CN115683835A - 材料试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种材料试验机，即使在与轴的直动方向交叉的方向的力作用于负荷致动器的情况下，也可实现高精度的试验。一种材料试验机(1)，包括具有直动的轴(20)的负荷致动器(14)，且通过所述轴(20)的直动对试验片(TP)赋予负荷，所述材料试验机(1)中，所述负荷致动器(14)包括支撑所述轴(20)的轴承(62)，所述轴承(62)是空气轴承。

Description

材料试验机
技术领域
本发明涉及一种材料试验机。
背景技术
在如下的材料试验机中，包括将试件以相对于负荷方向倾斜的状态固定于固定夹具的装置，所述材料试验机包括对轴进行直动驱动的负荷致动器、对试件进行固定的固定夹具、以及对抵接于试件而赋予负荷的负荷构件进行固定的负荷夹具，且使负荷致动器的轴直动而使负荷构件抵接于试件，对所述试件施加负荷(例如，参照专利文献1)。
在所述材料试验机中，因试件的倾斜而在与负荷方向不同的方向上产生分力，此分力作用于负荷致动器。因此，专利文献1的材料试验机中，负荷夹具以在产生分力时能够在与负荷方向正交的方向上移动的方式构成，作用于负荷致动器的分力通过负荷夹具的移动而降低。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2013-224873号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，若与轴的直动方向交叉的方向的力稍微作用于负荷致动器，在负荷致动器的轴的直动中产生摩擦阻力。在要求高精度的试验中，存在无法忽视所述摩擦阻力带来的影响的问题。
本发明的目的在于提供一种材料试验机，即使在与轴的直动方向交叉的方向的力作用于负荷致动器的情况下，也能够进行高精度的试验。
[解决问题的技术手段]
本发明的第一形态是一种材料试验机，其包括具有直动的轴的负荷致动器，通过所述轴的直动对试验片赋予负荷，其中，所述负荷致动器包括支撑所述轴的轴承，所述轴承为空气轴承。
[发明的效果]
根据本发明的第一形态，即使在与轴的直动方向交叉的方向的力作用于负荷致动器的情况下，也能够进行高精度的试验。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的材料试验机的结构的图。
图2是负荷致动器的剖面图。
图3是图2中的第二支撑装置的引导单元的放大图。
图4是表示横向力作用于负荷致动器的杆的试验形态的例子的图。
图5是表示试验形态1的试验机本体的输出波形的一例的图。
图6是表示试验形态2的试验机本体的输出波形的一例的图。
[附图标记说明]
1：材料试验机
2：试验机主体
14：负荷致动器
20：轴
22：壳体
24：杆
41：第一支撑装置
42：第二支撑装置
52：引导单元
62：轴承
65：套筒
65B：轴承面
67A：节流孔
DA：垂直方向(直动方向)
DB：水平方向
TP：试验片
δ：间隙
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的材料试验机1的结构的图。
材料试验机1包括：对试验片TP(也称为“试件”)赋予负荷(也称为“试验力”)的试验机主体2、以及对所述试验机主体2进行控制的控制装置4。
试验机主体2包括：工作台11；两根支柱12A、12B，垂直地立设于所述工作台11；十字头13，在与这些支柱12A、支柱12B正交的方向上延伸，两端部被这些支柱12A、12B支撑；以及负荷致动器14，对配置于工作台11与十字头13之间的试验片TP赋予负荷。
工作台11、支柱12A、支柱12B以及十字头13构成负荷框，负荷致动器14配设于作为负荷框的一部分的十字头13。另外，试验机主体2包括：对试验片TP进行固定的固定夹具15、对赋予试验片TP的负荷进行检测的负载传感器(loadcell)16，所述固定夹具15在负荷致动器14的下方的位置经由负载传感器16而固定于工作台11。
此外，负载传感器16也可固定于负荷致动器14，在此种情况下，负载传感器16配设于直动的后述的轴20与固定夹具15之间。
