JPWO2015019446A1

JPWO2015019446A1 - 材料試験機の治具装着装置

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Publication number: JPWO2015019446A1
Application number: JP2015530604A
Authority: JP
Inventors: 小嶺　徳晃; 徳晃小嶺
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: JP6004113B2; US9677982B2; US20160161380A1; WO2015019446A1

Abstract

クロスヘッド７３にグリップ１０を装着するときには、ジョイント４０からピン６２とアダプタ５０とを取り外す。そして、ジョイント４０の中空部４５内にグリップ１０のボス１３を挿入し、ピン６２を、グリップ１０のボス１３に形成された貫通孔１４とジョイント４０における筒状体４１に形成された孔部４２にわたって挿入する。クロスヘッド７３に圧盤３０を装着するときには、アダプタ５０をジョイント４０に装着する。また、アダプタ５０に対して圧盤３０を装着する。そして、アダプタ５０の孔部５２に対して押しネジを挿入する。

Description

この発明は、引張試験と圧縮試験との両方を実行可能な材料試験機において、引張試験を行うときに試験片を把持するためのグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧する押圧部材とを選択的に装着可能な材料試験機の治具装着装置に関する。なお、この明細書で述べる圧縮試験とは、試験片に圧縮力を付与する各種の試験を意味し、試験片に対して曲げを生じさせる圧縮力を付与する曲げ試験を含む概念である。

引張試験と圧縮試験との両方を実行可能な材料試験機においては、クロスヘッドに対して、引張試験を行うときに試験片を把持するために使用される治具であるグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧するために使用される治具である圧盤とを選択的に装着可能とする必要がある。

従来の材料試験機においては、グリップをクロスヘッドに装着するための治具装着装置と、圧盤をクロスヘッドに装着するための治具装着装置とを個別に準備し、それらの治具装着装置を試験内容に応じて選択的に使用していた。このため、引張試験から圧縮試験へ、あるいは、圧縮試験から引張試験へと試験方法を変更する場合には、治具装着装置自体を取り替える必要が生じ、煩雑な作業が必要となり、また、取り替えのために時間がかかるという問題があった。

これに対して、グリップや圧盤が治具装着装置を介して接続されるロードセルと、このロードセルを保持する保持部材と、この保持部材を昇降することにより保持部材とテーブル間において供試体を負荷する駆動機構とを備え、治具装着装置が、互いに自在継手としての機能を実現すべきピン連結された上部材と下部材を有するとともに、上部材には、圧盤の装着部が設けられている材料試験機が提案されている（特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された従来の治具装着装置の概要図である。

この治具装着装置においては、ロードセル１０１が、クロスヘッド１０２の上面において、クロスヘッド１０２に開口する貫通穴と同軸で設置されている。そして、ネジロッド１０３が、貫通穴とロードセル１０１を貫通し、このネジロッド１０３の頭部に形成されたネジ部に螺合するロックナット１０４の作用により、ロードセル１０１がネジロッド１０３に固定されている。

ネジロッド１０３の下端部には、フォーク部１０５が連結されている。このフォーク部１０５には、ピン１０６を挿入可能なピン孔が形成されている。この治具装着装置に対して試験片を把持するためのグリップ（図示を省略）を装着する場合には、グリップに形成された頭部をフォーク部１０５の凹部１０７内に挿入し、グリップの頭部に形成された貫通孔内にピン１０６を挿入することにより、グリップをフォーク部１０５に装着する。この場合には、フォーク部１０５に形成されたピン孔やグリップの頭部に形成された貫通孔とピン１０６との間に隙間があったとしても、グリップは引張試験時に下方に牽引されることから、その隙間が材料試験に影響を与えることはない。

