JP3983938B2 - 熱機械測定装置の引っ張り測定用試料長さ設定治具及びそれを備えた熱機械測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
試料の温度変化に対する力学的性質を測定する熱機械測定装置の引っ張り測定用試料長さ設定治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱機械測定装置の引っ張り測定用試料長さ設定治具の使用目的は、繊維形状やフィルム形状の試料に張力を掛けて熱機械測定を行う引っ張り方式の場合に、試料の有効な長さである１組の試料把持チャック５、６の向かい合った面同士の距離を例えば２０ｍｍや１０ｍｍなどに精度良く規定することである。また、繊維形状やフィルム形状の試料ではしわが寄ったり縮れたりし易いため、引っ張り測定用試料長さ設定治具を用いなかったとすると、フィルム形状試料の両端を試料把持チャック５、６で掴む場合に相互に試料把持チャック５、６が平行にならず角度が付いてしまったり、軟らかい繊維形状の試料など試料把持チャック５、６で掴んだ後では、試料が僅かな張力で伸びてしまい試料長さを正確に測定することが困難になるといった不具合が発生するが、これらの不具合を解消するためにも引っ張り測定用試料長さ設定治具は有効である。
【０００３】
従来の引っ張り測定用試料長さ設定治具の具体的な構成例を、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６に示す。図５（ａ）、図５（ｂ）は引っ張り測定用試料長さ設定治具の構成図のうちの平面図、斜視図である。図６は図５の構成を用いて試料を固定した状態図である。図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６の構成例は、試料長さを規定する複数の基準板を１個の引っ張り測定用試料長さ設定治具本体で使えるように、基準板を着脱可能な構成としたものである。引っ張り測定用試料長さ設定治具本体２１に長方形の溝を造り、溝の幅は試料把持チャック５、６の幅と、溝の深さは基準板２４の厚さと同一であり、溝の底は平滑な平面となっており、この溝の中に試料把持チャック５、６や基準板を設置すれば向きや位置がずれにくくなる。１組の試料把持チャック５、６はそれぞれ２枚の金属板部品で構成され、５ａおよび５ｂと６ａおよび６ｂ間に基準板２４を挟んでから試料を試料把持チャック５、６で掴めば、基準板２４の長さと試料の規定された長さは一致する。所望の長さに加工された基準板２４を使用すれば複数の試料長さに対応することができるので、例えば１ｍｍ刻みの長さの異なる基準板を複数枚用意することも可能である。試料把持チャックは試料の両端に１個ずつ合計１組あるが、それぞれ表側と裏側の部品で１個となり、試料の片端を５ａと５ｂおよび６ａと６ｂの間に挟んで表側と裏側の部品をねじ７等で固定することにより試料を掴む。試料把持チャック５、６の裏側部品５ｂおよび６ｂと基準板２４は同じ厚さに造られているので、試料を試料把持チャック５、６の裏側部品５ｂおよび６ｂと基準板２４の上に載せたときは、部品の継ぎ目に段差は発生せず同一平面上に試料が載るので、試料に弛み等は発生しない。
【０００４】
溝の横に目盛を刻んであるが、この目盛は試料把持チャック５、６の端がゼロおよび基準板の長さになるように刻んであるので、基準板と試料の有効な長さが一目で確認できるようにした工夫である。
図５（ａ）および図５（ｂ）の構成例では、更に試料が加熱により溶断したような場合に試料把持チャックが加熱炉中に落下してしまうことを防止するための工夫があり、熱機械測定装置の試料保持管の一部に吊り下がるようにするためのかぎの手になった留め金１６ａおよび１６ｂが、試料把持チャック６の６ａおよび６ｂに設けられている。
【０００５】