另外，试验机主体2中，也可将负荷致动器14配置于工作台11，将负载传感器16配置于十字头13。
工作台11是载置于箱型的底座17的平面板，在底座17的内部收纳升降致动器18，所述升降致动器18对十字头13沿着支柱12A、支柱12B进行升降驱动。
本实施方式的升降致动器18包括作为驱动源的伺服马达、以及传递机构，所述传递机构将所述伺服马达的输出传递到支柱12A的下端部12A1、支柱12B的下端部12B1，使这些支柱12A、12B旋转。这些支柱12A、12B是螺纹杆，十字头13的两端部与支柱12A、支柱12B螺合。而且，支柱12A、支柱12B通过升降致动器18被旋转驱动，由此十字头13进行升降，例如根据试验片TP的大小等变更十字头13的高度位置。此外，升降致动器18例如也可为包括使十字头13升降的油压式或气压式的缸的结构，或者包括手动操作的手柄，根据此手柄的操作使十字头13升降的结构。
固定夹具15包括安装自如地连结于负荷致动器14的上卡爪15A、以及经由负载传感器16而附设于工作台11的下卡爪15B，通过这一对上卡爪15A及下卡爪15B从上下方向把持试验片TP。
此外，固定夹具15的结构能够根据材料试验的目的(种类)或试验片TP的形状等进行变更。即，固定夹具15也可为能够将试验片TP固定于工作台11，且能够对试验片TP施加由负荷致动器14产生的负荷的其他结构。
负荷致动器14包括在相对于工作台11的平面的垂直方向DA上直线移动(即上下移动)的轴20，在所述轴20的前端20A连结所述固定夹具15。对于负荷致动器14的具体结构将在后面叙述。
控制装置4是能够收发数据地与试验机主体2连接的计算机。所述计算机包括：中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或微处理器(Micro Processing Unit，MPU)等处理器、只读存储器(Read Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等存储器、以及能够进行数据通信地连接测试机主体2的接口电路，处理器通过执行存储在存储器中的程序来实现各种功能。所述功能至少包括对试验机主体2的动作进行控制的控制功能、以及对试验结果进行运算的运算功能。
即，在进行材料试验时，控制装置4向负荷致动器14输出驱动信号，由此对所述负荷致动器14的驱动进行控制，使轴20在垂直方向DA上直线移动，从而对固定于固定夹具15的试验片TP赋予负荷。在此种情况下，控制装置4输出对负荷致动器14进行驱动的驱动信号，以对试验片TP赋予与材料试验的目的对应的形态的负荷。例如，在材料试验是试验片TP的疲劳-耐久试验的情况下，控制装置4生成用于对轴20周期性地在垂直方向DA上进行进退驱动的驱动信号，并将所述驱动信号输出到负荷致动器14。负荷致动器14按照所述驱动信号对轴20进行驱动，由此对试验片TP反复赋予负荷。
当对试验片TP赋予负荷时，此负荷由负载传感器16检测，向控制装置4输出负荷的检测值。然后，控制装置4基于负荷的检测值、以及轴20的行程(试验片TP的变形量)通过运算而求出试验结果。
图2是负荷致动器14的剖面图。
本实施方式的负荷致动器14是使用电磁力对轴20进行直动驱动的电磁致动器，与使用油压缸等的致动器相比，可高精度地对负荷进行控制。如图2所示，所述负荷致动器14包括大致圆筒状的壳体22、贯通所述壳体22的杆24、收容在壳体22中的磁驱动部26，杆24构成所述轴20，磁驱动部26基于控制装置4的驱动信号对杆24进行直动驱动。负荷致动器14以杆24与垂直方向DA平行的状态设置于试验机主体2，通过负荷致动器14对试验片TP赋予以垂直方向DA为负荷方向的负荷。
磁驱动部26包括：磁电路，由永久磁铁或励磁线圈形成；绕线管，以相对于所述磁电路在垂直方向DA上能够移动的方式设置且与杆24结合；线圈，卷绕在所述绕线管上；以及驱动电路，向所述线圈供给电流，驱动电路基于控制装置4的驱动信号向线圈供给电流而使绕线管产生推力。通过所述推力，对绕线管、以及与所述绕线管结合的杆24进行直动驱动。
