JP2011137696A

JP2011137696A - 二軸引張試験装置

Info

Publication number: JP2011137696A
Application number: JP2009297235A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hanabusa; 泰浩花房
Original assignee: Universal Can Corp
Current assignee: Altemira Can Co Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-07-14

Abstract

【課題】１台の油圧シリンダ等の駆動手段によって直交する二軸に沿った四方向への引張試験が可能となり、試験片の位置が変動することがない二軸引張試験装置を提供する。
【解決手段】第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の交点においてこれら第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２に直交する回転軸線Ｏを中心として回転するピニオンギア１５１を有し、第１把持部材１６、第２把持部材２６、第３把持部材３６、第４把持部材４６が、それぞれピニオンギア１５１に歯合されており、第１ラックギア１０を駆動させて第１把持部材１６を第一軸Ｓ１の一方側に向けて移動することにより、第２把持部材２６が第一軸Ｓ１の他方側に向けて移動し、第３把持部材３６が第二軸Ｓ２の一方側に向けて移動し、かつ、第４把持部材４６が第二軸Ｓ２の他方側に向けて移動することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば薄板材料の二軸引張試験に利用される引張試験装置に関し、単軸引張試験機等を利用して簡易な手段により二軸引張試験を行うことができる二軸引張試験装置に関するものである。

従来、二軸引張試験装置として、特許文献１及び非特許文献１に示される技術が知られている。これらの文献に示される二軸引張試験装置では、十字形の薄板試験片を把持するための互いに直交する二軸方向に移動可能なつかみ治具が、二軸の四方向に沿って配置された油圧シリンダの引張試験軸にそれぞれ固定されている。そして、この二軸引張試験装置によれば、これら４台の油圧シリンダの駆動によってつかみ治具に把持された薄板試験片を四方向に引っ張り、これによって試験片に対し二軸引張試験を行うことが可能な構成とされている。

ところで、上記のような二軸引張試験装置では、直交する二軸に沿った四方向に試験片をそれぞれ引っ張るための油圧シリンダを４台用いることが必要であり、これら４台の油圧シリンダを四方向に同期させて駆動することや、それら油圧シリンダ同士の軸合わせが困難であるという問題があった。

また、非特許文献１に記載された技術では、互いに直交する軸上に配置される油圧シリンダのうち、同一軸上に配置される２台の油圧シリンダは、同一の油圧源から圧油が供給され、しかも、パンタグラフ等の等変位機構によって、同一軸上に配置される２台の油圧シリンダの変位が強制的に等しくなるように設定されている。
しかしながら、この場合にあっても、互いに直交する軸上に配置される油圧シリンダ同士の変位を同期させる調整が必要であった。

そこで、前述のような問題を解決する手段として、例えば、特許文献２には、駆動パンタグラフと従動パンタグラフとを用いることによって、１台の油圧シリンダ等の駆動手段で、互いに直交する第一軸及び第二軸に沿った四方向への引張試験が可能な二軸引張試験装置が開示されている。特許文献２に記載された二軸引張試験装置によれば、引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができるとともに、従来の４台の油圧シリンダを用いた機構のような互いに直交する軸同士間の軸合わせ（油圧シリンダ同士の変位を同期させる調整）が不要となる。

特開平０６−１０９６０９号公報特開２００９−２４４１８３号公報

塑性と加工（日本塑性加工学会誌）第４０巻第４５７号（１９９９−２）１４５〜１４９ページ「十字形試験片を用いた２軸引張試験による冷間圧延鋼板の等塑性仕事面の測定と定式」

ところで、近年では、引張試験において試験片に加わる伸び及び歪みをＣＣＤカメラ等の撮像手段を利用して測定する非接触式の変位計や歪み計が提供されている。このような非接触式の変位計や歪み計においては、試験片に歪みゲージ等の測定部材を貼り付ける必要がなく、引張試験における測定部材への影響を防止することができ、精度の良いデータを得ることが可能となるのである。特に、容易に変形するアルミニウム薄板等の引張試験を行うときには、歪みゲージ等による測定部材への影響が大きくなるため、非接触式の変位計や歪み計を用いることが好ましい。