また、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように引っ張り測定用試料長さ設定治具本体３１に試料長さを規定する基準板が一体となった構成の試料長さ設定治具、または引っ張り測定用試料長さ設定治具本体３１に常に基準板が固定された試料長さ設定治具で、試料把持チャック５、６をねじ３２等で規定された位置に固定できるような構成のものがある。図７（ａ）および図７（ｂ）の例では、基準板は引っ張り測定用試料長さ設定治具本体３１と一体となっており、試料把持チャック５、６の位置には試料把持チャック５、６の裏側部品５ｂおよび６ｂを僅かな遊びを残して収容可能な窪みが空けられ、更に基準板と試料把持チャック５、６の間に遊びが無くなるようにねじ３２等で締め付けて固定可能である。図８に、図７の構成において、ねじ３２を締め込むことにより試料保持チャック５ｂ、６ｂを固定した状態図を示す。このような構成では、試料把持チャック５、６で試料を掴む作業の間、指で試料把持チャック５、６や基準板を押さえ続ける必要がないため、作業が容易になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構成例では、引っ張り測定用試料長さ設定治具の構成や試料の両端を掴む作業を行う際に、以下のような不具合が発生する。
１組の引っ張り測定用試料長さ設定治具で試料長さを規定する複数の基準板を使えるように、基準板を着脱可能な構成とした試料長さ設定治具では、基準板および試料把持チャックが固定されていないために、それぞれを指で押さえながら試料を掴む作業を行わなければならないという不具合が発生する。
【０００７】
図５（ａ）および図５（ｂ）の構成例では、５ａおよび５ｂからなる片端の試料把持チャック５は試料長さ設定治具本体２１の左側に固定された垂直で低い壁面を造る部品３ａに突き当てて使用するから、試料を試料把持チャック５の表側と裏側の部品で挟みねじ７で固定する作業の間、基準板２４と試料把持チャック５の間に遊びが無くなるように、もう一方の片端の６ａおよび６ｂからなる試料把持チャック６を試料長さ設定治具本体２１の左側の部品３ａに向けて押し付けるように指で押さえ続ける必要がある。フィルム状試料の幅は４ｍｍ程度以下であり、繊維状試料の直径は非常に細いため、試料把持チャック５、６は数ｍｍ角程度の大きさの小さな部品である。また試料の張力に与える影響を最小限にするため、できる限りの軽量化が施されている。そのため、試料把持チャック５、６で試料を掴む作業は、試料にしわが発生したり、試料把持チャックに試料長さ設定治具本体２１の平滑平面上で回転して角度が付いたりしないよう、強く試料把持チャック６ａおよび６ｂと基準板２４を左方向へ押し付けながら、かつ微妙な指の動きで細かい部品を正確に扱わなければならないという困難な作業が必要である。
【０００８】
また、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように試料長さ設定治具本体３１に試料長さを規定する基準板が一体となった構成の試料長さ設定治具、または常に基準板が固定された試料長さ設定治具で、試料把持チャックもねじ３２等で規定された位置に固定できるような構成とした試料長さ設定治具では、試料把持チャックで試料を掴む作業が容易という利点があるが、基準板の長さを変えられないので複数組の試料長さ設定治具本体３１が必要になるという不具合や、試料長さ設定治具本体３１から試料および試料を掴んだ試料把持チャックを外す方法に課題がある。
【０００９】
基準板が一体化されまたは常に固定され試料把持チャックの位置も規定されると、複数の試料長さに対応できず試料長さは１種類のみとなる。試料長さを変化させる必要がある場合は、基準板の長さが異なる複数の試料長さ設定治具本体を用意しておかなければならない。大きな金属板に基準板の長さが異なる複数の試料長さ設定治具本体をいくつか埋め込んだ構成にすれば、複数の試料長さ設定治具は必要なく大きな金属板一枚で十分であるが、金属板自体の大きさが、試料長さ設定治具本体の数が増えた分だけ、かつ隣接する設定治具本体の間に作業の邪魔にならないように設定治具本体よりも数倍以上広い空きスペースを設ける必要があるため、１個の場合に比較して例えば１０倍程度に大きくなり、取り扱いに不便である。
