JPH11108817A - Fatigue tester for micro test piece - Google Patents
Fatigue tester for micro test pieceInfo
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- JPH11108817A JPH11108817A JP26520297A JP26520297A JPH11108817A JP H11108817 A JPH11108817 A JP H11108817A JP 26520297 A JP26520297 A JP 26520297A JP 26520297 A JP26520297 A JP 26520297A JP H11108817 A JPH11108817 A JP H11108817A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】信頼できる疲労寿命等のデータが得られる超小
型試験片用疲労試験機の提供。
【解決手段】(1)モーター回転軸の先のユニバーサル
ジョイントに連結する偏心軸に回転運動を伝達し回転運
動を直線運動に変換する機構、及び直線運動の負荷をリ
ニアガイドに装着された試験片取付け部に伝達する機構
を備える疲労試験機。
(2)偏心軸にはめ合わされ、直線運動をモーター回転
軸に直交する方向に補正する軸受部を備える(1)の疲
労試験機。
(3)疲労試験前又は試験中に、モーターの回転運動を
伝達する回転軸の長手方向にフリーなスプライン軸のユ
ニバーサルジョイントに連結する偏心軸を、上記スプラ
イン軸、偏心軸の偏心保持部および軸受と一体にモータ
ーの回転軸の長手方向に移動させることにより往復直線
運動の振幅を調整し、試験片に加える繰り返し応力負荷
を変化させる上記(1)又は(2)の疲労試験機。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a fatigue tester for a microminiature specimen which can obtain reliable data such as fatigue life. (1) A mechanism for transmitting rotational motion to an eccentric shaft connected to a universal joint at the tip of a motor rotary shaft and converting the rotational motion into linear motion, and a test piece having a linear motion load mounted on a linear guide. Fatigue tester with a mechanism for transmitting to the mounting part. (2) The fatigue tester according to (1), further comprising a bearing fitted to the eccentric shaft and correcting the linear motion in a direction orthogonal to the motor rotation axis. (3) Before or during the fatigue test, the eccentric shaft connected to the universal joint of the free spline shaft in the longitudinal direction of the rotating shaft transmitting the rotating motion of the motor is connected to the spline shaft, the eccentric holding portion of the eccentric shaft, and the bearing. The fatigue tester according to the above (1) or (2), in which the amplitude of the reciprocating linear motion is adjusted by moving the motor in the longitudinal direction of the rotation axis of the motor together with the motor to change the repetitive stress load applied to the test piece.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超小型試験片を用
いても試験片を座屈させることなく信頼できる疲労試験
を遂行することができる超小型試験片用疲労試験機に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro test piece fatigue tester capable of performing a reliable fatigue test without using a micro test piece without buckling the test piece.
【0002】[0002]
【従来の技術】材料特性の一つである疲労強度を評価す
ることは機械構造物の設計において非常に重要である。
それは、実際の構造物の強度設計において問題となるの
は材料の静的強度よりはむしろ疲労強度である場合が多
いからである。とくに、自動車、車両、工作機械等では
ほとんどの場合疲労強度のみが問題となる。設計に使用
される疲労強度とは一般に疲労寿命および疲労限度をさ
す。この疲労寿命および疲労限度の評価は次のようにし
て行う。一定の応力振幅を試験片に負荷し、破断に至る
までの繰返し負荷回数を測定する。この繰り返し数が、
“その応力振幅における疲労寿命”である。応力振幅を
数点変化させてその応力振幅に対応する疲労寿命を数点
測定し、縦軸に応力振幅(S)、横軸に繰返し数(N)
をプロットしてS−N曲線(疲労寿命曲線)を作成す
る。S−N曲線上で107 回を疲労寿命とする応力振幅
を求める。この応力振幅が疲労限度である。一般に金属
材料について疲労試験を行うと、ある応力振幅で107
回以上破断しない場合には、その後何回その応力振幅を
負荷しても破断しない。2. Description of the Related Art Evaluating fatigue strength, which is one of material properties, is very important in designing mechanical structures.
This is because fatigue strength rather than static strength of a material is often a problem in the strength design of an actual structure. In particular, in the case of automobiles, vehicles, machine tools and the like, in most cases, only the fatigue strength is a problem. Fatigue strength used in design generally refers to fatigue life and fatigue limit. The evaluation of the fatigue life and the fatigue limit is performed as follows. A constant stress amplitude is applied to the test piece, and the number of times of repeated loading until fracture is measured. The number of repetitions
"Fatigue life at that stress amplitude". The stress amplitude was changed at several points, and the fatigue life corresponding to the stress amplitude was measured at several points. The stress amplitude (S) was plotted on the vertical axis, and the repetition rate (N) was plotted on the horizontal axis.