一方、この治具装着装置に対して圧盤１０８を装着する場合には、図５に示すように、圧盤１０８における押圧部１０９に付設された段付き連結ロッド１１０の頭部をフォーク部１０５の凹部１０７内に挿入し、圧盤１０８の頭部に形成された貫通孔内にピン１０６を挿入することにより、圧盤１０８をフォーク部１０５に装着する。そして、段付き連結ロッド１１０の大径部の外周面に形成された雄ネジに対して、ロックナット１１１の内周面に形成された雌ネジを螺合させる。しかる後、このロックナット１１１をフォーク部１０５に対して当接させるとともに、ロックナット１１１の作用により圧盤１０８をピン１０６側に引きつけて、圧盤１０８をフォーク部１０５に対して固定する。これにより、フォーク部１０５に形成されたピン孔や段付き連結ロッド１１０の頭部に形成された貫通孔とピン１０６との間に隙間があったとしても、圧盤１０８をフォーク部１０５に対して確実に固定することが可能となる。

特開２００８−１９６８８０号公報

特許文献１に記載された治具装着装置は、グリップや圧盤１０８を選択的に装着可能な優れたものではあるが、以下に述べるような問題が生ずる場合がある。

図６は、図５に示す状態における段付き連結ロッド１１０の大径部の外周面に形成された雄ネジとロックナット１１１の内周面に形成された雌ネジとの螺合関係を示す拡大図である。

図５に示す治具装着装置においては、ロックナット１１１の作用により圧盤１０８をピン１０６側に引きつけて圧盤１０８をフォーク部１０５に対して固定する構成であることから、図６に示すように、段付き連結ロッド１１０の大径部の外周面に形成された雄ネジにおける下側のネジ面と、ロックナット１１１の内周面に形成された雌ネジにおける上側のネジ面とが当接している。すなわち、この状態においては、段付き連結ロッド１１０の大径部の外周面に形成された雄ネジにおける上側のネジ面と、ロックナット１１１の内周面に形成された雌ネジにおける下側のネジ面との間には、隙間が生じている。

圧縮試験を実行するため、圧盤１０８により試験片を押圧したときには、圧盤１０８に上向きの力が作用する。このため、段付き連結ロッド１１０を上方向に移動させようとする力により、段付き連結ロッド１１０の大径部の外周面に形成された雄ネジにおける上側のネジ面とロックナット１１１に内周面に形成された雌ネジにおける下側のネジ面との間に形成された隙間が解消する方向に圧盤１０８が移動する。このため、試験力と変位との関係が不連続となり、正確な圧縮試験を実行することができないことになる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、グリップと押圧部材とを選択的に装着可能であり、かつ、正確に圧縮試験を実行することが可能な材料試験機の治具装着装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、引張試験を行うときに試験片を把持するためのグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧する押圧部材とを選択的に装着可能な材料試験機の治具装着装置であって、前記グリップにおけるボスが挿入可能な中空部と、当該中空部内に前記グリップにおけるボスを挿入した状態で、前記グリップにおけるボスに形成された貫通孔を貫通するピンを挿入可能な孔部と、が形成されたジョイントと、前記押圧部材におけるボスが挿入可能な中空部を備えたアダプタと、前記アダプタにおける中空部内に前記押圧部材におけるボスが挿入され、前記アダプタと前記押圧部材とが面接触する状態で、前記押圧部材を前記アダプタに固定するための押圧部材固定部材と、を備え、前記ジョイントと前記アダプタとが面接触するとともに、前記アダプタを前記ジョイントに固定するアダプタ固定機構を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アダプタ固定機構は、前記アダプタに形成された雌ネジと螺合する、前記ジョイントに形成された雄ネジである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記押圧部材固定部材は、前記押圧部材のボスを押圧する押しネジである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記押圧部材におけるボスの外周部には、前記押しネジの頭部が侵入可能な溝部が形成される。

