JP2000002636A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対のチャックに装着されて供試体の保持に
供される各種治具の取り付け位置を調整して供試体に対
する計測精度を高め得る材料試験機を提供する。 【解決手段】 互いに対向して配置されて供試体の保持
に供される一対のチャック１１,２１と、これらの一対
のチャックを介して前記供試体に負荷を加える負荷手段
とを備え、特にチャックの一方を支持した支持体１０
を、負荷の方向と直交する面内において移動可能に設け
ると共に、この支持体を上記直交面内で移動させる位置
調整機構を設ける。特に支持体を２軸テーブル機構とし
て実現し、位置調整機構をテーブルの移動方向端部にそ
れぞれ対向させたマイクロメータヘッド１３ａ,１４ａ
として実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷を加えた供試
体における荷重と変位との関係から該供試体の材料特性
を試験する材料試験機に係り、特に治具を介して前記一
対のチャック間に供試体を保持する際の上記治具の保持
位置を前記供試体に加える負荷の方向と直交する面内に
おいて調整し得る位置調整機構を備えた材料試験機に関
する。

【０００２】

【関連する背景技術】材料試験片等の供試体の材料特性
を試験する材料試験機は、供試体に対して圧縮荷重や引
っ張り荷重等の負荷を加える負荷手段と、上記負荷によ
り前記供試体に加えられている荷重を検出するロードセ
ル等の荷重検出手段と、前記負荷により供試体に生じる
伸びや縮み、或いは曲げ等の変位を検出する為の位置検
出器等からなる変位検出手段とを備えている。そして検
出された上記荷重と変位との関係から前記供試体の強度
や耐力等の材料特性を求める如く構成される。

【０００３】具体的には前記材料試験機は、供試体が装
着される一対のチャックを備え、例えば油圧シリンダ機
構を用いて前記チャックをそれぞれ支持した支持体間の
距離を変化させることで、前記チャック間に装着された
供試体に負荷を加える如く構成される。そして前記チャ
ックと前記支持体との間に介挿されたロードセルにて該
供試体に加えられた荷重を検出しながら、前記支持体間
の距離変化を計測する変位計を用いて前記供試体に加え
られた変位を検出する如く構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで材料試験に供
される供試体の形状や大きさは様々であり、これらの供
試体を一様に前記チャックに取り付けることが困難であ
る。これ故、専ら、供試体の大きさや形状等に応じた治
具を用いて前記一対のチャック間に供試体を装着するこ
とが多い。即ち、供試体の大きさや形状に応じた治具を
予め前記一対のチャックに装着しておき、これらの治具
を介して前記チャック間に供試体が取り付けられる。

【０００５】しかしながら治具の種類によってはチャッ
クと治具との軸心が合致せず、この結果、治具を介して
チャック間に装着される供試体の軸心方向と、前記チャ
ック間に加えられる負荷の方向とにズレが生じることが
ある。このような軸心のズレがあると、チャックから治
具を介して供試体に実際に加えられる負荷の方向が変化
し、供試体に対して横向きの力が作用することになるの
で、計測誤差の要因となることが否めない。また剪断試
験を行うような場合には、供試体の両端の保持位置を、
その負荷方向と直交する方向にオフセットしたいことが
ある。しかし一般にはそのオフセット量は、治具によっ
て一義的に規定されると言う不具合がある。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、各種治具を介してチャック間に
供試体を装着する場合であっても、その軸心を正確に一
致させたり、或いは必要に応じてオフセットを与えるこ
とができ、各種の試験をその仕様に応じて実施すること
のできる簡易で実用性の高い構成の材料試験機を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る材料試験機は、供試体に負荷を加えた
ときの該供試体における荷重と変位との関係から前記供
試体の材料特性を試験するものであって、互いに対向し
て配置されて前記供試体の保持に供される一対のチャッ
クと、これらの一対のチャックを介して該チャック間に
保持された前記供試体に負荷を加える負荷手段とを備え
てなり、特に少なくとも前記チャックの一方を支持した
支持体を、上記負荷手段により前記供試体に加えられる
負荷の方向と直交する面内において移動可能に設けると
共に、この支持体を前記直交面内で移動させる位置調整
機構を設けたことを特徴としている。

