JPH0562845U - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 試験片の把持時に初期荷重が加わることな
く、しかも従来のくさび定位式つかみ具に比して大きな
締め付け力を付与することのできるつかみ具を持つ材料
試験機を提供する。 【構成】 くさび定位式つかみ具のくさび歯７１の斜面
７１ｃ，７１ｄと、つかみ具本体７２の斜面との間に、
それぞれ複数のローラＲ…Ｒとこれらを保持する保持器
７４を設け、保持器７４またはつかみ具本体７２を上下
動させる機構を備えることで、ころがり接触によるくさ
び効果のもとに効率的に試験片の締め付け力を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本考案は、試験片の両端を把持した状態でこの試験 片に対して少なくとも引張荷重を与えることのできる材料試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】 試験片の引張試験を行う場合、一般に、その試験片の両端 をつかみ具で把持し、その両つかみ具を負荷機構によって相対的に引き離す方向 に力を加えるが、このようなつかみ具として、従来、くさび歯定位式のものがあ る。

【０００３】 このくさび定位式つかみ具は、図５にその構成を中央縦断面図で例示するよう に、くさび歯５１とつかみ具本体５２、およびつかみ具本体５２の上下動機構５ ３等によって構成されている。

【０００４】 くさび歯５１は、試験片を把持するためのつかみ歯面Ｔが対向するよう配置さ れた一対のブロック５１ａ，５１ｂによって構成され、各ブロック５１ａ，５１ ｂのつかみ歯面Ｔの背面は、それぞれ角度αで下向きに接近するような斜面５１ ｃ，５１ｄによって形成されている。そして、このブロック５１ａと５１ｂは、 それぞれの歯面Ｔ、Ｔが接近・離反する方向に変位し得るようになっている。

【０００５】 つかみ具本体５２には、くさび歯５１を内側に内包するようなテーパ溝５２ａ が形成されており、そのテーパ溝５２ａの両内面は、くさび歯５１の各斜面５１ ｃおよび５１ｄに対向してそれぞれ同じ角度αで傾斜する斜面５２ｂおよび５２ ｃによって形成されている。

【０００６】 上下動機構５３は、試験機に固着されたネジ５３ａと、このネジ５３ａにねじ 込まれ、かつ、ハンドル５３ｂによって回動されるナット５３ｃによって構成さ れ、ナット５３ｃにはつかみ具本体５２の上端部に形成された突起５２ｄを嵌め 込む溝５３ｄが形成されており、ナット５３ｃはこれを回すことによってネジ５ ３ａに沿って上下動すると同時に、つかみ具本体５２を上下動させ得るように構 成されている。

【０００７】 このような構成において、ナット５３ｃを回動させてつかみ具本体５２を上方 に移動させると、斜面５１ｃと５２ｂ、および５１ｄと５２ｃの接触に基づくく さび効果により、くさび歯５１の両つかみ歯面Ｔ，Ｔが接近して試験片を締めつ ける。このとき、くさび歯５１が上下に移動しないため、試験片に初荷重が加わ ることがなく、これが「くさび歯定位式」と称される所以となっている。

【０００８】 また、このような構造によると、試験片を把持した状態で引張荷重を加えると 、くさび歯５１に下向き（先端側へ）の力が加わるから、試験時にいわゆる自動 締まり力が作用するという利点もある。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、以上のようなくさび歯定位式 つかみ具における試験片の挟着動作においては、角度αのくさび効果により、ハ ンドル５３ｂに加えた手動トルクＴを、ネジ５３ａ、ナット５３ｃを介してつか み具本体５２の上方への移動力Ｖと、試験片の締め付け力Ｆ₃ に変換するわけで あるが、この変換時における効率は、各斜面５１ｃと５２ｂ、および５１ｄと５ ２ｃ間の摩擦係数に影響される。ここで、この摩擦はすべり摩擦であるため、摩 擦係数の値が大きく、従って損失が大きい。その結果、締め付け力Ｆ₃ が小さく なるとともに、同じ理由により前記した自動締まり力もあまり大きくはならず、 試験時にいわゆる「チャックすべり」現象が生じ、正確な試験ができない場合が あるという問題があった。

