JPH085531A - 恒温式の衝撃試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の試験温度に維持した恒温チャンバー内
において、正確にかつ効率よくサンプルの衝撃試験を実
施する恒温式の衝撃試験機を提供する。 【構成】 恒温チャンバーを設けた衝撃試験機であっ
て、該恒温チャンバーの内部に、該衝撃試験機の衝撃試
験に直接関与する試験部及び該試験部にサンプルを供給
する供給装置とを設け、かつ該恒温チャンバーを温度制
御装置に連結してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定の試験温度に維持
した恒温チャンバー内において、精確にかつ効率よくサ
ンプルの衝撃試験を実施する恒温式の衝撃試験機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の恒温槽付きの衝撃試験機は、恒温
槽内のストッカーに収容した試験片が一定の温度に達し
たところで、試験片をストッカーから人手により取り出
して、室温において衝撃試験を行うものであった。ま
た、従来の別の恒温槽付きの衝撃試験機は、試験片の試
料台と試験片搬送装置とを備えた試験槽に恒温槽から送
気して、これにより、試験槽内を一定の温度に保った後
に試験片をストッカーから自動にて取り出して、室温に
おいて衝撃試験を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の恒温槽付きの衝
撃試験機では、試験片が恒温槽内で一定の温度に達した
としても、室温で衝撃試験を行うため、実際の試験温度
と、恒温槽の温度とに差異が生じるという問題点があっ
た。この差異は、特に恒温槽を低温度に設定した場合に
大きくなり、衝撃試験の測定値の誤差が大きくなった
り、測定値がバラついたりして信頼性を欠くという問題
点があった。

【０００４】従来の別の恒温槽付きの衝撃試験機では、
試験槽内は、恒温槽からの送気により一定の温度に保
ち、試験片を一定の温度とするようにしてあるが、恒温
槽による温度調整が及ぶのは試験槽内だけであり、その
ため、試験片を打撃するハンマは一部は室温に暴露され
ており、ハンマと試験片とに温度差が生じ易いという問
題点があった。かつ試験槽にはハンマが出入りする開口
部があるため、特に試験槽内の温度と室温との温度差が
大きいときには、室温による外乱の影響が無視できなく
なるという問題点があった。

【０００５】近年は、材料が多様化しており、かつ材料
が暴露される条件も低温から高温へとその温度範囲が広
がっているため、材料の低温や高温における温度特性は
多様化した材料の重要な選択指標になっている。そし
て、結晶転移やガラス転移等の転移温度の近傍では、材
料の衝撃強度は大きく変化する。そのため、材料の衝撃
強度と温度との関係を精確かつ効率よく測定できる衝撃
試験機が求められているという課題があった。

【０００６】本発明は、上記の問題点や課題を解決する
ため、衝撃試験に直接関与する試験部等を含めた系を密
閉系として、この密閉系全体を所定の温度に保つことに
より、材料の衝撃強度と温度との関係を精確かつ効率よ
く測定できる恒温式の衝撃試験機を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明恒温式の
衝撃試験機は、上記の目的を達成するため、恒温チャン
バーを設けた衝撃試験機であって、該恒温チャンバーの
内部に、該衝撃試験機の衝撃試験に直接関与する試験部
及び該試験部にサンプルを供給する供給装置とを設ける
とともに、該恒温チャンバーを温度制御装置に連結して
あることを特徴とする。上記試験部は、サンプルを打撃
するハンマと、サンプル台とからなり、かつ上記供給装
置は、サンプルのストッカーと、サンプルを該ストッカ
ーから該サンプル台に搬送し定置する搬送装置とからな
っていることを特徴とする。上記衝撃試験機のフレーム
は上記恒温チャンバーの外側に位置させてあるととも
に、該フレームの軸受により、該ハンマの駆動軸を軸支
し、かつ該ハンマの移動範囲を該恒温チャンバーの断熱
材が囲ってあることを特徴とする。上記恒温チャンバー
には、衝撃試験終了あとのサンプルを排出する排出筒を
設けてあることを特徴とする。上記恒温チャンバーに
は、サンプルの外形寸法を計測する寸法測定装置を設け
てあることを特徴とする。上記恒温チャンバーの前面部
には、両開き式の扉を設け、その一方に観察窓を設けて
あることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明恒温式の衝撃試験機は、上記の構成によ
り、低温から高温に到る広い温度範囲において、サンプ
ル及び衝撃試験機の衝撃試験に直接関与する試験部等
が、室温により外乱を受けることはないので、材料の衝
撃強度を、各所定温度において精確かつ効率よく測定で
きる。

