JP2024079404A - 材料試験機、及び負荷機構 - Google Patents

Abstract

【課題】軸の直動方向に交差する方向の力が負荷アクチュエータに作用し得る場合でも、高精度な試験が可能な材料試験機を提供する。【解決手段】直動する軸を有する負荷アクチュエータ３を備え、軸１０の直動によってショックアブソーバ２５に負荷を与える材料試験機１において、軸１０の直動方向に交差する方向のショックアブソーバ２５に作用する横力とは逆方向に作用する力を、軸１０に負荷する第２負荷機構３０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、材料試験機、及び負荷機構に関する。

軸を直動駆動する負荷アクチュエータと、供試体を固定する固定治具と、供試体に当接して負荷を与える負荷部材を固定する負荷治具と、を備え、負荷アクチュエータの軸を直動させて負荷部材を供試体に当接させ、当該供試体に負荷を加える材料試験機において、供試体が負荷方向に対して傾けた状態で固定治具に固定される装置がある（例えば、特許文献１参照）。かかる材料試験機においては、供試体の傾きに起因して、負荷方向と異なる方向に分力が生じ、この分力が負荷アクチュエータに作用する。そこで、特許文献１の材料試験機は、分力の発生時に負荷方向に直交する方向に移動可能に負荷治具が構成されており、負荷アクチュエータに作用する分力が負荷治具の移動によって低減されるようになっている。

特開２０１３－２２４８７３号公報

しかしながら、軸の直動方向に交差する方向の力が負荷アクチュエータに少しでも作用すると、軸の直動に摩擦抵抗が生じる。
負荷アクチュエータは、直動ベアリングや無給油ブッシュなどの軸受により軸を支えているが、供試体の形状や材料試験の条件などにより、軸の直動方向に交差する方向に軸を押し付ける横力が大きくなると、軸受の摩耗が早まる。また摺動による摩擦力は負荷アクチュエータの動作精度を低下させる課題がある。
本発明は、軸受の摩耗を早めることなく、動作精度の低下を防ぐことができる材料試験機、及び負荷機構を提供することを目的とする。

本発明は、直動する軸を有する負荷アクチュエータを備え、前記軸の直動によって供試体に負荷を与える材料試験機において、前記軸の直動方向に交差する方向の前記供試体に作用する横力とは逆方向に作用する力を、前記軸に負荷する負荷機構を備える。

本発明によれば、負荷アクチュエータに横力が作用しても、軸受の摩耗を抑制し、動作精度の低下を防ぐことができる。

実施形態１に係る材料試験機の正面図である。 図１のＢ－Ｂ矢視図である。 図１のＡ－Ａ矢視図である。 負荷機構の側面拡大図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、正弦波形の一例を示す図である。 実施形態２の概略構成を示す図である。 実施形態３の負荷アクチュエータの断面図である。 図７に示す第２支持装置のガイドユニットの拡大図である。

［実施形態１］
以下、図面を参照して本発明の実施形態１について説明する。
図１は、材料試験機１の正面図である。
実施形態１に係る材料試験機１は、試験機本体２と、当該試験機本体２を制御する制御装置１００と、を備える。
試験機本体２は、テーブル２３と、当該テーブル２３に垂直に設けられた複数の支柱９０、９５と、これらの支柱９０、９５に支持されたクロスヘッド４と、ショックアブソーバ（供試体）２５に負荷を与える負荷アクチュエータ３と、を備える。
テーブル２３、支柱９０、９５、及びクロスヘッド４は負荷枠を構成し、負荷アクチュエータ３は、クロスヘッド４に配設される。
試験機本体２は、ショックアブソーバ２５を固定する上掴み具１５、及び下掴み具２９と、ショックアブソーバ２５に与えられる垂直方向ＤＡに平行な負荷を検出するロードセル２７と、を備える。