請求項５に記載の発明は、引張試験を行うときに試験片を把持するためのグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧する押圧部材とを選択的に装着可能な材料試験機の治具装着装置であって、前記グリップにおけるボスが挿入可能な中空部が形成された筒状体を有し、当該筒状体には、その内部に前記グリップにおけるボスを挿入した状態で、前記グリップにおけるボスに形成された貫通孔を貫通するピンを挿入可能な孔部が形成されるとともに、その内壁に雌ネジが形成されたジョイントと、フランジ部と、前記押圧部材におけるボスが挿入可能な中空部とを有するとともに、前記ジョイントにおける筒状体の内壁に形成された雌ネジと螺合可能な雄ネジがその外周部に形成されたアダプタと、前記ジョイントにおける中空部内に前記押圧部材におけるボスが挿入され、前記アダプタと前記押圧部材とが面接触する状態で、前記押圧部材を前記アダプタに固定するための押圧部材固定部材と、を備え、前記ジョイントにおける雌ネジと前記アダプタにおける雄ネジとが螺合した状態においては、前記ジョイントにおける筒状体の下面と前記アダプタにおけるフランジ部の上面とが面接触することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記押圧部材におけるボスは円筒状の形状を有するとともに、その外周部には溝部が形成され、前記アダプタには、その外周部から中空部に至る孔部か形成されており、前記押圧部材固定部材は、前記アダプタにおける孔部を通過して、前記押圧部材におけるボスに形成された溝部に侵入する押しネジである。

請求項１および請求項５に記載の発明によれば、ジョイントに対してアダプタを着脱することで、グリップと押圧部材とを容易に選択して装着することができる。このとき、ジョイントとアダプタおよびアダプタと押圧部材とが面接触していることから、ジョイントとアダプタと押圧部材との位置関係を一定に維持することができ、正確に圧縮試験を実行することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、アダプタを容易にジョイントに対して固定することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、押しネジにより押圧部材を容易にアダプタに対して固定することが可能となる。

請求項４および請求項６に記載の発明によれば、溝部の作用により、押圧部材の回転角度位置にかかわらず、押圧部材をアダプタに対して固定することが可能となる。

この発明に係る治具装着装置を適用する材料試験機の概要図である。この発明に係る治具装着装置の概要図である。ジョイント４０に対して、アダプタ５０を介して圧盤３０を装着した状態を示す側面図である。ジョイント４０とアダプタ５０とを示す側面図である。従来の治具装着装置の概要図である。段付き連結ロッド１１０の大径部の外周面に形成された雄ネジとロックナット１１１の内周面に形成された雌ネジとの螺合関係を示す拡大図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、この発明に係る治具装着装置を適用する材料試験機の構成について説明する。図１は、この発明に係る治具装着装置を適用する材料試験機の概要図である。なお、図１においては、試験片ＴＰに対して引張試験を実行するために、材料試験機に一対のグリップ１０、２０が装着されている状態を示している。

この材料試験機は、テーブル７１上に立設された一対の支柱７２と、これらの支柱７２の上部を連結するクロスヨーク７４とを備える。各支柱７２の内部には、図示を省略したネジ棹が各々配設されている。各ネジ棹は、図示を省略したモータの駆動により、同期して回転する。また、この材料試験機は、一対の支柱７２に沿って昇降可能なクロスヘッド７３を備える。クロスヘッド７３の両端部にはナットが内蔵されており、これらのナットは一対のネジ棹と螺合している。このため、一対のネジ棹が同期して回転することにより、クロスヘッド７３が昇降する。

クロスヘッド７３下面には、試験片ＴＰの上端を把持するためのグリップ１０が、後述するジョイント４０を介して固定されている。このジョイント４０は、ロックナット６１の作用により、クロスヘッド７３の上面側に固定されたロードセル６３と接続されている。また、テーブル７１には、試験片ＴＰの下端を把持するためのグリップ２０が配設されている。

なお、試験片に対して圧縮試験を行う場合には、上側のグリップ１０にかえて、後述する押圧部材としての圧盤３０が装着される。また、同様に、試験片に対して圧縮試験を行う場合には、下側のグリップ２０にかえて、圧縮試験を行う試験片を載置するための支持部材が装着される。

次に、この発明に係る材料試験機の治具装着装置の構成について説明する。図２は、この発明に係る治具装着装置の概要図である。また、図３は、図２に示すジョイント４０に対して、アダプタ５０を介して圧盤３０を装着した状態を示す側面図である。さらに、図４は、ジョイント４０とアダプタ５０とを示す側面図である。なお、図３および図４においては、ジョイント４０の一部のみを図示している。