Is plotted to create an SN curve (fatigue life curve). On S-N curves determine the stress amplitude of 10 7 times the fatigue life. This stress amplitude is the fatigue limit. Generally, when a fatigue test is performed on a metal material, it is 10 7 at a certain stress amplitude.
If it does not break more than once, it will not break no matter how many times the stress amplitude is applied thereafter.
【0003】一般的な疲労試験においては、丸棒試験片
が用いられており、その軸径は標準型で8〜10mmで
あり、特に小さい試験片でも最小軸径4mmである。し
かしながら、溶接継手の溶接金属や熱影響部、高温環境
で使用され表面近傍のみ金属組織が変化している部位、
冷延鋼板など素材の肉厚や寸法が小さい局部的な部位等
における疲労強度の評価は、標準的な丸棒試験片を用い
る方法では不可能である。そこでこれらの部位より試験
片の径が数mm〜1mm以下の超小型試験片を切り出し
て疲労試験を行う必要がある。In a general fatigue test, a round bar test piece is used, and its standard shaft diameter is 8 to 10 mm, and even a small test piece has a minimum shaft diameter of 4 mm. However, the weld metal and heat-affected zone of the welded joint, parts where the metallographic structure changes only near the surface used in high temperature environments,
It is impossible to evaluate the fatigue strength of a material such as a cold-rolled steel plate at a local portion where the thickness or size of the material is small, using a standard round bar test piece. Therefore, it is necessary to cut out ultra-small test pieces having a diameter of several mm to 1 mm or less from these sites and perform a fatigue test.
【0004】疲労試験機における疲労試験片への負荷方
式としては、油圧式、機械式等があり、このうち油圧式
は一般的な負荷方式として広く用いられている。しかし
ながら、油圧式は負荷荷重が大きいものにもっぱら用い
られ、微小な荷重の制御には適さない。一方、機械式と
しては、例えば、回転偏心重錘を利用した回転振動機構
を備えた試験機が提案されている(特開昭50−890
号公報)。この試験機は、試験途中に偏心重錘の位置を
シリンダにより変化させることにより振幅を変化させる
ことができるという特徴を有する。しかしながら、超小
型試験片の負荷荷重は最大でも30kgf程度であり、
非常に高精度の制御が必要となる。上記提案に係る試験
機ではこのような高精度の制御は難しい。また、従来の
疲労試験機も含めて上記疲労試験機を用いた場合、超小
型疲労試験片に圧縮応力を負荷するとわずかの直線負荷
からのずれにより座屈が容易に発生するので、圧縮応力
を含む応力波形の疲労試験をすることができなかった。[0004] As a method of loading a fatigue test piece in a fatigue tester, there are a hydraulic type, a mechanical type, and the like, of which the hydraulic type is widely used as a general load type. However, the hydraulic type is mainly used for those having a large load, and is not suitable for controlling a minute load. On the other hand, as a mechanical type, for example, a testing machine provided with a rotary vibration mechanism using a rotary eccentric weight has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 50-890).
No.). This tester has a feature that the amplitude can be changed by changing the position of the eccentric weight by a cylinder during the test. However, the applied load of the micro test piece is about 30 kgf at the maximum,
Very high precision control is required. Such a high-precision control is difficult with the testing machine according to the above proposal. In addition, when using the above-mentioned fatigue testing machine including the conventional fatigue testing machine, when compressive stress is applied to the microminiature fatigue test specimen, buckling easily occurs due to slight deviation from linear load. It was not possible to conduct a fatigue test of the stress waveforms containing it.
【0005】現在までのところ、超小型試験片を用いて
信頼できる疲労寿命等のデータが得られる疲労試験が可
能となる疲労試験機は知られていない。[0005] To date, there is no known fatigue tester capable of performing a fatigue test capable of obtaining reliable data such as fatigue life using a micro test piece.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超小
型試験片を用いて信頼できる疲労寿命等のデータが得ら
れる任意の応力波形の疲労試験を実施できる超小型試験
片用疲労試験機を提供することにある。具体的には、下
記の機能を備えた超小型試験片用疲労試験機を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fatigue tester for a micro test piece capable of performing a fatigue test of an arbitrary stress waveform that can provide reliable data such as fatigue life using the micro test piece. Is to provide. Specifically, an object of the present invention is to provide a fatigue tester for a micro test piece having the following functions.
【0007】(a)非常に高精度の荷重制御またはひず
み制御が可能。(A) Very high-precision load control or strain control is possible.
