JP2016102692A - つかみ歯およびつかみ具 - Google Patents

Abstract

【課題】 脆性材料や複合材料に対しても、確実に試験片を把持して材料試験を実行することを可能とするつかみ歯およびつかみ具を提供する。【解決手段】 つかみ歯は、支持軸係合部を介してつかみ具本体内の支持軸の先端に装着される。つかみ歯の歯面においては、試験片の先端部を挟持する領域では目の粗いヤスリ目を形成し、試験片の中央部に近い側を挟持する領域では目の細かいヤスリ目を形成している。したがって、試験片の先端部は歯面の粗い目で確実に挟持されるとともに、試験片の中央部に近い側では応力の集中を緩和することができる。【選択図】 図４

Description

この発明は、引張試験を実行する材料試験機において試験片を把持するつかみ歯およびつかみ具に関する。

引張試験を実行する材料試験機として、テーブルに立設された一対のねじ棹と、一対のねじ棹に架け渡されねじ棹に沿って上下動するクロスヘッドと、テーブルとクロスヘッドの各々に配設されたつかみ具とを備えたものが知られている。このような材料試験機では、テーブル側のつかみ具とクロスヘッド側のつかみ具により試験片の両端を把持させた状態で、クロスヘッドを移動させることにより、試験片に引張荷重を与える引張試験を実行している。

引張試験を実行する材料試験機用のつかみ具には、くさび形つかみ具と呼称されるものがある。このようなつかみ具は、材料試験機のテーブルやクロスヘッドに固定されるつかみ具本体と、つかみ具本体の内側に形成されたくさび作用面と同角度のテーパ状くさび作用面を有する一対のつかみ歯を有している。なお、つかみ歯は、つかみ具本体に対して着脱可能に構成されている。また、つかみ歯のテーパ状くさび作用面の反対側には、つかみ具による試験片の把持を確実なものとするために、微小凹凸を形成した歯面が設けられている（特許文献１および特許文献２参照）。

従来のつかみ歯は、歯面の凹凸が全体において一様である。そして、歯面の凹凸加工が異なるつかみ歯を複数対準備しておき、試験片の形状、サイズ、材質に応じて、つかみ具に装着するつかみ歯を選択している。

特開２００２−１３９４１１号公報 特開平５−２３２０００号公報

一方で、試験片の形状としては、ダンベル形状や短冊形状など、いくつかの形状がある。例えば、短冊形状の試験片の方が、ダンベル形状の試験片に比べて、試験中に試験片がつかみ歯の歯面との間で滑りが生じるチャック滑りや、試験片が試験片の中央部分ではなく、つかみ歯によって挟まれている部分およびその近傍で破断するチャック切れと呼称される現象が生じやすい傾向にある。このようなチャック滑りやチャック切れが生じると、引張荷重を負荷した試験片の変位を正確に測定することが困難となる。

さらに、脆性材料や複合材料では、試験片の形状を短冊形状とすることが多く、材料の性質として伸びにくいため、チャック滑りやチャック切れが生じる可能性がより高くなる傾向にある。そして、つかみ歯の歯面における凹凸の目が粗すぎるとチャック切れが生じやすくなり、細かすぎるとチャック滑りが生じやすくなることから、脆性材料や複合材料に対しては、最適なつかみ歯の選択ができずに引張試験を行うことができないこともあった。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、脆性材料や複合材料に対しても、確実に試験片を把持して材料試験を実行することを可能とするつかみ歯およびつかみ具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、試験片に引張荷重を負荷して試験を行う材料試験機のつかみ具に装着され、前記試験片を挟持するつかみ歯であって、前記つかみ歯の歯面には、複数の目の粗さが異なる凹凸が形成され、前記複数の目の粗さが異なる凹凸のうち、前記試験片の先端部を挟持する領域ほど目が粗く、前記試験片の中央に近い部分を挟持する領域ほど目が細かいことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のつかみ歯において、前記つかみ歯は、つかみ歯本体と、該つかみ歯本体に形成された溝に挿入される板部材からなり、前記歯面は前記板部材の外側を向く面に形成されている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のつかみ歯において、前記板部材は、互いに目の粗さの異なる凹凸が形成されている複数の小板部材の組み合わせからなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のつかみ歯を装着したつかみ具。

