JPS586882B2 - 伸び計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試験片に負荷をかけたときの該試験片の軸線方
向歪及び捩りたわみを測定する伸び計に関する。

軸線方向歪と捩りたわみの双方の読みを同時に読み取る
ことが望ましいことはよく知られている。

これら双方のゆがみはただ一方向へのみの圧力が付与さ
れるようになされるときにでも発生する。

例えば中実材料から成る棒がその伸び特性を試験される
際にはその試験片を完全に評価するために軸線方向の伸
びを伴なう捩りたわみも同時に測定されるべきである。

然しながら軸線方向値及び捩り値を決定するための公知
の実際的技術は互いに干渉しあいそして同時に正確な測
定をすることが妨げられていた。

本発明の主目的はこの問題を解消する実用的装置を提供
しかつ試験片が選択された組合せから成る軸線方向及び
捩り方向の負荷を受けたときでも同時に測定できるよう
な実用的装置を提供することである。

本発明によれば、試験片の軸線方向に間隔をおいた点へ
対して取付けるための一対のゲージ部材材を有している
。

これらのゲージ部材は少なくとも２つの基準面を有して
おり、これらの基準面はゲージ部材に関して固定されて
いる。

１つの基準面は試験軸線に対し垂直にまた他の基準面は
該軸線に平行に伸びている。

各基準面の位置は、その基準面の表面に垂直な方向に存
するその基準面の相対位置の変化の成分のみを感知仕来
る他方のゲージ部材上の従動子によって杉知される。

かくてこれらの従動子によって得られる検出値は夫々そ
れら一対のゲージ部材の相対的軸線方向偏倚及び捩り偏
倚を表わす。

望ましい実施例では、各従動子は一端部に接触点を有す
る機械的装置から成っている。

この装置の接触点は基準面上に自由に載っており、その
基準面に平行な面上で位置変動を生じている。

望ましくはこの機械的装置は片持ちのばね材から成りこ
のばね材は、一端が１方のゲージ部材に固定され他端が
他方のゲージ部材の基準面により偏倚している。

望ましい実施例ではこの片持レバーは板状のばね部材か
ら成りこの部材の面は各基準面に一般に平行になってい
る。

歪ゲージは片持レバーの固定端から１／３の距離の反曲
点において該レバーへ固定されており、これにより該レ
バーが基準面上を滑る際、摩擦によって生じるであろう
曲げ効果を防止している。

望ましくは２つの歪ゲージが片持レバー要素の両面に１
個ずつ使用され、また望ましくは複数対の対称に配置し
た基準面が設けられ同様に複数対の片持レバー従動子が
係合している。

こうして各基準面方向に協働する４つの歪ゲージが望ま
しくは所望の読みを提供すべく抵抗比較ブリッジへ連結
されている。

図示の具体例では、必要な基準面と片持レバー取付具と
が一対の内部嵌合要素によって提供されており、これら
の各要素は一体的な柱を有しており、これらの柱が各基
準面と片持レバーとを位置づけている。

またこの発明では測定スタンドが提供されており、この
スタンドは模擬片である２つの部分から成る試験片の両
端を夫々軸線方向及び回転方向に偏倚をしないよう制限
すると同時にマイクロメータが自由な方向へ偏倚できる
ようになっている。

本発明のその他の目的及び特徴は添付図面に関して述べ
た好ましい実施例についての下記記載により理解されよ
う。

即ちこの発明は、軸線方向又は捩り方向の荷重を受ける
試験片の軸線方向歪及び捩り偏倚を同時に測定出来る伸
び計に関する。

一対のゲージ部材が基準面を形成しており一方のゲージ
部材は試験軸線に対し平行に伸び他のゲージ部材は該軸
線に対し垂直に伸びている。

各基準面にはその基準面に対し垂直な方向に位置してい
る相対的偏倚の成分のみに感知出来る従動子がある。

これらの従動子が感知する値はゲージ部材の相対的軸線
方向及び捩り方向偏倚を表わしている。

この実施例の従動子は１つのゲージ部材に固定された端
部から他のゲージ部材上の各基準面に対して偏倚されか
つそこに自由に載っている端部まで伸びている片持レバ
ーから成っている。

