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JP5716616B2 - Material testing machine - Google Patents
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Description

この発明は、支柱に対して昇降可能なクロスヘッドを備える材料試験機に関する。   The present invention relates to a material testing machine including a crosshead that can be moved up and down with respect to a support.

従来より、昇降用シリンダの伸縮により、基台に立設された支柱に沿ってクロスヘッドを昇降させ、基台とクロスヘッドの間に設置された試験体に試験力を与えることにより、引張試験、圧縮試験および疲労試験等を行う材料試験機が知られている(例えば特許文献1および特許文献2参照)。このような材料試験機においては、クロスヘッドを所定の高さ位置に固定するための油圧クランプ等のクランプ手段がクロスヘッドに配設されており、試験中においては、この油圧クランプに油圧源から圧油を供給して加圧することにより、クロスヘッドを支柱に固定し、試験体の大きさに応じてクロスヘッドの高さ位置を調整するときには、油圧クランプ内の圧油を抜いて圧力を解放し、昇降用シリンダの伸縮によりクロスヘッドを支柱に沿って昇降可能としている。   Conventionally, a tensile test is performed by extending and lowering the crosshead along a support column erected on the base by expanding and contracting the lifting cylinder, and applying a test force to the test body installed between the base and the crosshead. A material testing machine for performing a compression test, a fatigue test, and the like is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In such a material testing machine, a clamping means such as a hydraulic clamp for fixing the crosshead at a predetermined height position is disposed on the crosshead. During the test, a hydraulic source is connected to the hydraulic clamp. By supplying and pressurizing pressure oil, the crosshead is fixed to the column and when adjusting the height position of the crosshead according to the size of the specimen, the pressure oil in the hydraulic clamp is removed to release the pressure. In addition, the crosshead can be moved up and down along the column by expansion and contraction of the lifting cylinder.

特開平9−210887号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-210887 実用新案登録第3134723号公報Utility Model Registration No. 3134723

ところで、このようなクランプ手段を有する材料試験機においては、クロスヘッドの支柱への固定と固定解除とを繰り返すときに、クランプ手段の構成部品に繰り返し応力がかかり、構成部品の疲労破壊が生じる場合がある。   By the way, in a material testing machine having such a clamping means, when the fixing and releasing of the crosshead to and from the support column are repeated, stress is repeatedly applied to the components of the clamping means, resulting in fatigue failure of the components. There is.

例えば、油圧クランプは、特許文献1に記載されているように、油圧クランプのクランプロッドをクロスヘッドの貫通孔に配設し、クランプロッドの端部に形成されたねじ部にナットを締結することでクロスヘッドに装着されている。このため、クランプロッドは、クロスヘッドの支柱への固定時には、油圧クランプのクランプシリンダへの圧油の流入により、クランプロッドの軸方向に引っ張られることなる。そして、クロスヘッドの固定と固定解除を繰り返すと、クランプロッドの端部に形成されたボルト−ナット締結体に繰り返し応力が作用することになり、クランプロッドへの荷重の大きさが弾性限度内であっても、クランプロッドのねじ部で疲労破壊が起きることがある。   For example, as described in Patent Document 1, in the hydraulic clamp, the clamp rod of the hydraulic clamp is disposed in the through hole of the cross head, and the nut is fastened to the screw portion formed at the end of the clamp rod. It is attached to the crosshead. For this reason, the clamp rod is pulled in the axial direction of the clamp rod by the flow of pressure oil into the clamp cylinder of the hydraulic clamp when the cross head is fixed to the support column. If the crosshead is fixed and released repeatedly, stress is repeatedly applied to the bolt-nut fastening body formed at the end of the clamp rod, and the load on the clamp rod is within the elastic limit. Even in such a case, fatigue failure may occur at the threaded portion of the clamp rod.

このような疲労破壊による事故を未然に防止するために、該当する部品を定期的に交換することが考えられるが、この種の材料試験機では、ユーザー間で使用頻度や試験条件等の使用の状況に大きな差がある。実際の疲労破壊は、個々の材料試験機の使用実績に依存する現象であり、設計側が設定した設計条件に基づいて使用年数を指標に部品交換時期を定めると、使用頻度の低いユーザーにとっては、まだ十分に使用に耐えうる部品であっても、早期に廃却することになり不経済となる。   In order to prevent such accidents due to fatigue failure, it is conceivable to periodically replace the relevant parts. However, in this type of material testing machine, the usage frequency, test conditions, etc. are not used between users. There is a big difference in the situation. Actual fatigue failure is a phenomenon that depends on the actual usage of each material testing machine, and if the part replacement time is determined using the years of use as an index based on the design conditions set by the design side, for users with low usage frequency, Even parts that can still withstand sufficient use will be scrapped early and will be uneconomical.

