材料試験機の軸心調整装置
【課題】 全高を小さくしてもつかみ具の位置および角度を容易に調整することができ、また、負荷枠に貫通孔等を形成することなく取付が可能な材料試験機の軸心調整装置を提供する。
【解決手段】 球面状に形成された当接面を備えクロスヘッド２３に連結された固定側ベース部３０と、固定側ベース部３０に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた固定側ナット部７０と、球面状に形成された当接面を備えロードセル１３を介して上つかみ具に連結された移動側ベース部５０と、移動側ベース部５０に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた移動側ナット部８０と、固定側ナット部７０および移動側ナット部８０を介して固定側ベース部３０と移動側ベース部５０とを連結する連結軸９０と、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０とを備える。
【解決手段】 球面状に形成された当接面を備えクロスヘッド２３に連結された固定側ベース部３０と、固定側ベース部３０に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた固定側ナット部７０と、球面状に形成された当接面を備えロードセル１３を介して上つかみ具に連結された移動側ベース部５０と、移動側ベース部５０に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた移動側ナット部８０と、固定側ナット部７０および移動側ナット部８０を介して固定側ベース部３０と移動側ベース部５０とを連結する連結軸９０と、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような軸心調整装置が適用される材料試験機は、上つかみ具および下つかみ具によりその両端を把持した試験片に対して負荷を与えながら、ロードセルと変位検出器によりそのときの試験力と変位とを測定することにより、試験片の試験力−変位特性や、Ｓ−Ｎ線図を求める構成となっている。このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心が整合していないと、正確な材料試験を実行することができない。このため、このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心を調整するための軸心調整装置が配設されている。
【０００３】
図１１は、このような従来の軸心調整装置１１３の概要図である。
【０００４】
この軸心調整装置１１３は、クロスヘッド２３と上つかみ具１１１との間に介在されるものであり、クロスヘッド２３と上つかみ具１１１とを連結する連結軸１３１と、この連結軸１３１の中央部に固定された枠部材１３９と、枠部材１３９の内部で連結軸１３１の外周部に配設され、クロスヘッド２３に固定された角度調整用カラー部材１３４と、枠部材１３９の内部で連結軸１３１の外周部に配設され、上つかみ具１１１に固定された位置調整用カラー部材１３５とを備える。
【０００５】
連結軸１３１は、角度調整用カラー部材１３４、枠部材１３９および位置調整用カラー部材１３５を貫通するとともに、連結軸１３１の上端部は取付板１３２と螺合しており、連結軸１３１の下端部は上つかみ具１１１と螺合している。また、取付板１３２は、一対のジャッキボルト１３３を介してクロスヘッド２３と連結されている。このため、一対のジャッキボルト１３３を利用して取付板１３２をクロスヘッド２３に対して上方に移動させることにより、上つかみ具１１１を所定の力でクロスヘッド２３に対して締結することができる。
【０００６】
枠部材１３９は、連結軸１３１に螺合して固定された支持部１３７と、連結軸１３１の周囲を囲う矩形状の枠部１３６とから構成される。支持部１３７の上面には、半球状の凸部１３８が形成されており、角度調整用カラー部材１３４の下面にはこの凸部１３８と対応する形状を有する半球状の凹部が形成されている。また、支持部１３７の下面は平面状となっており、平面状の位置調整用カラー部材１３５の上面と当接している。
【０００７】
図１２は、従来の軸心調整装置１１３における角度調整用カラー部材１３４付近の平面概要図である。
【０００８】
この角度調整用カラー部材１３４は、平面視において矩形状、あるいは円形等の形状のを有し、その外周面は、枠部材１３９における枠部１３６と螺合する４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４の先端部と当接している。このため、４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４を調整することにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに傾斜させて上つかみ具１１１の角度を調整することが可能となる。すなわち、４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４のうち、互いに対向する２本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材１３９の半球状の凸部１３８を角度調整用カラー部材１３４の半球状の凹部に沿って移動させることにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに傾斜させることが可能となる。そして、この連結軸１３１の傾斜に伴って、上つかみ具１１１が傾斜する。
【０００９】
図１３は、従来の軸心調整装置１１３における位置調整用カラー部材１３５付近の平面概要図である。
【００１０】
この位置調整用カラー部材１３５は、平面視において矩形状、あるいは円形等の形状を有し、その外周面は、枠部材１３９における枠部１３６と螺合する４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４の先端部と当接している。このため、４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４を調整することにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに移動させて上つかみ具１１１の位置を調整することが可能となる。すなわち、４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４のうち、互いに対向する２本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材１３９を位置調整用カラー部材１３５の上面に沿って移動させることにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに位置調整用カラー部材１３５に対して相対的に移動させることが可能となる。そして、この連結軸１３１の相対的な移動に伴って、上つかみ具１１１が移動する。
【００１１】
この従来の軸心調整装置１１３においては、枠部材１３９における支持部１３７の上面に半球状の凸部１３８を形成するとともに、支持部１３７の下面を平面状としているが、半球状の凸部１３８を形成するには製作コストが高額となることを考慮し、枠部材１３９の上下両面に円筒状曲面から成る凹部を形成するとともに、その上下に円筒状曲面から成る凸部を形成した一対のカラー部材を配設した軸心調整装置も提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された軸心調整装置においても、上述した４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４および４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４に相当するネジを調整することにより、連結軸に連結された上つかみ具の位置および角度が調整可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３８４９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の軸心調整装置においては、試験片に試験力が作用した場合にも上つかみ具１１１の軸心が変化しないように、一対のジャッキボルト１３３を利用して取付板１３２をクロスヘッド２３に対して上方に移動させることにより、連結軸１３１に対して大きな引張力を作用させ、上つかみ具１１１を所定の力でクロスヘッド２３に対して締結しておく必要がある。そして、この連結軸１３１の長さを一定以上とすることにより、上つかみ具１１１の位置および角度調整を容易に実行できるようにしている。
【００１４】
しかしながら、従来の軸心調整装置は、クロスヘッド２３を貫通する連結軸１３１を使用する構成であることから、既存の材料試験機にこの軸心調整装置を追加することは困難である。また、従来の軸心調整装置は、連結軸１３１の長さを利用してその変形抵抗を減らすことにより、上つかみ具１１１の位置および角度調整を容易に実行できるようにしたものであることから、軸心調整装置の全高が大きくなってしまい、材料試験機における有効試験空間が小さくなるという問題が生ずる。