負荷アクチュエータ３は、電磁力を用いて軸１０を直動駆動する電磁アクチュエータであり、油圧シリンダなどを用いたアクチュエータに比べて高精度に負荷を制御できる。負荷アクチュエータ３の軸１０は、テーブル２３の平面に対して垂直方向ＤＡに直線移動する。この軸１０に上掴み具１５が連結される。
負荷アクチュエータ３の軸１０は、軸受５により支えられる。軸受５は、例えば、直動ベアリングや無給油ブッシュなどである。

制御装置１００は、データの送受が可能に試験機本体２に接続されたコンピュータである。かかるコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリと、試験機本体２がデータ通信可能に接続されるインターフェース回路と、を備え、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する。この機能には、試験機本体２の動作を制御する制御機能、及び、試験結果を演算する演算機能が少なくとも含まれる。

制御装置１００は、負荷アクチュエータ３に駆動信号を出力することで、負荷アクチュエータ３の駆動を制御し、軸１０を垂直方向ＤＡに直線移動させ、上掴み具１５と下掴み具２９で固定されたショックアブソーバ２５に負荷を与える。
制御装置１００は、試験の目的に応じた態様の負荷がショックアブソーバ２５に与えられるように負荷アクチュエータ３を駆動する駆動信号を出力する。
例えば、軸１０を周期的に垂直方向ＤＡに進退駆動するための駆動信号を生成し、駆動信号を負荷アクチュエータ３に出力する。負荷アクチュエータ３が駆動信号にしたがって軸１０を駆動することで、ショックアブソーバ２５に繰り返し負荷が与えられる。ショックアブソーバ２５に負荷が与えられると、負荷がロードセル２７によって検出され、制御装置１００に負荷の検出値が出力される。制御装置１００は、負荷の検出値、及び、軸１０のストローク等に基づいて試験結果を演算によって求める。ショックアブソーバ２５のピストン速度に対する減衰力特性評価の試験等を行う。例えば、後述する第１負荷機構３５が、伸縮ロッド２０に付与する横力によって、ショックアブソーバ２５に生じる摺動抵抗の影響を評価する。

材料試験機１は、負荷アクチュエータ３により、ショックアブソーバ２５の伸縮ロッド２０の直動方向に負荷をかけて、疲労・耐久試験を行い、この試験中には、伸縮ロッド２０に対して、軸１０の直動方向に交差する方向の力（横力）が、第１負荷機構（強制負荷機構）３５により、強制的に負荷される。

第１負荷機構３５は、上部体７１と、下部体７２と、これらを連結する連結体７３とを備え、連結体７３により支柱９５に支持される。
図２は、図１のＢ－Ｂ矢視図である。
連結体７３は、図２に示すように、２つの部分７７、７８に分割され、一方の部分７７には縦溝７９が形成される。縦溝７９には、支柱９５に配置されて、上下に延びるレール９６が嵌る。なお、レール９６は、図１では、支柱９５の裏面に配置される。
第１負荷機構３５は、支柱９５を挟んで、２つの部分７７、７８をボルトで締め付け固定することで、支柱９５に固定される。第１負荷機構３５は、支柱９５に対し、取り付け高さを調節可能である。
図１に示すように、上部体７１にはプーリー７４が支持され、プーリー７４には横力伝達ワイヤ５０が巻回される。
横力伝達ワイヤ５０の一端５０Ａは、図２に示すように、クランプ４０に連結される。クランプ４０は、ショックアブソーバ２５の伸縮ロッド２０を把持する。

横力伝達ワイヤ５０の他端５０Ｂは、図１に示すように、連結子３２に係止される（後述する図４参照）。連結子３２は、コイルばね５３に連結される。このコイルばね５３の下端は、下部ピン５４に連結される。コイルばね５３の張力は、横力伝達ワイヤ５０、及び、クランプ４０を介して、ショックアブソーバ２５の伸縮ロッド２０に伝達され、伸縮ロッド２０には、軸１０の直動方向に交差する方向（図２のＰ方向）の所定の横力が強制的に負荷される。