また、安全性を重視するあまり過大な安全率を設定して装置設計を行うと、装置の巨大化や冗長化の問題も生じる。そして、装置の巨大化等により装置の操作性が損なわれる場合もある。   In addition, if an excessively high safety factor that places importance on safety is set and the apparatus is designed, problems of enlarging the apparatus and making it redundant also arise. In some cases, the operability of the apparatus is impaired due to the enlargement of the apparatus.

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、ユーザーに対して、より適切な部品交換時期を提示することができる材料試験機を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a material testing machine capable of presenting a more appropriate part replacement time to the user.

請求項1に記載の発明は、基台に立設された支柱に沿って昇降するクロスヘッドと、前記基台と前記クロスヘッドとの間に設置される試験体に試験力を負荷する負荷アクチュエータと、前記クロスヘッドを昇降させる昇降用シリンダと、前記クロスヘッドに配設され、前記クロスヘッドを任意の高さ位置で前記支柱に固定する固定手段と、前記固定手段による前記クロスヘッドの固定/固定解除動作の繰り返し回数を計測するカウント手段と、を備え、前記固定手段は、油圧源からの圧油により作動する油圧クランプであり、前記油圧クランプは、前記クロスヘッドの固定/固定解除動作が繰り返し実行されたときに繰り返し応力を受ける構成部品としてクランプロッドを有し、前記カウント手段は、前記油圧源と前記油圧クランプを接続する管路に配設された圧力スイッチの圧力変動検出回数を、前記クロスヘッドの固定/固定解除動作の繰り返し回数であって前記クランプロッドが応力を受けた回数として計測し表示することを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a cross head that moves up and down along a column erected on a base, and a load actuator that applies a test force to a test body installed between the base and the cross head An elevating cylinder for elevating the crosshead, a fixing means disposed on the crosshead and fixing the crosshead to the support column at an arbitrary height position, and fixing the crosshead by the fixing means / Counting means for measuring the number of repetitions of the unlocking operation, and the fixing means is a hydraulic clamp that is actuated by pressure oil from a hydraulic source, and the hydraulic clamp is capable of fixing / unfixing the crosshead. A clamp rod is provided as a component that repeatedly receives stress when repeatedly executed, and the counting means connects the hydraulic source and the hydraulic clamp. The pressure fluctuation detecting frequency of the pressure switch disposed conduit, wherein a number of iterations of the fixed / unlocking operation of the crosshead measures the number of times that the clamp rod is subjected to stress and displaying .

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、前記カウント手段により計測した前記繰り返し回数が、前記クランプロッドの疲労寿命に基づいて定められた使用上限回数に到達したことを警告する警告手段を備える。 The invention according to claim 2 warns that, in the invention according to claim 1, the number of repetitions measured by the counting means has reached the upper limit of use determined based on the fatigue life of the clamp rod. Warning means is provided.

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、前記疲労寿命は、前記クランプロッドについて行った疲労試験の結果から予め作成しておいたS−N線図と、前記クロスヘッドの固定/固定解除動作時に前記クランプロッドに生じる応力変動から得られる応力振幅と、から推定される。 According to a third aspect of the present invention, in the invention of the second aspect, the fatigue life is calculated based on an SN diagram prepared in advance from a result of a fatigue test performed on the clamp rod , and the crosshead. It is estimated from the stress amplitude obtained from the fluctuation of stress generated in the clamp rod during the fixing / unfixing operation.

請求項1に記載の発明によれば、油圧シリンダによるクロスヘッドの固定/固定解除動作の繰り返し回数を計測し表示するカウント手段を備えることから、ユーザーは、カウント手段の計測回数の確認により、繰り返し応力を受ける油圧シリンダの構成部品であるクランプロッドの使用頻度から、クランプロッドの交換時期を把握することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, since the counting means for measuring and displaying the number of repetitions of the fixing / unfixing operation of the crosshead by the hydraulic cylinder is provided, the user can repeat the operation by confirming the number of measurements by the counting means. It is possible to grasp the replacement timing of the clamp rod from the frequency of use of the clamp rod , which is a component of the hydraulic cylinder that receives stress.

請求項2に記載の発明によれば、カウント手段により計測した前記繰り返し回数が、油圧シリンダのクランプロッドの疲労寿命に基づいて定められた使用上限回数に到達したことを警告する警告手段を備えることから、装置の突然の使用停止を予防することができる。 According to the second aspect of the invention, there is provided warning means for warning that the number of repetitions measured by the counting means has reached the upper limit number of use determined based on the fatigue life of the clamp rod of the hydraulic cylinder. From this, it is possible to prevent sudden stoppage of the apparatus.

