JP5202998B2 - チャック装置、引張試験装置、およびチャック装置の製造方法 - Google Patents
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Description
なお、ツカミ歯に割れが生じると、試験データを採取するにあたり、荷重−伸び線図への不連続線が表れるなどの不具合が発生する。
また、割れにくくするにはツカミ歯の靭性を上げることも考えられるが、靭性を上げるためにツカミ歯の硬度を下げると試験片とツカミ歯との間に摩耗が生じやすいため、割れと摩耗のバランスをとることが難しいという問題がある。
前記チャック面は、前記試験片の端部側を係合し先端が尖った山形状の複数の尖頭凸部を有するチャック歯部と、前記チャック歯部よりも前記試験片の中央部側であって前記フレームの開口部側に形成され、試験片に接すると共に、先端が平面状に形成された複数の截頭凸部を有する保持部と、を備えたことを特徴とする。
チャック歯部では、尖頭凸部の先端が試験片に食い込むため、試験片を確実に把持することができる。
一般に、試験片は、チャック面に接している部分の中でもフレーム開口部側が最も伸びるため、替刃のチャック面におけるフレームの開口部側に引張応力がかかりやすい。
本発明では、前述の保持部がチャック歯部よりもフレームの開口部側に形成されるため、試験片が局部的に伸びたとしても、試験片の伸びに対して截頭凸部の食い込み状態は開放され、引張応力を低減させることができる。
したがって、替刃の割れを防止することができ、長寿命化を図ることができる。
すなわち、割れ性および摩耗性の両方を向上させることができるので、より一層の長寿命化を図ることができる。
なお、チャック装置では、様々な径を有する試験片の引張試験を実施する。試験片の径が大きいほど試験片の伸びる量が多いため替刃に荷重がかかりやすく、割れが生じやすい。
以上より、保持部の前記フレームの開口部側端からの試験片の軸方向に沿った長さを試験片の半径の1.4倍以上1.6倍以下の範囲内とすることにより、替刃に割れが発生しにくくなり、替刃の長寿命化を図ることができる。
このように、簡単に截頭凸部を有する保持部を形成することができるので、従来の製造工程を大きく変更する必要がなく、製造性に優れている。
して大きな引張応力を加え、これに伴って試料が伸びたとしても、替刃にかかる引張応力を抑えることができ、割れ性を向上させることができる。また、割れ性の向上に伴い、硬度の大きい替刃を使用することができるので、摩耗性も向上する。
したがって、チャック装置の長寿命化を図ることができ、引張試験装置の長寿命化をも図ることができる。
例えば、従来の工程と同様にチャック面全体にチャック歯である尖頭凸部を形成し、チャック面のうちフレームの開口部側において、尖頭凸部の先端を切削する切削加工や追込加工を実施することにより保持部を形成する。
このように、従来の製造工程に切削加工または追込加工の工程を追加するだけの簡単な工程で替刃を製造することができる。したがって、製造工程を大幅に変更する必要がないので、製造性に優れている。
図1は、本発明に係る一実施形態の引張試験装置の概略を示す図である。図2は、前記実施形態の引張試験装置における一対のチャック部を示す断面図である。図3は、前記実施形態のチャック部における一対の替刃を模式的に示す断面図である。
図1において、100は、引張試験装置であり、この引張試験装置100は、例えばPC鋼棒などの高強度な素材にて形成される試験片10を把持してその引張強度を測定する装置である。
この引張試験装置100は、試験片保持部200と、台座部300と、測定手段400と、などを備えている。
試験片保持部200は、台座部300から延出する一対の支持軸201と、これらの支持軸201の先端側に固定される上サドル202と、上サドル202および台座部300の間で支持軸201に支持される下サドル203と、を備えている。上サドル202は、台座部300に設けられる図示しない応力付与手段としての油圧シリンダにより、支持軸201に沿って進退移動可能に設けられている。
保持面221Aは、ホルダ収納溝221のコ字開口部222側から連結面221B側に向かうに従って、対向する他方の保持面221Aから離隔する方向に傾斜する状態に形成されている。
また、連結面221Bの略中心位置には、ホルダ連結保持孔部221Cが設けられている。このホルダ連結保持孔部221Cには、ホルダ支持部260が固定されている。