本実施形態では、上記横力に対する反力となる力（逆方向の力）が、第２負荷機構（負荷機構）３０により負荷される。

第２負荷機構３０は、上部体６１と、下部体６２と、これらを連結する連結体６３とを備え、連結体６３により支柱９０に支持される。
図３は、図１のＡ－Ａ矢視図である。
連結体６３は、図３に示すように、２つの部分８７、８８に分割され、一方の部分８７には縦溝８９が形成される。縦溝８９には、支柱９０に配置されて、上下に延びるレール９１（図１参照。）が嵌る。第２負荷機構３０は、支柱９０を挟んで、２つの部分８７、８８をボルトで締め付け固定することで、支柱９０に固定される。第２負荷機構３０は、支柱９０に対し、取り付け高さを調節可能である。
図１に示すように、上部体６１にはプーリー６４が支持され、プーリー６４には負荷伝達ワイヤ４５が巻回される。負荷伝達ワイヤ４５の一端４５Ａは、図３に示すように、結合板４１に接続され、結合板４１には、クランプ１２が連結される。クランプ１２は、一対の挟み体１３、１４を備え、一対の挟み体１３,１４の間に、上掴み具１５の上軸１６を挟み、一対の挟み体１３、１４をボルト１７で締め付けて、クランプ１２が、上掴み具１５の上軸１６に固定される。

図４は、第２負荷機構３０の側面拡大図である。
負荷伝達ワイヤ４５の他端４５Ｂは、図４に示すように、連結子３２に接続され、連結子３２には、連結軸３３が連結される。連結軸３３は、下部体６２を貫通して下方に延び、貫通した連結軸３３の外周には、ばね体６５が配置される。ばね体６５は、上部カラー６５Ａ及び下部カラー６５Ｂの間に圧縮して装着される。
下部カラー６５Ｂの下方には、調整ナット６６が配置されており、調整ナット６６は連結軸３３の下端に螺合される。
ばね体６５は、連結軸３３を下方に押し下げる。ばね体６５の下方に向かう張力は、連結軸３３、連結子３２、負荷伝達ワイヤ４５、及び、クランプ１２を介して、上掴み具１５の上軸１６に伝達される。これによれば、第１負荷機構３５により、伸縮ロッド２０に横力が作用しても、横力に対し、反力となる力（図３のＮ方向の力）が、第２負荷機構３０を介して、上掴み具１５に負荷される。
プーリー６４は、ばね体６５が生じる弾性力由来のワイヤ張力の向きを適切な方向に変化させる。ばね体６５は、下部カラー６５Ｂの下方の調整ナット６６を、ユーザーが調整することにより、負荷の大きさを変化させ得る。ばね体６５の弾性力の大きさは、ロードセル６０によって計測される。

本実施形態では、第２負荷機構３０は、上掴み具１５に引張り力を伝達したが、負荷アクチュエータ３の軸１０に伝達してもよい。

図３に示すＮ方向と、図４に示すＰ方向と、は逆方向であることが望ましく、第１負荷機構３５による負荷によって負荷アクチュエータ３の軸１０が軸受５に押しつけられないように、ユーザーは、第２負荷機構３０が軸１０に付与する負荷を調整する。言い換えれば、試験のために供試体にはモーメントを掛けるが、負荷アクチュエータ３にはモーメントが掛かり難いように、第２負荷機構３０を調整する。なお、第２負荷機構３０の構成は、上記構成に限定されない。

本実施形態の材料試験機１は、直動する軸１０を有する負荷アクチュエータ３を備え、軸１０の直動によってショックアブソーバ（供試体）２５に負荷を与えて、疲労・耐久試験や、摺動特性評価を行う材料試験機１である。この材料試験機１は、疲労・耐久試験中に、ショックアブソーバ２５に対して、軸１０の直動方向に交差する方向の力（横力）を、強制的に負荷するための第１負荷機構（強制負荷機構）３５を備える。
そして材料試験機１は、疲労・耐久試験の材料試験中にショックアブソーバ２５の伸縮ロッド２０に作用する横力に対して、反力となる力を軸１０に負荷する第２負荷機構（負荷機構）３０を備える。
第２負荷機構は、負荷アクチュエータ３からショックアブソーバ２５の上掴み具１５までの範囲に、横力とは逆方向の力を負荷する。
この構成によれば、負荷アクチュエータ３に大きな横力が作用しても、軸受５の摩耗を抑制し、負荷アクチュエータ３の動作精度の低下を防げる。

