WO2015173915A1 - 材料試験機 - Google Patents

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WO2015173915A1
WO2015173915A1 PCT/JP2014/062854 JP2014062854W WO2015173915A1 WO 2015173915 A1 WO2015173915 A1 WO 2015173915A1 JP 2014062854 W JP2014062854 W JP 2014062854W WO 2015173915 A1 WO2015173915 A1 WO 2015173915A1
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testing machine
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material testing
moving
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PCT/JP2014/062854
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French (fr)
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小嶺　徳晃
高橋　進
Original Assignee
株式会社島津製作所
学校法人日本大学
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Priority to PCT/JP2014/062854 priority patent/WO2015173915A1/ja
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Definitions

  • the present invention relates to a material testing machine that applies a tensile force to a test piece in biaxial directions intersecting each other and executes the test.
  • Such a material test is also referred to as a biaxial tensile test, and is performed, for example, when measuring the strength of a metal plate.
  • a biaxial tensile test in which a pair of test piece chuck portions are movably arranged with respect to two rails arranged in directions orthogonal to each other. A machine is disclosed.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a biaxial tension mechanism for applying a test force to the test piece 100 in such a conventional material testing machine.
  • the biaxial tension mechanism in this material testing machine includes a first rail 91 and a second rail 92 that are arranged in directions orthogonal to each other with respect to the surface of the base plate 90.
  • a pair of first moving members 93 are slidably disposed on the first rail 91.
  • the pair of first moving members 93 can be moved along the first rail 91 in directions of approaching and separating from each other by being guided by the first rail 91.
  • Each of the pair of first moving members 93 includes a chuck 95 for gripping the test piece 100.
  • a pair of second moving members 94 (only one of them is shown in FIG. 15) is slidably disposed on the second rail 92.
  • the pair of second moving members 94 are movable along the second rail 92 in directions of approaching and separating from each other by being guided by the second rail 92.
  • Each of the pair of second moving members 94 includes a chuck 96 for gripping the test piece 100.
  • the base plate 90 that supports the first rail 91 and the second rail is disposed on a base in the material testing machine main body.
  • this biaxial tension mechanism includes a load member 80 that is connected to a cross head in the material testing machine and is given a load from the cross head.
  • the pair of first moving members 93 is connected to the load member 80 by a link member 83 including a link 81 and a link 82.
  • the link 81 constituting the link member 83 is connected to the first moving member 93 so as to be swingable by the shaft 97, and the link 82 constituting the link member 83 is connected to the load member 80 by the shaft 85. It is connected so that it can swing.
  • the pair of second moving members 94 are connected to the load member 80 by a link member 84.
  • One end of the link member 84 is swingably connected to the second moving member 94 by a shaft 98, and the other end of the link member 84 is swingable by a shaft 86 with respect to the load member 80. It is connected.
  • FIG. 16 is a graph showing test results when a biaxial tensile test is performed by the conventional material testing machine shown in FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 16 indicates strain (microstrain), and the vertical axis indicates stress (megapascal).
  • the solid line indicates the relationship between strain and stress in the first rail 91 direction (X direction), and the broken line indicates the relationship between strain and stress in the second rail 92 direction (Y direction).
  • test results shown in this figure show that the amount of play in the first rail 91 direction (X direction) in the pair of chucks 95 is larger than the amount of play in the second rail 92 direction (Y direction) in the pair of chucks 96. Is shown.
  • stress on the test piece 100 is initially applied only in the Y direction, and a positive strain is generated in the test piece 100 in the Y direction.
  • a positive strain is generated in the Y direction with respect to the test piece 100
  • a negative strain is generated in the X direction of the test piece 100.
  • the test piece 100 exhibits an unnatural behavior of once contracting in the X direction and then extending. For this reason, the problem that a biaxial tension test cannot be performed appropriately and the correct physical property evaluation with respect to the test piece 100 cannot be performed arises.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a material testing machine capable of appropriately executing a tensile test on a test piece.
  • each of the pair of first moving members that are movable in the directions approaching and separating from each other along the first axis by being guided by the guide members, and the first moving member
  • a pair of second moving members that are movable in a direction approaching and separating from each other along a second axis that intersects the first axis by being guided by the connected chuck, the guide member, and the second
  • Each of the moving members is connected to a chuck, a load member to which a load is applied by a load mechanism, and a swingable state with respect to the load member about a swing shaft disposed on the load member.
  • a pretensioning mechanism that applies pretension to the test piece by moving the test pieces in directions away from each other along two axes.
  • the pretensioning mechanism is configured by changing a distance between an end of the link member opposite to the swing shaft and the chuck. A pretension is applied to the test piece.
  • the connecting mechanism includes a pin and a seating surface that comes into contact with the pin, and the pretensioning mechanism determines a distance between the pin and the chuck. By changing, pretension is applied to the test piece.
  • the first moving member and the second moving member include a seat member on which the seat surface is formed, and a slide member that holds the seat member.
  • the pretensioning mechanism includes a pressing member that moves the seat member relative to the slide member.
  • the pretension mechanism applies pretension to the test piece by changing the position of the swing shaft.
  • the swing shaft is pivotally supported by a bearing member that is movable in a direction intersecting a longitudinal direction of the link member, and the pretension
  • the mechanism includes a pressing member that presses the bearing member, and the pressing member moves the bearing member in a direction intersecting the longitudinal direction of the link member, thereby applying pretension to the test piece.
  • the pretensioning mechanism imparts pretension to the test piece by changing the length of the link member.
  • the invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the link member includes a pair of link pieces connected via both screw members in which screw portions facing opposite directions are formed at both ends. And the pretension mechanism applies pretension to the test piece by rotating the both screw members to change the distance between the pair of link pieces.
  • the tensile test on the test piece can be performed by eliminating the play of the chuck. Can be executed properly.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a material testing machine according to the present invention.
  • 1 is a perspective view of a biaxial tension mechanism 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the attachment state of the link member 44 with respect to the support part 41.
  • FIG. It is a perspective view which shows the state which the pin 45 and the seat member 31 contact
  • FIG. 3 is a schematic side view showing a mechanism for moving a seat member 31 with respect to first and second slide members 21, 22.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a material testing machine according to the present invention.
  • the material testing machine includes a base 11, a pair of left and right screw rods 12 erected on the base 11, and a nut portion screwed with the pair of left and right screw rods 12. And a crosshead 13 that moves up and down.
  • the crosshead 13 is provided with an upper unit 2 of a biaxial tension mechanism 1 described later.
  • the base 11 is provided with a lower unit 3 of a biaxial tension mechanism 1 described later.
  • a synchronization pulley 15 that engages with the synchronization belt 14 is disposed at the lower end of the pair of screw rods 12.