【0008】(b)試験片の中心軸と荷重または変位の
負荷軸とのずれ(曲げ成分発生)をきわめて微小範囲内
におさめることが可能。(B) It is possible to keep the deviation between the center axis of the test piece and the axis of load or displacement (generation of bending component) within an extremely small range.
【0009】(c)一定荷重試験または一定ひずみ試験
だけでなく、変動荷重試験または変動ひずみ試験が可
能。(C) Not only a constant load test or a constant strain test but also a variable load test or a variable strain test is possible.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らは往復直線運
動を高精度に制御する方法および超小型試験片に加えら
れる応力中の曲げ成分をきわめて微小範囲内に制御する
方法を調査し、その結果をもとに疲労試験機を製作する
ことにより本発明を完成することができた。本発明の要
旨は、下記の超小型試験片用疲労試験機にある。Means for Solving the Problems The present inventors investigated a method for controlling the reciprocating linear motion with high precision and a method for controlling the bending component in the stress applied to the micro test piece within a very small range. The present invention was completed by producing a fatigue tester based on the results. The gist of the present invention resides in the following micro test piece fatigue tester.
【0011】(1)モーターの回転軸の先に設けたユニ
バーサルジョイントに連結するテーパ状に偏心した軸に
モーターの回転運動を伝達することによりモーターの回
転運動をモーターの回転軸に直交する方向の往復直線運
動に変換する機構、および、この往復直線運動による繰
り返し負荷をリニアガイドに装着された試験片取付け部
を経て試験片に負荷する機構を備える超小型試験片用疲
労試験機。(1) By transmitting the rotational motion of the motor to a tapered eccentric shaft connected to a universal joint provided at the end of the rotary shaft of the motor, the rotational motion of the motor is transmitted in a direction orthogonal to the rotational axis of the motor. An ultra-small test piece fatigue tester comprising: a mechanism for converting to a reciprocating linear motion; and a mechanism for applying a repetitive load due to the reciprocating linear motion to a test piece via a test piece mounting portion mounted on a linear guide.
【0012】(2)モーターの回転運動をモーターの回
転軸に直交する方向の往復直線運動に変換する機構のう
ちに、下記の軸受部を備える上記(1)の疲労試験機。(2) The fatigue tester according to (1), wherein the mechanism for converting the rotational motion of the motor into a reciprocating linear motion in a direction orthogonal to the rotational axis of the motor includes the following bearings.
【0013】上記の軸受部は、下記およびの軸受を
備え、その外側が試験片取付け部に往復直線運動を伝達
する軸の端に取り付けられ、かつ、ユニバーサルジョイ
ントに連結するテーパ状に偏心した軸にはめ合わされ当
該テーパ状に偏心した軸を軸として回転し得る。The above-mentioned bearing portion includes the following bearings, the outside of which is attached to the end of the shaft transmitting the reciprocating linear motion to the test piece mounting portion, and the tapered eccentric shaft connected to the universal joint. And can rotate around the tapered eccentric shaft.
【0014】:軸受部の内周側に設けられた、テーパ
状に偏心した軸上ではめ合いの位置をテーパ状に偏心し
た軸の軸方向に移動可能とするソリッド形針状ころ軸
受。A solid needle roller bearing provided on the inner peripheral side of the bearing portion and capable of moving a fitting position on a tapered eccentric shaft in the axial direction of the tapered eccentric shaft.
【0015】:軸受部の外周側に設けられた、直線運
動軸をモーターの回転軸に直角方向に補正するための自
動調心玉軸受。A self-aligning ball bearing provided on the outer peripheral side of the bearing for correcting the linear motion axis in a direction perpendicular to the rotation axis of the motor.
【0016】(3)疲労試験前または疲労試験中に、モ
ーターの回転運動を伝達する回転軸の長手方向にフリー
なスプライン軸の先に設けたユニバーサルジョイントに
連結するテーパ状に偏心した軸を、上記スプライン軸、
テーパ状に偏心した軸の偏心保持部および当該偏心保持
部をその周囲に回転させる軸受と一体にモーターの回転
軸の長手方向に移動させることにより往復直線運動の振
幅を調整し、試験片に加える繰り返し応力負荷を変化さ
せる上記(1)または(2)に記載する超小型試験片用
疲労試験機。(3) Before or during the fatigue test, a tapered eccentric shaft connected to a universal joint provided at the tip of a free spline shaft in the longitudinal direction of the rotating shaft transmitting the rotating motion of the motor is provided. The above spline shaft,
The amplitude of the reciprocating linear motion is adjusted by moving the eccentric holding portion of the shaft that is eccentric in a tapered shape and the bearing that rotates the eccentric holding portion around the shaft in the longitudinal direction of the rotating shaft of the motor, and applying the amplitude to the test piece. The fatigue tester for a micro test piece according to the above (1) or (2), wherein the stress load is changed repeatedly.