其次，对杆24(轴20)的支撑结构进行详细说明。
负荷致动器14在壳体22的顶面22A、及底面22B分别包括将贯通壳体22的杆24的两端部支撑为能够上下移动的第一支撑装置41以及第二支撑装置42。
第一支撑装置41及第二支撑装置42均具有大致相同的结构，包括：固定于壳体22的顶面22A或底面22B的支架50；固定于所述支架50的端部50A的杆卡止件51；以及固定于所述杆卡止件51的引导单元52。此外，针对第一支撑装置41，在杆卡止件51安装对杆24的旋转进行限制的止转机构，根据所述安装结构的有无，第一支撑装置41与第二支撑装置42的杆卡止件51的形状产生不同。
支架50是供杆24插通的中空筒状的构件，杆卡止件51是防止杆24脱落，并且限制杆24的可动范围的构件。具体而言，杆卡止件51是形成有贯通孔51A的圆板状的构件，所述贯通孔51A的直径小于支架50的内径且大于杆24的外径，且杆卡止件51使杆24贯通所述贯通孔51A并通过焊接而固定于支架50的端部50A。另一方面，对于杆24，在轴上的两处设置凸缘状的挡块25，通过各挡块25与杆卡止件51卡合，杆24无法脱落，另外，可动范围受到限制。
图3是图2中的第二支撑装置42的引导单元52的放大图。
引导单元52是对杆24的直动进行引导的装置，包括：供杆24贯通的圆筒状的外壳60；内设于所述外壳60并对杆24进行支撑的轴承62。轴承62是作为流体轴承的一种的静压式的空气轴承。空气轴承是一种使用空气作为工作流体的滑动轴承。所述轴承62包括套筒65，所述套筒65是与杆24之间隔开微小的间隙δ而包围所述杆24的轴周围的圆筒状构件，且所述轴承62利用所述间隙δ的空气压来支撑杆24。更具体而言，引导单元52在外壳60与套筒65之间具有空气从外部流入的密封的空气室66，另外，从空气室66经由给气孔67而与间隙δ连通的多个微细的节流孔67A在套筒65的轴承面65B开口。空气室66是在套筒65的外侧面65A的圆周全体上形成于外壳60的内侧的空间，设置于外壳60的外表面60A的连接器68与空气室66连通，经外部的压缩机压缩后的压缩空气从连接器68供给至空气室66。给气孔67呈沿套筒65的径向延伸的大致圆筒状，在套筒65的圆周方向上以规定间隔形成，另外，在圆周方向上排列的给气孔67的列也在套筒65的轴向上形成一列或多列(在图示例中为两列)。节流孔67A设置于各给气孔67的间隙δ侧的前端，是与所述给气孔67相比直径非常小的贯通孔。从空气室66流入给气孔67的压缩空气被节流孔67A节流，由此而提高间隙δ的空气压，而提高轴承62的刚性。
如上所述，第一支撑装置41及第二支撑装置42的引导单元52的轴承62是空气轴承，因此杆24由轴承62以非接触状态支撑，从而抑制杆24与轴承62之间的摩擦阻力的产生。
另外，在对试验片TP赋予负荷时，即使在与杆24的直动方向交叉的方向的力(以下称为“横向力”)作用于杆24的情况下，通过将轴承62的间隙δ的空气压维持为高压，而防止杆24与轴承62的接触，从而维持非接触状态。由此，即使在横向力作用于杆24的情况下，也抑制摩擦阻力的产生。
此处，节流孔67A的节流的种类有：多孔质节流，通过由多孔质形成套筒65而使节流孔67A均匀地分布在套筒65的轴承面65B的整体；自成节流，通过使给气孔67自身为小径而形成；小孔节流，在给气孔67的前端设置有凹穴；表面节流，在套筒65的轴承面65B挖出与给气孔67相连的极浅的凹部，空气在所述凹部内流动时的流体阻力起到节流的作用等。
在这些节流中，多孔质节流的轴承性能最高。但是，多孔质节流的间隙δ为数μm级的大小，在这些节流中最小。因此，在杆24的两端包括第一支撑装置41及第二支撑装置42的负荷致动器14中，对于第一支撑装置41与第二支撑装置42两者的间隙δ，使杆24的径向的相互位置对齐非常困难，在杆24直动时，通过第一支撑装置41及第二支撑装置42中的任一个，杆24容易与轴承62接触。
与此相对，自成节流及小孔节流与多孔质节流相比，间隙δ大，为10～数十μm级的大小。因此，通过将这些自成节流或小孔节流用于节流孔67A，可在第一支撑装置41与第二支撑装置42之间容易地使间隙δ的相互位置对齐，从而可防止杆24直动时的接触。在本实施方式的节流孔67A中，使用在加工性、成本方面优良的自成节流。