  • the synchronous belt 14 is also engaged with a synchronous pulley 17 that is rotated by driving of a motor 16. For this reason, the pair of screw rods 12 rotate in synchronization with the drive of the motor 16. Then, as the pair of screw rods 12 rotate in synchronization, the cross head 13 moves up and down in the axial direction of the pair of screw rods 12.
  • FIG. 2 is a perspective view of the biaxial tension mechanism 1 described above. 2 shows a state where the upper unit 2 and the lower unit 3 in the biaxial tension mechanism 1 are connected.
  • the biaxial tension mechanism 1 includes a first rail 23 and a second rail 24 that are disposed in directions orthogonal to the surface of the base portion 26.
  • the base portion 26 that supports the first rail 23 and the second rail 24 is disposed on the base 11 in the material testing machine main body shown in FIG.
  • a pair of first slide members 21 are slidably disposed on the first rail 23.
  • the pair of first slide members 21 are guided by the first rail 23 so that they can move in directions of approaching and separating from each other along a first axis parallel to the first rail 23.
  • One first slide member 21 of the pair of first slide members 21 is connected to a chuck 25 for gripping the test piece 100 via a load cell 27.
  • the other first slide member 21 of the pair of first slide members 21 is directly connected to the chuck 25.
  • the first slide member 21 holds a seat member 31 on which a seat surface 29 described later is formed. The position of the seat member 31 with respect to the first slide member 21 is adjusted by a screw 39 as will be described later.
  • the first slide member 21 and the seat member 31 constitute a first moving member according to the present invention.
  • a pair of second slide members 22 are slidably disposed on the second rail 24.
  • the pair of second slide members 22 are guided by the second rail 24 so that they can move in directions of approaching and separating from each other along a second axis parallel to the second rail 24.
  • One second slide member 22 of the pair of second slide members 22 is connected to the chuck 25 via a load cell 27.
  • the other second slide member 22 of the pair of second slide members 22 is directly connected to the chuck 25.
  • the second slide member 22 holds a seat member 31.
  • the position of the seat member 31 with respect to the second slide member 22 is also adjusted by a screw 39, as will be described later.
  • the second slide member 22 and the seat member 31 constitute a second moving member according to the present invention.
  • the first and second rails 23 and 24, the first and second slide members 21 and 22, the seat member 31, the load cell 27, the chuck 25 and the like arranged on the base portion 26 are the lower unit in the biaxial tension mechanism 1. 3 is configured.
  • the biaxial tension mechanism 1 includes a support portion 41 connected to the cross head 13 in the material testing machine shown in FIG. A load is applied to the support portion 41 from the cross head 13 during a biaxial tensile test described later.
  • the support portion 41 is provided with a pair of lift members 43 that are used when the biaxial tension mechanism 1 or its upper unit 2 is conveyed by a forklift or the like.
  • the support portion 41 functions as a load member according to the present invention to which a load is applied by the cross head 13 as a load mechanism.
  • link members 44 are attached to the support portion 41 so as to be sandwiched between a pair of joint portions 47 formed on the support portion 41.
  • the link member 44 is attached to the joint portion 47 so as to be swingable about the swing shaft 46.
  • the support portion 41 and the four link members 44 attached to the support portion 41 by the joint portion 47 and the swing shaft 46 constitute the upper unit 2 in the biaxial tension mechanism 1.
  • the joint portion 47 corresponding to the first slide member 21 has a hole portion 49 that is different from the hole portion that penetrates the swing shaft 46.
  • the hole 49 is used when changing the ratio of test forces applied to the test piece 100 in directions orthogonal to each other. In this case, two of the four link members 44 swing around the swing shaft 46 attached to the hole 49.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the link member 44 is attached to the support portion 41.
  • the link member 44 is attached to the support portion 41 by a joint portion 47 and a swing shaft 46 so as to be swingable. And the convex part 48 formed in the upper end of the link member 44 contact
  • a pin 45 is disposed near the lower end of each link member 44.
  • the pin 45 abuts on the seat surface 29 formed on each seat member 31.
  • the upper unit 2 in the biaxial tension mechanism 1 is attached to the crosshead 13 of the material testing machine, and the lower unit 3 in the biaxial tension mechanism 1 is attached to the base 11 of the material testing machine.
  • the cross head 13 is lowered together with the upper unit 2 of the biaxial tensile mechanism 1 by driving the motor 16 shown in FIG. 3 is brought into contact with the seat member 31.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the pin 45 and the seat member 31 are in contact with each other
  • FIG. 5 is a schematic side view thereof.
  • the seat members 31 held by the first slide member 21 and the second slide member 22 in the lower unit 3 are each formed with a seat surface 29 that comes into contact with the pin 45 disposed on the link member 44 in the upper unit 2. ing.
  • the seat surface 29 and the pin 45 have corresponding shapes.
  • the pin 45 that contacts the seat surface 29 presses the seat member 31.
  • the pair of first slide members 21 are guided by the first rail 23 and moved away from each other, and the pair of second slide members 22 are guided by the second rail 24 and separated from each other. Move in the direction you want.
  • the outer peripheral surface of the pin 45 and the seat surface 29 of the seat member 31 slide.
  • a biaxial tensile load perpendicular to each other is applied to the test piece 100 held by the four chucks 25.
  • the value of the tensile load at this time, that is, the test force is measured by the pair of load cells 27.
  • FIG. 6 is a schematic side view showing a pre-tension mechanism according to the first embodiment and a mechanism for moving the seat member 31 with respect to the first and second slide members 21 and 22.
  • the seat member 31 is held in a movable state with respect to the first slide member 21 or the second slide member 22.
  • the position of the seat member 31 with respect to the first slide member 21 or the second slide member 22 is adjusted by rotating a screw 39 provided on the first slide member 21 or the second slide member 22.
  • the movement of the seat member 31 is restricted by the seat surface 29 coming into contact with the pin 45 as described above.
  • the screw 39 is rotated in the direction in which the distance d between the surface A of the first slide member 21 or the second slide member 22 and the surface B of the seat member 31 is increased, the first slide member 21 or the second slide member 21 is rotated.
  • the slide member 22 moves in the direction away from the pin 45 (the arrow direction in FIG. 6).
  • one first slide member 21 of the pair of first slide members 21 is connected to the chuck 25 via the load cell 27, and the other first slide member 21 is directly connected to the chuck 25.
  • zipper 25 will move to the direction spaced apart from each other.
  • the test piece 100 held by the chuck 25 receives a tension along a first axis parallel to the first rail 23.
  • one second slide member 22 of the pair of second slide members 22 is connected to the chuck 25 via the load cell 27, and the other second slide member 22 is directly connected to the chuck 25.
  • zipper 25 will move to the direction which mutually spaces apart.
  • the test piece 100 held by the chuck 25 receives a tension along a second axis parallel to the second rail 24.
