JP2806489B2

JP2806489B2 - 材料試験機

Info

Publication number: JP2806489B2
Application number: JP3090047A
Authority: JP
Inventors: 登若林; 隆弘久野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH04301538A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対のくさび状つかみ
歯により試験片を把持するくさび式つかみ具を有する材
料試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、くさび式つかみ具は
チャックフレーム１と一対のつかみ歯２Ａ、２Ｂ（以
下、２で代表することもある）とからなる。チャックフ
レーム１には、負荷軸Ｘに沿って入口側４から奥側５に
かけて徐々に広がる空間部６が形成され、１対のつかみ
歯２Ａ、２Ｂは、この空間部６の内面であるくさび面７
に対して摺動可能に収納されている。そして、図示され
ない開閉機構によりつかみ歯２をチャックフレーム１に
対して下降させ、一対のつかみ歯２を閉じて試験片ＴＰ
を把持し、あるいはつかみ歯２をチャックフレーム１に
対して上昇させ、一対のつかみ歯２を開いて試験片ＴＰ
を解放する。

【０００３】また、つかみ歯２の基端部後方の空間部６
内には、試験片ＴＰが破断した際のショック防止のため
に固定式のストッパ８が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
くさび式つかみ具には、次のような問題があった。すな
わち、材料試験機としてこのくさび式つかみ具により試
験片ＴＰを把持した状態でこの試験片ＴＰに引張荷重を
与えると、つかみ歯２がチャックフレーム１から相対的
に下降し、固定式ストッパ８とつかみ歯２との間に間隙
が生じる。従って、試験片ＴＰが破断すると、この試験
片ＴＰに与えられた引張荷重に対する反力がつかみ歯２
に作用し、この反力によってつかみ歯２は上方に向って
付勢される。この際、つかみ歯２とストッパ８との間に
は間隙が存在するので、この間隙の分だけつかみ歯２が
上昇する余裕があり、従って、つかみ歯２が開いてその
内部に残っている試験片ＴＰが落下するおそれがある。
このような事態は、図４と上下逆の構成のくさび式つか
み具であっても同様に起こり得る。

【０００５】試験片ＴＰの落下は、破断時まで測定可能
な伸び計を用いて材料試験を行った場合、この伸び計の
破損につながるおそれがあり、有効な防止策が望まれて
いた。

【０００６】本発明の目的は、試験片の破断後もこの試
験片を確実に把持しうるくさび式つかみ具を有する材料
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】一実施例を示す図２に対
応付けて説明すると、本発明は、負荷軸Ｘに沿って入口
側４３から奧側４４にかけて徐々に広がる空間部４５を
形成するごとく内側にくさび面４６が形成されたチャッ
クフレーム４１と、前記空間部４５に収納されて開閉機
構により開閉移動される一対の非定置式くさび状つかみ
歯４２とを備えたくさび式つかみ具４０を有する材料試
験機に適用される。そして、上述の目的は、前記チャッ
クフレーム４１に連接して筒状のロードセル６２を備
え、前記くさび状つかみ歯４２に前記空間部４５の前記
奧側４４から当接するストッパ４８と、空気圧を受けて
前記ストッパ４８を前記空間部の前記奧側から前記入口
側に向って前記ロードセルを貫通して駆動するエアシリ
ンダ４７とを具備することによって達成される。