ここで、特許文献２に記載された二軸引張試験装置では、駆動パンタグラフと従動パンタグラフとを用いることによって、一台の油圧シリンダ等の駆動手段で、試験片を四方向から引っ張るように構成されているが、油圧シリンダを第一軸の一方側へと移動した場合、試験片自体も第一軸の一方側へと移動することになる。すると、ＣＣＤカメラ等の撮像手段によって試験片を撮像することが困難となり、前述の非接触式の変位計や歪み計を用いることは困難であった。

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、１台の油圧シリンダ等の駆動手段によって直交する二軸に沿った四方向への引張試験が可能となり、かつその引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができるとともに、試験片の位置が変動することがなく、撮像手段によって試験片を連続的に撮像することが可能な二軸引張試験装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明の二軸引張試験装置は、第一軸及び第二軸からなる互いに直交する二軸の四方向に、試験片の４つの接続部をそれぞれ引っ張ることにより、該試験片の引張試験を行う二軸引張試験装置であって、前記第一軸及び前記第二軸の交点に直交する回転軸線を中心として回転するピニオンギアを有し、前記第一軸の一方側には試験片を保持する第１把持部材が設けられ、この第１把持部材は、前記第一軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第１ラックギアに接続されており、前記第一軸の他方側には試験片を保持する第２把持部材が設けられ、この第２把持部材は、前記第一軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第２ラックギアに接続されており、前記第二軸の一方側には試験片を保持する第３把持部材が設けられ、この第３把持部材は、前記第二軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第３ラックギアに接続されており、前記第二軸の他方側には試験片を保持する第４把持部材が設けられ、この第４把持部材は、前記第二軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第４ラックギアに接続されており、前記第１ラックギアを駆動させて前記第１把持部材を前記第一軸の一方側に向けて移動することにより、前記第２把持部材が前記第一軸の他方側に向けて移動し、前記第３把持部材が前記第二軸の一方側に向けて移動し、かつ、前記第４把持部材が前記第二軸の他方側に向けて移動することを特徴としている。

このような構成とされた本発明の二軸引張試験装置においては、前記第一軸及び前記第二軸の交点に直交する回転軸線を中心として回転するピニオンギアを有し、このピニオンギアに、前記第一軸に対して平行に延在する第１ラックギア及び第２ラックギアと、前記第二軸に対して平行に延在する第３ラックギア及び第４ラックギアと、が歯合されていることから、第１ラックギアを駆動させることによってピニオンギアが回転軸線を中心にして回転し、ピニオンギアに歯合されている第２ラックギア、第３ラックギア及び第４ラックギアが、それぞれ移動することになる。そして、これら第１ラックギア、第２ラックギア、第３ラックギア及び第４ラックギアには、それぞれ第１把持部材、第２把持部材、第３把持部材及び第４把持部材が接続されていることから、試験片を第一軸及び第二軸からなる互いに直交する二軸の四方向に引っ張ることが可能となる。また、第１ラックギアの駆動によって回転するピニオンギアに、第２ラックギア、第３ラックギア及び第４ラックギアが歯合されているので、試験片を四方向に均等に引っ張ることができ、精度の高い引張試験を行うことができる。

そして、ピニオンギアが、前記第一軸及び前記第二軸の交点に直交する回転軸線を中心として回転する構成とされていることから、第１ラックギアを駆動して第１把持部材を第一軸の一方側に向けて移動させたとしても、この第一軸と第二軸との交点部分に配設された試験片の位置が移動することがなく、引張試験を実施する間、ＣＣＤカメラ等の撮像手段によって試験片を連続的に撮像することが可能となる。よって、非接触式の変位計や歪み計を用いて、試験片の伸びや歪みを測定することができる。

