JP4375559B2 - 材料試験機 - Google Patents

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Description

本発明は材料試験機に関し、更に詳しくは、負荷機構に取り付けられた一対の掴み具により試験片の両端部を把持した状態で負荷を加える材料試験機に関する。
材料の引張試験等を行う材料試験機においては、一般に、相対的に接近／離隔するように変位が与えられる一対の負荷部材を備えた負荷機構を有し、その各負荷部材にそれぞれ取り付けられた掴み具により試験片Ｗの両端部を把持した状態で負荷機構を駆動することにより、試験片に負荷を加える。
このような材料試験機の要部構成の例を図３に示す。この例では、テーブル７１上に２本のねじ棹７２ａ，７２ｂを回転自在に配置し、その各ねじ棹７２ａ，７２ｂにクロスヘッド７３の両端部をナット（図示せず）を介して支持し、各ねじ棹７２ａ，７２ｂを駆動装置７４によって回転駆動することにより、クロスヘッド７３がテーブル７１に対して接近／離隔するように構成されており、テーブル７１とクロスヘッド７３が上記した負荷部材に相当する。そして、テーブル７１およびクロスヘッド７３には、それぞれ掴み具７５ａ，７５ｂが取り付けられており、これらの掴み具７５ａ，７５ｂに試験片Ｗの両端部を把持した状態で、クロスヘッド７３を例えば上昇させることによって、試験片Ｗに引張荷重が加えられる（例えば特許文献１参照）。なお、上側の掴み具７５ｂについては、クロスヘッド７３に直接取り付けられるのではなく、図示のようにクロスヘッド７３に固定されたロードセル７６に取り付けられることが多い。
このような材料試験機において、掴み具７５ａ，７５ｂとテーブル７１ないしはクロスヘッド７３（ロードセル７６）との接続構造については、図４に下側の掴み具７４ａとテーブル７１との接続構造を例にとって要部断面図で示すような構造とされる。すなわち、掴み具７５ａに軸軸８１を形成または挿入してその根元部には雄ねじ８１ａを刻設するとともに、テーブル７１には、軸８１が嵌まり込む孔８２ａが形成された接続部材８２を固定し、その接続部材８２の孔８２ａに軸８１を嵌め込んだ状態で、軸８１および接続部材８２に形成された横孔８１ｂおよび８２ｂに共通のピン８３を挿入し、その状態で雄ねじ８１ａにねじ込まれたロックナット８４を図中下向きに締めつけていくことにより、軸８１を図中上向きに引き上げる。これにより、ピン８３と横孔８１ｂ，８２ｂとのガタを解消して掴み具７５ａと接続部材８２とを一体化している。このような接続構造により、掴み具７５ａに作用する試験力をピン８３が負担するようになっている。
なお、上側の掴み具７５ｂとロードセル７６との接続構造についても、基本的には上記と同等であり、図４の構造からロックナット８４による締めつけをなくした構造が採られることが多い。
特開２００２−２５０６８２号公報
ところで、材料試験機においては、上下の掴み具の軸心が揃っていることが、正確な試験を行ううえで非常に重要である。これらの軸心がずれていると、例えば引張試験中に試験片に曲げ応力が作用し、正確な引張試験結果を得ることができない。
図４に示した従来の構造においては、接続部材８２のテーブル７１に対する位置を調節することによって、下側の掴み具７５ａの軸心を上側の掴み具７５ｂの軸心に合わせることができるようになっている。
しかしながら、掴み具７５ａを外して別の掴み具を使用し、その後、元の掴み具７５ａに戻すなど、掴み具７５ａを接合部材８２から一旦取り外すと、軸８１と孔８２ａとの間に隙間があるため、軸心の一致が再現せず、再び軸心が一致するように接合部材８２の位置を調節する必要があるという問題がある。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、接合部材に対する掴み具の取り付け位置の再現性が良く、掴み具を取り外した後に再度取り付けても、上下の掴み具の軸心の一致がくずれることのない材料試験機の提供をその課題としている。
上記の課題を解決するため、本発明の材料試験機は、相対的に接近／離隔するように変位が与えられる一対の負荷部材を備えた負荷機構を有し、その各負荷部材にそれぞれ掴み具を取り付け、その各掴み具により試験片の両端部を把持した状態で上記負荷機構を駆動することにより試験片に負荷を与える材料試験機において、上記各負荷部材のうち少なくとも一方の負荷部材と掴み具との接続構造が、掴み具に軸が形成または挿入されその根元部に雄ねじが刻設されているとともに、負荷部材側にはその軸が嵌まり込む孔を備えた接続部材が固着され、その孔に上記軸が嵌まり込んだ状態で当該軸および接続部材にそれぞれ形成されている横孔に共通のピンが差し込まれ、そのピンと各横孔とのガタが、上記雄ねじにロックナットが締めつけられることによって解消されて上記掴み具と接続部材が一体化されるとともに、上記接続部材の孔の開口部には外側に向けて広がるテーパ孔が形成されている一方、上記ロックナットにはそのテーパ面に嵌まり込むテーパ部が形成されていることによって特徴づけられる。
本発明は、接続部材に対してロックナットにより掴み具の軸を締めつけたとき、ロックナットを介して掴み具の軸をセンタリングされるように構成することによって、課題を解決しようとするものである。