また測定スタンドが図示されており、該スタンドは２つ
の部分から成る模擬試験片を有しており、これらの部分
は試験軸線を形成するよう整合している。

１つの模擬片は該軸線上を回転するように載置されてい
るが該軸線に沿った軸線方向変動をしないようになって
おり伸び計の捩り感知系の測定のための模擬片を回転す
るようマイクロメータを配置するトルクアームを有して
いる。

軸線回りの回転を規制されている第２の模擬片は伸び計
の軸線方向歪感知系の第２のマイクロメータによる測定
のため軸線に沿って移動できる。

実施例の平行四辺形リングが弾性たわみをもたらしてい
る。

不使用時にはクランプがこれら２つのゲージ部材を接続
している。

以下具体例について述べる。

第１図の分解配列図において、この望ましい具体例は上
方ゲージ部材１０と下方ゲージ部材１２とを有している
。

下方ゲージ部材１２は軸線Ｙに垂直な一体の基準面ｈ，
＆と軸線Ｙに平行な一対の基準面Ｂ，Ｂを形成している
。

上方ゲージ部材１０は下方ゲージ部材１２の各基準面に
係合する片持レバー従動子１ ４ ， １ ４’ ，
１ ６ ， １ ６’を有している。

詳細にはこの下方ゲージ部材１２は締付リング１５を有
しており、該リング１５は試験軸線Ｙの周囲に１２０゜
の間隔をおいて配置されている一対の試験片中心付けね
じ１７と、試験片の対向側部に係合して該試験片を前記
中心付けねじへ対して加圧している締付けねじ１８と、
を有している。

３個の等しく正確に間隔をおいて配置されたゲージ長さ
位置づけねじ２０が前記締付リング１５に軸線方向に螺
合しており上方ゲージ部材１０の所定点に係合し該上方
部材の軸線方向位置とその回転位置とを設定している。

下方ゲージ部材１２はまた一対の柱体２２ ， ２２’
を有している。

これらの柱体２２ ， ２２’は締付リング１５と一体
をなしかつ該リング１５の直径方向に間隔をおいて配置
された位置から上方に立上っている。

これらの柱体２２ ， ２２’は試験軸線Ｙに対し垂直
に横たわっている基準面Ａ． ， Ａ’を形成している
端部にて終っている。

この下方締付リング１５の側面自体は前記試験軸線Ｙに
対して平行をなしている基準面ＢＢを形成している。

上方ゲージ部材１０は同様に中心付けねじ１７と締付け
ねじ１８とを備えた締付リング２５を有ている。

上方ゲージ部材もまた一対の柱体３２，３２′を有して
おり、これらの柱体は上方に伸び片持レバー要素のため
の取付面を形成している。

このため柱体３２ ， ３２’の上端は試験軸線Ｙに対
して垂直に横たわっている平面３ ３ ， ３ ３’を
形成しており、該平面上には軸線方向偏倚を検知するた
めの片持レバー要素１ ４ ， １ ４’が取付けられ
ている。

柱体３２ ， ３２’側面はまた前記試験軸線Ｙに平行
をなしている平面３ ５ ． ３ ５’を形成しており
、該千面３５ ， ３５’上にはねじれ方向偏倚を検知
するための片持レバー要素１ ６ ， １ ６’が取付
けられている。

適当な保護シールドが片持レバー要素のほぼ全長にわた
って伸びているのが示されている。

第２〜４図から、片持レバー要素１ ４ ， １ ４’
の固定端が柱体の面３ ３ ， ３ ３’へ固着されて
おり、かつそれらの要素が水平に伸びてはね偏倚された
状態にて基準面Ａ，Ａ′へ係合しているのがわかる。

このためこれら要素の端部は基準面Ａ，Ａ′（第６図参
照）の軸線方向運動に従動出来、試験片の軸線方向歪み
を感知できる。

軸線方向に伸びる片持レバー従動子要素１６，１６′を
取付けるための、対をなしている側方平面３ ５ ．
３ ５’が同様に軸線方向基準面Ｂ，Ｂ’（第５図参照
）に係合しかつ該面に従動するよう伸びており、試験片
のねじれ歪を感知する。

片持レバーの端部が基準面Ａ，Ａ！，Ｂ，Ｆｒ上に自由
に乗ることを確実にするために、これらの片持レバーは
端部にみがかれた球状面１３を有し、一方基準面は硬化
されかつ耐摩耗面を提供している。