請求項3に記載の発明によれば、疲労寿命は、油圧シリンダのクランプロッドについて行った疲労試験の結果から予め作成しておいたS−N線図と、クロスヘッドの固定/固定解除動作時にクランプロッドに生じる応力変動から得られる応力振幅と、から推定されることから、クランプロッドの疲労破壊を予防することが可能となるとともに、過大な安全率を設定することなく装置設計を行うことができ、装置の冗長性を低減することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, the fatigue life is determined based on the SN diagram prepared in advance from the result of the fatigue test performed on the clamp rod of the hydraulic cylinder and the fixing / unlocking operation of the crosshead. Since it is estimated from the stress amplitude obtained from the stress fluctuation generated in the clamp rod, it is possible to prevent fatigue failure of the clamp rod and to design the device without setting an excessive safety factor And the redundancy of the apparatus can be reduced.

この発明に係る材料試験機の正面図である。It is a front view of the material testing machine which concerns on this invention. この発明に係る材料試験機の側面図である。It is a side view of the material testing machine which concerns on this invention. クロスヘッド24に配設された油圧クランプ50の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a hydraulic clamp 50 disposed on a cross head 24. FIG. 油圧クランプ50の油圧回路の概要図である。3 is a schematic diagram of a hydraulic circuit of a hydraulic clamp 50. FIG. クランプロッド53のS−N線図である。5 is a SN diagram of a clamp rod 53. FIG.

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、この発明に係る材料試験機の正面図であり、図2は、その側面図である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a material testing machine according to the present invention, and FIG. 2 is a side view thereof.

この材料試験機は、基台21上に立設された一対の支柱22と、支柱22に沿って昇降するクロスヘッド24と、試験体の大きさに応じてクロスヘッド24を昇降させる一対の昇降用シリンダ23とを備える。クロスヘッド24には、基台21とクロスヘッド24の間に配置される試験体に試験力を負荷するための負荷アクチュエータ25と、試験体を上側から押圧する圧盤28と、クロスヘッド24を任意の高さ位置で支柱2に固定する固定手段としての油圧クランプ50とが配設される。 The material testing machine includes a pair of posts 22 provided upright on a base 21, a cross head 24 which moves up and down along the column 22, a pair of lifting for raising and lowering the cross head 24 depending on the size of the test specimen And a cylinder 23 for use. The cross head 24 includes an optional load actuator 25 for applying a test force to the test body disposed between the base 21 and the cross head 24, a pressure plate 28 for pressing the test body from above, and an optional cross head 24. a hydraulic clamp 50 as a fixing means for fixing the support 2 2 at the level is disposed of.

クロスヘッド24の上部に配設される負荷アクチュエータ25は、図示を省略した油圧源からの圧油により駆動する油圧シリンダであり、この油圧シリンダのピストンロッドは、クロスヘッド24を貫通して圧盤28に連結されている。圧縮試験が行われるときには、基台21に設置された試験体は、負荷アクチュエータ25の駆動により、圧盤28と基台21とでその上下端部を押圧される。また、ピストンロッドに上つかみ具を連結し、基台21に下つかみ具を配設した場合には、負荷アクチュエータ25の駆動により、上つかみ具と下つかみ具とでその上下端部を把持された試験体に引張荷重を負荷する引張試験を行うことも可能である。なお、負荷アクチュエータ25は油圧シリンダに限定されるものではなく、空圧シリンダ、電磁力式負荷アクチュエータ等であってもよい。   The load actuator 25 disposed on the upper portion of the cross head 24 is a hydraulic cylinder that is driven by pressure oil from a hydraulic source (not shown), and the piston rod of the hydraulic cylinder penetrates the cross head 24 and the platen 28. It is connected to. When the compression test is performed, the upper and lower ends of the test body installed on the base 21 are pressed by the platen 28 and the base 21 by driving the load actuator 25. When the upper grip is connected to the piston rod and the lower grip is disposed on the base 21, the upper and lower ends of the upper grip and the lower grip are gripped by the drive of the load actuator 25. It is also possible to conduct a tensile test in which a tensile load is applied to the test specimen. Note that the load actuator 25 is not limited to a hydraulic cylinder, and may be a pneumatic cylinder, an electromagnetic load actuator, or the like.