【0017】上記の繰り返し負荷には、圧縮応力を含む
応力波形の繰り返し負荷も含まれ、荷重一定制御であっ
てもよいし、荷重変動制御であってもよい。The above-mentioned repetitive load includes a repetitive load of a stress waveform including a compressive stress, and may be a constant load control or a load variation control.
【0018】上記(1)に記載する「テーパ状に偏心し
た軸」を以後、“偏心軸”と記す。また、上記(3)に
記載する偏心軸の「偏心保持部」を“偏心調整部”とも
記すこととする。The "shaft eccentric in taper" described in the above (1) is hereinafter referred to as "eccentric shaft". Further, the “eccentric holding portion” of the eccentric shaft described in the above (3) is also referred to as “eccentricity adjusting portion”.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】本発明による疲労試験機は、1.
回転駆動機構部、2.直線運動・試験片負荷機構部、
3.負荷・振幅調整機構部の3機構部からなる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A fatigue tester according to the present invention comprises:
1. rotation drive mechanism; Linear motion / specimen load mechanism,
3. The load / amplitude adjustment mechanism comprises three mechanisms.
【0020】回転駆動機構部においては、モーターの回
転駆動力が直線運動に変換される。モーターの回転駆動
力を動力源に利用するのは、コンパクトな装置で比較的
精度良く回転駆動力を得ることができるからである。In the rotary drive mechanism, the rotary drive force of the motor is converted to linear motion. The rotational driving force of the motor is used as the power source because the rotational driving force can be obtained relatively accurately with a compact device.
【0021】直線運動・試験片負荷機構部において、テ
ーパ状の偏心軸により往復直線運動に変えるのは、装置
の小型化等のためである。その往復直線運動に基づく繰
り返し負荷がリニアガイドに装着された試験片治具に加
えられるのは試験片に曲げ応力が発生しないようにする
ためであり、その効果として超小型試験片に座屈等を発
生させないためである。The reason why the linear motion / test piece loading mechanism is changed to the reciprocating linear motion by the tapered eccentric shaft is to reduce the size of the apparatus. The repetitive load based on the reciprocating linear motion is applied to the test piece jig mounted on the linear guide in order to prevent the bending stress from being generated in the test piece. This is to prevent the occurrence of.
【0022】負荷・振幅調整機構部においては2種類の
機構により往復直線運動の振幅を調整する。1つは、ユ
ニバーサルジョイントに連結する軸の他端を、軸受まわ
りに回転する偏心保持部、すなわち偏心調整部、によっ
て保持し、かつ当該偏心調整部をモーターの回転軸に直
角方向に任意の距離移動させ当該軸のテーパ状に偏心す
る角度を変化させる機構である。この方法によれば、大
まかなテーパ角度を簡易な設備によって自由に設定する
ことができる。他の1つは、モーターの回転軸の長手方
向にフリーなスプライン軸の先に設けたユニバーサルジ
ョイントに連結するテーパ状に偏心した軸を、上記スプ
ライン軸、偏心調整部、軸受等と一体にモーターの回転
軸の長手方向に移動させ、試験片治具に連結する軸との
動力伝達位置を変化させる機構である。この方法によれ
ば、超小型試験片に加える変位および荷重振幅をきわめ
て高精度で調整することができる。In the load / amplitude adjusting mechanism, the amplitude of the reciprocating linear motion is adjusted by two types of mechanisms. One is that the other end of the shaft connected to the universal joint is held by an eccentric holding portion that rotates around the bearing, that is, an eccentric adjusting portion, and the eccentric adjusting portion is moved at an arbitrary distance in a direction perpendicular to the rotating shaft of the motor. It is a mechanism that moves and changes the angle of the shaft to be eccentric in a tapered shape. According to this method, the rough taper angle can be set freely with simple equipment. The other is a motor in which a tapered eccentric shaft connected to a universal joint provided at the end of a free spline shaft in the longitudinal direction of the rotating shaft of the motor is integrated with the spline shaft, the eccentric adjustment unit, the bearing, and the like. Is a mechanism for moving the rotary shaft in the longitudinal direction of the rotary shaft and changing the power transmission position with the shaft connected to the test piece jig. According to this method, the displacement and the load amplitude applied to the micro test piece can be adjusted with extremely high precision.
【0023】[0023]
【実施例】図1は、本発明に係る疲労試験機を示す図で
ある。以後、図1に基づいて本発明の疲労試験機の1例
(以後、“本実施例”と記す)について説明する。FIG. 1 is a view showing a fatigue tester according to the present invention. Hereinafter, an example of the fatigue tester of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to FIG.
