JPH0763662A - 材料試験機用高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料試験機に取り付けられた試験片を高周波
加熱並びに空気冷却する加熱コイルを備えた材料試験機
用高周波加熱装置の改良に関し、加熱コイルを変形防止
すると共に、加熱中に加熱コイルの形状を微調整するこ
とを目的とする。 【構成】 筒状の導電体をコイル状に巻いて複数の加熱
リング１４を有する加熱コイル１２を形成し、各加熱リ
ング１４の一側に、螺旋角度の異なるナット２２を設
け、各ナット２２に螺合する螺旋角度を有するねじ棒２
３を設け、温度検出器９の信号の観察によりねじ棒２３
を駆動して、各加熱リング１４の間隔を調整するように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試験片を加熱しながら
外力を加える材料試験機に取り付けられ、試験片を加熱
及び空冷する材料試験機用高周波加熱装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン，上記タービン，ガ
スタービン，ジェットエンジン，高温圧力容器，化学反
応装置などの多くは、運転開始，休止の繰り返しによっ
て温度変化に伴う熱応力の繰り返しを受け、更に運転中
の熱負荷の変動を受けるので、熱疲労は高温機器或いは
構造物の性能，安定性，寿命などを左右する強度現象の
うち最も重要なものの１つである。

【０００３】熱疲労試験のうち、機械的歪みの加わる重
畳型の試験は、一定温度振幅の下で任意の大きさの歪み
振幅を与えるようにしたものである。この温度サイクル
と外力の繰り返しを受ける熱疲労を特に機械的応力が重
畳する熱疲労或いは熱機械的疲労と称される。

【０００４】従来この種の試験を行う試験機には、特開
昭６２−１２８３４号，特開昭６２−２０６４２９号の
公報に記載された技術などがある。この公報に記載され
た材料試験機には、図６の説明図に示すように、試験機
のベースに設けられた油圧シリンダ１と、油圧シリンダ
１に油圧を供給するサーボ弁２と、試験機の上部に設け
られたロードセル３の下部と油圧シリンダ１のピストン
棒１ａの上端に、試験片４の両端を挟持するチャック５
が設けられる。

【０００５】材料試験器には、ピストン棒１ａの変位を
検出する変位検出器６が取り付けられ、試験片４には、
試験片４の歪みを検出する歪み検出器７が設けられる。
試験片４の周囲には、コイル状に巻付けられて上下に複
数の加熱リングが形成され、高周波発生装置に接続する
加熱コイルを有し、試験片４を高周波加熱する加熱手段
と、加熱コイルの内側に設けられた空気管路の端部が開
度調整弁（図示しない）を介して空圧源に連結され、空
気管路の内側面に開口する空気噴出孔を有する冷却手段
とを備えた高周波加熱装置８が設けられ、試験片４には
温度検出器９が止着される。

【０００６】そして、所定の温度サイクルを与えるよう
に設定されたデータを予め制御部１０に入力しておき、
材料試験時にデータを読み出して高周波加熱コイルの通
電を制御すると共に、加熱コイルの空気噴出孔から膨出
される空気量により冷却し、試験片４の温度が、時間と
ともに上下動するように制御されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】試験片４を温度むらの
ないように正確に温度管理するためには、 (1) 加熱コイルの変形を防止すること。 (2) 試験片４を加熱中に加熱コイルの形状を微調整でき
ること。 が必要である。本発明はかかる課題を解決することを目
的としており、試験片に止着された温度検出器の信号に
基づいて、加熱コイルを構成する複数の加熱リングの間
隔を微調整することができる高周波加熱装置を提供する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の材料試験機用高周波加熱装置は、内部に冷
却水通路が形成される筒状の導電体をコイル状に巻いて
相互に連結された複数の加熱リングを有する加熱コイル
を構成し、上記各加熱リングの内側に空気管路を設け、
該空気管路の内側面に開口する空気噴出孔を設けると共
に、上記空気管路に連結される接続管を開度調整弁を介
して空圧源に連通した冷却手段と、上記加熱コイルを高
周波発生装置に接続し、材料試験機に取り付けられる試
験片を高周波加熱する加熱手段と、試験片の複数箇所に
取り付けられる温度検出器とを備えた材料試験機用高周
波加熱装置において、上記各加熱リングの一側に、それ
ぞれ螺旋角度の異なる絶縁材料のナットを設け、該各ナ
ットに螺合する螺旋角度を有するねじ棒の端部に被駆動
部を設け、上記温度検出器の信号を受けて上記開度調整
弁並び高周波発生装置を制御する制御部とを設けた。

【０００９】

【作用】上記のように構成された材料試験機用高周波加
熱装置は、複数の温度検出器の信号により試験片の上下
方向に温度むらが生じれば、被駆動部を駆動してねじ棒
を回動する。ねじ棒はそれぞれ螺旋角度の異なるナット
に螺合しているので、試験片の上下端側の温度を高める
必要が生じた場合には、ねじ棒を一方向に回動して加熱
リングの間隔を拡張し、逆の場合には、他方向に回動し
て加熱リングの間隔を縮小する。かくして、試験片の上
下方向の温度むらを微調整する。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
すると、図１は材料試験機用高周波加熱装置１１の平面
図、図２は図１の側面図、図３は図１の縦断面図、図４
は図３のＸ−Ｘ断面図、図５は材料試験機用高周波加熱
装置１１の形状の説明図である。高周波加熱装置１１の
加熱コイル１２は、内部に冷却水通路１３を有する筒状
の銅材（図３参照）から、中央部をほぼコイル状に巻付
けられ、一部分を切欠されたリング形状に形成され上下
に配列される３個の加熱リング１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
と、加熱リング１４ａと１４ｂ及び１４ｂと１４ｃをそ
れぞれ連結する内部連絡管１５が形成され（図２，図
３，図５参照）、２本の内部連結管１５の間に、温度検
出器９の電線を収容する凹部２１が形成される（図１参
照）。

