JP3324515B2 - 引張試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は引張試験装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、被覆電線の端部に圧着された端
子の圧着状態を検査するため等の目的のため、試験片に
張力を付与して引っ張り強度を測定する種々の引張試験
装置が開発され、提案されている。

【０００３】一般的な引張試験装置は、試験片の端部を
挟持する一対のチャック対と、両チャック対によって端
部がそれぞれ挟持されている該試験片に張力を付与する
張力付与手段と、付与された張力を計測する計測手段と
を有している。

【０００４】そのような電線引張試験装置において、例
えば特開平８−６２１１０号公報や特許第２６３３３２
４号には、電線の端部の挟持力を高めるためのチャック
対の改良が開示されている。

【０００５】また、特公平７−２６９０１号公報に開示
されているように、変位量の検出方法に改良を加えたも
の、特公平７−２１４４３号公報や特公平７−３５６６
５号公報に開示されているように、一方のチャック対を
他方のチャック対に対して相対的に変位させるためのク
ロスヘッドの駆動方法を改善したもの、或いは特公平５
−７５２５４号公報に開示されているように、故障の有
無を診断する自動故障診断装置を併設したものが知られ
ている。

【０００６】上述した各先行技術のうち、多くのもの
は、クロスヘッドを用いて試験片の一方の端部を挟んで
いるチャック対を駆動し、このチャック対を筐体側に固
定されているチャック対と相対的に変位させて、張力を
付与する形式になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の形式のものにおいても、確実に試験片を挟持すること
と、試験片の着脱を容易にすることとを単純な構成で自
動的に両立させることは困難であった。

【０００８】この点について、上述した特開平８−６２
１１０号公報には、チャック対に連結された同期ギヤ
と、同期ギヤを開放可能に駆動する駆動シリンダの開示
があるが、チャック対の自動開閉のために駆動シリンダ
を設けることは、部品や制御のためのコストが高くな
り、好ましくない。

【０００９】本発明は上記不具合に鑑みてなされたもの
であり、単純な構成で試験片の着脱を容易にすることの
できる引張試験装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、筐体と、筐体に対して相対変位可能に連
結されたクロスヘッドと、クロスヘッドを駆動する駆動
機構と、クロスヘッドの変位により、ホームポジション
にあるときの近接状態と試験時の離反状態との間で相対
的に変位する二組のチャック対とを備えている引張試験
装置において、張力付与終了後の離反状態から上記ホー
ムポジションに戻すときの駆動力によって各チャック対
を開くように、各チャック対と上記駆動機構とを連結す
る連結部材を設けていることを特徴とする引張試験装置
である。

【００１１】この特定事項を含む発明では、予め試験片
を２組のチャック対に挟んで、駆動機構を駆動させ、ク
ロスヘッドをホームポジションから変位させて両チャッ
ク対を相対的に離反させることにより、両チャック対に
予め挟持された試験片に張力を付与し、張力の測定を行
うことが可能になる。他方、張力測定が終了した後は、
駆動機構がクロスヘッドをホームポジションに戻すこと
により、両チャック対を元の状態に戻すことになる。こ
のとき、駆動機構と各チャック対とが連結部材で連結さ
れていることにより、各チャック対がホームポジション
に戻る過程で試験片を自動的に解放し、試験終了後の試
験片を回収することが可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好ましい実施の形態について、詳述する。

【００１３】図１は本発明の実施の一形態における引張
試験装置１の概略構成を簡略化して示す斜視図であり、
図２は図１の実施の形態に係る引張試験装置１の本体ユ
ニットがホームポジションにあるときの一部を欠載して
示す斜視図である。

【００１４】図１および図２に示すように、図示の実施
の形態に係る引張試験装置１は、本体ユニット１０と、
本体ユニット１０に内蔵されている制御ユニット２とを
有している。