图4是表示横向力可作用于负荷致动器14的杆24的试验形态的例子的图。
试验形态1是如下的试验：试验片TP具有相对于杆24的直动方向(垂直方向DA)倾斜的倾斜面TPA，使杆24的前端24A(轴20的前端)以规定周期反复抵接于所述倾斜面TPA而赋予负荷，来测定试验片TP的变形。
试验形态2是如下的试验：将环构件80安装于在垂直方向DA上伸缩自如的试验片TP(例如，减震器)，在用钢丝81将所述环构件80向水平方向DB拉伸而对所述试验片TP施加水平方向DB的横向力的状态下，使杆24的前端24A(轴20的前端)以规定周期反复抵接而赋予负荷，来测定试验片TP伸缩时的滑动阻力等。
在这些试验形态1及试验形态2的任一形态中，在通过负荷致动器14的杆24的直动对试验片TP赋予负荷的情况下，包含横向力的成分的反作用力作用于杆24。
图5是表示试验形态1中的试验机主体2的输出波形的一例的图。
所述图所示的输出波形是从试验机主体2所包括的负载传感器16输出的波形，表示通过杆24对试验片TP施加的负荷的检测值。
在试验形态1中，通过将规定频率的正弦波形的驱动信号输入到负荷致动器14的磁驱动部26，杆24进行直动时的行程(位移量)也呈正弦波状变化，通过利用所述杆24对试验片TP赋予负荷，试验力的检测值也呈正弦波状变化。
但是，在试验形态1中，由于横向力作用于杆24，因此在负荷致动器14的轴承62为滑动轴承的情况下，杆24的直动受到杆24与滑动轴承的摩擦阻力的影响，结果，负荷的检测值(线A)的正弦波形产生变形，不能适当地赋予负荷，对试验产生影响。特别是对于负荷的检测值的输出波形(线A)中的变形，负荷越弱越变得显著，负荷越弱，输出波形中的摩擦阻力的影响越大。
与此相对，在轴承62为空气轴承的情况下，通过将杆24与轴承62维持为非接触状态来抑制摩擦阻力的产生，因此即使在负荷弱时，也抑制负荷的检测值(线B)的波形的变形。
图6是表示试验形态2中的试验机主体2的输出波形的一例的图。
所述图所示的输出波形是从试验机主体2所包括的负荷致动器14输出的波形，表示对杆24的行程进行检测的传感器的输出波形。在试验机主体2中，所述传感器以能够对杆24的上下移动进行检测的方式安装于负荷致动器14的杆24的上端部附近。
在试验方式2中，与试验方式1同样，通过将规定频率的正弦波形的驱动信号输入到负荷致动器14的磁驱动部26，杆24向试验片TP侧的行程也呈正弦波状变化，试验片TP的伸缩变形也呈正弦波状变化。
但是，在试验形态2中，由于横向力也作用于杆24，因此在负荷致动器14的轴承62为滑动轴承的情况下，行程的检测值(线A)的正弦波形产生变形，不能适当地赋予负荷，对试验产生影响。特别是对试验片TP进行拉伸的横向力越强，行程的检测值的输出波形(线A)中的变形越变得显著。
与此相对，在轴承62为空气轴承的情况下，即使在对试验片TP进行拉伸的横向力强时，通过将杆24与轴承62维持为非接触状态，也抑制摩擦阻力的产生，从而抑制行程的检测值(线B)的波形的变形。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，起到如下的效果。
本实施方式的材料试验机1是包括具有进行直动的杆24(轴20)的负荷致动器14，且通过所述杆24的直动对试验片TP赋予负荷的材料试验机1。而且，负荷致动器14包括对杆24进行支撑的轴承62，所述轴承62是空气轴承。
根据所述结构，即使在横向力作用于杆24的情况下，由于杆24被轴承62以非接触状态支撑，因此抑制摩擦阻力的产生。由此，即使产生横向力，材料试验机1的输出波形也不会产生紊乱，能够进行高精度的试验。
除此之外，通过抑制轴承62中的摩擦阻力的产生，也抑制发热。
进而，由于轴承62是空气轴承，因此利用间隙δ的高压气体在力平衡的位置支撑杆24。由此，与滑动轴承或滚动轴承等一般的轴承的嵌合精度相比，提高轴心的定位精度。