【０００８】本発明の好ましい態様は、請求項２に記載
するように前記チャックの一方を支持する支持体を、前
記負荷の方向と直交する方向に移動可能に設けられた第
１のテーブルと、この第１のテーブル上に該第１のテー
ブルの移動方向および前記負荷の方向にそれぞれ直交す
る方向に移動可能に設けられた第２のテーブルとからな
る２軸テーブル機構として実現し、前記位置調整機構
を、前記第１および第２のテーブルの移動方向の各端部
にそれぞれ対向して設けられて、各テーブルをそれぞれ
押圧して微小変位させ得るマイクロメータヘッドとして
実現することを特徴としている。

【０００９】即ち、本発明は対向して設けられる一対の
チャックをそれぞれ支持する支持体の一方を、例えば２
軸テーブル機構として実現することで、負荷手段により
加えられる負荷の方向と直交する面内において移動可能
に設けると共に、この支持体を前記直交面内で移動させ
るための、例えばマイクロメータヘッドからなる位置調
整機構を設け、これによって前記各チャックに装着され
た治具間の位置関係、ひいては治具を介して上記チャッ
ク間に装着された供試体の軸心方向を調整したり、或い
は治具の取り付け位置にオフセットを与え得るようにし
たことを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る小型の材料試験機について説明する。こ
の実施形態に係る材料試験機は、例えば電子デバイスや
電子機器等に用いられる部品のように異種材マイクロ接
合構造をなす供試体の強度やその機械的性質の評価に用
いるに好適なものであり、電気を動力源として作動する
ディスクトップ型の装置として実現される。

【００１１】図１は材料試験機本体の概略構成を示す斜
視図であり、１は防振構造を有する定盤等からなる基台
である。この基台１上には、試験に供する供試体Ｓに対
して圧縮や引っ張り、或いは曲げ等の荷重や変位からな
る負荷を加える為の第１の支持体１０と第２の支持体２
０とが、上記負荷を加える方向（Ｘ軸方向）に離間して
装着される。

【００１２】ちなみに上記第１の支持体１０は、前記負
荷方向（Ｘ軸方向）に対して垂直に設けられた衝立状の
２軸（Ｙ軸およびＺ軸）テーブル機構を主体とし、例え
ば前記供試体Ｓの一端部を保持するチャック１１を前記
２軸テーブル機構に取り付けて構成される。換言すれば
上記チャック１１は、前記２軸テーブル機構により支持
されて前記基台１の幅方向（Ｙ軸方向）および上下方向
（Ｚ軸方向）にそれぞれ位置調整可能に設けられてい
る。

【００１３】また第２の支持体２０は、前記負荷方向
（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられた移動テーブルを主
体としたもので、該移動テーブルに前記チャック１１と
対をなすチャック２１を取り付けて構成される。このチ
ャック２１は前記供試体Ｓの他端部を保持すると共に、
前記移動テーブルによるＸ軸方向への移動に伴って該移
動テーブルと一体に移動して前記供試体Ｓに負荷を加え
る役割を果たす。

【００１４】尚、ここでは一対のチャック１１,２１に
より供試体Ｓの両端を保持し、移動テーブル（第２の支
持体）を駆動することでチャック２１のＸ軸方向の位置
を変位させ、これによって前記供試体Ｓに圧縮荷重また
は引っ張り荷重からなる負荷を加えるものとして説明す
るが、圧縮変位または引っ張り変位を負荷として加える
ことも勿論可能である。またチャック１１,２１の一方
に、供試体ＳをＸ軸と直交する方向（ＹＺ面）に装着
し、上記チャック１１,２１の他方側に上記供試体Ｓに
曲げを与える治具を装着することで、前記移動テーブル
の駆動により前記供試体Ｓに対して直角方向から曲げ荷
重や曲げ変位を与えるようにすることも可能である。