【0024】回転駆動機構部は、モータ1、スプライン
軸2、ユニバーサルジョイント3、偏心軸4、偏心保持
部、すなわち偏心調整部5からなる。モータ1はACサ
ーボモータであり、最大回転数3000rpm、最大出
力120Wである。スプライン軸2はモータ1に取り付
けられており、モータからの回転駆動を直接伝達してい
る。このスプライン軸2は軸方向にフリーになってい
る。さらにその先に偏心軸4があり、スプライン軸2と
偏心軸4はユニバーサルジョイント3で接続されてい
る。ユニバーサルジョイントは偏心があっても回転可能
な機構となっている。偏心軸4は、偏心調整部5に固定
されている。この偏心調整部で偏心軸の偏心量を大まか
に調整する。The rotation drive mechanism comprises a motor 1, a spline shaft 2, a universal joint 3, an eccentric shaft 4, and an eccentric holding unit, that is, an eccentric adjusting unit 5. The motor 1 is an AC servomotor having a maximum rotation speed of 3000 rpm and a maximum output of 120 W. The spline shaft 2 is attached to the motor 1 and directly transmits the rotation drive from the motor. The spline shaft 2 is free in the axial direction. Further ahead is an eccentric shaft 4, and the spline shaft 2 and the eccentric shaft 4 are connected by a universal joint 3. The universal joint is a mechanism that can rotate even if there is eccentricity. The eccentric shaft 4 is fixed to the eccentric adjustment section 5. The eccentricity of the eccentric shaft is roughly adjusted by the eccentricity adjusting unit.
【0025】直線運動・試験片負荷機構部は、偏心軸4
にはめ合わされた軸受部6、軸7、ユニバーサルジョイ
ント8、直線運動軸9、試験片治具10、リニアガイド
11からなる。The linear motion / specimen load mechanism section includes an eccentric shaft 4
It comprises a bearing part 6, a shaft 7, a universal joint 8, a linear motion shaft 9, a test piece jig 10, and a linear guide 11 fitted to each other.
【0026】図2は、軸受部6により往復直線運動の方
向がモーターの回転軸に直交するように補正される場合
と補正されない場合を示す。図2(a)は往復直線運動
の方向をモーターの回転軸に直交するように補正する機
能を備えた軸受部を有する場合、また図2(b)は上記
の補正をしない軸受部の場合を示す。偏心軸4にはめ合
わされた軸受部6は、内周側にソリッド形針状ころ軸
受、外周側に自動調心玉軸受が取り付けられており、偏
心軸4を軸として回転する。ソリッド形針状ころ軸受は
偏心軸4上ではめ合いの位置を軸方向に移動可能とする
ために必要であり、一方自動調心軸受は、偏心軸4に対
し直線運動軸9が直角より若干傾いておりそれを補正す
るために必要である。さらに偏心軸4にはめ合わされた
軸受部6の外周部に軸7が取り付けられており、この機
構部で回転駆動が直線運動に変換される。直線運動はユ
ニバーサルジョイント8、直線運動軸9を介して試験片
に負荷される。このように、モータの回転駆動を直線運
動に変換すると、変位は一定となる。超小型試験片を用
いた場合、過大荷重が発生すると試験片は容易に座屈、
または異常破断するおそれがある。しかしながら本発明
が採用する機構によれば過大荷重が発生することはな
い。直線運動は試験片治具に負荷され、最終的に試験片
に負荷される。この試験片治具はリニアガイド11に装
着されている。このため試験片は軸方向への直線運動以
外の動きが拘束された状態となっている。この機構によ
り試験片の中心軸と負荷軸がずれることがないため、試
験片には引張および圧縮以外の負荷、すなわち曲げ負荷
がかけられることがなく、試験片の座屈または異常破断
を抑制することができる。したがって、従来の試験機で
は座屈または異常破断が生じやすかった超小型試験片に
おいても、本発明の試験機によって、圧縮応力を含む応
力波を負荷できる疲労試験が可能となった。本実施例の
試験機では試験片に負荷される荷重を測定するためロー
ドセル12を取り付けている。また、本実施例では取り
付けていないが、必要に応じ荷重および変位を調整する
目的で板バネ等を装着しても良い。FIG. 2 shows a case where the direction of the reciprocating linear motion is corrected by the bearing 6 so as to be orthogonal to the rotation axis of the motor, and a case where it is not corrected. FIG. 2A shows a case where a bearing having a function of correcting the direction of reciprocating linear motion so as to be orthogonal to the rotation axis of the motor, and FIG. 2B shows a case of a bearing without the above correction. Show. The bearing 6 fitted to the eccentric shaft 4 has a solid needle roller bearing mounted on the inner peripheral side and a self-aligning ball bearing mounted on the outer peripheral side, and rotates around the eccentric shaft 4. Solid needle roller bearings are necessary to allow the position of engagement on the eccentric shaft 4 to be movable in the axial direction, while self-aligning bearings require that the linear motion axis 9 is slightly Tilt is needed to compensate for it. Further, a shaft 7 is attached to an outer peripheral portion of a bearing portion 6 fitted to the eccentric shaft 4, and the rotational drive is converted into a linear motion by this mechanism. The linear motion is applied to the test piece via the universal joint 8 and the linear motion axis 9. As described above, when the rotational drive of the motor is converted into a linear motion, the displacement becomes constant. When an ultra-small test piece is used, the test piece easily buckles when an excessive load occurs,