【０００９】

【実施例】本発明恒温式の衝撃試験機１を図１と図２に
示す。図１は正面図、図２は側面断面図である。恒温式
の衝撃試験機１は、架台２の上面部に設置した衝撃試験
機３に、後述するように衝撃試験機３の衝撃試験に直接
関与する試験部及びサンプルの供給装置等を内設した密
閉式の恒温チャンバー４を同じく架台２の上面部に設け
るとともに、この恒温チャンバー４を架台２の中に設置
した温度制御装置３３に導管５を介して連結して構成し
てある。かつ、恒温式の衝撃試験機１には、上記の他
に、制御盤３４を備え、シークエンス制御機構や演算機
構等の制御機構それに電源部等を設けた制御ボックス３
６を、架台２の上面部と恒温チャンバー４の側面部とに
接して設置してある。

【００１０】衝撃試験機３の前方部には、側面が略コ字
状のフレーム７を恒温チャンバー４の外側に設けてあ
る。フレーム７はその前方部が角柱状の部材からなり、
後方部が厚手三角形板状の部材からなっている。このフ
レーム７は、この後方部の厚手三角形板状の部材の下端
の両端部に固着した２本の支柱８を介して架台２により
支えてある。ここで、支柱８は恒温チャンバー４の中に
位置している。フレーム７の下端部に設けた軸受９が、
サンプル１４を打撃するハンマ６の上端部に設けた駆動
軸１０を軸支しており、これにより、フレーム７はハン
マ６を軸支している。この駆動軸１０は、恒温チャンバ
ー４を形成している断熱材１１に挿通しており、断熱材
１１がハンマ６を囲んでいる。また、駆動軸１０の一方
の端はフレーム７に取付けハンマ戻しモータ１２に減速
ギヤを介して連結している。

【００１１】これにより、衝撃試験機３は振り子型衝撃
試験機の構成となっており、ハンマ６と、その移動範囲
は恒温チャンバー４の断熱材１１に囲まれている。な
お、衝撃試験機は振り子型に限られるものでなく、垂直
落下型やその他の構成のものであってもよい。

【００１２】ハンマ６の先端部は図１中矢印付の中心線
で示すように、恒温チャンバー４の断熱材１１が囲った
中にある円状の範囲を移動する。また、ハンマ６の駆動
軸１０の垂直下方には、サンプル台１３を設けあり、こ
のサンプル台１３は、サンプル１４の下端部を挟持して
サンプル１４を固定するようにしてあるとともに、ハン
マ６が最下位の位置にあるとき、ハンマ６の打撃点がサ
ンプル１４の上端部近くの計測部位を打撃するように、
その位置を調整してある。上記のようにして、衝撃試験
機３の衝撃試験に直接関与する試験部であるハンマ６と
サンプル台１３とを、恒温チャンバー４内の前方部に設
けてある。

【００１３】さらに、衝撃試験終了あとの破断したサン
プルを排出する排出筒１５を、サンプル台１３の下端と
架台２の上面部との間に設けてあり、この排出筒１５の
外周側部は、サンプル台１３の支柱を介して恒温チャン
バー４の断熱材１１に着設されている。排出筒１５の下
端には、シリンダ１６により開閉するスライド式のドア
１７を取付けてあり、破断したサンプルはドア１７から
ダクトを通り抜けて、架台２の前方部に備えた引出し３
５に落下するようにしてある。