【００１５】さて前記第１の支持体１０は、前記基台１
上にＸ軸方向に位置調整可能に取り付けられて前述した
２軸テーブル機構の台座をなすＸテーブル１２と、この
Ｘテーブル１２上にＹ軸方向に位置調整可能に取り付け
られた衝立状のＹテーブル１３、およびこのＹテーブル
１３の垂直壁面にＺ軸方向に位置調整可能に取り付けら
れて前記チャック１１を支持するＺテーブル１４からな
る２軸テーブル機構とを備えている。そして前記チャッ
ク１１は、棒状のロードセル１５と、このロードセル１
５を保持する棒状の保持部材１６とを介して前記Ｚテー
ブル１４に固定支持され、前記基台１との間に所定の空
間を形成して所定の高さ位置Ｈに位置付けられている。

【００１６】ちなみに前記Ｘテーブル１２は、前記チャ
ック１１,２１間に装着される供試体Ｓの長さに応じて
前記基台１上における取り付け位置（Ｘ軸方向の位置）
が調整された後、該基台１にボルト締めにより強固に固
定される。また前記２軸テーブル機構の一部を構成する
Ｙテーブル１３は、前記Ｚテーブル１４を保持する垂直
壁面と、その裏面側を支えて前記Ｚテーブル１４に垂直
に加わる横方向荷重を受ける略三角形状のステー部（支
え部）を備えたブロック体形状を有し、前記Ｘテーブル
１２の上面に設けられたレールにその基部がガイドされ
てＹ軸方向に位置調整可能に設けられている。

【００１７】しかして前記Ｘテーブル１２の両端には、
図２に示すように前記Ｙテーブル１３の左右両端面に対
向して左右一対のマイクロメータヘッドからなる送りね
じ機構１３ａ,１３ａが設けられている。前記Ｙテーブ
ル１３は、上記送りねじ機構１３ａ,１３ａにより左右
方向（Ｙ軸方向）から選択的に押圧されて前記レールに
沿って左右に移動する。そしてＹテーブル１３は前記Ｘ
テーブル１２に対して高精度に位置調整された後、ボル
ト締めにより前記Ｘテーブル１２に対して強固に固定さ
れるものとなっている。

【００１８】また前記Ｚテーブル１４は、Ｙテーブル１
３の直立面（前面をなす垂直壁面）における上部両側に
設けられたガイド体１３ｂに保持されてＺ軸方向に位置
調整可能に設けられている。しかしてＹテーブル１３の
前記ガイド体１３ｂの上下端には、前記Ｚテーブル１４
の上下両端面にそれぞれ対向して上下一対のマイクロメ
ータヘッドからなる送りねじ機構１４ａ,１４ａが設け
られている。前記Ｚテーブル１４は、前記送りねじ機構
１４ａ,１４ａにより上下方向（Ｚ軸方向）から選択的
に押圧されて上記ガイド体１３ｂに沿って上下に移動す
る。そしてＺテーブル１４は、上下方向に高精度に位置
調整された後、ボルト締めにより前記Ｙテーブル１３に
対して強固に固定されるものとなっている。

【００１９】このようなＹテーブル１３およびＺテーブ
ル１４の位置調整は、例えば前記一対のチャック１１,
１２や、これらのチャック１１,１２にそれぞれ装着さ
れた治具（図示せず）間の軸心を高精度に位置合わせす
るべく、或いはチャック１１,１２に装着された治具
（図示せず）を介して上記チャック１１,１２間に取り
付けられる供試体の軸心方向を、該チャック１１,１２
間に加えられる負荷の方向と一致させるべく行われる。
また逆に治具を介して前記チャック１１,１２間に供試
体を取り付ける際、治具の構造に応じて該治具の取り付
け位置を調整するべく、チャック１１による治具の取り
付け位置のオフセットが行われる。

