JPH0340816B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば棒状の検査試料に無作為な曲
げ荷重とねじり荷重とを与えるに適した材料・成
分検査機械に関するものである。

（従来の技術） 従来のこの種の検査機械としては、例えばドイ
ツ特許第2110951号明細書に見られるようなもの
がある。この従来の検査機械においては、棒状の
検査試料をモータにより一定の方向に連続的に回
転駆動させて曲げ荷重及びねじり荷重を与えるよ
うにしている。

ところで、このような従来の検査機械において
は、正弦波に近い状態で変化する曲げ荷重を与え
るようにしていたために、無作為な大きさの曲げ
荷重を検査試料に与えることができない。また、
従来の検査機械による場合は検査試料を一定方向
に連続して回転させる必要性があるために検査運
転時に検査試料の状態を目視で確認することがで
きない。しかも、この回転によるねじり荷重のか
け過ぎを予防するために種々の予防装置を設ける
必要性があり、これらの予防装置によりコストが
高くなり、もしくは、製造上の誤差に伴う軸受摩
擦ならびに不釣り合いなどにより検査結果の誤差
が大きくなるという不具合があつた。

さらに、従来の検査機械においてはレバーアー
ムなどを用いて離れた位置から検査試料の荷重を
測定するようにしていたために、レバーアームな
どによる幾何学的な偏差及び荷重の伝達時間など
に起因して検査結果の精度が低下してしまう。さ
らにまた、従来の検査機械に回転方向に不釣り合
いな検査試料、あるいはすでにひびの入つた試料
を取り付けた場合は、このひびによる不釣り合い
などを原因として検査機械に振動をもたらしてし
まうという不都合もあつた。

また、例えば特開昭55−58435号公報に見られ
るように、引張り荷重と圧縮荷重とを検査試料に
繰り返し供給するに際して、曲げ荷重をも供給す
ることができるようにしたものもある。しかしな
がら、この従来例による場合においても直交する
２方向への曲げ荷重とねじり荷重とをそれぞれ相
互に影響のない状態で検査試料に同時に与えるこ
とができないという不具合があつた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記のような従来の不具合を解消し、
無作為な大きさの曲げ荷重及びねじり荷重を検査
試料に与えることができ、しかも、内圧力が与え
られて一定の温度と腐蝕の影響を受けた検査試料
であつても容易かつ高精度に検査することができ
る材料・成分検査機械を提供することを目的とし
ている。特にねじり荷重及び直交する２つの方向
への曲げ荷重を互いに影響することなく検査試料
に同時に与えることができ、しかも、測定値の伝
達による障害を避けつつ部品の製造誤差あるいは
不釣り合いなどによる誤差の影響を可能な限りに
排除できると共に、ひび割れの見られる検査試料
をも検査できる検査機械を提供することを目的と
している。

（課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、検査試料
を挟んだ同一軸線上に曲げ及びねじりに抵抗する
軸及びわくを配設し、前記検査試料の両端をそれ
ぞれ締留部材などを介して前記軸の一端及びわく
を結合している。また、平軸受、ころ軸受、静圧
軸受又は弾性継手などの支持手段を用いて前記軸
を曲げ不能な状態でかつ回転自在に支持させる一
方、わくの軸線と直交する平面内に回転のみ不能
に支持された曲げ変形可能な環状のバネ部材など
の支持手段を用いて前記わくを回転不能な状態で
かつ曲げ方向に運動自在に支持させている。そし
て、前記軸にねじり荷重を与えるねじり駆動手段
及び互いに直交する２方向への曲げ荷重を前記わ
くに与える曲げ駆動手段を設けたことを特徴とし
ている。

（作用） 検査試料の端部が結合される軸１７及びわく２
３は、いずれも曲げ及びねじりに抵抗するもので
あり、軸１７は曲げ方向に拘束された状態で回転
可能に支持され、わく２３は曲げ方向に運動可能
でかつ回転不能に支持されている。このために、
ねじり駆動手段によるねじり荷重は軸１７を介し
て検査試料１１の一端に純粋なねじり荷重として
伝達され、曲げ駆動手段による直交する２方向へ
の曲げ荷重はわく２３を介して検査試料１１の他
端に純粋な曲げ荷重として同時に伝達される。

従つて、検査試料１１を軸１７と共に一定方向
に連続して回転駆動する必要性がなく、軸１７に
ねじり荷重を加えるのみで検査試料にねじり荷重
を加えることができるために、検査試料１１の変
化の状態を目視で連続的に確認しつつ検査を行う
ことができる。また、ねじり荷重及び２方向への
曲げ荷重は互いに影響することなく検査試料１１
に伝達されるために、ねじり荷重及び曲げ荷重を
任意に設定できる。