【００１０】
更に、試料長さを規定する基準板が常に固定されていると、両端の試料把持チャック５、６を試料長さ設定治具本体に固定する際に、片端毎に独立したねじ３２等の固定手段が必要になるため、２カ所の固定作業を行う必要がある。
上記のいずれの構成例においても、試料長さ設定治具本体から試料および試料を掴んだ試料把持チャック５、６を外すとき、試料の両端の試料把持チャック５、６を試料の水平を保ったまま平行に持ち上げることは実際上かなり困難なため、例えば試料把持チャックの上部を試料の中央側に傾けて持ち上げる方法が採られる。このとき試料に曲げ変形が加わるので硬い試料や折れやすい試料が永久変形してしまったり破損したりしてしまう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明は、上記の課題を解決するために、図１（ａ）および図１（ｂ）において示された、試料の有効な長さを規定する基準板４が着脱可能な構成となっている引っ張り測定用試料長さ設定治具において、試料を支え持たせる目的の試料把持チャック５（５ａおよび５ｂ）と６（６ａおよび６ｂ）で試料の両端を掴む作業時に、前記基準板４および前記試料把持チャック５ａおよび５ｂと６ａおよび６ｂの位置がずれて試料の有効な長さに誤差が生じないよう、および作業者の負担を軽減し前記作業を容易に行えるよう、前記基準板４および前記試料把持チャック５（５ａおよび５ｂ）と６（６ａおよび６ｂ）を１箇所のねじ２等で固定する手段を有する構造とし、かつ試料を把持チャックにより掴んだ後に基準板４を横滑りさせて取り除くための平滑平面１ａを有する構造とし、前記平滑平面上で前記試料長手方向に直交する方向に、片側は長手方向に平行な壁面として前記試料把持チャックおよび前記基準板を沿わせることができ、もう一方の片側は開放され、前記基準板を前記試料長手方向に直交する開放された方向へ抜き取ることを可能とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施例を示す構成図のうちの平面図で、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施例を示す構成図のうちの斜視図である。部品の材質は、全て金属製である。
【００１３】
１は、試料長さ設定治具本体であり、試料把持チャック５、６の裏側部品５ｂと６ｂ、基準板４を設置するための平滑平面１ａを有する。
２は、試料把持チャック５、６の裏側部品５ｂと６ｂおよび基準板４を固定するための試料把持チャック固定ねじであり、雄ねじである。固定手段として、加工性および固定作業の操作性に優れるねじを選択した。
【００１４】
３ａは、試料の長手方向に垂直で、かつ平滑平面１ａに対しても垂直な低い壁面を造る部品であり、試料長さ設定治具本体１に固定されている。
３ｂは、ねじ２を通す雌ねじを持つねじ固定部品である。この実施例では、平滑平面１ａに対し垂直で、かつ３ａにより造られる垂直な壁面と向かい合う位置に低い壁面を造る部品を兼ねている。３ａの壁面が垂直な理由は、スペーサー８を固定しやすくするためである。試料長さ設定治具本体１に固定されている。
【００１５】
４は、試料長さを規定する基準板であり、例として長さ２０ｍｍの場合を示している。
５ａおよび５ｂは、１個の試料把持チャック５を構成する金属板部品であり、５ａは表側部品、５ｂは裏側部品となっている。同じく６ａおよび６ｂは、１個の試料把持チャック６を構成する金属板部品であり、６ａは表側部品、６ｂは裏側部品となっている。６ａおよび６ｂには、試料が加熱により溶断したような場合に試料把持チャックが加熱炉中に落下してしまうことを防止するための工夫があり、熱機械測定装置の試料保持管の一部に吊り下がるようにするためのかぎの手になった留め金１６ａおよび１６ｂが設けてある。
【００１６】
７は、試料把持チャック５、６の表側部品と裏側部品を規定した面同士で接触させ、試料を挟んで固定するための試料把持チャック結合ねじである。１個の試料把持チャックでねじ７を２本使用する。