【００１５】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その全高を小さなものとした場合においてもつかみ具の位置および角度を容易に調整することができ、また、負荷枠に貫通孔等を形成することなく取付が可能な材料試験機の軸心調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置であって、球面状に形成された当接面を備え、前記負荷枠に連結された固定側ベース部と、前記固定側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた固定側ナット部と、球面状に形成された当接面を備え、前記つかみ具に連結された移動側ベース部と、前記移動側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた移動側ナット部と、その両端に前記固定側ナット部および前記移動側ナット部と螺合するネジ部が形成され、前記固定側ナット部および前記移動側ナット部を介して前記固定側ベース部と前記移動側ベース部とを連結する連結軸と、前記連結軸の外周部における前記固定側ベース部と前記移動側ベース部との間の位置に配置され、前記連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記調心機構は、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方側に、その中心が前記つかみ具側を向く球面状の当接面が形成され、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方側に、平面状の当接面が形成された調心部材と、その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記固定側ベース部に配設された複数の調整ネジと、その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記移動側ベース部に配設された複数の調整ネジと、を備え、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方には、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成されるとともに、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方には、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成される。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記固定側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と固定側ベースフランジとを有するとともに、前記移動側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と移動側ベースフランジとを有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間に、前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間隔、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間隔を変更するためのくさび部材を備える。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記固定側ベース部および前記移動側ベース部は、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成された球面ライナー、または、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成された平面ライナーを備える。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、固定側ベース部と固定側ナット部とに形成された球面状の当接面と、移動側ベース部と移動側ナット部とに形成された球面状の当接面との作用により、その全高を小さなものとした場合においてもつかみ具の位置および角度を容易に調整することが可能となる。このとき、従来のような負荷枠を貫通する連結軸が不要となることから、既存の材料試験機にこの発明に係る軸心調整装置を追加することが可能となる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、固定側ベース部および移動側ベース部と調心部材とに形成された球面状および平面状の当接面の作用により、複数の調整ネジを利用して連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを容易に調整することが可能となる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、各当接部材と固定側および移動側のベースフランジを別々の部材とすることにより、機能に適した材質を選択することができるとともに、その加工性を向上させることが可能となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、くさび部材の作用により連結軸に対して必要な引張力を付与することが可能となる。このため、くさび部材の位置を調整することにより連結軸に対して必要な引張力を付与することができ、また、軸心調整装置を負荷枠やロードセル等に連結した後においても引張力を調整することが可能となる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、固定側ベース部および移動側ベース部に球面ライナーおよび平面ライナーを設けることにより、機能に適した材質を選択することができるとともに、その加工性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明を適用する材料試験機の概要図である。
【図２】この発明に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図５】固定側ナット部７０を下側から見た斜視図である。
【図６】当接部材３２の斜視図である。
【図７】移動側ナット部８０の斜視図である。
【図８】当接部材５３の斜視図である。
【図９】くさび部材５２の斜視図である。
【図１０】調心部材４１の斜視図である。
【図１１】従来の軸心調整装置１１３の概要図である。
【図１２】従来の軸心調整装置１１３における角度調整用カラー部材１３４付近の平面概要図である。
【図１３】従来の軸心調整装置１１３における位置調整用カラー部材１３５付近の平面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明を適用する材料試験機の概要図である。
【００２８】
この材料試験機は、基台１６と、この基台１６上に立設された左右一対のねじ棹１７と、左右一対のねじ棹１７と螺合するナット部を備え、ねじ棹１７に対して昇降するクロスヘッド２３とを備える。これらの基台１６、一対のねじ棹１７およびクロスヘッド２３は、試験片１０に負荷を付与するための負荷枠を構成する。クロスヘッド２３には、上つかみ具１１が、この発明に係る軸心調整装置２０およびロードセル１３を介して付設されている。また、基台１６には下つかみ具１２が付設されている。試験片１０は、その両端をこれらの上つかみ具１１および下つかみ具１２により把持される。
【００２９】
一対のねじ棹１７の下端部には、各々、同期ベルト２２と係合する同期プーリー２１が配設されている。また、この同期ベルト２２は、モータ１８の駆動により回転する同期プーリー１９とも係合している。このため、一対のねじ棹１７は、モータ１８の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹１７が同期して回転することにより、クロスヘッド２３は、一対のねじ棹１７の軸心方向に昇降する。
【００３０】
試験片１０に負荷される試験力は、ロードセル１３により検出される。また、試験片１０の上下の標点間の変位量は、変位計１４により検出される。ロードセル１３および変位計１４からの信号は図示しない制御回路に入力される。この制御回路は、ロードセル１３および変位計１４からの信号に基づいて、モータ１８の駆動制御信号を作成する。これにより、モータ１８の回転が制御され、引張や圧縮等の各種材料試験が行われる。
【００３１】
図２は、この発明に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面矢視図であり、図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【００３２】
この軸心調整装置２０は、上つかみ具１１の軸心の位置と角度とを調整することにより、上つかみ具１１と下つかみ具１２との軸心を整合させるためのものであり、負荷枠を構成するクロスヘッド２３に固定された固定側ベース部３０と、この固定側ベース部３０に当接する固定側ナット部７０と、上つかみ具１１にロードセル１３を介して連結された移動側ベース部５０と、この移動側ベース部５０と当接する移動側ナット部８０と、固定側ナット部７０と移動側ナット部８０とを連結する連結軸９０と、この連結軸９０の外周部における固定側ベース部３０と移動側ベース部５０との間の位置に配置され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０とを備える。
【００３３】
図５は、固定側ナット部７０を下側から見た斜視図である。
【００３４】
この固定側ナット部７０は、その一方の面に、後述する固定側ベース部３０における当接部材３２に形成された球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面７３を有する。この固定側ナット部７０の中央には、連結軸９０の上端に形成された雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成されたネジ穴７２が穿設されている。また、この固定側ナット７０の外周面には、固定側ベース部３０に配設されたキー固定ネジ３７の先端と係合する複数の凹部７１が形成されている。
【００３５】
再度、図２を参照して、固定側ベース部３０は、固定側ベースフランジ３１と、当接部材３２と、球面ライナー３３とを備える。
【００３６】
図６は、当接部材３２の斜視図である。
【００３７】