【００２０】ちなみに前記マイクロメータヘッドからな
る送りねじ機構１３ａ,１３ａ,１４ａ,１４ａは、ラチ
ェットストップ機構を内蔵したシンブル（マイクロメー
タヘッド）の回転によりその軸部を進退させ、該軸部先
端により前記各テーブル１３,１４の側面を押圧するこ
とで、ミクロン単位で各テーブル１３,１４の位置を高
精度に調整する如く構成される。

【００２１】尚、第１の支持体１０をなす前記Ｚテーブ
ル１４の前面への前記ロードセル１５および保持部材１
６を介するチャック１１の取り付けは次のようにしてな
されている。例えば棒状のロードセル１５は、前記負荷
方向（Ｘ軸方向）に対して垂直に設けられている。この
ロードセル１５は、物理的にはその一端に負荷を受けて
両端間を平行に変位させる平行リンクを構成したもの
で、その変形に伴う主体部の撓み（変形量）に応じて、
上記一端に加わった荷重を電気的に検出する如く構成さ
れている。特にここではロードセル１５のＹ軸方向の長
さを長くすることで、上記荷重を分解能良く高精度に検
出するものとなっている。但し、上記棒状のロードセル
１５に代えて、従来一般的な磁歪式のものを用いること
も勿論可能である。

【００２２】また前記保持部材１６は、上述したロード
セル１５の軸心から離れた位置に設定された他端側（固
定端）を固定保持すると共に、該ロードセル１５の負荷
が加えられる上記一端側（変位端）を前記Ｚテーブル１
４の軸心に一致させる役割を担うもので、ロードセル１
５と略平行に配置される棒状体をなす。このような保持
部材１６を用いて前記ロードセル１５を支持し、該ロー
ドセル１５の変位端にチャック１１を取り付けること
で、該チャック１１が前記Ｚテーブル１４の前述した高
さＨの軸心線上に配置される。そして前記チャック１１
に加わる負荷は、前記ロードセル１５から保持部材１６
を介して前記２軸テーブル機構（第１の支持体１０）に
て確実に、且つ強固に受け止められるようになってい
る。

【００２３】一方、上述した如く構成されてチャック１
１を支持した第１の支持体１０に対して、前記第２の支
持体２０は次のように構成されている。即ち、第２の支
持体２０は、前述したように前記基台１上に前記負荷方
向（Ｘ軸方向）に移動自在に設けられた移動テーブルを
主体とし、この移動テーブルに前記チャック２１を取り
付けて構成される。この移動テーブルは、図３に示すよ
うに基台１上に固定され、後述するリニアモータ機構の
収納空間を形成してなる台座２２のＸ軸方向両端部間
に、脚部２３,２３を介して架設された断面矩形状の軸
体２４に移動自在に軸支されたもので、これによって該
移動テーブル２５を負荷方向（Ｘ軸方向）に進退移動可
能に設けた構造を有する。

【００２４】前記チャック２１は、このような移動テー
ブル２５上に略三角形状のブロック体（反力台）２６を
介して、その前端垂直面に固定されて前記第１の支持体
１０に取り付けられたチャック１１に対向配置されてい
る。そして前記チャック２１は、上記移動テーブル２５
の前記負荷方向（Ｘ軸方向）への移動変位により該移動
テーブル２５と一体に移動されて、前記チャック１１,
２１間に装着された供試体Ｓに対して所定の負荷を加え
るものとなっている。

【００２５】尚、前記移動テーブル２５は、図４にその
断面構成を示すように前記軸体２４を囲繞して設けられ
た上部構造体２５ａ、一対の側部構造体２５ｂ,２５
ｂ、および下部構造体２５ｃからなり、その軸受部は空
気導入路２７を介して軸体２４との間に圧縮空気を導入
して該軸体２４に非接触に軸支するエアベアリングを構
成している。特にこのエアベアリングは、前記下部構造
体２５ｃの下面と前記台座２２の上面との間にも圧縮空
気を導入することで移動テーブル２５を効率的に軸支し
ている。この結果、移動テーブル２５は摩擦抵抗の影響
を受けることなく前記軸体２４に支持されて円滑に移動
し得るようになっている。