ここで、前記ピニオンギアには、外径が異なる他のピニオンギアが積層されており、他のピニオンギアと前記ピニオンギアとが、前記第一軸及び前記第二軸の交点に直交する回転軸線を中心として、一体に回転する構成とされており、前記他のピニオンギアには、前記第二軸に対して平行に延在する他の第３ラックギアおよび他の第４ラックギアとが歯合されており、前記第３把持部材は、前記ピニオンギアに歯合された第３ラックギアと前記他のピニオンギアに歯合された他の第３ラックギアのいずれかに選択的に接続され、前記第４把持部材は、前記ピニオンギアに歯合された第４ラックギアと前記他のピニオンギアに歯合された他の第４ラックギアのいずれかに選択的に接続される構成とされていることが好ましい。

この構成の二軸引張試験装置によれば、前記第３把持部材を他の第３ラックギアに接続し、前記第４把持部材を他の第４ラックギアに接続することにより、第一軸の一方側及び他方側に向けて試験片を引っ張る第１把持部材及び第２把持部材と、第二軸の一方側及び他方側に向けて試験片を引っ張る第３把持部材及び第４把持部材と、が、互い異なる外径のピニオンギア及び他のピニオンギアにそれぞれ歯合されていることから、第一軸方向と第二軸方向とで変位比が異なる引張試験を行うことが可能となる。すなわち、ピニオンギア及び他のピニオンギアの外径を調整することで、第一軸方向と第二軸方向とで変位比を設定することができるのである。また、ピニオンギアと他のピニオンギアとが同一の回転軸線を中心として同時に回転するように構成されていることから、第１把持部材を第一軸の一方側へと移動するのに併せて、第２把持部材が第一軸の他方側へ移動し、第３把持部材が第二軸の一方側へ移動し、第４把持部材が第二軸の他方側へ移動することになり、精度の高い引張試験を行うことができる。なお、他のピニオンギアは、複数配設されていてもよい。

また、前記第１把持部材、前記第２把持部材、前記第３把持部材及び前記第４把持部材の移動方向を案内するガイドローラが配設されていることが好ましい。
この場合、ガイドローラによって前記第１把持部材、前記第２把持部材、前記第３把持部材及び前記第４把持部材の移動方向が案内されることから、試験片を確実に前記第一軸及び前記第二軸の４方向に向けて引っ張ることができ、精度の高い引張試験を行うことが可能となる。

本発明によれば、１台の油圧シリンダ等の駆動手段によって直交する二軸に沿った四方向への引張試験が可能となり、かつその引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができるとともに、試験片の位置が変動することがなく、撮像手段によって試験片を連続的に撮像することが可能な二軸引張試験装置を提供することができる。

本発明の実施形態である二軸引張試験装置を示す正面説明図である。本発明の実施形態である二軸引張試験装置を示す側面説明図である。

本発明の一実施形態を図１、図２を参照して説明する。図１は、互いに直交する第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の四方向（矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示す方向）に沿って十字形の試験片１を引っ張ることにより引張試験を行う二軸引張試験装置１００を示す図である。
この二軸引張試験装置１００は、例えば単軸引張試験機に組み付けられて使用されるものである。本実施形態では、第一軸Ｓ１が鉛直方向に延在するように配置され、第二軸Ｓ２が水平方向に延在するように配置されている。

この二軸引張試験装置１００は、図２に示すように、平板状をなして互いに平行に配設されたフロントプレート１１０及びバックプレート１２０を備えており、このフロントプレート１１０及びバックプレート１２０の下端側には、ベースプレート１０３が固定ボルトによって取り付けられている。

フロントプレート１１０の中央部には、バックプレート１２０側に向けて突出した凸部１１１が形成されており、この凸部１１１には、バックプレート１２０側に向けて開口した軸受凹部が形成されている。また、バックプレート１２０には、厚さ方向に貫通した軸受孔が穿設されている。これら軸受凹部及び軸受孔には、それぞれ軸受１１３、１２３が配設されている。