この当接部材３２は、固定側ベースフランジ３１に形成された凹部内に配設されるものである。この当接部材３２は、その一方の面に上述した固定側ナット部７０の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面３８を有する。この当接部材３２は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、当接部材３２の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔３９が形成されている。
【００３８】
球面ライナー３３は、固定側ベースフランジ３１の当接部材３２とは逆側に形成された凹部内に配設されるものである。この球面ライナー３３は、その一方の面に後述する調心部材４１に形成された球面状の当接面４５と対応する形状を有する球面状の当接面を有する。この球面ライナー３３は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、球面ライナー３３の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。
【００３９】
一対の凹部内に当接部材３２と球面ライナー３３とを収納した固定側ベースフランジ３１は、複数の固定ネジ３５により取り付け部材３４に固定されており、この取り付け部材３４は、複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付けられている。なお、固定側ベースフランジ３１を、直接、クロスヘッド２３に固定してもよい。
【００４０】
図７は、移動側ナット部８０の斜視図である。
【００４１】
この移動側ナット部８０は、その一方の面に後述する移動側ベース部５０における当接部材５３に形成された球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面８１を有する。この移動側ナット部８０は、適度の強度を有する材質から構成されている。この移動側ナット部８０の中央には、連結軸９０の下端に形成された雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成されたネジ穴８２が穿設されている。
【００４２】
再度、図２を参照して、移動側ベース部５０は、移動側ベースフランジ５１と、くさび部材５２と、当接部材５３と、平面ライナー５４と、押さえライナー６４とを備える。
【００４３】
図８は、当接部材５３の斜視図である。
【００４４】
図８に示す当接部材５３は、移動側ベースフランジ５１に形成された凹部内に配設されるものである。この当接部材５３は、その一方の面に上述した移動側ナット部８０の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を有する。また、この当接部材５３は、その他方の面に、後述するくさび部材５２におけるテーパー状の当接面と当接する平面状の４つの当接面６１を備える。この当接部材５３は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、当接部材５３の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔６２が形成されている。
【００４５】
図９は、くさび部材５２の斜視図である。
【００４６】
このくさび部材５２は、移動側ベースフランジ５１に形成された凹部内において、当接部材５３と押さえライナー６４との間に、連結軸９０を中心として４個配設されるものである。これらのくさび部材５２は、各々、一対の支持ネジ５７により移動側ベースフランジ５１に支持されている。また、これらのくさび部材５２の両端部は、移動側ベースフランジ５１に配設されたキー固定ネジ５５の先端と当接している。これらのくさび部材５２は、その一方の面に、押さえライナー６４と当接する平面状の当接面５９を有する。また、これらのくさび部材５２は、その他方の面に、当接部材５３の当接面６１と当接するテーパー状の当接面を有する。このくさび部材５２は、適度の強度を有する材質から構成されている。
【００４７】
図９に示すように、このくさび部材５２の側面には、上述した支持ネジ５７と係合する一対のネジ穴５８が形成されており、このネジ穴５８の間には、座グリ部６７が形成されている。一方、図２および図３に示すように、移動側ベースフランジ５１には位置調整ネジ５６が配設されている。この位置調整ネジ５６の軸心は、連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端部はくさび部材５２に形成された座グリ部６７と当接している。このため、この位置調整ネジ５６を回転させることにより、くさび部材５２の連結軸９０に対する位置を調整することができる。そして、各くさび部材５２の位置を調整することにより、押さえライナー６４と当接部材５３との距離、即ち、移動側ベース部５０における当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間隔を変更することができる。
【００４８】
再度、図２を参照して、押さえライナー６４は、移動側ベースフランジ５１に形成された凹部内の最上部に配設されるものである。この押さえライナー６４は、その一方の面にくさび部材５２の当接面５９と当接する平面状の当接面を有する。この押さえライナー６４は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、押さえライナー６４の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。
【００４９】
平面ライナー５４は、移動側ベースフランジ５１の押さえライナー６４とは逆側に形成された凹部内に配設されるものである。この平面ライナー５４は、その一方の面に後述する調心部材４１に形成された平面状の当接面と当接する平面状の当接面を有する。この平面ライナー５４は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、平面ライナー５４の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。
【００５０】
図２に示すように、一方の凹部内に当接部材５３と、４個のくさび部材５２と、押さえライナー６４とを収納し、他方の凹部内に平面ライナー５４を収納した移動側ベースフランジ５１には、複数の固定ネジ６６により図２において仮想線で示すロードセル１３が固定されている。そして、図１に示すように、このロードセル１３に対して上つかみ具１１が固定されている。
【００５１】
上述した連結軸９０の外周部における固定側ベース部３０と移動側ベース部５０との間の位置には、調心部材４１と、４本の傾斜調整ネジ４２と、４本の水平位置調整ネジ４３とから構成され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０が配設されている。
【００５２】
図１０は、調心部材４１の斜視図である。
【００５３】
この調心部材４１の固定側ベース部３０側には、その中心が上つかみ具１１側を向く球面状の当接面４５が形成されている。この当接面４５は、上述した球面ライナー３３における球面状の当接面と対応する形状を有する。また、この調心部材４１の移動側ベース部５０側には、平面状の当接面が形成されている。この調心部材４１は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、調心部材４１の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔４４が形成されている。
【００５４】
調心部材４１の側面における傾斜調整ネジ４２の先端部に当接する位置には座グリ部４６が形成されており、水平位置調整ネジ４３の先端部に当接する位置には、座グリ部４７が形成されている。傾斜調整ネジ４２は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が調心部材４１の外周面に形成された座グリ部４６と当接する状態で、固定側ベース部３０における固定側ベースフランジ３１に配設されている。一方、水平位置調整ネジ４３は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が調心部材４１の外周面に形成された座グリ部４７と当接する状態で、移動側ベース部５０における移動側ベースフランジ５１に配設されている。これらの傾斜調整ネジ４２と水平位置調整ネジ４３とは、平面視において、９０度の角度位置ごとに４本、配設されている。
【００５５】
なお、上述した固定側ナット部７０の当接面７３、当接部材３２の当接面３８、球面ライナー３３の当接面、移動側ナット部８０の当接面８１、当接部材５３の球面状の当接面および平面状の当接面６１、くさび部材５２の平面状の当接面５９およびテーパー状の当接面、押さえライナー６４の当接面、平面ライナー５４の当接面、調心部材４１の球面状の当接面４５および平面状の当接面における必要な部分には、耐摩耗性の向上と摩擦低減のため、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン／Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングがなされている。
【００５６】
以上のような構成を有する材料試験機の軸心調整装置２０を組み立てる場合においては、最初に、連結軸９０の下端部に移動側ナット部８０を螺合させる。そして、連結軸９０の外周部に、当接部材５３、くさび部材５２、押さえライナー６４、移動側ベースフランジ５１、平面ライナー５４、調心部材４１、球面ライナー３３固定側ベースフランジ３１および当接部材３２を順次積層した上で、連結軸９０の上端部に固定側ナット部７０を螺号させることにより、これらの部材を一体化する。また、キー固定ネジ３７、傾斜調整ネジ４２、水平位置調整ネジ４３、位置調整ネジ５６およびキー固定ネジ５５を必要位置に設置する。
【００５７】
