JP2009300087A

JP2009300087A - 引張試験機用把持具

Info

Publication number: JP2009300087A
Application number: JP2008151361A
Authority: JP
Inventors: Junzo Suzuki; 潤蔵鈴木
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】単繊維径が数十ナノメートルの試料を把持し引張試験が可能な把持具を提供する。
【解決手段】底部の中心に小孔を貫通させた筒容器１６と、この筒容器１６に順次内設される磁極杆１７を挿着した保持具１９と、軸方向に着磁された高保磁力のリング状の永久磁石２０Ａ、２０Ｂと、この永久磁石２０Ａまたは２０Ｂに当接して下方に押し付けた状態で筒容器１６にネジ２１で螺合させる押さえ蓋２２と、引張試験機と連結させるためのネジシャフト２３およびナット２４からなる把持具１５と、前記永久磁石２０Ａ、２０Ｂの向きを逆に配設した把持具１５Ａの磁極杆１７で磁性体試料Ｓを磁力により吸着する。
【選択図】図５

Description

本発明は、単繊維径が数十ナノメートルの微細素材について引張強度を測定するために提供される引張試験機用の把持具に関するものである。

最近、カーボンナノチューブや種々のポリマーのナノファイバーなどの単繊維径が数十ナノメートルの微細素材が開発され、これらの微細素材は磁気センサー、不織布、フィルタ、蓄電池用セパレータ、燃料電池用電解室膜支持体、細胞培養支持体などとして利用されている。このような微細素材を利用する場合、その引張強度特性が重要となるが、これまで数十μｍから数百μｍ程度の極細線用の線材引張試験装置などは開示されているが、数十ナノメートルの径サイズの単繊維を把持して顕微鏡を見ながら単繊維の軸芯を正確に調整できる把持具がなく、これらの単繊維の引張強度や伸び率等を測定するにはこれらの単繊維を束にして引張試験を行ないその結果から推定されていた。
特開２００７−２７７０６１号公報実開２００８−１３８７３号公報特開平５−７２０８８号公報

数十ナノメートル径の単繊維の引張試験は、従来の挟み面と挟み面の間に試料を挟込み把持する方式の把持具を使用した場合、必要とする挟み面同士の平行度を出すことが困難なことや試料をその軸芯に合わせて正確に固着することが困難であり実用的に使用不可能であって、数十ナノメートル径の単繊維の試験ができる新しい把持具の開発が求められている。

本発明が提供する把持具は、上記課題を解決するために、把持面を磁石で構成して磁石により発生する磁力線内に磁性体試料を導入し、磁力により磁性体試料を吸着把持する吸着把持部を設けたものである。

本発明の把持具における吸着把持部の第１実施例は、負荷軸芯方向と平行な面にＶ溝が形成され、前記Ｖ溝の溝底に試験される磁性材料を吸着把持するものである。

また、本発明の把持具における吸着把持部の第２実施例は、磁性体を針状にした２本の磁極杆を負荷軸芯方向に対向配置し、前記２本の磁極杆間に磁性材料が吸着保持されるものである。

本発明による微細試料引張試験用の把持具は、
１．磁性体試料については、磁力により吸着することにより試料にダメージを与えず、数十ナノメートルの素材の引張試験が行なえる。
２．非磁性体試料については、Ｖ字形あるいはＵ字形の溝に沿わせてその両端を粘着剤か粘着シートに貼り付けることにより試料にダメージを与えず、数十ナノメートルの素材の引張試験が行なえる。

以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例による把持具１Ａの概略構成を示す斜視図、図２は、実施例に係る接合磁石２による磁性体試料Ｓの把持状態を示す斜視図、図３は、把持具１Ａを引張試験機に装着した状態を示す正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。

把持具１Ａは、図１に示すとおりシールドケース３に収容された高保持力を有する２個の永久磁石２Ａ、２Ｂを接合した接合磁石２を主体とし、この接合によってＶ字形溝（以下単にＶ溝という）が形成され、このＶ溝５にて磁性体試料を磁力により吸着把持する吸着把持部１と、この吸着把持部１を収納して引張試験機に連結するため非磁性体金属の連結部材４から構成されている。

接合磁石２は、図２に示すとおり傾斜面を形成した永久磁石２Ａ、２ＢをそれぞれＮ極とＳ極となるように矢印で示す軸方向に着磁した後、傾斜面同士を対面するように密着させ、側面部の中間位置にＶ溝５が縦方向に形成されている。シールドケース３は、永久磁石２Ａ、２Ｂを密着させ、外部への磁界の影響を低減するために接合磁石２に被せて使用されるもので、前記Ｖ溝５の上下端を開口させておくために、Ｖ溝５の断面形状に合わせた切欠部位６ａ、６ｂが上面および下面に設けられている。

磁性体試料Ｓは、上方に配置される把持具１Ａ（図１）内の接合磁石２のＶ溝５と下方に配置される把持具１Ａ内の接合磁石２のＶ溝５内に挿入される。Ｖ溝５のＮ極側の内壁からＳ極側の内壁に向かって磁力線が放射されており、奥方向に磁束密度は密になっている。したがって磁性体試料ＳがＶ溝５に挿入されると、奥方向に向かって磁力による吸引力を受け、磁性体試料Ｓの両端は上下のＶ溝５の奥に吸引され、その内壁に吸着される。

