JPH049740A - 管状試験片用引張試験機 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、鋼管などの管状試験片の引張試験に必須の芯
金着脱作業を自動化し得る材料試験機に関する。

Ｂ、従来の技術 鋼管などの管状試験片を引張試験する際には、管状試験
片をつかみ具で把持するときに管が変形しないように芯
金を管状試験片の両端に挿入する作業が不可欠である。

かかる芯金着脱作業を手作業で行うと試験の自動化が難
しい。そこで従来は、例えば特開昭６３−２７５９３０
号公報に開示されているような芯金着脱機構を用いてそ
の自動化を図っている。

ここに開示されている材料試験機は、負荷軸心と同軸に
配置された芯金挿入／引き抜き用シリンダと、そのピス
トンの先端に固設され芯金係合部が形成された取付ブロ
ックと、端部が取付ブロックの係合部に係合されて連結
される芯金と、芯金引き抜き時に試験片の端面を掛止す
るストッパがピストンロッド先端に設けられた一対のシ
リンダとを有する。取付ブロックの係合部は各種外径の
芯金が係合可能にされており、そのため、芯金の外径に
応じてストッパの位置をシリンダで調整可能にしている
。

Ｃ９発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の材料試験機においては
、芯金の外径に応じてストッパの位置を変更するために
一対のシリンダなどが不可欠で、これらをクロスヘッド
の狭い領域に設けるのが難しく、しかも部品点数が多く
なって高価な試験機になってしまう。

本発明の目的は、簡易な構成で廉価にした芯金自動着脱
機構を備えた管状試験片用引張試験機を提供することに
ある。

Ｃ１課題を解決するための手段 一実施例である第１図〜第３図に対応づけて本発明を説
明すると、本発明は、対向する一対のクロスヘッド１６
．１７と、この一対のクロスヘッド１６．１７の間隔を
変更して管状試験片ＴＰを負荷する負荷手段１２と、管
状試験片ＴＰの両端に対して挿脱するために芯金３０を
負荷軸心に沿って駆動する芯金着脱機構２ｏと、両端に
芯金３０が挿入された管状試験片ＴＰを把持する開閉式
つかみ具１８とを具備する試験機に適用される。

そして上述の目的は次の構成で達成される。

芯金３０は、管状試験片ＴＰに挿入される芯金本体部３
１と、芯金本体部３１の端部に形成され芯金着脱機構２
０に係合される係合部３２とを有し、この芯金本体部３
１には当て金３０が摺動可能にフランジ状に装着され、
この当て金３０の負荷軸方向の動きをクロスヘッド１６
，１．７で拘束するようにする。

日 Ｚ９作用 芯金着脱機構２０により芯金３０を管状試験片ＴＰの両
端部に挿入してから開閉式つかみ具１８で管状試験片Ｔ
Ｐの両端を把持する。負荷手段１２で試験片ＴＰに対し
て引張り試験を行った後、芯金着脱機構２０により管状
試験片ＴＰから芯金３０を引き抜く。このとき、芯金３
０とともに管状試験片ＴＰも一緒に駐動されるが、クロ
スヘッド１６．１７によって負荷軸心方向の動きが拘束
されている当て金３３に管状試験片ＴＰＯ端面が掛止さ
れるので、芯金３０だけが引き抜かれる。

当て金３３は芯金の外径に拘らず芯金本体部３１にフラ
ンジ状に装着されるから、芯金着脱機構２０によりどの
ような外径の芯金も特別な装置を付設せずに引き抜くこ
とが可能となる。

なお、以上のＤ項、Ｅ項では説明をわかりやすくするた
めに実施例の図を用いたが、これにより本発明が実施例
に限定されるものではない。

Ｆ、実施例 第１図〜第３図に基づいて本発明の一実施例を説明する
。

第３図は、鋼管などの管状試験片の端部に挿入される芯
金を示す図である。芯金３０は、管状試験片の内径に即
した外径を有する円柱状の本体部３１と、その下端部に
形成された芯金着脱機構に係合する係合部３２とを有す
る。その係合部３２の上部の芯金本体部３１には、フラ
ンジ状の当て金３３が摺動可能に装着されている。当て
金３３には、芯金３０を試験機に装着する際に後述する
案内部材４０の溝４１に係合されて摺動する摺動部３３
ａが設けられている。また当て金３３は。