そして、移動側ベースフランジ５１にロードセル１３を介して上つかみ具１１を取り付ける。また、固定側ベースフランジ３１を複数の固定ネジ３５により取り付け部材３４に固定するとともに、この取り付け部材３４を複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付ける。また、基台１６には下つかみ具１２を取り付けておく。
【００５８】
この状態において、この発明に係る軸心調整装置２０を利用して、上つかみ具１１の軸心の位置と角度とを調整することにより、上つかみ具１１と下つかみ具１２との軸心を整合させる。この場合には、例えば特開昭６４−３１０３３号公報に記載されたように、複数の歪みゲージを取り付けた試験片の両端部を上つかみ具１１と下つかみ具１２とにより把持した状態で下つかみ具１２の軸心の位置と角度とを調整し、そのときの歪みゲージの検出値に基づいて軸心の整合性を確認する作業が実行される。
【００５９】
この調整時においては、傾斜調整ネジ４２を回転させることにより、連結軸９０の軸心の角度を調整するとともに、水平位置調整ネジ４３を回転させることにより、連結軸９０の軸心の位置を調整する。即ち、４本の傾斜調整ネジ４２を所定の方向に回転させることにより、固定側ベースフランジ３１と調心部材４１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、固定側ベース部３０における球面ライナー３３の球面状の当接面と調心部材４１における球面状の当接面４５とが当接した状態で、固定側ベース部３０と調心部材４１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の角度が変更される。また、４本の水平位置調整ネジ４３を所定の方向に回転させることにより、移動側ベースフランジ５１と調心部材４１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、移動側ベース部５０における平面ライナー５４の平面状の当接面と調心部材４１における平面状の当接面とが当接した状態で、移動側ベース部５０と調心部材４１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の水平方向の位置が変更される。
【００６０】
この場合においては、固定側ベース部３０における当接部材３２の球面状の当接部３８と連結軸９０の端部に螺合された固定側ナット部７０における球面状の当接部７３とが当接するとともに、移動側ベース部５０における当接部材５３の球面状の当接部と連結軸９０の端部に螺合された移動側ナット部８０における球面状の当接部８１とが当接した状態で、連結軸９０が変形してその軸心の角度と位置とが変動する構成であることから、連結軸９０が比較的短い場合においても、比較的小さな力で連結軸９０の軸心の角度と位置を調整することが可能となる。このため、軸心調整装置２０の全高を小さなものとした場合においても上つかみ具１１の位置および角度を容易に調整することが可能となる。このとき、従来のようなクロスヘッド２３を貫通する連結軸が不要となることから、既存の材料試験機にこの軸心調整装置２０を追加することが可能となる。
【００６１】
連結軸９０（すなわち上つかみ具１１）の軸心の角度と位置が調整できれば、連結軸９０に予め付与されている引張力を必要に応じて調整することにより、軸心調整装置２０全体の締付力を適切なものとする。この場合においては、位置調整ネジ５６を回転させることにより、４個のくさび部材５２を連結軸９０の軸心方向に移動させる。これにより、押さえライナー６４と当接部材５３との距離、即ち、移動側ベース部５０における当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間隔が広がることになり、連結軸９０に対して必要な引張力が付与されることになる。
【００６２】
この軸心調整装置２０においては、くさび部材５２の位置を調整することにより連結軸９０に対して必要な引張力を付与することができる。このとき、引張力の調整操作を軸心調整装置２０の横方向の位置から実行することが可能であることから、軸心調整装置２０をコンパクトなものとすることができるばかりではなく、この軸心調整装置２０をクロスヘッド２３等の負荷枠やロードセル１３に連結した後においても、引張力を調整することが可能となる。このため、既存の材料試験機にこの軸心調整装置２０を追加する場合に、さらに好適なものとなる。
【００６３】
なお、上述した実施形態においては、固定側ナット部７０および移動側ナット部８０として、単一のナット状の部材を使用している。しかしながら、通常の形状を有する市販のナットとその一方の面が球面となった球面ワッシャとを組み合わせて、これらの固定側ナット部７０および移動側ナット部８０を構成してもよい。
【００６４】
また、上述した実施形態においては、固定側ベース部３０が球面状の当接面３８が形成された当接部材３２と固定側ベースフランジ３１とを備え、移動側ベース部５０が球面状の当接面が形成された当接部材５３と移動側ベースフランジ５１とを備えている。これにより、各当接部材３２、５３を強度の強い材質で構成するとともに、固定側ベースフランジ３１と移動側ベースフランジ５１とを、加工性のよい材質で構成することができる。しかしながら、固定側ベースフランジ３１と移動側ベースフランジ５１に対して直接加工を行うことにより、これらの固定側ベースフランジ３１および移動側ベースフランジ５１自体に、球面状の当接面を形成してもよい。
【００６５】
また、上述した実施形態においては、移動側ベース部５０における当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間に、これらの当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間隔を変更するためのくさび部材５２を配設しているが、固定側ベース部３０における当接部材３２と固定側ベースフランジ３１の間に、これらの当接部材３２と移動側ベースフランジ３１の間隔を変更するためのくさび部材を配設してもよい。
【００６６】
さらに、上述した実施形態においては、この発明に係る軸心調整装置を、一対のねじ棹１７の回転により昇降するクロスヘッド２３の作用で試験片１０に試験力を付与する材料試験機に適用する場合について説明したが、この発明を油圧サーボ式、電磁式あるいはエア式の疲労、耐久試験機に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 試験片
１１ 上つかみ具
１２ 下つかみ具
１３ ロードセル
１４ 変位計
１７ ねじ棹
１８ モータ
２０ 軸心調整装置
２３ クロスヘッド
３０ 固定側ベース部
３１ 固定側ベースフランジ
３２ 当接部材
３３ 球面ライナー
３４ 取り付け部材
４０ 調心機構
４１ 調心部材
４２ 傾斜調整ネジ
４３ 水平位置調整ネジ
５０ 移動側ベース部
５１ 移動側ベースフランジ
５２ くさび部材
５３ 当接部材
５４ 平面ライナー
５６ 位置調整ネジ
６４ 押さえライナー
７０ 固定側ナット部
８０ 移動側ナット部
９０ 連結軸
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような軸心調整装置が適用される材料試験機は、上つかみ具および下つかみ具によりその両端を把持した試験片に対して負荷を与えながら、ロードセルと変位検出器によりそのときの試験力と変位とを測定することにより、試験片の試験力−変位特性や、Ｓ−Ｎ線図を求める構成となっている。このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心が整合していないと、正確な材料試験を実行することができない。このため、このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心を調整するための軸心調整装置が配設されている。
【０００３】
図１１は、このような従来の軸心調整装置１１３の概要図である。
【０００４】
この軸心調整装置１１３は、クロスヘッド２３と上つかみ具１１１との間に介在されるものであり、クロスヘッド２３と上つかみ具１１１とを連結する連結軸１３１と、この連結軸１３１の中央部に固定された枠部材１３９と、枠部材１３９の内部で連結軸１３１の外周部に配設され、クロスヘッド２３に固定された角度調整用カラー部材１３４と、枠部材１３９の内部で連結軸１３１の外周部に配設され、上つかみ具１１１に固定された位置調整用カラー部材１３５とを備える。
【０００５】
連結軸１３１は、角度調整用カラー部材１３４、枠部材１３９および位置調整用カラー部材１３５を貫通するとともに、連結軸１３１の上端部は取付板１３２と螺合しており、連結軸１３１の下端部は上つかみ具１１１と螺合している。また、取付板１３２は、一対のジャッキボルト１３３を介してクロスヘッド２３と連結されている。このため、一対のジャッキボルト１３３を利用して取付板１３２をクロスヘッド２３に対して上方に移動させることにより、上つかみ具１１１を所定の力でクロスヘッド２３に対して締結することができる。
【０００６】
枠部材１３９は、連結軸１３１に螺合して固定された支持部１３７と、連結軸１３１の周囲を囲う矩形状の枠部１３６とから構成される。支持部１３７の上面には、半球状の凸部１３８が形成されており、角度調整用カラー部材１３４の下面にはこの凸部１３８と対応する形状を有する半球状の凹部が形成されている。また、支持部１３７の下面は平面状となっており、平面状の位置調整用カラー部材１３５の上面と当接している。
【０００７】
図１２は、従来の軸心調整装置１１３における角度調整用カラー部材１３４付近の平面概要図である。
【０００８】
