JPH0257259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試験装置に関し、特に引張力と圧縮力
とを受ける負荷支持連結装置（コネクタ）に予荷
重を加える装置に関する。

既知の米国特許第3320798号明細書には試片試
験機に使用するグリツプのバツクラツシユを除く
構造が開示されている。この米国特許明細書には
アクチユエータのロツドとグリツプとの間の連結
リンクに応力を作用するために実際にアクチユエ
ータからリンクを介して荷重を作用してアクチユ
エータロツドとグリツプの端部との対向肩面の間
隙を大にする技術が開示してある。２個のスパイ
ラルワツシヤを機械的に動かして２個のワツシヤ
端面間のスペースを大にする。ワツシヤの端面の
一方がグリツプの面に接触し、他方がロツドの対
向面に接触してグリツプとロツドとの対向面間の
機械的フイラー部材となる。

アクチユエータの負荷は試片の試験中に通常生
ずる荷重より大きな引張荷重とし、実際使用中ス
パイラルワツシヤは圧縮下にあり、グリツプを負
荷するためのねじ式又はピン式の連結装置（コネ
クタ）のすべてのバツクラツシユは取除かれる。

交互に引張圧縮を受ける連結部材のバツクラツ
シユの問題は周知であり、米国特許3320798号は
スパイラルワツシヤ用の十分なスペースのある場
合にこのバツクラツシユを除くために有効であ
る。

予荷重装置を使用可能な他の型式の引張試験機
の例として、米国特許3163036号、3421366号、
3563086号、3800589号、4018080号がある。

本発明では、所要スペースは小さく、既知のア
クチユエータと異なり、別のアクチユエータを有
するリンクで予荷重を加え、応力リンクを使用し
て負荷経路のバツクラツシユを除去する。

第１図は本発明の予荷重装置を取付ける荷重試
験機の一部を示し、試験機フレーム１０はベース
１１と、図示しない上部クロスヘツドを支持する
柱１２とを有する。試験すべき試片１３は第１の
試片グリツプ１４と第２の試片グリツプ１５との
間に支持する。把持装置１４，１５は既知であ
り、例えば米国特許第3320798号明細書に記され
ている。試片１３には交互の引張圧縮荷重即ちサ
イクル荷重を作用させる。交互の引張圧縮荷重と
は称するが多くの場合は、平均荷重が作用し、試
片１３は常に引張荷重下にあり、荷重は増加減少
するが零荷重とはならない。

ローデイングアクチユエータ２０を線図として
示す。アクチユエータ２０は複動液圧アクチユエ
ータとし、通常サーボ弁制御であり、試片負荷部
材２１を介して作用する。負荷部材２１は図示の
通り、アクチユエータロツドの一部を形成する。
部材２１内には本発明による予荷重リンク機構２
２を収容する。アクチユエータ２０は、外側ハウ
ジング２３と、ハウジング２３の形成する室内の
内側ピストン２４とを有する。第２図でピストン
の上下の室２５，２６に交互に圧力を作用すれば
ピストン２４は長手軸線に沿つて交互に動く。プ
ログラム制御装置２８からのプログラム信号と、
フイードバツク変換器２９、例えば試片の負荷経
路に介挿した荷重セル、からのフイードバツク信
号とを組合せた誤差信号に応答してサーボ弁２７
が作動する。プログラム信号とフイードバツク信
号とは通常の方法で加算部３０に供給されて誤差
信号をサーボ弁２７に供給し、サーボ弁は導管３
２，３３を経て圧力を室２５，２６に供給する。

ピストン２４は負荷部材２１に連結する。ピス
トンと負荷部材２１とはアクチユエータロツド３
６を含む負荷装置を形成し、室２５，２６に交互
に圧力が作用すれば軸線に沿つて往復する。

ロツド３６は負荷部材２１の第１の部分を形成
する。第２の部分はグリツプ１５のベース部３７
である。ベース部３７は内部グリツプあごに作用
する荷重を試片に伝達する。

負荷リンク組立体４０はリンク機構２２の一部
を形成し、負荷部材２１の第１の部分３６とベー
ス３７との間に連結される。リンク組立体４０の
第１の端部４１は第１の部分３６に機械的に、図
示の例ではねじこみによつて連結する。リンク組
立体は第１の長い管状部４２を有し、ねじ連結部
４１にねじこむ首部を有し、ロツド３６の孔４３
内を通す。ねじ端部にフランジを形成して第１の
部分３６の形成する肩部４１Ａに係合させる。

