JPH0720025A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で心金着脱機構の回り止めを実現
でき、かつ、耐圧強度の高いシリンダを不要にするとと
もに安定したシリンダの動作を可能にする。 【構成】 互いに対向する負荷部材を離接させて心金が
挿入された管状試験片を負荷する負荷枠と、心金を管状
試験片に対して挿脱する心金着脱用シリンダとを備えた
材料試験機において、心金脱着用シリンダに、回り止め
用凹部が軸心に沿って形成された断面円形のピストン
と、回り止め用凹部に係合する回り止め用凸部材と、ボ
トム室と回り止め用凹部との間の流体の移動によりダッ
シュポット効果が得られるようにこれらボトム室および
回り止め用凹部を連通する連通手段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、心金が挿入された管状
試験片を負荷する材料試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼管その他の管状試験片の試験を行う場
合、材料試験機のつかみ具で把持される試験片の把持部
分内には、試験片の内径に合わせて作業者が選んだ心金
が、手動または特開昭63−275930号公報に開示されてい
る自動着脱装置などにより装填される。

【０００３】図６は、従来のこの種の材料試験機の一例
を示す図であって、その要部を示す一部破断正面図であ
る。図において、１は下部クロスヘッドであり、その両
端に貫通する一対のねじ柱２とナット３との螺合により
上下に移動可能に構成されている。下部クロスヘッド１
の上面中央には一対の油圧シリンダ４が設けられ、その
先端にはつかみ歯５が設けられている。６は略円柱状の
心金であり、この心金６の下部には当て金７が設けら
れ、この当て金７が図６の紙面に直交する方向に延在す
る案内部材８に案内されることにより心金６がつかみ歯
５間に搬入される。ＴＰはつかみ歯５間に配置された管
状試験片であり、この管状試験片ＴＰ内には上述の心金
６が挿入されてつかみ歯５により把持される。

【０００４】クロスヘッド１の下面には、管状試験片Ｔ
Ｐの下端部に心金６を挿脱する心金着脱機構Ｌが設けら
れている。この心金着脱機構Ｌは、クロスヘッド１の下
面に固定された円筒状のシリンダチューブＬ１と、この
シリンダチューブＬ１内を摺動するピストンＬ２とから
なる油圧シリンダで構成される。ピストンロッドＬ３の
突出端側はクロスヘッド１内に設けられた円筒状のスリ
ーブ９に上下方向に摺動可能に嵌合され、その上端には
心金６が係合可能な溝Ｌ４が図６の紙面に直交する方向
に延在、形成されている。

【０００５】心金着脱機構Ｌは、つかみ歯５間に管状試
験片ＴＰを搬入するとき、あるいはつかみ歯５間から管
状試験片ＴＰを回収するときにピストンロッドＬ３を後
退動作させて心金６をクロスヘッド１内に引き込むため
のものである。この際、シリンダチューブＬ１やピスト
ンロッドＬ３などが断面円形に形成されているため、ピ
ストンロッドＬ３の前進・後退動作によりピストンロッ
ドＬ３がシリンダチューブＬ１などに対して回転してし
まうおそれがある。ピストンロッドＬ３が回転するとそ
の上端に形成された溝Ｌ４の方向が案内部材８の延在方
向と食い違って心金６を供給しにくくなるため、図示例
の装置では、ピストンロッドＬ３の回り止め機構が設け
られている。すなわち、図６および図７に示すように、
スリーブ９の外周の一部に平坦面９ａを形成し、案内部
材８の下面に固定された係合部材Ｒ１の平坦面をスリー
ブ側平坦面９ａに当接してスリーブ９の回り止めをし、
さらにスリーブ９の内面にキー部材Ｒ２を設けるととも
にピストンロッドＬ３側にキー部材Ｒ２が嵌合されるキ
ー溝Ｒ３を形成してスリーブ９に対するピストンロッド
Ｌ３の回り止めをしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の材料試験機にあっては、心金着脱機構Ｌである
油圧シリンダに対して回り止め機構を外付けしていたの
で、機構が複雑で製造の工数がかかっていた。また、管
状試験片ＴＰの破断、あるいは心金６の引き込み動作の
際に油圧シリンダのピストンＬ２には図６において下向
きの衝撃力が働き、この衝撃力により油圧シリンダのボ
トム室Ｌ５内の圧力が急激に高くなるために油圧シリン
ダの耐圧強度を高める必要があるとともに、衝撃力によ
りピストンＬ２が急激に移動するおそれがあって動作の
安定性に問題が生じていた。