これはアルミニュームから成るゲージ部材の適当な表面
を６マイクロインチ仕上にまでみがき陽極処理によって
６０ロツクウエル硬度に処理し次いでポリテトラフルオ
ロエチレン耐摩耗コーテングを施すことにより得られる
。

片持レバー自体は機械加工したアルミニュームから成り
、これらは一体的な取付基部を有し、この基部はレバー
の厚みよりかなり大きな幅を有している。

各基準面に平行をなしているこれらの幅部分はその面に
平行をなす該基準面の並進運動の間中、片持レバーが側
方へ偏倚するのを防止する作用をしている。

うすい方の部分は基準面に対しほぼ垂直をなし、その垂
直の方向における基準面の運動によって偏倚できるよう
にしている。

片持レバーの偏倚を感知するため、各レバーの各面に１
つづつ歪ゲージ４０が設けられている。

各運動軸線方向に設けられた４個の歪ゲージは通常のウ
イートストーンブリッジ（ Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅｂｒ
ｉｄｇｅ）に接続されており、これにより歪が測定され
る。

基準面に対して片持レバーが自由な滑動運動をする際に
、片持レバーの長さ方向に沿って該片持レバーを圧縮し
又は引張る傾向にある方向へ対して僅かの固有の抗力が
作用するときには該抗力は片持レバーに対し僅かにＳ形
状をした曲線状のゆがみをもたらすであろう。

このゆがみもたた片持レバーの固定端からそのレバーの
長さＬの１／３の距離の、該レバーの曲状の反りが０と
なる反曲点に対応する点に歪ゲージを配置することによ
って続みに影響しないようにしてある。

これは第５図に図解されている。

操作に際しては、伸び計を組立て、それを第２〜４図に
示すように試験片５０上に載置する。

所定の固定長を有するゲージ長さ位置づけねじ２０が初
めにそれらねじ２０の伸び切り位置（第３図へ調整され
る。

次に上方ゲージ部材１０の締付リング２５の下面にある
凹みがその伸び切ったねじ２０の尖端に係合するまで該
上方ゲージ部材１０を回動する。

該ねじ２０の角度位置及びそれに対応する凹みの角度位
置は共に片持レバー及び基準面対１ ６−Ｂ ， １
６’−Ｂ’に対し所定の位置を有しそれにより凹みへ対
するねじ２０の係合がこれらの各レバーをその基準面に
対して所定の中間範囲位置まで偏倚する。

所定長のこれらのねじ２０は片持レバー及び基準面対１
４ −Ａ ， １ ４’−Ａに関して同様の効果を有
している。

これらの調整後、第４図に示すＣ形クランプを使用し上
下のゲージ部材を一緒に正確に案内する。

こうして組立てられた伸び計を第２及び３図に示す位置
まで試験片５０上にて滑動する。

次に上下ゲージ部材用の締付ねじ１８を締め中心付けね
じ１７（第２図）に対して試験片を所定位置に固定する
。

次いでＣ形クランプが取はずしゲージ長さ位置づけねじ
２０を第４図の位置まで戻し、こうして上下のゲージ部
材の連結を解き、試験荷重を付与している間中、上下の
ゲージ部材が相対的に軸線方向にて接近又は分離したり
試験軸線Ｙ回りのいずれかの方向に回転することができ
るようにしている。

これまで述べた直交運動以外のいずれに対しても、片持
レバーがテストの間中作動しないことが略図的に第５図
及び第６図に示されている。

第５図において、ゲージ部材１０，１２相互の純粋回転
が基準面ばを直動させ、かくして片持レバー１６′及び
その歪ゲージを押圧し、ねじれの読みを生じる。

一方第５図に示すように基準面Ｎは単に球１３下方を滑
動し、該面Ｎと協働する片持レバーの曲状に変化はなく
、従って軸線方向変位を示す歪ゲージの応力に変化はな
い。

また第６図に示すように、二つのゲージ部材の純粋な相
対的軸線方向変位は片持レバー１４′の曲状に変化を生
じ、ねじれ目盛に影響することなく軸線方向歪みを示す
。

この二つのタイプの変位の組合せが互いに独立したねじ
れ方向及び軸線方向の成分の正確な示度をもたらす。

かかる軸線方向歪及び捩り変形の分断は純粋な軸線方向
荷重のもとで生じる試験片の捩り変形の正確な決定を可
能としており、またその逆のことも言えるのである。

このことはまた試験片へ付与された捩り応力及び軸線方
向応力の予定された組合せによってもたらされる軸線方
向及び捩り方向の影響を正確に感知することを可能とし
ている。