【００２６】また上記移動テーブル２５の駆動源（負荷
手段）には、ここではリニアモータ機構３０が用いられ
ている。このリニアモータ機構３０は、前記軸体２４に
沿って前記台座２２に配設された複数本の棒状の永久磁
石３１と、コイル保持部材３３に組み込まれて前記移動
テーブル２５の両側部にそれぞれ取り付けられて前記永
久磁石３１に対向して配置された電磁コイル３２とによ
って構成される。ちなみに前記永久磁石３１は、例えば
その極性を交互に異ならせながら所定のピッチで等間隔
に配設され、且つその両極を前記台座２２の幅方向（Ｙ
軸方向）の両端にそれぞれ位置付けられている。そして
前記電磁コイル３２は、その磁極（図示せず）を前記各
永久磁石３１の両端部（極）にそれぞれ微小な間隙を隔
てて対向配置されて選択的に磁気結合する。

【００２７】このように構成されたリニアモータ機構３
０は、上記電磁コイル３２の駆動する位相を制御するこ
とで、前述した如く固定的に配設された永久磁石３１の
Ｎ極とＳ極との間で吸引・反発力を発生しながら、上記
永久磁石３１の配列方向に移動推力を生起し、これによ
って永久磁石３１間を順に移動する。このようなリニア
モータ機構３０により、前記移動テーブル２５が前記軸
体２４に沿ってＸ軸方向に移動制御され、該リニアモー
タ機構３０の推力が前述した負荷として与えられる。

【００２８】尚、リニアモータ機構３０によって移動駆
動される移動テーブル２５には、軸体２４に対する移動
変位位置を検出するための、例えば光学式の位置センサ
（図示せず）が組み込まれている。前記リニアモータ機
構３０は、このような位置センサにより検出される位置
情報（変位情報）に従ってサーボ制御され、その移動位
置が高精度に制御される。ちなみにこの実施形態に係る
移動テーブルにおいては、前記移動テーブル２５の移動
ストロークＬは最大１００ｍｍに設定されており、また
この移動テーブル２５は前記リニアモータ機構３０によ
り０.１μｍの分解能で高精度に位置制御し得るように
構成されている。

【００２９】また図３に示すように前記移動テーブル２
５の移動方向前後端には、その移動範囲を制限する検出
片３５が設けられている。この検出片３５は、移動テー
ブル２５がその移動範囲限界に到達したとき、前記脚部
２３,２３に取り付けられたフォトカプラ３６,３６の光
学路に進入してその光路を遮るもので、これによって前
記移動テーブル２５の移動限界位置（ストップ位置）が
検出されるようになっている。

【００３０】このように第２の支持体２０は、リニアモ
ータ機構３０によって駆動される移動テーブル２５上
に、ブロック体２６を介して前記チャック２１を取り付
けた構造をなしている。そしてリニアモータ機構３０の
推力により移動テーブル２５をＸ軸方向に移動させ、こ
れによって前記チャック２１に移動力を与えることで前
記チャック１１,２１間に保持された供試体Ｓに所定の
負荷を加えるものとなっている。

