JPH068779B2 - 材料試験機の試験片変位量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、密封容器の内部で試験片を材料試験する材
料試験機に関するものであり、特にその試験片の標点間
変位量を測定するための試験片変位量測定装置に関する
ものである。

(ロ)従来技術 たとえば、高温高圧下で試験片を材料試験するには、高
温高圧容器の内部に試験片を収容する必要がある。そし
て、試験片に荷重を加えるとともに、試験片の標点間変
位量を測定し、高温高圧容器の内部で試験片を材料試験
する必要がある。

ところで、材料試験機において、試験片の標点間変位量
を測定するとき、普通、差動トランスなどの検出器が使
用されているが、この種の検出器は温度および圧力に敏
感である。したがって、これを高温高圧容器の内部に挿
入することはできない。このため、従来は一対の検出ロ
ッドを高温高圧容器の内部から外部に突出させ、高温高
圧容器の内部で各検出ロッドを試験片の標点に連結して
いた。そして、シールリングによって各検出ロツドのま
わりを密封する。さらに、差動トランスなどの検出器を
高温高圧容器の外部に設け、各検出ロツドに連結してい
た。したがって、試験片に荷重が加えられ、その標点間
変位量が生じると、それに追随して各検出ロツドが軸方
向に移動する。これによって試験片の標点間変位量が高
温高圧容器の外部に取り出される。したがって、検出器
によって試験片の標点間変位量を測定することができ
る。

しかしながら、シールリングによって検出ロツドのまわ
りを密封すると、試験片の標点間変位量が取り出される
とき、シールリングと検出ロツド間に摩擦が生じ、これ
が検出器の測定精度に影響するのはさけられない。した
がって、検出器の測定精度が低いという問題があった。
さらに、検出ロツドに高温高圧容器の内圧が作用し、こ
れも検出器の測定精度に影響する。その他、高温高圧環
境を生じさせるため、普通、高温高圧容器内に高温高圧
ガスまたは高温高圧液が封入されるが、この高温高圧ガ
スまたは高温高圧液に対するシールリングの洩れおよび
耐久性の問題もある。有毒ガスまたは有毒液の場合、そ
の洩れが生じると、特に大きい問題になる。

(ハ)目的 したがって、この発明は、高温高圧容器などの密封容器
の内部で試験片を材料試験する材料試験機において、そ
の試験片の変位量測定精度を高くし、さらに前記従来の
洩れおよび耐久性の問題を解消することを目的としてな
されたものである。

(ニ)構成 この発明によれば、密封容器の内部に試験片を収容し、
前記試験片に荷重を加えるとともに、前記試験片の標点
間変位量を測定し、前記密封容器の内部で前記試験片を
材料試験するようにした材料試験機において、前記試験
片の荷重方向と平行の方向に間隔を置いて対向させた一
対の固定壁を前記密封容器に対し固定し、一対の標点間
変位量取出部材を前記各固定壁間に配置し、前記試験片
の荷重方向と平行の方向に伸縮するベローズによって前
記各固定壁および各取出部材間を密封し、前記密封容器
の内部を前記ベローズの外側に連通させるとともに、前
記密封容器の内部から前記ベローズの外側に突出させた
連結部材によって前記各取出部材を前記試験片の標点に
連結し、さらに検出器を前記密封容器の外部に配置し、
前記ベローズの内側に配置した連結部材によって前記検
出器を前記各取出部材に連結し、前記検出器によって前
記試験片の標点間変位量を測定するようにしたことを特
徴とする試験片変位量測定装置が提供される。