第２負荷機構３０が軸１０に負荷を与える位置は、負荷アクチュエータ３の軸受５と、ショックアブソーバ２５との間に設定される。
これにより、ショックアブソーバ２５に大きな横力を加える試験を行った場合でも、負荷アクチュエータ３の軸受５に掛かる力が低減し、軸受５の損耗を抑制し、負荷アクチュエータ３の動作精度の低下を防ぐことができる。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、正弦波形を例示する。
正弦波形は、試験機本体２が備えるロードセル２７から出力される波形であり、軸１０によってショックアブソーバ２５に与えられる負荷の検出値を示す。正弦波形の駆動信号が負荷アクチュエータ３に入力されることで、軸１０の直動時のストローク（変位量）が正弦波状に変化する。
図５（Ａ）に示すように、横力が零Ｎのときは、出力正弦波形に乱れは生じない。図５（Ｂ）は、第２負荷機構３０がない場合の、横力が５０Ｎのときの正弦波形を例示する。軸受５は横力を受けると、摩擦力が増加して、第２負荷機構３０がない場合、出力正弦波形の頂点Ｔ１、Ｔ２の波形に乱れが生じる。これに対し、実施形態１の試験機本体２は、第２負荷機構３０を備えるため、５０Ｎの大きな横力が作用しても、軸受５に横力が作用しなくなり、図５（Ａ）に示す横力が零Ｎのときと同等の出力正弦波形となり、正弦波形に乱れがないことが判明した。これによれば、摩擦力が減少し、負荷アクチュエータ３の動作精度の低下を防ぐことができる。

実施形態１の材料試験機１は、直動する軸１０を有する負荷アクチュエータ３を備え、軸１０の直動によってショックアブソーバ２５に負荷を与えて、疲労・耐久試験を行う材料試験機１である。
この材料試験機１は、疲労・耐久試験中に、ショックアブソーバ２５に対し、軸１０の直動方向に交差する方向の力（横力）を、強制的に負荷するための第１負荷機構（強制負荷機構）３５を備える。
そして材料試験機１は、疲労・耐久試験の材料試験中にショックアブソーバ２５の伸縮ロッド２０に作用する横力に対し、逆方向の力を軸１０に負荷する第２負荷機構（負荷機構）３０を備える。
第２負荷機構３０は、負荷アクチュエータ３からショックアブソーバ２５の上掴み具１５までの範囲に、横力とは逆方向の力を負荷する。
この構成では、負荷アクチュエータ３に大きな横力が作用しても、軸受５の摩耗を抑制し、動作精度の低下を防げる。

［実施形態２］
図６は、実施形態２の概略構成を示す。
図６では、図１と同一部分に同一符号を付し、説明を省略する。
実施形態２では、実施形態１と異なり、第１負荷機構３５を備えておらず、上記横力に抗する負荷を軸１０に付与するための、実施形態１における第２負荷機構と同じ構成の第２負荷機構（負荷機構）３０を備えている。
実施形態２では、試験片ＴＰの形状が、側面視で、くの字状に屈曲した形状である。この場合には、軸１０に上記横力が発生する。
実施形態２では、軸１０の直動方向（垂直方向ＤＡ）に対して試験片ＴＰが傾斜した傾斜面ＴＰＡを有し、この傾斜面ＴＰＡに軸１０の先端１０Ａを所定周期で繰り返し当接させて負荷を与え、試験片ＴＰの変形を測定する。この場合、軸１０の直動方向に交差する方向の分力Ｑ（横力）が、試験片ＴＰに発生する。