この材料試験機の治具装着装置は、クロスヘッド７３に対して、引張試験時に使用されるグリップ１０と、圧縮試験時に使用される圧盤３０とを選択的に装着可能とするためのものであり、ジョイント４０と、アダプタ５０とを備える。

グリップ１０は、つかみ具とも呼称されるものであり、引張試験を実行するときに使用される治具である。このグリップ１０は、図１に示す試験片ＴＰを把持するための一対のつかみ歯１１と、このつかみ歯１１を開閉操作するためのレバー１２と、ボス１３とを備える。ボス１３には、後述するピン６２を貫通させることができる貫通孔１４が形成されている。なお、図１に示すグリップ２０も、このグリップ１０とほぼ同様の構成を有している。

一方、圧盤３０は、この発明に係る押圧部材として機能するものであり、圧縮試験を実行するときに使用される治具である。この圧盤３０は、圧縮試験がなされる試験片を押圧するための押圧部３１と、この押圧部３１に付設されたボス３２とから構成される。押圧部３１の上面は、平面３４となるように加工されている。また、ボス３２の外周面には、溝部３３が形成されている。

ジョイント４０は、グリップ１０におけるボス１３が挿入可能な中空部４５が形成された筒状体４１と、連結部４３と、ネジ部４４とを備える。図２に示すように、ジョイント４０における連結部４３はクロスヘッド７３に穿設された孔部を貫通しており、ネジ部４４はロードセル６３における孔部を貫通している。そして、ロードセル６３は、ジョイント４０におけるネジ部４４と螺合するロックナット６１の作用により、ジョイント４０の上部と連結される。

ジョイント４０における筒状体４１には、その内部にグリップ１０におけるボス１３を挿入した状態で、ボス１３に形成された貫通孔１４を貫通するピン６２を挿入可能な孔部４２が形成されている。また、筒状体４１の内壁には、雌ネジ４７が形成されている。この雌ネジ４７は、後述するアダプタ５０の外周部に形成された雄ネジ５６と螺合可能となっている。さらに、筒状体４１の下面は、平面４６となるように加工されている。

アダプタ５０は、フランジ部５５と、このフランジ部５５の中央において圧盤３０におけるボス３２が挿入可能な中空部５１とを有する。アダプタ５０におけるフランジ部５５の上方の外周部には、上述したジョイント４０における筒状体４１の内壁に形成された雌ネジ４７と螺合可能な雄ネジ５６が形成されている。このアダプタ５０におけるフランジ部５５の上面は、平面５３となるように加工されている。また、このアダプタ５０の下面も、平面５４となるように加工されている。さらに、このアダプタ５０におけるフランジ部５５には、その外周部から中空部５１に至る孔部５２が形成されている。

このような構成を有する材料試験機の治具装着装置において、引張試験を実行するために材料試験機のクロスヘッド７３にグリップ１０を装着するときには、図２に示す状態において、ジョイント４０からピン６２とアダプタ５０とを取り外す。そして、ジョイント４０の中空部４５内にグリップ１０のボス１３を挿入する。このときには、グリップ１０を図２に示す状態から鉛直軸を中心として９０度回転させ、グリップ１０のボス１３に形成された貫通孔１４がジョイント４０における筒状体４１に形成された孔部４２と対向配置されるようにする。この状態において、ピン６２を、グリップ１０のボス１３に形成された貫通孔１４とジョイント４０における筒状体４１に形成された孔部４２にわたって挿入する。

これにより、グリップ１０がジョイント４０を介してロードセル６３およびクロスヘッド７３に固定される。なお、この状態においては、ジョイント４０における筒状体４１に形成された孔部４２やグリップ１０におけるボス１３に形成された貫通孔１４と、ピン６２との間に隙間があったとしても、グリップ１０は引張試験時に下方に牽引されることから、その隙間が材料試験に影響を与えることはない。

