(57)【要約】【課題】油圧クランプを解除した際のクロスヘッドの落下を防止する。【解決手段】支柱２に沿って昇降するクロスヘッド３と、クロスヘッド３と基台１との間で供試体ＴＰを負荷する負荷アクチュエータ７と、供試体ＴＰの大きさに応じてクロスヘッド３を昇降させる昇降用シリンダ４と、クロスヘッド３を任意の高さ位置で支柱２に固定する固定手段９と、固定手段９の解除を指令する指令手段３４と、固定手段９によりクロスヘッド３が固定された状態で、指令手段３４により固定手段９の解除が指令されると、昇降用シリンダ４にリーク相当の保持圧を補給した後、固定手段９を解除する解除手段１２，２３，３０とを備える。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
支柱に沿って昇降するクロスヘッドと、
前記クロスヘッドと基台との間で供試体を負荷する負荷アクチュエータと、
供試体の大きさに応じて前記クロスヘッドを昇降させる昇降用シリンダと、
前記クロスヘッドを任意の高さ位置で前記支柱に固定する固定手段と、
前記固定手段の解除を指令する指令手段と、
前記固定手段により前記クロスヘッドが固定された状態で、前記指令手段により前記固定手段の解除が指令されると、前記昇降用シリンダにリーク相当の保持圧を補給した後、前記固定手段を解除する解除手段とを備える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、
前記解除手段は、前記指令手段により前記固定手段の解除が指令されると、前記昇降用シリンダへの圧油の補給を開始するとともに、所定時間経過後に前記固定手段を解除することを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の材料試験機において、
昇降指令に応じて切り換わり、前記昇降用シリンダへの駆動圧の作用を制御する制御弁を有し、
前記解除手段は、前記指令手段により前記固定手段の解除が指令されると、前記制御弁の切換により前記昇降用シリンダにリーク相当の保持圧を補給した後、前記制御弁を中立位置に切り換えた状態で前記固定手段を解除することを特徴とする材料試験機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料試験機において、
前記固定手段は、油圧源からの圧油により作動する油圧クランプであり、
前記油圧源から前記油圧クランプに作動圧が供給される管路にはオペレートチェック弁が設けられ、
前記解除手段は、前記指令手段により前記固定手段の解除が指令されると、前記昇降用シリンダにリーク相当の保持圧を補給した後、前記オペレートチェック弁のチェック弁としての機能を無効化する無効化手段を有することを特徴とする材料試験機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、昇降可能なクロスヘッドを有する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、昇降用シリンダの伸縮により支柱に沿ってクロスヘッドを昇降させ、基台とクロスヘッドの間の一対のつかみ具により供試体を把持し、引張試験や圧縮試験や曲げ試験及び疲労試験を行う材料試験機が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の材料試験機では、試験時にクランプスイッチのオンにより油圧クランプを作動し、クロスヘッドの位置を固定する。試験終了後にはアンクランプスイッチのオンにより油圧クランプの作動を解除し、クロスヘッドを昇降可能とする。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０４２４９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の昇降用シリンダを有する材料試験機では、シリンダ内の圧油が時間経過に伴い外部にリークする。そのため、試験終了後、長時間が経過した後にアンロックスイッチをオンすると、昇降用シリンダのリークに相当する分だけクロスヘッドが不所望に落下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案による材料試験機は、支柱に沿って昇降するクロスヘッドと、クロスヘッドと基台との間で供試体を負荷する負荷アクチュエータと、供試体の大きさに応じてクロスヘッドを昇降させる昇降用シリンダと、クロスヘッドを任意の高さ位置で支柱に固定する固定手段と、固定手段の解除を指令する指令手段と、固定手段によりクロスヘッドが固定された状態で、指令手段により固定手段の解除が指令されると、昇降用シリンダにリーク相当の保持圧を補給した後、固定手段を解除する解除手段とを備えることを特徴とする。