請求項１から請求項４に記載の発明によれば、試験片の先端部を挟持する領域ほど目が粗く、試験片の中央に近い部分を挟持する領域ほど目が細かい凹凸を形成した歯面を有するつかみ歯により、試験片の先端部は粗い目でしっかりと挟持してチャック滑りが防止されるとともに、試験片の中央部に近い側では試験片への凹凸のくい込みを緩和し、応力の集中を低減してよりチャック切れの発生を防止することができる。このため、従来ではつかみ歯の選定が難しく試験の実行が困難であった脆性材料や複合材料などに対しても引張試験を実行することが可能となる。

この発明に係るつかみ具１を備える材料試験機の概要図である。 この発明に係るつかみ具１の要部断面図である。 この発明に係るつかみ歯１０を示す概要図である。 歯面１５に形成される目の粗さが異なる凹凸を模式的に示す説明図である。 歯面１５に形成される目の粗さが異なる凹凸の変形例を模式的に示す説明図である。 他の実施形態に係るつかみ歯２０を示す概要図である。 他の実施形態に係るつかみ歯３０を示す概要図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るつかみ具１を備える材料試験機の概要図である。

引張試験を実行する材料試験機は、テーブル４６に立設された一対のねじ棹４１と、一対のねじ棹４１に架け渡されねじ棹４１に沿って上下動するクロスヘッド４３と、テーブル４６とクロスヘッド４３の各々に配設されたつかみ具１とを備えている。なお、この図１においては、一対のねじ棹４１の一方をカバー部材４９で覆った状態を図示している。このような材料試験機では、テーブル４６側のつかみ具１とクロスヘッド４３側のつかみ具１により試験片ＴＰの両端を把持させた状態で、クロスヘッド４３を上方向移動させることにより、試験片ＴＰに引張荷重を与える引張試験を実行する。

図２は、この発明に係るつかみ具１の要部断面図である。図３は、この発明に係るつかみ歯１０を示す概要図である。

このつかみ具１は、くさび式つかみ具であり、内部にくさび作用面４が形成されたつかみ具本体２と、一方の側面部がくさび作用面４と同角度のテーパ状面１４として形成された一対のつかみ歯１０を備える。一対のつかみ歯１０は、試験機本体に取り付けられる支持軸８により支持されるとともに、つかみ具本体２を支持軸８に沿って上下動させることにより、一対のつかみ歯１０に試験片ＴＰを把持するための挟持力を与えている。すなわち、短冊形状の試験片ＴＰの両端部は、材料試験機のテーブル４６およびクロスヘッド４３に配設された各つかみ具１の一対のつかみ歯１０により各々把持される。

つかみ歯１０は、図２と図３に示すように、テーパ状面１４とは逆側の面に、ヤスリ目が直接形成された歯面１５を有し、支持軸係合部１２を介してつかみ具本体２内の支持軸８の先端に装着される。なお、つかみ歯１０における、歯面１５の支持軸係合部１２とは逆側となる先端部分には、チャック切れを防止するために小さなＲ加工が施されている。

図４は、歯面１５に形成される目の粗さが異なる凹凸を模式的に示す説明図である。

つかみ歯１０においては、歯面１５に形成される凹凸であるヤスリ目は、その全面において従来のように一様ではなく、試験片ＴＰの先端部を挟持する領域では目の粗いヤスリ目が形成され、試験片ＴＰの中央部に近い側を挟持する領域では目の細かいヤスリ目が形成されている。図４では目の粗さの異なった３種類のヤスリ目が形成されている。なお、試験片ＴＰの先端部を挟持する領域とは、歯面１５において支持軸係合部１２に近い側の領域であり、図２のつかみ具１のつかみ歯１０において、紙面上側のつかみ具１のより内側に位置する領域である。また、試験片ＴＰの中央部に近い側を挟持する領域とは、歯面１５において支持軸係合部１２から遠い側の領域であり、図２のつかみ具１のつかみ歯１０において、紙面下側の一対のつかみ歯１０に対して試験片ＴＰを挿入するための開口部に近い領域である。

一般的に、つかみ歯に形成させた凹凸の目が粗いほど試験片ＴＰを把持するときの力は強く、試験片ＴＰにおける一対のつかみ歯１０より挟まれている部分およびその周辺への負担は大きくなる。一方、つかみ歯に形成させた凹凸の目が細かいほど試験片ＴＰを把持するときの力は弱く、試験片ＴＰにおける一対のつかみ歯１０より挟まれている部分およびその周辺への負担は小さくなる。上述した歯面１５に異なるヤスリ目を複数形成させたつかみ歯１０で試験片ＴＰを挟持すると、試験片ＴＰの先端部は粗い目で確実に挟持されるためチャック滑りが防止されるとともに、試験片ＴＰの中央部に近い側では目を細かくすることで試験片ＴＰへの凹凸のくい込みを緩和し、応力の集中を低減してよりチャック切れの発生を防止することができるようになる。