昇降用シリンダ23は、支柱22よりも外側に立設され、昇降用シリンダ23内に圧油が供給されると伸張し、昇降用シリンダ23内から圧油が排出されると収縮する油圧式の単動シリンダである。クロスヘッド24は一対の昇降用シリンダ23に接続されており、昇降用シリンダ23の伸縮により支柱22に沿って昇降する。   The lifting cylinder 23 is erected on the outer side of the support column 22 and expands when pressurized oil is supplied into the lifting cylinder 23, and contracts when the pressurized oil is discharged from the lifting cylinder 23. Single acting cylinder. The cross head 24 is connected to a pair of lifting cylinders 23 and is moved up and down along the columns 22 by the expansion and contraction of the lifting cylinders 23.

図3は、クロスヘッド24に配設された油圧クランプ50の概略断面図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the hydraulic clamp 50 disposed on the crosshead 24.

油圧クランプ50は、クランプシリンダ51とラム52とクランプロッド53とから構成され、図1および図2に示すように、クロスヘッ24における支柱22と接続されている部分と昇降用シリンダ23に接続されている部分との間に4個づつ、計8個が配設されている。 Hydraulic clamp 50 comprises a clamp cylinder 51 the ram 52 and the clamp rod 53, as shown in FIGS. 1 and 2, is connected to a portion connected to the strut 22 in the crosshead 24 on lifting cylinders 23 A total of 8 pieces are arranged with 4 pieces between each part.

クランプシリンダ51とラム52とは、クロスヘッド24の貫通孔に挿入されたクランプロッド53により接続される。クランプロッド53は、両端に雄ねじ溝が切られた、いわゆる植込みボルトであり、雄ねじ溝が切られたねじ部58に座金54を挟んでナット55を締結することにより、油圧クランプ50をクロスヘッド24に配設している。なお、クランプロッド53のねじ部58に締結されるナット55には、溝に割ピンを差し込んで緩みを防止する溝つきナットを採用している。 The clamp cylinder 51 and the ram 52 are connected by a clamp rod 53 inserted into the through hole of the cross head 24. The clamp rod 53 is a so-called implanted bolt having male screw grooves cut at both ends, and a nut 55 is fastened with a washer 54 sandwiched between a screw portion 58 having a male screw groove cut therein, whereby the hydraulic clamp 50 is connected to the crosshead 24. It is arranged. The nut 55 fastened to the threaded portion 58 of the clamp rod 53 employs a grooved nut that inserts a split pin into the groove to prevent loosening.

クランプシリンダ51には、クランプシリンダ51内に圧油を供給するための流路56が形成されている。そして、図3に破線で示すようにクランプシリンダ51とラム52との間には圧油を封入する封入部が形成される。   The clamp cylinder 51 is formed with a flow path 56 for supplying pressure oil into the clamp cylinder 51. As shown by a broken line in FIG. 3, a sealing portion for sealing pressure oil is formed between the clamp cylinder 51 and the ram 52.

図4は、油圧クランプ50の油圧回路の概要図である。   FIG. 4 is a schematic diagram of a hydraulic circuit of the hydraulic clamp 50.

この油圧クランプ50の油圧回路は、油圧クランプ50専用の油圧源ユニット38と、油圧源ユニット38から油圧クランプ50へオイル(作動油)を供給する管路45内の圧力変動を検知する圧力スイッチ46とを備える。油圧源ユニット38には、この材料試験機全体の動作を制御するための制御装置35が接続され、オペレータが、制御装置35を介して接続されたクランプスイッチ39を操作することにより、油圧クランプ50のクランプ−アンクランプ状態を切り換えることができるように構成されている。   The hydraulic circuit of the hydraulic clamp 50 includes a hydraulic source unit 38 dedicated to the hydraulic clamp 50, and a pressure switch 46 that detects pressure fluctuations in a pipe 45 that supplies oil (hydraulic oil) from the hydraulic source unit 38 to the hydraulic clamp 50. With. A control device 35 for controlling the operation of the entire material testing machine is connected to the hydraulic power source unit 38, and the operator operates a clamp switch 39 connected via the control device 35, whereby the hydraulic clamp 50. The clamp-unclamp state can be switched.

また、制御装置35には、試験の状態等を表示する表示部61とオペレータにより試験実行等の指令を入力するための入力部62を備えたパーソナルコンピュータ60が接続されている。 Also connected to the control device 35 is a personal computer 60 having a display unit 61 for displaying a test state and the like and an input unit 62 for inputting a command such as test execution by an operator.