【００１５】本体ユニット１０は、筐体１１を有してい
る。筐体１１は、その骨格構造をなす板金製の底板１２
および底板１２上に立設された仕切り板１３を有すると
ともに、これら底板１２および仕切り板１３が、上記底
板１２の両側辺に立設された側板１４および底板１２の
後辺に立設されて両側板１４と連続する背板１５並びに
矩形のケース状に形成された天板カバー１６によって覆
われている。そして、上記制御ユニット２は、この天板
カバー１６内に収容されている。

【００１６】さらに、筐体１１の前部には、一方の側板
１４にアクリル製の片開き扉１７が取り付けられ、この
扉１７の内側に２組のチャック対２０、２１が上下に対
向した状態で配置されている。図２に示すように、扉１
７の内側にはドグ棒１７ａが突設されているとともに、
筐体１１の内側壁には、このドグ棒１７ａによって接続
／遮断される安全スイッチ１７ｂが取り付けられてい
る。そして、この安全スイッチ１７ｂにより、扉１７の
開閉状態を検出するとともに、後述するように、試験を
自動的に開始するためのスタートスイッチを構成してい
る。 また、下側のクロスヘッド２２の下方には、引き
出し状の回収部３が設けられ、後述するように試験終了
後の試験片が各チャック対２０、２１から解放されて自
重で落下した際に、該試験片を回収することができるよ
うになっている。

【００１７】図３は図１の実施の形態に係る本体ユニッ
トがホームポジションにあるときの正面部分略図であ
り、図４は図１の実施の形態に係る本体ユニットの要部
を概略的に示す構成図であり、図５は図１の実施の形態
に係る本体ユニットの一部を欠載して示す正面略図であ
る。

【００１８】これらの図を参照して、各チャック対２
０、２１は、いずれも互いに上下に並んだ矩形のクロス
ヘッド２２、２３上に取り付けられ、それぞれ左右に対
向して試験片としての端子付電線を挟持可能に構成され
ている。

【００１９】各クロスヘッド２２、２３は、一対のスラ
イドバー２４によって上下に昇降可能に連結されてい
る。このスライドバー２４は、仕切り板１３の前部に取
り付けられた棚板部２５の両側に立設されており、各ク
ロスヘッド２２、２３が上下に並んだ状態でつらいちに
連結している。

【００２０】このうち、一方のクロスヘッド２２の下部
には、ステー２６が垂下しており、このステー２６の下
部が、上記棚板部２５の直下に取り付けられたロードセ
ル２７に連結されている。従って、このクロスヘッド２
２が上方に力を受けることにより、その荷重をロードセ
ル２７によって測定することができるようになってい
る。

【００２１】このクロスヘッド２２に取り付けられてい
るチャック対２０は、一対の支軸２０ａ、２０ｂと、支
軸２０ａ、２０ｂにそれぞれ固定されて、クロスヘッド
２２の前方に配置されているチャック片２０ｃ、２０ｄ
を有している。そして、これらチャック片２０ｃ、２０
ｄを図示のように互いに接合状態で対向させることによ
り、両チャック片２０ｃ、２０ｄ間で試験片としての端
子付電線を挟持できるようになっている。また、図２の
矢印で示す鉛直方向に端子付電線の端子部分を押し込む
ことによって、これらチャック片２０ｃ、２０ｄ間に端
子部分を把持することができるようになっている。図示
の例において、一方のチャック片２０ｃには、ハンドル
２０ｅが下向きに突出した姿勢で取り付けられており、
このハンドル２０ｅを把持して補助的に手作業でチャッ
ク片２０ｃ、２０ｄの開閉動作を行うことができるよう
になっている。上記支軸２０ａ、２０ｂには、クロスヘ
ッド２２の後方に配置されている噛み合いギヤ２０ｆ、
２０ｇがそれぞれ固定されており、これら噛み合いギヤ
２０ｆ、２０ｇが、互いに噛合して対をなしている。各
噛み合いギヤ２０ｆ、２０ｇは、略扇形に形成されてお
り、その一方（噛み合いギヤ２０ｇ）には、クロスヘッ
ド２２の裏面に一端部が固定された引っ張りコイルばね
２８の他端部が固定され、この引っ張りコイルばね２８
によって各チャック片２０ｃ、２０ｄを閉じる方向に付
勢されている。