指令手段により固定手段の解除が指令されると、昇降用シリンダへの圧油の補給を開始するとともに、所定時間経過後に固定手段を解除することが好ましい。
昇降指令に応じて切り換わり、昇降用シリンダへの駆動圧の作用を制御する制御弁を有し、指令手段により固定手段の解除が指令されると、制御弁の切換により昇降用シリンダにリーク相当の保持圧を補給した後、制御弁を中立位置に切り換えた状態で固定手段を解除することもできる。
固定手段を、油圧源からの圧油により作動する油圧クランプとして構成し、油圧源から油圧クランプに作動圧が供給される管路にオペレートチェック弁を設け、解除手段が、指令手段により固定手段の解除が指令されると、昇降用シリンダにリーク相当の保持圧を補給した後、オペレートチェック弁のチェック弁としての機能を無効化する無効化手段を有するものであってもよい。
【考案の効果】
【０００６】
本考案によれば、油圧シリンダにリーク相当の保持圧を補給した後、クロスヘッドの固定を解除するようにしたので、クロスヘッドの固定を解除した際のクロスヘッドの落下を防ぐことができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図４を参照して本考案による材料試験機の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る材料試験機の正面図である。材料試験機は、基台１上に立設された一対の支柱２と、支柱２に沿って昇降するクロスヘッド３と、供試体ＴＰの大きさに応じてクロスヘッド３を昇降させる一対の昇降シリンダ４と、基台１とクロスヘッド３の間で供試体ＴＰを把持する上つかみ具５および下つかみ具６と、供試体ＴＰを負荷する負荷アクチュエータ７と、負荷アクチュエータ７に負荷された荷重を検出するロードセル８と、試験時にクロスヘッド３を任意の高さ位置で支柱２に固定する油圧クランプ９とを有する。
【０００８】
負荷アクチュエータ７は、油圧源からの圧油により駆動する油圧シリンダであり、この油圧シリンダのピストンロッドはクロスヘッド３を貫通して上つかみ具５に連結されている。油圧シリンダにより上つかみ具５を駆動し、供試体ＴＰに荷重を負荷して、引張試験や圧縮試験や曲げ試験及び疲労試験を行う。なお、負荷アクチュエータ７を基台１に支持し、負荷アクチュエータ７により下つかみ具６を駆動して供試体ＴＰに荷重を負荷してもよい。負荷アクチュエータ７を油圧シリンダではなく、空圧シリンダ、電磁力式負荷アクチュエータ、リニアモータ式負荷アクチュエータにより構成することもできる。
【０００９】
昇降シリンダ４は支柱２の外側に、支柱２に対して平行に立設されている。図２に示すように昇降シリンダ４はシリンダロッド４ａの底面から圧油が供給および排出される単動シリンダであり、シリンダチューブ４ｂの周面にクロスヘッド３が一体に固定されている。昇降シリンダ４に圧油が供給されると、図２（ｂ）に示すように昇降シリンダ４が伸張し、クロスヘッド３が上昇する。昇降シリンダ４から圧油が排出されると、図２（ａ）に示すように昇降シリンダ４が縮退し、クロスヘッド３が下降する。
【００１０】
このような材料試験機では、試験時に油圧クランプ９を作動し、クロスヘッド３を支柱２に固定する。一方、試験終了後や供試体ＴＰの長さ、大きさを変更する場合には、クロスヘッド３を昇降するため、油圧クランプ９の作動を解除する。この際、油圧クランプ９を作動したままの状態で、試験終了後に長時間が経過すると、昇降シリンダ４内の圧油が外部にリークしあるいは管路に含まれるバルブよりリークし、この状態で油圧クランプ９の作動を解除すると、その直後にクロスヘッド３はリーク量に相当する分だけ重力で落下するおそれがある。そこで、本実施の形態では、油圧クランプ９の作動解除直後のクロスヘッド３の不所望な落下を防止するため以下のように構成する。
