JP2022150175A - 引張試験用試験片つかみ治具および引張試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前記くさび方式等の従来の引張試験装置を用いて、試験片に圧縮方向の力を作用させることなく水平方向の力を作用させて引張試験を行うことにより信頼性の高い試験結果を得ることができる、経済性、合理性、及び確実性に優れた引張試験用試験片つかみ治具および引張試験方法を提供する。【解決手段】試験片８をチャック部９に把持して試験する引張試験装置の一方のチャック部９に把持されるチャック取付部１と、前記試験片８の一端部が挿入される試験片つかみ部２とを備えた治具本体３と、前記試験片つかみ部２に挿入された前記試験片８のずれ動きを防止する押圧部材４とを有する。前記押圧部材４は、前記試験片８に対し略直角方向に接触して押圧力を作用させる押圧ボルト４であり、その先端部に、前記試験片８に押圧力を作用させつつ前記試験片８の表面に変形を生じさせる突起４１ａなどが形成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、試験片をチャック部に把持して試験することにより、材料の機械的性質を測定する引張試験装置に用いられる引張試験用試験片つかみ治具および同治具を用いた引張試験方法の技術分野に属する。

試験片をチャック部に把持して試験することにより、材料の機械的性質を測定する引張試験装置として、例えば、特許文献１の第２図に従来技術として示した引張試験装置がある。
この引張試験装置は、先に試験片の一方（上側）をチャックした後、他方（下側）をチャックする際には楔（くさび）を効かせるべく、チャック部（同文献１ではグリップ２）が上方に動きながらチャックをする所謂くさび方式が採用されている。
しかしながら、前記試験片をくさび方式でチャックする（掴む）場合、試験片の一方をチャックした後、他方をチャックする際には前記試験片に圧縮方向の力が作用することとなり、試験結果の信頼性が疑われる問題があった。

そこで、前記特許文献１に係る考案は、第３図および第４図に示したように、前記試験片と前記引張試験装置との間に治具（試験片つかみ具）を介在させる構成とした。この構成によれば、前記した従来技術のようなチャック部による圧縮方向の力が試験片に作用しない方式で実施できるので前記問題は解消される。
しかしながら、この特許文献１に係る技術は、同文献１の第４図が分かり易いように、試験片（１Ａ）の両面に溝（１ａ）を加工することを必須の構成要件としており、薄板状の試験片の場合には試験片に溝を設けるだけの板厚がなく実現が難しいという新たな問題が生じる。

近年、空気圧又は油圧で平行に試験片を掴むことができるチャック部を備えた精密万能試験機と称される装置がある（例えば、特許文献２参照）。この装置によれば、試験片に圧縮方向の力を作用させることなく引張試験を行うことができるので、薄板状の試験片についても信頼性が高い試験結果を得られる。しかし、装置自体の費用が高額で、新たな設置スペースを設ける必要があるなど、不経済、不合理に過ぎるという問題がある。よって、前記特許文献１に開示したような従来の引張試験装置（一例として、前記くさび方式の引張試験装置）を用いて経済的に実施できる技術が依然として望まれているのが実情である。

実開昭６０－１２９６５４号公報 実用新案登録第３１１１４４５号公報

本発明は、上述した背景技術の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、試験片を加工することなく、前記くさび方式等の従来の引張試験装置を用いて、試験片に圧縮方向の力を作用させることなく水平方向の力を作用させて引張試験を行うことにより信頼性の高い試験結果を得ることができる、経済性、合理性、及び確実性に優れた引張試験用試験片つかみ治具および引張試験方法を提供することである。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る引張試験用試験片つかみ治具は、試験片をチャック部に把持して試験する引張試験装置の一方のチャック部に把持されるチャック取付部と、前記試験片の一端部が挿入される試験片つかみ部とを備えた治具本体と、前記試験片つかみ部に挿入された前記試験片のずれ動きを防止する押圧部材と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した引張試験用試験片つかみ治具において、前記押圧部材は、前記試験片に対し略直角方向に接触して押圧力を作用させる押圧ボルトであることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した引張試験用試験片つかみ治具において、前記押圧ボルトは、その先端部に、前記試験片に押圧力を作用させつつ前記試験片の表面に変形を生じさせる突起が形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１～３のいずれか１項に記載した引張試験用試験片つかみ治具において、前記試験片つかみ部と前記試験片との間に設けられて前記試験片の位置を調整する位置決め部材を有することを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る引張試験方法は、請求項１～４のいずれか１項に記載した引張試験用試験片つかみ治具を用いた引張試験方法であって、前記引張試験装置の他方のチャック部に前記試験片の他端部を把持させ、前記試験片の一端部を前記試験片つかみ部内に挿入させた状態で前記引張試験用試験片つかみ治具の治具本体を前記チャック取付部を利用して前記引張試験装置の一方のチャック部に把持させること、
しかる後、前記試験片つかみ部に形成した孔に前記押圧部材を略水平に通して前記試験片を固定した後、引張試験を行うことを特徴とする。