操作を容易化するためＣ形クランプは伸び計を試験片か
ら取去る際にも同様に使用される。

第７，８，９図を参照すると、測定のためのスタンド６
０が示してある。

このスタンドには２つの独立した部品６ ２ ａ ｔ
６ ２ ｂから成る模擬試験片が設けられている。

上方部品６２ａは上方ゲージ部材１０によって把持され
る。

該部品は試験軸線Ｙ上を自由に回転するよう載置されか
つ適当なスラストベアリングにより軸線方向運動をしな
いよう押えられている。

トルクアーム６４にはマイクロメータ６６が取付けられ
、これが接線方向の歪を検出しこうしてねじれ感知系を
測定する。

この測定の間中下方の模擬試験片６２ｂは平行四辺形リ
ンクによって回転しないよう押えられている。

このリンクはうすい板状の金属製湾曲部材７２によって
形成される。

これらの各部材７２は該部材の面に係合している一対の
剛性の平行板７０間に把持されている。

該部材７２の端部は夫々スタンドの固定部分と軸線方向
板７１とに固定されている。

このためこの平行四辺形リンクは軸線Ｙ周りにて捩り方
向に剛性をなしかつ単に模擬片の下半分が該軸線Ｙに沿
って軸線方向運動できるようになっている。

こうして全ての捩り歪が模擬試験片の第１部分と協働す
るマイクロメータ６６のトルクアームの調整に従動する
。

軸線方向の歪系の測定のためには、軸線方向マイクロメ
ータ７６が操作され、これにより模擬片の下方部分６２
ｂが軸線方向に所定の距離だけ動かされ、上方部品６２
ａは前述の如きスラストベアリングにより押えられる。

効果的な作業を行なうため、トルクアーム６４はマイク
ロメータ６６に抗して回転方向にはね偏倚され、同様に
平行四辺形リンクはマイクロメータ７６に抗してこの場
合はね金属湾曲部材の歪によりそれらの無負荷位置から
軸線方向に偏倚される。