【００１１】
図３は、本実施の形態に係る材料試験機の要部構成を示す油圧回路図であり、昇降シリンダ４と油圧クランプ９の駆動用回路を示している。油圧ポンプ１１の吐出油の流れは電磁切換弁１２により制御され、油圧ポンプ２１の吐出油の流れは電磁切換弁２２，２３により制御される。電磁切換弁１２，２２，２３はコントローラ３０からの制御信号により切り換えられる。
【００１２】
コントローラ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路を含んで構成される。コントローラ３０にはクロスヘッド３の上昇を指令する上昇スイッチ３１と、下降を指令する下降スイッチ３２と、油圧クランプ９の作動を指令するクランプスイッチ３３と、油圧クランプ９の作動解除を指令するアンクランプスイッチ３４とが接続されている。
【００１３】
上昇スイッチ３１をオンすると、電磁切換弁１２は位置イに切り換えられる。これにより油圧ポンプ１１からの圧油が、オペレートチェック弁１３、スローリターン弁１４を介して伸縮シリンダ４に供給され、伸縮シリンダ４が伸張する。この場合、伸縮シリンダ４にはリリーフ弁１６の設定圧に応じた圧力が作用するが、伸縮シリンダ４の圧力がクロスヘッド３を上昇させるのに必要十分な圧力となるようにリリーフ弁１６のリリーフ圧が設定されている。上昇スイッチ３１をオフすると、電磁切換弁１２は中立位置に切り換えられ、伸縮シリンダ４の伸張動作が停止する。
【００１４】
下降スイッチ３２をオンすると、電磁切換弁１２は位置ロに切り換えられる。これにより油圧ポンプ１１からの圧油が管路１５内に導かれ、オペレートチェック弁１３に管路１５内のパイロット圧が作用する。その結果、オペレートチェック弁１３が開放弁となって、クロスヘッド３の自重により伸縮シリンダ内の油がタンクに戻され、伸縮シリンダ４が縮退する。下降スイッチ３２をオフすると、電磁切換弁１２は中立位置に切り換えられ、伸縮シリンダ４の縮退動作が停止する。
【００１５】
一方、クランプスイッチ３３をオンすると、電磁切換弁２２が位置ロに切り換えられる。これにより油圧ポンプ２１からの圧油が電磁切換弁２２のロを通り、オペレートチェック弁２４を介して油圧クランプ９に作用し、油圧クランプ９が作動して、クロスヘッド３が支柱２に固定される。クランプスイッチ３３をオフすると、電磁切換弁２２が位置イに切り換えられ、油圧ポンプ２１から油圧クランプ９への圧油の作用が停止する。なお、この状態では、チェック弁２４によって油圧クランプ９に圧油が作用し続けるため、油圧クランプ９の作動を維持できる。
【００１６】
アンクランプスイッチ３４をオンすると、後述する処理により電磁切換弁２３が位置ロに切り換えられる。これにより油圧ポンプ２１からの圧油がオペレートチェック弁２４のパイロットポートに作用し、オペレートチェック弁２４が開放弁となって油圧クランプ９にタンク圧が作用する。その結果、油圧クランプ９の作動が解除され、クロスヘッド３が昇降可能となる。
【００１７】
アンクランプスイッチ３４がオンされた際のコントローラ３０における処理について説明する。図４は、コントローラ３０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば試験機の電源スイッチのオンにより開始される。ステップＳ１では、アンクランプスイッチ３４がオンされたか否かを判定する。ステップＳ１が肯定されるとステップＳ２に進み、電磁切換弁１２を位置イに切り換える。
【００１８】
次いで、ステップＳ３でタイマを起動し、ステップＳ４でタイマが所定時間ｔａ（例えば５秒）を計時したか否かを判定する。ステップＳ４が肯定されるとステップＳ５に進み、電磁切換弁１２を中立位置に切り換える。ステップＳ６では、電磁切換弁２３を位置ロに切り換え、処理を終了する。
【００１９】
以上の処理によれば、アンクランプスイッチ３４のオンにより、電磁切換弁１２が位置イに切り換えられ、油圧ポンプ１１からの圧油が昇降シリンダ４に供給される。これにより昇降シリンダ４にリーク分の油が補充され、昇降シリンダ内にクロスヘッド３を保持するための保持圧が作用する。