本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具および同治具を用いた引張試験方法によれば、以下の効果を奏する。
チャック取付部と試験片つかみ部とを有する治具本体に、押圧部材（押圧ボルト）を水平にねじ込むことにより引張試験を行うことができるので、くさび方式等の従来の引張試験装置であっても、前記試験片に圧縮方向の力を作用させることなく水平方向の力を作用させて引張試験を行うことにより信頼性の高い試験結果を得ることができる。
また、本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具は、非常に簡易な構造で、しかも引張試験装置の一方のチャック部に１つ介在させるだけで実施できるので、経済性、作業性に非常に優れている。
さらに、前記押圧ボルトの先端に特殊加工を施した突起（円錐突起及び／又は環状突起等）の固定効果により、前記試験片のずれ動きを確実に防止することができるので、非常に信頼性の高い試験結果を得ることができる。

本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具を用いて引張試験を行う状態を示した正面図である。 図１の要部を抽出して示した右側面図である。 Ａは、本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具を示した正面図であり、Ｂは、Ａの平面図であり、Ｃは、Ａの説明図である。 Ａは、図３Ａの右側面図であり、Ｂは、Ａの平面図である。 Ａ、Ｂはそれぞれ、本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具に用いる押圧ボルトを示した正面図であり、Ｃ、Ｄはそれぞれ、Ａ、Ｂの右側面図であり、Ｅは、Ａ、ＢのＥ部（押圧ボルトの先端部）の拡大図であり、Ｆは、Ｅの左側面図である。

次に、本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具および同治具を用いた引張試験方法の実施例を図面に基づいて説明する。

前記引張試験用試験片つかみ治具は、図１～図４に示したように、試験片８をチャック部９に把持して試験する引張試験装置１０の一方（本実施例では下側）のチャック部９に把持されるチャック取付部１と、前記試験片８の一端部が挿入される試験片つかみ部２とを備えた治具本体３と、前記試験片つかみ部２に挿入された前記試験片８のずれ動きを防止する押圧部材４とを有することを特徴としている。

本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具は、前記治具本体３と前記押圧部材４とを備えた簡易な構成で、前記試験片８に圧縮方向の力を作用させることなく水平方向の力を作用させて引張試験を行うことにより信頼性の高い試験結果を得ることができる。
本実施例（図示例）では、前記治具本体３側にさらに位置決め部材５と補強部材６とを設けた構成で実施しているが、これらの部材５、６は、より良好に試験を行うための所謂サブ部材であり、当該部材５、６がなくても前記試験片８に圧縮方向の力を作用させることなく水平方向の力を作用させて引張試験を行うことにより信頼性の高い試験結果を得ることができることを念のため特記しておく。
以下、各構成部材について説明する。

前記治具本体３は、一例として、従来のくさび方式の引張試験装置１０の一方（通常、下側）のチャック部９に把持される板状のチャック取付部１と、前記チャック取付部１の上部（上端部）を間に挟むように立ち上がり前記チャック取付部１と溶接接合手段により一体化された試験片つかみ部２とから構成される。
前記チャック取付部１は、本実施例では、金属製で、一例として縦辺（長辺）１３０ｍｍ程度、横辺（短辺）６０ｍｍ程度、板厚６ｍｍ程度の大きさの矩形の薄板状に形成され、前記引張試験装置１０のチャック部９に把持される部位は、表面に目荒らし加工１ａ（図４Ａ参照）が施されている。
なお、前記チャック取付部１の形態（大きさ、形状）はこれに限定されず、適宜設計変更可能である。もっとも、前記板厚は、前記試験片８の厚み（本実施例では１ｍｍ程度）と同等以上に設定する。
また、本実施例では、前記チャック取付部１と試験片つかみ部２とを溶接接合手段で一体化しているがこれに限定されず、ボルト接合手段で実施することもできるし、溶接接合手段とボルト接合手段とを併用して実施することもできる。ちなみに図中の符号ｗは、溶接ビードを示している。

前記試験片つかみ部２は、本実施例では、一対の金属製の挟持部材２１、２２からなり、各挟持部材２１、２２は、一例として、略同形同大で、縦辺（長辺）７２ｍｍ程度、横辺（短辺）５０ｍｍ程度、板厚２５ｍｍ程度の大きさの直方体状に形成され、一方の挟持部材２１には、水平方向（具体的には、前記試験片つかみ部２内に受け入れる試験片８に対し略直角方向）に、前記押圧部材４をねじ込むためのボルト孔（雌ねじ）が左右にバランスよく２箇所穿設されている。
なお、前記試験片つかみ部２の形態はこれに限定されず、適宜設計変更可能である。もっとも、前記押圧部材４を安定した姿勢で水平方向にねじ込むことができ、かつ前記試験片８のずれ動きを確実に防止しつつ引張試験を行うことができる程度の厚みや剛性は要求される。