【０００７】本発明の目的は、簡易な構成で心金着脱機
構の回り止めを実現でき、かつ、耐圧強度の高いシリン
ダを不要にするとともに安定したシリンダの動作を可能
にする材料試験機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに対向す
る負荷部材を離接させて心金が挿入された管状試験片を
負荷する負荷枠と、心金を管状試験片に対して挿脱する
心金着脱用シリンダとを備えた材料試験機に適用され
る。そして、上述の目的は、心金脱着用シリンダに、回
り止め用凹部が軸心に沿って形成された断面円形のピス
トンと、回り止め用凹部に係合する回り止め用凸部材
と、ボトム室と回り止め用凹部との間の流体の移動によ
りダッシュポット効果が得られるようにこれらボトム室
および回り止め用凹部を連通する連通手段とを設けるこ
とにより達成される。

【０００９】

【作用】ピストンが上下動する際、ピストンの回り止め
用凹部と回り止め用凸部材とが互いに係合してピストン
の回り止めがなされる。また、心金を管状試験片から引
き抜く際などにピストンに衝撃力が加わって回り止め用
凹部内の圧力が急激に高くなろうとした場合、回り止め
用凹部とボトム室との間が連通手段により連通され、こ
れら回り止め用凹部とボトム室との間の流体の移動によ
りダッシュポット効果が得られるので、急激な圧力の上
昇およびピストンの急激な移動が緩衝される。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明による材料試験機の一実施例
を示す図であって、下部クロスヘッドの要部を示す一部
破断正面図である。まず、管状試験片に挿入される心金
３０について図１および図２を参照して簡単に説明する
と、この心金３０は、管状試験片ＴＰの内径に即した外
形を有する略円柱状の本体部３１と、その下端部に形成
された心金着脱機構に係合する係合部３２とを有する。
係合部３２は、図２に示すように、円柱部材の両端を切
断した形状に形成され、その下部には一方向に延在する
案内溝３２ａが形成されている。

【００１１】図５は、本実施例の材料試験機の全体構成
を示す正面図である。図５において、ベッド１１上の中
央にはラムシリンダ１２が設置されるとともに、さらに
対角線上の隅部には一対のねじ柱１３が立設されてい
る。ラム１２ａの上部に固着されたテーブル１４にはね
じ柱１３と異なる対角線上に位置して一対の支柱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１６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１７がその内部に設けられた一対
のナット（不図示）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、ナットの回転により上下動可能とされ
ている。

【００１２】また、上下のクロスヘッド１６、１７に
は、油圧式上部つかみ具１８Ｕおよび下部つかみ具１８
Ｌ（それぞれを代表して符号１８で示す）がそれぞれ内
蔵され、管状試験片ＴＰは、その内部に断面円形の心金
３０が挿入された状態で、その両端が上下つかみ具１８
Ｕ、１８Ｌにそれぞれ把持されて負荷される。さらに、
上部クロスヘッド１６の上面には上部心金着脱機構２０
Ｕが、下部クロスヘッド１７の下面には下部心金着脱機
構２０Ｌがそれぞれ負荷軸芯Ｘと同軸に設置されてい
る。これらの心金着脱機構を代表して符号２０で示す。
なお、以下の説明で特に上下を区別するときは、上側の
部材にＵを、下側の部材にＬを付して説明する。