【００２２】次に、ロードセル２７と連結された上記ク
ロスヘッド２２の上方に配置された他方のクロスヘッド
２３の前面には、チャック対２１を構成する固定片２１
ａが固定されているとともに、この固定片２１ａと対を
なす回動片２１ｂが、支軸２１ｃを介してクロスヘッド
２３の前面で回動可能に連結されている。回動片２１ｂ
は、その重心が支軸２１の取り付け位置を挟んで固定片
２１ａと反対側に設定されており、これによって自重で
固定片２１ａとの間に隙間Ｃを形成することができるよ
うになっている一方、この自重に抗して支軸２１ｃを中
心に図３の時計周りに回動することにより、回動片２１
ｂは、上記隙間Ｃを閉じて固定片２１ａとの間で試験片
を挟持することができるようになっている。なお、図４
に示すように、上記クロスヘッド２３には、回動片２１
ｂの回動量を規制するための円弧形状に形成された長孔
２３ａが形成されているとともに、回動片２１ｂの背面
に突設されたガイド軸２１ｄがこの長孔２３ａに係合し
ている。さらに、ガイド軸２１ｄの後端部には、後述す
るリンク機構としてのカムフォロア２１ｅが取り付けら
れている。

【００２３】次に、図２並びに図４ないし図５を参照し
て、上述した各チャック対２０、２１間に挟持された試
験片に張力を付与するための駆動機構３０について説明
する。

【００２４】まず、図２を参照して、駆動機構３０は仕
切り板１３の背面に取り付けられたギヤードモーター３
１と、ギヤードモーター３１の出力ギヤ３２から動力が
入力される入力ギヤ３３と、この入力ギヤ３３が固定さ
れた状態で上下に延びて棚板部２５上に支持されている
台形ねじ３４と、台形ねじ３４に螺合するナットホルダ
３５とを有している。ナットホルダ３５は、その側部取
り付けられたローラー３６を仕切り板１３に転がり接触
させることにより、上下に昇降可能な状態で回動を規制
されている。このナットホルダ３５の前部には、カム凹
部３５ａが形成され、図４に示すように、組み付け時に
おいて、上側のクロスヘッド２３に取り付けられたチャ
ック対２１のカムフォロア２１ｅは、上記カム凹部３５
ａに係合している。そして、上記モーター３１を回転さ
せてその動力を上記台形ねじ３４に伝達し、さらに、台
形ねじ３４の回転によってナットホルダ３５が昇降する
動力を上側のチャック対２１に設けたカムフォロア２１
ｅに伝達することにより、下側のチャック対２０に対し
て上側のチャック対２１を相対的に上側に離反させ、両
チャック対２０、２１間で張力を付与させることができ
るようになっている。

【００２５】また、この上側のクロスヘッド２３が初期
状態で停止するホームポジションを規定するために、上
記仕切り板１３には、断面形状が六角形に形成されたロ
ッド１３ａが突設されており、後述するように、このロ
ッド１３ａの上部に、上記固定片２１ａを止定している
ボルト２１ｆの頭部が該ホームポジションで着座するよ
うになっている。

【００２６】ここで、図示の実施の形態では、駆動機構
３０の一部を構成している上記ナットホルダ３５の上部
には、フランジ３７が固定されており、上記カム凹部３
５ａの上方を覆っている。そして、このフランジ３７
が、後述するように、所定のタイミングでカムフォロア
２１ｅを下方に押し下げ、チャック対２１の回動片２１
ｂを開く方向に駆動することができるようになってい
る。