【００１４】恒温チャンバー４の前面部には、両開き式
の扉３７、３８を設けてあり、その一方の扉３７には観
察窓１８を設けてある。この観察窓１８は、一対の断熱
ガラスから形成してある。同じく上面部には断熱材１１
で形成したスライド式のドア１９を設けてある。図２中
矢印を添えた破断線は、このドア１９のスライド範囲を
示す。また、導管５の恒温チャンバー４内に配管した部
分の表面は、熱交換の効率をよくするような形状に形成
してある。そして、恒温チャンバー４の後方部には、恒
温チャンバー４内の空気を撹拌循環するためのファン２
０をモータ２１に直結して設けてある。

【００１５】さらに、恒温チャンバー４内の後方部に
は、サンプル４のスットカー２２と、搬送装置２３とか
らなる、衝撃試験機３の供給装置を設けてある。スット
カー２２には、サンプル取出し棒２４と、このサンプル
取出し棒２４を上下に作動させるシリンダ２５及び、ス
ットカー２２に横並びに収容したサンプル１４を図２中
左方向に順次移動させる操作部材２６と、この操作部材
２６を横方向に移動させるシリンダ２７とを設けてあ
る。

【００１６】搬送装置２３は、恒温チャンバー４内でス
ットカー２２の上方に位置して、水平に設けた長尺状の
ネジ２８と、ネジ２８に螺合したサンプル挟持部材２９
とからなっている。このネジ２８に近接させて、長尺状
のスライド板を上下２箇所に設けてあり、サンプル挟持
部材２９が、この長尺状のスライド板に挿通している。
また、ネジ２８の前方端部はハンマ６の近傍に位置させ
てあり、後方端部は減速ギヤを介してモータ３０に連結
してある。さらに、サンプル挟持部材２９には、可動式
の２個の挟持片３１を設けてあり、サンプル挟持部材２
９がネジ２８の前方端部に移動したときに、挟持片３１
はサンプル台１３の真上に位置するようにしてある。な
お、供給装置は、上記の構成のものに限られない。

【００１７】恒温チャンバー４の内部には、上記の他に
サンプル１４の外形寸法を計測する寸法測定装置３２を
設けてある。また、恒温チャンバー４の内部には、温度
制御装置３３の検出端である温度センサーを配設してあ
る。なお、恒温チャンバーの内部には、この他の部材や
装置等を設けてもよい。

【００１８】恒温チャンバー４は、断熱材１１に開口し
た軸１０の挿通部、同じくネジ２８の挿通部、同じくフ
ァン２０の軸の挿通部、同じく操作部材２６の挿通部、
導管５の貫通部、サンプル取出し棒２４の挿通部を全て
気密にしてある。これにより、恒温チャンバー４の内部
は密閉系になっている。

【００１９】恒温チャンバー４内の空気は、ファン２０
により循環しており均一な温度分布となり、温度制御装
置３３と導管５との間を循環する雰囲気ガスによって、
この空気は加熱又は冷却される。そして、温度センサー
が検出した温度と、温度制御装置３３とにより、恒温チ
ャンバー４内の温度を所定の温度に制御するようにして
ある。

【００２０】ここで、衝撃試験機３の重量の多くを占め
ている金属製のフレーム７が、恒温チャンバー４の外側
に設けられていることにより、恒温チャンバー４の内部
に設けた試験部材や装置の重量は、２本の支柱８と、ハ
ンマ６とがその大部分になっているが、この両者の重量
はフレーム７の重量より相当に軽いものである。従っ
て、恒温チャンバー４内の熱容量は大幅に軽減されてい
る。しかも、フレーム７を恒温チャンバー４の外側に設
けたことは、恒温チャンバー４の断熱効果を大きく改善
している。上記により、温度制御装置３３は恒温チャン
バー４内の温度を正確に制御できるとともに、冷却や加
熱に要する電力量を大きく削減しているのである。

【００２１】上記構成の恒温式の衝撃試験機１を用い
て、サンプル１４の衝撃試験を行う手順等を以下説明す
る。先ず、恒温チャンバー４のスライド式のドア１９を
開けて、サンプルのストッカー２２にサンプル１４を所
要の数だけ横並びにセットし、これを操作部２６によっ
て挟むようにしておき、ドア１９を閉めて試験準備を完
了する。次いで、衝撃試験を開始するのであるが、以下
の作動は実際にはシークエンス制御機構等によって行わ
れる。