またこれらのマイクロメータは各場合にマイクロメータ
の端部に位置づけられたボールベアリングを介して模擬
試験片の各要素へ作用する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の伸び計の好ましい実施例を示す分解斜
視図、第２図は試験片へ適用された第１図の伸び計の端
面図、第３図は第２図の線３−３にてみた側面図、第４
図は第３図の位置から回転した位置にてみた、補助クラ
ンプを示している第３図と同様の図、第５図は試験中の
伸び計の２つの断面の相対的捩り運動を示す第２図の線
５−５にてみた略図、第６図は試験中の相対的軸方向運
動を示す第５図と同様の図、第７図は本発明の測定スタ
ンドの好ましい具体例の斜視図、第８図及び第９図は第
１図の伸び計を使用した第７図の測定スタンドの略図で
あって第８図は捩りの測定を示し第９図は軸線方向感知
系の測定を示す図である。 符号の説明、１０・・・・・・上方ゲージ部材、１２・
・・・・・下方ゲージ部材、１３・・・・・・球状面、
１４，１４’，１ ６ ， １ ６’・・・・・・片持
レバー従動子、１５・・・・・・締付リング、１７・・
・・・・試験片中心付けねじ、２０・・・・・・ゲージ
長さ位置づけねじ、２２ ， ２２’・・・・・・柱体
、３２ ， ３２’・・・・・・柱体、３ ３ ． ３
３’・・・・・・平面、３５，３５′・・・・・・平
面、４０・・・・・・歪ゲージ、５０・・・・・・試験
片、６０・・・・・・スタンド、６２ａ ，６２ｂ・・
・・・部品（模擬試験片）、６４・・・・・・トルクア
ーム、６６・・・・・・マイクロメータ、７２・・・・
・・湾曲部材、７６・・・・・・マイクロメータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試験片が取付けられている試験軸線に関して軸線方
   向又は捩り方向の荷重を受ける試験片の軸線方向歪及び
   捩り偏倚を同時に測定出来る伸び計であって、試験片に
   沿って軸線方向に間隔づけられた点に取付けるための一
   対のゲージ部材と、少なくとも一方のゲージ部材に設け
   られている、前記試験軸線に対して平行に伸びる一つの
   基準面と該試験軸線に対して垂直に伸びる別の基準面と
   から成る少なくとも二つの基準面と、一端が他方のゲー
   ジ部材に固定され他端が前記少なくとも二つの基準面の
   夫々上を滑動している少なくとも二つの従動子であって
   前記基準面に対し夫々垂直な方向における変化の成分の
   みを夫々前記ゲージ部材等の相対的軸線方向及び捩り偏
   倚として感知出来る従動子と、から成る伸び計。 ２ 各従動子が、前記基準面の面の方向における該基準
   面表面の相対位置を変動する間中各基準面に自由に載っ
   ている機構をなしている特許請求の範囲第１項記載の伸
   び計。 ３ 各従動子が前記他方のゲージ部材上の前記所定点に
   固定された端部から各基準面へ対して偏倚された端部ま
   で伸びかつその平面上に自由に載っている片持レバーか
   ら成っている特許請求の範囲第２項記載の伸び計。 ４ 該片持レバーがシート状のばね部材から成り、該ば
   ね部材はその幅が前記基準面表面に一般に平行に整合し
   かつその比較的薄い厚み部分が前記表面に一般に垂直に
   整合し、これにより前記片持レバー従動子が各基準面の
   方向への偏向に対抗している特許請求の範囲第３項記載
   の伸び計。 ５ 更に片持レバーの固定端からその長さの一の点に該
   レバーの偏倚を感知するよう固定された少なくとも１つ
   の歪ゲージを有している特許請求の範囲第３項記載の伸
   び計。 ６ ゲージ部材が、締付リングを有し、該リングの外方
   側部が前記試験軸線に平行な前記基準面表面を画定して
   おり、各片持レバー従動子が一般に前記試験片に軸線方
   向に沿った前記他方のゲージ部材上の固定端から前記表
   面の自由端まで伸びている特許請求の範囲第３項記載の
   伸び計。 ７ ゲージ部材が締付リングと、一体的に軸線方向に伸
   びる柱体と、を有し、該柱体の端面が試験軸線に垂直な
   基準面を形成している特許請求の範囲第３項記載の伸び
   計。 ８ 前記ゲージ部材の１つが前記基準面表面の双方を形
   成し、それらの表面が夫々特許請求の範囲第６項及び第
   ７項により構成されている特許請求の範囲第３項記載の
   伸び計。 ９ ゲージ部材が、締付リングと、前記試験片に沿って
   軸線方向に伸びている一体的な柱体と、を有し、該柱体
   の側面が前記片持レバー従動子を載置し、談従動子の自
   由端が前記試験軸線に平行な基準面表面上に載っている
   特許請求の範囲第３項記載の伸び計。 １０前記一体のゲージ部材が前記試験軸線に平行な一対
   の基準面表面と、該軸線に垂直な一対の基準面表面とを
   形成し、各対の表面が前記試験軸線の対向側面に存し、
   前記基準面表面の夫々がその各基準面表面の位置を感知
   する片持レバー従動子に係合している特許請求の範囲第
   ３項記載の伸び計。 １１ 片持レバーの夫々が該レバーの反りの変化を感知
   するため該レバーの両面に一対の歪ゲージを有し、前記
   一対の基準面の夫々に係合している片持レバー上の歪ゲ
   ージがブリッジ回路によって読み取り出来る特許請求の
   範囲第１０項記載の伸び計。 １２前記ゲージ部材の１つが列を作って軸線方向に伸び
   ることが出来る整合要素から成り、該要素は他方のゲー
   ジ部材上の所定点に係合出来、前記整合要素が該点に係
   合したとき該要素が前記基準面表面及び各従動子の正確
   な軸線方向及び周辺方向位置を同時に形成して該試験開
   始に際し前記従動子を該従動子の移動の中間域に位置づ
   ける特許請求の範囲第１項記載の伸び計。 １３更に試験片を取付けている間中前記ゲージ部材を共
   に固有するための締付手段を有している特許請求の範囲
   第１項記載の伸び計。