【００１３】次に、図１〜図４により下部クロスヘッド
１７の構造について説明する。図１は、上述したように
下部クロスヘッド１７の要部を示す一部破断正面図、図
２は図１のＡ−Ａ′線に沿う矢視断面図、図３は図１の
Ｂ−Ｂ′線に沿う矢視断面図、図４は図１のＣ−Ｃ′線
に沿う矢視断面図である。

【００１４】下部クロスヘッド１７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１７２Ｂ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１８
Ｌが内蔵される。油圧水平開閉式つかみ具１８Ｌは負荷
軸芯Ｘ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。各油圧シリンダ１８０の先端には、
一対のつかみ歯１８５がその凹部１７２Ｂ内で開閉可能
に設けられている。さらに、凹部１７２Ｂの中央底部に
は、負荷軸心Ｘと同軸に貫通孔１７２Ｃが穿設され、こ
の貫通孔１７２Ｃに円筒状のスリーブ２５が嵌入されて
いる。

【００１５】下部クロスヘッド１７の下面には、その貫
通孔１７２Ｃと同軸に、管状試験片ＴＰの下端部に心金
３０を挿脱する下部心金着脱機構２０Ｌが設けられてい
る。この心金着脱機構２０Ｌは、下部クロスヘッド１７
の下面に負荷軸心Ｘと同軸に固着された円筒状のシリン
ダチューブ２１と、このシリンダチューブ２１およびス
リーブ２５内に挿入された断面円形のピストン２２とを
備えた油圧シリンダで構成される。２３はシリンダチュ
ーブ２１の下面に設けられたシリンダ蓋であり、これら
シリンダチューブ２１、ピストン２２およびシリンダ蓋
２３により囲まれた部分が油圧シリンダのボトム室２４
とされる。

【００１６】シリンダチューブ２１の外周にはねじ部２
１ａが刻設され、このねじ部２１ａには円板状のナット
６０が螺合されている。ナット６０と下部クロスヘッド
１７の下面との間には若干の間隙が形成され（図１では
微小間隙ゆえ明瞭に図示していない）ている。ナット６
０は、押え部材６１を介してボルト６２により下部クロ
スヘッド１７に押圧、固定されており、この際、ナット
６０が上方にむけて撓んで上述の間隙を狭めるようにボ
ルト６２が緊締されている。よって、ナット６０の弾性
力によりシリンダチューブ２１は下部クロスヘッド１７
に向かって強く押圧され、シリンダチューブ２１および
スリーブ２５の回り止めがされる。

【００１７】図４に示すように、ピストン２２には、そ
の下面から上部に至る断面円形の有底挿入穴２２ａが形
成されており、この挿入穴２２ａには、シリンダ蓋２３
上に立設された断面略正方形の角柱２６が挿入されてい
る。挿入穴２２ａの入口には、角柱２６の側面が摺接す
る断面略正方形の貫通孔２７ａを有する案内ブッシュ２
７が取り付けられている。さらに、図４に示すように、
貫通孔２７ａの四隅が若干外方に膨出されているととも
に、角柱２６の四隅が隅切りされることにより、ブッシ
ュ２７と角柱２６との間に油通し孔２８が形成されてい
る。この油通し孔２８を介してボトム室２４と挿入穴２
２ａとが連通される。ブッシュ２７は、たとえばアルミ
青銅のような摺動抵抗の低い材質で形成されている。

【００１８】ピストン２２の上面には略正方形の凹部２
２ｂが形成され、この凹部２２ｂには心金連結具５０が
載置されている。心金連結具５０は、図１〜図３に示す
ように、断面略正方形の基部５１と、心金３０の案内溝
３２ａに嵌合する形状に形成された嵌合部５２と、これ
ら基部５１および嵌合部５２を連結する連結部５３とを
備えている。ピストン２２の上面にボルト５４で固定さ
れたばね受け５５と基部５１との間にスプリング５６が
介在されて、心金連結具５０はピストン２２の上面に押
圧され、これにより、ピストン２２に対して心金連結具
５０が若干上方に変位可能にされている。これにより、
管状試験片ＴＰに引張荷重が負荷されて心金３０が上方
に引かれたときでも、心金連結具５０がピストン２２に
対して若干上方に変位し、ピストン２２がシリンダチュ
ーブ２１の段部２１ｂに強く当接してピストン２２が破
損することを防止できる。