実施形態２では、第２負荷機構３０が、軸１０に作用する分力Ｑと逆方向の力を軸１０に負荷するため、軸受５の摩擦抵抗の発生が抑えられ、負荷アクチュエータ３の摺動抵抗を減らすことができる。
実施形態２では、試験片ＴＰの形状に依拠して、軸１０の直動方向に交差する方向の分力Ｑが試験片ＴＰに発生しても、第２負荷機構３０を備えるため、軸受５の摩耗を抑制し、動作精度の低下を防ぐことができる。
この構成では、負荷アクチュエータ３に大きな横力が作用しても、軸受５の摩耗を抑制し、動作精度の低下を防げる。

［実施形態３］
実施形態３では、図７及び図８に示すように、負荷アクチュエータ３の軸受に対し、静圧式の空気軸受１６２が用いられる。なお、図７及び図８では、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。以降、空気軸受１６２を軸受１６２と称する。
実施形態３では、実施形態１と同様に、第１負荷機構（強制負荷機構）３５、及び、第２負荷機構（負荷機構）３０、を共に備える。図７及び図８では、第１負荷機構３５、第２負荷機構３０の図示を省略する。

図７は、負荷アクチュエータ３の断面図である。
実施形態３の負荷アクチュエータ３は、略円筒状のケーシング１２２と、当該ケーシング１２２を貫通する軸１０と、ケーシング１２２に収容された磁気駆動部１２６と、を備える。磁気駆動部１２６は、制御装置１００の駆動信号に基づいて軸１０を直動的に駆動する。負荷アクチュエータ３は、軸１０が垂直方向ＤＡに平行になる状態で試験機本体２に設けられ、垂直方向ＤＡを負荷方向とする負荷が負荷アクチュエータ３によってショックアブソーバ２５に与えられる。

磁気駆動部１２６は、永久磁石、又は励磁コイルによって形成された磁気回路と、当該磁気回路に対して垂直方向ＤＡに移動可能に設けられ、軸１０に結合されたボビンと、当該ボビンに巻回されたコイルと、当該コイルに電流を供給するドライバ回路と、を備え、ドライバ回路が制御装置１００の駆動信号に基づいて、コイルに電流を供給してボビンに推力を発生させる。この推力によってボビン、及び、当該ボビンに結合された軸１０が直動駆動される。

次いで軸１０の支持構造について説明する。
負荷アクチュエータ３は、ケーシング１２２の天面２２Ａ、及び底面２２Ｂのそれぞれに、ケーシング１２２を貫通する軸１０の両端部を上下動可能に支持する第１支持装置１４１と、第２支持装置１４２と、を備える。
第１支持装置１４１、及び第２支持装置１４２はいずれも略同一の構成を有し、ケーシング１２２の天面２２Ａ、又は底面２２Ｂに固定されるホルダー１５０と、当該ホルダー１５０の一端５０Ａに固定されたロッド係止具１５１と、当該ロッド係止具１５１に固定されたガイドユニット１５２と、を備える。なお、第１支持装置１４１には、軸１０の回転を制限する回り止め機構がロッド係止具１５１に取り付けられており、この取付け構造の有無により、第１支持装置１４１と第２支持装置１４２のロッド係止具１５１の形状に違いが生じている。

ホルダー１５０は、軸１０が挿通される中空筒状の部材であり、ロッド係止具１５１は、軸１０の脱落を防止し、また軸１０の可動範囲を制限する部材である。
具体的には、ロッド係止具１５１は、ホルダー１５０の内径よりも小さく、かつ、軸１０の外径よりも大きな径の貫通孔１７１Ａが形成された円板状の部材であり、当該貫通孔１７１Ａに軸１０を貫通させてホルダー１５０の一端１７０Ａに溶接によって固定される。
一方、軸１０には、フランジ状のストッパ１２５が軸上の２箇所に設けられており、各ストッパ１２５がロッド係止具１５１に係合することで、軸１０が脱落不能となり、また、可動範囲が制限される。