【０００８】

【作用】つかみ歯４２に試験片ＴＰが把持された状態で
この試験片ＴＰに引張荷重が与えられると、つかみ歯４
２はチャックフレーム４１の入口側４３に向って相対的
に移動する。このとき、エアシリンダ４７に空気圧を供
給してストッパ４８を駆動すれば、ストッパ４８がつか
み歯４２に追従して移動する。試験片ＴＰが破断する
と、引張荷重の反力によりつかみ歯４２はチャックフレ
ーム４１の奥側４４に付勢されるが、エアシリンダ４７
にてストッパ４８が逆方向すなわち空間部４５の入口側
４３に駆動されているのでつかみ歯４２は空間部４５の
奥側４４に移動しない。試験片ＴＰの破断に伴う衝撃力
はエアシリンダ４７により緩衝される。つかみ具４０に
はチャックフレーム４１に連接してロードセル６２が配
設されており、このロードセル６２を貫通して衝撃力を
受けるようエアシリンダ４７が配設されているので、ロ
ードセル６２による荷重測定を妨げることなく破断時の
衝撃力をエアシリンダ４７が緩衝することができる。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】図３は、本発明による材料試験機の一実施例
を示す概略構成図である。まず、図３を参照して、本発
明の実施例の材料試験機全体について説明すれば、この
材料試験機は、モータ１０を駆動してねじ棒１１を回転
し、これによりクロスヘッド１２を昇降して固定テーブ
ル１３と可動側のクロスヘッド１２との間の試験片ＴＰ
に負荷を与える。試験片ＴＰは、クロスヘッド１２内に
設けられた上部つかみ具および固定テーブル１３内に設
けられた下部つかみ具（図３においていずれも図示略）
によりその上端および下端がそれぞれ把持されている。

【００１１】次に、図１は上部つかみ具の詳細を説明す
るための一部を破断した正面図である。図１において、
２０はクロスヘッド１２（図１において図示略）内に設
けられた上部つかみ具であり、この上部つかみ具２０
は、門型のチャックフレーム２１とこのチャックフレー
ム２１内に収納された１対のくさび状つかみ歯２２Ａ、
２２Ｂ（以下、２２で代表することもある）とから概略
構成されている。

【００１２】チャックフレーム２１の内部には、負荷軸
Ｘに沿って下方の入口側２３から上方の奥側２４に向っ
て徐々に広がる空間部２５が形成され、この空間部２５
の内面はくさび面２６とされている。

【００１３】チャックフレーム２１の空間部２５には、
一対のくさび状つかみ歯２２Ａ、２２Ｂが、くさび面２
６に対して摺動可能に収納されている。このつかみ歯２
２は、図示されない開閉機構によりチャックフレーム２
１に対して相対的に上下動可能に構成されており、従っ
て、このつかみ歯２２は非定置式として構成されてい
る。

【００１４】チャックフレーム２０の上部には、エアシ
リンダ２７が固着されている。このエアシリンダ２７の
ピストンロッド２８は、その先端がくさび状つかみ歯２
２Ａ、２２Ｂの基端２９Ａ、２９Ｂに当接するように、
負荷軸Ｘに沿って移動可能に設けられている。３０はピ
ストンロッド伸長側の空圧ポート、３１はピストンロッ
ド２８収縮側の空圧ポートである。

【００１５】さらに、図２は下部つかみ具の詳細を説明
するための一部を破断した正面図である。図２におい
て、４０は下部つかみ具であり、この下部つかみ具４０
は、固定テーブル１３に形成された収納室１３Ａ内にそ
の全体が収納され、ダイヤフラム６０により上部つかみ
具２０との位置決めがなされている。この下部つかみ具
４０は、門型のチャックフレーム４１とこのチャックフ
レーム４１内に収納された１対のくさび状つかみ歯４２
Ａ、４２Ｂ（以下、４２で代表することもある）とから
概略構成されている。

【００１６】チャックフレーム４１の内部には、負荷軸
Ｘに沿って下方の入口側４３から上方の奥側４４に向っ
て徐々に広がる空間部４５が形成され、この空間部４５
の内面はくさび面４６とされている。

【００１７】チャックフレーム４１の空間部４５には、
一対のくさび状つかみ歯４２Ａ、４２Ｂが、くさび面４
６に対して摺動可能に収納されている。このつかみ歯４
２は、図示されない開閉機構によりチャックフレーム４
１に対して相対的に上下動可能に構成されており、従っ
て、このつかみ歯４２は非定置式として構成されてい
る。