リンク組立体４０の第２の部分は第１の管状リ
ンク部分４２の内ねじにねじこむ小直径のロツド
４４を有する。ロツド４４は第１の部分３６の長
手軸線に沿つてグリツプ１５に向けて延長し、第
２の端部５０はグリツプ１５のベース部３７に形
成した孔５１に調整可能にねじこむ。

リンクの第２の部分４４に固着又は一体とした
ピストン部材５２はハウジング５４に形成した孔
５３内に係合する。ハウジング５４は第１の負荷
部材の一部を形成する。ハウジング５４は対向肩
部５５によつて取付ける。ねじ４１を締付けてリ
ンク組立体が取付可能となつた後にハウジングを
取付ける。ハウジング５４はピストン２４からグ
リツプ１５に至る負荷経路において負荷部材の第
１の部分３６の一部を形成する。

ピストン５２を囲む第１のシール５６と室５３
の下端のロツド４４の小直径部を囲む第２のシー
ル５７とを設ける。両シール５６，５７間に導管
６０を開口させ、この導管は室５３に作用し、所
要の弁６１から加圧流体を室５３に導いてピスト
ンを上方に押圧し、グリツプ１５が負荷部材の第
１の部分３６から離れる方向とする。

グリツプは試片に通常の通り荷重を加える。引
張圧縮負荷の場合はアクチユエータロツド（即ち
負荷部材）とグリツプとの間の結合、即ち通常の
ねじ結合の時は、引張荷重を受けると試片は伸
び、圧縮を受けると試片は短くなる。米国特許第
3320798号明細書に開示されているように、荷重
を何らか作用させなければ、連結部のバツクラツ
シユが試験機の作動に悪影響を与える。それ故、
リンク組立体によつてグリツプとアクチユエータ
ピストンとの間に予荷重を加えてバツクラツシユ
防止連結部とする。

第３図に示す通り、加圧流体が室５３に作用す
れば、ピストン５２は室の下部に対して上昇し、
グリツプ組立体１５及びベース部３７は負荷部材
の第１の部分３６から上方に上る。間隙６５が形
成され、このため、ロツド４４はピストン部材５
２の下方で引張を受け、リンク組立体の管状部４
２はねじ部４１によつて圧縮を受け、負荷部材の
第１の部分３６は引張を受ける。

グリツプ１５が第３図の位置にある時、負荷部
材の第１の部分３６の肩面６６はグリツプ１５の
ベース部３７の下面係合面６７に対面する。導管
６０を経て供給される流体圧を充分大きくして、
リンク組立体４０に作用する荷重が試片１３の実
際の負荷サイクル中に生ずる荷重よりも大きくな
るようにし、もつてリンク組立体４０が定常の作
動荷重より大きな予荷重を受けるようにする。次
いで、グリツプ１５をロツド４４のねじ部５０に
ねじこみ、面６６，６７を互に接触させる。グリ
ツプ１５は手で締付けることができる。こゝで室
５３内の圧力は弁６１の操作によつて解放され
る。面６５，６６はリンク組立体４０からの予荷
重によつて保持される。その値は定常作動中に生
ずる値よりも大とする。

リンク４０は折返しリンクであり、リンク部は
負荷部材の第１の部分３６の軸線に沿つてオーバ
ーラツプする。所要スペースは小さく、リンク組
立体は伸びを生じ得る十分な長さとして、リンク
組立体に予荷重を加えた後にグリツプを締めて間
隙をなくすることができるようにする。

第４図は本発明の変型例を示す。この場合は負
荷部材７１に負荷部材の第１の部分を形成するピ
ストンロツド７２を設ける。ピストン７０はロツ
ド７２に取付ける。このピストンはピストン２４
に相当し、第１の実施例と同様に外側アクチユエ
ータハウジング内に取付けることもできる。ロツ
ド７２は試験用の主アクチユエータロツドであ
る。図示の例では、ロツド７２内の孔７３に狭い
小直径部７４を形成して内ねじを設ける。