【００３１】ちなみに上述した如く構成された第２の支
持体２０に取り付けられたチャック２１は、図５に示す
ように前述した第１支持体１０に取り付けられたチャッ
ク１１に対向して配置される。そしてこれらのチャック
１１,２１間に供試体Ｓが装着されて、その材料試験に
供せられる。或いは供試体Ｓは、該供試体Ｓの大きさや
形状に応じた治具を介して前記チャック１１,２１間に
取り付けられる。この際、前述したように第１の支持体
１０における２軸テーブルによるチャック１１のＹ軸方
向およびＺ軸方向への位置調整により、上記チャック１
１,２１間の位置が調整され、供試体Ｓが軸ずれを生じ
ることなくチャック１１,２１間に装着される。この状
態で第２支持体２０のリニアモータ機構３０を駆動する
ことでその移動テーブル２５、ひいてはチャック２１が
Ｘ軸方向に進退して前記供試体Ｓの軸心方向に負荷が加
えられる。そしてこの負荷により供試体Ｓに加えられた
荷重が、前述したロードセル１５により検出される。

【００３２】尚、上述した如く負荷が加えられた供試体
Ｓに生じる変位は、次のようにして検出される。この供
試体Ｓの変位を検出する変位検出計は、例えば図５に示
すように前記一対のチャック１１,２１間の変位を直接
検出するように設けられている。即ち、前記各チャック
１１,２１の基部には、その軸心から横方向に延びるア
ーム体４１,４２がそれぞれ取り付けられている。そし
て一方のアーム体４１にはＸ軸方向に進退するスライド
軸を備えたマグネットスケールからなる変位計４３が装
着され、また他方のアーム体４２には上記変位計４３に
おける変位検出の基準面をなす治具４４が設けられてい
る。この治具４４は、上記変位計４３のスライド軸の先
端に接触して該スライド軸を進退させるセンシング体と
して機能する。

【００３３】特に前記変位計４３は、これを保持する保
持部材４５を介して前記アーム体４１にＸ軸方向に位置
調整可能に設けられており、また前記治具４４は送りね
じ機構４６を介して前記アーム体４２に位置調整可能に
設けられている。この送りねじ機構４６は、その移動
（進退）量を微調整することで前記変位計４３のスライ
ド軸に対する前記治具４４の位置を調整する、例えばマ
イクロメータヘッドからなる。ちなみに前記保持部材４
５は、供試体Ｓの長さに応じて調整されるチャック１
１,２１間の距離に応じて、前記アーム体４１に対して
Ｘ軸方向に粗調整された後、該アーム体４１に強固にね
じ止めされる。これに対して前記送りねじ機構４６は上
記の如く保持部材４５の取り付け位置を粗調整して位置
決めされる変位計４３に対して、前記供試体Ｓが無負荷
状態であるときの前記治具４４の位置を微調整するもの
で、前記変位計４３のスライド軸を零点調整する役割を
担う。

【００３４】このようにしてチャック１１,２１間に取
り付けられた変位計４３は、チャック１１,２１間に装
着された供試体Ｓに負荷を加えた際の、該供試体Ｓの圧
縮や伸びからなる変位を、該チャック１１,２１間の距
離Ｌ2の変化として直接的に計測する。即ち、前述した
如くサーボ制御されて駆動されるリニアモータ機構３０
により移動されるチャック２１の変位（移動位置）は、
前述した位置センサにより移動テーブル２５の変位量と
して検出可能である。しかしこの変位は基台１に対する
チャック２１の絶対位置の変位、ひいては図５に示すよ
うに第１支持体１０と第２支持体２０（移動テーブル）
との距離Ｌ1の変位を示すものである。従って上記変位
には該第２支持体２０の移動により供試体Ｓに加えた負
荷に伴う前述したロードセル１５の変形量に起因する変
位Δが含まれることが否めない。

【００３５】この点、上述した如く一対のチャック１
１,２１間の距離Ｌ2の変化を検出する如く、前記チャッ
ク１１,２１間に設けられた変位計４３によれば、負荷
により前記ロードセル１５に変形が生じたとしても、供
試体Ｓに生じた変位そのものがチャック１１,２１間の
距離変化として検出されるので、その変位を直接的に、
しかも高精度に検出することが可能となる。特に負荷に
よって供試体Ｓに加えられる荷重を高感度に、且つ高精
度に検出するべくロードセル１５の荷重に対する変形量
（撓み）を大きくした場合であっても、その変形量に拘
わることなく供試体Ｓの負荷による変位量を前記チャッ
ク１１,２１間の変位として直接的に、且つ高精度に検
出することが可能となる。