油圧源ユニット38は、オイルを貯留するオイルタンク44と、図示を省略したモータの駆動によりオイルタンク44に貯留されたオイルを油圧クランプ50に供給するためのポンプ41とを備える。油圧クランプ50は、上述した流路56に接続された管路45を介して、ポンプ41により圧送される圧油の供給を受ける。   The hydraulic power source unit 38 includes an oil tank 44 that stores oil, and a pump 41 that supplies oil stored in the oil tank 44 to the hydraulic clamp 50 by driving a motor (not shown). The hydraulic clamp 50 receives supply of pressure oil pumped by the pump 41 via the pipe line 45 connected to the flow path 56 described above.

管路45に配設された圧力スイッチ46には、表示付のカウンタ47が接続されており、このカウンタ47は、圧力スイッチ46の圧力変動検出回数を積算して表示する。なお、カウンタ47は、この発明におけるカウント手段として機能する。   A counter 47 with a display is connected to the pressure switch 46 disposed in the pipe 45, and this counter 47 integrates and displays the number of pressure fluctuations detected by the pressure switch 46. The counter 47 functions as the counting means in this invention.

このような材料試験機では、試験時においては油圧クランプ50をクランプ状態にし、クロスヘッド24を支柱22に固定する。一方、試験前や試験後に試験体の大きさに応じてクロスヘッド24を移動させるときには、油圧クランプ50をアンクランプ状態にしてクロスヘッド24の支柱22への固定を解除して、昇降用シリンダ23の伸縮によりクロスヘッド24を移動可能な状態にする。   In such a material testing machine, during the test, the hydraulic clamp 50 is in a clamped state, and the crosshead 24 is fixed to the column 22. On the other hand, when the cross head 24 is moved according to the size of the test body before or after the test, the hydraulic clamp 50 is unclamped to release the fixing of the cross head 24 to the column 22 and the lifting cylinder 23. The cross head 24 is made movable by expanding and contracting.

まず、クロスヘッド24を支柱22に固定するときには、オペレータがクランプスイッチ39を油圧クランプ50がクランプ状態となるように操作する。クランプスイッチ39が操作されると、制御装置35を介して制御信号が油圧源ユニット38に送られ、ポンプ41の作動によりオイルタンク44に貯留されたオイルが、管路45を介して油圧クランプ50に圧送される。このとき、圧力スイッチ46が、管路45内で油圧クランプ50をクランプ状態とするのに必要な圧油の供給に相当する圧力変動があったこと、すなわち、設定圧力値を超える圧力を検知すると、その検知信号がカウンタ47に送られ、カウンタ47のカウント数が1つ増える。圧油は、クランプシリンダ51の流路56からクランプシリンダ51とラム52との間の封入部(図3の破線部参照)に流入し、これにより、クランプシリンダ51はクロスヘッド24側に押圧される。油圧クランプ50は、このような圧力による締付力の作用により、クロスヘッド24を支柱22に固定している。   First, when the crosshead 24 is fixed to the column 22, the operator operates the clamp switch 39 so that the hydraulic clamp 50 is in a clamped state. When the clamp switch 39 is operated, a control signal is sent to the hydraulic power source unit 38 via the control device 35, and the oil stored in the oil tank 44 by the operation of the pump 41 is supplied to the hydraulic clamp 50 via the pipe 45. To be pumped. At this time, if the pressure switch 46 detects that there has been a pressure fluctuation corresponding to the supply of pressure oil necessary for putting the hydraulic clamp 50 in the clamped state in the pipe line 45, that is, a pressure exceeding the set pressure value. The detection signal is sent to the counter 47, and the count number of the counter 47 is increased by one. The pressure oil flows from the flow path 56 of the clamp cylinder 51 into the sealed portion (see the broken line portion in FIG. 3) between the clamp cylinder 51 and the ram 52, whereby the clamp cylinder 51 is pressed toward the cross head 24 side. The The hydraulic clamp 50 fixes the crosshead 24 to the column 22 by the action of the tightening force caused by such pressure.

次に、クロスヘッド24を移動させるときには、オペレータがクランプスイッチ39を油圧クランプ50がアンクランプ状態となるように操作する。クランプスイッチ39が操作されると、制御装置35を介して制御信号が油圧源ユニット38に送られ、油圧クランプ50のクランプシリンダ51とラム52との間に封入された圧油が、流路56および管路45を介してオイルタンク44に排出される。そうすると、クランプシリンダ51によるクロスヘッド24側への押圧力が解除され、クロスヘッド24の支柱22への固定が解除される。なお、このとき管路45の圧力は、オイルタンク44のタンク圧まで下がっている。これにより、オペレータは昇降用シリンダ23を昇降させることにより、クロスヘッド24を所望の高さ位置まで移動させることができるようになる。   Next, when the cross head 24 is moved, the operator operates the clamp switch 39 so that the hydraulic clamp 50 is in an unclamped state. When the clamp switch 39 is operated, a control signal is sent to the hydraulic power source unit 38 via the control device 35, and the pressure oil sealed between the clamp cylinder 51 and the ram 52 of the hydraulic clamp 50 flows into the flow path 56. And is discharged to the oil tank 44 through the pipe 45. If it does so, the pressing force to the cross head 24 side by the clamp cylinder 51 will be cancelled | released, and fixation to the support | pillar 22 of the cross head 24 will be cancelled | released. At this time, the pressure in the pipe 45 is lowered to the tank pressure in the oil tank 44. As a result, the operator can move the cross head 24 to a desired height position by moving the lifting cylinder 23 up and down.