(ホ)実施例 以下、この発明の実施例を図面について説明する。

図において、試験片(1)は高温高圧容器(2)の内部に収容
され、プッシュプルロツド(3)および受板(4)に固定され
ている。高温高圧容器(2)は加熱炉(5)の内部に挿入され
ている。したがって、容器(2)の内部に高温高圧ガスま
たは高温高圧液を封入し、加熱炉(5)によって容器(2)を
加熱すると、容器(2)の内部に高温高圧環境を生じさせ
ることができる。また、容器(2)の蓋板(6)に圧力平衡器
(7)が固定され、プッシュプルロツド(3)は圧力平衡器
(7)の内部に挿入され、油圧アクチュエータなどの負荷
機構（図示せず）に連結されている。受板(4)は固定枠
(8)および蓋板(6)に固定されている。したがって、負荷
機構を駆動すると、プッシュプルロツド(3)によって試
験片(1)に引張荷重を加えることができる。引張圧縮繰
返し荷重を加えることもできる。その反力は受板(4)、
固定枠(8)および蓋板(6)に伝達され、支持される。圧力
平衡器(7)はプッシュプルロツド(3)に作用する高温高圧
容器(2)に内圧を平衡させ、相殺する。したがって、容
器(2)の内圧は試験片(1)の荷重に影響しない。

この試験機はベローズ(9)を収容したベローズケース(1
0)を有し、ケース(10)は容器(2)の蓋板(6)にねじ合わさ
れ、固定されている。また、ケース(10)は上端壁(11)、
下端壁(12)および周側壁(13)を有し、上端壁(11)と下端
壁(12)は試験片(1)の荷重方向(X)と平行の方向に間隔を
置いて対向するように配置されている。ベローズ(9)は
円筒状のもので、試験片(1)の荷重方向(X)と平行の方向
に伸縮するように配置され、その半径はベローズ(9)の
全長にわたって一定である。さらに、試験片(1)の標点
間変位量を取り出すための標点間変位量取出部材として
一対のフランジ(14A)，(14B)が使用され、各フランジ(1
4A)，(14B)はケース(10)の各端壁(11)，(12)間に配置さ
れている。また、この実施例では、ケース(10)の上端壁
(11)および下端壁(12)の他に、中間壁(15)が設けられ、
この中間壁(15)が各フランジ(14A)，(14B)間に配置され
ている。そして、ベローズ(9)によって各端壁(11)，(1
2)、各フランジシ(14A)，(14B)および中間壁(15)間が密
封され、容器(2)の内部がケース(10)の連通孔(16)およ
びローズ(9)の外側に連通するように構成されている。

また、この試験機は連結管(17A)および連結ロツド(17B)
を有し、連結管(17A)は容器(2)の内部およびケース(10)
の連結孔(16)に挿入されている。連結ロッド(17B)は容
器(2)の内部および連結管(17A)の内部に挿入されてい
る。そして、一対アーム(18A)，(18B)が試験片(1)の標
点に固定され、連結管(17A)および連結ロツド(17B)は各
アーム(18A)，(18B)に固定されている。さらに、連結バ
ー(19A)，(19B)がケース(10)の下端壁(12)を貫通し、ベ
ローズ(9)の外側に突出し、連結バー(19A)，(19B)によ
って各フランジ(14A)，(14B)が連結管(17A)および連結
ロツド(17B)に連結されている。したがって、高温高圧
容器(2)の内部からベローズ(9)の外側に突出する連結部
材、すなわちアーム(18A)，(18B)、連結管(17A)、連結
ロツド(17B)および連結バー(19A)，(19B)によって各フ
ランジ(14A)，(14B)が試験片(1)の標点に連結されてい
るものである。

また、この試験機は差動トランス(20)を有し、差動トラ
ンス(20)はコイル(21A)と鉄心(21B)からなり、ベローズ
ケース(10)の上部に設けられている。そして、ベローズ
(9)の内側に連結ロツド(22A)，(22B)が配置され、連結
ロツド(22A)によってコイル(21A)がフランジ(14A)に連
結され、連結ロツド(22B)によって鉄心(21B)がフランジ
(14B)に連結されている。