【００２０】
アンクランプスイッチ３４のオンから所定時間ｔａが経過すると、電磁切換弁１２が中立位置に切り換えられるとともに、電磁切換弁２３が位置ロに切り換えられる。これにより油圧クランプ９にタンク圧が作用し、油圧クランプ９の作動が解除される。このとき伸縮シリンダ４には予めリーク相当分の油が補充され、クロスヘッド３を保持するための十分な保持圧が作用しているので、油圧クランプ９を解除した際のクロスヘッド３の落下を防止できる。
【００２１】
油圧クランプ９を解除した状態で、上昇スイッチ３１と下降スイッチ３２を操作すると、その操作に応じて電磁切換弁１２が位置イまたは位置ロに切り換わり、クロスヘッド３が昇降する。さらにクランプスイッチ３３を操作すると、電磁切換弁２２が位置ロに切り換わり、油圧クランプ９が作動する。
【００２２】
以上の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）クランプ解除指令がなされると、電磁切換弁１２の切換により昇降シリンダ４にリーク相当分の油を補充した後に、電磁切換弁２３の切換により油圧クランプ９を解除するようにしたので、アンクランプスイッチ３４のオン時のクロスヘッド３の不所望な落下を防止できる。
（２）電磁切換弁１２を切り換えてから所定時間ｔａの経過後に油圧クランプ９を解除するようにしたので、昇降シリンダ４に十分な保持圧を補給できるとともに、構成が簡単である。
（３）電磁切換弁２２と油圧クランプ９の間にオペレートチェック弁２４を設け、オペレートチェック弁２４のチェック弁としての機能を無効化することで、油圧クランプ９を解除するようにしたので、安全上好ましい。
（４）電磁切換弁１２の切換により昇降シリンダ４に保持圧を供給するので、保持圧を供給するために新たに部品を追加する必要がなく、安価に構成できる。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、昇降シリンダ４の駆動によりクロスヘッド３を昇降させるようにしたが、昇降用シリンダの構成はこれに限らない。例えば昇降用シリンダを油圧シリンダではなく、空圧シリンダとしてもよい。油圧クランプ９によりクロスヘッド３を支柱２に固定するようにしたが、固定手段はこれに限らない。アンクランプスイッチ３４の操作により油圧クランプ９の解除を指令するようにしたが、指令手段はこれに限らない。
【００２４】
アンクランプスイッチ３４のオンから所定時間経過後に、コントローラ３０からの信号により電磁切換弁２３を切り換えて油圧クランプ９を解除するようにしたが、昇降シリンダ４にリーク相当分の保持圧を補給した後、油圧クランプ９を解除するのであれば、解除手段の構成はいかなるものでもよい。コントローラ３０におけるのと同様の処理を、タイマリレーを有するリレー回路を用いてハード的に行うようにしてもよい。電磁切換弁２３の切換によりオペレートチェック弁２４のチェック弁としての機能を無効化するようにしたが、他の無効化手段を用いてもよい。
【００２５】
一対の支柱２の外側に一対の昇降シリンダ４を設けたが、材料試験機の構成はこれに限らない。すなわち、本考案の特徴、機能を実現できる限り、本考案は実施の形態の材料試験機に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案の実施の形態に係る材料試験機の正面図。
【図２】図１の昇降シリンダの伸縮動作を示す図。
【図３】本実施の形態に係る材料試験機の要部構成を示す油圧回路図。
【図４】図３のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２７】
３  クロスヘッド
４  昇降シリンダ
７  負荷アクチュエータ
９  油圧クランプ
１２，２２，２３  電磁切換弁
２４  オペレートチェック弁
３０  コントローラ
３４  アンクランプスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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