  • the crosshead 13 shown in FIG. As described above, the upper unit 2 in the biaxial tension mechanism 1 is attached to the crosshead 13 of the material testing machine, and the lower unit 3 in the biaxial tension mechanism 1 is attached to the base 11 of the material testing machine. It is attached.
  • the upper unit 2 since the upper unit 2 is not disposed above the lower unit 3 in the biaxial tension mechanism 1, the upper portion of each chuck 25 in the lower unit 3 is opened. Therefore, the test piece 100 can be easily mounted on these chucks 25. Even when it is necessary to use a tool such as a spanner when the test piece 100 is mounted, the work can be easily executed.
  • the convex portion 48 formed on the upper end of the link member 44 comes into contact with the lower surface of the support portion 41.
  • the link member 44 is disposed at a position indicated by a solid line in FIG.
  • the crosshead 13 is moved together with the upper unit 2 of the biaxial tension mechanism 1 by driving the motor 16 shown in FIG. By lowering, the pin 45 in the upper unit 2 and the seat member 31 in the lower unit 3 are brought into contact with each other. Here, the descent of the crosshead 13 is temporarily stopped.
  • the chuck 25 is moved in the direction in which the distance between the chucks 25 is increased, and a pretension is applied to the test piece 100.
  • the test piece 100 is applied with pretension from two directions orthogonal to each other, the pair of first slide members 21 and the pair of second slide members are not applied to the test piece 100 so that prebias biased to the test piece 100 is not applied.
  • the positions of the four chucks 25 are adjusted by rotating the four screws 39 at 22. At the time of this adjustment, the signal of the load cell 27 may be referred to.
  • a pretension is applied by using a wedge as a pressing member instead of the screw 39 as a pressing member that presses the seat member 31 so that the distance d between the surface A and the surface B is increased. You may do it.
  • the pre-tension here is an initial tensile load applied to the test piece 100 before the biaxial tensile test is executed.
  • the biaxial tensile test is started.
  • the cross head 13 is further lowered, and the seat member 31 is pressed by the pin 45 in contact with the seat surface 29.
  • the pair of first slide members 21 are guided by the first rail 23 and moved away from each other, and the pair of second slide members 22 are guided by the second rail 24 and separated from each other. Move in the direction you want.
  • a biaxial tensile load perpendicular to each other is applied to the test piece 100 held by the four chucks 25.
  • the value of the tensile load at this time, that is, the test force is measured by the pair of load cells 27.
  • FIG. 7 is a graph showing test results when a biaxial tensile test is performed by the material testing machine according to the present invention.
  • the horizontal axis in FIG. 7 indicates strain (microstrain), and the vertical axis indicates stress (megapascal).
  • the solid line indicates the relationship between strain and stress in the first rail 91 direction (X direction), and the broken line indicates the relationship between strain and stress in the second rail 92 direction (Y direction).
  • test piece 100 is removed from the chuck 25. Also at this time, since the upper part of each chuck 25 in the lower unit 3 in the biaxial tension mechanism 1 is opened, the test piece 100 can be easily detached from the chuck 25.
  • the pin 45 disposed on the link member 44, the seat member 31 having the seat surface 29 in contact with the pin 45, and the first and second slide members 21 and 22 are used.
  • the mechanism is adopted.
  • a pretension mechanism for changing the distance between the pin 45 and the chuck 25 it is possible to adopt other configurations.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the pretension mechanism 201 according to the second embodiment.
  • the first slide member 21 or the second slide member 22 and the chuck 25 are directly connected by the pretension mechanism 201.
  • the load cell 27 is , Between the first slide member 21 or the second slide member 22 and the pretension mechanism 201 or between the chuck 25 and the pretension mechanism 201.
  • the pretensioning mechanism 201 includes a pair of screws that connect a cross-shaped connecting member 112 attached to the first slide member 21 or the second slide member 22 and a connecting member 111 having a recess attached to the chuck 25. 113 connected together.
  • the connecting member 111 is formed outside the recess into which the tip of the connecting member 112 is inserted.
  • the test piece 100 is changed by changing the distance between the pin 25 and the chuck 25 connected to the first slide member 21 or the second slide member 22 by rotating the pair of screws 113. It is possible to apply pretension to the.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the pretension mechanism 202 according to the third embodiment.
  • the first slide member 21 or the second slide member 22 and the chuck 25 are directly connected by the pretension mechanism 202.
  • the load cell 27 is , Between the first slide member 21 or the second slide member 22 and the pretension mechanism 202 or between the chuck 25 and the pretension mechanism 202.
  • the pretension mechanism 202 includes a T-shaped connecting member 115 attached to the first slide member 21 or the second slide member 22, and a connecting member 114 having a shape surrounding the connecting member 115 attached to the chuck 25. It has the structure connected with a pair of screws 116.
  • the test piece 100 is changed by changing the distance between the pin 25 and the chuck 25 connected to the first slide member 21 or the second slide member 22 by rotating a pair of screws 116. It is possible to apply pretension to the.
  • FIG. 10 is a schematic view of the pretension mechanism 203 according to the fourth embodiment.
  • the first slide member 21 or the second slide member 22 and the chuck 25 are directly connected by the pretension mechanism 203.
  • the load cell 27 is , Between the first slide member 21 or the second slide member 22 and the pretension mechanism 203 or between the chuck 25 and the pretension mechanism 203.
  • This pretensioning mechanism 203 has a configuration in which a wedge 117 is employed instead of the screw 116 according to the third embodiment shown in FIG.
  • the distance between the pin 25 and the chuck 25 connected to the first slide member 21 or the second slide member 22 is changed by changing the size of the pair of wedges 117. By changing it, it becomes possible to apply pretension to the test piece 100.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a pretension mechanism 204 according to the fifth embodiment.
  • the first slide member 21 or the second slide member 22 and the chuck 25 are directly connected by the pretension mechanism 204.
  • the load cell 27 is , Between the first slide member 21 or the second slide member 22 and the pretension mechanism 204 or between the chuck 25 and the pretension mechanism 204.
  • both screw members 118 having screw portions 119, 120 facing opposite directions at both ends are disposed. It has a configuration. One screw portion 119 of both screw members 118 is screwed with the first slide member 21 or the second slide member 22, and the other screw portion 120 is screwed with the chuck 25.
  • the distance between the pin 25 and the chuck 25 connected to the first slide member 21 or the second slide member 22 is changed by rotating both screw members 118 around the axis. This makes it possible to apply pretension to the test piece 100.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the pretension mechanism 205 according to the sixth embodiment.
  • pretension mechanism 205 In the first to fifth embodiments described above, a configuration in which pretension is applied to the test piece 100 by changing the distance between the pin 45 and the chuck 25 is employed.
  • the pretension mechanism 205 In the pretension mechanism 205 according to the sixth embodiment, the pretension is applied to the test piece 100 by changing the position of the swing shaft 46 that is the swing center of the link member 44. Is adopted.