【００３６】尚、上述した如く構成された第１支持体１
０および第２支持体２０を備えて構成される試験機本体
は、例えば図６に示すように、マイクロプロセッサを主
体とする制御部５１の制御の下で駆動される。具体的に
はエアポンプ５２を作動させて前記エアベアリングを機
能させ、この状態でリニアモータ駆動部５３を作動させ
て前記リニアモータ機構３０を駆動する。上記リニアモ
ータ駆動部５３はサーボ制御回路をなし、前述した位置
センサを用いて前記軸体２４に対する移動テーブル２５
の位置（チャック２１の位置）を検出しながら、前記制
御部５１からの荷重、または変位に関する指令に従って
リニアモータ機構３０を駆動する。このようにして駆動
されるリニアモータ機構３０の作動により、前記チャッ
ク１１,２１間に保持された供試体Ｓに対して荷重また
は変位からなる負荷が加えられることになる。

【００３７】しかして上述したようにして負荷が掛けら
れた供試体Ｓにおける荷重とその変位は、ロードセル１
５および変位計（マグネットスケール）４３の出力とし
て荷重検出部５４および変位検出部５５にてそれぞれ検
出され、例えば所定の周期でサンプリングされたディジ
タルデータとして前記制御部５１における計測部５６に
取り込まれる。そしてこの計測部５６にて、例えば所定
の計測演算処理が施されて前記供試体Ｓの材料特性や機
械的強度特性が評価される。

【００３８】かくして上述した如く構成された材料試験
機によれば、第２の支持体２０を駆動して前記一対のチ
ャック１１,２１間に保持した供試体Ｓに負荷を加えた
ときの、該供試体Ｓに加わる荷重とその変位をそれぞれ
高精度に検出することが可能となる。

【００３９】特に前述した構成によれば、チャック１１
を支持した第１の支持体１０が２軸テーブル機構により
構成され、マイクロメータヘッドからなる送りねじ機構
１３ａ,１３ａ,１４ａ,１４ａにより高精度に位置調整
されて前記一対のチャック１１,２１間の位置関係を調
整し得るように構成されている。従って前記各チャック
１１,２１の軸心位置を高精度に合わせることができ
る。また各チャック１１,２１に供試体Ｓの大きさや形
状に応じた治具を装着し、これらの治具を介して前記チ
ャック１１,２１間に供試体Ｓを装着する場合には、こ
れらの治具間に取り付けられる供試体Ｓの軸心方向が前
記チャック１１,２１間に加えられる負荷の方向（Ｘ軸
方向）となるように、前記チャック１１の位置を高精度
に調整することが可能となる。

【００４０】即ち、治具による供試体Ｓの両端部におけ
る保持位置がチャック１１,２１の軸心位置からずれ、
これによって供試体Ｓの軸心方向が前述した負荷の方向
（Ｘ軸方向）からずれるような場合であっても、治具が
装着されたチャック１１,２１間の対向位置関係を変え
ることで、上記供試体Ｓの軸心方向を負荷の方向（Ｘ軸
方向）に一致させることができる。この結果、チャック
１１,２１間に加えられる負荷が、治具を介して供試体
Ｓの軸心の方向にだけ正確に加えられることになるの
で、不本意な横向きの力が供試体Ｓに加わることがなく
なり、その負荷荷重を正確に計測しながら供試体Ｓの材
料特性を計測することが可能となる。

【００４１】特にチャック１１,２１に装着される治具
に応じて第１の支持体１０の位置を調整し、これによっ
て上記治具間の位置関係を調整し得るので、治具の種別
に拘わることなく該治具間に保持される供試体Ｓの軸心
方向を、その負荷方向に正確に一致させることができ、
以て精度の高い計測を可能とする等の効果が奏せられ
る。

