(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機台に対して両側に２本の螺子杆を垂設しこの両螺子杆の上端間をヨークにて連結するとともに両螺子杆にそれぞれナットを螺合させ、このナットを介して両螺子杆間にクロスヘッドを架設し、前記両螺子杆またはナットの回転によってクロスヘッドを螺子杆軸方向に変位させ、ヨークとクロスヘッド間またはクロスヘッドと機台との間における試験片に負荷し試験を行なう材料試験機において、前記機台に対して２個の支承ナットを回転自在に設置し、この両支承ナットにそれぞれの前記螺子杆を螺合させて両螺子杆を支承するとともに、この両支承ナットを回転させて前記螺子杆を前記機台に対して上下させる回転駆動機構を設けた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、試験片に引張または圧縮の負荷を与えて試験片の材料の機械的強度等を測定するための材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の材料試験機は、機台に対して両側に２本の螺子杆を垂設しこの両螺子杆の上端間をヨークにて連結するとともに両螺子杆にそれぞれナットを螺合させ、このナットを介して両螺子杆間にクロスヘッドを架設し、前記両螺子杆またはナットの回転によってクロスヘッドを螺子杆軸方向に変位させ、ヨークとクロスヘッド間またはクロスヘッドと機台との間における試験片に負荷し試験を行なうものである。図４はこの従来における材料試験機の基本的な構成を示す図で、機台１の上方の両側には２本の螺子杆３Ｌ、３Ｒが垂設されている。機台１は周囲を包囲する機枠２で支承され、この機台１の下方には前記螺子杆３Ｌ、３Ｒを回転駆動するための電動機１０と回転駆動系が内設されている。
【０００３】
すなわち、電動機１０は機台１の固定部に固設されているが、その出力軸にはＶ溝式のプーリ１１が取り付けられている。他方両螺子杆３Ｌ、３Ｒのそれぞれの下端は機台１を貫通して下方に突出し、この突出端にはそれぞれプーリ１１より小径で互いに同径のプーリ１２Ｒ、１２Ｌが取り付けられている。そして、これらプーリ１１および１２Ｒ、１２Ｌ間にＶベルト１３が掛けわたされ回転駆動系が構成されている。９Ｒ、９Ｌは両螺子杆３Ｌ、３Ｒを機台１に対して回転自在に支承するための転がり軸受である。
【０００４】
この２本の螺子杆３Ｌ、３Ｒにはその中段位置にナット６Ｌ、６Ｒを介してクロスヘッド４が架設されるとともに両者の上端間はヨーク５を介して連結されている。両ナット６Ｌ、６Ｒはそれぞれ螺子杆３Ｌ、３Ｒに螺合されているが、止めねじ７Ｌ、７Ｒを介してクロスヘッド４に一体的に付設されている。なお、８は螺子杆３Ｒがヨーク５に対して回転自在に保持されるよう介設された転がり軸受で、螺子杆３Ｌの上方にも同様の転がり軸受（図示せず）が介設されている。
【０００５】
図４に示す材料試験機においては、螺子杆３Ｌ、３Ｒが回転駆動される例であるが、この螺子杆３Ｌ、３Ｒを固定して機台１に垂設し、クロスヘッド４に保持され螺子杆３Ｌ、３Ｒに螺合するナット６Ｌ、６Ｒを回転駆動される方式のものもある。この方式ではナット６Ｌ、６Ｒを、クロスヘッド４に架設した電動機（図示せず）等により回転駆動させるもので、この電動機等もクロスヘッド４とともに上下動変位することになる。
【０００６】
このような構成において、試験片（図示せず）はヨーク５とクロスヘッド４にそれぞれ連結された上下のチャック（図示せず）間に把持される。そして２本の螺子杆３Ｌ、３Ｒが同期回転されることにより、クロスヘッド４が下方に変位されると試験片には引張荷重が負荷され、試験片の引張強度が試験される。この場合引張荷重は、チャックとヨークとの間に介設されたロードセル（図示せず）にて計測されることになる。
【０００７】
他方、クロスヘッド４と機台１との間に、試験片保持具（図示せず）等を介して試験片（図示せず）が設置され、クロスヘッド４が下方変位されて試験片に圧縮荷重が負荷され、圧縮試験が行なわれることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の材料試験機において、螺子杆３Ｌ、３Ｒが機台１に垂設されて、回転自在に設けられているものの、この螺子杆３Ｌ、３Ｒ自体は機台１に対して上下動するものではない。また螺子杆３Ｌ、３Ｒが回転駆動されない方式の材料試験機においてもこの点は同様である。したがって、ヨーク５の位置は機台１に対して固定である。他方、機台１は材料試験機の基台であり、機器の安定性等から一定の高さと大きさを有するよう構成されている。そのような一定の高さを有する機台１の更に上方に螺子杆３Ｌ、３Ｒが垂設されているわけで、試験の位置はかなり上方位になる。特にクロスヘッド４を下方に変位させて行なう引張試験は、ヨーク５とクロスヘッド４との間で行なう試験であり、ヨーク５の高さ位置が固定で高く、高い位置での試験となるため試験操作が容易ではない。この高さ位置を変更するようにするには試験機の構成が複雑となり、簡単に高さを調整することはできない。