この角度調整用カラー部材１３４は、平面視において矩形状、あるいは円形等の形状のを有し、その外周面は、枠部材１３９における枠部１３６と螺合する４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４の先端部と当接している。このため、４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４を調整することにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに傾斜させて上つかみ具１１１の角度を調整することが可能となる。すなわち、４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４のうち、互いに対向する２本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材１３９の半球状の凸部１３８を角度調整用カラー部材１３４の半球状の凹部に沿って移動させることにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに傾斜させることが可能となる。そして、この連結軸１３１の傾斜に伴って、上つかみ具１１１が傾斜する。
【０００９】
図１３は、従来の軸心調整装置１１３における位置調整用カラー部材１３５付近の平面概要図である。
【００１０】
この位置調整用カラー部材１３５は、平面視において矩形状、あるいは円形等の形状を有し、その外周面は、枠部材１３９における枠部１３６と螺合する４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４の先端部と当接している。このため、４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４を調整することにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに移動させて上つかみ具１１１の位置を調整することが可能となる。すなわち、４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４のうち、互いに対向する２本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材１３９を位置調整用カラー部材１３５の上面に沿って移動させることにより、枠部材１３９を連結軸１３１とともに位置調整用カラー部材１３５に対して相対的に移動させることが可能となる。そして、この連結軸１３１の相対的な移動に伴って、上つかみ具１１１が移動する。
【００１１】
この従来の軸心調整装置１１３においては、枠部材１３９における支持部１３７の上面に半球状の凸部１３８を形成するとともに、支持部１３７の下面を平面状としているが、半球状の凸部１３８を形成するには製作コストが高額となることを考慮し、枠部材１３９の上下両面に円筒状曲面から成る凹部を形成するとともに、その上下に円筒状曲面から成る凸部を形成した一対のカラー部材を配設した軸心調整装置も提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された軸心調整装置においても、上述した４本のネジ１４１、１４２、１４３、１４４および４本のネジ１５１、１５２、１５３、１５４に相当するネジを調整することにより、連結軸に連結された上つかみ具の位置および角度が調整可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３８４９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の軸心調整装置においては、試験片に試験力が作用した場合にも上つかみ具１１１の軸心が変化しないように、一対のジャッキボルト１３３を利用して取付板１３２をクロスヘッド２３に対して上方に移動させることにより、連結軸１３１に対して大きな引張力を作用させ、上つかみ具１１１を所定の力でクロスヘッド２３に対して締結しておく必要がある。そして、この連結軸１３１の長さを一定以上とすることにより、上つかみ具１１１の位置および角度調整を容易に実行できるようにしている。
【００１４】
しかしながら、従来の軸心調整装置は、クロスヘッド２３を貫通する連結軸１３１を使用する構成であることから、既存の材料試験機にこの軸心調整装置を追加することは困難である。また、従来の軸心調整装置は、連結軸１３１の長さを利用してその変形抵抗を減らすことにより、上つかみ具１１１の位置および角度調整を容易に実行できるようにしたものであることから、軸心調整装置の全高が大きくなってしまい、材料試験機における有効試験空間が小さくなるという問題が生ずる。
【００１５】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その全高を小さなものとした場合においてもつかみ具の位置および角度を容易に調整することができ、また、負荷枠に貫通孔等を形成することなく取付が可能な材料試験機の軸心調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置であって、球面状に形成された当接面を備え、前記負荷枠に連結された固定側ベース部と、前記固定側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた固定側ナット部と、球面状に形成された当接面を備え、前記つかみ具に連結された移動側ベース部と、前記移動側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた移動側ナット部と、その両端に前記固定側ナット部および前記移動側ナット部と螺合するネジ部が形成され、前記固定側ナット部および前記移動側ナット部を介して前記固定側ベース部と前記移動側ベース部とを連結する連結軸と、前記連結軸の外周部における前記固定側ベース部と前記移動側ベース部との間の位置に配置され、前記連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記調心機構は、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方側に、その中心が前記つかみ具側を向く球面状の当接面が形成され、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方側に、平面状の当接面が形成された調心部材と、その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記固定側ベース部に配設された複数の調整ネジと、その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記移動側ベース部に配設された複数の調整ネジと、を備え、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方には、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成されるとともに、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方には、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成される。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記固定側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と固定側ベースフランジとを有するとともに、前記移動側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と移動側ベースフランジとを有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間に、前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間隔、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間隔を変更するためのくさび部材を備える。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記固定側ベース部および前記移動側ベース部は、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成された球面ライナー、または、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成された平面ライナーを備える。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、固定側ベース部と固定側ナット部とに形成された球面状の当接面と、移動側ベース部と移動側ナット部とに形成された球面状の当接面との作用により、その全高を小さなものとした場合においてもつかみ具の位置および角度を容易に調整することが可能となる。このとき、従来のような負荷枠を貫通する連結軸が不要となることから、既存の材料試験機にこの発明に係る軸心調整装置を追加することが可能となる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、固定側ベース部および移動側ベース部と調心部材とに形成された球面状および平面状の当接面の作用により、複数の調整ネジを利用して連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを容易に調整することが可能となる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、各当接部材と固定側および移動側のベースフランジを別々の部材とすることにより、機能に適した材質を選択することができるとともに、その加工性を向上させることが可能となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、くさび部材の作用により連結軸に対して必要な引張力を付与することが可能となる。このため、くさび部材の位置を調整することにより連結軸に対して必要な引張力を付与することができ、また、軸心調整装置を負荷枠やロードセル等に連結した後においても引張力を調整することが可能となる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、固定側ベース部および移動側ベース部に球面ライナーおよび平面ライナーを設けることにより、機能に適した材質を選択することができるとともに、その加工性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明を適用する材料試験機の概要図である。