負荷リンク７５はロツドリンクとし、その端部
７６をロツド７２内の小直径部７４の内ねじにね
じこむ。このリンク７５はロツド７２の軸線に沿
つて延長する。リンク７５の上端にピストン８０
を形成し、ロツド７２に形成した室８１内に収容
する。この室８１はシール８２，８３で封鎖し、
ピストン８０に形成した通路８４の開口８４Ａを
経て加圧流体を導入可能とする。加圧流体はピス
トン８０を上方に押し、リンク７５のねじ切り端
部８５を持上げる。グリツプ１５のベース部３７
をねじ端部８５にねじこみ、ピストン部材８０が
点線８０Ａまで持上つた時はロツド端面８６とグ
リツプ１５の下面６７との間にスペースが生ず
る。グリツプ１５のベース部３７は負荷部材７１
の第２の部分を形成し、ロツド７２が第１の部分
である。

通路８４を通して供給する流体圧は、リンク７
５の応力がグリツプ１５に保持されている試片に
ロツド７２によつて加える通常の荷重によつて生
ずる応力よりも大となるように、充分大きくす
る。室８１内に流体圧を作用させた状態でグリツ
プ１５をねじこみ、面６７を第１の負荷部分即ち
ロツド７２の端面に接触させる。第２の負荷部分
即ちグリツプ１５のベース部３７は所要予荷重の
下で第１の負荷部分に接して保持され、この所要
予荷重のこの圧縮値は試験中の引張荷重より大き
い。図示の例では、第１及び第２の負荷部材を一
緒にクランプするための応力を生ずるリンクはピ
ストンロツド７２の長手軸線に沿つて延長するた
め所要スペースは小さく、所要荷重値で十分な伸
びを生じ、負荷リンクに過大応力が生ずることな
く、第１及び第２の負荷部材を予荷重に適合させ
るように調整できる。

次いで、室８１の圧力を解除すれば、リンク７
５は予荷重によつて面８６，６７の接触を保つ。
負荷部材の伸びは十分なものであつて、ピストン
８０に作用する圧力を解除してしまつた後にも予
荷重を維持するようなものである。

第５図は本発明の他の実施例を示し、図示の例
では負荷部材９１は第１の部分としてピストンロ
ツド９２を（ロツド７２，３６と同様に）有す
る。ロツド９２は内部孔９３を有する。ロツド９
２は上述と同様にピストンによつて負荷され、図
示の例では、負荷リンク組立体９５は孔９３内に
第１のリンク部９６を有し、このリンク部はピス
トンロツド９２の内ねじにねじ部９７によつてね
じこまれる。リンク組立体９５の一部を形成する
ロツド９８が管状リンク部９６の内部を通つて延
長し、管状リンク部９６の内ねじにねじ部９９に
よつてねじこまれる。ロツド９８はピストン部１
００を上端に形成し、ピストン室１０１はロツド
９２の端部に直接形成され、別のハウジングを使
用しない。管状リンク部９６のねじ付き頭部部材
１０２はフランジ１０３を有していて完全にねじ
こんだ時にロツド９２の内面肩部１０４に着座す
る。

ピストン部１００はシール１０６，１０７で封
鎖して圧力室１０８を形成し、加圧流体を前述と
同様に導入してピストン１００を第５図の上方に
フランジ１０３から離れる方向に動かす。これに
よつてリンク部即ちロツド９８及び管状リンク部
９６に応力を生ずる。リンク部はねじ連結部９７
を介してロツド９２の荷重を支持する。

ロツド９８の外ねじ部１１０は前述の例と同様
にグリツプ１５のベース部３７の内ねじ５１にね
じこむ。ベース部３７は負荷部材９１の第２の部
分である。試験機アクチユエータ組立体のロツド
９２は端部肩面１１１を有し、この肩面はグリツ
プ１５の面６７に接触する。加圧流体を室１０８
に導入すれば、リンク組立体のリンクロツド９８
及び管状リンク部９６内の応力値が大となり、グ
リツプ１５は前述と同様に上方に動く。室１０８
内の圧力を高くして、リンク組立体９５内の応力
を定常使用中に生ずる応力値より大とし、次いで
グリツプ１５をねじこんで面６７をロツド９２の
肩面１１１に密接させれば両負荷部材間に機械的
圧縮連結部が形成される。次に室１０８内の圧力
を抜き、予荷重圧縮力が負荷部材の両係合面を所
要予荷重で保持し、バツクラツシユをなくす。