本発明はこのような課題を解決する材料試験機を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する材料試験機は、上記課題を解決するために、機台に対して両側に２本の螺子杆を垂設しこの両螺子杆の上端間をヨークにて連結するとともに両螺子杆にそれぞれナットを螺合させ、このナットを介して両螺子杆間にクロスヘッドを架設し、前記両螺子杆またはナットの回転によってクロスヘッドを螺子杆軸方向に変位させ、ヨークとクロスヘッド間またはクロスヘッドと機台との間における試験片に負荷し試験を行なう材料試験機において、前記機台に対して２個の支承ナットを回転自在に設置し、この両支承ナットにそれぞれの前記螺子杆を螺合させて両螺子杆を支承するとともに、この両支承ナットを回転させて前記螺子杆を前記機台に対して上下させる回転駆動機構を設けたものである。したがって、支承ナットの回転駆動によって螺子杆を介しヨークやクロスヘッドを上下変位させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が提供する材料試験機を図１から図２に示す実施例にしたがって説明する。
図１は本発明による材料試験機の基本的な構成を示す図で、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが機台１に対して支承ナット２５Ｌ、２５Ｒを介して支承されている構成が開示されている。すなわち、両螺子杆３Ｌ、３Ｒは、螺子杆３Ｌに示すように機台１に対して転がり軸受２６を介して回転自在に保持された支承ナット２５Ｌに螺合されている。他方、この支承ナット２５Ｌおよび２５ＲにはＶベルト２４が巻回されている。このＶベルト２４は電動機２１の出力軸に取り付けられたプーリ２２に巻回されていて、電動機２１が回転駆動されることにより支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが回転される。この回転にて両螺子杆３Ｌ、３Ｒとともにクロスヘッド４、ヨーク５が上下動する。
【００１１】
両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒは同一の大きさであり、他方両螺子杆３Ｌ、３Ｒもそれぞれ同径であって螺子のピッチも同一である。したがって、両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが電動機２１の回転により同時に回転駆動されると、両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが機台１に対して螺子杆３Ｌ、３Ｒの長手方向に対しては固定維持されているので、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが同期して、その軸方向（鉛直方向）に変位することになる。たとえば、両支承ナット２５Ｌ、２５Ｒの右方向回転によって、両螺子杆３Ｌ、３Ｒは上方に変位し、左方向回転によって下方に変位するようになっている。
両螺子杆３Ｌ、３Ｒが下方に変位すると、クロスヘッド４およびヨーク５が一体となって降下し、上下両チャック１４、１５間に試験片（図示せず）を把持して行なう引張試験の位置が低い位置となり、試験操作を容易にする。
【００１２】
ところでこの図１の実施例ではクロスヘッド４と両螺子杆３Ｌ、３Ｒとはナット１９Ｌ、１９Ｒを介して結合しており、この点では図４と同じであるが、図１ではこのナット１９Ｌ、１９Ｒが電動機１６にて回転駆動されるように構成されている。この電動機１６の回転はプーリ１７、Ｖベルト１８を介してナット１９Ｌ、１９Ｒに伝動されクロスヘッド４を変位（たとえば下方変位）させるようになっている。なお、ナット１９Ｌ、１９Ｒは、クロスヘッド４に対して転がり軸受２０を介して回転自在に保持されているが、クロスヘッド４に対して上下動しないようクロスヘッド４の上下両側に配置された固定板３５Ｌ、３５Ｒにて保持されている。
【００１３】
したがって、上下両チャック１４、１５間に把持された試験片（図示せず）の引張試験においては、電動機１６を回転駆動させる。そして、ナット１９Ｌ、１９Ｒをたとえば右方向回転駆動させることによってクロスヘッド４が下方に変位していき、引張試験が遂行される。そして試験片に対する負荷はロードセル２７にて計測される。なお、図１において図４と同一の符号で示される部品は図４と同一であり詳細な説明は省略する。
【００１４】
このような引張試験や圧縮試験の場合、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒは回転駆動させないで固定させる。この支承ナット２５Ｌ、２５Ｒの固定は、電動機２１の駆動を停止させる。この電動機２１の駆動停止方式が十分でない場合には、Ｖベルト２４あるいは支承ナット２５Ｌ、２５Ｒを直接的に固定させる手段を設ける。なお、試験に際し試験片（図示せず）の長さによって上下両チャック１４、１５間の長さに対応すべく、このクロスヘッド４の上下動調整が必要であるが、この場合も電動機１６を回転駆動させ、ナット１９Ｌ、１９Ｒを回転駆動させる。この回転方向によってクロスヘッド４が降下し、上下両チャック１４、１５の間隔を可変させることができる。支承ナット２５Ｌ、２５Ｒは上下動しないように機台１の上下両側には固定板３６Ｌ、３６Ｒが付設されている。
【００１５】
本発明が提供する材料試験機は以上のとおりであるが、上記ならびに図１に示す実施例に限定されるものではない。たとえば図２に示すような変形例を挙げることができる。