このようにクロスヘッド24の支柱22への固定と固定解除を繰り返す動作においては、油圧クランプ50のクランプロッド53に繰り返し応力(主に軸方向の引張荷重)がかかり、特に、クランプロッド53のねじ部58とナット55との締結部分への応力集中が疲労破壊の要因となる。材料試験機の安全な使用のためには、クランプロッド53が疲労破断する前にクランプロッド53を交換することが求められるが、この実施形態の材料試験機では、クランプロッド53に繰り返し応力がかかる回数を、油圧クランプ50によるクランプ時の圧力変動を検出することによりカウンタ47で積算している。このため、オペレータは、カウンタ47の積算回数が予め定めたクランプロッド53の使用上限回数を超えていないかを確認することで、クランプロッド53の交換時期の到来を容易に知ることができる。 Thus, in the operation of repeatedly fixing and releasing the cross head 24 to the support column 22, a stress (mainly an axial tensile load) is repeatedly applied to the clamp rod 53 of the hydraulic clamp 50. Stress concentration at the fastening portion between the portion 58 and the nut 55 causes fatigue failure. In order to use the material testing machine safely, it is required to replace the clamp rod 53 before the clamp rod 53 undergoes fatigue fracture. In the material testing machine of this embodiment, the clamp rod 53 is repeatedly stressed. The number of times is accumulated by the counter 47 by detecting the pressure fluctuation at the time of clamping by the hydraulic clamp 50. For this reason, the operator can easily know when the replacement time of the clamp rod 53 has arrived by confirming whether or not the cumulative number of the counter 47 exceeds the predetermined upper limit number of use of the clamp rod 53.

図5は、クランプロッド53のS−N線図である。 FIG. 5 is an SN diagram of the clamp rod 53.

この実施形態では、クロスヘッド24を支柱22に固定する固定手段として油圧クランプ50を採用していることから、油圧クランプ50の構成部品のうち、クロスヘッド24の固定/固定解除動作により繰り返し応力を受けるクランプロッド53の疲労寿命をS−N線図から推定し、その疲労寿命に基づいてクランプロッド53の使用限度回数を定めている。   In this embodiment, since the hydraulic clamp 50 is employed as a fixing means for fixing the crosshead 24 to the support column 22, among the components of the hydraulic clamp 50, repeated stress is applied by the fixing / unfixing operation of the crosshead 24. The fatigue life of the clamp rod 53 to be received is estimated from the SN diagram, and the use limit number of the clamp rod 53 is determined based on the fatigue life.

S−N線図は、クランプロッド53にナット55を締結したボルト−ナット締結体を試験体とする疲労試験を予め行った試験結果から作成される。なお、図5に示すS−N線図は、油圧クランプ50の構成部品の選定における利用性の観点から、応力が集中するクランプロッド53のねじ部58の加工方法やねじ溝のピッチが異なるものを試験体とし、これらの試験体に所定の応力を繰り返し与えた結果をグラフ上にプロットして作成している。なお、S−N線図中、黒菱形と黒四角は同じピッチで加工方法が異なる。また黒四角と黒三角は加工方法が同じで、ネジピッチが異なる。   The SN diagram is created from test results obtained by conducting a fatigue test in advance using a bolt-nut fastening body in which the nut 55 is fastened to the clamp rod 53 as a test body. Note that the SN diagram shown in FIG. 5 is different in the processing method of the threaded portion 58 of the clamp rod 53 where the stress is concentrated and the pitch of the thread groove from the viewpoint of usability in selecting the components of the hydraulic clamp 50. And the results obtained by repeatedly applying a predetermined stress to these test bodies are plotted on a graph. In the SN diagram, black diamonds and black squares have the same pitch and different processing methods. Black squares and black triangles have the same processing method and different screw pitches.