これら軸受凹部及び軸受孔の軸受１１３、１２３には、回転シャフト部１４０が軸支されている。この回転シャフト部１４０は、回転軸線Ｏに沿って延在する多段円柱状をなしており、回転軸線Ｏ方向中央部に位置するシャフト本体１４１と、このシャフト本体１４１よりも一段径の小さな小径部１４２、１４２と、を備えており、回転軸線Ｏ方向一端側及び他端側に位置する小径部１４２、１４２が、前述の軸受凹部及び軸受孔に挿入されるように構成されている。

シャフト本体１４１には、円板状をなして外周面に歯部が形成されたピニオンギア１５１と、このピニオンギア１５１よりも大径とされた大径ピニオンギア１５２と、が嵌着されている。また、ピニオンギア１５１と大径ピニオンギア１５２とは、連結されており、ピニオンギア１５１と大径ピニオンギア１５２とが一体となって回転するように構成されている。

そして、この回転シャフト部１４０の回転軸線Ｏは、互いに直交する第一軸Ｓ１と第二軸Ｓ２の交点において、第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２に対して直交するように配置されている。よって、この回転シャフト部１４０のシャフト本体１４１に嵌着されたピニオンギア１５１及び大径ピニオンギア１５２が、互いに直交する第一軸Ｓ１と第二軸Ｓ２の交点において第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２に対して直交する回転軸線Ｏを中心として、回転するように構成されているのである。

このピニオンギア１５１には、第一軸Ｓ１に平行して鉛直方向一方側（図１において上側）に向けて延在する第１ラックギア１０と、第一軸Ｓ１に平行して鉛直方向他方側（図１において下側）に向けて延在する第２ラックギア２０と、第二軸Ｓ２に平行して水平方向一方側（図１において右側）に向けて延在する第３ラックギア３０と、第二軸Ｓ２に平行して水平方向他方側（図１において左側）に向けて延在する第４ラックギア４０と、がそれぞれ歯合されている。

本実施形態では、図１に示すように、ピニオンギア１５１の水平方向他方側（図１において左側）に第１ラックギア１０が歯合され、ピニオンギア１５１の水平方向一方側（図１において右側）に第２ラックギア２０が歯合されている。また、ピニオンギア１５１の鉛直方向一方側（図１において上側）に第３ラックギア３０が歯合され、ピニオンギア１５１の鉛直方向他方側（図１において下側）に第４ラックギア４０が歯合されている。
そして、第１ラックギア１０の一端には、単軸引張試験機の駆動軸部（図示なし）に連結される連結部１０８が形成されている。

また、大径ピニオンギア１５２には、第二軸Ｓ２に平行して水平方向一方側（図１において右側）に向けて延在する第５ラックギア５０と、第二軸Ｓ２に平行して水平方向他方側（図１において左側）に向けて延在する第６ラックギア６０と、がそれぞれ歯合されている。すなわち、第３ラックギア３０と第５ラックギア５０とが平行に、かつ、第４ラックギア４０と第６ラックギア６０とが平行に配設されているのである。

ここで、フロントプレート１１０の背面（バックプレート１２０側を向く面）には、第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０、第４ラックギア４０、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０の延在方向に沿って延びる複数の背面ガイドレール１１４がそれぞれ配設されている。そして、第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０、第４ラックギア４０、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０は、それぞれスライド部材１１、２１、３１、４１、５１、６１に、スペーサ部材１２、２２、３２、４２、５２、６２を介して連結されており、前述の背面ガイドレール１１４に、それぞれスライド部材１１、２１、３１、４１、５１、６１が摺動可能に係合されている。すなわち、第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０、第４ラックギア４０、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０は、それぞれの背面ガイドレール１１４に沿って移動するように構成されているのである。

