JPH02226042A

JPH02226042A - 材料試験機

Info

Publication number: JPH02226042A
Application number: JP4596689A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kizaki; 木崎　実; Junichi Saito; 順一斎藤; Haruo Nagayama; 永山　晴夫; Toshiharu Kotani; 小谷　利春
Original assignee: TOKO TESUTATSUKU KK; Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: TOKO TESUTATSUKU KK; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-09-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は材料試験機に係り、特に極薄の平板からなる試
料のほぼ中央部にへこみを与えて、そのときの荷重と変
位量とを測定するようにした材料試験機に関する。

〔従来の技術とその課題〕

一般に、原子力の技術分野等で使用されて、しかも、放
射線環境下で使用される材料の照射特性の変化を７１１
１定する材料試験方法であって、極薄の平板等からなる
試料の中央部にへこみを与えて、そのときの荷重と変位
量とをｎ１定するようにした材料試験方法は知られてい
る。従来、この種の試験方法に使用される材料試験機に
は通常の引張圧縮型の材料試験機が使用されており、こ
の引張圧縮型試験機で試験を行うに際しては、試料を保
持する専用の治具を準備し、これを上記材料試験機にセ
ットするようになっている。

ところで、この種の従来の専用治具では、試料を内部に
一旦セットしたあと、これを保持するため、ねじ止めす
るような構成になっているので、この専用治具の取扱い
は極めて面倒であり、特に、原子力分野等では放射線環
境下で試験を行うため、試料の取扱いはマニプレータ等
で遠隔操作することになるが、この遠隔操作では上記専
用治具を取扱うのが極めて厄介になる。

ところが、従来、上述の原子力分野などで要求される厳
しい条件下で、効率良く、精度良く、しかも、簡単に試
料の照射特性の変化を測定できるようにした、取扱いの
容易な材料試験機は提案されていない。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、厳しい条件下で、効率良く、精度良く
、しかも簡単に試料の照射特性の変化を測定できるよう
にした材料試験機を提供することにある。

〔３題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、本発明は、回転テーブルと
、この回転テーブル上の同一円周上に周方向に間隔をあ
けて配置され試料を保持する複数の試料ホルダと、この
試料ホルダに設けられ上記試料を変形させるポンチと、
上記試料ホルダを上記同一円周上の所定位置で上方に押
上げる押上機構と、この押上機構により押上げられた試
料ホルダに上記ポンチを介して試料を変形させる荷重を
負荷する押下機構と、この押下機構により負荷された荷
重の大きさを検出する検出器と、この荷重により変形し
た試料の変位量を検出する検出器とを６１えたことを特
徴とするものであり、また、他の発明は、上記押下機構
は中空状の固定ロッド内に摺動自在に押下ロッドを配置
してなり、上記試料ホルダは、上記押上機構により上記
固定ロッドに当接するまで押上げられたのち、上記押下
ロッドにより荷重を負荷されるよう構成されていること
を特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、試料ホルダに試料をセットしたあと、
この試料ホルダを回転テーブル上にセットし、さらに回
転テーブル上の所定位置にある試料ホルダを押上機構に
より押上げ、しかるのち押下機構により試料ホルダに荷
重を負荷し、この荷重によりポンチを介して試料を変形
し、このときの荷重と変形量とをそれぞれロードセルと
差動変圧器とにより測定し、試料の強度を測定する。そ
して、回転テーブルを所定角度ごとに回転し、上記所定
位置に到達する試料ホルダに同様に繰返して荷重を負荷
していけば、連続的に試験を行うことができるものであ
る。

また、他の発明によれば、固定ロッドと押上機構との間
に試料ホルダを固定し、これにより試料ホルダに所定の
負荷をかけ、試料ホルダに保持された試料に生じるしわ
の発生を防止し、しかるのち押下ロッドにより試料ホル
ダに荷重を負荷し、この荷重によりポンチを介して試料
を変形し、このときの荷重と変形量とをそれぞれ差動変
圧器によりｎ１定し、試料の強度を測定する。このよう
にすれば、極薄の平板からなる試料の試験を精度良く行
うことができるものである。

〔実施例〕

以下、本発明による材料試験機の一実施例を添附図面を
参照して説明する。

第１図において１は箱形のフレームを示し、このフレー
ム１は防振バッド２．２を介して基礎３上に載置されて
いる。フレーム１のほぼ中央部にはチャンバ４が固定さ
れており、このチャンバ４には開閉自在な前扉５が設け
られている。チャンバ４内には水平面内を回転する回転
テーブル６が配置されている。この回転テーブル６は回
転軸７を有し、この回転軸７には歯車８．９を介してテ
ーブル回転用のモータ１０が連結されている。