すなわち、掴み具の軸を接続部材の孔に挿入してピンを差し込み、ロックナットを掴み具の軸に形成された雄ねじにねじ込んでいくと、接合部材の孔の開口部分に形成されたテーパ孔にロックナットのテーパ部が嵌まり込み、ロックナットはセンタリングされる。このロックナットは掴み具の軸の雄ねじにねじ込まれて当該軸に係合しており、従って掴み具の軸が接合部材の孔に対してセンタリングされることになり、ひいては掴み具が接合部材に対して常に一定の位置関係のもとに接合される。
本発明によれば、負荷機構の負荷部材に接合部材を介して接合される掴み具を、接合部材に対して取り付ける際に常に接合部材に対して一定の位置関係のもとに接合されることになり、上下の掴み具の軸心を一致させるべく一旦接合部材の位置を調節した後は、同じ掴み具を取り外して再度取り付けても、上下の掴み具の軸心がずれることがない。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を下側の掴み具に適用した実施の形態の要部構成を示す断面図であり、図２はロックナット６を締めつける前の状態を示す断面図である。
掴み具１には、軸１１が一突出形成または挿入されており、この軸１１の根元部に雄ねじ１１ａが刻設されている。この雄ねじ１１ａには、ロックナット２がねじ込まれており、このロックナット２の下面側には、下側ほど小径となるテーパ部２ａが突出形成されている。また、軸１１には、その軸線に直交する方向に貫通する横孔１１ｂが形成されている。
テーブル３には、掴み具１の軸１１が嵌まり込む孔４１が形成された接合部材４がボルト５によって固定されており、その孔４１の開口部には、開口側（上側）ほど大径で、かつ、上記したロックナット２のテーパ部２ａと同じテーパ角度を持つテーパ孔４１ａが形成されている。そして、この接合部材４にも、孔４１の軸線に直交する方向に貫通する横孔４２が形成されている。この接合部材４の横孔４２と、軸１１の横孔１１ｂには、これらを貫通するように１本のピン６が挿入されている。
掴み具１を接合部４に接合するには、図２に示すように、掴み具１の軸１１を接合部材４の孔４１に嵌め込み、その状態で軸１１の横孔１１ｂおよび接合部材４の横孔４２を通じてピン６を挿入する。そして、その状態においてロックナット２を雄ねじ１１ａに下向きにねじ込んでいく。ロックナット２が接合部材材４の上面に接した後には、軸１１が上方に引かれて横孔１１ｂを貫通しているピン６を持ち上げる。これにより、ピン６は軸１１の横孔１１ｂの下面に押しつけられ、かつ、接合部材４の横孔４２の上面に押しつけられた図１に示す状態となり、ピン６と横孔１１ｂ，４２間のガタが解消され、掴み具１と接合部材４、従ってテーブル３とが一体化される。
さて、以上の接合動作において、ロックナット２を雄ねじ１１ａに対して下向きにねじ込んでいくと、その下面に形成されているテーパ部２ａが接合部材４のテーパ面４１ａに嵌まり込み、ロックナット２が接続部材４の孔４１に対してセンタリングされる。掴み具１は、その軸１１が実質的にロックナット２により接続部材４に締めつけられているので、従って接続部材４に対してロックナット２とともにセンタリングされることになる。
以上の本発明の実施の形態によると、掴み具１を接合部材４に取り付けるごとに、掴み具１は常に接合部材４に対して一定の位置関係のもとに取り付けられることになり、従って、接合部材４のテーブル３に対する位置を調節して上下の掴み具の軸心を合わせた後には、下側の掴み具１を取り外して再度取り付けても、軸心がずれることがない。
なお、以上の実施の形態においては下側の掴み具に本発明を適用した例を示したが、材料試験機の形態によっては上側の掴み具にのみ本発明を適用し、あるいは上下双方の掴み具に本発明を適用することもできる。
本発明を下側の掴み具に適用した実施の形態の要部構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態におけるロックナット６を締めつける前の状態を示す断面図である。 材料試験機の要部構成の例の説明図である。 従来の材料試験機における掴み具と負荷部材との接合構造の例を示す断面図である。
符号の説明
１ 掴み具
１１ 軸
１１ａ 雄ねじ
１１ｂ 横孔
２ ロックナット
２ａ テーパ部
３ テーブル
４ 接合部材
４１ 孔
４１ａ テーパ孔
４２ 横孔
６ ピン

Claims (1)

  1. 相対的に接近／離隔するように変位が与えられる一対の負荷部材を備えた負荷機構を有し、その各負荷部材にそれぞれ掴み具を取り付け、その各掴み具により試験片の両端部を把持した状態で上記負荷機構を駆動することにより試験片に負荷を与える材料試験機において、
    上記各負荷部材のうち少なくとも一方の負荷部材と掴み具との接続構造が、掴み具に軸が形成または挿入されその根元部に雄ねじが刻設されているとともに、負荷部材側にはその軸が嵌まり込む孔を備えた接続部材が固着され、その孔に上記軸が嵌まり込んだ状態で当該軸および接続部材にそれぞれ形成されている横孔に共通のピンが差し込まれ、そのピンと各横孔とのガタが、上記雄ねじにロックナットが締めつけられることによって解消されて上記掴み具と接続部材が一体化されるとともに、
    上記接続部材の孔の開口部には外側に向けて広がるテーパ孔が形成されている一方、上記ロックナットにはそのテーパ面に嵌まり込むテーパ部が形成されていることを特徴とする材料試験機。
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