また、フロントプレート１１０には、第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０、第４ラックギア４０、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０に対応する背面ガイドレール１１４に平行するように延在し、厚さ方向に貫通したガイド孔部１１５がそれぞれ形成されている。
第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０、第４ラックギア４０、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０に連結されたスペーサ部材１２、２２、３２、４２、５２、６２には、それぞれのガイド孔部１１５に挿通されたスライドバー１３、２３、３３、４３、５３、６３が固定されている。そして、第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０、第４ラックギア４０、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０が移動した場合、これら第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０、第４ラックギア４０、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０に連結されたスライドバー１３、２３、３３、４３、５３、６３がそれぞれのガイド孔部１１４に沿って移動するように構成されている。

第１ラックギア１０に連結されたスライドバー１３には、フロントプレート１１０と平行して水平方向一方側（図１において右側）に向けて延在する第１支持プレート１４が固定されている。この第１支持プレート１４の背面側（バックプレート１２０側）にはスライド部材１５が配設されており、このスライド部材１５が、フロントプレート１１０の前面に形成された前面ガイドレール１１６に摺動可能に係合されている。
また、第１支持プレート１４の前面側には、十字形状の試験片１の上端を掴む第１把持部材１６が固定されている。この第１把持部材１６、スライド部材１５は、第一軸Ｓ１上に配設されている。

第２ラックギア２０に連結されたスライドバー２３には、フロントプレート１１０と平行して水平方向他方側（図１において左側）に向けて延在する第２支持プレート２４が固定されている。この第２支持プレート２４の背面側（バックプレート１２０側）にはスライド部材２５が配設されており、このスライド部材２５が、フロントプレート１１０の前面に形成された前面ガイドレール１１６に摺動可能に係合されている。
また、第２支持プレート２４の前面側には、十字形状の試験片１の下端を掴む第２把持部材２６が固定されている。この第２把持部材２６、スライド部材２５は、第一軸Ｓ１上に配設されている。

第３ラックギア３０に連結されたスライドバー３３及び第５ラックギア５０に連結されたスライドバー５３のいずれかには、鉛直方向他方側（図１において下側）に向けて延在する第３支持プレート３４が固定されている。すなわち、この第３支持プレート３４は、第３ラックギア３０に連結されたスライドバー３３及び第５ラックギア５０に連結されたスライドバー５３のいずれか一方に、選択的に固定されるように構成されているのである。

この第３支持プレート３４の背面側（バックプレート１２０側）にはスライド部材３５が配設されており、このスライド部材３５が、フロントプレート１１０の前面に形成された前面ガイドレール１１６に摺動可能に係合されている。
また、第３支持プレート３４の前面側には、十字形状の試験片１の水平方向一端（図１において右端）を掴む第３把持部材３６が固定されている。この第３把持部材３６、スライド部材３５は、第二軸Ｓ２上に配設されている。

第４ラックギア４０に連結されたスライドバー４３及び第６ラックギア６０に連結されたスライドバー６３のいずれかには、鉛直方向一方側（図１において上側）に向けて延在する第４支持プレート４４が固定されている。すなわち、この第４支持プレート４４は、第４ラックギア４０に連結されたスライドバー４３及び第６ラックギア６０に連結されたスライドバー６３のいずれか一方に、選択的に固定されるように構成されているのである。

この第４支持プレート４４の背面側（バックプレート１２０側）にはスライド部材４５が配設されており、このスライド部材４５が、フロントプレート１１０の前面に形成された前面ガイドレール１１６に摺動可能に係合されている。
また、第４支持プレート４４の前面側には、十字形状の試験片１の水平方向他端（図１において左端）を掴む第４把持部材４６が固定されている。この第４把持部材４６、スライド部材４５は、第二軸Ｓ２上に配設されている。

次に、上記構成の二軸引張試験装置１００の作用について説明する。
この二軸引張試験装置１００は、前述のように、単軸引張試験機に組み付けられて使用される。すなわち、単軸引張試験機の基盤上にベースプレート１０３が接地するように載置され、単軸引張試験機の駆動軸部に、第１ラックギア１０の一端に形成された連結部１０８を連結する。このとき、第一軸Ｓ１が鉛直方向に延在するように配置され、第二軸Ｓ２が水平方向に延在するように配置されることになる。