Or, there is a risk of abnormal breakage. However, according to the mechanism adopted by the present invention, an excessive load does not occur. The linear motion is loaded on the test piece jig and finally on the test piece. This test piece jig is mounted on the linear guide 11. For this reason, the test piece is in a state where movement other than linear movement in the axial direction is restricted. With this mechanism, the center axis of the test piece and the load axis do not deviate, so that loads other than tension and compression, ie, bending loads, are not applied to the test piece, and buckling or abnormal fracture of the test piece is suppressed. be able to. Therefore, even with an ultra-small test piece that tends to buckle or break abnormally in a conventional testing machine, the testing machine of the present invention has enabled a fatigue test capable of applying a stress wave including a compressive stress. In the tester of the present embodiment, a load cell 12 is attached to measure a load applied to a test piece. Although not attached in this embodiment, a leaf spring or the like may be attached for the purpose of adjusting the load and displacement as needed.
【0027】負荷調整機構部は、軸受ハウジング13、
スライドテーブル14、スライドテーブル位置調整ねじ
(以後、「位置調整ねじ」と記す)15からなる。スラ
イドテーブル14、上記回転駆動機構部の偏心調整部
5、偏心軸4、ユニバーサルジョイント3、スプライン
軸2は、位置調整ねじ15によりスプライン軸2の軸方
向、すなわちモーター回転軸の長手方向に移動可能とな
っている。このとき偏心軸にはめ合わされた軸受6が偏
心軸4にそって移動するので、上記直線運動・試験片負
荷機構部が移動することはない。この位置調整ねじによ
りスライドテーブル14等を移動させ、その結果、試験
片に負荷される変位をきわめて微細に調整することがで
きる。The load adjusting mechanism includes a bearing housing 13,
The slide table 14 includes a slide table position adjusting screw (hereinafter referred to as “position adjusting screw”) 15. The slide table 14, the eccentricity adjusting portion 5, the eccentric shaft 4, the universal joint 3, and the spline shaft 2 of the rotation drive mechanism can be moved in the axial direction of the spline shaft 2, that is, in the longitudinal direction of the motor rotation shaft by the position adjusting screw 15. It has become. At this time, since the bearing 6 fitted to the eccentric shaft moves along the eccentric shaft 4, the linear motion / test piece loading mechanism does not move. The slide table 14 and the like are moved by the position adjusting screw, and as a result, the displacement applied to the test piece can be adjusted very finely.
【0028】図3は偏心調整機構を説明する概略図であ
る。図3(a)は偏心量を大きくとった場合、また図3
(b)は偏心量を小さくした場合を示す。先にも示した
ように、偏心量は偏心調整部5でおおまかに調整する。
この大まかな調整の後に、図3に示すように、偏心調整
部等が軸方向に移動することにより偏心軸4にはめ合わ
された軸受部6の偏心量が変化する。この機構を利用し
試験片に負荷される変位を高精度で調整する。このよう
な調整は試験中においても可能である。本実施例の試験
機では、位置調整ねじ1回転当たり0.025mmの精
度での変位の調整が可能である。超小型試験片を疲労試
験する場合、荷重および変位は非常に小さくなる。この
ため高精度な荷重または変位制御が必要である。さら
に、試験開始直後または試験中に、荷重または変位を微
調整する必要がある。この機構により、超小型試験片を
用いた疲労試験でも十分な精度の荷重または変位制御が
可能となった。また、本実施例の疲労試験機には装着し
ていないが、位置調整ねじ部にステッピングモータを取
り付けて、モータにより変位を調整または周期的に変化
させ、変動荷重試験を行うことも可能である。FIG. 3 is a schematic view for explaining the eccentricity adjusting mechanism. FIG. 3A shows a case where the amount of eccentricity is large, and FIG.