【００２２】制御盤３４において、恒温チャンバー４を
所定の温度に設定するとともに、ハンマ６の打撃開始位
置を設定しておく。恒温チャンバー４内が所定の温度に
達しさらに安定して、ハンマ６、サンプル台１３やサン
プル１４等が全て所定の温度になったところで、シリン
ダ２５が作動し、取出し棒２４がストッカー２２の最前
端のサンプル１４を押し上げて、搬送装置２３のサンプ
ル挟持部材２９がその可動式の挟持片３１で、この押し
上げられたサンプル１４を挟持する。そこで、直ちに取
出し棒２４はもとの位置に復帰する。次いで、ネジ２８
が回転し、サンプル挟持部材２９が前方に移動し、サン
プル１４が寸法測定装置３２に位置したところで、ネジ
２８の回転が一時停止し、サンプル１４の外形寸法が計
測される。この計測値は演算機構の記憶部に書き込まれ
る。ここで、寸法測定装置３２を恒温チャンバー４内に
設けてあるから、サンプル１４の外形寸法を常に試験温
度で計測することになる。衝撃試験の衝撃エネルギー値
とサンプル１４の外形寸法とが同一の試験温度で計測さ
れるので、整合性をもって、材料の衝撃強度を得ること
ができる。

【００２３】そこで、ネジ２８の回転が再開して、サン
プル１４がサンプル台１３の真上に位置したときにネジ
２８の回転は停止する。ここで、サンプル挟持部材２９
の可動式の挟持片３１が開き、サンプル１４はサンプル
台１３に定置される。そして、サンプル台１３がサンプ
ル１４の下端部を挟持して固定する。この作動と並行し
て、ネジ２８は逆回転しており、サンプル挟持部材２９
はもとの位置に戻って停止している。また、スットカー
２２のサンプル１４は操作部材２６により最前端に寄せ
られている。サンプル１４がサンプル台１３に固定され
たところで、ハンマ６の先端部が打撃開始位置から、そ
の軸１０を中心軸にして、図１に示した円状の中心線に
沿って落下し、ハンマ６の打撃点が、サンプル１４の上
端部の計測部位を打撃し、サンプル１４を破断する。こ
の打撃時の衝撃エネルギー値は演算機構の記憶部に書き
込まれ、先の寸法計測値と合わせて、サンプル１４の衝
撃強度が演算され、制御盤３４に表示され、かつ演算機
構の記憶部に書き込まれる。

【００２４】上記の打撃試験が終了したあとは、ハンマ
６はハンマ戻しモータ１２により、もとの打撃開始位置
に復帰する。また、破断したサンプルは、排出筒１５か
ら落下し、直ちにスライド式のドア１７が開いて引出し
３５に落下する。ここで、ドア１７の開閉は瞬時に行わ
れるので、恒温チャンバー４内の温度が影響されること
はない。上記の作動は、スットカー２２に横並びにした
サンプル１４の衝撃試験が終了するまで繰り返される。

【００２５】ここで、一般に、衝撃試験のサンプルは細
片状のもであり、ハンマの打撃を受ける計測部位はその
反対側が三角形状の欠切部になっている。このため、例
えば金属サンプルにあっては、計測部位の熱容量はきわ
めて小さく熱伝導度は高い。そのため、計測部位の温度
は、例えばハンマが落下するさいに同伴する空気の流れ
等の外乱によって影響を受け易い。また、ハンマが計測
部位を打撃したさい、ハンマと計測部位との温度差が大
きいときには、その瞬間に生じるハンマと計測部位との
熱伝導が、衝撃強度の計測値に影響することもある。

【００２６】しかし、恒温式の衝撃試験機１では、前述
のように、ハンマ６等の試験部材が密閉系の恒温チャン
バー４に収容されているから、サンプル１４がハンマ６
による衝撃を受けるさいに上記の外乱や影響を受けるこ
とはない。