  • the swing shaft 46 is pivotally supported by the bearing member 61.
  • the bearing member 61 is supported by a slide member 62 so as to be movable in the vertical direction with respect to the support portion 41.
  • a spring 72 is disposed between the bearing member 61 and the flange portion 71 of the support portion 41.
  • the support 41 is provided with a screw 63 that presses the bearing member 61.
  • a pretension may be applied using a wedge disposed between the support portion 41 and the bearing member 61 instead of the screw 63.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a pretension mechanism 206 according to the seventh embodiment.
  • the position of the swing shaft 46 serving as the swing center of the link member 44 is changed as in the pretension mechanism 205 according to the sixth embodiment shown in FIG. Therefore, a configuration for applying pretension to the test piece 100 is adopted.
  • the swing shaft 46 is pivotally supported by the bearing member 61.
  • the bearing member 61 is supported by the slide member 62 so as to be movable in the horizontal direction with respect to the support portion 41.
  • a spring 72 is disposed between the bearing member 61 and the flange portion 74 of the support portion 41.
  • a screw 63 that presses the bearing member 61 is disposed on the hanging portion 73 of the support portion 41.
  • the spring 72 described above may not be provided.
  • a pretension may be applied using a wedge disposed between the support portion 41 and the bearing member 61 instead of the screw 63.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of a pretension mechanism 207 according to the eighth embodiment.
  • the pretension mechanism 207 unlike the first to seventh embodiments described above, the pretension is applied to the test piece 100 by changing the length of the link member 44.
  • the configuration is adopted.
  • the link member 44 is composed of a pair of link pieces 65 and 66.
  • the pretensioning mechanism 207 has a structure in which both screw members 67 having screw portions 68 and 69 formed in opposite directions at both ends are disposed between the link piece 65 and the link piece 66.
  • One screw portion 68 of both screw members 67 is screwed with the link piece 65, and the other screw portion 69 is screwed with the link piece 66.
  • the distance between the link piece 65 and the link piece 66 is changed by rotating both the screw members 67 about the axis thereof, and the length of the link member 44 is changed. By utilizing this action, by rotating both screw members 67 in the direction in which the distance between the link piece 65 and the link piece 66 is increased, it is possible to apply pretension to the test piece 100.
  • the 1st rail 23 and A second rail 24 is disposed in a direction intersecting with the first rail
  • a third rail is disposed in a direction further intersecting with the first and second rails 23, 24, and the third rail is connected to the chuck along the third rail.
  • the present invention may be applied to a material testing machine that performs a triaxial tensile test in which a tensile force is applied to the test piece 100 in the triaxial direction by sliding the three slide members.
  • a material testing machine that performs a triaxial tensile test in which a tensile force is applied to the test piece 100 in the triaxial direction by sliding the three slide members.

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Abstract

　座部材３１は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に対して移動可能な状態で保持されている。ねじ３９を、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２における面Ａと座部材３１における面Ｂとの距離ｄが大きくなる方向に回転させることにより、チャック２５間の距離が大きくなる方向にチャック２５を移動させ、試験片にプリテンションを付与する。支持部から各チャック２５に至る力の伝達系の遊び（ガタ）が解消されれば、二軸引張試験を開始する。

Description

材料試験機
　この発明は、試験片に対して互いに交差する二軸方向に引張力を付与してその試験を実行する材料試験機に関する。
　このような材料試験は、二軸引張試験とも呼称され、例えば、金属板に対して強度を測定する場合に実行される。特許文献１には、このような材料試験機として、互いに直交する方向に配設された二本のレールに対して、各々、一対の試験片チャック部を移動可能に配設した二軸引張試験機が開示されている。
　図１５は、このような従来の材料試験機における試験片１００に試験力を付与するための二軸引張機構を示す斜視図である。