(B) shows a case where the amount of eccentricity is reduced. As described above, the amount of eccentricity is roughly adjusted by the eccentricity adjusting unit 5.
After this rough adjustment, as shown in FIG. 3, the eccentricity of the bearing 6 fitted to the eccentric shaft 4 changes as the eccentricity adjusting unit moves in the axial direction. Using this mechanism, the displacement applied to the test piece is adjusted with high accuracy. Such adjustments can be made during the test. In the test machine of this embodiment, the displacement can be adjusted with an accuracy of 0.025 mm per rotation of the position adjusting screw. When a micro test piece is subjected to a fatigue test, the load and the displacement become very small. For this reason, highly accurate load or displacement control is required. Further, it is necessary to fine-tune the load or displacement immediately after the start of the test or during the test. This mechanism has made it possible to control the load or displacement with sufficient accuracy even in a fatigue test using an ultra-small test piece. Although not mounted on the fatigue tester of the present embodiment, it is also possible to mount a stepping motor on the position adjusting screw part and adjust or periodically change the displacement by the motor to perform a variable load test. .
【0029】上記の疲労試験機を使用して疲労試験を実
施した。試験対象の材質はS45Cであり、疲労試験片
の平行部の直径0.8mm、平行部長さ15mmの超小
型のものであった。A fatigue test was performed using the above-mentioned fatigue tester. The material to be tested was S45C, which was an ultra-small one with a parallel part diameter of 0.8 mm and a parallel part length of 15 mm of the fatigue test piece.
【0030】図4は本実施例の疲労試験機によって上記
試験片に対して行った疲労試験の結果を示す図である。
繰り返し負荷は圧縮応力と引張応力の振幅が1対1とな
るように、すなわちR=−1となるようにした。図4に
示す結果は、通常の寸法の疲労試験片を用いて通常の疲
労試験機によって行った疲労試験結果と同一とみなすこ
とができる結果であった。FIG. 4 is a diagram showing the results of a fatigue test performed on the above-described test pieces by the fatigue tester of the present embodiment.
The repetitive load was such that the amplitudes of the compressive stress and the tensile stress were one-to-one, that is, R = −1. The result shown in FIG. 4 was a result that can be regarded as the same as the result of a fatigue test performed by a normal fatigue tester using a normal size fatigue test piece.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明による疲労試験機により、超小型
試験片を用いた高精度の応力振幅等の疲労試験および圧
縮応力を含む応力波の疲労試験が可能となった。その結
果、材料の表面近傍等の局所部位の疲労強度を正確に知
ることができ、材料開発、構造物の材料デザイン等に対
して有力な情報を提供することができる。According to the fatigue tester of the present invention, a high-precision fatigue test such as a stress amplitude and a fatigue test of a stress wave including a compressive stress can be performed using a micro test piece. As a result, it is possible to accurately know the fatigue strength of a local portion such as the vicinity of the surface of the material, and to provide powerful information for material development, structural material design, and the like.
【図1】本発明の疲労試験機を示す図である。FIG. 1 is a view showing a fatigue tester of the present invention.
【図2】往復直線運動の方向がモーターの回転軸に直交
するように補正される場合と補正されない場合を示す。
(a)は往復直線運動の方向をモーターの回転軸に直交
するように補正する機能を備えた軸受部を有する場合、
また(b)は上記の補正をしない軸受部の場合を示す。FIG. 2 shows a case where the direction of the reciprocating linear motion is corrected so as to be orthogonal to the rotation axis of the motor, and a case where it is not corrected.
(A) has a bearing part having a function of correcting the direction of reciprocating linear motion so as to be orthogonal to the rotation axis of the motor,
(B) shows the case of a bearing part without the above correction.
【図3】偏心調整機構を説明する概略図である。(a)
は偏心量を大きくとった場合、また(b)は偏心量を小
さくした場合を示す。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an eccentricity adjusting mechanism. (A)
Shows a case where the amount of eccentricity is increased, and (b) shows a case where the amount of eccentricity is decreased.
【図4】本発明の疲労試験機により超小型試験片につい
て行った疲労試験結果を示す図である。FIG. 4 is a view showing the results of a fatigue test performed on a micro test piece by the fatigue tester of the present invention.
