JPH0647847U - 鋳物砂のせん断強度並びに変形量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳物砂のせん断強度並びに変形量を容易かつ
正確に測定できる装置を提供する。 【構成】 上部試料円筒体６ｃ、中間部試料円筒体６ｂ
及び下部試料円筒体６ａを重ね合わせると共に、中間部
試料円筒体６ｂを横行自在にし、電動サーボ式シリンダ
１１で中間部試料円筒体６ｂの側面を押すようにし、電
動サーボ式シリンダ１１のピストンロッド１５先端に加
圧ヘッド２７を介してロードセル２８を取り付け、該ロ
ードセル２８と、電動サーボ式シリンダ１１におけるサ
ーボモータ１３の回転量を検出するエンコーダ３１とを
Ｘ−Ｙプロッタ４６に接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は鋳物砂のせん断強度並びに変形量を自動的に測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、鋳物砂のせん断強度と変形量とをほぼ同時に測定する装置として、図４ に示すようなものが知られている。この装置は、試料円筒体５１と、その下部に 接続された測定用リング５２から成り、両者は内部に砂試料Ｓを保持した状態で 架台５３に揺動自在に吊支されている。測定用リング５２の側方にはマイクロメ ータ５４が固定配置されており、ハンドル５５を回すとマイクロメータ５４のね じ５６が前進し、先端部が測定用リング５２の側面を押すようにされている。ま た、試料円筒体５１におけるマイクロメータ５４とは反対側の位置に電気的圧力 ゲージ５７が設けられており、測定用リング５２にかかる圧力を検知するように されている。このような装置において、上記マイクロメータ５４のねじ５６が測 定用リング５２の側面を押すと、砂試料Ｓにおける試料円筒体５１と測定用リン グ５２との接続面付近にせん断応力が生じ、ねじ５６の前進が続くと、砂試料Ｓ は最終的に破断するが、このときの圧力が圧力ゲージ５７により、またせん断歪 み（変形量）がマイクロメータ５４のダイヤルにより、それぞれ読み取られるよ うにされている(「ジャクトニュース No.379」 昭63.7.20 鋳造技術普及協会 p.1 8〜20）。

【０００３】

【考案が解決しようとする問題点】

ところで、上記測定装置において、砂試料に荷重をかける場合は、マイクロメ ータのハンドルを手で微小量づつ、かつ等速で回転させなければならないが、こ の作業は大変煩わしい。また、荷重、変形量の読み取りは目視によるため、誤差 が生ずる。 本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、砂試料のせん断強度並 びに変形量を測定するに当って、操作が容易であり、かつ正確な測定値を得るこ とができる装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するため、砂試料に荷重をかける作業を電動サーボ 式シリンダで行うと共に、測定値をＸ−Ｙプロッタ上に表示させることを要旨と している。すなわち本考案は、上向きに配設され、ピストンロッドの先端に円盤 状の加圧ヘッドを固着したエアシリンダと、上部試料円筒体、中間部試料円筒体 及び下部試料円筒体を重ね合わせて成り、上記エアシリンダの上部にこれと同芯 に接続され、内部を上記加圧ヘッドが摺動して昇降可能にされた試料円筒体と、 該試料円筒体の上方に横行自在に配設され、底部に該試料円筒体の上端開口を閉 鎖可能な平面を形成した試験台と、上記中間部試料円筒体の側方に横置され、ピ ストンロッド先端が該試料円筒体側面を押圧可能にされた電動サーボ式シリンダ と、上記ピストンロッドの先端に加圧ヘッドを介して取り付けられたロードセル と、上記電動サーボ式シリンダにおけるサーボモータの回転量を検出するエンコ ーダとから成り、上記中間部試料円筒体がローラコンベヤを介して横行自在にさ れていると共に、上記ロードセル並びにエンコーダがＸ−Ｙプロッタと電気接続 されていることを特徴としている。

【０００５】

【構成】

以下、本考案を一実施例に基づいて詳細に説明する。図１は本考案に係る鋳物 砂のせん断強度並びに変形量測定装置の全体構成図、図２は電動サーボ式シリン ダの内部構造図である。図において、門形架台１の中間レベルに設けられた水平 の下段支持部材２にエアシリンダ３が上向きに固定されており、該シリンダ３の ピストンロツド４の先端には加圧ヘッド５が取付けられている。 上記エアシリンダ３の上部には、上下方向を指向する下部試料円筒体６ａが上 記下段支持部材２並びにこれの上方に水平に配設された中段支持部材７を介して 該シリンダ３と同芯に接続されており、該下部試料円筒体６ａ上には、これと同 一内径の中間部試料円筒体６ｂが同芯で、かつ切離し可能に配設されている。該 中間部試料円筒体６ｂは、これを前後方向に挟んで中段支持部材７上に設置され た一対の中抜きローラコンベヤ８，８上に、図示しないフランジを介して支持さ れて、横行自在にされている。 該中間部試料円筒体６ｂ上には、これと同一内径の上部試料円筒体６ｃが、水 平な上段支持部材９を介して同芯に配設されている。すなわち該下部試料円筒体 ６ａ、中間部試料円筒体６ｂ及び上部試料円筒体６ｃが同芯に合体して１個の試 料円筒体６を形成し、該試料円筒体６内を上記加圧ヘッド５が摺動して昇降する ようにされている。なお該加圧ヘッド５は、下降限を下部試料円筒体６ａの上端 面レベル、上昇限を上部試料円筒体６ｃの上端面レベルとし、両者間で昇降する ようにされている。

