JP2005351655A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ねじ棹式の材料試験機において試験中にクロスヘッドが捩じれることがなく、試験中に試験片が捩じれることに起因して試験結果に含まれる誤差の発生を防止する。
【解決手段】 クロスヘッド５の両端部に固定したナット６ａ，６ｂにそれぞれねじ棹２ａ，２ｂをねじ込み、これらのねじ棹２ａ，２ｂに回転を与えることによりクロスヘッド５を移動させ、試験片Ｗに負荷を加える材料試験機において、ねじ棹２ａ，２ｂのうち一方２ａを右ねじとし、他方２ｂを左ねじとして互いに逆向きに回転させることでクロスヘッド５を移動させるように構成することにより、ねじ棹２ａ，２ｂの回転時にクロスヘッド５の両端部に作用するモーメントを逆向きとし、クロスヘッド５を捩じる力が発生しないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は材料試験機に関し、更に詳しくは、２本のねじ棹の回転によりクロスヘッドを移動させることによって試験片に負荷を加える方式の材料試験機に関する。

材料試験機においては、一般に、負荷機構を駆動して試験片に負荷を与えつつ、試験片に加わる刻々の試験力や伸びなどを計測するが、負荷機構としては、テーブルに対して上下動することによって試験片に負荷を加えるクロスヘッドを、その両端部に固定したナットにそれぞれ螺合する２本のねじ棹の回転により移動させる機構を採用したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

このようなねじ棹によりクロスヘッドを移動させるタイプの材料試験機の例を図３に部分断面図で示す。テーブル３１に鉛直の２本のねじ棹３２ａ，３２ｂが回動自在に支持されている。これらの各ねじ棹３２ａ，３２ｂには、モータ３３の回転がウォーム減速機３４ａ，３４ｂなどからなる伝達機構３４を通じて伝達され、互いに同方向への回転が与えられる。

そして、これらのねじ棹３２ａ，３２ｂは、クロスヘッド３５の両端部に固定されたナット３６ａ，３６ｂにねじ込まれており、従ってモータ３３を駆動して各ねじ棹３２ａ，３２ｂに回転を与えることによって、クロスヘッド３５がテーブル３１に対して上下動する。引張試験を行う場合には、テーブル３１およびクロスヘッド３５に互いに対向するように一対の掴み具３７ａ，３７ｂが装着され、これらの掴み具３７ａ，３７ｂに試験片Ｗの両端部を把持した状態でクロスヘッド３５を上昇させることによって、試験片Ｗに引張荷重が加えられる。

なお、ねじ棹としては、台形ねじやボールねじが用いられ、ボールねじを用いる場合にはボールナットがクロスヘッドの両端部に固定される。
特開２００２─２５０６８２号公報

ところで、以上のような２本のねじ棹の回転によりクロスヘッドを移動させる従来の材料試験機においては、図４に図３のＡ−Ａ断面図で示すように、各ねじ棹３２ａ，３２ｂの回転により、クロスヘッド３５にはナット３６ａ，３６ｂを通じて各ねじ棹３２ａ，３２ｂの回りに同じ向きの捩じりモーメントが作用する結果、クロスヘッド３５には全体として図中矢印Ｔで示すような捩じり力が作用する。図３の構造においてこの捩じり力Ｔに対抗する構体は２本のねじ棹３２ａ，３２ｂのみであるため、捩じり剛性を高くすることは困難である。

そのため、テーブル３１に対してクロスヘッド３５が鉛直軸の回りに捩じれ、しかもその捩じれ量はクロスヘッド３５の上下方向位置に応じて変化するという問題があった。このクロスヘッド３５の捩じれにより、試験片Ｗが試験中に捩じれ、特に精密な試験を行う場合には、試験結果に誤差が生じる場合があるという問題があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ねじ棹式の材料試験機において試験中にクロスヘッドが捩じれることがなく、もって精密な試験を常に誤差を生じることなく行うことのできる材料試験機の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明の材料試験機は、クロスヘッドの移動により試験片に負荷を加えるとともに、そのクロスヘッドの移動を、当該クロスヘッドの両端部に固定されたナットに螺合する２本のねじ棹の回転により行うように構成された材料試験機において、上記２本のねじ棹のうち一方が右ねじであり、他方が左ねじであることによって特徴づけられる。

本発明は、ねじ棹の回転によりクロスヘッドの両端部に作用するモーメントを互いに逆向きとすることによって、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、本発明においては、クロスヘッドの両端のナットにねじ込まれる２本のねじ棹のうち、一方を右ねじ、他方を左ねじとし、クロスヘッドの移動に際しては２本のねじ棹を互いに逆向きに回転させる。これにより、ねじ棹の回転によりクロスヘッドの両端部に作用するモーメントは逆向きとなり、クロスヘッドがテーブルに対して捩じれる力が発生しない。