【００１８】また、チャックフレーム４１の下部には筒
状のロードセル６２が設けられ、このロードセル６２の
側面には歪ゲージ６３が貼着されている。このロードセ
ル６２は、その下端が固定テーブル１３の収納室１３Ａ
の底面１３Ｂ上に載置されている。また、ロードセル６
２の下端部内周面には雌ねじが刻設されているととも
に、この雌ねじには、収納室１３Ａの底面１３Ｂを貫通
して筒状の止めねじ６４が螺着、緊締されている。従っ
て、後述する試験片ＴＰへの引張試験時にチャックフレ
ーム４１に作用する上向きの荷重は、ロードセル６２→
止めねじ６４の順に伝達され、固定テーブル１３の収納
室底面１３Ｂで受け止められる。

【００１９】収納室１３Ａの下方には、エアシリンダ４
７が取り付けられている。詳細には、このエアシリンダ
４７は、止めねじ６４下方に配置された固定板５０にボ
ルト５１等により固定され、この固定板５１上には、止
めねじ６４、ロードセル６２およびチャックフレーム４
１を貫通する筒状のシリンダ取付治具５２が上方に向っ
て突設されている。このシリンダ取付治具５２の先端部
の外周には雄ねじが刻設されているとともに、ロードセ
ル６２の内周には雌ねじが刻設されてシリンダ取付治具
５２の雄ねじに螺着され、これらシリンダ取付治具５２
とロードセル６２とが一体化されている。また、シリン
ダ取付治具５２の先端にはフランジ５２Ａが形成されて
いるとともに、チャックフレーム４１にはこのフランジ
５２Ａの下面が載置されうる形状の段部４１Ａが形成さ
れている。従って、エアシリンダ４７は、フランジ５２
Ａの下面がチャックフレーム４１の段部４１Ａ上に載置
されることによりこのチャックフレーム４１に対して固
定され、かつ、エアシリンダ４７の作動に伴う下向きの
反力は、固定板５０→シリンダ取付治具５２の順に伝達
され、チャックフレーム４１の段部４１Ａで受け止めら
れる。

【００２０】エアシリンダ４７のピストンロッド４８
は、その先端がくさび状つかみ歯４２Ａ、４２Ｂの基端
４９Ａ、４９Ｂに当接するように、シリンダ取付治具５
２を貫通して設けられている。このピストンロッド４８
は、負荷軸Ｘに沿って移動可能に設けられている。エア
シリンダ４７には、ピストンロッド４８伸長側および収
縮側の空圧ポートが設けられている（図示略）。

【００２１】なお、本実施例において、ピストンロッド
２８、４８がストッパを、それぞれ構成している。

【００２２】次に、本実施例の動作について説明する。
図示されない開閉機構を操作して、上部チャックフレー
ム２１に対してつかみ歯２２を相対的に上昇させてこの
つかみ歯２２を開き、両つかみ歯２２Ａ、２２Ｂ間に試
験片ＴＰを挿入する。同様に、図示されない開閉機構を
操作して、下部チャックフレーム４１に対してつかみ歯
４２を相対的に下降させてこのつかみ歯４２を開き、両
つかみ歯４２Ａ、４２Ｂ間に試験片ＴＰを挿入する。こ
の後、開閉機構によりつかみ歯２２を下降およびつかみ
歯４２を上昇させてこれらつかみ歯２２、４２を閉じ、
試験片ＴＰを把持する。これとともに、伸長側空圧ポー
ト３０（下部つかみ具側は図示略）から圧縮空気をエア
シリンダ２７、４７に供給し、ピストンロッド２８、４
８を伸長させてその先端をつかみ歯２２、４２の基端２
９、４９に当接させる。

【００２３】この状態で、材料試験機のモータ１０を駆
動してねじ棒１１を回転させ、クロスヘッド１２を上昇
させて試験片ＴＰに引張荷重を与え、引張試験を行う。
試験片ＴＰに付加された引張荷重は、ロードセル６２に
貼着された歪ゲージ６３により測定される。この際、試
験片ＴＰへの引張荷重の付加により、つかみ歯２２はチ
ャックフレーム２１に対して相対的に下降し、つかみ歯
４２はチャックフレーム４１に対して相対的に上昇する
が、これらつかみ歯２２、４２の基端にはピストンロッ
ド２８、４８が当接しており、これらピストンロッド２
８、４８はつかみ歯２２、４２の移動に追従して昇降
し、その先端が常につかみ歯２２、４２の基端２９、４
９に当接している。