その溝４１に係合されて負荷軸方向に拘束され芯金引抜
き時に試験片の端面を掛止する機能も有する。

第１図は本実施例に係る万能試験機の正面図およびその
平面図である。ベツド１１上にはラムシリンダ（負荷手
段）１２が設置されるとともに、一対のねし柱１３が立
設され、ラム］、２ａの上部に固着されたテーブル１４
には一対の支柱１５が立設されている。一対の支柱１５
の上端には上部クロスヘッド（第１のクロスヘッド）１
６が横架されて固着され、一対のねじ柱１３には、下部
クロスヘッド（第２のクロスヘッド）１７がその内部に
設けられ後述の一対のナツト７１を介して螺合されてい
る。上部クロスヘッド１６は、ラムシリンダ１２の伸縮
によりテーブル１４．支柱１５と一体に上下動可能であ
り、下部クロスヘッド１７は、ナツト７１の回転により
上下動可能とされている。また、上下のクロスヘッド１
６．１７には、油圧式上部っかみ具１８Ｕおよび下部つ
かみ具１８Ｌ（それぞれを代表して符号１８で示す）が
それぞれ対向して内蔵され、試験片ＴＰの両端は上下つ
かみ具１８Ｕ、１８Ｌにそれぞれ把持される。さらに、
上クロスヘッド１６の上面には下部芯金着脱機構２０Ｕ
が、下クロスへラド１７の下面には下部芯金着脱機構２
０Ｌがそれぞれ負荷軸芯Ｘと同軸に設置されている。こ
れらの芯金着脱機構を代表して符号２０で示す。

次に、第２図により下部クロスヘッド１７の構造につい
て説明する。

第２図てａ）は下部クロスヘッド１７の正面部分破断面
図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。クロスヘッド１７
は、ねじ柱１３に螺合して支持される左右一対の支持ブ
ロック１７１と、左右の支持ブロック１７１間に挟設さ
れボルト１７３で螺着される中央ブロック１７２とに３
分割されている。ボルト１７３は、支持ブロック１７１
の外側面の左右両端に各−列４本づつ設けられ、負荷時
に第２図（ａ）の紙面内に生ずる曲げモーメントに抗す
る。また、支持ブロック１７１の内側面に＋：！突部１
７１Ａが突設され、中央ブロック１７２の外側面には凹
部１７２Ａが凹設され、突部１７１Ａを凹部１７２Ａに
嵌合させて負荷軸方向の剪断力を保持する。

支持ブロック１７１には回転ナツト７１が回転可能に設
けられ、その回転ナツト７１の下端面にはギア７２が固
着されている。ギア７２はアイドルギア７３を介してク
ロスヘッド１７に内蔵される不図示の油圧モータの出力
軸と接続され、油圧モータにより回転ナツト７１を回転
駆動してクロスヘッド１７を昇降する。

７４はクロスヘッド１７の上面に設置されたバックラッ
シュ除去装置である。このバックラッシュ除去装置７４
は、支持ブロック１７１の上面に螺着された環状金具７
４１と、ねじ柱１３に螺合され環状金具７４１の内部に
回転ナツト７１の上端面と間隙をあけて収容されたばね
反力支持ナツト７４２と、環状金具７４１の開放上端部
に螺合されたカップ部材７４３と、カップ部材７４３と
反力支持ナツト７４２との間に挟着されるばね受け７４
４と、このばね受け７４４とカップ部材７４３との間に
介設されるばね７４５とから成り、ばね７４５のばね力
でクロスヘッド１７を常時上方に付勢して回転ナツト７
１とねじ柱１３のバックラッシュを除去している。

さらに支持ブロック１７１には回転ナツト７１の軸心と
平行に支柱１５が貫通する孔１７１Ｂも貫通されている
。

一方、中央ブロック１７２の上面中央には試験機の前後
方向に開通する凹部１７２Ｂが形成され、この凹部１７
２Ｂの相対向する側面部には、管状試験片ＴＰの下端を
左右から把持する油圧水平開閉式つかみ具１８Ｌが内蔵
される。油圧水平開閉式つかみ具１８Ｌは負荷軸芯をは
さんで相対向して伸縮する一対の油圧シリンダ１８０を
有する。

この油圧シリンダ１８０は、中央ブロック１７２の左右
の側端面から穿設された油圧シリンダ用ボア１８１と、
このボア１８１内に左右の開放端側から摺動可能に挿入
され先端のピストンロッド１８２ａが凹部１７２Ｂに突
出するピストン１８２と、ボア１８１の開放端部に嵌合
された油圧シリンダ１８０のシール用円板１８３とから
構成され、中央ブロック１７２の左右側端面に各支持ブ
ロック１７１の内側面を当ててボルト１７３で螺着する
ことにより、ボア１８１が油密状態にされている。そし
て、各ピストンロット１８２ａの先端に装着された一対
のつかみ歯１８５がその凹部１７２Ｂ内で開閉可能に構
成されている。