次に、静圧式の空気軸受について説明する。
図８は、図７に示す第２支持装置１４２のガイドユニット１５２の拡大図である。
ガイドユニット１５２は、軸１０の直動をガイドする装置であり、軸１０が貫通する円筒状のケース１６０と、当該ケース１６０に内設され、軸１０を支える軸受１６２と、を備える。軸受１６２は、流体軸受の一種である静圧式の空気軸受である。空気軸受は作動流体に空気が用いられた、すべり軸受の一種でもある。
かかる軸受１６２は、軸１０との間に僅かな隙間δをあけて当該軸１０の軸周りを包囲する円筒状部材であるスリーブ１６５を備え、当該隙間δの空気圧によって軸１０を支える。より具体的には、ガイドユニット１５２は、ケース１６０とスリーブ１６５の間に、外部から空気が流入する密封の空気室１６６を有し、また、空気室１６６から給気孔１６７を介して隙間δに連通する複数の微細な絞り孔６７Ａがスリーブ１６５の軸受面１６５Ｂに開口している。

空気室１６６は、スリーブ１６５の外側面１６５Ａの全周に亘って、ケース１６０の内側に形成された空間であり、ケース１６０の外表面６０Ａに設けられたコネクタ１６８が空気室１６６に連通し、外部の圧縮機で圧縮された圧縮空気がコネクタ１６８から空気室１６６に供給される。

給気孔１６７は、スリーブ１６５の径方向に延びた略円筒状を成し、スリーブ１６５の周方向に所定間隔で形成されており、また、周方向に並ぶ給気孔１６７の列が、スリーブ１６５の軸方向にも１列又は複数列（図示例では２列）形成されている。
絞り孔６７Ａは、各給気孔１６７の隙間δ側の先端に設けられ、当該給気孔１６７よりも径が非常に小さな貫通孔である。
空気室１６６から給気孔１６７に流れ込む圧縮空気が絞り孔６７Ａで絞られることで隙間δの空気圧が高められ、軸受１６２の剛性が高められる。

このように、第１支持装置１４１、及び第２支持装置１４２のガイドユニット１５２の軸受１６２が空気軸受であるため、軸１０が軸受１６２に非接触状態で支えられ、軸１０と軸受１６２との間の摩擦抵抗の発生が抑えられる。また、ショックアブソーバ２５に負荷を与えた際に、軸１０の直動方向に交差する方向の横力が軸１０に作用する場合でも、軸受１６２の隙間δの空気圧が高圧に維持されることで軸１０と軸受１６２との接触を防止し、非接触状態が維持される。これにより、横力が軸１０に作用する場合でも、摩擦抵抗の発生が抑えられる。

ここで、絞り孔６７Ａの絞りの種類には、スリーブ１６５を多孔質から形成することでスリーブ１６５の軸受面１６５Ｂの全体に絞り孔６７Ａを均一に分布させた多孔質絞り、給気孔１６７自体を小径にすることで形成された自成絞り、給気孔１６７の先端にポケットを設けたオリフィス絞り、給気孔１６７に繋がる極めて浅い窪みをスリーブ１６５の軸受面１６５Ｂに形成し、当該窪み内を空気が流れるときの流体抵抗が絞りの作用をする表面絞り、などがある。

これらの絞りの中で、軸受性能は多孔質絞りが最も高い。しかしながら、ながら、多孔質絞りは隙間δが数μｍオーダの大きさとなり、これらの絞りの中で最も小さい。このため、軸１０の両端に第１支持装置１４１及び第２支持装置１４２を備える負荷アクチュエータ３において、第１支持装置１４１及び第２支持装置１４２の両者の隙間δについて、軸１０の径方向の互いの位置を合わせることが非常に難しく、軸１０の直動時に、第１支持装置１４１及び第２支持装置１４２のいずれかで、軸１０が軸受１６２に接触し易くなる。これに対し、自成絞り、及びオリフィス絞りは、隙間δが多孔質絞りよりも大きく、十～数十μｍオーダの大きさである。
したがって、これら自成絞り、又はオリフィス絞りを絞り孔６７Ａに用いることで、第１支持装置１４１及び第２支持装置１４２の間で隙間δの互いの位置を容易に合わせることができ、軸１０の直動時の接触を防止できる。絞り孔６７Ａには、加工性やコストの点で優れた自成絞りが用いられる。