【図２】この発明に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図５】固定側ナット部７０を下側から見た斜視図である。
【図６】当接部材３２の斜視図である。
【図７】移動側ナット部８０の斜視図である。
【図８】当接部材５３の斜視図である。
【図９】くさび部材５２の斜視図である。
【図１０】調心部材４１の斜視図である。
【図１１】従来の軸心調整装置１１３の概要図である。
【図１２】従来の軸心調整装置１１３における角度調整用カラー部材１３４付近の平面概要図である。
【図１３】従来の軸心調整装置１１３における位置調整用カラー部材１３５付近の平面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明を適用する材料試験機の概要図である。
【００２８】
この材料試験機は、基台１６と、この基台１６上に立設された左右一対のねじ棹１７と、左右一対のねじ棹１７と螺合するナット部を備え、ねじ棹１７に対して昇降するクロスヘッド２３とを備える。これらの基台１６、一対のねじ棹１７およびクロスヘッド２３は、試験片１０に負荷を付与するための負荷枠を構成する。クロスヘッド２３には、上つかみ具１１が、この発明に係る軸心調整装置２０およびロードセル１３を介して付設されている。また、基台１６には下つかみ具１２が付設されている。試験片１０は、その両端をこれらの上つかみ具１１および下つかみ具１２により把持される。
【００２９】
一対のねじ棹１７の下端部には、各々、同期ベルト２２と係合する同期プーリー２１が配設されている。また、この同期ベルト２２は、モータ１８の駆動により回転する同期プーリー１９とも係合している。このため、一対のねじ棹１７は、モータ１８の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹１７が同期して回転することにより、クロスヘッド２３は、一対のねじ棹１７の軸心方向に昇降する。
【００３０】
試験片１０に負荷される試験力は、ロードセル１３により検出される。また、試験片１０の上下の標点間の変位量は、変位計１４により検出される。ロードセル１３および変位計１４からの信号は図示しない制御回路に入力される。この制御回路は、ロードセル１３および変位計１４からの信号に基づいて、モータ１８の駆動制御信号を作成する。これにより、モータ１８の回転が制御され、引張や圧縮等の各種材料試験が行われる。
【００３１】
図２は、この発明に係る材料試験機の軸心調整装置２０の縦断面図である。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面矢視図であり、図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【００３２】
この軸心調整装置２０は、上つかみ具１１の軸心の位置と角度とを調整することにより、上つかみ具１１と下つかみ具１２との軸心を整合させるためのものであり、負荷枠を構成するクロスヘッド２３に固定された固定側ベース部３０と、この固定側ベース部３０に当接する固定側ナット部７０と、上つかみ具１１にロードセル１３を介して連結された移動側ベース部５０と、この移動側ベース部５０と当接する移動側ナット部８０と、固定側ナット部７０と移動側ナット部８０とを連結する連結軸９０と、この連結軸９０の外周部における固定側ベース部３０と移動側ベース部５０との間の位置に配置され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０とを備える。
【００３３】
図５は、固定側ナット部７０を下側から見た斜視図である。
【００３４】
この固定側ナット部７０は、その一方の面に、後述する固定側ベース部３０における当接部材３２に形成された球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面７３を有する。この固定側ナット部７０の中央には、連結軸９０の上端に形成された雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成されたネジ穴７２が穿設されている。また、この固定側ナット７０の外周面には、固定側ベース部３０に配設されたキー固定ネジ３７の先端と係合する複数の凹部７１が形成されている。
【００３５】
再度、図２を参照して、固定側ベース部３０は、固定側ベースフランジ３１と、当接部材３２と、球面ライナー３３とを備える。
【００３６】
図６は、当接部材３２の斜視図である。
【００３７】
この当接部材３２は、固定側ベースフランジ３１に形成された凹部内に配設されるものである。この当接部材３２は、その一方の面に上述した固定側ナット部７０の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面３８を有する。この当接部材３２は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、当接部材３２の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔３９が形成されている。
【００３８】
球面ライナー３３は、固定側ベースフランジ３１の当接部材３２とは逆側に形成された凹部内に配設されるものである。この球面ライナー３３は、その一方の面に後述する調心部材４１に形成された球面状の当接面４５と対応する形状を有する球面状の当接面を有する。この球面ライナー３３は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、球面ライナー３３の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。
【００３９】
一対の凹部内に当接部材３２と球面ライナー３３とを収納した固定側ベースフランジ３１は、複数の固定ネジ３５により取り付け部材３４に固定されており、この取り付け部材３４は、複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付けられている。なお、固定側ベースフランジ３１を、直接、クロスヘッド２３に固定してもよい。
【００４０】
図７は、移動側ナット部８０の斜視図である。
【００４１】
この移動側ナット部８０は、その一方の面に後述する移動側ベース部５０における当接部材５３に形成された球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面８１を有する。この移動側ナット部８０は、適度の強度を有する材質から構成されている。この移動側ナット部８０の中央には、連結軸９０の下端に形成された雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成されたネジ穴８２が穿設されている。
【００４２】
再度、図２を参照して、移動側ベース部５０は、移動側ベースフランジ５１と、くさび部材５２と、当接部材５３と、平面ライナー５４と、押さえライナー６４とを備える。
【００４３】
図８は、当接部材５３の斜視図である。
【００４４】
図８に示す当接部材５３は、移動側ベースフランジ５１に形成された凹部内に配設されるものである。この当接部材５３は、その一方の面に上述した移動側ナット部８０の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を有する。また、この当接部材５３は、その他方の面に、後述するくさび部材５２におけるテーパー状の当接面と当接する平面状の４つの当接面６１を備える。この当接部材５３は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、当接部材５３の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔６２が形成されている。
【００４５】
図９は、くさび部材５２の斜視図である。
【００４６】
このくさび部材５２は、移動側ベースフランジ５１に形成された凹部内において、当接部材５３と押さえライナー６４との間に、連結軸９０を中心として４個配設されるものである。これらのくさび部材５２は、各々、一対の支持ネジ５７により移動側ベースフランジ５１に支持されている。また、これらのくさび部材５２の両端部は、移動側ベースフランジ５１に配設されたキー固定ネジ５５の先端と当接している。これらのくさび部材５２は、その一方の面に、押さえライナー６４と当接する平面状の当接面５９を有する。また、これらのくさび部材５２は、その他方の面に、当接部材５３の当接面６１と当接するテーパー状の当接面を有する。このくさび部材５２は、適度の強度を有する材質から構成されている。
【００４７】
図９に示すように、このくさび部材５２の側面には、上述した支持ネジ５７と係合する一対のネジ穴５８が形成されており、このネジ穴５８の間には、座グリ部６７が形成されている。一方、図２および図３に示すように、移動側ベースフランジ５１には位置調整ネジ５６が配設されている。この位置調整ネジ５６の軸心は、連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端部はくさび部材５２に形成された座グリ部６７と当接している。このため、この位置調整ネジ５６を回転させることにより、くさび部材５２の連結軸９０に対する位置を調整することができる。そして、各くさび部材５２の位置を調整することにより、押さえライナー６４と当接部材５３との距離、即ち、移動側ベース部５０における当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間隔を変更することができる。