また、この材料試験機の治具装着装置において、圧縮試験を実行するために材料試験機のクロスヘッド７３に圧盤３０を装着するときには、図２に示す状態において、ジョイント４０からピン６２を取り外す。このときには、ジョイント４０とアダプタ５０とは、ジョイント４０における筒状体４１の内壁に形成された雌ネジ４７とアダプタ５０の外周部に形成された雄ネジ５６とを螺合することにより、アダプタ５０をジョイント４０に装着しておく。この状態においては、ジョイント４０における筒状体４１の下面である平面４６とアダプタ５０におけるフランジ部５５の上面である平面５３とが面接触する。このため、アダプタ５０とジョイント４０とは、一定の位置関係で位置決めされる。

次に、アダプタ５０に対して圧盤３０を装着する。この場合においては、圧盤３０におけるボス３２をアダプタ５０における中空部５１に挿入する。そして、アダプタ５０におけるフランジ部５５に形成された外周部から中空部５１に至る孔部５２に対して押しネジ６９を挿入する。この押しネジ６９は、孔部５２を通過し、押しネジ６９の頭部が圧盤３０におけるボス３２の外周部に形成された溝部３３に侵入する。これにより、圧盤３０がアダプタ５０に対して固定される。なお、圧盤３０におけるボス３２の外周部に形成された溝部３３は、ボス３２の外周部全周において形成されていることから、圧盤３０がどのような回転角度位置に配置されたとしても、圧盤３０をアダプタ５０に対して固定することが可能となる。

この状態においては、アダプタ５０の下面である平面５４と、圧盤３０における押圧部３１の上面である平面３４とが面接触する状態で、圧盤３０がアダプタ５０に固定される。このため、アダプタ５０と圧盤３０とは、一定の位置関係で位置決めされる。

これにより、圧盤３０がジョイント４０およびアダプタ５０を介してロードセル６３およびクロスヘッド７３に固定される。なお、この状態においては、ジョイント４０とアダプタ５０とが面接触しており、アダプタ５０と圧盤３０と画面接触している。このため、ジョイント４０、アダプタ５０および圧盤３０を、常に一定の位置関係に維持することができる。これにより、正確に圧縮試験を実行することが可能となる。

以上のように、この発明に係る材料試験機の治具装着装置においては、材料試験の態様に応じて、ジョイント４０に対してピン６２とアダプタ５０とを選択的に装着して使用することにより、グリップ１０と圧盤３０とを選択的に材料試験機に装着することが可能となる。

１０グリップ
１１つかみ歯
１３ボス
１４貫通孔
２０グリップ
３０圧盤
３１押圧部
３２ボス
３３溝部
３４平面
４０ジョイント
４１筒状体
４２孔部
４３連結部
４４ネジ部
４５中空部
４６平面
４７雌ネジ
５０アダプタ
５１中空部
５２孔部
５３平面
５４平面
５５フランジ部
５６雄ネジ
６１ロックナット
６２ピン
６３ロードセル
７３クロスヘッド

請求項１に記載の発明は、引張試験を行うときに試験片を把持するためのグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧する押圧部材とを選択的に装着可能な材料試験機の治具装着装置であって、前記グリップにおけるボスが挿入可能な中空部が形成された筒状体と、当該中空部内に前記グリップにおけるボスを挿入した状態で、前記グリップにおけるボスに形成された貫通孔を貫通するピンを挿入可能な孔部と、が形成されたジョイントと、フランジ部と、前記押圧部材におけるボスが挿入可能な中空部とを備えたアダプタと、前記アダプタにおける中空部内に前記押圧部材におけるボスが挿入され、前記アダプタの下面と前記押圧部材の上面とが面接触する状態で、前記押圧部材を前記アダプタに固定するための押圧部材固定部材と、を備え、前記ジョイントにおける筒状体の下面と前記アダプタにおけるフランジ部の上面とが面接触するとともに、前記アダプタを前記ジョイントに固定するアダプタ固定機構を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アダプタ固定機構は、前記アダプタに形成された雄ネジと螺合する、前記ジョイントに形成された雌ネジである。