　この材料試験機における二軸引張機構は、ベース板９０の表面に対して互いに直交する方向に配設された第１レール９１および第２レール９２を備える。第１レール９１に対しては、一対の第１移動部材９３が摺動可能に配設されている。これら一対の第１移動部材９３は、第１レール９１に案内されることにより、第１レール９１に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能となっている。また、これら一対の第１移動部材９３は、各々、試験片１００を把持するためのチャック９５を備える。一方、第２レール９２に対しては、一対の第２移動部材９４（図１５においては一方のみを図示）が摺動可能に配設されている。これら一対の第２移動部材９４は、第２レール９２に案内されることにより、第２レール９２に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能となっている。また、これら一対の第２移動部材９４は、各々、試験片１００を把持するためのチャック９６を備える。第１レール９１および第２レールを支持するベース板９０は、材料試験機本体における基台上に配設されている。
　また、この二軸引張機構は、材料試験機におけるクロスヘッドに連結され、クロスヘッドから負荷を付与される負荷部材８０を備える。一対の第１移動部材９３は、リンク８１およびリンク８２より構成されるリンク部材８３により負荷部材８０と連結されている。リンク部材８３を構成するリンク８１は、第１移動部材９３に対して、軸９７により揺動可能に連結されており、リンク部材８３を構成するリンク８２は、負荷部材８０に対して、軸８５により揺動可能に連結されている。また、一対の第２移動部材９４は、リンク部材８４により負荷部材８０と連結されている。リンク部材８４の一端は、第２移動部材９４に対して、軸９８により揺動可能に連結されており、リンク部材８４の他端は、負荷部材８０に対して、軸８６により揺動可能に連結されている。
　この材料試験機における二軸引張機構においては、試験片１００を二対のチャック９５、９６により把持した状態で負荷部材８０が押圧されたときには、一対の第１移動部材９３はリンク部材８３の作用により、第１レール９１に沿って互いに離隔する方向に移動し、一対の第２移動部材９４はリンク部材８４の作用により、第２レール９２に沿って互いに離隔する方向に移動する。このため、二対のチャック９５、９６により把持された試験片に対しては、互いに直交する二軸方向の引張負荷が付与される。
特開２０１２－３２２１８号公報
　このような従来の材料試験機において、第１移動部材９３と軸９７との間、あるいは、リンク部材８３と軸９７との間に存在する隙間や、リンク部材８３と軸８５との間、あるいは、負荷部材８０と軸８５との間に存在する隙間により、チャック９５に対して第１レール９１方向の遊び（ガタ）が生じる。同様に、第２移動部材９４と軸９８との間、あるいは、リンク部材８４と軸９８との間に存在する隙間や、リンク部材８４と軸８６との間、あるいは、負荷部材８０と軸８６との間に存在する隙間により、チャック９６に対して第２レール９２方向の遊び（ガタ）が生じる。そして、一対のチャック９５における第１レール９１方向の遊びの量と、一対のチャック９６における第２レール９２方向の遊びの量とが異なった場合には、試験片１００に対して不適切な引張力が付与されるという問題が生ずる。
　図１６は、図１５に示す従来の材料試験機により二軸引張試験をしたときの試験結果を示すグラフである。ここで、図１６における横軸はひずみ（マイクロストレイン）を示し、縦軸は応力（メガパスカル）を示している。また、この図において実線は第１レール９１方向（Ｘ方向）のひずみと応力の関係を示し、破線は第２レール９２方向（Ｙ方向）のひずみと応力の関係を示している。
　この図に示す試験結果は、一対のチャック９５における第１レール９１方向（Ｘ方向）の遊びの量が、一対のチャック９６における第２レール９２方向（Ｙ方向）の遊びの量より大きかった場合を示している。このときには、Ｘ、Ｙの両方向に試験力を付与した場合においても、試験片１００に対する応力が、最初はＹ方向にのみ付与され、試験片１００にはＹ方向に正のひずみが発生する。このように試験片１００に対してＹ方向に正のひずみが発生した場合には、試験片１００におけるＸ方向には、負のひずみが発生する。このため、試験片１００は、図１６に示すように、Ｘ方向に一旦縮んでから伸びるという不自然な挙動を示すことになる。このため、二軸引張試験を適正に実行することができず、試験片１００に対する正しい物性評価を行うことができないという問題が生ずる。
　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、試験片に対する引張試験を適正に実行することが可能な材料試験機を提供することを目的とする。
　請求項１に記載の発明は、ガイド部材により案内されることにより、第１軸に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能な一対の第１移動部材と、前記第１移動部材に、各々、連結されたチャックと、ガイド部材により案内されることにより、前記第１軸と交差する第２軸に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能な一対の第２移動部材と、前記第２移動部材に、各々、連結されたチャックと、負荷機構により負荷を付与される負荷部材と、前記負荷部材に配設された揺動軸を中心に前記負荷部材に対して揺動可能な状態で配設された４個のリンク部材と、前記リンク部材における前記揺動軸とは逆側の端部を、前記第１移動部材および前記第２移動部材に対して連結する連結機構と、を備え、前記負荷部材に付与された負荷を前記４個のリンク部材を介して前記一対の第１移動部材および前記一対の第２移動部材に伝達することにより、前記一対の第１移動部材を前記第１軸に沿って互いに離隔する方向に同期して移動させるとともに、前記一対の第２移動部材を前記第２軸に沿って互いに離隔する方向に移動させる材料試験機において、前記負荷機構により前記負荷部材に負荷が付与されていない状態で、前記一対の第１移動部材に連結された一対のチャックを前記第１軸に沿って互いに離隔する方向に移動させるとともに、前記一対の第２移動部材に連結された一対のチャックを前記第２軸に沿って互いに離隔する方向に移動させることにより、試験片にプリテンションを付与するプリテンション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、前記プリテンション機構は、前記リンク部材における前記揺動軸とは逆側の端部と前記チャックとの距離を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する。
　請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記連結機構は、ピンと、このピンに当接する座面とを備え、前記プリテンション機構は、前記ピンと前記チャックとの距離を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する。
　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、前記第１移動部材および前記第２移動部材は、前記座面が形成された座部材と、前記座部材を保持するスライド部材から構成され、前記プリテンション機構は、前記座部材を前記スライド部材に対して移動させる押圧部材を有する。
　請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記プリテンション機構は、前記揺動軸の位置を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する。
　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、前記揺動軸は、前記リンク部材の長手方向と交差する方向に移動可能な軸受部材により軸支されており、前記プリテンション機構は、前記軸受部材を押圧する押圧部材を備え、この押圧部材により前記軸受部材を前記リンク部材の長手方向と交差する方向に移動させることにより、前記試験片にプリテンションを付与する。
　請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記プリテンション機構は、前記リンク部材の長さを変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する。
　請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記リンク部材は、両端に互いに逆方向を向くねじ部が形成された両ねじ部材を介して連結された一対のリンク片を備え、前記プリテンション機構は前記両ねじ部材を回転させて一対のリンク片間の距離を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する。
　請求項１から請求項８に記載の発明によれば、負荷部材に負荷が付与されていない状態で試験片にプリテンションを付与することから、チャックの遊びをなくすことにより、試験片に対する引張試験を適正に実行することが可能となる。