さらに、凹部１７２Ｂの中央底部には負荷軸心Ｘと同軸
で貫通孔］７２Ｃが穿設され、この貫通孔１７２Ｃにス
リーブ２５が嵌入されている。

中央ブロック１７２の下面には、その貫通孔１７２Ｃと
同軸に、管状試験片ＴＰの下端部に芯金３０を挿脱する
下部芯金着脱機構２ＯＬが設けられている。この芯金着
脱機構２０は、中央ブロック１７２の底面に負荷軸心Ｘ
と同軸に固着されたシリンダチューブ２１と、このシリ
ンダチューブ２１内を摺動するピストン２２と、ピスト
ン２２に圧縮ばねを介して締付ナツト２３によって結合
したピストンロット２４から成る油圧シリンダで構成さ
れる。ビス１〜ンロンド２４の突出端側は貫通孔］７２
Ｃに設けたスリーブ２５に上下方向に摺動可能に嵌合さ
れ、その上端面には芯金３０の係合部３２が係脱される
断面凸状の溝２４ａが形成されている。

また、中央ブロック１７２の前後方向に延在する凹部１
７２Ｂの底には、芯金３０を芯金着脱機構２０に対して
係脱する際の案内部材４０が設置されている。この案内
部材４０の上部には、芯金３０の当て金３３をその摺動
部３３ａにより案内する溝４１が刻設され、その中心部
の裏面には下部芯金着脱機構２ＯＬのピストンロッド２
４の先端部が収容可能になっている。

一方、第１図に示すように上部クロスヘッド１６は、一
対の支柱１５の上部に固着されている左右の支持ブロッ
ク１６１と、左右の支持ブロック１６１間に計１６本の
ボルトで挟設されて支持される中央ブロック１６２とか
ら構成され、支持ブロック１６１にはねじ柱１３の貫通
孔１６１Ａが穿設される。また、下部クロスヘッド１７
と同様、支持ブロック１６１と中央ブロック１６２とは
それらの接触面で凹凸嵌合され、この凹凸嵌合により負
荷軸心方向のせん断力を保持し、負荷による曲げモーメ
ントは合計１６本のボルトで分担する。

さらにこの中央ブロック１６２の下面中心には中央ブロ
ック１６２の前後方向に凹部１６２Ｂが形成され、この
凹部１６２Ｂをはさんで左右に開閉する油圧式上部つか
み具１８０が内蔵され、中央ブロック１６２の上面には
負荷軸心Ｘに同軸で上部芯金着脱機構２０Ｕが設置され
ている。油圧式上部つかみ具１８Ｕおよび上部芯金着脱
機構２０Ｕの構造は下部クロスヘッド１７に内蔵の油圧
開閉式つかみ具１８Ｌと下部芯金着脱機構２ＯＬと全く
同様であり、その説明を省略する。

以上のように構成された万能試験機を用いて管状試験片
ＴＰに対して次のように引張試験を行うことができる。

まず、ねじ柱１３に螺合された下部クロスヘッド１７内
の回転ナツト７１を回転させて下部クロスヘッド１７を
管状試験片Ｔ　Ｐの長さに応じて位置調整する。次いで
、上下の各芯金着脱機構２０のピストンロッド２４を伸
長させてその先端を案内部材４ｏの裏面に収容し、ビス
１〜ンロンド２４の先端の溝２４ａを案内部材４０の溝
４１に対して位置決めしておく。そして、上下の中央ブ
ロック１６２および１７２の前面側から、当て金３３に
一体にされた芯金３０を案内溝４１に沿って負荷軸心ま
で前進させ、芯金係合部３２をピストンロッド２４の溝
２４ａに係合させる。その後いったんピストンロッド２
４を収縮して芯金３０をつかみ歯１８５の間から退避さ
せる。そして、上下つかみ具１８のつかみ歯間に手動ま
たはロボットなどで管状試験片ＴＰを挿入し、上下芯金
着脱機構２０の各ピストンロット２４を伸長して芯金３
０を管状試験片ＴＰの両端に挿入する。しかる後、上下
つかみ具１８で管状試験片ＴＰの両端を把持する。