８は、試料把持チャック５、６の部品５ｂと６ｂおよび基準板４を平滑平面１ａに設置した際に、ねじ２を締め込んでしっかりとこれらを固定するためのスペーサーである。基準板４の長さが長い場合は、短いスペーサーを用い、基準板４の長さが短い場合は、長いスペーサーを用いる。
【００１７】
図２は、所定の位置に試料把持チャック５、６の裏側部品５ｂおよび６ｂ、基準板４およびスペーサー８を設置し、これらを隙間なく直列に並べ、ねじ２を締め込むことにより、試料保持チャックの裏側部品５ｂを試料長さ設定治具本体１の垂直な低い壁面を造る部品３ａに押し付けるようにして固定した状態を示す。基準板４の長さは、試料長さ設定治具本体１に刻んだ目盛により確認することができる。直列に並べる際には、各部品を奥側の壁面に沿わせることにより、試料９の長手方向での試料把持チャックの位置ずれを防止する。基準板４と試料把持チャック５、６の裏側部品５ｂと６ｂの上に、フィルム形状の試料９が載っている。
【００１８】
図３は、図２の状態からさらに試料把持チャック５、６の表側部品５ａおよび６ａを５ｂおよび６ｂの上に置き、試料９を挟み込むようにねじ７で試料９を固定した状態を示す。これら５ｂ、６ｂ、４、８は、ねじ２により固定されているため、試料９を挟むためにねじ７をドライバーで締め込む際に試料把持チャック部品５ｂ、６ｂが動くことがないので、簡単に行える。
【００１９】
図４は、図３からねじ２を緩め、基準板４およびスペーサー８を壁がない手前側に横滑りさせて取り外した状態を示す。図３から図４への変化から分かるように、平滑平面１ａは手前が開放されているため、基準板４およびスペーサー８は、試料９と試料把持チャック５（５ａおよび５ｂ）と６（６ａおよび６ｂ）の位置関係を乱すことなく手前へ引き抜くことが可能である。図４の状態から、一体となった試料９と試料把持チャック５（５ａおよび５ｂ）と６（６ａおよび６ｂ）を、試料９を曲げたりせずにそのまま持ち上げて熱機械測定装置に設置することが可能となる。
【００２０】
図９は、本発明の第２の実施例を示す構成図のうちの平面図で、簡単のため試料把持チャックや基準板等は省いてある。部品の材質は、全て金属製である。４２は、長い行程を持つねじであり、４８は、ねじ４２の尾端に回転自在に取り付けられて試料把持チャック部品を押しつけるための金具である。ねじ４２が長い行程を有することにより、基準板４の長さが異なってもスペーサー等で調整する必要が無く、試料把持チャック等を固定することが可能である。
【００２１】
図１０は、本発明の第３の実施例を示す構成図のうちの平面図で、簡単のため試料把持チャックや基準板等は省いてある。部品の材質は、全て金属製である。５２はばねであり、一端に試料把持チャック部品を押しつけるための金具５８が取り付けられている。ばね５２を少し押して短くし、試料把持チャック等を３ａおよび５８で挟む。ばねを元に戻せば、ばねの弾性により試料把持チャック等を固定することが可能である。ばねは、複数の長さのばねを用意されており、基準板４の長さが異なってもスペーサー等で調整するのではなく、最適な長さのばねに取り替えて試料を掴む作業を行う。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、試料の有効な長さを規定する基準板が着脱可能な構成となっている引っ張り測定用試料長さ設定治具において、基準板および試料把持チャックをねじ等で固定する手段を有する構造としたので、試料を試料把持チャックでねじ止めする作業の間、指で試料把持チャックや基準板を強く押さえ続ける必要がなくなり、作業が容易になる。試料把持チャック固定ねじは、１箇所で基準板と試料把持チャックとスペーサー等を固定することが可能であり、繁雑な作業を必要としない。
【００２３】