この発明に係る材料試験機の概要図である。 二軸引張機構１の斜視図である。 支持部４１に対するリンク部材４４の取り付け状態を示す説明図である。 ピン４５と座部材３１とが当接する状態を示す斜視図である。 ピン４５と座部材３１とが当接する状態を示す側面概要図である。 第１、第２スライド部材２１、２２に対して座部材３１を移動させる機構を示す側面概要図である。 この発明に係る材料試験機により二軸引張試験をしたときの試験結果を示すグラフである。 第２実施形態に係るプリテンション機構２０１の概要図である。 第３実施形態に係るプリテンション機構２０２の概要図である。 第４実施形態に係るプリテンション機構２０３の概要図である。 第５実施形態に係るプリテンション機構２０４の概要図である。 第６実施形態に係るプリテンション機構２０５の概要図である。 第７実施形態に係るプリテンション機構２０６の概要図である。 第８実施形態に係るプリテンション機構２０７の概要図である。 従来の材料試験機における試験片１００に試験力を付与するための二軸引張機構を示す斜視図である。 従来の材料試験機により二軸引張試験をしたときの試験結果を示すグラフである。
　以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る材料試験機の概要図である。
　この材料試験機は、基台１１と、この基台１１上に立設された左右一対のねじ棹１２と、左右一対のねじ棹１２と螺合するナット部を備え、ねじ棹１２に対して昇降するクロスヘッド１３とを備える。クロスヘッド１３には、後述する二軸引張機構１の上部ユニット２が付設されている。また、基台１１には、後述する二軸引張機構１の下部ユニット３が付設されている。
　一対のねじ棹１２の下端部には、各々、同期ベルト１４と係合する同期プーリー１５が配設されている。また、この同期ベルト１４は、モータ１６の駆動により回転する同期プーリー１７とも係合している。このため、一対のねじ棹１２は、モータ１６の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹１２が同期して回転することにより、クロスヘッド１３は、一対のねじ棹１２の軸心方向に昇降する。
　図２は、上述した二軸引張機構１の斜視図である。なお、図２においては、二軸引張機構１における上部ユニット２と下部ユニット３とが連結された状態を示している。
　この二軸引張機構１は、ベース部２６の表面に対して互いに直交する方向に配設された第１レール２３および第２レール２４を備える。これらの第１レール２３および第２レール２４を支持するベース部２６は、図１に示す材料試験機本体における基台１１上に配設されている。
　第１レール２３に対しては、一対の第１スライド部材２１が摺動可能に配設されている。これら一対の第１スライド部材２１は、第１レール２３に案内されることにより、第１レール２３と平行な第１軸に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能となっている。これら一対の第１スライド部材２１のうちの一方の第１スライド部材２１は、ロードセル２７を介して、試験片１００を把持するためのチャック２５と接続されている。一方、一対の第１スライド部材２１のうちの他方の第１スライド部材２１は、直接チャック２５と接続されている。第１スライド部材２１は、後述する座面２９が形成された座部材３１を保持している。第１スライド部材２１に対する座部材３１の位置は、後述するように、ねじ３９により調整される。なお、この第１スライド部材２１と座部材３１とは、この発明に係る第１移動部材を構成する。
　一方、第２レール２４に対しては、一対の第２スライド部材２２が摺動可能に配設されている。これら一対の第２スライド部材２２は、第２レール２４に案内されることにより、第２レール２４と平行な第２軸に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能となっている。これら一対の第２スライド部材２２のうちの一方の第２スライド部材２２は、ロードセル２７を介して、チャック２５と接続されている。一方、一対の第２スライド部材２２のうちの他方の第２スライド部材２２は、直接チャック２５と接続されている。第２スライド部材２２は、第１スライド部材２１と同様、座部材３１を保持している。第２スライド部材２２に対する座部材３１の位置も、後述するように、ねじ３９により調整される。なお、この第２スライド部材２２と座部材３１とは、この発明に係る第２移動部材を構成する。
　ベース部２６上に配置された、第１、第２レール２３、２４、第１、第２スライド部材２１、２２、座部材３１、ロードセル２７、チャック２５等は、二軸引張機構１における下部ユニット３を構成する。
　また、この二軸引張機構１は、図１に示す材料試験機におけるクロスヘッド１３に対して連結部材４２により連結された支持部４１を備える。この支持部４１には、後述する二軸引張試験時に、クロスヘッド１３から負荷が付与される。この支持部４１には、二軸引張機構１またはその上部ユニット２をフォークリフト等により搬送するときに利用される一対のリフト部材４３が付設されている。なお、この支持部４１は、負荷機構としてのクロスヘッド１３により負荷を付与される、この発明に係る負荷部材として機能する。
　支持部４１には、４個のリンク部材４４が、各々、支持部４１に形成された一対の継手部４７に挟持される状態で取り付けられている。これらにリンク部材４４は、継手部４７に対して、揺動軸４６を中心に揺動可能な状態で取り付けられている。支持部４１と、この支持部４１に対して継手部４７および揺動軸４６により取り付けられた４個のリンク部材４４等は、二軸引張機構１における上部ユニット２を構成する。
　なお、４個のリンク部材４４を支持する継手部４７のうち、第１スライド部材２１に対応する継手部４７には、揺動軸４６を貫通する孔部とは別の孔部４９が穿設されている。この孔部４９は、試験片１００に対して互いに直交する方向に付与される試験力の比を変更するときに使用される。この場合には、４個のリンク部材４４のうちの２個のリンク部材４４は、孔部４９に装着された揺動軸４６を中心に揺動することになる。
　図３は、支持部４１に対するリンク部材４４の取り付け状態を示す説明図である。
　図２および図３に示すように、リンク部材４４は、継手部４７および揺動軸４６により支持部４１に対して揺動可能に取り付けられている。そして、リンク部材４４の上端に形成された凸部４８が支持部４１の下面と当接することで、リンク部材４４の揺動が図３において実線で示す位置で規制される。このため、後述するように、上部ユニット２と下部ユニット３とを離隔させたときに、各リンク部材４４が下方に垂れ下がることを防止することが可能となる。
　再度図２を参照して、各リンク部材４４の下端部付近には、ピン４５が配設されている。このピン４５は、上部ユニット２と下部ユニット３とを連結するときに、各座部材３１に形成された座面２９と当接する。
　二軸引張機構１における上部ユニット２は、材料試験機のクロスヘッド１３に装着されており、二軸引張機構１における下部ユニット３は、材料試験機の基台１１に付設されている。試験片１００に対する二軸引張試験を実施するときには、図１に示すモータ１６の駆動によりクロスヘッド１３を二軸引張機構１の上部ユニット２とともに下降させることにより、上部ユニット２におけるピン４５と下部ユニット３における座部材３１とを当接させる。
　図４は、ピン４５と座部材３１とが当接する状態を示す斜視図であり、図５は、その側面概要図である。
　下部ユニット３における第１スライド部材２１および第２スライド部材２２に保持された座部材３１には、各々、上部ユニット２におけるリンク部材４４に配設されたピン４５と当接する座面２９が形成されている。この座面２９とピン４５とは、対応する形状を有している。
　クロスヘッド１３が図１に示す状態から下降した場合には、図４および図５に示すように、リンク部材４４に付設されたピン４５が座部材３１に形成された座面２９の上面に当接する。この状態からクロスヘッド１３がさらに下降すると、ピン４５は座面２９上をスライドし、図５において実線で示すように、座面２９の側面と当接する。このときには、図３において仮想線で示すように、リンク部材４４が揺動軸４６を中心として揺動する。
　そして、クロスヘッド１３がさらに下降したときには、座面２９と当接したピン４５が座部材３１を押圧する。この押圧力により、一対の第１スライド部材２１は、第１レール２３に案内されて互いに離隔する方向に移動するとともに、一対の第２スライド部材２２は、第２レール２４に案内されて互いに離隔する方向に移動する。このときには、ピン４５の外周面と座部材３１における座面２９とが摺動する。これにより、４個のチャック２５に把持された試験片１００に対して、互いに直交する二軸方向の引張負荷が付与される。そして、このときの引張負荷の値、すなわち試験力は、一対のロードセル２７により測定される。
　この状態から、クロスヘッド１３が二軸引張機構１の上部ユニット２とともに再度上昇したときには、各リンク部材４４は自重により揺動し、これに伴って、ピン４５が座面２９の側面から離隔する。そして、クロスヘッド１３がさらに上昇すれば、座部材３１に形成された座面２９はピン４５と当接して負荷を付与される方向以外の領域が開放部となっていることから、ピン４５はリンク部材４４の上昇に伴って座面２９から離隔する。
