JP3146247U - つかみ具 - Google Patents

Abstract

【課題】供試体が線材の場合にチャック切れおよびチャック滑りを防ぐ。
【解決手段】線材用つかみ具は、線材を巻き付ける円筒部１１と、線材の端部を円筒部に固定する押さえ部２１と、つかみ具を材料試験機本体に取り付けるための連結部３１からなる。円筒部１１には線材を複数回巻き付ける溝１２，１３が形成されており、そのうちの溝１２は鉛直方向を向くように形成されている。係合部材３２が溝１２の真上の位置に来るようにボルト３４をゆるめて左右方向に移動することができる。そうすることで、負荷中心軸と線材の垂れ下がる位置を一致させることができる。
【選択図】図２

Description

本考案は、供試体を材料試験機に取り付けるためのつかみ具に関し、その中でも、供試体の形状が線状であるものに適したつかみ具に関する。

一般的な材料試験機は供試体に対して引張や圧縮の負荷を与える負荷機構と供試体の変形量を測定する歪測定機構を備えている。金属板の引張試験を例にして概略を説明すると次のようになる。規定の大きさに成形された供試体はその両端が上下に配置された２つのつかみ具によって掴まれるように試験機に装着される。その２つのつかみ具のうち、下側のつかみ具は試験機の機台に固定され、上側のつかみ具は上下に移動可能なクロスヘッドに固定されている。クロスヘッドと上側つかみ具との間にはロードセルが介装され上側つかみ具を通じて供試体に加えられる試験力が測定できるようになっている。試験が始まるとクロスヘッドは上方に駆動され両つかみ具間に装着された供試体に引張力が加えられることになる。その力は上述のロードセルによって測定され、供試体の伸び方向の歪量は別途供試体に装着される伸び計などによって測定される。これらの測定値から供試体の材料としての特性が計測され算出される。

試験される供試体の形状に応じて、つかみ具は様々な形態のものが使用される。供試体が長い線のような形状をした線材の場合、すなわち、金属細線、単繊維、繊維ロープ、光ファイバー、釣り糸などの場合、材料試験機による引張試験を行うに際して、それに適したつかみ具が使用される。

たとえば糸状試料用のつかみ具の例は特許文献１に記載されている。
実開平２−９１９４５号公報（第７図）

線材は細くて、しかも強度の弱い供試体も多いので、供試体をつかみ具によってつかんだときに、供試体のつかまれた部分が切れてしまうこと（チャック切れ）や、供試体がつかみ具から滑ってしまうこと（チャック滑り）が起こりやすい。そのために従来の線材用つかみ具ではうまく試験できない場合があった。

本考案はこのような課題に鑑みてなされたものであり、チャック切れやチャック滑りを起こしにくく正確な引張試験を行うことのできる線材用のつかみ具を提供することを目的とする。

本考案は、上記課題を解決するために、供試体の引張試験を行うために係合部材を介して材料試験機本体に取り付けられ、供試体である線材を把持するためのつかみ具であって、前記線材を１回または複数回巻き付けるための案内溝を有する円筒部と前記線材の端部を固定するための押さえ部を備えることを特徴とする。

線材を１回、または、必要に応じて複数の回数で円筒部に刻まれた案内溝に巻き付けるので、線材と円筒部との間に巻き付けた分の摩擦力が発生し、押さえ部の部分で線材が滑ってしまうというチャックすべりの可能性が小さくなる。線材を巻き付けるための案内溝があるので、常に再現性よく供試体を取り付けることができる。また、線材の端部は例えば空気式の駆動部からなる押さえ部で固定するので操作性がよく迅速に供試体をつかみ具に装着することができる。

また、本考案のつかみ具は、前記案内溝の一部がその延在方向が前記円筒部の中心軸と直交する方向に形成されていることが好ましい。線材を円筒部に巻き付けた後の線材の他端は、対抗する他のつかみ具に向かうべきものであるから、案内溝が円筒部の中心軸と直交していることによってまっすぐと他のつかみ具に向かうこととなる。

さらに、本考案のつかみ具は、前記円筒部に対して、前記円筒部の中心軸と平行な方向に係合部材が位置を移動できることが好ましい。線材を案内溝に沿って円筒部に巻き付ける場合に、その巻き付け回数は線材の材質や太さなどにより適当な回数が選択される。線材の端部は押さえ部で固定されるのであるから、線材の他方は巻き付け回数に応じて前記端部から円筒部の中心軸と平行な方向に離れていくことになる。材料試験機は試験機の負荷中心軸と供試体の中心軸を一致させることが原則であるから、本考案のつかみ具は係合部材が円筒部に対して位置を移動できることによって試験機の負荷中心軸と供試体の中心軸を一致させることができる。