在本实施方式的材料试验机1中，负荷致动器14包括对杆24的两端部的各个进行支撑的轴承62，轴承62的各个包括：包围杆24的套筒65、以及在套筒65的轴承面65B开口的多个节流孔67A，节流孔67A为自成节流。
根据所述结构，与节流孔67A为多孔质节流的情况相比，轴承62的间隙δ变大，可容易地使杆24的两端部的轴承62各自的间隙δ的相互位置对齐。由此，可防止在杆24进行直动时与轴承62接触。
此外，节流孔67A也可为小孔节流。
在本实施方式的材料试验机1中，负荷致动器14以使杆24的行程呈正弦波状变化的方式对所述杆24进行驱动。
根据所述结构，可利用杆24以规定周期反复对试验片TP赋予负荷而进行试验。在此种情况下，即使当由于负荷的反作用力而横向力作用于杆24时，通过将杆24与轴承62维持为非接触状态，杆24与轴承62之间的摩擦阻力的产生得到抑制，并且杆24的行程的波形变为无变形的正弦波状。
在本实施方式的材料试验机1中，负荷致动器14的杆24与具有相对于杆24的直动方向倾斜的倾斜面TPA的试验片TP的所述倾斜面TPA抵接，或者对在杆24的直动方向上伸缩，且被施加了横向力的状态下的试验片TP赋予负荷。
在所述结构中，由杆24对试验片TP的倾斜面TPA赋予负荷，或者杆24对被施加了横向力的状态下的试验片TP赋予负荷，由此横向力作用于杆24。但是，即使在所述横向力作用的情况下，由于杆24与轴承62被维持为非接触状态，因此不会受到摩擦阻力的影响，而可高精度地进行对试验片TP的试验。
此外，所述的实施方式只是例示了本发明的一形态，在不脱离本发明的主旨的范围内能够任意地变形及应用。
在所述实施方式中，作为材料试验机1进行的试验，例示了负荷致动器14使杆24(轴20)周期性地进行直动而对试验片TP反复赋予负荷的试验。但是，试验也可为负荷致动器14将杆24(轴20)持续地推出而对试验片TP持续地赋予负荷的试验。
在所述实施方式中，例示了轴承62为空气轴承的情况，但轴承62也可为使用液体作为流体的流体轴承。在此种情况下，对轴承62实施液体的泄漏对策。
在所述实施方式中，材料试验机1也可为通过十字头13的升降(移动)而对试验片TP赋予负荷的结构，在所述结构中，对所述十字头13进行驱动的致动器的轴承使用空气轴承。其中，在所述结构中，由于施加在轴承上的力比施加在所述实施方式中的轴承62上的力大，因此通过并用干式轴承作为致动器的轴承，可提高安全性。
另外，所述实施方式中的水平及垂直等方向、或各种数值、形状、材料只要并无特别说明，则包含起到与这些方向或数值、形状、材料相同的作用效果的范围(所谓均等的范围)。
[形态]
本领域技术人员应当理解，所述例示性实施方式是以下形态的具体例。
(第1项)一形态的材料试验机可为如下的材料试验机，包括具有直动的轴的负荷致动器，通过所述轴的直动对试验片赋予负荷，所述材料试验机中，所述负荷致动器包括对所述轴进行支撑的轴承，且所述轴承为空气轴承。
根据第1项所记载的材料试验机，即使在与轴的直动方向交叉的方向的力作用于负荷致动器的情况下，也能够进行高精度的试验。
(第2项)在根据第1项所述的材料试验机中，所述负荷致动器包括对所述轴的两端部的各个进行支撑的所述轴承，所述轴承的各个包括包围所述轴的套筒、以及在所述套筒的轴承面开口的多个节流孔，所述节流孔可为自成节流或小孔节流。
根据第2项所述的材料试验机，可容易地使所述轴的两端部的所述轴承中的间隙各自的相互位置对齐。
(第3项)在根据第1项或第2项所述的材料试验机中，所述负荷致动器以使所述轴的行程呈正弦波状变化的方式对所述轴进行驱动。
根据第3项所述的材料试验机，即使在与直动方向交叉的力作用于轴的情况下，也可将轴的行程的波形维持为无变形的正弦波状。
(第4项)在根据第1项至第3项中任一项所述的材料试验机中，所述负荷致动器的轴可与具有相对于所述轴的直动方向倾斜的倾斜面的所述试验片的所述倾斜面抵接，或者对在所述轴的直动方向上伸缩，且在与所述直动方向交叉的方向上被施加了力的状态下的所述试验片赋予负荷。
在根据第4项所述的材料试验机中，利用轴对试验片的倾斜面赋予负荷，或者轴对被施加了横向力的状态下的试验片赋予负荷，由此横向力作用于轴。但是，即使在横向力作用的情况下，由于轴与轴承维持为非接触状态，因此，不会受到摩擦阻力的影响，可高精度地进行对试验片的试验。

