(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材とそれに対向する移動部材間に試験片を装着し、移動部材の駆動により試験片に引張荷重を付与するとともに、試験片に作用する引張荷重を試験機に保持されたロードセルにより刻々と検出する材料試験機において、上記ロードセルと、当該ロードセルを保持する試験機上の座面との間に高潤滑性樹脂シートが挿入されている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】
本発明は材料試験機に関し、更に詳しくは、試験片に引張荷重を負荷したときに当該試験片に作用する引張荷重の検出を電気式ロードセルによって検出する材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料試験機においては、一般に、ベッド等の固定部材に対向してクロスヘッド等の移動部材を配置するとともに、これらの間に試験片を装着して、移動部材を駆動することによって試験片に荷重を付与する。また、この試験片に作用する荷重は、通常は電気式のロードセルによって刻々と検出される。すなわち、例えば材料試験機のクロスヘッド等にロードセルを固定するとともに、そのロードセルの荷重感応部に対して掴み具等の試験片装着部材が支持され、クロスヘッドの駆動により試験片に加えられる荷重がロードセルの荷重感応部にも作用するように構成し、ロードセルの出力によって試験片に付与されている荷重を刻々と検出するように構成される。
【０００３】
以上のようなロードセルを備えた材料試験機においては、引張負荷時においてロードセルの材料試験機上での取付け面、つまりロードセルの座面と、ロードセル自体の座面に対する接触面における変形量に差が生じると、その界面における摩擦に伴うこじれ等に起因して、負荷時および除荷時における荷重測定結果に誤差が含まれる。このような現象の対策として、従来、ロードセルの座面の剛性を高くすることにより、座面およびそこに接触するロードセル自体の面のそれぞれの歪みを小さくし、これら両者間の界面の変形の差を小さくするといった対策が採られている。
【０００４】
図３は以上のような対策を施した材料試験機を示す図で、（Ａ）は要部正面図であり、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面で示すロードセル４３の取付け構造の説明図である。この従来例では、左右のねじ棹４１ａ，４１ｂの回動により上下に移動するクロスヘッド４２にロードセル４３を取付け、そのロードセル４３の下面の荷重感応部に掴み具４４を装着する構成において、上板４２ａと下板４２ｂとをリブ４２ｃで連結してなるクロスヘッド４２の上板４２ａに貫通孔Ｈを穿つとともに、下板４２ｂの上面にロードセル支持部材４５を固着し、そのロードセル支持部材４５を、上板４２ａの貫通孔Ｈの内周面に対して非接触のもとに貫通させ、そのロードセル支持部材４５の上端面に形成された座面４５ａに対してロードセル４３を固着することにより、クロスヘッド４２の撓みが座面４５ａに及ぶことを可及的に少なくしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなロードセルの座面の剛性を高くする従来の対策においては、ロードセルの座面として別途専用の支持部材が必要であるばかりでなく、クロスヘッドにもその支持部材を取り付けるための複雑な加工を必要とし、製造工程が複雑でコストも上昇するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、従来のように複雑な座面構造を採ることなく、簡単な座面構造のもとにロードセルを取り付け、しかも高精度の引張荷重測定を行うことのできる材料試験機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の材料試験機は、固定部材とそれに対向する移動部材間に試験片を装着し、移動部材の駆動により試験片に引張荷重を付与するとともに、試験片に作用する引張荷重を試験機に保持されたロードセルにより刻々と検出する材料試験機において、上記ロードセルと、当該ロードセルを保持する試験機上の座面との間に高潤滑性樹脂シートが挿入されていることによって特徴づけられる。
【０００８】
本発明は、ロードセルを取り付けるための座面と、その座面に対するロードセルの当接面の界面に介在させる高潤滑性樹脂シートの潤滑機能を利用して、座面およびその座面に当接するロードセルの面のそれぞれの変形を独立的なものとして、所期の目的を達成しようとするものである。
【０００９】
すなわち、上記界面に、例えばポリ四フッ化エチレン（以下、ＰＴＦＥと称する）等のフッ素系樹脂をはじめとする高潤滑性樹脂のシートを介在させることにより、ロードセルの荷重感応部に被測定引張荷重が作用したとき、座面側およびロードセル側の各面が、それぞれに高潤滑性樹脂シートの表面に対して少ない摩擦抵抗のもとに変形（移動）可能であるために、高潤滑性樹脂シートの両側において座面側およびロードセル側がそれぞれに独立して滑らかに変形する。これにより、試験片に付与する荷重を変化させたときにロードセルとその座面間での変形量の差に起因する誤差の発生を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について述べる。
図１（Ａ）は本発明を適用した材料試験機の正面図であり、図１（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面での要部拡大図で示すロードセル５の取付け構造の説明図である。