基準板および前記試料把持チャックを固定する機構を有しながら、基準板を横滑りさせることにより試料に余分な外力を加えることなく、試料把持チャック間から基準板を抜き取ることが可能となったので、試料を引っ張り測定用試料長さ設定治具から取り上げる際に試料は変形しないようになり、試料の破損や内部応力の蓄積を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例を示す構成図のうちの平面図、（ｂ）は本発明の第１の実施例を示す構成図のうちの斜視図である。
【図２】試料把持チャック、基準板、スペーサーを固定した状態図である。
【図３】試料を固定した状態図である。
【図４】試料を固定した後、基準板、スペーサーを横滑りさせて取り外した状態図
【図５】（ａ）は従来の技術による引っ張り測定用試料長さ設定治具の構成図のうちの平面図、（ｂ）は従来の技術による引っ張り測定用試料長さ設定治具の構成図のうちの斜視図である。
【図６】従来例の試料を固定した状態図である。
【図７】（ａ）は基準板が一体となった従来例の平面図、（ｂ）は基準板が一体となった従来例の斜視図である。
【図８】ねじを締め込むことにより試料保持チャックを固定した従来例の状態図である。
【図９】本発明の第２の実施例を示す構成図のうちの平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施例を示す構成図のうちの平面図である。
【符号の説明】
１ 本発明の実施例の、試料長さ設定治具本体
１ａ 平滑平面
２ 本発明の第１の実施例の、試料把持チャック固定ねじ
３ａ 垂直で低い壁面を造る部品
３ｂ 本発明の第１の実施例のねじ固定部品
４ 本発明の実施例の、試料長さを規定する基準板
５ 試料把持チャック
５ａ 試料把持チャックの表側部品
５ｂ 試料把持チャックの裏側部品
６ 試料把持チャック
６ａ 試料把持チャックの表側部品
６ｂ 試料把持チャックの裏側部品
７ 試料把持チャック結合ねじ
８ 本発明の第１の実施例のスペーサー
９ 試料
１６ａ ６ａの一部で、かぎの手になった留め金
１６ｂ ６ｂの一部で、かぎの手になった留め金
２１ 従来例の試料長さ設定治具本体
２４ 従来例の試料長さを規定する基準板
３１ 従来例の試料長さ設定治具本体
３２ 従来例の試料把持チャック固定ねじ
４２ 本発明の第２の実施例の、長い行程を持つ試料把持チャック固定ねじ
４３ｂ 本発明の第２の実施例の、ねじ固定部品
４８ 本発明の第２の実施例の、試料把持チャック部品を押しつけるための金具
５２ 本発明の第３の実施例の、ばね
５３ｂ 本発明の第３の実施例の、ばね固定部品
５８ 本発明の第３の実施例の、試料把持チャック部品を押しつけるための金具

Claims (3)

1. 試料の温度変化に対する力学的性質を測定する熱機械測定装置の測定対象である繊維形状またはフィルム形状の試料を、熱機械測定装置に設置するための熱機械測定装置の引っ張り測定用試料長さ設定治具であって、前記試料の両端を把持する１組の試料把持チャックと、前記試料の有効長さを規定する目的で１組の前記試料把持チャック間に挟む平行な２辺を有する固定されていない基準板と、前記試料把持チャックと前記基準板を同一平面上に並べるための平滑平面と、前記平滑平面上に前記試料の長手方向に垂直で、かつ前記平滑平面に対しても垂直な１面の壁面と、前記平滑平面上に並べられた１組の前記試料把持チャックおよび前記基準板を前記壁面に向かう方向に押し付けて固定する手段とを備え、前記平滑平面上で前記試料長手方向に直交する方向に、片側は前記試料長手方向に平行な壁面として前記試料把持チャックおよび前記基準板を沿わせることができ、もう一方の片側は開放され、前記基準板を前記試料長手方向に直交する開放された方向へ抜き取ることが可能な構造とした熱機械測定装置の引っ張り測定用試料長さ設定治具。
2. 前記壁面に向かう方向に押し付けて固定する手段は、スペーサと該スペーサを押し付けるネジとからなることを特徴とする請求項１記載の熱機械測定装置の引っ張り測定用試料長さ設定治具。
3. 請求項１または２記載の引っ張り測定用試料長さ設定冶具を備えた熱機械測定装置。

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