ここで、クロスヘッドの両端部に逆向きのモーメントが作用すると、クロスヘッドを曲げる力が発生することになるが、クロスヘッドの曲げ剛性は容易に高くすることが可能であり、特に問題は生じることはない。

本発明によれば、２本のねじ棹を右ねじと左ねじとして、これらを互いに逆向きに回転駆動することによりクロスヘッドを移動させるので、クロスヘッドの両端には互いに逆向きのモーメントが作用することになり、クロスヘッドを捩じる力が発生せず、従って、試験中の試験片に捩じれが生じるといった不具合が生じず、精密な試験であっても常に誤差のない正確な試験結果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明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の構成を示す部分断面図である。

テーブル１に２本のねじ棹２ａ，２ｂが回動自在に支持されており、これらの各ねじ棹２ａ，２ｂは、モータ３とその回転を伝達する伝達機構４とからなる回転駆動機構により回転が与えられる。

各ねじ棹２ａ，２ｂのうち、一方のねじ棹２ａは従来と同様の右ねじであるが、他方のねじ棹２ｂは左ねじであって、これらの各ねじ棹２ａ，２ｂに は互いに逆向きの回転が与えられる。すなわち、伝達機構４は、ウォーム減速機４ａ，４ｂを含む従来のものと同等の機構を採用しており、モータ３の回転を、２つのタイミングプーリ４ｃ，４ｄとタイミングベルト４ｅにより水平軸４ｆに伝達し、この水平軸４ｆの回転を、その両端に設けられたウォーム減速機４ａ，４ｂにより鉛直のねじ棹２ａ，２ｂに伝達するのであるが、各ウォーム減速機４のうち、ねじ棹２ｂに対応するウォーム減速機４ｂについては、左ねじのウォームを用いている。これにより、モータ３の回転が、ねじ棹２ａと２ｂに対して逆向きの回転として伝達される。

各ねじ棹２ａおよび２ｂは、それぞれクロスヘッド４の両端部に固定された右ねじのナット６ａおよび左ねじのナット６ｂにねじ込まれており、これにより、モータ３を駆動して各ねじ棹２ａ，２ｂを互いに逆向きに回転させることによって、クロスヘッド５がテーブル１に対して上下動する。なお、引張試験を行う場合には、従来と同様にテーブル１およびクロスヘッド５に互いに対向するように一対の掴み具７ａ，７ｂが装着され、これらの掴み具７ａ，７ｂに試験片Ｗの両端部を把持した状態でクロスヘッド５を上昇させる。

以上の本発明の実施の形態によると、図２に図１のＡ−Ａ断面図を示すように、モータ３の駆動により各ねじ棹２ａ，２ｂが逆向きに回転するため、クロスヘッド５の両端部には各ねじ棹２ａ，２ｂの回りに逆向きのモーメントが作用する結果、従来のような捩じり力が作用することはなく、クロスヘッド５には同図に矢印Ｂで示すような曲げ力が働く。クロスヘッド５の曲げ剛性は、その厚みや幅を適宜に選択する等によって簡単に高くすることができ、曲げ力Ｂによるクロスヘッド５の歪みを０もしくは無視し得る程度とすることができる。

従って、本発明の実施の形態によると、試験中に試験片Ｗが捩じれることがなく、精密な試験においてもその試験結果に試験片の捩じれに起因する誤差が含まれることがない。

なお、ねじ棹２ａ，２ｂのねじは台形ねじであってもよいしボールねじであってもよく、また、ねじ棹２ａ，２ｂの頂部をクロスヨークで連結したもの、更には、ねじ棹２ａ，２ｂに隣接してガイド棒を配置したものにも本発明を適用し得ることは勿論である。

本発明の実施の形態の構成を示す部分断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図で示す本発明の実施の形態におけるクロスヘッドに作用するモーメントとそのモーメントにより生じる曲げ力の説明図である。 ２本のねじ棹の回転によりクロスヘッドを移動させる方式の従来の材料試験機の構成例を示す部分断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図で示す従来のねじ棹式の材料試験機のクロスヘッドに作用するモーメントとそのモーメントにより生じる捩じり力の説明図である。

符号の説明

１ テーブル
２ａ ねじ棹（右ねじ）
２ｂ ねじ棹（左ねじ）
３ モータ
４ 伝達機構
４ａ，４ｂ ウォーム減速機
４ｃ，４ｄ タイミングプーリ
４ｅ タイミングベルト
４ｆ 水平軸
５ クロスヘッド
６ａ，６ｂ ナット
７ａ，７ｂ 掴み具
Ｗ 試験片

Claims (1)

1. クロスヘッドの移動により試験片に負荷を加えるとともに、そのクロスヘッドの移動を、当該クロスヘッドの両端部に固定されたナットに螺合する２本のねじ棹の回転により行うように構成された材料試験機において、
   上記２本のねじ棹のうち一方が右ねじであり、他方が左ねじであることを特徴とする材料試験機。

Images