【０００６】 上記中段支持部材７上には電動サーボ式シリンダ１１が、中間部試料円筒体６ ｂに対向し、かつその移動方向に沿う形で配置されている。該シリンダ１１は、 図２に示すごとく、円筒状のシリンダケース１２と、該シリンダケース１２の右 端開口側に取り付けられた正逆回転可能なサーボモータ１３と、上記シリンダケ ース１２の左端開口を閉鎖する蓋１４と、上記シリンダケース１２内に遊嵌挿入 され、上記蓋１４を貫通して摺動可能な円筒状のピストンロッド１５と、該ピス トンロッド１５の右端部に固着されて上記シリンダケース１２内を摺動可能な第 １ピストン１６と、該第１ピストン１６の平面中央部を貫通して形成されたボー ルナット部１７と、左端側が該ボールナット部１７に螺合して上記ピストンロッ ド１５内に遊嵌挿入されるボールネジ部１８を構成すると共に、右端側が上記サ ーボモータ１３の駆動軸部１９を構成し、ベアリング２１，２２を介して垂直回 転自在にされた１本の出力軸２３と、上記ピストンロッド１５内を摺動可能にさ れていると共に、上記出力軸２３におけるボールネジ部１８の左端をベアリング ２４，２５を介して垂直回転自在に支持する第２ピストン２６と、上記ピストン ロッド１５の左端部に固着された円盤状の加圧ヘッド２７と、から構成されてい る。 そして上記サーボモータ１３が正逆回転することにより上記出力軸２３が正逆 回転し、これに伴って上記ピストンロッド１５が上記第１ピストン１６を介して 伸縮作動するようにされている。上記加圧ヘッド２７の前面にはロードセル２８ が取付けられており、ピストンロッド１５が伸長したとき、該ロードセル２８が 上記中間部試料円筒体６ｂの側面に当接してそれを押すようにされている。上記 出力軸２３における駆動軸部１９の右端側には、非常時に該出力軸２３の回転を 停止させるブレーキ２９が設けられており、また上記出力軸２３の最右端には、 その回転量を検出するエンコーダ３１が取り付けてある。

【０００７】 上記試料円筒体６の上方には、前後に対をなすガイドロッド３３，３３が両端 を門形架台１の側壁に支持されて水平方向に配設されている。該ガイドロッド３ ３，３３間には、両脇にガイド筒３４，３４を備えた試験台３５が、該ガイド筒 ３４，３４を上記ガイドロッド３３，３３に摺動自在に嵌合させて配設されてい る。上記門形架台１の天井部の左右両端には、それぞれスプロケットホイール３ ６，３６が取り付けられており、該スプロケットホイール３６，３６間には第一 無端チェーン３７が架け渡されている。該スプロケットホイール３６，３６の一 方は、第二無端チェーン３８を介して、正逆回転可能なモータ３９により回転駆 動されるように成してある。上記第一無端チェーン３７の下側はブラケット４１ を介して上記試験台３５と連結しており、上記モータ３９を駆動すると、試験台 ３５がガイドロッド３３，３３に案内されて水平方向に往復移動するように成し てある。該試験台３５の底部には、上記試料円筒体６の上端開口を閉鎖可能な平 面が設けられている。上記門形架台１の頂部には、上記試料円筒体６の直上に位 置してシュート４２が設けられている。

【０００８】 図３は上記電動サーボ式シリンダ１１における制御回路のブロック図である。 同図において、複数のマイクロコンピュータなどで構成された中央処理部４３に は、制御用信号の入力側に、上記エンコーダ３１及びロードセル２８が接続され ていると共に、制御用信号の出力側に、上記サーボモータ１３の周波数を制御す る回転速度変換器４４、上記サーボモータ１３の出力トルクを制御する出力トル ク変換器４５及び上記エンコーダ３１の回転量並びに上記ロードセル２８の検知 圧力に基づいて鋳物砂のせん断強度並びに変形量を表示するＸ−Ｙプロッタ４６ が接続されている。更に回転速度変換器４４及び出力トルク変換器４５は、モー タ制御部４８を介して上記サーボモータ１３と接続している。