　図６は、第１実施形態に係るプリテンション機構であって、第１、第２スライド部材２１、２２に対して座部材３１を移動させる機構を示す側面概要図である。
　図６に示すように、座部材３１は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に対して、移動可能な状態で保持されている。そして、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に対する座部材３１の位置は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に配設されたねじ３９を回転させることにより調整される。このとき、座部材３１は、上述したようにその座面２９がピン４５と当接することにより移動が規制されている。このため、ねじ３９を、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２における面Ａと座部材３１における面Ｂとの距離ｄが大きくなる方向に回転させたときには、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２がピン４５から離隔する方向（図６における矢印方向）に移動する。
　ここで、一対の第１スライド部材２１のうち一方の第１スライド部材２１はロードセル２７を介してチャック２５と接続されており、他方の第１スライド部材２１は直接チャック２５と接続されている。このため、第１スライド部材２１が第１レール２３に沿って図６に示す矢印方向に移動したときには、一対のチャック２５が互いに離隔する方向に移動することになる。このときには、チャック２５に把持された試験片１００は、第１レール２３と平行な第１軸に沿ってテンションを受けることになる。同様に、一対の第２スライド部材２２のうち一方の第２スライド部材２２はロードセル２７を介してチャック２５と接続されており、他方の第２スライド部材２２は直接チャック２５と接続されている。このため、第２スライド部材２２が第２レール２４に沿って図６に示す矢印方向に移動したときには、一対のチャック２５が互いに離隔する方向に移動することになる。このときには、チャック２５に把持された試験片１００は、第２レール２４と平行な第２軸に沿ってテンションを受けることになる。
　次に、この二軸引張機構１を使用して試験片１００に対する二軸引張試験を実行する場合の動作について説明する。
　試験を開始するときには、図１に示すクロスヘッド１３は、上方に配置されている。そして、上述したように、二軸引張機構１における上部ユニット２は、材料試験機のクロスヘッド１３に装着されており、二軸引張機構１における下部ユニット３は、材料試験機の基台１１に付設されている。この状態においては、二軸引張機構１における下部ユニット３の上方には上部ユニット２が配置されていないことから、下部ユニット３における各チャック２５の上方は開放されている。従って、これらのチャック２５に試験片１００を容易に装着することが可能となる。この試験片１００の装着時に、スパナ等の工具を使用する必要があったとしても、その作業を容易に実行することが可能となる。なお、この状態においては、二軸引張機構１における上部ユニット２においては、図３に示すように、リンク部材４４の上端に形成された凸部４８が支持部４１の下面と当接することで、リンク部材４４は図３において実線で示す位置に配置されている。
　各チャック２５への試験片１００の装着が完了し、試験片１００に対する二軸引張試験を実施するときには、図１に示すモータ１６の駆動によりクロスヘッド１３を二軸引張機構１の上部ユニット２とともに下降させることにより、上部ユニット２におけるピン４５と下部ユニット３における座部材３１とを当接させる。ここで一旦クロスヘッド１３の下降を停止する。
　この状態からさらに上部ユニット２を下降させたときには、試験片１００に対して二軸方向に引張力が作用する。しかしながら、支持部４１から各チャック２５に至る力の伝達系に遊び（ガタ）が生じた場合には、図１６に示すように、試験片１００がＸ方向に一旦縮んでから伸びるという不自然な挙動を示す場合がある。このため、二軸引張試験を適正に実行することができず、試験片１００に対する正しい物性評価を行うことができないという問題が生ずる。
　このため、上述したように、図６に示すねじ３９を、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２における面Ａと座部材３１における面Ｂとの距離ｄが大きくなる方向に回転させることにより、チャック２５間の距離が大きくなる方向にチャック２５を移動させ、試験片１００にプリテンションを付与する。このときには、試験片１００は互いに直交する二方向からプリテンションを付与されることから、試験片１００に偏ったプリテンションが付与されないように、一対の第１スライド部材２１および一対の第２スライド部材２２における４個のねじ３９を回転させることにより４個のチャック２５の位置を調整する。この調整時に、ロードセル２７の信号を参照するようにしてもよい。なお、図６において、座部材３１を押圧する押圧部材としてのねじ３９の代わりに、押圧部材としての楔を用いて、面Ａと面Ｂとの距離ｄが大きくなるようにしてプリテンションをかけるようにしてもよい。また、ここでいうプリテンションとは二軸引張試験を実行する前に試験片１００に対して与えられる初期的な引張負荷のことである。
　支持部４１から各チャック２５に至る力の伝達系の遊び（ガタ）が解消されれば、二軸引張試験を開始する。このときには、クロスヘッド１３をさらに下降させ、座面２９と当接したピン４５により座部材３１を押圧する。この押圧力により、一対の第１スライド部材２１は、第１レール２３に案内されて互いに離隔する方向に移動するとともに、一対の第２スライド部材２２は、第２レール２４に案内されて互いに離隔する方向に移動する。これにより、４個のチャック２５に把持された試験片１００に対して、互いに直交する二軸方向の引張負荷が付与される。そして、このときの引張負荷の値、すなわち試験力は、一対のロードセル２７により測定される。
　図７は、この発明に係る材料試験機により二軸引張試験をしたときの試験結果を示すグラフである。ここで、図７における横軸はひずみ（マイクロストレイン）を示し、縦軸は応力（メガパスカル）を示している。また、この図において実線は第１レール９１方向（Ｘ方向）のひずみと応力の関係を示し、破線は第２レール９２方向（Ｙ方向）のひずみと応力の関係を示している。
　この図に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向とも、試験片１００に付与される応力の増加に伴ってひずみも増加している。このため、材料試験時に、図１６に示すような試験片１００の不自然な挙動は解消され、試験片１００に対する二軸引張試験が適正に実施されていることが理解される。
　二軸引張試験が終了すれば、クロスヘッド１３を二軸引張機構１の上部ユニット２とともに再度上昇させる。上部ユニット２が上昇したときには、各リンク部材４４は自重により揺動し、これに伴って、ピン４５が座面２９の側面から離隔する。そして、クロスヘッド１３がさらに上昇すれば、座部材３１に形成された座面２９はピン４５と当接して負荷を付与される方向以外の領域が開放部となっていることから、ピン４５はリンク部材４４の上昇に伴って座面２９から離隔する。このときには、図３において実線で示すように、リンク部材４４の揺動は、リンク部材４４の上端に形成された凸部４８が支持部４１の下面と当接する位置で停止する。このため、リンク部材４４の揺動範囲を一定以内に維持することができ、リンク部材４４が垂れ下がることを防止することが可能となる。
　図１に示すように、クロスヘッド１３が再度上昇位置に配置されれば、試験片１００をチャック２５から取り外す。このときにも、二軸引張機構１における下部ユニット３における各チャック２５の上方は開放されていることから、チャック２５から試験片１００を容易に取り外すことが可能となる。
　上述した実施形態においては、リンク部材４４に配設されたピン４５と、このピン４５に当接する座面２９を備えた座部材３１と、第１、第２スライド部材２１、２２とを使用し、第１、第２スライド部材２１、２２と座部材３１とを相対的に移動させることで、ピン４５とチャック２５との距離を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与するプリテンション機構を採用している。しかしながら、ピン４５とチャック２５との距離を変更するプリテンション機構として、その他の構成のものを採用することも可能である。
　図８は、第２実施形態に係るプリテンション機構２０１の概要図である。なお、この図においては、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とチャック２５とを、プリテンション機構２０１により直接連結しているが、ロードセル２７を配設する場合には、このロードセル２７は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とプリテンション機構２０１との間、または、チャック２５とプリテンション機構２０１との間に配設される。