【００４２】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば実施形態に示した小型の材料試
験機のみならず、大型の材料試験機に適用可能なことは
言うまでもない。またマイクロメータヘッドを用いてＹ
テーブル１３およびＸテーブル１４を押圧してそれぞれ
移動変位させることに代えて、これらの各テーブル１
３,１４をそれぞれ送りねじ機構を用いて直接的に移動
変位させるように構成することも可能である。更には他
方のチャック側についても同様に移動可能に設けること
も可能である。また前述した２軸テーブル機構に電磁石
を組み込み、チャック位置が調整された後の各テーブル
を、それらのテーブルを移動支持したテーブル上に磁気
的に吸着してその位置を固定化するようにし、電磁石を
オフ状態にしたときにだけ、その位置調整を可能とする
ことも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、供
試体の保持に供される一対のチャックの一方を支持する
支持体を、チャック間に加えられる負荷の方向と直角な
面内において移動自在に設け、この支持体の位置を調整
することでチャック間の対向位置関係、ひいては各チャ
ックに装着される治具の対向位置関係を調整することが
できるので、例えば治具を介して取り付けられる供試体
の軸心方向を前記チャック間に加えられる負荷の方向に
効果的に一致させることができ、また治具の取り付け位
置に適宜オフセットを与えることもできる。この結果、
例えば供試体の軸心方向に正確に負荷を加えながらその
材料特性を試験することが可能となるので、その計測精
度を効果的に高めることができる等の実用上多大なる効
果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る材料試験機の概略構
成を示す斜視図。

【図２】本発明に係る材料試験機における特徴的な構成
を示す第１支持体における２軸テーブルとその移動機構
の構成を示す図。

【図３】図１に示す材料試験機の第２支持体における移
動テーブルの構成を示す図。

【図４】軸体と移動テーブルとの間のエアベアリングの
構成と、リニアモータ機構の配置関係を示す断面図。

【図５】図１に示す材料試験機における変位検出器の取
り付け構造を示す図。

【図６】材料試験機の全体的な制御系を示すブロック
図。

【符号の説明】

１ 基台 １０ 第１の支持体 １１ チャック １３ Ｙテーブル １３ａ,１３ａ 送りねじ機構（マイクロメータヘッ
ド） １４ Ｚテーブル １４ａ,１４ａ 送りねじ機構（マイクロメータヘッ
ド） １５ ロードセル １６ 保持部材 ２０ 第２の支持体 ２１ チャック ２２ 台座 ２５ 移動テーブル ２６ ブロック体 ３０ リニアモータ機構（負荷手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供試体に負荷を加えたときの該供試体に
   おける荷重と変位との関係から前記供試体の材料特性を
   試験する材料試験機であって、 互いに対向して配置されて前記供試体の保持に供される
   一対のチャックと、 これらの一対のチャックを介して該チャック間に保持さ
   れた前記供試体に負荷を加える負荷手段と、 この負荷手段により前記供試体に加えられる負荷の方向
   と直交する面内において前記チャックの一方を移動可能
   に支持した支持体と、 この支持体を前記直交面内で移動させる位置調整機構と
   を具備したことを特徴とする材料試験機。
2. 【請求項２】 前記チャックの一方を支持する支持体
   は、前記負荷の方向と直交する方向に移動可能に設けら
   れた第１のテーブルと、この第１のテーブル上に該第１
   のテーブルの移動方向および前記負荷の方向にそれぞれ
   直交する方向に移動可能に設けられた第２のテーブルと
   からなる２軸テーブル機構からなり、 前記位置調整機構は、前記第１および第２のテーブルの
   移動方向の各端部にそれぞれ対向して設けられて、各テ
   ーブルをそれぞれ押圧して微小変位させ得るマイクロメ
   ータヘッドからなることを特徴とする請求項１に記載の
   材料試験機。