そして、十字形状をなす試験片１の上端を第１把持部材１６にて保持し、試験片１の下端を第２把持部材２６で保持し、試験片１の右端を第３把持部材３６で保持し、試験片１の左端を第４把持部材４６で保持する。このとき、試験片１の中心部分は、第一軸Ｓ１と第二軸Ｓ２との交点部分に位置することになる。ここで、第３支持プレート３４を第３ラックギア３０に連結されたスライドバー３３に固定し、第４支持プレート４４を第４ラックギア４０に連結されたスライドバー４３に固定しておく。

この状態で、単軸引張試験機の駆動軸部を駆動させて、第１ラックギア１０を鉛直方向上方へと移動させる。この第１ラックギア１０の移動に伴い、第１ラックギア１０と歯合されたピニオンギア１５１が回転軸線Ｏを中心として矢印Ｒ方向に回転することになる。
すると、ピニオンギア１５１に歯合されていた第２ラックギア２０は、ピニオンギア１５１の矢印Ｒ方向への回転によって鉛直方向下方側へと移動することになる。
また、ピニオンギア１５１に歯合されていた第３ラックギア３０は、ピニオンギア１５１の矢印Ｒ方向への回転によって水平方向右側へと移動することになる。
さらに、ピニオンギア１５１に歯合されていた第４ラックギア４０は、ピニオンギア１５１の矢印Ｒ方向への回転によって水平方向左側へと移動することになる。

第１ラックギア１０が鉛直方向上方に移動することで、第１ラックギア１０に連結された第１支持プレート１４とともに、試験片１の上端を把持した第１把持部材１６が第一軸Ｓ１に沿って鉛直方向上方へと移動する。
同様に、第２ラックギア２０が鉛直方向下方に移動することで、第２ラックギア２０に連結された第２支持プレート２４とともに、試験片１の下端を把持した第２把持部材２６が第一軸Ｓ１に沿って鉛直方向下方へと移動する。
また、第３ラックギア３０が水平方向右側に移動することで、第３ラックギア３０に連結された第３支持プレート３４とともに、試験片１の右端を把持した第３把持部材３６が第二軸Ｓ２に沿って水平方向右側へと移動する。
さらに、第４ラックギア４０が水平方向左側に移動することで、第４ラックギア４０に連結された第４支持プレート４４とともに、試験片１の左端を把持した第４把持部材４６が第二軸Ｓ２に沿って水平方向左側へと移動する。

このように、試験片１を、第一軸Ｓ１に沿って鉛直方向上方及び下方に向けて引っ張るとともに、第二軸Ｓ２に沿って水平方向右側及び左側に向けて引っ張ることになり、互いに直交する第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の四方向への二軸引張試験が実施されるのである。

なお、第３支持プレート３４を第５ラックギア５０に連結されたスライドバー５３に固定し、第４支持プレート４４を第６ラックギア６０に連結されたスライドバー６３に固定した場合には、第１ラックギア１０の移動に伴い、第１ラックギア１０と歯合されたピニオンギア１５１が回転軸線Ｏを中心として矢印Ｒ方向に回転する。このピニオンギア１５１と同時に大径ピニオンギア１５２も矢印Ｒ方向に回転することになる。

そして、大径ピニオンギア１５２の回転に伴って、大径ピニオンギア１５２に歯合されていた第５ラックギア５０は水平方向右側へと移動し、大径ピニオンギア１５２に歯合されていた第６ラックギア６０は水平方向左側へと移動することになる。
よって、第３支持プレート３４を第５ラックギア５０に連結されたスライドバー５３に固定し、第４支持プレート４４を第６ラックギア６０に連結されたスライドバー６３に固定した場合も、互いに直交する第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の四方向への二軸引張試験が実施されることになる。