【００４８】
再度、図２を参照して、押さえライナー６４は、移動側ベースフランジ５１に形成された凹部内の最上部に配設されるものである。この押さえライナー６４は、その一方の面にくさび部材５２の当接面５９と当接する平面状の当接面を有する。この押さえライナー６４は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、押さえライナー６４の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。
【００４９】
平面ライナー５４は、移動側ベースフランジ５１の押さえライナー６４とは逆側に形成された凹部内に配設されるものである。この平面ライナー５４は、その一方の面に後述する調心部材４１に形成された平面状の当接面と当接する平面状の当接面を有する。この平面ライナー５４は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、平面ライナー５４の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔が形成されている。
【００５０】
図２に示すように、一方の凹部内に当接部材５３と、４個のくさび部材５２と、押さえライナー６４とを収納し、他方の凹部内に平面ライナー５４を収納した移動側ベースフランジ５１には、複数の固定ネジ６６により図２において仮想線で示すロードセル１３が固定されている。そして、図１に示すように、このロードセル１３に対して上つかみ具１１が固定されている。
【００５１】
上述した連結軸９０の外周部における固定側ベース部３０と移動側ベース部５０との間の位置には、調心部材４１と、４本の傾斜調整ネジ４２と、４本の水平位置調整ネジ４３とから構成され、連結軸９０の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構４０が配設されている。
【００５２】
図１０は、調心部材４１の斜視図である。
【００５３】
この調心部材４１の固定側ベース部３０側には、その中心が上つかみ具１１側を向く球面状の当接面４５が形成されている。この当接面４５は、上述した球面ライナー３３における球面状の当接面と対応する形状を有する。また、この調心部材４１の移動側ベース部５０側には、平面状の当接面が形成されている。この調心部材４１は、適度の強度を有する材質から構成されている。また、調心部材４１の中央には、連結軸９０が貫通する貫通孔４４が形成されている。
【００５４】
調心部材４１の側面における傾斜調整ネジ４２の先端部に当接する位置には座グリ部４６が形成されており、水平位置調整ネジ４３の先端部に当接する位置には、座グリ部４７が形成されている。傾斜調整ネジ４２は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が調心部材４１の外周面に形成された座グリ部４６と当接する状態で、固定側ベース部３０における固定側ベースフランジ３１に配設されている。一方、水平位置調整ネジ４３は、その軸心が連結軸９０の軸心に向かう方向を向き、その先端が調心部材４１の外周面に形成された座グリ部４７と当接する状態で、移動側ベース部５０における移動側ベースフランジ５１に配設されている。これらの傾斜調整ネジ４２と水平位置調整ネジ４３とは、平面視において、９０度の角度位置ごとに４本、配設されている。
【００５５】
なお、上述した固定側ナット部７０の当接面７３、当接部材３２の当接面３８、球面ライナー３３の当接面、移動側ナット部８０の当接面８１、当接部材５３の球面状の当接面および平面状の当接面６１、くさび部材５２の平面状の当接面５９およびテーパー状の当接面、押さえライナー６４の当接面、平面ライナー５４の当接面、調心部材４１の球面状の当接面４５および平面状の当接面における必要な部分には、耐摩耗性の向上と摩擦低減のため、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン／Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングがなされている。
【００５６】
以上のような構成を有する材料試験機の軸心調整装置２０を組み立てる場合においては、最初に、連結軸９０の下端部に移動側ナット部８０を螺合させる。そして、連結軸９０の外周部に、当接部材５３、くさび部材５２、押さえライナー６４、移動側ベースフランジ５１、平面ライナー５４、調心部材４１、球面ライナー３３固定側ベースフランジ３１および当接部材３２を順次積層した上で、連結軸９０の上端部に固定側ナット部７０を螺号させることにより、これらの部材を一体化する。また、キー固定ネジ３７、傾斜調整ネジ４２、水平位置調整ネジ４３、位置調整ネジ５６およびキー固定ネジ５５を必要位置に設置する。
【００５７】
そして、移動側ベースフランジ５１にロードセル１３を介して上つかみ具１１を取り付ける。また、固定側ベースフランジ３１を複数の固定ネジ３５により取り付け部材３４に固定するとともに、この取り付け部材３４を複数の固定ネジ３６によりクロスヘッド２３に取り付ける。また、基台１６には下つかみ具１２を取り付けておく。
【００５８】
この状態において、この発明に係る軸心調整装置２０を利用して、上つかみ具１１の軸心の位置と角度とを調整することにより、上つかみ具１１と下つかみ具１２との軸心を整合させる。この場合には、例えば特開昭６４−３１０３３号公報に記載されたように、複数の歪みゲージを取り付けた試験片の両端部を上つかみ具１１と下つかみ具１２とにより把持した状態で下つかみ具１２の軸心の位置と角度とを調整し、そのときの歪みゲージの検出値に基づいて軸心の整合性を確認する作業が実行される。
【００５９】
この調整時においては、傾斜調整ネジ４２を回転させることにより、連結軸９０の軸心の角度を調整するとともに、水平位置調整ネジ４３を回転させることにより、連結軸９０の軸心の位置を調整する。即ち、４本の傾斜調整ネジ４２を所定の方向に回転させることにより、固定側ベースフランジ３１と調心部材４１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、固定側ベース部３０における球面ライナー３３の球面状の当接面と調心部材４１における球面状の当接面４５とが当接した状態で、固定側ベース部３０と調心部材４１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の角度が変更される。また、４本の水平位置調整ネジ４３を所定の方向に回転させることにより、移動側ベースフランジ５１と調心部材４１との間に一定方向の力を発生させる。これにより、移動側ベース部５０における平面ライナー５４の平面状の当接面と調心部材４１における平面状の当接面とが当接した状態で、移動側ベース部５０と調心部材４１とが相対的に移動することになり、連結軸９０の軸心の水平方向の位置が変更される。
【００６０】
この場合においては、固定側ベース部３０における当接部材３２の球面状の当接部３８と連結軸９０の端部に螺合された固定側ナット部７０における球面状の当接部７３とが当接するとともに、移動側ベース部５０における当接部材５３の球面状の当接部と連結軸９０の端部に螺合された移動側ナット部８０における球面状の当接部８１とが当接した状態で、連結軸９０が変形してその軸心の角度と位置とが変動する構成であることから、連結軸９０が比較的短い場合においても、比較的小さな力で連結軸９０の軸心の角度と位置を調整することが可能となる。このため、軸心調整装置２０の全高を小さなものとした場合においても上つかみ具１１の位置および角度を容易に調整することが可能となる。このとき、従来のようなクロスヘッド２３を貫通する連結軸が不要となることから、既存の材料試験機にこの軸心調整装置２０を追加することが可能となる。
【００６１】
連結軸９０（すなわち上つかみ具１１）の軸心の角度と位置が調整できれば、連結軸９０に予め付与されている引張力を必要に応じて調整することにより、軸心調整装置２０全体の締付力を適切なものとする。この場合においては、位置調整ネジ５６を回転させることにより、４個のくさび部材５２を連結軸９０の軸心方向に移動させる。これにより、押さえライナー６４と当接部材５３との距離、即ち、移動側ベース部５０における当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間隔が広がることになり、連結軸９０に対して必要な引張力が付与されることになる。
【００６２】
この軸心調整装置２０においては、くさび部材５２の位置を調整することにより連結軸９０に対して必要な引張力を付与することができる。このとき、引張力の調整操作を軸心調整装置２０の横方向の位置から実行することが可能であることから、軸心調整装置２０をコンパクトなものとすることができるばかりではなく、この軸心調整装置２０をクロスヘッド２３等の負荷枠やロードセル１３に連結した後においても、引張力を調整することが可能となる。このため、既存の材料試験機にこの軸心調整装置２０を追加する場合に、さらに好適なものとなる。
【００６３】
なお、上述した実施形態においては、固定側ナット部７０および移動側ナット部８０として、単一のナット状の部材を使用している。しかしながら、通常の形状を有する市販のナットとその一方の面が球面となった球面ワッシャとを組み合わせて、これらの固定側ナット部７０および移動側ナット部８０を構成してもよい。
【００６４】
また、上述した実施形態においては、固定側ベース部３０が球面状の当接面３８が形成された当接部材３２と固定側ベースフランジ３１とを備え、移動側ベース部５０が球面状の当接面が形成された当接部材５３と移動側ベースフランジ５１とを備えている。これにより、各当接部材３２、５３を強度の強い材質で構成するとともに、固定側ベースフランジ３１と移動側ベースフランジ５１とを、加工性のよい材質で構成することができる。しかしながら、固定側ベースフランジ３１と移動側ベースフランジ５１に対して直接加工を行うことにより、これらの固定側ベースフランジ３１および移動側ベースフランジ５１自体に、球面状の当接面を形成してもよい。