【００１０】 本考案はこのような点に鑑みてなされたもので、従来のくさび歯定位式のつか み具と同様に試験片に初荷重が加わわらず、しかも大きな締め付け力を得ること のできるつかみ具を備えた材料試験機の提供を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するため、本考案の材料 試験機は、実施例に対応する図２または図３に示すように、試験片を把持するた めのつかみ歯面Ｔが互いに向き合うよう配置され、かつ、各つかみ歯面Ｔの背面 が互いに先端側で近づくような斜面７１ｃ，７１ｄにより形成された相互に接近 離反自在の一対のブロック７１ａおよび７１ｂからなり、全体としてくさび型を なすくさび歯７１と、このくさび歯７１の両斜面７１ｃ，７１ｄの外方にそれぞ れ対向する２つの内壁面７２ｂ，７２ｃが形成されたつかみ具本体７２と、くさ び歯７１の各斜面７１ｃ，７１ｄとつかみ具本体７２の各壁面７２ｂ，７２ｃと の間に配置された複数のローラＲ・・Ｒと、この複数のローラＲ・・Ｒを連結保持す る保持器７４と、この保持器７４もしくはくかみ具本体７２のいずれかをくさび 歯７１に対して上下動させる上下動機構７３とによって構成されてなる一対のつ かみ具７，８を備えたこと（図１参照）によって特徴付けられる。

【００１２】

【作用】 斜面１ｃと壁面２ｂ、および１ｄと２ｃ間に配置されたローラＲ・・ Ｒを上方に移動させるか（図３）、あるいはつかみ具本体２を上方に移動させ ると（図２）、くさび歯１の両ブロック１ａと１ｂにはくさび効果によって互い に接近する力が作用する。このとき、くさび歯１とつかみ具本体２との間にはロ ーラＲ・・Ｒが介在してこの間の接触がころがり接触となっているから、上方への 移動力Ｖから締め付け力Ｆ₁ もしくはＦ₂ への変換効率は、従来のくさび定位式 つかみ具に比してすべり摩擦係数ところがり摩擦係数の相違分だけ向上し、所期 の目的を達成できる。

【００１３】

【実施例】 図１は本考案実施例の全体構成を示す正面図である。 テーブル１上には左右一対のねじ棹２，２の下端がそれぞれ回動自在に支承さ れているとともに、この各ねじ棹２，２の上端はヨーク３に支承されている。

【００１４】 クロスヘッド４の両端にはそれぞれナット４ａ，４ａが固着されており、この ナット４ａ，４ａが左右のねじ棹２，２にねじ込まれている。ねじ棹２，２はそ れぞれテーブル１内に配設されたサーボモータ、減速および伝達機構により同期 的に回転が与えられるようになっており、このねじ棹２，２の回転によってクロ スヘッド４が上下動するように構成されている。

【００１５】 クロスヘッド４にはロードセル５が配設されているとともに、このロードセル ５の感応部にユニバーサルジョイント６を介して上方のつかみ具７が、テーブル １の上面には下方のつかみ具８が配設されており、この上下のつかみ具７、８間 に引張試験片ＴＰが把持される。

【００１６】 図２は上方のつかみ具７の構造を示す中央縦断面図である。 この例においてつかみ具７は、くさび歯７１、つかみ具本体７２、つかみ具本 体７２の上下動機構７３、くさび歯７１とつかみ具本体７２間に介在する複数の ローラＲ・・Ｒ、および各ローラＲ・・Ｒを保持する保持器７４によって構成されて いる。

【００１７】 くさび歯７１は、従来のくさび歯定位式のつかみ具とほぼ同様であって、試験 片を把持するためのつかみ歯面Ｔが対向するよう配置された一対のブロック７１ ａ，７１ｂによって構成され、各ブロック７１ａ，７１ｂのつかみ歯面Ｔの背面 は、それぞれ鉛直線に対して角度αで下向きに接近するような斜面７１ｃ，７１ ｄによって形成されている。このブロック７１ａと７１ｂは、それぞれの歯面Ｔ とＴが接近・離反する方向に変位し得るようになっている。

【００１８】 つかみ具本体７２には、くさび歯７１を内側に内包するようなテーパ溝７２ａ が形成されており、そのテーパ溝７２ａの左右両内壁面７２ｂおよび７２ｃは、 くさび歯７１の各斜面７１ｃおよび７１ｄに対向してそれぞれ同じ角度αで傾斜 している。