また、滑り板230とこの滑り板230に対応する替刃ホルダの組み合わせを複数用意することで、任意の傾斜角度の傾斜摩擦面242を備えた替刃ホルダ240をチャックフレーム220に設置可能となる。
チャック面251は、山形状の尖頭凸部252Aが複数形成されたチャック歯部252と、先端が平面状の截頭凸部253Aが複数形成された保持部253と、を有している。なお、チャック面251のホルダ収納溝221のコ字開口部222側を開口端部251A、連結溝部243A側を閉口端部251Bとする。
そして、このような形状の尖頭凸部252Aにより、試験片10を確実に把持することができる。
ここで使用する試験片10は、φ40mmの径をもつ丸鋼棒である。したがって、保持部253は、開口端部251A側から30mm程度の範囲となるように形成されるが、28mm以上32mm以下の範囲であればよい。保持部253の幅が28mm未満であると、チャック面251にかかる引張応力が大きくなり、割れなどの不具合が発生するおそれがある。また、保持部の幅が32mmを超えると、試験片10をチャックする力が弱くなり、確実に把持できなくなるおそれがある。すなわち、保持部253の幅を28mm以上32mm以下の範囲で形成することによって、試験片10のチャック力を維持するとともに、チャック面251の割れの発生を防止することができる。
また、台座部300には、油圧シリンダの油圧を検出する図示しない検出手段が設けられている。この検出手段は、測定手段400に接続され、検出された油圧に応じた電気信号を測定手段400に出力する。
次に上記実施の形態の引張試験装置100におけるチャック部210の引張試験動作について説明する。
引張試験装置100にて試験片10の引張試験を実施するためには、先ず、チャック部210に試験片10を把持させる。
替刃としては、以下の3種類の硬度を有するものを使用した。硬度の指標は、ロックウェル硬度(HRC)である。
硬度A:HRC60−63
硬度B:HRC59−61
硬度C:HRC57−60
評価方法は以下の通りである。
○:摩耗しにくい
△:やや摩耗しにくい
×:摩耗しやすい
○:割れにくい
△:やや割れにくい
×:割れやすい
○:一定期間経過後の摩耗性と割れ性が同程度である
△:一定期間経過後の摩耗性と割れ性の程度がやや異なる
×:一定期間経過後の摩耗性と割れ性の程度が大きく異なる
サイズがφ15mm以上φ40mm以下の複数の試験片を以下の使用頻度で使用した場合における寿命を判定した。
使用頻度:平均20〜30本/日 で1ヶ月に20日間稼動させた。
硬度Bの替刃を使用した場合は、摩耗と割れの程度が同程度であったが、寿命が短い。
硬度Cの軟らかい替刃を使用した場合は、割れは少ないものの、摩耗が激しく寿命も短い。
なお、引張試験装置100のチャック面251の全長は、いずれも161mmであった。
実施例2では、硬度Bの替刃を使用したので、従来例に比べて割れ性に優れている分、寿命も長くなっている。
実施例3では、硬度Cの替刃を使用したので、摩耗が早く、寿命は従来例と同程度となっている。
実施例4および5では、保持部の範囲を適切に設定しなかったため、実施例1に比べて寿命が短くなっているが、従来よりも割れ性に優れている。
上述したように、上記実施形態の引張試験装置100では、試験片10を把持する替刃250のチャック面251に、先端の尖った山形状の尖頭凸部252Aを有するチャック歯部252と、先端が略平面状の截頭凸部253Aを有する保持部253を形成した。
このため、チャック歯部252の尖頭凸部252Aの先端が試験片10に食い込むことにより、試験片10を確実に把持することができる。一方、保持部253の截頭凸部253Aの先端は試験片10に食い込みが少ないため、試験片10と截頭凸部253Aとの相互間および試験片10と保持部253と接する部分において、試験片10が伸びたとしても、試験片10への引っ掛かりが開放され、截頭凸部253Aに引張応力がかからない。
したがって、保持部253において、割れが発生しにくくなる。その結果、替刃250の寿命を長くすることができる。
すなわち、割れ性および摩耗性の両方が向上するので、替刃250のさらなる長寿命化を図ることができる。
ここで、径のサイズがφ40mmである試験片10に引張試験装置100で引張応力を加えたとき、替刃250のチャック面251に当接する部分のうち、引張応力を受け、替刃250に最も伸びが生じるのは、開口端部251Aから30mm以内の範囲である。すなわち、割れの発生しやすい位置のみに保持部253を形成したので確実に割れを防止することができるとともに、チャック面251の全長で試験片10をより確実に把持することができる。