また、回転テーブル６上には同一円周上に位置するよう
に試料裁置用の複数の試料ホルダ１１．１１・・・１１
が配置されている。この試料ホルダ１１は第２図に示す
ように、上ホルダ１２と下ホルダ１３とからなり、この
下ホルダ１３は回転テ−プル６に穿設されたセット孔１
４に嵌め込まれている。上ホルダ１２は中央部に貫通孔
１２ａを有しこの貫通孔１２ａにはポンチ支持棒１６が
嵌め込まれている。このポンチ支持棒１６の先端にはポ
ンチ１７が装着され、このポンチ１７は上ホルダ１２の
下部に固着された上ダイス１８の孔１８ａ中を上下に摺
動するようになっている。下ホルダ１３は上ダイス１８
に対向する上部に下ダイス１９を有し、この下ダイス１
つと下ホルダ１３とを重ね合せたその中央には貫通孔１
３ａが穿設されている。上ダイス１８と下ダイス１つと
は互いに嵌り合う形状をなし、上ダイス１８の挟持面１
８ｂと下ダイス１９の挟持面１９ｂとの間には極薄の平
板からなる矩形の試料２０（第３図）が介装されている
。なお、上ホルダ１２と下ホルダ１３とは互いに嵌り合
う形状をなし、そのために下ホルダ１３の上面には環状
のフランジ２１が突設されている。

また、上記チャンバ４内には試験を行うステーションＡ
が設けられている。このステーションＡにおいでは、そ
こに位置する試料ホルダ１１に対して上下から荷重を負
荷できるように、押上機構Ｂと押下機構Ｃとが設けられ
ている。

押上機構Ｂは、上下動する押上ロッド２３を有し、この
押上ロッド２３の先端部は下ホルダ１３（第２図）の下
面の四部に係合するよう形成されている。また、押上ロ
ッド２３は中空状になっており、その中空内には上方に
突出する変位検出棒２４が挿着されている。この検出棒
２４の先端は上記の押上ロッド２３の先端が下ホルダ１
３の下面の四部に係合したとき、下ホルダ１３の貫通孔
１３ａ（第２図）の中に入り、この貫通孔１３ａの上方
に位置する試料２０の下面に当接するようになっている
。また、変位検出棒２４には、試料２０の下面の変位量
を直接検出する差動変圧器２５が連結されている。押上
ロッド２３は昇降ヘッド２７に固着され、この昇降ヘッ
ド２７の両側端は一対のねじ棒２８に螺合し、これらね
じ棒２８は複数の歯車２９．２９・・・２９を介して昇
降用のモータ３０に連結されている。すなわち、モータ
３０が回転すると歯車２９、ねじ捧２８を介して昇降ヘ
ッド２７が上下動し、これと一体的に押上ロッド２３が
上下動するようになっている。

押下機構Ｃは、固定ロッド３２を有している。

この固定ロッド３２はバー３３を介してフレーム１に固
着されるとともに、ロードセル３４を介して吊下フレー
ム３５にも固着されている。この吊下フレーム３５はフ
レーム１に固着されている。

また、固定ロッド３２内には上下動する押下ロッド３６
が挿入され、この押下ロッド３６の上端にはポンチ力を
検出するポンチロードセル３７を介して上ねじ棒３８が
固着されている。この上ねじ棒３８は歯車３９に螺合し
、この歯車３つには歯車４０を介してポンチ用のモータ
４１が連結されている。また、上記押下ロッド３６の上
端には水平に張出すバー４２が固着され、このバー４２
と吊下フレーム３５との間にはポンチ力による変形量を
検出する一対の差動変圧器４３．４３が介装されている
。

また、チャンバ４の内部には種々の試験環境を作り出す
ための環境槽４５が設けられ、この環境ｐａ４５は下部
に開口４５ａを有している。４６は窒素等の気体を循環
させるバイブであり、４７は加熱ヒータである。また、
この環境槽４５を収容するチャンバ４には排気管４８が
接続されている。

４９．５０．５１はチャンバ４内の気密性を保持するた
めのベローズである。

次に、本実施例の作用を説明する。

先ず、チャンバ４の前扉５を開けて回転テーブル６に穿
設された複数のセット孔１４中にそれぞれ試料ホルダ１
１．１１・・・１１をセットする。このとき試料ホルダ
１１には、第２図に示すように、試料２０をセットして
おく。

次いで、昇降用のモータ３０を回転させて、昇降ヘッド
２７および押上ロッド２３を一体的に上昇させる。する
と、押上ロッド２３の先端が試料ホルダ１１を押上げて
、この試料ホルダ１１は開口４５ａから環境槽４５の中
に入る。そして、上ホルダ１２（第２図）の上面が固定
ロッド３２の下面に当接したら、その時点でモータ３０
の回転を停止し、押上ロッド２３と固定ロッド３２との
間に試料ホルダ１１を固定する。

このように試料ホルダ１１を固定すれば、この試料ホル
ダ１１の挾持面１８ｂ、１９ｂ　（第２図）に挟持され
た試料２０はぴんと張られ、即ち、しわのない状態で保
持される。これは試料２０が極薄の場合に特に効果を発
揮する。このときの、しわ抑え用の荷重はモータ３０に
より負荷されるが、この荷重の大きさは上述のロードセ
ル３４を介して検出される。