実施形態３の材料試験機１では、負荷アクチュエータ３は、軸１０を支える軸受１６２を備え、当該軸受１６２が空気軸受である。
この構成では、横力が軸１０に作用した場合、軸１０が軸受１６２によって、非接触状態で支えられるため、摩擦抵抗の発生が抑えられ、負荷アクチュエータ３の摺動抵抗を減らす効果が期待できる。
軸受１６２が空気軸受であるため、隙間δの高圧の気体で力が釣り合う位置で軸１０が支えられる。これにより、滑り軸受や転がり軸受などの一般的な軸受の嵌め合い精度よりも軸心の位置決め精度が高められる。

また、実施形態３では、軸受１６２の性能を大きく上回るような横力が、第１負荷機構３５によって、ショックアブソーバ２５に負荷されても、横力に抗する力が、第２負荷機構３０によって、軸１０に付与されるため、負荷アクチュエータ３の摺動抵抗が減り、動作精度の低下を防ぐことができる。これによれば、材料試験機１の出力正弦波形に乱れが生じることがなく、高精度な試験が可能となる。

この材料試験機１において、負荷アクチュエータ３は、軸１０の両端部のそれぞれを支える軸受１６２を備え、軸受１６２のそれぞれは、軸１０を包囲するスリーブ１６５と、スリーブ１６５の軸受面１６５Ｂに開口する複数の絞り孔６７Ａと、を備え、絞り孔６７Ａが自成絞りであってもよい。
この構成によれば、絞り孔６７Ａが多孔質絞りである場合に比べ、軸受１６２の隙間δが大きくなり、軸１０の両端部の軸受１６２のそれぞれの隙間δの互いの位置を容易に合わせることができる。
これにより、軸１０が直動したときに軸受１６２との接触を防止できる。絞り孔６７Ａは、オリフィス絞りでもよい。

この材料試験機１において、負荷アクチュエータ３は、軸１０のストロークが正弦波状に変化するように当該軸１０を駆動する。
この構成によれば、軸１０によって所定周期で繰り返しショックアブソーバ２５に負荷を与えて試験を行うことができる。この場合において、負荷の反力によって横力が軸１０に作用したときでも、軸１０と軸受１６２とが非接触状態に維持されることで、軸１０と軸受１６２の間での摩擦抵抗の発生が抑えられ、軸１０のストロークの波形が歪みのない正弦波状となる。

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）直動する軸（１０）を有する負荷アクチュエータ（３）を備え、前記軸の直動によって供試体（２５）に負荷を与える材料試験機において、前記軸の直動方向に交差する方向の前記供試体に作用する横力とは逆方向に作用する力を、前記軸に負荷する負荷機構（３０）を備える、材料試験機。
第１項に記載の材料試験機によれば、供試体に横力が加わった場合でも、負荷アクチュエータの軸受に掛かる力を低減させることができる。そのため、負荷アクチュエータの動作精度の低下を防ぐことができる。

（第２項）前記負荷機構は、前記負荷アクチュエータから前記供試体の上掴み具（１５）までの範囲に、前記逆方向に作用する力を負荷する、第１項に記載の材料試験機。
第２項に記載の材料試験機によれば、供試体に横力が加わった場合でも、負荷アクチュエータの軸受に掛かる力を低減させることができる。

（第３項）前記横力は、強制負荷機構（３５）によって強制的に負荷される、第１項に記載の材料試験機。
第３項に記載の材料試験機によれば、強制負荷機構によって、供試体に大きな横力が強制的に負荷されても、負荷アクチュエータの軸受に掛かる力を低減でき、負荷アクチュエータの動作精度の低下を防ぐことができる。

（第４項）前記横力は、前記供試体の形状に依拠して負荷される、第１項に記載の材料試験機。
第４項に記載の材料試験機によれば、横力が負荷されても、負荷アクチュエータの軸受に掛かる力を低減でき、負荷アクチュエータの動作精度の低下を防ぐことができる。