【０００９】

【作用】

上記のように構成された装置により鋳物砂のせん断強度並びに変形量を測定す る場合を図１を参照して説明すると、エアシリンダ３のピストンロッド４を縮引 して、その先端の加圧ヘッド５を下降限レベルに位置させた状態で、第一にシュ ート４２を介して鋳物砂を試料円筒体６内へ山盛りに投入する。第二にモータ３ ９を正転駆動して第一無端チェーン３７を循環移動させ、以って試料円筒体６の 上端開口を試験台３５の底面で閉鎖する。なお、この時、試料円筒体６の上端の 余分な砂が試験台３５により掻き取られる。このような状態で、第三にエアシリ ンダ３のピストンロッド４を伸長させると、加圧ヘッド５が上昇して試料円筒体 ６内の鋳物砂が加圧ヘッド５と試験台３５の底面との間で所定圧力（例えば10kg f/cm²）でつき固められ、砂試料Ｓが作成される。なお加圧ヘッド５は、その加 圧力が砂の抗圧力と釣り合うところで上昇を停止するが、このとき、加圧ヘッド ５の上面が常に中間部試料円筒体６ｂ内レベルに止まるよう、すなわち、作成さ れた砂試料Ｓの下部が中間部試料円筒体６ｂ内に残るよう、該円筒体６ｂの高さ が調節されている。

【００１０】 しかる後、第四にエアシリンダ３のピストンロツド４を縮引作動して加圧ヘッ ド５を原位置（図１に示す位置）まで下降させる。第五に電動サーボ式シリンダ １１のサーボモータ１３を所定の回転速度並びに出力トルクで正転駆動すると、 加圧ヘッド２７が所定荷重速度（例えば30gf/cm²/sec）で前進し、ロードセル２ ８が中間部試料円筒体６ｂの側面に当接する。この時、該ロードセル２８からの 信号によりＸ−Ｙプロッタ４６が作動可能状態になり、以後、加圧ヘッド２７の 加圧力並びに出力軸２３の回転量が、ロードセル２８並びにエンコーダ３１によ ってそれぞれ検出され、Ｘ−Ｙプロッタ４６上に表示される。すなわち、加圧ヘ ッド２７が前進して砂試料Ｓに連続的にせん断応力が与えられ、最終的に砂試料 Ｓが破壊するまでのロードセル２８の検出圧力並びにエンコーダ３１の回転量の 経時変化が、砂試料Ｓのせん断強度並びに変形量としてＸ−Ｙプロッタ４６上に 表示される。なお、砂試料Ｓが破壊した瞬間に出力トルク変換器４５から指令が 発せられ、サーボモータ１３に位置保持制御がかかって、加圧ヘッド２７の前進 が停止するようにされている。 なお、測定終了後、試料円筒体６内の砂試料Ｓを除去する場合は、下記のよう にする。すなわち、電動サーボ式シリンダ１１のピストンロッド１５を縮引し、 中間部試料円筒体６ｂを下部試料円筒体６ａ及び上部試料円筒体６ｃと同芯位置 にセットし、試験台３５を図１の位置に移動させた上、エアシリンダ３のピスト ンロッド４を伸長作動して加圧ヘッド５を上昇端まで上昇させる。これにより砂 試料Ｓが試料円筒体６内から押し出される。

【００１１】

【考案の効果】

上記のような本考案によれば、砂試料のせん断強度並びに変形量は、ロードセ ル並びにエンコーダによって読み取られ、Ｘ−Ｙプロッタ上に表示されるため、 正確な測定値を得ることができる。また本考案では、砂試料に荷重をかける作業 を電動サーボ式シリンダにより自動的に行うため、操作が容易になるメリットが ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す要部縦断正面図であ
る。

【図２】電動サーボ式シリンダの内部構造図である。

【図３】電動サーボ式シリンダにおける制御回路のブロ
ック図である。

【図４】従来の測定装置を示す要部縦断正面図である。

【符号の説明】

３ エアシリンダ ４，１５ ピストンロッド ５，２７ 加圧ヘッド ６ 試料円筒体 ６ａ 下部試料円筒体 ６ｂ 中間部試料円筒体 ６ｃ 上部試料円筒体 ８，８ ローラコンベヤ １１ 電動サーボ式シリンダ １３ サーボモータ ２８ ロードセル ３１ エンコーダ ３５ 試験台 ４６ Ｘ−Ｙプロッタ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上向きに配設され、ピストンロッド４の
   先端に円盤状の加圧ヘッド５を固着したエアシリンダ３
   と、 上部試料円筒体６ｃ、中間部試料円筒体６ｂ、及び下部
   試料円筒体６ａを重ね合わせて成り、上記エアシリンダ
   ３の上部にこれと同芯に接続され、内部を上記加圧ヘッ
   ド５が摺動して昇降可能にされた試料円筒体６と、 該試料円筒体６の上方に横行自在に配設され、底部に該
   試料円筒体６の上端開口を閉鎖可能な平面を形成した試
   験台３５と、 上記中間部試料円筒体６ｂの側方に横置され、ピストン
   ロッド１５先端が該試料円筒体６ｂ側面を押圧可能にさ
   れた電動サーボ式シリンダ１１と、 上記ピストンロッド１５の先端に加圧ヘッド２７を介し
   て取付けられたロードセル２８と、 上記電動サーボ式シリンダ１１におけるサーボモータ１
   ３の回転量を検出するエンコーダ３１とから成り、 上記中間部試料円筒体６ｂがローラコンベヤ８，８を介
   して横行自在にされていると共に、上記ロードセル２８
   並びにエンコーダ３１がＸ−Ｙプロッタ４６と電気接続
   されていることを特徴とする鋳物砂のせん断強度並びに
   変形量測定装置。