【００１１】加熱コイル１２の両端部は、上部の加熱リ
ング１５ａ及び下部の加熱リング１５ｃより外方に延び
る外部連絡管１６となり、外部連絡管１６の端部に設け
られるフランジ２０には、冷却水管路（図示しない）が
接続し（図１参照）、加熱コイル１２の過熱を防止す
る。各加熱リング１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、高周波発
生装置（図示しない）に接続し、加熱コイル１２の内側
の試験片４を高周波加熱する加熱手段が構成される（図
１参照）。

【００１２】各加熱リング１５ａ，１５ｂ，１５ｃの内
側には、それぞれ空気管路１７が設けられ、各空気管路
の内側面に複数の空気噴出孔１８が穿設され、空気管路
１７に２本の接続管１９が接続する（図１，図３参
照）。接続管１９は開度調整弁（図示しない）を介して
空圧源（図示しない）に接続し、空気噴出孔１８から噴
出する空気により試験片４を冷却する冷却手段が構成さ
れる。

【００１３】各加熱リング１４ａ，１４ｂ，１４ｃに
は、切欠部の反対側に絶縁材料から成るナット２２が設
けられる。このナット２２の螺旋角度は、各加熱リング
１４ａ，１４ｂ，１４ｃごとに異なり、本実施例では、
中央の加熱リング１４ｂは螺旋角度がゼロ、上下の加熱
リング１４ａ，１４ｃのうち一方が右ねじで他方が左ね
じである。この３個のナット２２には、それぞれのナッ
ト２２と同じ螺旋角度を有するねじ棒２３が螺合する。

【００１４】ねじ棒２３の端部に設けられる被駆動部２
４は、手動操作用の摘みであるが、制御部の指令により
回転駆動される小型モータに連結して自動制御にするこ
とも可能である。次に、以上のように構成された材料試
験機用高周波加熱装置の作用を説明する。

【００１５】従来例と同様に、高周波加熱装置８の内部
に挿入した試験片４を材料試験機のチャック５，５に取
り付け、試験片４に温度検出機９を取り付ける。このと
き、温度検出機９の電線を凹部２１に収容することがで
きるので、電線が加熱される試験片４の熱影響を受けな
い利点がある。制御部１０に収納した所定のプログラム
に基づいて、加熱リング１４ａ，１４ｂ，１４ｃに高周
波電流を供給して試験片４を加熱し、空気噴出孔１８か
ら空気を試験片４に吹きかけて冷却する動作を行うと共
に、材料試験機により試験片４に荷重を加えて歪み計測
を行う。

【００１６】複数の温度検出器９の信号により試験片４
の上下方向に温度むらが生じた場合には、被駆動部２４
を操作してねじ棒２３を回動する。ねじ棒２３はそれぞ
れ螺旋角度の異なるナット２２に螺合しているので、試
験片４の上下端側の温度を高める必要が生じた場合に
は、ねじ棒２３を一方向に回動して加熱リング１４ａ，
１４ｂ，１４ｃの間隔を拡張し、逆に場合には、他方向
に回動して加熱リング１４ａ，１４ｂ，１４ｃの間隔を
縮小する。かくして、試験片の上下方向の温度むらを微
調整する。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に記載されるような効果を奏する。 (1) 各加熱リングのナットがねじ棒に螺合しているの
で、各加熱リングの変位が防止され、加熱コイル全体の
変形が防止される。 (2) 試験片４の軸方向に温度むらが生じた場合には、制
御部が温度検出器の信号に基づいてねじ棒を回転駆動す
るので、加熱リングの間隔を微調整できることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】材料試験機用高周波加熱装置の平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の縦断面図である。

【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。

【図５】材料試験機用高周波加熱装置の形状の説明図で
ある。

【図６】材料試験機の構造の説明図である。

【符号の説明】

４ 試験片 ８，１１ 高周波加熱装置 ９ 温度検出器 １０ 制御部 １２ 加熱コイル １３ 冷却水通路 １４ａ，１４ｂ 加熱リング １４ｃ 加熱リング １７ 空気通路 １８ 空気噴出孔 １９ 接続管 ２１ 凹部 ２２ ナット ２３ ねじ棒 ２４ 被駆動部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に冷却水通路が形成される筒状の導
   電体をコイル状に巻いて相互に連結された複数の加熱リ
   ングを有する加熱コイルを構成し、上記各加熱リングの
   内側に空気管路を設け、該空気管路の内側面に開口する
   空気噴出孔を設けると共に、上記空気管路に連結される
   接続管を開度調整弁を介して空圧源に連通した冷却手段
   と、上記加熱コイルを高周波発生装置に接続し、材料試
   験機に取り付けられる試験片を高周波加熱する加熱手段
   と、試験片の複数箇所に取り付けられる温度検出器とを
   備えた材料試験機用高周波加熱装置において、 上記各加熱リングの一側に、それぞれ螺旋角度の異なる
   絶縁材料のナットを設け、該各ナットに螺合する螺旋角
   度を有するねじ棒の端部に被駆動部を設け、上記温度検
   出器の信号を受けて上記開度調整弁並び高周波発生装置
   を制御する制御部とを設けたことを特徴とする材料試験
   機用高周波加熱装置。