本考案のつかみ具は、円筒部に線材を適当な回数だけ巻き付けるようにしたから、線材と円筒部との間に摩擦力が発生しチャック滑りが発生しない把持状態を保つことができる。また、線材の端部は円筒部に巻き付いた先において押さえ部により固定されるので、線材に引張負荷がかけられた際に端部に無理な力がかかることがなくなりチャック切れを起こす可能性も小さくなる。

また、線材を這わせる案内溝の一部が円筒部の中心軸と直交していることによって、その部分に這わせた線材は自然と試験機の負荷中心軸と平行となり、供試体に無理な力がかかることがなく、正しい材料試験を行うことができる。

さらに、係合部材が円筒部に対して位置を移動させることによって試験機の負荷中心軸と供試体の中心軸を一致させることができるので、引張負荷が曲げモーメントを加えることなく供試体にかかり、正しい材料試験を行うことができる。

本考案のつかみ具およびそれを利用した材料試験機を図１に示す概略構成図によって説明する。図１には制御装置や演算処理装置は図示されていないが、材料試験機の構成としてはそれらを含んでいる。

試験機本体１は機台２の上にネジ棹３が左右に立設され（図ではネジ棹はカバーの中に隠れている）、その上部がヨーク４によって固定されている。ネジ棹３は機台２およびヨーク４に対して回転可能に固定されており、このネジ棹３にナットを介してクロスヘッド５が取り付けられている。ネジ棹３を機台２に内蔵したモータ（図示していない）によって回転すると、クロスヘッド５は上下方向に駆動される。

クロスヘッド５の中央部には供試体に加えられる試験力を計測するロードセル６が固定されている。上つかみ具７はロードセル６に取り付けられているので、クロスヘッド５が上下動するのに伴って上下に駆動される。また、機台２の上には下つかみ具８が固定されている。上つかみ具７と下つかみ具８は対向して配置されており、その二つのつかみ具の間に供試体Ｓを装着する。

ここで、上つかみ具７と下つかみ具８は後述する線材用つかみ具であり、供試体Ｓは例えば針金のような線材である。図示はしていないが、供試体には伸び計を装着して伸びを計測できるようにしておく。材料試験を行う準備が整うと、クロスヘッド５を上昇させて供試体Ｓに引張負荷を加えつつ、ロードセル６により試験力を刻々と計測するとともに、別途取り付けられた伸び計により供試体の伸びを計測する。こうして得られた試験力と伸びの計測データから各種の演算処理を施し供試体Ｓの材料としての特性を演算する。

本考案のつかみ具を図２により説明する。図２（ａ）は上つかみ具７を正面から見た図であり、図２（ｂ）はそれを右側から見た側面図（内部の機構がわかるように描いた説明図）である。下つかみ具もの同様な構造なので説明を省略する。つかみ具は大きく分けて供試体Ｓである線材を巻き付けるための円筒部１１と、供試体Ｓの端部を円筒部１１に固定するための押さえ部２１と、つかみ具を試験機本体に取り付けるための連結部３１からなっている。なお、図２中の供試体Ｓは正しく装着された場合における位置を参考のため示している。

円筒部１１は円筒形状をしており、図１に図示したような負荷中心軸が鉛直方向である試験機本体につかみ具が取り付けられたときには、円筒部１１の中心軸は水平となる。円筒部１１の円筒表面には線材を這わせるための溝１２，１３が刻まれている。

図３を用いて円筒部１１に刻まれた溝を説明する。溝は、溝１２と溝１３の２種類からなる。溝１２は中心軸１５と直交する面内に存在し、円筒表面を１周してつながるように形成された円形の溝である。それが、図３の例では１２ａ〜１２ｃの３本刻まれている。溝１３は二つの溝１２の間をつなぐためのものであって、隣り合った溝１２の間を連絡するように斜めに刻まれている。図３の例では、溝１３は、１３ａ〜１３ｃの３本刻まれている。例えば溝１３ｂは溝１２ａと溝１２ｂを連絡するものである。