【００１９】また、下部クロスヘッド１７の凹部１７２
Ｂの底には一対の案内部材４０が設けられ、これら案内
部材４０の間には図１の紙面に直交する方向に延在する
溝４１が形成されている。上述した心金３０は、その係
合部３２が溝４１に案内されてつかみ歯１８５間に搬入
される。

【００２０】一方、図５に示すように上部クロスヘッド
１６の下面中心には試験機の前後方向に凹部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１８Ｕが内蔵されている。また、上
部クロスヘッド１６の上面には、負荷軸心Ｘに同軸に上
部心金着脱機構２０Ｕが設置されている。油圧式上部つ
かみ具１８Ｕおよび上部心金着脱機構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
と下部心金着脱機構２０Ｌと全く同様であり、その説明
を省略する。

【００２１】以上のような構成において、まず、管状試
験片ＴＰを負荷する前に、この管状試験片ＴＰの内径に
即した心金３０を手動または自動着脱装置などによりつ
かみ具１８のつかみ歯１８５間に搬入する。次いで、不
図示の制御装置により上下の心金着脱機構２０のピスト
ン２２を後退動作させて上下の心金３０を上下のクロス
ヘッド１６、１７内に引き込む。さらに、負荷すべき管
状試験片ＴＰを手動または自動搬送装置などによりつか
み具１８のつかみ歯１８５間に搬入した後、ピストン２
２を前進動作させて上下の心金３０を管状試験片ＴＰの
両端部に挿入する。この後は、上下つかみ具１８により
管状試験片ＴＰの両端部を把持してから、ラムシリンダ
１２を伸長させてテーブル１４、支柱１５および上部ク
ロスヘッド１６を一体に上昇させる。これにより管状試
験片ＴＰに引張荷重が負荷され、管状試験片ＴＰの引張
試験が行われる。

【００２２】管状試験片ＴＰが破断等して引張試験が終
了すると、再度上下の心金着脱機構２０のピストン２２
を後退動作させて上下の心金３０を管状試験片ＴＰから
引き抜く。この後は、破断等した管状試験片ＴＰを手動
等によりつかみ歯１８５間から回収し、さらにピストン
２２を前進動作させて心金３０を再度上昇させてつかみ
歯１８５間に位置させる。以上で、１回の引張試験動作
が完了する。

【００２３】この際、シリンダチューブ２１はナット６
０等により上部、下部クロスヘッド１６、１７に対して
回り止めがされ、ピストン２２は案内ブッシュ２７と角
柱２６との嵌合によりシリンダチューブ２１に対して回
り止めがされ、さらに心金連結具５０の基部５１が角型
に形成されることによりピストン２２に対して回り止め
がされ、これにより上部、下部クロスヘッド１６、１７
に対する心金連結具５０の回り止めがされる。よって、
心金連結具５０の嵌合部５２の向きは常に図２に示すよ
うなものになり、ピストン２２の上下動によって心金連
結具５０が回転して心金３０の搬入の邪魔になるような
ことがない。

【００２４】また、管状試験片ＴＰの破断、あるいは心
金３０の引き込み動作の際にピストン２２に下向きの衝
撃力が加わっても、案内ブッシュ２７の貫通孔２７ａの
四隅に油通し孔２８が形成されているので、この衝撃力
によりピストン２２の挿入孔２２ａ内の圧力が急激に高
くなろうとすると、この挿入孔２２ａ内の油が油通し孔
２８を通ってボトム室２４に流れる。これにより、挿入
孔２２ａ内およびボトム室２４内の圧力の急激な上昇を
防ぐとともに、衝撃力によるピストン２２の急激な移動
を緩衝することができる。いわば、油通し孔２８がダッ
シュポット効果を奏して衝撃力が緩衝される。