【００２７】次に、ナットホルダ３５の、上記ローラー
３６と反対側の側部には、ロッド３８が片持ち状に軸支
され、下方に垂下している。このロッド３８は、ナット
ホルダ３５が降下する際に、所定のタイミングで下側の
クロスヘッド２２に取り付けられた噛み合いギヤ２０
ｆ、２０ｇのうち、引っ張りコイルばね２８が取り付け
られているものと反対側のもの（噛み合いギヤ２０ｆ）
に突設されているピン２０ｈと当接することにより、上
側のチャック対２１と同期して下側のチャック対２０を
開くためのものである。図示の実施の形態では、あるス
トロークからさらにナットホルダ３５が降下した場合
に、ロッド３８をピン２０ｈから離脱させるために、ロ
ッド３８の側部にカムフォロア３９を取り付けるととも
に、仕切り板１３の前面に片持ち状のステー４０を設け
ている。ステー４０は、自由端側が上向きになるように
傾斜しており、その傾斜面４０に炉都度３８のカムフォ
ロア３９を案内することにより、ロッド３８を図４の実
線で示すように傾斜させ、ピン２０ｈから離脱させるこ
とができるようになっている。なお、ロッド３８とナッ
トホルダ３５との間には引っ張りコイルばね４１（図７
参照）が張設されており、カムフォロア３９がステー４
０から離れているときには、ロッド３８が鉛直な姿勢に
なるようにロッド３８を付勢している。

【００２８】図５を参照して、上記棚板部２５には、台
形ねじ３４の回転状態（速度、位相）を検出するための
フォトセンサ４３が取り付けられている。また、仕切り
板１３の前部には、下限センサ４４が設けられており、
ナットホルダ３５に付設されたドグ４５を検出すること
によってナットホルダ３５が予め設定された下限位置に
あることを検出できるようになっている。図５におい
て、４６は上限センサである。

【００２９】上記各センサ４３、４４、４６或いはスイ
ッチ４５は、本体ユニット１０に内蔵された制御ユニッ
ト２に電気的に接続されている。制御ユニット２は、マ
イクロコンピュータその他の電装品や入力部２ａ並びに
表示部２ｂで構成されており、駆動機構３０の制御の
他、ロードセル２７によって計測された荷重を表示部２
ｂに表示することができるようになっている。

【００３０】図６は図１の実施の形態に係る本体ユニッ
トの要部を示す側面部分略図であり、図７は図１の実施
の形態に係る本体ユニットの要部を示す正面部分略図で
ある。これらの図において、（Ａ）はホームポジショ
ン、（Ｂ）は固着力試験時、（Ｃ）は復帰過程における
各部材の位置を示している。また、図６および図７にお
いて、Ｌは上述したロッド１３ａにボルト２１ａが着座
する高さを示している。

【００３１】また、図８は、初期設定の際に原点復帰す
るときのタイミングチャートであり、図９は固着力試験
時のタイミングチャートである。

【００３２】図２、図３、並びに図６（Ａ）および図７
（Ａ）を参照して、本体ユニット１０がホームポジショ
ンにあるとき各チャック対２０、２１を担持しているク
ロスヘッド２２、２３は、概ね接合した状態で上下に対
向している。この状態では、下側のチャック対２０につ
いては、ロッド３８が、ピン２０ｈから退避してチャッ
ク対２０が開閉可能な状態になっている。 他方、上側
のチャック対２１の可動片２１ｂに設けたカムフォロア
２１ｅが長孔２３ａ下端で規制される位置にまで下がっ
ており、ナットホルダ３５の凹部３５ａの上面に着座し
ている。

【００３３】次に、図８を参照して、この状態で電源が
投入されると、制御ユニット２の制御により、原点復帰
動作が行われる。この過程では、電源投入後に扉１７
（図１参照）が一旦開いてから閉じられると、モーター
３１が下向きにナットホルダ３５を駆動する方向に設定
されたまま駆動される。また、モーター３１が駆動され
ると、上記フォトセンサ４３による速度の検出が行われ
る。

【００３４】仮に図８に示すように、何れかの工程での
作動中に扉１７が開かれると、まず、モーター３１の回
転が一時停止され、扉１７が閉じられた時点で再び動き
出す。扉１７は、安全スイッチとしての役割をも果たし
ている。扉１７が閉じられ、モーター３１が稼働したま
ま放置していると、ナットホルダ３５が降下することに
より、遂には、下限センサ４４がドグ４５を検出するこ
とになる。この検出に基づいて、制御ユニット２は再び
モーター３１の速度を低減し、Ｌになったところでモー
ター３１の運転を停止する。