さらに、検査試料１１に与えられた荷重の大き
さを例えば検査試料と軸１７及びわく２３との結
合部分に介在させた力測定装置などを用いて直接
的に測定することができ、しかも、ひび割れの生
じた検査試料あるいは回転方向に不釣り合いな検
査試料の場合にも振動が発生するおそれがないた
めに、広範囲な試料を容易かつ高精度に検査する
ことができる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明に係る検査機械の主要部を示
す略図、第２図は同じく組立状態を示す縦断面図
であり、これらの図において、検査試料１１は両
端１２，１３をそれぞれ曲げ及びねじりに抵抗す
る締留部材１４，１５を介して軸１７の前端部１
６及びわく２３の中央にそれぞれ結合している。

前記軸１７の前端部１６と締留部材１４との間
には２つの直交する軸回りの曲げ荷重とねじり荷
重を測定する第１の力測定装置３２を介在させて
いる。なお、前記軸１７は曲げ及びねじりに抵抗
するものであり、第１の支持手段、すなわち２つ
の静圧軸受１８により機械のフレーム１９に曲げ
不能な状態でかつ回転方向には運動可能に取り付
けられている。又、前記第１の支持手段は、静圧
軸受１８の他に平軸受、ころ軸受又は弾性継手な
どの支持手段を用いて軸１７を機械のフレーム１
９に曲げ不能に軸支することもできる。

また、前記軸１７の後端部２０に放射方向に向
うレバーアーム２１を取り付け、ねじり駆動手段
Ｚから出力されたＺ方向に沿う荷重を前記レバー
アーム２１の先端にバネバンド２２を介して加え
ることにより、当該軸１７に純粋なねじり荷重を
与えるようにしている。

一方、前記締留部材１５とわく２３との間にも
２つの直交する軸回りの曲げ荷重とねじり荷重を
測定する第２の力測定装置３３を介在させてい
る。わく２３は、締留部材１５が結合された中心
を挟んだ上下対称の位置から前記軸１７に向つて
突出する２つの端部２４を備えており、この端部
２４を第２の支持手段、すなわちバネ部材２５に
回転不能な状態でかつ曲げ方向には運動可能に結
合している。

このバネ部材２５は、検査試料１１の軸線（わ
く２３の軸線）と直交する平面内に位置する環状
の板バネで構成されており、このバネ部材２５と
わく２３との結合点２６を図面に示すように鉛直
面内に位置させると共に、前記結合点２６と位相
が90度異なる水平位置２８に水平方向に沿う支持
アーム２７を固定し、この支持アーム２７を介し
てバネ部材２５の機械のフレームに取り付けてい
る。従つて、上記わく２３はバネ部材２５（第２
の支持手段）の曲げ変形作用により曲げ方向には
運動可能であるが、回転できない状態に支持され
ている。

また、前記締留部材１５と反対側に突出する奥
端部２９を前記わく２３に設け、互いに直交する
Ｘ、Ｙ方向に沿う荷重を出力する２つの曲げ駆動
手段Ｘ、Ｙの出力端と当該わく２３の奥端部２９
とをバネバンド３０，３１を介して結合すること
により、検査試料１１の軸線と直交するＸ、Ｙ方
向への荷重（曲げ力）をわく２３に加えるように
している。なお、上記曲げ駆動手段Ｘ、Ｙの駆動
源の出力端とわく２３の奥端部２９とを結合する
バネバンド３０，３１は第１図に見られるように
Ｘ、Ｙ方向に沿う２つの板ばね３０Ａ，３０Ｂ，
３１Ａ，３１Ｂを90度の位相差をもつて直列に結
合して構成されており、Ｘ方向への荷重とＹ方向
への荷重が互いに影響を及ぼすことなくわく２３
の奥端部２９に伝達されるようにしている。

なお、前記ねじり駆動手段Ｚ及び曲げ駆動手段
Ｘ、Ｙの駆動源としては、検査試料１１に静荷重
又は振動荷重を与えることが容易な水圧シリンダ
を用いることが望ましく、これらの駆動手段から
与えられる荷重の大きさならびに振動特性を変更
可能な一定の形式に予め定めておくことができ
る。又、検査試料１１の内部に荷重を加える必要
性がある場合は、前記軸１７及び前記締留部材１
４に適当な孔を設けることにより、この孔を介し
て検査試料の内部に圧力流体を供給することがで
きる。