【００２５】したがって、本実施例によれば、心金着脱
機構２０を構成する油圧シリンダに回り止め機構が内蔵
されており、この回り止め機構は挿入孔２２ａ、角柱２
６および案内ブッシュ２７から構成されているので、機
構的に簡易で組立工数も少なくて済む。しかも、挿入孔
２２ａとボトム室２４とを連通する油通し孔２８が形成
されているので、ピストン２２に下向きの衝撃力が作用
してもその衝撃力を緩衝することができ、高い耐圧強度
を有する油圧シリンダを用意する必要がなくなるととも
に、油圧シリンダの安定した動作が可能となる。

【００２６】なお、本発明の材料試験機は、その細部が
上述の一実施例に限定されず、種々の変形が可能であ
る。一例として、上述の一実施例では角柱およびこれに
摺接する案内ブッシュにより回り止めをしていたが、角
柱以外の三角柱、多角柱等を用いてもよく、あるいはピ
ストンとシリンダチューブとをスプライン結合してもよ
い。ピストンおよびシリンダチューブの断面を楕円、角
型等にしてもよい。また、一実施例では案内ブッシュに
油通し孔を形成してダッシュポット作用を得ていたが、
角柱側の四隅に油通し孔を形成してもよい。あるいは、
ピストン側にボトム室に連通する連通路を形成してもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る心金着脱用シリンダは回り止め機構を内蔵し、この回
り止め機構は回り止め用凹部および回り止め用凸部材か
ら構成されているので、機構的に簡易で組立工数も少な
くて済む。しかも、ボトム室と回り止め用凹部とを連通
してこれらの間の流体の移動によりダッシュポット効果
を得る連通手段が設けられているので、ピストンに急に
衝撃力が作用してもその衝撃力を緩衝することができ、
高い耐圧強度を有する油圧シリンダを用意する必要がな
くなるとともに、油圧シリンダの安定した動作が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である材料試験機を示す図で
あって、下部クロスヘッドの要部を示す一部破断正面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ′線に沿う矢視断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ′線に沿う矢視断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ′線に沿う矢視断面図である。

【図５】一実施例の材料試験機の全体構成を示す正面図
である。

【図６】従来の材料試験機の一例を示す図であって、下
部クロスヘッドを示す一部破断正面図である。

【図７】従来の材料試験機の回り止め機構を取り出して
示した断面図である。

【符号の説明】

１２ ラムシリンダ １３ ねじ柱 １５ 支柱 １６ 上部クロスヘッド １７ 下部クロスヘッド １８Ｕ 上部つかみ具 １８Ｌ 下部つかみ具 １８０ 油圧シリンダ １８５ つかみ歯 ２０Ｕ 上部心金着脱機構 ２０Ｌ 下部心金着脱機構 ２１ シリンダチューブ ２２ ピストン ２２ａ 挿入孔 ２４ ボトム室 ２６ 角柱 ２７ 案内ブッシュ ２８ 油通し孔 ３０ 心金 ３２ 係合部 ４０ 案内部材 ４１ 案内溝 ５０ 心金連結具 ＴＰ 管状試験片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する負荷部材を離接させて心
   金が挿入された管状試験片を負荷する負荷枠と、前記心
   金を前記管状試験片に対して挿脱する心金着脱用シリン
   ダとを備えた材料試験機において、前記心金脱着用シリ
   ンダは、回り止め用凹部が軸心に沿って形成された断面
   円形のピストンと、前記回り止め用凹部に係合する回り
   止め用凸部材と、ボトム室と前記回り止め用凹部との間
   の流体の移動によりダッシュポット効果が得られるよう
   にこれらボトム室および回り止め用凹部を連通する連通
   手段とを備えたことを特徴とする材料試験機。