図２は図１と同様の形で本発明の変形実施例を示す縦断面図で、この変形例ではクロスヘッド４を上下変位させて試験を行なうための駆動機構を機台１の下方位に配置させている。すなわち４Ｍは両螺子杆３Ｌ、３Ｒの下方位、換言すれば機台１の内方にて両螺子杆３Ｌ、３Ｒ間に架設された下方クロスヘッドで、この下方クロスヘッド４Ｍはその両端には軸受２８を介して両螺子杆３Ｌ、３Ｒの下方位が回転可能に係合している。同時にこの下方クロスヘッド４Ｍには電動機２９が付設されている。
【００１６】
この電動機２９の出力軸にはプーリ３０が取り付けられ、このプーリ３０と両螺子杆３Ｌ、３Ｒの下方端に固定されたプーリ３１Ｌ、３１Ｒとの間にＶベルト３２が張架されている。すなわち、これら電動機２９とプーリ３０、３１Ｌ、３１ＲおよびＶベルト３２によって両螺子杆３Ｌ、３Ｒの回転駆動機構が構成される。なお、図２において図１、図４と同一の符号で示される部品は、図１、図４と同一の部品であり、詳細な説明は省略する。
【００１７】
以上の構成であるから、電動機２９の作動によってプーリ３１Ｌ、３１Ｒを同時回転駆動することにより両螺子杆３Ｌ、３Ｒに螺合するナット６Ｌ、６Ｒとの関係によってナット６Ｌ、６Ｒおよびこのナット６Ｌ、６Ｒと一体固定のクロスヘッド４が上下動し、試験を行なうことができる。すなわち、図２には示されていないが、図１と同様クロスヘッド４とヨーク５にそれぞれ取り付けられた両チャック間に試験片が把持されるとき、クロスヘッド４がヨーク５に対して下方に変位すれば引張試験が行なわれることになる。
【００１８】
ただこの場合、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが回転駆動されるとき、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒとの螺合関係によって、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒが固定のため、両螺子杆３Ｌ、３Ｒが上下変動することになる。この上下動を中止させる必要がある場合は、電動機２９を作動させると同時に電動機２１をも作動させ、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒを逆転駆動させるなどして両螺子杆３Ｌ、３Ｒが上下動しないよう操作させることが必要となる。
【００１９】
さらに本発明においては、両螺子杆３Ｌ、３Ｒを単なる通常の螺子で形成する螺子杆ではなく、鋼球等のボールを有するナットと螺合するボール用螺子杆とすることもできる。図３はこのボール螺子方式の例を示す図で、ボール付きナット３３とボール用螺子杆３４の螺合関係が一部断面して示されている。このボール螺子方式を図１に示す螺子杆３Ｒとナット１９Ｒに示す構成に適用することによって螺合関係の摩擦が非常に少なく両螺子杆３Ｌ、３Ｒの回転駆動力も少なく、しかもいわゆる螺子送り機構が円滑に行なわれて試験も騒音が少なく精度良好に試験を行なうことができる材料試験機を提供する。このボール螺子機構の構成としては種々のものが挙げられ図３に示す実施例に限定されるものではない。なお、３３Ｈはボール付きナット３３をクロスヘッド４に固定するための止めねじ用の孔である。
【００２０】
さらに図１、図２に示す実施例においては、電動機１６、２１そして２９の回転をナット１９Ｌ、１９Ｒ、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒ等に伝達する方式をＶベルト方式にて行なう例であるが、このＶベルト方式ではなく、歯車系を介して回転を伝動させる変形例をも適用可能である。この場合、各電動機１６、２１、２９の出力軸には歯車を取り付け、ナット１９Ｌ、１９Ｒ、支承ナット２５Ｌ、２５Ｒ等には歯車を付設する必要があり、しかもこれら歯車系はクロスヘッド４や機台１に内設されるのが望ましい。
本発明は、これらの変形例を包含する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したとおりであるから、両螺子杆とクロスヘッドおよびヨークを機台に向けて下方変位でき試験機全体を小形化コンパクト化することができる。またチャックを付け換えすることなく、クロスヘッドやヨークの高さを調整するだけで試験位置を設定でき、試験操作の容易な材料試験機を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による材料試験機の構成を示す図である。
【図２】本発明による材料試験機の変形例を示す図である。
【図３】螺子送り機構としてボール螺子方式の例を示す図である。
【図４】従来における材料試験機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…機台
３Ｌ、３Ｒ…螺子杆
４…クロスヘッド
４Ｍ…下方クロスヘッド
５…ヨーク
１９Ｌ、１９Ｒ…ナット
２５Ｌ、２５Ｒ…支承ナット
１４…上チャック
１５…下チャック
１６、２１、２９…電動機
３３…ボール付きナット
３４…ボール用螺子杆
【図１】
0003821052.tif 000002
【図２】
0003821052.tif 000003
【図３】
0003821052.tif 000004
【図４】
0003821052.tif 000005