ベローズケース(10)は冷却液を循環させる冷却室(23A)
を有し、ベローズ(9)、連結管(17A)および連結ロツド(1
7B)を冷却することができる。

前記のように構成された試験機において、試験片(1)に
荷重が加えられ、その標点間変位量が生じると、アーム
(18A)，(18B)がそれぞれに追随し、試験片(1)の荷重方
向(X)と平行の方向に変位する。連結管(17A)および連結
ロツド連結ロツド(17B)は各アーム(18A)，(18B)と一体
的に移動し、軸方向に変位する。したがって、ベローズ
ケース(10)のフランジ(14A)，(14B)および連結バー(19
A)，(19B)が連結管(17A)および連結ロツド(17B)と一体
的に移動する。ベローズ(9)は試験片(1)の荷重方向(X)
と平行の方向に伸縮し、フランジ(14A)，(14B)の移動を
吸収する。これによって試験片(1)の標点間変位量が高
温高圧容器(2)の外部に取り出される。さらに、差動ト
ランス(20)のコイル(21A)がフランジ(14A)および連結ロ
ツド(22A)と一体的に移動し、鉄心(21B)はフランジ(14
B)および連結ロツド(22B)と一体的に移動する。したが
って、コイル(21A)と鉄心(21B)が相対的に変位し、この
差動トランス(20)によって試験片(1)の標点間変位量が
検出され、測定される。したがって、容器(2)の高温高
圧環境下で試験片(1)を材料試験することができる。

また、この試験機は試験片(1)の標点間変位量を的確に
取り出すことができる。連結ロツド(17A)，(17B)および
フランジ(14A)，(14B)が移動するとき、ベローズ(9)が
試験片(1)の荷重方向(X)と平行の方向に伸縮するだけで
あり、前記従来と異なり、摩擦の問題は生じない。した
がって、差動トランス(20)の測定精度は高い。また、高
温高圧容器(2)に内圧がベローズ(9)の外側に導びかれ、
連結管(17A)、連結ロツド(17B)および各フランジ(14
A)，(14B)が高温高圧容器(2)の内圧を受けるが、内圧に
よって連結管(17A)、連結ロツド(17B)および各フランジ
(14A)，(14B)に加えられる上向きの力と下向きの力は実
質上同一であり、互いに相殺される。しがって、容器
(2)の内圧が差動トランス(20)の測定精度に影響せず、
試験片(1)の標点間変位量を正確に測定することができ
る。

さらに、ベローズケース(10)のベローズ(9)によって各
端壁(11)，(12)および各フランジ(14A)，(14B)間が密封
されており、洩れおよび耐久性の問題もない。したがっ
て、容器(2)の内部に高温高圧ガスまたは高温高圧液を
封入しても、支障はない。有毒ガスまたは有毒液を封入
することも可能である。

なお、この発明には前記実施例の他に種々の変形例が考
えられる。たとえば、必ずしもフランジ(14A)，(14B)を
ベローズケース(10)の上端壁(11)と下端壁(12)間に配置
する必要はなく、ベローズケース(10)とは異なった構造
のものを使用し、適当な一対の固定壁を試験片(1)の荷
重方向(X)方向と平行の方向に間隔を置いて対向させて
もよい。

そして、その固定壁間に各フランジ(14A)，(14B)を配置
し、ベローズ(9)によって各固定壁および各フランジ(14
A)，(14B)間を密封しても、フランジ(14A)，(14B)によ
って試験片(1)の標点間変位量を取り出すことができ
る。したがって、差動トランス(20)の測定精度を高め、
洩れおよび耐久性の問題を解消することができ、同様の
作用効果を得ることができる。差動トランス(20)以外の
検出器を使用することもできる。連結管(17A)、連結ロ
ツド(17B)、連結バー(19A)，(19B)および連結ロツド(22
A)，(22B)に代えて、その他の形状の連結部材を使用し
てもよい。要するに、高温高圧容器(2)の内部からベロ
ーズ(9)の外側に突出させた連結部材によって各フラン
ジ(14A)，(14B)を試験片(1)の標点に連結し、ベローズ
(9)の内側に配置した連結部材によって検出器を各フラ
ンジ(14A)，(14B)に連結すればよいものである。場合に
よっては、フランジ(14A)，(14B)に代えて、その他の形
状の標点間変位量取付部材を設けてもよい。また、この
発明は高温高圧容器(2)以外の密封容器を使用する試験
機、たとえば試験片を真空容器の内部に配置する試験機
に適用することも可能である。