一方、ポンチ用のモータ４１を回転させて、上ねじ棒３
８および押下ロッド３６を一体的に降下させる。このと
きポンチ支持棒１６（第２図）の突出部は既に固定ロッ
ド３２の孔中に入っているよって、押下ロッド３６の押
下刃により上記ポンチ支持棒１６およびポンチ１７が一
体的に下方に押され、このポンチ１７により、上ダイス
１８と下ダイス１９との間に挟持された試料２０（第２
図）が凹まされる。

これにより試料２０はその中央部が変位することになる
が、このとき加えられた荷重の大きさ、並びに変形量は
それぞれ荷重を検出するポンチロードセル３７、並びに
試料２０の変形量を検出する差動変圧器２５により検出
される。なお、上記の差動変圧器４３は、ポンチ１７に
よる試料２０への押込量を検出する。

次いで、この試料２０の試験が完了したら、押下ロッド
３６を上昇させるとともに、押上ロッド２３を降下させ
、さらに回転テーブル用のモータ１０を回転させて、こ
の回転テーブル６を所定の角度だけ回転させる。そして
、次の試料２０が試験用のステーションＡに到達したら
、この到達した試料２０に対して上述と同様の試験を行
う。この試験を順次繰返して行き、全ての試料２０に対
する試験が完了したら、チャンバ４の前扉５を開け、全
ての試料ホルダ１１．１１・・・１１を新しいものに交
換する。

このように、本実施例によれば、極めて簡単、自動的か
つ連続的に試料２０の試験を行うことができ、しかも厳
しい環境下での試験を精度良く行うことができる。特に
、原子力の分野等においては放射能の関係から試料の取
扱いをマニプレータにより行う必要があるが、これによ
れば試験の段取りが極めて簡単になる。すなわち、予め
、試料２０を試料ホルダ１１にセットしておき、そのま
ま試料ホルダ１１をマニプレータなどを用いて回転テー
ブル６上にセ・ン卜すれば良いので、試験の段取りが極
めて簡単で、かつ安全性を向上させることができる。

また、第４図は他の実施例を示しており、ここでは試料
ホルダ１１が、第５図に示すように、円形の試料５５を
セットできるようになっている。

他の構成は上述のものと同じである。さらに、第６図は
他の実施例を示しており、これによれば上ホルダ１２側
に上ダイスが設けられておらず、この試料ホルダ１１を
使用する場合には、該試料には両端支持の曲げ荷重が負
荷され、曲げ試験が行われるようになっている。

しかして、この材料試験機は、試料ホルダ１１の形状を
変えるだけで、種々の形状の試料をセットすることがで
き、極めて汎用性の高いものにすることができる。

以上、一実施例に基づいて、本発明を説明したが、この
原理は、引張り、圧縮、曲げ、打ち抜き試験等の種々の
試験に適用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、回転
テーブル上に試料を保持する複数の試料ホルダを配置し
、この回転テーブルを所定角度で回転しながら、押上機
構と押下機構とにより上記試料ホルダに荷重を負荷し、
この荷重により試料を変形し、このときの荷重の大きさ
と、試料の変形量とをロードセルと差動変圧器とにより
検出するようにしたので精度良く、シかも簡単に、かつ
連続的に試験を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による材料試験機の一実施例を示す正面
図、第２図は同じく試料ホルダの−実施例を示す断面図
、第３図は第２図の試料ホルダにセｙ　トされる試料を
示す平面図、第４図は試料ホルダの他の実施例を示す断
面図、第５図は第４図の試料ホルダにセットされる試料
を示す平面図、第６図は試料ホルダの他の実施例を示す
断面図である。１・・・フレーム、４・・・チャンバ、６・・・回転テ
ーブル、１１・・・試料ホルダ、２０・・・試料、２３
・・・押上ロッド、２５．４３・・・変位量を検出する
差動変圧器、３２・・・固定ロッド、３６・・・押下ロ
ッド、３７・・・ポンチロードセル、Ｂ・・・押上機構
、Ｃ・・・押下機構。

Claims

【特許請求の範囲】１、回転テーブルと、この回転テーブル上の同一円周上
に周方向に間隔をあけて配置され試料を保持する複数の
試料ホルダと、この試料ホルダに設けられ上記試料を変
形させるポンチと、上記試料ホルダを上記同一円周上の
所定位置で上方に押上げる押上機構と、この押上機構に
より押上げられた試料ホルダに上記ポンチを介して試料
を変形させる荷重を負荷する押下機構と、この押下機構
により負荷された荷重の大きさを検出する検出器と、こ
の荷重により変形した試料の変位量を検出する検出器と
を備えたことを特徴とする材料試験機。２、上記押下機構は中空状の固定ロッド内に摺動自在に
押下ロッドを配置してなり、上記試料ホルダは、上記押
上機構により上記固定ロッドに当接するまで押上げられ
たのち、上記押下ロッドにより荷重を負荷されるよう構
成されていることを特徴とする請求項１記載の材料試験
機。