前記押圧部材４は、本実施例では、前記試験片８に対し略直角方向（水平方向）に接触して押圧力を作用させる押圧ボルト４が用いられている。この押圧ボルト４（４１、４２）は、図５Ｅと図５Ｆが分かりやすいように、その先端部に、前記試験片８に押圧力を作用させつつ前記試験片８の表面に変形を生じさせる突起４１ａ（４２ａ）、４１ｂ（４２ｂ）が形成されている。
前記突起は具体的に、円錐突起４１ａ、４２ａと環状突起（環状峰）４１ｂ、４２ｂであり、前記押圧ボルト４１、４２の先端部に高周波焼入れをし、鋼材（試験片８）に確実に喰い込む特殊加工が施されている。なお、試験片８の硬さによっては円錐突起４１ａ、４２ａおよび環状突起４１ｂ、４２ｂのうち、いずれか一方の突起を形成するだけで実施することもできる。
また、本実施例に係る前記押圧ボルト４は、前記試験片つかみ部２内に挿入された前記試験片８のずれ動きを確実に防止するべく左右にバランスよく２本用いて実施しているがこれに限定されない。本数、配置又はサイズは試験片８の大きさ（特には横幅）や硬さに応じて適宜設計変更可能であり、１本でも実施できることもあれば、３本以上必要とする場合もある。ちなみに本実施例では、前記試験片つかみ部２内に挿入される部位の試験片８の横幅が５０ｍｍ程度に対し、Ｍ１６の２本の押圧ボルト４１、４２を用いて実施している。なお、複数本の押圧ボルト４を用いる場合、良好なねじ込み作業を行うべく、図示例のように、隣接する押圧ボルト４２の頭部と干渉しないように頭部を四角形に研削した押圧ボルト４１や六角穴付き止めネジを用いる等の工夫は適宜行われるところである。

前記試験片つかみ部２は、また、相対峙する一対の挟持部材２１、２２同士の左右の両端部にそれぞれ跨がるように補強部材６が配置され、溶接接合手段により一体化されている。この補強部材６は、前記押圧部材（押圧ボルト）４の押圧作用により前記挟持部材２１、２２同士の間隔が拡がることを防止するべく強固に拘束するために設けられる。ちなみに、前記補強部材６は、本実施例では、金属製で、一例として縦辺（短辺）４０ｍｍ程度、横辺（長辺）５０ｍｍ程度、板厚９ｍｍ程度の大きさの矩形の板状で実施されている。なお、前記補強部材６の形態（大きさ、形状）はこれに限定されず、適宜設計変更可能である。また、本実施例では、前記試験片つかみ部２（一対の挟持部材２１、２２）と前記補強部材６とを溶接接合手段で一体化しているがこれに限定されず、ボルト接合手段で実施することもできるし、溶接接合手段とボルト接合手段とを併用して実施することもできる。

さらに、本実施例では、前記試験片つかみ部２の内部（相対峙する一対の挟持部材２１、２２の間）に、位置決め部材５が着脱可能に設けられている。この位置決め部材５は、
前記試験片つかみ部２と前記試験片８との間に設けられ、前記引張試験装置１０と前記試験片８との芯（軸芯）が合うように調整する役割を果たす。本実施例に係る位置決め部材５は、厚みが２ｍｍ程度の金属板をＬ字状に折り曲げ成形してなり、前記試験片つかみ部２に掛け止める構成で前記試験片８の裏面側に添えるように設けられている。この位置決め部材５は、前記引張試験装置１０の一方（本実施例では上側）のチャック部９に把持され吊り下げられた前記試験片８の芯を引張試験装置１０の芯に合致させるために設けられるもので、前記位置決め部材５の厚みがそのままスペーサーの役割を果たしている。
もっとも、前記位置決め部材５は、前記挟持部材２１、２２の間の間隔（チャック取付部１の板厚）が前記試験片８の板厚と略同等で実施する等、前記引張試験装置１０と前記試験片８との芯（軸芯）が合致している場合は無用となる。とは云え、試験片８の板厚の大きさに応じて前記間隔が異なる治具本体３を幾つか用意するよりも、簡易な構成の位置決め部材５を幾つか用意した方が経済的、合理的である。
なお、図示は省略するが、前記位置決め部材５を前記挟持部材２２の上面等にボルトで仮固定して引張試験を行うこともできる。前記位置決め部材５の形状は、図示例では試験片つかみ部２に掛け止めやすい逆Ｌ字形状に形成して実施しているが、単なる平板状でも実施可能である。