以上のような構成とされた本実施形態である二軸引張試験装置１００によれば、第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の交点において、これら第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２に直交する回転軸線Ｏを中心として回転するピニオンギア１５１を有し、このピニオンギア１５１に、第一軸Ｓ１に沿って鉛直方向上方に向けて延在する第１ラックギア１０と、第一軸Ｓ１に沿って鉛直方向下方に向けて延在する第２ラックギア２０と、第二軸Ｓ２に沿って水平方向右方に向けて延在する第３ラックギア３０と、第二軸Ｓ２に沿って水平方向左方に向けて延在する第４ラックギア４０と、が歯合されていることから、第１ラックギア１０を鉛直方向上方に向けて駆動させることによって、ピニオンギア１５１が回転軸線Ｏを中心にして矢印Ｒ方向に回転し、ピニオンギア１５１に歯合されている第２ラックギア２０、第３ラックギア３０及び第４ラックギア４０が、それぞれ移動することになる。

そして、これら第１ラックギア１０、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０及び第４ラックギア４０には、それぞれ試験片１の端部を保持する第１把持部材１６、第２把持部材２６、第３把持部材３６及び第４把持部材４６が接続されていることから、試験片１を第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２からなる互いに直交する二軸の四方向に引っ張ることが可能となる。
また、第１ラックギア１０の駆動によって回転するピニオンギア１５１に、第２ラックギア２０、第３ラックギア３０及び第４ラックギア４０が歯合されているので、四方向に均等に引っ張ることができ、精度の高い引張試験を行うことができる。

さらに、ピニオンギア１５１が、第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の交点に直交する回転軸線Ｏを中心として回転する構成とされていることから、第１ラックギア１０を駆動させて第１把持部材１６を第一軸Ｓ１に沿って鉛直方向上方に向けて移動させたとしても、この第一軸Ｓ１と第二軸Ｓ２との交点部分に配設された試験片１の位置が移動することがない。よって、引張試験を実施する間、ＣＣＤカメラ等の撮像手段によって試験片１を連続的に撮像することが可能となり、非接触式の変位計や歪み計を用いて、試験片１の伸びや歪みを測定することができる。

また、本実施形態では、ピニオンギア１５１の背面側に、ピニオンギア１５１よりも一段大径の大径ピニオンギア１５２が積層配置されており、このピニオンギア１５１と大径ピニオンギア１５２とが一体となって同時に、第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の交点に直交する回転軸線Ｏを中心として回転する構成とされている。そして、この大径ピニオンギア１５２には、第３ラックギア３０と平行するように配設された第５ラックギア５０と、第４ラックギア４０と平行するように配設された第６ラックギア６０と、が歯合されているので、ピニオンギア１５１を回転させると大径ピニオンギア１５２も回転し、第５ラックギア５０及び第６ラックギア６０が、第３ラックギア３０及び第４ラックギア４０と同様に、第二軸Ｓ２に平行して水平方向に移動することになる。

そして、試験片１の水平方向右端を把持する第３把持部材３６が固定された第３支持プレート３４が、第３ラックギア３０に接続されたスライドバー３３及び第５ラックギア５０に接続されたスライドバー５３のいずれかに連結され、試験片１の水平方向左端を把持する第４把持部材４６が固定された第４支持プレート４４が、第４ラックギア４０に接続されたスライドバー４３及び第６ラックギア６０に接続されたスライドバー６３のいずれかに連結される構成とされているので、第一軸Ｓ１方向と第二軸Ｓ２方向とで変位比が異なる引張試験を行うことが可能となる。すなわち、ピニオンギア１５１及び大径ピニオンギア１５２の外径の差を調整することで、第一軸Ｓ１方向と第二軸Ｓ２方向との変位比を任意に設定することができるのである。