1…モーター 2…スプライン軸 3…ユニバーサルジョイント 4…偏心軸 5…偏心調整部(偏心保持部) 6…偏心軸にはめ合わされた軸受 7…軸 8…ユニバーサルジョイント 9…直線運動軸 10…試験片治具 11…リニアガイド 12…ロードセル 13…軸受ハウジング 14…スライドテーブル 15…スライドテーブル位置調節ねじ 16…疲労試験片 17…偏心量 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor 2 ... Spline shaft 3 ... Universal joint 4 ... Eccentric shaft 5 ... Eccentric adjustment part (eccentric holding part) 6 ... Bearing fitted to the eccentric shaft 7 ... Shaft 8 ... Universal joint 9 ... Linear motion axis 10 ... Test piece Jig 11 Linear guide 12 Load cell 13 Bearing housing 14 Slide table 15 Slide table position adjusting screw 16 Fatigue test piece 17 Eccentric amount
Claims (3)
ルジョイントに連結するテーパ状に偏心した軸にモータ
ーの回転運動を伝達することによりモーターの回転運動
をモーターの回転軸に直交する方向の往復直線運動に変
換する機構、および、この往復直線運動による繰り返し
負荷をリニアガイドに装着された試験片取付け部を経て
試験片に負荷する機構を備えることを特徴とする超小型
試験片用疲労試験機。The present invention relates to a reciprocating motion in a direction perpendicular to a rotation axis of a motor by transmitting the rotation movement of the motor to a tapered eccentric shaft connected to a universal joint provided at a tip of a rotation axis of the motor. A micro test piece fatigue tester comprising: a mechanism for converting to a linear motion; and a mechanism for applying a repetitive load due to the reciprocating linear motion to a test piece via a test piece mounting portion mounted on a linear guide. .
直交する方向の往復直線運動に変換する機構のうちに、
下記の軸受部を有することを特徴とする請求項1に記載
する超小型試験片用疲労試験機。 軸受部:下記およびの軸受を備え、その外側が試験
片取付け部に往復直線運動を伝達する軸の端に取り付け
られ、かつ、ユニバーサルジョイントに連結するテーパ
状に偏心した軸にはめ合わされ当該テーパ状に偏心した
軸を軸として回転し得る軸受部。 :軸受部の内周側に設けられた、テーパ状に偏心した
軸上ではめ合いの位置をテーパ状に偏心した軸の軸方向
に移動可能とするソリッド形針状ころ軸受。 :軸受部の外周側に設けられた、直線運動軸をモータ
ーの回転軸に直角方向に補正するための自動調心玉軸
受。2. A mechanism for converting a rotary motion of a motor into a reciprocating linear motion in a direction orthogonal to a rotation axis of the motor.
The fatigue tester for a micro test piece according to claim 1, further comprising a bearing portion described below. Bearing part: equipped with the following bearings, the outside of which is attached to the end of the shaft that transmits reciprocating linear motion to the test piece mounting part, and is fitted to the tapered eccentric shaft connected to the universal joint and the tapered shape A bearing that can rotate around a shaft that is eccentric to the shaft. : A solid needle roller bearing provided on the inner peripheral side of the bearing portion and capable of moving a fitting position on a tapered eccentric shaft in the axial direction of the tapered eccentric shaft. : A self-aligning ball bearing provided on the outer peripheral side of the bearing for correcting a linear motion axis in a direction perpendicular to the rotation axis of the motor.
の回転運動を伝達する回転軸の長手方向にフリーなスプ
ライン軸の先に設けたユニバーサルジョイントに連結す
るテーパ状に偏心した軸を、上記スプライン軸、テーパ
状に偏心した軸の偏心保持部および当該偏心保持部をそ
の周囲に回転させる軸受と一体にモーターの回転軸の長
手方向に移動させることにより往復直線運動の振幅を調
整し、試験片に加える繰り返し応力負荷を変化させるこ
とを特徴とする請求項1、または請求項2に記載する超
小型試験片用疲労試験機。3. A tapered eccentric shaft connected to a universal joint provided at the tip of a free spline shaft in the longitudinal direction of a rotating shaft transmitting a rotating motion of a motor before or during a fatigue test, The amplitude of the reciprocating linear motion is adjusted by moving the spline shaft, the eccentric holding portion of the tapered eccentric shaft, and the bearing that rotates the eccentric holding portion around the spline shaft in the longitudinal direction of the rotating shaft of the motor, and testing. The fatigue tester for a micro test piece according to claim 1 or 2, wherein a repetitive stress load applied to the test piece is changed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26520297A JPH11108817A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Fatigue tester for micro test piece |
Applications Claiming Priority (1)
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JP26520297A JPH11108817A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Fatigue tester for micro test piece |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11108817A true JPH11108817A (en) | 1999-04-23 |
Family
ID=17413961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26520297A Pending JPH11108817A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Fatigue tester for micro test piece |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11108817A (en) |
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-
1997
- 1997-09-30 JP JP26520297A patent/JPH11108817A/en active Pending
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