したがって、上記構成の引張試験用試験片つかみ治具を用いて行う引張試験方法は、先ず、前記引張試験装置１０の他方（本実施例では上側）のチャック部９に前記試験片８の他端部（上部）を把持させて当該試験片８を鉛直方向に吊り支持する。
次に、前記位置決め部材５を予めセットしておいた前記治具本体３を、そのチャック取付部１を利用して前記引張試験装置１０の一方（本実施例では下側）のチャック部９に把持させると共に、前記試験片つかみ部２内に前記試験片８の一端部（下部）を前記試験片つかみ部２内に挿入させる。
しかる後、前記試験片つかみ部２の挟持部材２１に形成したボルト孔（雌ねじ）に前記押圧ボルト４１、４２を略水平にねじ込む作業を順に行う。前記押圧ボルト４１、４２は前記試験片８に対し略直角方向に接触して押圧力を作用させつつ、その先端部に設けた突起（円錐突起４１ａ、４２ａと環状突起４１ｂ、４２ｂ）により前記試験片８の表面に変形を生じさせて当該試験片８をしっかり固定する。前記試験片８は、前記位置決め部材５の添設効果と前記押圧ボルト４１、４２の突起による固定効果により、鉛直姿勢を保持しつつ治具本体３にしっかり固定される。よって、その後に行う引張試験は信頼性の高い試験結果を得ることができる。
なお、前記した引張試験方法の手順は、あくまでも一例に過ぎないことを念のため特記しておく。

以上説明したように、本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具および同治具を用いた引張試験方法によれば、チャック取付部１と試験片つかみ部２とを有する治具本体３に、押圧部材４（押圧ボルト４１、４２）を水平にねじ込むことにより引張試験を行うことができるので、くさび方式等の従来の引張試験装置１０であっても、前記試験片８に圧縮方向の力を作用させることなく水平方向の力を作用させて引張試験を行うことにより信頼性の高い試験結果を得ることができる。
また、本発明に係る引張試験用試験片つかみ治具は、非常に簡易な構造で、しかも引張試験装置１０の一方のチャック部９に１つ介在させるだけで実施できるので、経済性、作業性に非常に優れている。
さらに、前記押圧ボルト４（４１、４２）の先端に特殊加工を施した突起（円錐突起４１ａ、４２ａ及び／又は環状突起４１ｂ、４２ｂ）の固定効果により、前記試験片８のずれ動きを確実に防止することができるので、非常に信頼性の高い試験結果を得ることができる。

以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、前記突起について、本実施例では円錐突起４１ａ、４２ａと環状突起４１ｂ、４２ｂを例示しているがこれに限定されず、例えば、図示は省略するが、剣山のような複数の円錐突起が林立したものでも勿論実施可能である。

１ チャック取付部
１ａ 目荒らし加工
２ 試験片つかみ部
２１ 挟持部材
２２ 挟持部材
３ 治具本体
４ 押圧部材
４１ 押圧ボルト
４１ａ 円錐突起
４１ｂ 環状突起（環状峰）
４２ 押圧ボルト
４２ａ 円錐突起
４２ｂ 環状突起（環状峰）
５ 位置決め部材
６ 補強部材
８ 試験片
９ チャック部
１０ 引張試験装置
ｗ 溶接ビード

Claims (5)

1. 試験片をチャック部に把持して試験する引張試験装置の一方のチャック部に把持されるチャック取付部と、前記試験片の一端部が挿入される試験片つかみ部とを備えた治具本体と、前記試験片つかみ部に挿入された前記試験片のずれ動きを防止する押圧部材と、を有することを特徴とする、引張試験用試験片つかみ治具。
2. 前記押圧部材は、前記試験片に対し略直角方向に接触して押圧力を作用させる押圧ボルトであることを特徴とする、請求項１に記載した引張試験用試験片つかみ治具。
3. 前記押圧ボルトは、その先端部に、前記試験片に押圧力を作用させつつ前記試験片の表面に変形を生じさせる突起が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載した引張試験用試験片つかみ治具。
4. 前記試験片つかみ部と前記試験片との間に設けられて前記試験片の位置を調整する位置決め部材を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載した引張試験用試験片つかみ治具。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載した引張試験用試験片つかみ治具を用いた引張試験方法であって、前記引張試験装置の他方のチャック部に前記試験片の他端部を把持させ、前記試験片の一端部を前記試験片つかみ部内に挿入させた状態で前記引張試験用試験片つかみ治具の治具本体を前記チャック取付部を利用して前記引張試験装置の一方のチャック部に把持させること、
   しかる後、前記試験片つかみ部に形成した孔に前記押圧部材を略水平に通して前記試験片を固定した後、引張試験を行うことを特徴とする、引張試験方法。

Images