クランプロッド53の疲労寿命は、クロスヘッド24の固定/固定解除動作時にクランプロッド53に生じる応力変動を応力計等で計測し、その応力変動から得られた応力振幅を、予め作成しておいたS−N線図に当てはめることにより推定する。例えば、実際のクランプロッド53の応力振幅が250MPaであったとすると、図5のS−N線図でこれに対応する繰り返し数はおおよそ6000回となる。そして、この6000回を、この材料試験機でクロスヘッド24の固定/固定解除動作を繰り返すとクランプロッド53が疲労破断する回数、すなわち、クランプロッド53の疲労寿命と推定する。加工方法やピッチによる疲労寿命の差が大きく生じる場合、それぞれの疲労寿命を推定する。   The fatigue life of the clamp rod 53 is determined in advance by measuring the stress fluctuation generated in the clamp rod 53 during the fixing / unlocking operation of the cross head 24 with a stress meter or the like, and preparing the stress amplitude obtained from the stress fluctuation in advance. Estimated by fitting to SN diagram. For example, if the stress amplitude of the actual clamp rod 53 is 250 MPa, the number of repetitions corresponding to this in the SN diagram of FIG. 5 is approximately 6000 times. Then, the number of times that the clamp rod 53 fatigues and breaks, that is, the fatigue life of the clamp rod 53 when the fixing / unfixing operation of the crosshead 24 is repeated with this material testing machine is estimated 6000 times. When there is a large difference in fatigue life depending on the processing method and pitch, the respective fatigue lives are estimated.

クランプロッド53の使用上限回数は、クランプロッド53が疲労破断する前のクランプロッド53の交換時期を示すものでもあることから、疲労寿命に到達するまでに十分に余裕がある疲労寿命を超えない回数でなければならない。このため、推定した疲労寿命6000回の場合は、十分な余裕をみて、例えば3000回が使用限度回数として定められる。なお、加工方法やピッチによる疲労寿命の差が大きく生じる場合、製品の加工方法、ピッチに応じた推定疲労寿命を採用する。   The upper limit number of times the clamp rod 53 is used also indicates the replacement time of the clamp rod 53 before the clamp rod 53 undergoes fatigue fracture. Must. For this reason, in the case of the estimated fatigue life of 6000 times, for example, 3000 times is determined as the use limit number with a sufficient margin. In addition, when the difference of the fatigue life by a processing method or a pitch arises, the estimated fatigue life according to the processing method and pitch of a product is employ | adopted.

なお、クロスヘッド24の固定手段として空圧式等の他のクランプ機構を採用した場合には、そのクランプ機構の構成部品について疲労試験を行ってS−N線図を作成することにより、その構成部品の疲労寿命を推定し、使用限度回数を定めて部品の交換時期とすればよい。   In addition, when other clamping mechanisms, such as a pneumatic type, are adopted as a fixing means for the cross head 24, a fatigue test is performed on the component parts of the clamp mechanism, and an SN diagram is created. The fatigue life is estimated, the number of times of use is determined, and the part replacement time is set.

上述した実施形態では、カウンタ47の表示をオペレータが見ることにより、クロスヘッド24の固定/固定解除の繰り返し回数、すなわちクランプロッド53の使用回数が、使用限度回数(例えば3000回)を超えていないかを否かを、オペレータが確認するようにしているが、圧力スイッチ46またはカウンタ47を制御装置35に接続することにより、カウンタ47のカウント数をパーソナルコンピュータ60の表示部61に表示させ、さらには、表示部61に使用限度回数を超えていることを警告する警告表示を行うようにしてもよい。なお、オペレータに使用限度回数を超えたことを警告する警告手段としては、表示部61への警告表示のみならず、警告音を発するなど、他の警告手段を採用することができる。   In the above-described embodiment, when the operator views the display on the counter 47, the number of times of fixing / unfixing the crosshead 24, that is, the number of times of use of the clamp rod 53 does not exceed the number of times of use (for example, 3000 times). The operator confirms whether or not, by connecting the pressure switch 46 or the counter 47 to the control device 35, the count number of the counter 47 is displayed on the display unit 61 of the personal computer 60, and May display a warning on the display unit 61 to warn that the usage limit has been exceeded. As warning means for warning the operator that the use limit has been exceeded, not only warning display on the display unit 61 but also other warning means such as a warning sound can be adopted.