請求項５に記載の発明は、引張試験を行うときに試験片を把持するためのグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧する押圧部材とを選択的に装着可能な材料試験機の治具装着装置であって、前記グリップにおけるボスが挿入可能な中空部が形成された筒状体を有し、当該筒状体には、その内部に前記グリップにおけるボスを挿入した状態で、前記グリップにおけるボスに形成された貫通孔を貫通するピンを挿入可能な孔部が形成されるとともに、その内壁に雌ネジが形成されたジョイントと、フランジ部と、前記押圧部材におけるボスが挿入可能な中空部とを有するとともに、前記ジョイントにおける筒状体の内壁に形成された雌ネジと螺合可能な雄ネジがその外周部に形成されたアダプタと、前記アダプタにおける中空部内に前記押圧部材におけるボスが挿入され、前記アダプタの下面と前記押圧部材の上面とが面接触する状態で、前記押圧部材を前記アダプタに固定するための押圧部材固定部材と、を備え、前記ジョイントにおける雌ネジと前記アダプタにおける雄ネジとが螺合した状態においては、前記ジョイントにおける筒状体の下面と前記アダプタにおけるフランジ部の上面とが面接触することを特徴とする。

Claims

引張試験を行うときに試験片を把持するためのグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧する押圧部材とを選択的に装着可能な材料試験機の治具装着装置であって、
前記グリップにおけるボスが挿入可能な中空部と、当該中空部内に前記グリップにおけるボスを挿入した状態で、前記グリップにおけるボスに形成された貫通孔を貫通するピンを挿入可能な孔部と、が形成されたジョイントと、
前記押圧部材におけるボスが挿入可能な中空部を備えたアダプタと、
前記アダプタにおける中空部内に前記押圧部材におけるボスが挿入され、前記アダプタと前記押圧部材とが面接触する状態で、前記押圧部材を前記アダプタに固定するための押圧部材固定部材と、を備え、
前記ジョイントと前記アダプタとが面接触するとともに、前記アダプタを前記ジョイントに固定するアダプタ固定機構を備えることを特徴とする材料試験機の治具装着装置。
請求項１に記載の材料試験機の治具装着装置において、
前記アダプタ固定機構は、前記アダプタに形成された雌ネジと螺合する、前記ジョイントに形成された雄ネジである材料試験機の治具装着装置。
請求項１に記載の材料試験機の治具装着装置において、
前記押圧部材固定部材は、前記押圧部材のボスを押圧する押しネジである材料試験機の治具装着装置。
請求項３に記載の材料試験機の治具装着装置において、
前記押圧部材におけるボスの外周部には、前記押しネジの頭部が侵入可能な溝部が形成される材料試験機の治具装着装置。
引張試験を行うときに試験片を把持するためのグリップと、圧縮試験を行うときに試験片を押圧する押圧部材とを選択的に装着可能な材料試験機の治具装着装置であって、
前記グリップにおけるボスが挿入可能な中空部が形成された筒状体を有し、当該筒状体には、その内部に前記グリップにおけるボスを挿入した状態で、前記グリップにおけるボスに形成された貫通孔を貫通するピンを挿入可能な孔部が形成されるとともに、その内壁に雌ネジが形成されたジョイントと、
フランジ部と、前記押圧部材におけるボスが挿入可能な中空部とを有するとともに、前記ジョイントにおける筒状体の内壁に形成された雌ネジと螺合可能な雄ネジがその外周部に形成されたアダプタと、
前記ジョイントにおける中空部内に前記押圧部材におけるボスが挿入され、前記アダプタと前記押圧部材とが面接触する状態で、前記押圧部材を前記アダプタに固定するための押圧部材固定部材と、を備え、
前記ジョイントにおける雌ネジと前記アダプタにおける雄ネジとが螺合した状態においては、前記ジョイントにおける筒状体の下面と前記アダプタにおけるフランジ部の上面とが面接触することを特徴とする材料試験機の治具装着装置。
請求項５に記載の材料試験機の治具装着装置において、
前記押圧部材におけるボスは円筒状の形状を有するとともに、その外周部には溝部が形成され、
前記アダプタには、その外周部から中空部に至る孔部か形成されており、
前記押圧部材固定部材は、前記アダプタにおける孔部を通過して、前記押圧部材におけるボスに形成された溝部に侵入する押しネジである材料試験機の治具装着装置。