供試体Ｓである線材は、その端部が円筒部１１の端に作られた平面部１４に後述の押さえ部によって押さえられて固定される。例えば、線材は溝１３ａ，１２ａ，１３ｂ，１２ｂの順に円筒面を這わされていき、１２ｂの位置から下つかみ具８に向かって垂らされることとなる。溝１２ｂは、図３に示されているように、鉛直方向を向いているから線材はまっすぐに下方すなわち下つかみ具８の方向に向かうことになる。

図３の例では、溝１２と溝１３は３組づつ描いてあるが、この数は決まったものではなく、必要に応じて適当に決定すればよい。また、溝１３の溝１２に対する傾斜が小さければ溝１２との差は小さくなるので、溝１２を省いてもよい。すなわち、１本の連続した溝１２だけでも本考案の機能を果たすことができる。

供試体Ｓの端部を円筒部１１に固定するための押さえ部２１について説明する。押さえ部２１はフレーム２５によって上述の円筒部と結合され、さらに後述の連結部３１と結合されている。そして、フレーム２５に固定されたエアシリンダ２２の駆動力によって供試体である線材の端部を上述の円筒部１１の平面部１４に固定する機能を持っている。伝達機構２３はピン２６によってフレーム２５に対して回動可能に固定されているから、エアシリンダ２２のピストンが矢印Ａ方向に駆動されると、その力は伝達機構２３によって押当部２４に伝わり、押当部２４は矢印Ｂの方向に駆動される。押当部２４が線材の端部を挟みつつ円筒部１１の平面部１４に押し当てられることによって、線材が円筒部１１に固定される。なお、押さえ部２１のアクチュエータとしてはエアシリンダに限られず、動電アクチュエータなどを使用してもよい。

つかみ具を試験機本体に取り付けるための連結部３１を説明する。試験機本体に取り付けられる形状をした係合部材３２は板３３の端に取り付けられており、この板３３はボルト３４により上述のフレーム２５に固定される。係合部材３２は試験機本体、すなわち、図１でいうとロードセル６に取り付けられる部分であり、また、機台２に取り付けられる部分である。したがって、この係合部材３２の位置が、材料試験機の負荷中心軸と一致する部分である。

上述の板３３の取り付け穴は図２（ａ）の左右方向が長手方向となる長穴となっているので、ボルト３４をゆるめることによって、板３３はフレーム２５に対して図２（ａ）の左右方向に移動することができる。すなわち、係合部材３２と円筒部１１との関係でいうと、係合部材３２は円筒部１１の中心軸１５の方向に移動可能であり、図３に示された溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃに位置に係合部材３２を位置させることができる。このことは線材を溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃのどの位置から垂らすかに応じて、その位置を負荷中心軸と一致させるように調整可能であることを意味している。

また、図２（ｂ）に示されているように、図２（ｂ）の左右方向についての係合部材３２の位置は円筒部１１の円筒表面に一致するように構成されている。つまり、図２（ａ）および図２（ｂ）に描かれた供試体Ｓの位置が示すような位置関係になっており、試験機の負荷中心軸と供試体Ｓの位置が一致するようにつかみ具は構成されている。

本考案のつかみ具が使用される材料試験機の概略構成図である。 本考案のつかみ具を示す図である。 つかみ具の一部である円筒部を示す図である。

符号の説明

１…試験機本体、２…機台、３…ネジ棹、４…ヨーク、５…クロスヘッド、６…ロードセル、７…上つかみ具、８…下つかみ具、１１…円筒部、１２…溝、１３…溝、１４…平面部、１５…中心軸、２１…押さえ部、２２…エアシリンダ、２３…伝達機構、２４…押当部、２５…フレーム、３１…連結部、３２…係合部材、３３…板、３４…ボルト、Ｓ…供試体

Claims (3)

1. 供試体の引張試験を行うために係合部材を介して材料試験機本体に取り付けられ、供試体である線材を把持するためのつかみ具であって、前記線材を１回または複数回巻き付けるための案内溝を円筒表面に有する円筒部と前記線材の端部を固定するための押さえ部を備えることを特徴とするつかみ具。
2. 前記案内溝の一部は、その延在方向が前記円筒部の中心軸と直交する方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたつかみ具。
3. 前記係合部材が、前記円筒部に対して、前記円筒部の中心軸と平行な方向に位置を移動できることを特徴とする請求項１または２に記載されたつかみ具。

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