また、カウンタ47をクランプスイッチ39と制御装置35との間に配置して、クランプスイッチ39の操作回数を積算するようにしてもよい。この場合には、クランプスイッチ39のクランプ−アンクランプ切り換え操作の回数が、クランプロッド53へ繰返し応力が与えられた回数と対応する。カウンタ47によりカウントされる対象は、圧力スイッチ46が検出した圧力変動の信号に限定されるものではなく、カウンタ47の配設位置は、クランプスイッチ39から油圧クランプ50までに発生する何らかの変動に基づく信号を検出可能な位置であればよい。   Further, the counter 47 may be disposed between the clamp switch 39 and the control device 35 so that the number of operations of the clamp switch 39 is integrated. In this case, the number of clamp-unclamp switching operations of the clamp switch 39 corresponds to the number of times stress is repeatedly applied to the clamp rod 53. The object counted by the counter 47 is not limited to the pressure fluctuation signal detected by the pressure switch 46, and the arrangement position of the counter 47 is based on some fluctuation generated from the clamp switch 39 to the hydraulic clamp 50. Any position where the signal can be detected may be used.

21 テーブル
22 支柱
23 昇降用シリンダ
24 クロスヘッド
25 負荷アクチュエータ
28 圧盤
35 制御装置
38 油圧源
39 クランプスイッチ
41 ポンプ
42 サーボモータ
44 タンク
45 管路
47 カウンタ
50 油圧クランプ
51 クランプシリンダ
52 ラム
53 クランプロッド
54 座金
55 ナット
56 流路
58 ねじ部
60 パーソナルコンピュータ
61 表示部
62 入力部
21 Table 22 Strut 23 Lifting Cylinder 24 Crosshead 25 Load Actuator 28 Pressure Plate 35 Control Device 38 Hydraulic Source 39 Clamp Switch 41 Pump 42 Servo Motor 44 Tank 45 Pipeline 47 Counter 50 Hydraulic Clamp 51 Clamp Cylinder 52 Ram 53 Clamp Rod 54 Washer 55 Nut 56 Flow path 58 Screw part 60 Personal computer 61 Display part 62 Input part

Claims (3)

基台に立設された支柱に沿って昇降するクロスヘッドと、
前記基台と前記クロスヘッドとの間に設置される試験体に試験力を負荷する負荷アクチュエータと、
前記クロスヘッドを昇降させる昇降用シリンダと、
前記クロスヘッドに配設され、前記クロスヘッドを任意の高さ位置で前記支柱に固定する固定手段と、
前記固定手段による前記クロスヘッドの固定/固定解除動作の繰り返し回数を計測するカウント手段と、
を備え
前記固定手段は、油圧源からの圧油により作動する油圧クランプであり、
前記油圧クランプは、前記クロスヘッドの固定/固定解除動作が繰り返し実行されたときに繰り返し応力を受ける構成部品としてクランプロッドを有し、
前記カウント手段は、前記油圧源と前記油圧クランプを接続する管路に配設された圧力スイッチの圧力変動検出回数を、前記クロスヘッドの固定/固定解除動作の繰り返し回数であって前記クランプロッドが応力を受けた回数として計測し表示することを特徴とする材料試験機。
A crosshead that moves up and down along a support post erected on the base;
A load actuator for applying a test force to a test body installed between the base and the crosshead;
An elevating cylinder for elevating the crosshead;
A fixing means disposed on the cross head and fixing the cross head to the support column at an arbitrary height position;
Counting means for measuring the number of repetitions of the fixing / unfixing operation of the crosshead by the fixing means;
Equipped with a,
The fixing means is a hydraulic clamp that is operated by pressure oil from a hydraulic source,
The hydraulic clamp has a clamp rod as a component that repeatedly receives stress when the fixing / unlocking operation of the crosshead is repeatedly executed,
The counting means is the number of pressure fluctuation detections of a pressure switch disposed in a pipe line connecting the hydraulic source and the hydraulic clamp, and is the number of repetitions of the fixing / unfixing operation of the crosshead. A material testing machine that measures and displays the number of times stress is received .
請求項1に記載の材料試験機において、
前記カウント手段により計測した前記繰り返し回数が、前記クランプロッドの疲労寿命に基づいて定められた使用上限回数に到達したことを警告する警告手段を備える材料試験機。
The material testing machine according to claim 1,
A material testing machine comprising warning means for warning that the number of repetitions measured by the counting means has reached the upper limit of use determined based on the fatigue life of the clamp rod .
請求項2に記載の材料試験機において、
前記疲労寿命は、前記クランプロッドについて行った疲労試験の結果から予め作成しておいたS−N線図と、前記クロスヘッドの固定/固定解除動作時に前記クランプロッドに生じる応力変動から得られる応力振幅と、から推定される材料試験機。
The material testing machine according to claim 2,
The fatigue life is obtained in advance from the creation and S-N line had been view, the stress variation occurring in the clamp rod at the time of fixing / unlocking operation of the crosshead from the fatigue tests performed on the clamp rod results stress A material testing machine estimated from the amplitude.
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