以上のように構成された材料・成分検査機械に
おいて、ねじり駆動手段Ｚが駆動されて軸１７に
回転力であるねじり荷重が加えられると、軸１７
が回転して検査試料１１にねじり荷重が伝達さ
れ、曲げ駆動手段Ｘ、Ｙの駆動に伴つてわく２３
にＸ方向及びＹ方向への曲げ荷重が加えられる
と、各方向への曲げ荷重がわく２３を介して検査
試料１１に伝達される。ところで、軸１７は曲げ
方向には拘束されて回転可能にのみ支持されてお
り、わく２３は曲げ方向には運動可能であるが回
転不能に支持されている。従つて、検査試料１１
に伝達されたねじり荷重は軸１７と反対側に位置
するわく２３によつて受け止められ、曲げ荷重は
わく２３と反対側に位置する軸１７により受け止
められる。

このようにして検査試料１１にねじり荷重及び
曲げ荷重が加えられると、これらの荷重により検
査試料にねじり応力及び曲げ応力が発生する。そ
して、これらの応力に相当する信号が第１及び第
２の力測定装置３２，３３から出力されるため
に、この出力信号に基づいて検査試料１１の特性
を知ることができる。

又、従来のように検査試料を一定の方向に回転
駆動させる必要性がないために、例えば回転方向
に不釣り合いな検査試料を検査する場合にも振動
が発生することがなく、検査試料の変化の状態を
目視で連続的に確認することもできる。

なお、実施例のようにバネ部材２５を用いた場
合は、わく２３の支持機構を簡略化することがで
きる。また、実施例のようにねじり駆動手段Ｚ及
び曲げ駆動手段Ｘ、Ｙの駆動源として水圧シリン
ダを用いた場合は、シリンダに供給される流体の
圧力を増減調整することでねじり荷重及び曲げ荷
重の大きさあるいは荷重の振動の度合いを容易に
変化させることができる。

（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、検査試料にねじり荷重及び曲げ荷重を相互に
影響のない状態で同時に与えることができ、又、
検査試料を一定の方向に回転駆動させる必要性が
なく、回転方向に不釣り合いな検査試料の場合に
も格別な振動を伴うことなく的確に検査すること
ができ、検査試料の変化の状態を連続的に目視で
確認することもできる。

さらに、本発明は検査試料を回転させる必要性
がないので測定値の伝達ロスなどを充分に小さく
して測定精度を高くできると同時に、例えば機械
部品をケーシングのままで検査することもでき、
あるいは、検査試料に内部荷重を容易に与えるこ
ともできるために検査の対象を拡大することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る検査機械の主要部を示す
断面図、第２図は同じく組立状態を示す縦断面図
である。 １１……検査試料、１２，１３……検査試料の
端部、１４，１５……締留部材、１７……軸、１
８……軸受（第１の支持手段）、２１……レバー
アーム、２２，３０，３１……バネバンド、２３
……わく、２５……バネ部材（第２の支持手段）、
２７……支持アーム、３２，３３……力測定装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検査試料の一端が結合されるねじり及び曲げ
   に抵抗する軸と、前記軸と同一軸線上に配設され
   て前記検査試料の他端が結合されるねじり及び曲
   げに抵抗するわくと、前記軸を曲げ不能な状態で
   かつ回転方向には運動可能に支持する第１の支持
   手段と、前記わくを回転不能な状態でかつ曲げ方
   向には運動可能に支持する第２の支持手段と、前
   記軸にねじり荷重を与えるねじり駆動手段と、前
   記わくに互いに直交する２つの方向への曲げ荷重
   を与える曲げ駆動手段とを備えることを特徴とす
   る材料・成分検査機械。 ２ 軸を支持する第１の支持手段が、平軸受、こ
   ろ軸受、静圧軸受又は弾性継手で構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   材料・成分検査機械。 ３ わくを支持する第２の支持手段が、わくの軸
   線と直交する平面内に回転不能に支持された曲げ
   変形可能なバネ部材で構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項のいず
   れかに記載の材料・成分検査機械。 ４ 軸にねじり荷重を加えるねじり駆動手段及び
   わくに曲げ荷重を与える曲げ駆動手段の駆動源
   が、予め設定した変更可能な形式で変化する荷重
   を出力するもので構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに
   記載の材料・成分検査機械。 ５ 軸にねじり荷重を加えるねじり駆動手段及び
   わくに曲げ荷重を与える曲げ駆動手段の駆動源
   が、水圧シリンダで構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか
   に記載の材料・成分検査機械。 ６ わくに曲げ荷重を与えるまげ駆動手段が、わ
   くの軸線と直交する平面内で往復運動する駆動源
   と、この駆動源の出力端をわくに結合する曲げ変
   形のみ可能なバネバンドとで構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項の
   いずれかに記載の材料・成分検査機械。