プレート１８への下向きの力と相殺される。これにより、ロードセル１５により測定される力と試験片に負荷される試験力とを一致させることが可能となり、正確な材料試験を実行することが可能となる。
【００３７】
なお、上述した実施形態においては、単一の滑車３３を有する滑車装置により、バネ３５をクロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ圧縮する構成を採用している。しかしながら、複数の滑車を有する組み合わせ滑車機構を利用することにより、バネ３５をクロスヘッド１４の下降距離より大きな距離だけ圧縮するようにしてもよい。このような構成を採用した場合においては、バネ３５としてバネ定数の小さなものを使用することができることから、その調整をより正確に実行することが可能となる。
【００３８】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図３は、この発明の第２実施形態に係る材料試験機の概要図である。なお、上述した第１実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
上述した第１実施形態に係る材料試験機においては、移動プレート１８の移動に伴って移動プレート１８の移動方向と同方向にバネ３５を変形させる弾性部材変形機構として、滑車３３およびワイヤー３４からなる滑車機構を使用している。これに対して、この第２実施形態に係る材料試験機においては、第１ラック４１、第２ラック４２およびピニオン４３からなる弾性部材変形機構を採用している。
【００４０】
この第２実施形態に係る材料試験機は、その下端部がバネ３５の上端部と連結された状態で、その歯面がクロスヘッド１４や移動プレート１８の移動方向と平行な方向を向いて配設された第１ラック４１と、この第１ラック４１と平行な方向を向いて第１ラック４１と対向配置され、装置本体を構成するフレーム１２に固定された第２ラック４２と、第１ラック４１と第２ラック４２とに同時に噛合するピニオン４３と、を備える。第１ラック４１は、図示を省略したガイド部材により、上下方向に昇降可能に支持されている。また、ピニオン４３は、クロスヘッド１４から垂下する支持杆３９に設けられた支軸を中心に回転する。その他の構成は、上述した第１実施形態に係る材料試験機と同様である。
【００４１】
この第２実施形態に係る材料試験機においては、ロッド２３を介して圧盤２４を下降させるためにクロスヘッド１４が下降したときには、クロスヘッド１４と連結されている移動プレート１８およびピニオン４３が、クロスヘッド１４と同期してクロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ下降する。ピニオン４３は第２ラック４２と噛合していることから、このピニオン４３の下降に従ってピニオン４３が回転する。このピニオン４３の下降および回転により、第１ラック４１は、クロスヘッド１４の下降距離の倍の距離だけ下降することになる。これにより、クロスヘッド１４と同期して下降するバネ３５は、クロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ圧縮されることになる。これにより、移動プレート１８は、バネ３５により下向きの力を受けることになる。
【００４２】
この第２実施形態に係る材料試験機においても、ベローズ２６、２７の変形に伴って発生する移動プレート１８への上向きの力は、一対のバネ３５が移動プレート１８の移動量に相当する長さだけ縮むことにより生ずる移動プレート１８への下向きの力と相殺される。これにより、ロードセル１５により測定される力と試験片に負荷される試験力とを一致させることが可能となり、正確な材料試験を実行することが可能となる。
【００４３】
なお、この第２実施形態に係る材料試験機においては、クロスヘッド１４を下降させた場合だけではなく、クロスヘッド１４を上昇させた場合においても、移動プレート１８が上昇することによりベローズ２６およびベローズ２７から移動プレート１８に付与される力と釣り合う力を一対のバネ３５から移動プレート１８に付与することが可能となる。このため、圧盤２４、２５にかえてつかみ具を使用することにより、試験片に対して引張試験を実行することも可能となる。
【００４４】
すなわち、この第２実施形態に係る材料試験機においては、ロッド２３を上昇させるためにクロスヘッド１４が上昇したときには、クロスヘッド１４と連結されている移動プレート１８およびピニオン４３が、クロスヘッド１４と同期してクロスヘッド１４の上昇距離と同じ距離だけ上昇する。ピニオン４３は第２ラック４２と噛合していることから、このピニオン４３の上昇に従ってピニオン４３が回転する。このピニオン４３の上昇および回転により、第１ラック４１は、クロスヘッド１４の上昇距離の倍の距離だけ上昇することになる。これにより、クロスヘッド１４と同期して上昇するバネ３５は、クロスヘッド１４の上昇距離と同じ距離だけ伸張されることになる。これにより、移動プレート１８は、バネ３５により上向きの力を受けることになる。
【００４５】
従って、ベローズ２６、２７の変形に伴って発生する移動プレート１８への下向きの力は、一対のバネ３５が移動プレート１８の移動量に相当する長さだけ伸びることにより生ずる移動プレート１８への上向きの力と相殺される。これにより、引張試験を実行する場合において、ロードセル１５により測定される力と試験片に負荷される試験力とを一致させることが可能となり、正確な材料試験を実行することが可能となる。
【００４６】
上述した第２実施形態においては、単一のピニオン４３を第１ラック４１および第２ラック４２に同時に噛合させることにより、バネ３５をクロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ圧縮または伸張する構成を採用している。しかしながら、バネ３５をクロスヘッド１４の下降距離より大きな距離だけ圧縮または伸張するようにしてもよい。
【００４７】
図４は、このような第２実施形態の変形例に使用するピニオン部材４６を、第１ラック４１および第２ラック４２とともに示す概要図である。
【００４８】