さらに、本実施形態では、第一軸Ｓ１或いは第二軸Ｓ２に沿って延びる前面ガイドレール１１６がフロントプレート１１０に形成され、第１、第２、第３、第４支持プレート１４、２４、３４、４４の背面に配設されたスライド部材１５、２５、３５、４５が、前面ガイドレール１１６に摺動可能に嵌め込まれているので、試験片１を確実に第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の４方向に向けて引っ張ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、ピニオンギアと大径ピニオンギアとを備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、ピニオンギアが一枚だけ配設されたものであってもよい。また、ピニオンギアと径の異なる他のピニオンギアが複数枚配設されていてもよい。

駆動される第１ピニオンギアが鉛直方向上方に向けて移動される構成として説明したが、これに限定されることはなく、駆動される第１ピニオンギアが鉛直方向下方側に向けて移動される構成でもよいし、水平方向に移動される構成であってもよい。
ガイドローラ、ガイドレール、ガイド孔等の位置、構成等については、本実施形態に限定されることはなく、適宜設計変更してもよい。

また、第１把持部材の試験片把持部、第２把持部材の試験片把持部、第３把持部材の試験片把持部及び第４把持部材の試験片把持部の移動方向を案内するガイドローラをそれぞれ配設してもよい。この場合、試験片を確実に第一軸Ｓ１及び第二軸Ｓ２の４方向に向けて引っ張ることができ、精度の高い引張試験を行うことが可能となる。

１試験片
１０第１ラックギア
１６第１把持部材
２０第２ラックギア
２６第２把持部材
３０第３ラックギア
３６第３把持部材
４０第４ラックギア
４６第４把持部材
５０第５ラックギア（他の第３ラックギア）
６０第６ラックギア（他の第４ラックギア）
１００二軸引張試験装置
１５１ピニオンギア
１５２大径ピニオンギア（他のピニオンギア）

Claims

第一軸及び第二軸からなる互いに直交する二軸の四方向に、試験片の４つの接続部をそれぞれ引っ張ることにより、該試験片の引張試験を行う二軸引張試験装置であって、
前記第一軸及び前記第二軸の交点においてこれら前記第一軸及び前記第二軸に直交する回転軸線を中心として回転するピニオンギアを有し、
前記第一軸の一方側には試験片を保持する第１把持部材が設けられ、この第１把持部材は、前記第一軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第１ラックギアに接続されており、
前記第一軸の他方側には試験片を保持する第２把持部材が設けられ、この第２把持部材は、前記第一軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第２ラックギアに接続されており、
前記第二軸の一方側には試験片を保持する第３把持部材が設けられ、この第３把持部材は、前記第二軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第３ラックギアに接続されており、
前記第二軸の他方側には試験片を保持する第４把持部材が設けられ、この第４把持部材は、前記第二軸に対して平行に延在するとともに前記ピニオンギアに歯合された第４ラックギアに接続されており、
前記第１ラックギアを駆動させて前記第１把持部材を前記第一軸の一方側に向けて移動することにより、前記第２把持部材が前記第一軸の他方側に向けて移動し、前記第３把持部材が前記第二軸の一方側に向けて移動し、かつ、前記第４把持部材が前記第二軸の他方側に向けて移動することを特徴とする二軸引張試験装置。
前記ピニオンギアには、外径が異なる他のピニオンギアが積層されており、他のピニオンギアと前記ピニオンギアとが、前記第一軸及び前記第二軸の交点に直交する回転軸線を中心として、一体に回転する構成とされており、
前記他のピニオンギアには、前記第二軸に対して平行に延在する他の第３ラックギアおよび他の第４ラックギアとが歯合されており、
前記第３把持部材は、前記ピニオンギアに歯合された第３ラックギアと前記他のピニオンギアに歯合された他の第３ラックギアのいずれかに選択的に接続され、
前記第４把持部材は、前記ピニオンギアに歯合された第４ラックギアと前記他のピニオンギアに歯合された他の第４ラックギアのいずれかに選択的に接続される構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の二軸引張試験装置。
前記第１把持部材、前記第２把持部材、前記第３把持部材及び前記第４把持部材の移動方向を案内するガイドローラが配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二軸引張試験装置。