（第５項）前記負荷機構は、負荷伝達ワイヤ（４５）を備え、前記負荷伝達ワイヤの一端が前記供試体の上掴み具に連結され、他端が負荷を生じさせるばね体（６５）に連結されて、前記横力とは逆方向の力を前記軸に負荷する、第１項又は第２項に記載の材料試験機。
第５項に記載の材料試験機によれば、負荷機構の構造が簡素化される。

（第６項）前記負荷アクチュエータの前記軸を支える軸受（１６２）が空気軸受である、第１項に記載の材料試験機。
第６項に記載の材料試験機によれば、軸受を空気軸受にすることで、負荷アクチュエータにおける摺動抵抗を低減させることができる。そのため、負荷アクチュエータの動作精度の低下を防ぐことができる。

（第７項）前記負荷アクチュエータは、前記軸の両端部のそれぞれを支える前記軸受を備え、前記軸受のそれぞれは、前記軸を包囲するスリーブ（１６５）と、前記スリーブの軸受面に開口する複数の絞り孔（６７Ａ）と、を備え、前記絞り孔が、自成絞り、又はオリフィス絞りである、第６項に記載の材料試験機。
第７項に記載の材料試験機によれば、前記軸の両端部の前記軸受における隙間のそれぞれの互いの位置を容易に合わせることができる。

（第８項）直動する軸（１０）を有する負荷アクチュエータ（３）を備え、前記軸の直動によって供試体（２５）に負荷を与える材料試験機（１）に適用され、前記軸の直動方向に交差する方向の前記供試体に作用する横力とは逆方向に作用する力を、前記軸に負荷することを可能とした、負荷機構。
第８項に記載の負荷機構によれば、供試体に大きな横力が加わった場合でも、負荷アクチュエータの軸受に掛かる力を低減できる。そのため、負荷アクチュエータの動作精度の低下を防ぐことができる。

１ 材料試験機
３ 負荷アクチュエータ
１０ 軸
１２、４０ クランプ
１５ 上掴み具
２０ ピストンロッド
２５ ショックアブソーバ（供試体）
３０ 第２負荷機構（負荷機構）
３５ 第１負荷機構（強制負荷機構）
６６ 調整ナット
６７Ａ 絞り孔
１００ 制御装置
１６２ 軸受
１６５ スリーブ

Claims (8)

1. 直動する軸を有する負荷アクチュエータを備え、前記軸の直動によって供試体に負荷を与える材料試験機において、
   前記軸の直動方向に交差する方向の前記供試体に作用する横力とは逆方向に作用する力を、前記軸に負荷する負荷機構を備える、
   材料試験機。
2. 前記負荷機構は、前記負荷アクチュエータから前記供試体の上掴み具までの範囲に、前記逆方向に作用する力を負荷する、
   請求項１に記載の材料試験機。
3. 前記横力は、強制負荷機構によって強制的に負荷される、
   請求項１に記載の材料試験機。
4. 前記横力は、前記供試体の形状に依拠して負荷される、
   請求項１に記載の材料試験機。
5. 前記負荷機構は、負荷伝達ワイヤを備え、
   前記負荷伝達ワイヤの一端が前記供試体の上掴み具に連結され、他端が負荷を生じさせるばね体に連結されて、前記横力とは逆方向の力を前記軸に負荷する、
   請求項１又は２に記載の材料試験機。
6. 前記負荷アクチュエータの前記軸を支える軸受が空気軸受である、
   請求項１に記載の材料試験機。
7. 前記負荷アクチュエータは、
   前記軸の両端部のそれぞれを支える前記軸受を備え、
   前記軸受のそれぞれは、
   前記軸を包囲するスリーブと、
   前記スリーブの軸受面に開口する複数の絞り孔と、を備え、
   前記絞り孔が、自成絞り、又はオリフィス絞りである、
   請求項６に記載の材料試験機。
8. 直動する軸を有する負荷アクチュエータを備え、前記軸の直動によって供試体に負荷を与える材料試験機に適用され、
   前記軸の直動方向に交差する方向の前記供試体に作用する横力とは逆方向に作用する力を、前記軸に負荷することを可能とした、
   負荷機構。

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