したがって、従来のチャック力を維持したまま、替刃250の割れを防止することができ、替刃250の長寿命化を図ることができる。
したがって、保持部253は、引張応力を緩和できるとともに、チャック力を維持することもできる。
このため、従来の製造方法をそのまま使用できるので、工程を大きく変更しなくてもよい。
したがって、本発明を導入するにあたり、大掛かりな作業を行う必要がなく設備投資や導入費用のコスト削減を図ることができる。
このため、試験片10の引張方向に対して尖頭凸部252Aが試験片10に食い込みやすく、替刃250のチャック力が大きくなる。すなわち、替刃250は、より確実に試験片10を把持することができる。
したがって、割れ防止のために応力緩和部253を形成しても、十分なチャック力を維持することができる。
なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
例えば、チャック歯部252と保持部253の各領域においてそれぞれの形状の凸部を形成してもよい。すなわち、チャック歯部252と保持部253に形成する凸部の形状やピッチを全く異なるものとすることができる。
これによれば、保持部253に形成する凸部の形状を自由に変えられるので、引張応力を低減しつつ試験片10を確実に把持できる形状の凸部を自由に形成することができる。
100 …引張試験装置
210 …チャック部
220 …チャックフレーム
240 …替刃ホルダ
241 …把持面
250 …替刃
251 …チャック面
252 …チャック歯部
252A…尖頭凸部
253 …保持部
253A…截頭凸部
400 …測定手段
Claims (6)
- 棒状の金属材料から形成される試験片を把持する把持面を対向させた状態で配置される一対のホルダと、これらのホルダの前記把持面に備えられた替刃設置溝にそれぞれ嵌合され前記試験片と対向するチャック面を有する替刃と、前記ホルダをそれぞれ保持し、前記試験片を挿通する開口部を端部に有するフレーム、とを具備し、前記試験片をチャックする引張試験装置のチャック装置であって、
前記チャック面は、前記試験片の端部側を係合し先端が尖った山形状の複数の尖頭凸部を有するチャック歯部と、前記チャック歯部よりも前記試験片の中央部側であって前記フレームの開口部側に形成され、試験片に接すると共に、先端が平面状に形成された複数の截頭凸部を有する保持部と、を備えたことを特徴とするチャック装置。 - 請求項1に記載のチャック装置において、
前記試験片が円柱状であり、前記保持部の前記フレームの開口部側端からの前記試験片の軸方向に沿った長さは、前記試験片の半径の1.4倍以上1.6倍以下の範囲内に形成される
ことを特徴とするチャック装置。 - 請求項1または請求項2に記載のチャック装置において、
前記尖頭凸部は、引張される前記試験片に食い込むように、その頂点と、この頂点から前記試験片の中央部側の谷部と、前記頂点から前記試験片の端部側の谷部とを結ぶ三角形において、前記頂点と前記試験片の中央側の谷部とを結ぶ直線と前記試験片の中央側の谷部と前記試験片の端部側の谷部とを結ぶ直線とがなす角度が前記頂点と前記試験片の端部側の谷部とを結ぶ直線と前記試験片の端部側の谷部と前記試験片の中央側の谷部とを結ぶ直線とがなす角度より小さい
ことを特徴とするチャック装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のチャック装置において、
前記截頭凸部は、前記尖頭凸部の頂部に加工が施されて形成されることを特徴とするチャック装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のチャック装置と、
前記試験片を前記チャック装置にて把持した状態で、前記試験片に引張応力を加える応力付与手段と、
前記応力付与手段により加えられた引張応力を測定する測定手段と、
を具備したことを特徴とした引張試験装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のチャック装置の製造方法であって、
前記替刃の前記チャック面の全体にわたって前記尖頭凸部を形成するチャック歯形成工程と、
前記尖頭凸部の頂部に加工を施して前記保持部を形成する保持部形成工程と、を実施することを特徴とするチャック装置の製造方法。
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