【００１９】 そして、このつかみ具本体７２の内壁面７２ｂとくさび歯７１の斜面７１ｃ、 および７２ｃと７１ｄの間にそれぞれ互いに同じ外径寸法を有する複数個のロー ラＲ・・Ｒが挿入されている。各面間に挿入されているローラＲ・・Ｒは、それぞれ の回転中心において回動自在に保持器７４によって保持されている。

【００２０】 上下動機構７３は、これも従来のくさび定位式のつかみ具とほぼ同様な構造で あって、試験機側に固着されたネジ７３ａと、このネジ７３ａにねじ込まれ、か つ、ハンドル７３ｂによって回動されるナット７３ｃによって構成され、ナット ７３ｃにはつかみ具本体７２の上端部に形成された突起７２ｄを嵌め込む溝７３ ｄが形成されており、ナット７３ｃはこれを回すことによってネジ７３ａに沿っ て上下動すると同時に、つかみ具本体７２を上下動させ得るように構成されてい る。なお、ねじ７３ａの先端にはくさび歯７１の上方への移動を阻止するための 定位置当たり７３ｅが形成されている。

【００２１】 下方のつかみ具８は、上記した上方のつかみ具７を上下逆転させただけで、そ の構造は全く同様となっている。 以上の本考案実施例において、ナット７３ｃを回動させてつかみ具本体７２を 上方に移動させると、角度αのくさび効果によりくさび歯７１の両ブロック７１ ａおよび７１ｂが互いに接近して各つかみ歯面Ｔ，Ｔにより試験片ＴＰを締め付 けるが、このとき、斜面７１ｃと内壁面７２ｂ、および７１ｄと７２ｃの間には 回動自在のローラＲ・・Ｒが介在しているから、ここで各面７１ｃ，７２ｂ、およ び７１ｄ，７２ｃに作用する摩擦力はころがり摩擦係数に基づくものとなる。

【００２２】 つかみ具本体７２の上方への移動力Ｖとくさび歯７１の各ブロック７１ａ，７ １ｂの斜面７１ｃ，７１ｄにそれぞれ直角に作用する力Ｎ₁ との関係（１）式に 示す通りで、従って各つかみ歯面Ｔ，Ｔによる試験片ＴＰの締め付け力２Ｆと移 動力Ｖとの関係は（２）式に示す通りとなる。

【００２３】

【数１】 この各式においてμはころがり摩擦係数であって、従来のくさび定位式のつか み具では、くさび角度が同一のαのときにはこのころがり摩擦係数μがすべり摩 擦係数μ′となる。μ＜μ′であるから、上記した本考案実施例では従来のくさ び定位式つかみ具を用いる場合に比して、つかみ具本体７２の上方への移動力Ｖ を、従ってハンドル７３ｂに加えるトルクを同一としても、ころがり摩擦係数μ とすべり摩擦係数μ′の相違分だけ締め付け力が向上することになる。このこと は試験片Ｗに引張荷重を加えたときの自動締まり力も従来に比してより大きくな ることを意味し、チャックすべり現象が生じにくくなる。

【００２４】 図３は本考案の他の実施例のつかみ具の中央縦断面図で、図４はそのＡＢＣＤ 断面図である。 この例において上記した実施例と相違する点は、くさび歯７１の斜面７１ａ， ７１ｂとつかみ具本体７２の各内壁面７２ｂ，７２ｃ間に挿入されるローラＲ・・ Ｒが、つかみ具の先端に行くに従って大径となっている点と、上下機構７３が保 持器７４を介して各ローラＲ・・Ｒを上下動させるように構成した点である。

【００２５】 すなわち、この例では、くさび歯７１の各斜面の鉛直線に対する角度をαとす ると、つかみ具本体７２の溝７２ａの各内壁面７２ｂ，７２ｃの角度はそれぞれ β（＜α）であって、これら各面間に介在するローラＲ・・Ｒはそれぞれ保持器７ ４に保持された状態で全てのローラＲ・・Ｒがその両側の面に接するような直径と なっている。つまり、保持器７４に保持された状態で各ローラＲ・・Ｒは角度γ（ ＝α−β）で対向する面の両者に接している。

【００２６】 そして、上下動機構７３は、前記した例と同様に試験機側に固着されたネジ７ ３ａと、このネジ７３ａにねじ込まれ、かつ、ハンドル７３ｂによって回動され るナット７３ｃによって構成されているが、ナット７３ｃに形成された溝７３ｄ には保持器７４の上端部に形成された突起７４ａが嵌め込まれており、ナット７ ３ｃはこれを回すことによってネジ７３ａに沿って上下動すると同時に、保持器 ７４を介して全ローラＲ・・Ｒを上下動させ得るように構成されている。