【００２７】

【発明の効果】本発明では、密閉系とした恒温チャンバ
ー内は、衝撃試験機のハンマ等の直接試験に関与する試
験部及びサンプルの供給装置を設けた構成としてある。
この構成により、ハンマを含めた試験部は常に恒温チャ
ンバー内にあり、その温度はサンプルの温度と一致して
いるから、衝撃試験が低温から高温の広い温度範囲にわ
たり、外乱の影響を受けることなく実施できる。これに
より、衝撃強度と温度との関係を精確に測定する恒温式
の衝撃試験機を提供する。かつ、衝撃試験機の重量の多
くを占めるフレームは直接衝撃試験には関与しないの
で、これを恒温チャンバーの外側に置いてある。これに
より、恒温チャンバー内部の熱容量を低減させ、かつ断
熱効果を高めてある。これにより、恒温チャンバー内の
温度は短時間で所定の温度に達するから、衝撃試験を効
率的に行えるとともに、省エネルギーにも寄与する。さ
らに、恒温チャンバーの温度制御が正確に行え、衝撃試
験値の信頼性が向上する。試験終了あとの破断サインプ
ルを排出筒により瞬時に排出して、恒温チャンバー内の
温度に影響することなく衝撃試験の効率化を実現する。
サンプルの寸法測定装置が恒温チャンバー内にあるの
で、整合性をもって、材料の衝撃強度を得ることができ
る。恒温チャンバーの前面部に両開きの扉と観察窓とを
設けてあるので、ハンマの交換が容易に行えて、衝撃試
験の効率化に寄与するとともに、ハンマが露出していな
いので、安全に試験を実施でき、さらにサンプルの破断
状態を常に観察できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明恒温式の衝撃試験機の正面図

【図２】恒温式の衝撃試験機の側面断面図

【符号の説明】

１ 本発明恒温式の衝撃試験機 ２ 架台 ３ 衝撃試験機 ４ 恒温チャンバー ６ ハンマ ７ フレーム １１ 断熱材 １３ サンプル台 １４ サンプル １５ 排出筒 １８ 観察窓 ２２ ストッカー ２３ 搬送装置 ２６ 操作部材 ２８ ネジ ２９ サンプル挟持部材 ３７ 両開き扉 ３８ 両開き扉

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 恒温チャンバーを設けた衝撃試験機であ
   って、該恒温チャンバーの内部に、該衝撃試験機の衝撃
   試験に直接関与する試験部及び該試験部にサンプルを供
   給する供給装置とを設けるとともに、該恒温チャンバー
   を温度制御装置に連結してあることを特徴とする恒温式
   の衝撃試験機。
2. 【請求項２】 上記試験部は、サンプルを打撃するハン
   マと、サンプル台とからなり、かつ上記供給装置は、サ
   ンプルのストッカーと、サンプルを該ストッカーから該
   サンプル台に搬送し定置する搬送装置とからなっている
   ことを特徴とする請求項１記載の恒温式の衝撃試験機。
3. 【請求項３】 上記衝撃試験機のフレームは上記恒温チ
   ャンバーの外側に位置させてあるとともに、該フレーム
   の軸受により、該ハンマの駆動軸を軸支し、かつ該ハン
   マの移動範囲は該恒温チャンバーの断熱材が囲ってある
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の恒温式の衝撃試
   験機。
4. 【請求項４】 上記恒温チャンバーには、衝撃試験終了
   あとのサンプルを排出する排出筒を設けてあることを特
   徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの恒温式の衝撃
   試験機。
5. 【請求項５】 上記恒温チャンバーには、サンプルの外
   形寸法を計測する寸法測定装置を設けてあることを特徴
   とする請求項１乃至４記載のいずれかの恒温式の衝撃試
   験機。
6. 【請求項６】 上記恒温チャンバーの前面部には、両開
   き式の扉を設け、その一方に観察窓を設けてあることを
   特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの恒温式の衝
   撃試験機。