第５図に示す通り、パイロツトボス部材１１２
をグリツプ部材３７の一部として形成し、ボス部
材に形成した環状部がピストン室１０１内に狭い
間隙で滑動可能に係合する。これによつて、グリ
ツプ１５は正確に負荷リンクの第１の部分９２と
同一軸線を保つ。かくしてボス部材１１２は可動
部分を同一軸線に保つ。ボス部材１１２の長さ
は、実際使用中の負荷リンクの伸びに際してボス
部材がピストン室１０１から外れない長さとす
る。図示のパイロツトボス部材の使用によつて各
部の同一軸線関係を保つ。

第１〜５図に示す実施例は、ピストンロツド等
の直接負荷部材に同一軸線として延長する負荷リ
ンクを使用した。場合によつては中間引張ロツド
が高温の場合等に望まれ又は必要になる。負荷部
材は引張ロツド又はその他の中間部材から成り、
中間部材を２部分として両部分間に応力リンクを
介挿することもできる。この２部分はリンクに応
力を加えた後に調整できるようにし、もつてリン
ク負荷部材の力を解除する前にこれら２部分を締
めて両負荷部材を所要予荷重応力下でクランプで
きるようにする。

一方の負荷部材をピストンロツド以外の部材と
した予荷重負荷連結部を有する装置を使用するこ
ともできる。この装置の負荷部材は所要値に予じ
め応力をかけることができる。第６図には本発明
の別の実施例を示す。図示の例では、負荷部材１
２０を力付加部材間に置き、例えば示図しない液
圧アクチユエータを介して負荷される荷重セルと
することができる。この荷重セルの端部を１２１
にて示し、内ねじ１２２を負荷リンクの外ねじ１
２３に係合させる。外ねじ１２３はピストン部材
１２４と一体とし、ピストン部材はアクチユエー
タシリンダに取付ける。ピストンを取付けた長い
リンク１２５の外ねじ端１２６は試片グリツプ等
１２７即ち負荷すべき部材に直接連結する。

圧縮支持スリーブ１３０の内部通路１３１はリ
ンク部材１２５を囲み、荷重セル１２１の面とグ
リツプ１２７の面との間に位置する。

スリーブ１３０に内部シリンダ孔１３２を設け
てピストン１２４を係合させる。ピストンは孔１
３２の側壁にＯリング１３３でシールする。同様
にリンク１２５の端部は孔１３２に対してＯリン
グ１３４でシールする。通路１３５によつて加圧
流体をピストン１２４の下面に導入し、ピストン
を荷重セル１２１に向けて圧縮支持スリーブ１３
０に対して動かす。

圧縮支持スリーブの端面１４０はグリツプ１２
７の端面１４１に接触し、シリンダ孔１３２を囲
むスリーブ１３０の対向端に環状面１４２を形成
する。この面１４２は荷重セル１２１の面１４３
に接触する。

加圧流体がピストン１２４の下のシリンダ孔１
３２内に導入されれば、ピストンは荷重セルの方
向即ち矢印１４５の方向に動く。これによつて、
面１４２，１４３間に間隙が生じ、負荷部材のリ
ンク１２５に応力を加えこのリンクを伸長させ
る。荷重セルを端部材１２３上でねじこみ、面１
４２，１４３を再び接触させる。面１４０，１４
１はピストン１２４に作用する液圧下で接触を保
つ。次に通路１３５を介して室の圧力を抜く。ロ
ツド部１２５の長さの変化値は、面１４２，１４
３が着座しピストン１２４上の圧力が解除された
後にリンク１２５に生ずる応力値が充分高くなつ
て、負荷組立体が荷重セル１２１、グリツプ１２
４の負荷中に生ずる応力よりもこの応力値の方が
高くなるようなものである。液圧アクチユエータ
は荷重セルに接続して作動させる。

上述の実施例は第４図と同様であるが相違点
は、アクチユエータロツドに代えてスリーブ１３
０を使用し、長いリンクを使用して両部材間を直
接結合し、一方は負荷部材、他方は負荷される部
材としたことである。得られる応力値は交互の引
張圧縮負荷に際して両部材が正しく保持される値
とする。

液圧ピストンシリンダ装置が負荷部材の両部分
間のリンクに予荷重応力を与える形式のものを示
したが、試験荷重作用部材以外の他の型式の負荷
作用部材を使用してリンクに応力を生じさせ、こ
の後に負荷部材の両部分を調整して所要予荷重下
で機械的に負荷することができる。