【００６５】
また、上述した実施形態においては、移動側ベース部５０における当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間に、これらの当接部材５３と移動側ベースフランジ５１の間隔を変更するためのくさび部材５２を配設しているが、固定側ベース部３０における当接部材３２と固定側ベースフランジ３１の間に、これらの当接部材３２と移動側ベースフランジ３１の間隔を変更するためのくさび部材を配設してもよい。
【００６６】
さらに、上述した実施形態においては、この発明に係る軸心調整装置を、一対のねじ棹１７の回転により昇降するクロスヘッド２３の作用で試験片１０に試験力を付与する材料試験機に適用する場合について説明したが、この発明を油圧サーボ式、電磁式あるいはエア式の疲労、耐久試験機に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 試験片
１１ 上つかみ具
１２ 下つかみ具
１３ ロードセル
１４ 変位計
１７ ねじ棹
１８ モータ
２０ 軸心調整装置
２３ クロスヘッド
３０ 固定側ベース部
３１ 固定側ベースフランジ
３２ 当接部材
３３ 球面ライナー
３４ 取り付け部材
４０ 調心機構
４１ 調心部材
４２ 傾斜調整ネジ
４３ 水平位置調整ネジ
５０ 移動側ベース部
５１ 移動側ベースフランジ
５２ くさび部材
５３ 当接部材
５４ 平面ライナー
５６ 位置調整ネジ
６４ 押さえライナー
７０ 固定側ナット部
８０ 移動側ナット部
９０ 連結軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置であって、
球面状に形成された当接面を備え、前記負荷枠に連結された固定側ベース部と、
前記固定側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた固定側ナット部と、
球面状に形成された当接面を備え、前記つかみ具に連結された移動側ベース部と、
前記移動側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた移動側ナット部と、
その両端に前記固定側ナット部および前記移動側ナット部と螺合するネジ部が形成され、前記固定側ナット部および前記移動側ナット部を介して前記固定側ベース部と前記移動側ベース部とを連結する連結軸と、
前記連結軸の外周部における前記固定側ベース部と前記移動側ベース部との間の位置に配置され、前記連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構と、
を備えたことを特徴とする材料試験機の軸心調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記調心機構は、
前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方側に、その中心が前記つかみ具側を向く球面状の当接面が形成され、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方側に、平面状の当接面が形成された調心部材と、
その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記固定側ベース部に配設された複数の調整ネジと、
その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記移動側ベース部に配設された複数の調整ネジと、
を備え、
前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方には、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成されるとともに、
前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方には、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成される材料試験機の軸心調整装置。
【請求項３】
請求項２に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記固定側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と固定側ベースフランジとを有するとともに、
前記移動側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と移動側ベースフランジとを有する材料試験機の軸心調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間に、前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間隔、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間隔を変更するためのくさび部材を備える材料試験機の軸心調整装置。
【請求項５】
請求項３に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記固定側ベース部および前記移動側ベース部は、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成された球面ライナー、または、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成された平面ライナーを備える材料試験機の軸心調整装置。
【請求項１】
試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための、負荷枠に固定された材料試験機の軸心調整装置であって、
球面状に形成された当接面を備え、前記負荷枠に連結された固定側ベース部と、
前記固定側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた固定側ナット部と、
球面状に形成された当接面を備え、前記つかみ具に連結された移動側ベース部と、
前記移動側ベース部に形成された当接面と対応する形状を有する球面状の当接面を備えた移動側ナット部と、
その両端に前記固定側ナット部および前記移動側ナット部と螺合するネジ部が形成され、前記固定側ナット部および前記移動側ナット部を介して前記固定側ベース部と前記移動側ベース部とを連結する連結軸と、
前記連結軸の外周部における前記固定側ベース部と前記移動側ベース部との間の位置に配置され、前記連結軸の軸心の角度と軸心の位置とを調整する調心機構と、
を備えたことを特徴とする材料試験機の軸心調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記調心機構は、
前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方側に、その中心が前記つかみ具側を向く球面状の当接面が形成され、前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方側に、平面状の当接面が形成された調心部材と、
その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記固定側ベース部に配設された複数の調整ネジと、
その軸心が前記連結軸の軸心に向かう方向を向き、その先端が前記調心部材の外周面と当接する状態で、前記移動側ベース部に配設された複数の調整ネジと、
を備え、
前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の一方には、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成されるとともに、
前記固定側ベース部または前記移動側ベース部の他方には、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成される材料試験機の軸心調整装置。
【請求項３】
請求項２に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記固定側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と固定側ベースフランジとを有するとともに、
前記移動側ベース部は、球面状の当接面が形成された当接部材と移動側ベースフランジとを有する材料試験機の軸心調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間に、前記固定側ベース部における当接部材と固定側ベースフランジの間隔、または、前記移動側ベース部における当接部材と移動側ベースフランジの間隔を変更するためのくさび部材を備える材料試験機の軸心調整装置。
【請求項５】
請求項３に記載の材料試験機の軸心調整装置において、
前記固定側ベース部および前記移動側ベース部は、前記調心部材における球面状の当接面と対応する形状を有する球面状の当接面が形成された球面ライナー、または、前記調心部材における平面状の当接面と対応する形状を有する平面状の当接面が形成された平面ライナーを備える材料試験機の軸心調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−４７６２３（Ｐ２０１２−４７６２３Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０６５４（Ｐ２０１０−１９０６５４）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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