Claims (4)

1.一种材料试验机，其特征在于，包括具有直动的轴的负荷致动器，通过所述轴的直动对试验片赋予负荷，且所述材料试验机中，
所述负荷致动器包括支撑所述轴的轴承，所述轴承是空气轴承。
2.根据权利要求1所述的材料试验机，其特征在于，
所述负荷致动器包括对所述轴的两端部的各个进行支撑的所述轴承，
所述轴承的各个包括：
套筒，包围所述轴；以及
多个节流孔，在所述套筒的轴承面开口，
所述节流孔是自成节流或小孔节流。
3.根据权利要求1或2所述的材料试验机，其特征在于，所述负荷致动器以使所述轴的行程呈正弦波状变化的方式对所述轴进行驱动。
4.根据权利要求1所述的材料试验机，其特征在于，
关于所述负荷致动器的轴，
与具有相对于所述轴的直动方向倾斜的倾斜面的所述试验片的所述倾斜面抵接，或者
对在所述轴的直动方向上伸缩且在与所述直动方向交叉的方向上被施加了力的状态下的所述试验片赋予负荷。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4090936A1 (en) * 2020-01-14 2022-11-23 Mts Systems Corporation Testing system with column brace

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01197627A (ja) * 1988-02-02 1989-08-09 Fujitsu Ltd 曲げクリープ試験用測定装置
JPH03200046A (ja) * 1989-12-28 1991-09-02 Ngk Spark Plug Co Ltd 繰返し疲労試験装置
JPH04301188A (ja) * 1991-03-29 1992-10-23 Aisin Seiki Co Ltd 気体軸受をもつ流体圧縮装置
JP3166627B2 (ja) * 1996-08-14 2001-05-14 株式会社島津製作所 材料試験機
DE10106204A1 (de) * 2001-02-10 2002-08-14 Rieter Ingolstadt Spinnerei Offenend-Spinnvorrichtung mit einem aerostatischen Radiallager für einen Spinnrotor
KR100774009B1 (ko) * 2005-10-14 2007-11-08 삼성전자주식회사 공기베어링용 강성실험장치
JP2010127797A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Shimadzu Corp 小型材料試験機
DE102014103299B4 (de) * 2014-03-12 2021-07-22 Spektra Schwingungstechnik Und Akustik Gmbh Dresden Schwingungserreger mit Lastkompensation
WO2019074719A1 (en) * 2017-10-09 2019-04-18 Waters Technologies Corporation CONTINUOUS DETERMINATION OF MEDIUM RIGIDITY AND LOAD GAIN FOR ADAPTIVE ACTUATOR CONTROL
CN110057582B (zh) * 2019-05-23 2021-09-24 河南科技大学 流体静压轴承径向刚度测试装置
JP7180572B2 (ja) * 2019-09-17 2022-11-30 株式会社島津製作所 材料試験機
KR102255095B1 (ko) * 2020-05-18 2021-05-25 현대자동차주식회사 탄성재료 진동시험장치

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