【００２４】この状態で試験片ＴＰが破断すると、試験
片ＴＰに与えられた引張荷重に対する反力がつかみ歯２
２、４２に作用し、この反力によってつかみ歯２２は上
方に、つかみ歯４２は下方に付勢される。しかしなが
ら、これらつかみ歯２２、４２の基端２９、４９にはピ
ストンロッド２８、４８が当接し、しかもエアシリンダ
２７、４７はエアダンパとして作用して負荷軸Ｘ方向の
衝撃力を緩衝するので、これらつかみ歯２２、４２が上
昇あるいは下降してつかみ歯２２、４２が開き、破断し
た試験片ＴＰが落下するといった事態が防止される。

【００２５】この後、収縮側空圧ポート３１（下部つか
み具側は図示略）から圧縮空気をエアシリンダ２７、４
７に供給し、ピストンロッド２８、４８を収縮させてそ
の先端をつかみ歯２２、４２の基端２９、４９から離間
させる。そして、図示されない開閉機構を操作してつか
み歯２２、４２を開き、試験片ＴＰを除去する。

【００２６】従って、本実施例によれば、試験片ＴＰの
破断後もこの試験片ＴＰを確実に把持しうるくさび式つ
かみ具を有する材料試験機を実現することができる。

【００２７】なお、本発明の材料試験機は、その細部が
上述の実施例に限定されず、種々の変形例が可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ストッパおよびエアシリンダにより試験片の破断
後にくさび状つかみ歯が移動することを抑制でき、試験
片の破断後もこの試験片を確実に把持しうるくさび式つ
かみ具を有する材料試験機を実現することができる。特
に、ストッパをエアシリンダにて駆動するので、試験中
のくさび状つかみ歯の移動量に拘わりなく、ストツパに
よるつかみ歯の拘束力を一定に保持し、試験片の破断等
に伴う衝撃力に対しても常に一定の緩衝作用を保障でき
る。また、エアシリンダを使用するので試験機の軽量化
が図れるとともに、特にエアシリンダが取り付けらえる
クロスヘッドが軽量化されるので、その滑らかな上下移
動が可能であり、配管等も容易になる。さらに、チャッ
クフレームに連接して配設されたロードセルをエアシリ
ンダのシリンダロッドが貫通するよう配設されているの
で、ロードセルによる荷重測定を妨げることなく破断時
の衝撃力をエアシリンダが緩衝することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である材料試験機の上部つかみ
具を示す一部を破断した正面図である。

【図２】本発明の実施例である材料試験機の下部つかみ
具を示す一部を破断した正面図である。

【図３】本発明の実施例である材料試験機を示す概略構
成図である。

【図４】従来のくさび式つかみ具を示す断面図である。

【符号の説明】

２０上部つかみ具２１、４１チャックフレーム２２、４２くさび式つかみ歯２３、４３入口側２４、４４奥側２５、４５空間部２６、４６くさび面２７、４７エアシリンダ２８、４８ピストンロッド２９、４９基端４０下部つかみ具ＴＰ試験片Ｘ負荷軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−66131（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−77475（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−125746（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−2650（ＪＰ，Ｕ) 実公昭49−14627（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷軸に沿って入口側から奧側にかけて
徐々に広がる空間部を形成するごとく内側にくさび面が
形成されたチャックフレームと、前記空間部に収納され
て開閉機構により開閉移動される一対の非定置式くさび
状つかみ歯とを備えたくさび式つかみ具を有する材料試
験機において、前記チャックフレームに連接して筒状の
ロードセルを備え、前記くさび状つかみ歯に前記空間部
の前記奧側から当接するストッパと、空気圧を受けて前
記ストッパを前記空間部の前記奧側から前記入口側に向
って前記ロードセルを貫通して駆動するエアシリンダと
を具備することを特徴とする材料試験機。