図５は、歯面１５に形成される目の粗さが異なる凹凸の変形例を模式的に示す説明図である。

図４では、目の粗さが異なる３種類のヤスリ目を歯面１５に形成しているが、これに限定されない。歯面１５に形成するやすり目は、２種類でもよく４種類でもよい。さらには、図５に示すように、歯面１５において目の粗さが連続的に異なるような凹凸加工を施したものであってもよい。

図６は、他の実施形態に係るつかみ歯２０の概要図である。図３に示す実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

このつかみ歯２０は、つかみ歯本体２１のテーパ状面１４とは逆側の面に形成された溝２４に、ヤスリ目が形成された歯面２５を有する板部材２３を挿着したものである。歯面２５に形成されるヤスリ目は、図４および図５に示した異なる目の凹凸と同様のものが形成されている。図２のつかみ具１に、このつかみ歯２０を装着することで、上述したつかみ歯１０を装着した場合と同様に、試験片ＴＰの先端部は歯面２５の粗いヤスリ目で確実に挟持されるためチャック滑りが防止されるとともに、試験片ＴＰの中央部に近い側では歯面２５の細かいヤスリ目による把持により試験片ＴＰへの凹凸のくい込みを緩和し、応力の集中を低減してよりチャック切れの発生を防止することができる。なお、つかみ歯２０の板部材２３における、歯面２５の支持軸係合部１２とは逆側となる先端部分には、つかみ歯１０の歯面１５と同様の小さなＲ加工が施されている。

図７は、さらに他の実施形態に係るつかみ歯３０の概要図である。なお、図６に示す実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

このつかみ歯３０は、先に図６に示したつかみ歯２０とは異なり、つかみ歯本体２１に形成された溝２４に、それぞれ異なるヤスリ目を形成した歯面を有する小板部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃを装着している。なお、小板部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、やすり目が最も細かい小板部材３３ａから順に溝２４に挿入され、ヤスリ目が最も粗い歯面を有する小板部材３３ｃの上部を、図示を省略した押さえ部材により押さえることにより小板部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃがつかみ歯本体２１に固定される。

なお、つかみ歯３０における、溝２４に挿入される複数の小板部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃのうち、少なくともつかみ歯３０の先端側に配置される小板部材３３ａの歯面側の先端部（図７における紙面下側）には、つかみ歯２０の板部材２３における、歯面２５の支持軸係合部１２とは逆側となる先端部分と同様の小さなＲ加工が施されている。

図２のつかみ具１に、このつかみ歯３０を装着することで、上述したつかみ歯１０またはつかみ歯２０を装着した場合と同様に、試験片ＴＰの先端部は板部材３３ｃのヤスリ目の粗い歯面で確実に挟持されるためチャック滑りが防止されるとともに、試験片ＴＰの中央部に近い側では板部材３３ａのヤスリ目の細かい歯面による挟持により試験片ＴＰへの凹凸のくい込みを緩和し、応力の集中を低減してよりチャック切れの発生を防止することができる。

１ つかみ具
２ つかみ具本体
４ くさび作用面
８ 支持軸
１０ つかみ歯
１２ 支持軸係合部
１４ テーパ状面
１５ 歯面
２０ つかみ歯
２１ つかみ歯本体
２３ 板部材
２４ 溝
２５ 歯面
３０ つかみ歯
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 小板部材
ＴＰ 試験片

Claims (4)

1. 試験片に引張荷重を負荷して試験を行う材料試験機のつかみ具に装着され、前記試験片を挟持するつかみ歯であって、
   前記つかみ歯の歯面には、複数の目の粗さが異なる凹凸が形成され、前記複数の目の粗さが異なる凹凸のうち、前記試験片の先端部を挟持する領域ほど目が粗く、前記試験片の中央に近い部分を挟持する領域ほど目が細かいことを特徴とするつかみ歯。
2. 請求項１に記載のつかみ歯において、
   前記つかみ歯は、つかみ歯本体と、該つかみ歯本体に形成された溝に挿入される板部材からなり、前記歯面は前記板部材の外側を向く面に形成されているつかみ歯。
3. 請求項２に記載のつかみ歯において、
   前記板部材は、互いに目の粗さの異なる凹凸が形成されている複数の小板部材の組み合わせからなるつかみ歯。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のつかみ歯を装着したつかみ具。
   

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