(ヘ)効果 以上説明したように、この発明によれば、試験片(1)の
荷重方向(X)と平行の方向に間隔を置いて、対向する一
対の固定壁(11)，(12)が密封容器(2)に対し固定され、
一対の標点間変位量取出部材(14A)，(14B)が各固定壁(1
1)，(12)間に配置され、試験片(1)の荷重方向(X)と平行
の方向に伸縮するベローズ(9)によって各固定壁(11)，
(12)と各取付部材(14A)，(14B)間が密封される。さら
に、密封容器(2)の内部がベローズ(9)の外側に連通し、
密封容器(2)の内部からベローズ(9)の外側に突出する連
結部材(17A)，(17B)によって各取出部材(14A)，(14B)が
試験片(1)の標点に連結され、検出器(20)が密封容器(2)
の外部に配置され、ローズ(9)の内側に配置された連結
部材(22A)，(22B)によって検出器(20)が各取出部材(14
A)，(14B)に連結される。したがって、試験片(1)の標点
間変位量が生じると、それにともない、各連結部材(17
A)，(17B)，(22A)，(22B)および各取出部材(14A)，(14
B)が試験片(1)の荷重方向(X)と平行の方向に移動し、ベ
ローズ(9)が試験片(1)の荷重方向(X)と平行の方向に伸
縮し、検出器(20)によって連結部材(22A)，(22B)の移動
が検出される。これによって試験片(1)の標点間変位量
を測定することができる。

したがって、この発明によれば、密封容器(2)の内部の
試験片(1)であっても、外部の検出器(20)によって試験
片(1)の標点間変位量を測定することができる。しか
も、各連結部材(17A)，(17B)，(22A)，(22B)および各取
出部材(14A)，(14B)が試験片(1)の荷重方向(X)と平行の
方向に移動し、各固定(11)，(12)間において、ベローズ
(9)が試験片(1)の荷重方向(X)と平行の方向に伸縮する
だけであり、摩擦の問題は生じない。また、密封容器
(2)の内圧がベローズ(9)の外側に導かれ、各連結部材(1
7A)，(17B)および各取出部材(14A)，(14B)が密封容器
(2)の内圧を受けるが、試験片(1)の荷重方向(X)と平行
の方向において、内圧によって各連結部材(17A)，(17B)
および各取出部材(14A)，(14B)に加えられる一方向およ
び逆方向の力は実質上同一であり、互いに相殺される。
したがって、密封容器(2)の内圧が検出器(20)の測定精
度に影響せず、試験片(1)の標点間変位量を正確に測定
することができる。ベローズ(9)によって各固定壁(1
1)，(12)と各取出部材(14A)，(14B)間が密封され、洩れ
および耐久性の問題もなく、密封容器(2)の内部に高温
高圧ガスまたは高温高圧を封入しても、支障はない。有
毒ガスまたは有毒液を封入することも可能である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す断面図である。 (1)……試験片 (2)……高温高圧容器 (9)……ベローズ (11)……ベローズケースの上端壁 (12)……ベローズケースの下端壁 (14A)，(14B)……フランジ (16)……ベローズケースの連通孔 (17A)……連結管 (17B)，(22A)，(22B)……連結ロツド (20)…差動トランス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密封容器の内部に試験片を収容し、前記試
   験片に荷重を加えるとともに、前記試験片の標点間変位
   量を測定し、前記密封容器の内部で前記試験片を材料試
   験するようにした材料試験機において、前記試験片の荷
   重方向と平行の方向に間隔を置いて対向させた一対の固
   定壁を前記密封容器に対し固定し、一対の標点間変位量
   取出部材を前記各固定壁間に配置し、前記試験片の荷重
   方向と平行の方向に伸縮するベローズによって前記各固
   定壁および各取出部材間を密封し、前記密封容器の内部
   を前記ベローズの外側に連通させるとともに、前記密封
   容器の内部から前記ベローズの外側に突出させた連結部
   材によって前記各取出部材を前記試験片の標点に連結
   し、さらに検出器を前記密封容器の外部に配置し、前記
   ベローズの内側に配置した連結部材によって前記検出器
   を前記各取出部材に連結し、前記検出器によって前記試
   験片の標点間変位量を測定するようにしたことを特徴と
   する試験片変位量測定装置。