【００３５】次に、図１ないし図７並びに図９を参照し
て、固着力試験時の各部の動作について説明する。

【００３６】図１ないし図３を参照して、まず、作業者
は、ホームポジションから扉１７を開き、各チャック対
２０、２１に端子部分を鉛直方向に沿って下向きに挿入
する。

【００３７】そして、押しても動かない大きな端子につ
いては、ハンドル２０ｃを操作して、下側のチャック対
２０に試験片Ｐの端部を挟み込む。このとき、上側のチ
ャック対２１には、上述した隙間Ｃ（図３、図７（Ａ）
参照）が形成されているので、作業者は試験片をこの隙
間内に導入して試験片の上端部をチャック対２１に添え
るだけでよい。

【００３８】この状態で扉１７を閉じることにより、安
全スイッチ１７ｂが接続され、自動的に試験が開始され
ることになる。

【００３９】図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、および図９を参
照して、安全スイッチ１７ｂが接続されると、原点復帰
が終了した本体ユニット１０においては、まず、モータ
ー３１の駆動方向が、ナットホルダ３５を上昇する方向
に切り換えられ、切り換え後にモーター３１が駆動され
る。この駆動動作は、図９に示すように、速度を漸増す
ることにより行われる。

【００４０】図４も参照して、モーター３１が予め定め
られた高速Ｈで駆動されることにより、ナットホルダ３
５は、その速度に対応して上昇し、上側のクロスヘッド
２３に取り付けられた可動片２１ｂのカムフォロア２１
ｅを持ち上げる。そして、これにより、可動片２１ｂ
は、まず、長孔２３ａで規制される範囲で軸２１Ｃ周り
に回動することにより、隙間Ｃに添えられた試験片Ｐを
固定片２１ａとの間で挟み込み、カムフォロア２１ｅが
回動し切った後は、クロスヘッド２３と一体的に上方へ
浮揚させることになる（図６（Ｂ）、図７（Ｂ）参
照）。この結果、試験片Ｐは、下側のチャック対２０と
の間で張力が付与され、その力が当該クロスヘッド２２
のステー２６からロードセル２７に伝達される。

【００４１】図９を参照して、ロードセル２７が張力を
検出し始めると、制御ユニット２は、モーターの速度を
一定の中速度に落として張力を測定する。この間、モー
ター３１は、ナットホルダ３５を上方に駆動しているの
で、試験片Ｐは、やがて強度限界に達して引きちぎられ
ることになる。試験片Ｐの破断が検出されると、制御ユ
ニットはモーター３１の速度を低減してＬに落とし、そ
の後、予め設定された時間ｔだけモーター３１の稼働を
停止する。また、モーター３１が停止すると、その回転
方向も逆向きに切り換えられる。この間、制御ユニット
２は、ロードセルによって検出された試験結果を表示部
２ｂに表示する。

【００４２】上記時間ｔが過ぎると、再びモーター３１
が駆動されることになるので、今度は、ナットホルダ３
５が下向きに駆動され、これに伴って、上側のチャック
対２１は、クロスヘッド２３と一体的に降下する。

【００４３】図６（Ｃ）に示すように、クロスヘッド２
３がホームポジションに戻ることにより、固定片２１ａ
のボルト２１ｆがロッド１３ａに着座することになる結
果、クロスヘッド２３の下方への移動はこの時点で規制
される。しかし、この段階では、図６（Ｃ）に示すよう
に、下限センサ４４は接続されないので、モーター３１
は回転し続け、ナットホルダ３５は降下し続ける。この
結果、図７（Ｃ）に示すように、ナットホルダ３５はカ
ムフォロア２１ｅに対して相対的に降下し続けることに
なり、遂には、上部に固定されたフランジ３７がカムフ
ォロア２１ｅに当接する。これにより、回動片２１ｂ
は、図７（Ｃ）において、反時計回り方向に回動し、試
験片Ｐを解放する。