この変形例においては、第２実施形態に係るピニオン４３に替えて、第１ピニオン４５と、この第１ピニオン４５より歯数が少ない第２ピニオン４４とを、同軸状とした状態で固定したピニオン部材４６を使用する。第１ピニオン４５は第１ラック４１と噛合している。また、第２ピニオン４４は第２ラック４２と噛合している。このような構成を採用した場合においては、ピニオン部材４６の作用により、バネ３５をクロスヘッド１４の下降距離より大きな距離だけ圧縮または伸張することができる。このため、バネ３５としてバネ定数の小さなものを使用することができることとなり、その調整をより正確に実行することが可能となる。
【００４９】
次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図５は、この発明の第３実施形態に係る材料試験機の概要図である。なお、上述した第１、第２実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５０】
この第３実施形態に係る材料試験機においては、移動プレート１８の移動に伴って移動プレート１８の移動方向と同方向にバネ３５を変形させる弾性部材変形機構として、レバー５３を利用している。
【００５１】
この第３実施形態に係る材料試験機は、クロスヘッド１４から垂下する支持杆５１の下端部に支持された支点５２を中心に揺動するレバー５３を備える。このレバー５３の一端は、装置本体を構成するフレーム１２に対して、軸５５を中心に揺動可能な状態で固定されている。また、このレバー５３の他端は、バネ３５の上端部に連結された軸５４を中心に揺動可能な状態で固定されている。ここで、軸５５はフレーム１２に対して、水平方向にわずかな距離だけ移動可能となっている。なお、レバー５３を軸５５に対して、水平方向にわずかな距離だけ相対的に移動可能としてもよい。支点５２と軸５５との距離は、支点５２と軸５４との距離と同一となっている。その他の構成は、上述した第１、第２実施形態に係る材料試験機と同様である。
【００５２】
この第３実施形態に係る材料試験機においては、ロッド２３を介して圧盤２４を下降させるためにクロスヘッド１４が下降したときには、クロスヘッド１４と連結されている移動プレート１８および支持杆５１が、クロスヘッド１４と同期してクロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ下降する。支持杆５１の下端部に支持された支点５２を中心として揺動するレバー５３の一端は、軸５５によりフレーム１２に固定されており、また、支点５２と軸５５との距離が支点５２と軸５４との距離と同一となっていることから、レバー５３の他端における軸５４は、支持杆５１の下降にともなって、クロスヘッド１４の下降距離の倍の距離だけ下降することになる。
【００５３】
このとき、バネ３５は、移動プレート１８とともに、クロスヘッド１４の下降距離と同一の距離だけ下降している。このため、クロスヘッド１４と同期して下降するバネ３５は、クロスヘッド１４の下降距離と同じ距離だけ圧縮されることになる。これにより、移動プレート１８は、バネ３５により下向きの力を受けることになる。
【００５４】
この第３実施形態に係る材料試験機においても、ベローズ２６、２７の変形に伴って発生する移動プレート１８への上向きの力は、一対のバネ３５が移動プレート１８の移動量に相当する長さだけ縮むことにより生ずる移動プレート１８への下向きの力と相殺される。これにより、ロードセル１５により測定される力と試験片に負荷される試験力とを一致させることが可能となり、正確な材料試験を実行することが可能となる。
【００５５】
なお、この第３実施形態に係る材料試験機においても、第２実施形態に係る材料試験機と同様、クロスヘッド１４を下降させた場合だけではなく、クロスヘッド１４を上昇させた場合においても、移動プレート１８が上昇することによりベローズ２６およびベローズ２７から移動プレート１８に付与される力と釣り合う力を一対のバネ３５から移動プレート１８に付与することが可能となる。このため、圧盤２４、２５にかえてつかみ具を使用することにより、試験片に対して引張試験を実行することも可能となる。
【００５６】
また、この第３実施形態に係る材料試験機においては、支点５２と軸５５との距離より、支点５２と軸５４との距離を大きく設定することにより、バネ３５をクロスヘッド１４の下降距離より大きな距離だけ圧縮または伸張する構成とすることも可能である。この場合においても、バネ３５としてバネ定数の小さなものを使用することができることとなり、その調整をより正確に実行することが可能となる。
【００５７】
なお、上述した第１、第２、第３実施形態においては、いずれも、バネ３５、支持棒１９、懸架部材１７等を一対使用しているが、これらの部材を、ロッド２３を取り囲むように３個以上使用することも可能である。
【００５８】
また、上述した実施形態においては、この発明に係る弾性部材としてバネ３５を使用しているが、大きな弾性を有する樹脂等の、その他の弾性部材を使用してもよい。
【００５９】
さらに、移動プレート１８の移動に伴って移動プレート１８の移動方向と同方向にバネ３５を変形させることにより、ベローズ２６、２７から移動プレートに付与される力と釣り合う力をバネ３５から移動プレートに付与する弾性部材変形機構としては、上述した構成に限定されず、例えば、直径の異なる流体シリンダを利用した機構等、その他の機械的変形機構を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１１      基台
１２      フレーム
１３      ヨーク
１４      クロスヘッド
１５      ロードセル
１６      支持部材
１７      懸架部材
１８      移動プレート
１９      支持棒
２０      減圧機構
２１      減圧チャンバー
２３      ロッド
２４      圧盤
２５      圧盤
２６      ベローズ
２７      ベローズ
２８      開口部
２９      孔部
３１      支持杆
３３      滑車
３４      ワイヤー
３５      バネ
３９      支持杆
４１      第１ラック
４２      第２ラック
４３      ピニオン
４４      第２ピニオン
４５      第１ピニオン
４６      ピニオン部材
５１      支持杆
５２      支点
５３      レバー
５４      軸
５５      軸
【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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