【００１１】
ベッド１上に２本の鉛直のねじ棹２ａ，２ｂが回動自在に支持されており、これらはその上端部がクロスヨーク１１に保持されているとともに、ベッド１内に収容されている駆動機構（図示せず）によって回転が与えられる。ねじ棹２ａ，２ｂには、クロスヘッド３の両端がそれぞれナット（図示せず）を介して支承されており、ねじ棹２ａ，２ｂの回転駆動によってクロスヘッド３が上下動するようになっている。また、ベッド１の上面中央部には下部掴み具４ａが取り付けられている。
【００１２】
クロスヘッド３は、上板３ａと下板３ｂをリブ３ｃで相互に一体化した構造を持ち、その中央部にロードセル５，ユニバーサルジョイント６および上部掴み具４ｂが取り付けられている。ロードセル５は、荷重感応部５ａを下向きにした状態で、クロスヘッド３の上板３ａと下板３ｂを通じて形成された透孔３ｄの周囲においてクロスヘッド３の上板３ａ上面にねじ止めされている。そして、このクロスヘッド３と、その座面３ｅ（上板３ａの上面の透孔３ｄの周囲の面）との間にはＰＴＦＥシート７が介挿されている。
【００１３】
ロードセル５の荷重感応部５ａは透孔３ｄ内に臨み、その荷重感応部５ａにユニバーサルジョイント６の一端が固定されている。このユニバーサルジョイント６の他端は透孔３ｄを貫通してクロスヘッド３の下方にまで至り、そこに上部掴み具４ｂが取り付けられている。
【００１４】
以上の本発明の実施の形態を用いて、例えば引張試験を行う際には、上下の掴み具４ａ，４ｂ間に試験片を装着した状態でねじ棹２ａ，２ｂを駆動してクロスヘッド３を上昇させる。これにより、試験片には引張荷重が付与されるが、その試験片に作用する荷重は、上部掴み具４ｂ，ユニバーサルジョイント６を介してロードセル５の荷重感応部５ａに伝達されて検出される。
【００１５】
さて、以上の試験時において、試験片に付与される荷重はロードセル５およびクロスヘッド３にも作用し、その荷重によってそれぞれが固有の変形を生じる。このとき、クロスヘッド３の座面３ｅとそれに対向するロードセル３の下面との間に高潤滑性樹脂であるＰＴＦＥシート７が介在しているため、これらの面はそれぞれにＰＴＦＥシート７に対して少ない抵抗のもとに自由に移動することができ、従って、ロードセル５の下面および座面３ｅは、それぞれに作用する荷重に応じて独立的に滑らかに変形し、これらの両面における変形量に差があっても、こじれ等に起因する荷重検出誤差の発生が防止される。
【００１６】
次に、上記のＰＴＦＥシート７の荷重検出誤差防止効果を確認するために行った試験結果について述べる。実験には、図１に示す実施の形態と、比較例としてＰＴＦＥシート７を介在させない以外は図１と全く同等の構成からなる材料試験機とを供し、それぞれロードセル５として１００ｋＮの容量のものを用いるとともに、ロードセル５のクロスヘッド３に対する固定ボルトの締め付け力を一定とし、試験片に対する引張荷重を０ｋＮ〜１００ｋＮの間で既知量ずつ変化させ、その負荷（荷重漸増）時および除荷（荷重漸減）時におけるロードセル３からの出力を読み取り、そこに含まれる誤差を計測した。
【００１７】
以上の試験を繰り返し３回行ってその平均値をプロットした結果を、図２に示す。この図２において（Ａ）が本発明の実施の形態の試験結果を示し、（Ｂ）が比較例の試験結果を示している。この図２から明らかなように、本発明の実施の形態では、比較例に比して荷重の検出誤差が少なくなり、特に除荷時における誤差の解消に有効であることが確かめられた。
【００１８】
ここで、以上の実施の形態におけるＰＴＦＥシート７は、他のフッ素系樹脂をはじめとする公知の高潤滑性樹脂からなるシートに代えても、上記と同等の作用効果を奏することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ロードセルとその座面との間に高潤滑性樹脂シートを介在させるという簡単な構成のもとに、試験片に対して荷重を付与した際、ロードセルおよびその座面は、高潤滑性樹脂シートの潤滑機能によってそれぞれに独立的に滑らかに変形するため、荷重によるロードセル自体の変形量とその座面部の変形量の間に差があっても両者の界面においてこじれ等を生じることがなく、荷重の検出誤差の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ）は本発明を適用した材料試験機の正面図であり、図１（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面での要部拡大図で示すロードセル５の取付け構造の説明図である。
【図２】  本発明実施の形態の荷重検出誤差の抑制効果を確かめるための実験結果を表すグラフで、図２（Ａ）は本発明の実施の形態の負荷時および除荷時における荷重検出誤差の計測結果を、また、図２（Ｂ）は比較例の同じく負荷時および除荷時における荷重検出誤差の計測結果を示すグラフである。
【図３】  ロードセルトその座面の変形量の差に起因する荷重検出誤差を防止するための従来の対策の一例の説明図で、図３（Ａ）はその要部正面図、図３（Ｂ）はそのＢ−Ｂ拡大断面で示すロードセルの取付け構造の説明図である。
【符号の説明】
１  ベッド
２ａ，２ｂ  ねじ棹
３  クロスヘッド
３ｄ  透孔
３ｅ  座面
４ａ，４ｂ  掴み具
５  ロードセル
６  ユニバーサルジョイント
７  ＰＴＦＥシート
【図１】
0003944667.tif 000002
【図２】
0003944667.tif 000003
【図３】
0003944667.tif 000004