何れの場合にも、応力を受けるリンクは十分に
長くして液圧予荷重の下で十分な長さ変化を生じ
させるようにし、もつて液圧予荷重を解除した時
にこの応力が係合面を緊密に接触させた場合に、
長さの変化（即ち、荷重下でのリンクの最大長さ
から使用位置での応力作用下のリンクの長さの変
化）は十分であり、そのためリンク内応力による
予荷重は試験機等の定常作動中に作用する最大荷
重より大きくなる。同時に、リンクの長さの変化
はリンクの弾性限界を超えないようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の予荷重付加装置を使用し得る
試片試験機の一部を示す図。第２図は第１図の２
−２線に沿う拡大断面図。第３図は第２図の装置
の上部の予荷重付加装置を示す部分拡大断面図。
第４図は本発明の他の実施例によるアクチユエー
タロツドの部分断面図。第５図は本発明の別の実
施例によるアクチユエータロツドの部分断面図。
第６図は本発明の更に別の実施例によるアクチユ
エータロツド以外の部分に予荷重付加装置を組込
んだ部分断面図である。 １３……試片、１４，１５……グリツプ、２０
……アクチユエータ、２１，７１，９１，１２０
……負荷部材、２２……予荷重リンク機構、２
４，５２，７０，８０，１００，１２４……ピス
トン、３６，７２，９２……アクチユエータロツ
ド、３７……ベース部、４０，７５，９５……リ
ンク組立体、４２，９６……第１管状リンク部、
４４……第２のリンク部、５４……ハウジング、
６５……間隙、９８，１２５……ロツド、１２１
……荷重セル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 使用中の２つの相対運動可能な両部分間の引
   張負荷よりも大きな圧縮負荷でこれらの相対可動
   部間に機械的な圧縮荷重を与えるべく、負荷を受
   ける部材に予荷重を加える装置であつて、第１及
   び第２の部分を有する負荷装置と、一端を負荷装
   置の第１の部分に結合し他端を負荷装置の第２の
   部分に結合した弾性リンクと、負荷装置が最大荷
   重に達した時に第１及び第２の部分間の上記リン
   クに生ずる応力より大きな第１の応力値に弾性リ
   ンクを加圧するための、負荷装置とは別個の第２
   負荷装置と、負荷装置の第１及び第２の部分間の
   機械的支持装置とを備え、上記第２負荷装置が第
   １の応力値にある時に上記支持装置が分離し、第
   １及び第２の部分が弾性リンクに関して及び互に
   関して可動であつて第２負荷装置が第１の応力値
   で弾性リンクに応力を作用する時に機械的支持装
   置が第１及び第２の部分間で係合可能となつてお
   り、この後に第２負荷装置の応力を解除したとき
   に弾性リンク内の応力が第１の部分に対して第２
   の部分に機械的に予荷重を加えるようにしたこと
   を特徴とする負荷連結部の予荷重装置。 ２ グリツプ部材と、ロツドを有する液圧アクチ
   ユエータと、グリツプ部材をロツドに連結する装
   置とを備えた試片負荷装置において、上記連結装
   置がロツドの長手軸線と同一軸線のリンクを備
   え、リンクの一端をロツドに機械的に連結し、リ
   ンクの他端をグリツプ部材に機械的に連結し、グ
   リツプ部材とロツドとを分離する方向の負荷でリ
   ンクに応力を加える負荷装置を備え、上記負荷装
   置が試片負荷装置の生ずる応力値よりも高い応力
   値でリンクに応力を作用させ、負荷装置がリンク
   に作用した時にグリツプ部材を動かしてグリツプ
   部材がリンク端に連結した状態でロツドとグリツ
   プ部材との間に機械的な圧縮支持接触を生じさせ
   る手段を備え、グリツプをロツドに圧縮支持関係
   に動かした後に負荷装置を解放してリンク内の応
   力が接触面を所要圧縮負荷で接触させることを特
   徴とする試験試片負荷装置。 ３ 前記リンクが２個のリンク部を備え、第１の
   リンク部が管状とし一端をロツドに連結してお
   り、上記第１部分はロツドとの連結部から、グリ
   ツプから離れる他端の方へ延長しており、第２の
   リンク部は第１の管状リンク部内に位置し、管状
   リンク部に上記他端で連結し、グリツプの方向に
   延長してグリツプに連結していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の装置。