前記連結部材４は、図３に示すとおりシールドケース３を接合磁石２に被せた状態で２本のネジ７により接合磁石２とシールドケース３を一体的に結合するブラケット８と、通常の引張試験機（図示省略）に備えられている引張強度を検出するためのロードセル９または引張試験機基台上に設けられている把持具連結用のジョイント１０にブラケット８を螺合させるためのネジシャフト１１および接合磁石２の位置を固定するためのナット１２で構成されている。

前記把持具１Ａを前記ロードセル９およびジョイント１０に固定するには、図３に示すとおり、まずロードセル９およびジョイント１０にそれぞれネジシャフト１１の先端を螺合させて取り付けた後、ネジシャフト１１の他端にナット１２を通した状態で、ネジシャフト１１の他端にそれぞれ把持具１Ａを螺合させ、Ｖ溝５が正面にくる位置に停止させた状態でナット１２を締結し、接合磁石２を固定させる。

前記把持具１Ａの変形例による把持具１Ｂの正面図（Ａ）および上面図（Ｂ）を図４に示す。この把持具１Ｂは図４に示すとおり、把持具１Ｂのシールドケース３の上面および下面位置に、非乾燥性の接着剤１３を塗布または接着シート１４を貼付したものである。この把持具１Ｂを用いる場合は、磁性体試料Ｓのほか非磁性体試料Ｒも前記Ｖ溝５に沿わせた状態で、前記接着剤１３または接着シート１４に接着させることにより把持具１Ｂに固着することができる。この場合もＶ溝５を利用でき、非磁性体試料Ｒが正確に保持される。なお、図１から図４において同一の符号で示される部品はそれぞれの図面において説明した部品と同一であり、詳細な説明は省略している。

図５は、第２実施例による把持具１５とその対応する把持具１５Ａの構成を示す縦断断面図である。この把持具１５は、底部の中心に小孔を貫通させた筒状の筒容器１６と、この筒容器１６に順次内設される針状の磁極杆１７を挿入しそれをネジ１８で固定する保持具１９と、軸方向に着磁された高保磁力のリング状の永久磁石２０Ａ、２０Ｂと、この永久磁石２０Ｂに当接して下方に押し付けた状態で筒容器１６にネジ２１で螺合させる押さえ蓋２２からなる吸着把持部と、前記ロードセル９またはジョイント１０と連結させるためのネジシャフト２３およびナット２４から構成されている。

また、把持具１５Ａは、把持具１５の場合と逆向きに永久磁石２０Ａ、２０Ｂを配設したものである。これより把持具１５の磁極杆１７はＳ極側、把持具１５Ａの磁極杆１７はＮ極側に着磁され、磁性体試料Ｓの両端を図に示すとおり磁極杆１７に沿わせると、把持具１５Ａの磁極杆１７から磁性体試料Ｓを介し把持具１５の磁極杆１７に磁力線が通り、磁性体試料Ｓが磁化される。これにより、磁性体試料Ｓは、磁極杆１７に吸着され軸芯に沿った正確な引張試験を行なうことができる。

また、前記磁極杆１７に非乾燥性の前記接着剤１３を塗布することにより、非磁性体試料Ｒを把持させ、磁性体試料Ｓの場合と同様に軸芯に沿った正確な引張試験を行なうことができる。なお、本発明の把持具は実施例に限定されるものではなく、例えば把持具１５、１５Ａの永久磁石２０Ａ、２０Ｂを一つの永久磁石に置き換えることもできる。さらにＶ溝のみに限定されずＵ字形溝を使用するのも本発明に含まれる。なお、上記においては永久磁石を例に挙げたが、電磁石も使用でき、永久磁石に限定されるものではない。

本発明は、ナノメートルの微細な単繊維の引張試験を行なう引張試験機の把持具に利用できる。

第１実施例による把持具の概略構成を示す斜視図である。実施例に係る永久磁石による磁性体試料Ｓの把持状態を示す斜視図である。把持具に磁性体試料を固着した状態を示す正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。変形例による把持具の正面図（Ａ）および上面図（Ｂ）である。第２実施例による把持具の構成を示す縦断断面図である。

符号の説明

１吸着把持部
１Ａ把持具
１Ｂ把持具
２接合磁石
２Ａ永久磁石
２Ｂ永久磁石
３シールドケース
４連結部材
５Ｖ溝
６ａ切欠部位
６ｂ切欠部位
７ネジ
８ブラケット
９ロードセル
１０ジョイント
１１ネジシャフト
１２ナット
１３接着剤
１４接着シート
１５把持具
１５Ａ把持具
１６筒容器
１７磁極杆
１８ネジ
１９保持具
２０Ａ永久磁石
２０Ｂ永久磁石
２１ネジ
２２押さえ蓋
２３ネジシャフト
２４ナット
Ｓ磁性体試料
Ｒ非磁性体試料

Claims

試料を把持し試料に引張荷重を負荷して引張強度を測定する引張試験機にその負荷軸方向両側にそれぞれ設置される把持具であって、磁石により発生する磁力線内に磁性体試料を導入し、磁力により磁性体試料を吸着把持する吸着把持部を設けたことを特徴とする引張試験機用把持具。
それぞれの吸着把持部は、負荷軸芯方向と平行な面にＶ溝が形成され、前記両Ｖ溝の溝底ラインが互いに一致されこの溝底に試験される磁性材料が吸着把持されるべく構成されていることを特徴とする請求項１記載の引張試験機用把持具。
吸着把持部は、磁性体を針状にした２本の磁極杆を負荷軸芯方向に対向配置し、前記２本の磁極杆間に磁性材料が吸着保持されるべく構成されていることを特徴とする請求項１記載の引張試験機用把持具。