【００４４】さらにフランジ３７がカムフォロア２１ｅ
を下方に駆動するタイミングは、図６（Ｃ）に示すよう
に、ロッド３８が下側のチャック対２０に設けたピン２
０ｈを下方に押し込んでチャック対２０を開くタイミン
グと一致している。この結果、両チャック対２０は、略
同時に開き、試験片Ｐを解放するので、試験片Ｐは自重
によって下方にある回収部３（図１、図２参照）内に回
収される。

【００４５】この自動回収動作が終了した後、ナットホ
ルダ３５はさらに降下し、遂には、その下部に取り付け
られたドグ４５が下限センサ４４を接続する。これに基
づいて、制御ユニット２は、図９に示すようにモーター
速度を漸減し、速度がＬに達したところでモーター３１
の稼働を停止する。

【００４６】以上説明したように、上述した実施の形態
では、連結部材としてのカムフォロア２１ｅ、ピン２０
ｈ、ロッド３８等を設けて、張力測定が終了した後は、
クロスヘッド２３をホームポジションに戻す際に、各チ
ャック対２０、２１が試験片Ｐを自動的に解放し、試験
終了後の試験片を回収部３内に回収するようにしている
ので、試験後の試験片の回収が容易になる。しかも、各
チャック対の解放動作は、連結部材によって行われてい
るので、クロスヘッド２３を駆動するときの駆動力を利
用して自動的に開閉させることができる結果、開閉のた
めの駆動源を別個に設ける場合に比べて単純な構成にな
る。

【００４７】従って、単純な構成で試験片の着脱を容易
にすることができるという顕著な効果を奏する。

【００４８】上述した実施の形態は、本発明の好ましい
具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施
の形態に限定されない。本発明の特許請求の範囲内で種
々の設計変更が可能であることは云うまでもない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
張力測定が終了した後は、試験片を自動的に解放し、試
験終了後の試験片を回収することが可能になるので、試
験後の試験片の回収が容易になる。しかも、各チャック
対の解放動作は、連結部材によって行われているので、
クロスヘッドを駆動するときの駆動力を利用して自動的
に開閉させることができる結果、駆動源を設ける場合に
比べて単純な構成になる。

【００５０】従って本発明によれば、単純な構成で試験
片の着脱を容易にすることができるという顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態における引張試験装置の
概略構成を簡略化して示す斜視図である。

【図２】図１の実施の形態に係る引張試験装置の本体ユ
ニットがホームポジションにあるときの一部を欠載して
示す斜視図である。

【図３】図１の実施の形態に係る本体ユニットがホーム
ポジションにあるときの正面部分略図である。

【図４】図１の実施の形態に係る本体ユニットの要部を
概略的に示す構成図である。

【図５】図１の実施の形態に係る本体ユニットの一部を
欠載して示す正面略図である。

【図６】図１の実施の形態に係る本体ユニットの要部を
示す側面部分略図である。

【図７】図１の実施の形態に係る本体ユニットの要部を
示す正面部分略図である。

【図８】初期設定の際に原点復帰するときのタイミング
チャートである。

【図９】固着力試験時のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 引張試験装置 ２ 制御ユニット １０ 本体ユニット ２０ チャック対 ２０ｈ ピン ２１ チャック対 ２１ｅ カムフォロア ２２ クロスヘッド ２３ クロスヘッド ３０ 駆動機構 ３５ ナットホルダ ３７ フランジ ３８ ロッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−62110（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−52654（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−50342（ＪＰ，Ｕ) 特許2633324（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−26901（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−21443（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−35665（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平５−75254（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 3/00 - 3/62 B25J 15/08 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筐体と、筐体に対して相対変位可能に連結
   されたクロスヘッドと、クロスヘッドを駆動する駆動機
   構と、クロスヘッドの変位により、ホームポジションに
   あるときの近接状態と試験時の離反状態との間で相対的
   に変位する二組のチャック対とを備えている引張試験装
   置において、 張力付与終了後の離反状態から上記ホームポジションに
   戻すときの駆動力によって各チャック対を開くように、
   各チャック対と上記駆動機構とを連結する連結部材を設
   けていることを特徴とする引張試験装置。