【００２７】 この例においてつかみ具本体７２は上下動させないから、例えば上下動機構７ ３のねじ７３ａの先端に形成された定位置当たり７３ｅ等の固定部分に適当な治 具（図示せず）を介して固着される。

【００２８】 この例において、ハンドル７３ｂを回動してこれを上方に移動させると、保持 器７４を介して各ローラＲ・・Ｒが上方に移動し、ここでのくさび効果によりくさ び歯７１の両ブロック７１ａ，７１ｂが接近して試験片ＴＰの締め付け力Ｆ₂ が 生じることになるが、この締め付け力Ｆ₂ は下記の（３）式に示す通りとなる。

【００２９】

【数２】 この式からあきらかなように、この例における締め付け力Ｆ₂ は、先の例とく さび歯７１の傾斜角度αを同一とし、ハンドル７３ｂに加えるトルクを同一とし たとき、μ＜１であるためＦ₂ ＞Ｆ₁ となり、より効果的に締め付け力を向上さ せることができる。

【００３０】

【考案の効果】 以上説明したように、本考案によれば、一対のブロックか らなるくさび歯の背面の斜面と、このくさび歯を内包するつかみ具本体の内壁面 との間に、保持器により回動自在に保持された複数のローラを介在させるととも に、つかみ具本体もしくは保持器をくさび歯に対して上下方向に移動させる機構 を設けたつかみ具を有しているから、従来のくさび定位式のつかみ具を持つ材料 試験機と同様に、試験片の締め付け時に試験片に所期荷重が加わることがなく、 しかも、この締め付け時には従来のくさび定位式つかみ具のようにくさび面がす べり接触せずにころがり接触するため、締め付け時における力の変換効率が大幅 に向上し、わずかな力で大きな締め付け力を得ることが可能となるとともに、試 験片に引張荷重を加えたときの自動締まり力も同様に大きくなって、チャックす べり現象等の不具合が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案実施例の全体構成を示す部分断面正面
図

【図２】 その上方のつかみ具７の構造を示す中央縦断
面図

【図３】 本考案の他の実施例の上方のつかみ具の構造
を示す中央縦断面図

【図４】 図３のＡＢＣＤ断面図

【図５】 従来のくさび定位式つかみ具の構造例を示す
中央縦断面図

【符号の説明】

１・・・・テーブル ２・・・・ねじ棹 ３・・・・ヨーク ４・・・・クロスヘッド ５・・・・ロードセル ７・・・・上方のつかみ具 ７１・・・・くさび歯 ７１ａ，７１ｂ・・・・ブロック ７１ｃ，７１ｄ・・・・斜面 Ｔ・・・・つかみ歯 ７２・・・・つかみ具本体 ７２ａ・・・・溝 ７２ｂ，７２ｃ・・・・内壁面 ７２ｄ・・・・突起 ７２ｅ・・・・定位置当たり ７３・・・・上下動機構 ７３ａ・・・・ねじ ７３ｂ・・・・ハンドル ７３ｃ・・・・ナット ７３ｄ・・・・溝 ７４・・・・保持器 ７４ａ・・・・突起 Ｒ・・Ｒ・・・・ローラ ８・・・・下方のつかみ具

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験片の両端を把持する一対のつかみ具
   と、この両つかみ具により把持された試験片に引張負荷
   を与える負荷機構を備えた材料試験機において、上記各
   つかみ具が、 試験片を把持するためのつかみ歯面が互いに向き合うよ
   う配置され、かつ、各つかみ歯面の背面が互いに先端側
   で近づくような斜面により形成された相互に接近離反自
   在の一対のブロックからなり、全体としてくさび型をな
   すくさび歯と、 このくさび歯の上記両斜面の外方にそれぞれ対向する２
   つの壁面を有するつかみ具本体と、 上記くさび歯の各斜面と上記つかみ具本体の各壁面との
   間に配置された複数のローラと、 この複数のローラを連結保持する保持器と、 この保持器もしくは上記つかみ具本体のいずれか一方
   を、上記くさび歯に対して上下動させる上下動機構と、 によって構成されていることを特徴とする材料試験機。