そして、ラムシリンダ１２に圧油を供給すると、ラムシ
リンダ１２が伸長しテーブル１４．支柱１５、上部クロ
スヘッド１６が一体に上昇して、管状試験片ＴＰを引張
試験することができる。試験終了後、上下つかみ具１８
から管状試験片ＴＰを解放してから上下芯金着脱機構２
０のピストンロッド２４を収縮すると、当て金３３は案
内部材４０に嵌合されて負荷軸心方向には旺動されない
から、管状試験片ＴＰの下端面および上端面が各当て金
３３に当接して掛止され、芯金３０が管状試験片ＴＰか
ら引き抜かれる。

以上のようにして、管状試験片の芯金着脱作業、特に引
き抜き作業が自動化される。また、芯金の外周にはフラ
ンジ状に突出する当て金が摺動可能に装着され、この当
て金の負荷軸芯方向の動きはクロスヘッドで拘束されて
いるから、芯金の外径に応じた当て金を用いることによ
り、外径が異なっても管状試験片の端面ば必ず当て金で
掛止され、確実に芯金を引き抜ける。したがって、芯金
の外径に応じて従来のような一対のシリンダでストッパ
の位置を変更する必要もなく、芯金着脱機構が簡素化さ
れコスト低減が可能となる。

また、この実施例のように、クロスヘッドを３分割構造
にすることにより、中央ブロックの左右側面から油圧シ
リンダのボアを対向して穿設し、そこにピストンを挿入
して油圧シリンダを構成できるから、従来のように左右
のねし柱や支柱によって油圧シリンダの内蔵に支障をき
たすことがない。さらに、くさび式つかみ具を使用する
場合のように試験片ＴＰに初期圧縮力が働くこともない
。

さらにまた、クロスヘッドに外付けされる油圧開閉式つ
かみ具を使用するのとは異なり、クロスヘッド中央部を
有効に利用でき無駄がなくなる。

なお、各クロスヘッドの支持構造や能動機構は実施例に
限定されない他、クロスヘッドを一体型にしても良い。

また、つかみ具はクロスヘッド内蔵型でなくてもよく、
さらに、油圧式に限定されない。さらにまた、その他の
構造は実施例に限定されないばかりか、横型の引張試験
機にも本発明を適用できる。

Ｇ６発明の詳細 な説明したように本発明によれば、負荷軸方向の動きが
クロスヘッドで拘束される当て金を芯金に摺動可能にフ
ランジ状に設けたので、従来のように特別の掛止機構を
用いることなく、外径の異なる芯金を挿入しあるいは引
き抜くことができ、芯金着脱機構の簡素化と低コス１〜
化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ
）は管状試験片用引張試験機の正面図、第１図（ｂ）は
その平面図、第２図（ａ）は下部クロスヘッドの正面部
分破断面図、第２図（ｂ）はその平面図、第３図は芯金
の斜視図である。 １１：ベット　　　　１２ニラムシリンダ１３：ねじ柱
　　　　１４：テーブル １５：支柱　　　　　１６：」二部クロスヘッド１７：
下部クロスヘッド　１８Ｕ：上部つかみ具１８Ｌ：下部
つかみ具　　　２０Ｕ：下部芯金着脱機構２０Ｌ　：下
部芯金着脱機構　　２４；ピストンロッｌ’２４ａ：芯
金係合用凸溝　　　３０：芯金３１−：係合部　　　　
　　　３２：係合部３３：当て金　　　　　　　４０：
案内部材４１：案内溝 １６１．１７１＝支持ブロツク １６２．１７２：中央ブロック　］８０：油圧シリンダ
１８１：ボア孔　　　　　　　　１８２：ピストン１８
２ａ：ピストンロッド　　　　１８３：円板１８５：つ
かみ歯 特許出願人　　株式会社島津製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対向する一対のクロスヘッドと、この一対のクロスヘッ
   ドの間隔を変更して管状試験片を負荷する負荷手段と、
   管状試験片の両端に対して芯金を挿脱するために芯金を
   負荷軸心に沿って駆動する芯金着脱機構と、両端に芯金
   が挿入された管状試験片を把持する開閉式つかみ具とを
   具備する試験機において、前記芯金は、前記管状試験片
   に挿入される芯金本体部と、前記芯金着脱機構に係合さ
   れる係合部とを有し、この芯金本体部には当て金が摺動
   可能にフランジ状に装着され、この当て金の負荷軸方向
   の動きをクロスヘッドで拘束するようにしたことを特徴
   とする管状試験片用引張試験機。