　このプリテンション機構２０１は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に付設された側面視においてクロス状の連結部材１１２と、チャック２５に付設された凹部を有する連結部材１１１とを一対のねじ１１３により連結した構成を有する。連結部材１１１には、連結部材１１２の先端が挿入される凹部外形成されている。このプリテンション機構２０１においては、一対のねじ１１３を回転させることで、ピン２５と第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に連結されたチャック２５との距離を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与することが可能となる。
　図９は、第３実施形態に係るプリテンション機構２０２の概要図である。なお、この図においては、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とチャック２５とを、プリテンション機構２０２により直接連結しているが、ロードセル２７を配設する場合には、このロードセル２７は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とプリテンション機構２０２との間、または、チャック２５とプリテンション機構２０２との間に配設される。
　このプリテンション機構２０２は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に付設されたＴ字状の連結部材１１５と、チャック２５に付設された連結部材１１５を取り囲む形状を有する連結部材１１４とを一対のねじ１１６により連結した構成を有する。このプリテンション機構２０２においては、一対のねじ１１６を回転させることで、ピン２５と第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に連結されたチャック２５との距離を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与することが可能となる。
　図１０は、第４実施形態に係るプリテンション機構２０３の概要図である。なお、この図においては、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とチャック２５とを、プリテンション機構２０３により直接連結しているが、ロードセル２７を配設する場合には、このロードセル２７は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とプリテンション機構２０３との間、または、チャック２５とプリテンション機構２０３との間に配設される。
　このプリテンション機構２０３は、図９に示す第３実施形態に係るねじ１１６の代わりに、楔１１７を採用した構成を有する。この第４実施形態に係るプリテンション機構２０３においては、一対の楔１１７のサイズを変更することで、ピン２５と第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に連結されたチャック２５との距離を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与することが可能となる。
　図１１は、第５実施形態に係るプリテンション機構２０４の概要図である。なお、この図においては、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とチャック２５とを、プリテンション機構２０４により直接連結しているが、ロードセル２７を配設する場合には、このロードセル２７は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とプリテンション機構２０４との間、または、チャック２５とプリテンション機構２０４との間に配設される。
　このプリテンション機構２０４は、第１スライド部材２１または第２スライド部材２２とチャック２５との間に、両端に互いに逆方向を向くねじ部１１９、１２０が形成された両ねじ部材１１８を配設した構成を有する。両ねじ部材１１８における一方のねじ部１１９は第１スライド部材２１または第２スライド部材２２と螺合しており、他方のねじ部１２０はチャック２５と螺合している。このプリテンション機構２０４においては、両ねじ部材１１８を、その軸心を中心として回転させることにより、ピン２５と第１スライド部材２１または第２スライド部材２２に連結されたチャック２５との距離を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与することが可能となる。
　図１２は、第６実施形態に係るプリテンション機構２０５の概要図である。
　上述した第１実施形態～第５実施形態においては、ピン４５とチャック２５との距離を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与する構成を採用している。これに対して、この第６実施形態に係るプリテンション機構２０５においては、リンク部材４４の揺動中心となる揺動軸４６の位置を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与する構成を採用している。
　すなわち、このプリテンション機構２０５においては、揺動軸４６は、軸受部材６１により軸支されている。この軸受部材６１は、スライド部材６２により支持部４１に対して上下方向に移動可能に支持されている。また、軸受部材６１と支持部４１におけるフランジ部７１の間にはバネ７２が配設されている。そして、支持部４１には、軸受部材６１を押圧するねじ６３が配設されている。このプリテンション機構２０５においては、ねじ６３を回転させることで、軸受部材６１を揺動軸４６とともに下方に移動させることにより、試験片１００にプリテンションを付与することが可能となる。なお、上記のバネ７２はなくてもよい。また、図１２において、ねじ６３の代わりに支持部４１と軸受部材６１の間に配設した楔を用いてプリテンションを付与するようにしてもよい。
　図１３は、第７実施形態に係るプリテンション機構２０６の概要図である。
　この第７実施形態に係るプリテンション機構２０６においても、図１２に示す第６実施形態に係るプリテンション機構２０５と同様、リンク部材４４の揺動中心となる揺動軸４６の位置を変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与する構成を採用している。
　すなわち、このプリテンション機構２０６においても、揺動軸４６は、軸受部材６１により軸支されている。この軸受部材６１は、スライド部材６２により支持部４１に対して水平方向に移動可能に支持されている。また、軸受部材６１と支持部４１におけるフランジ部７４の間にはバネ７２が配設されている。そして、支持部４１における垂下部７３には、軸受部材６１を押圧するねじ６３が配設されている。このプリテンション機構２０６においては、ねじ６３を回転させることで、軸受部材６１を揺動軸４６とともに側方に移動させることにより、試験片１００にプリテンションを付与することが可能となる。なお、上記のバネ７２はなくてもよい。また、図１３において、ねじ６３の代わりに支持部４１と軸受部材６１の間に配設した楔を用いてプリテンションを付与するようにしてもよい。
　図１４は、第８実施形態に係るプリテンション機構２０７の概要図である。
　この第８実施形態に係るプリテンション機構２０７においては、上述した第１実施形態～第７実施形態とは異なり、リンク部材４４の長さを変更することにより、試験片１００にプリテンションを付与する構成を採用している。
　このプリテンション機構２０７においては、リンク部材４４は一対のリンク片６５、６６から構成されている。そして、このプリテンション機構２０７においては、リンク片６５とリンク片６６との間に、両端に互いに逆方向を向くねじ部６８、６９が形成された両ねじ部材６７を配設した構成を有する。両ねじ部材６７における一方のねじ部６８はリンク片６５と螺合しており、他方のねじ部６９はリンク片６６と螺合している。このプリテンション機構２０７においては、両ねじ部材６７を、その軸心を中心として回転させることにより、リンク片６５とリンク片６６との距離が変更され、リンク部材４４の長さが変更される。この作用を利用し、リンク片６５とリンク片６６との距離が大きくなる方向に両ねじ部材６７を回転させることで、試験片１００にプリテンションを付与することが可能となる。
　なお、上述した実施形態においては、いずれも、ベース部２６の表面に対して互いに直交する方向に配設された第１レール２３および第２レール２４を使用し、一対の第１スライド部材２１と第２スライド部材２２とを互いに直交する方向に移動させることで、試験片１００に対して直交する方向の引張力を付与する二軸引張試験を実行する場合について説明したが、第１レール２３と第２レール２４とを交差する方向に配置し、さらにこれら第１、第２レール２３、２４とさらに交差する方向に第３レールを配置し、この第３レールに沿ってチャックに連結された第３スライド部材を摺動させることで、試験片１００に対して三軸方向に引張力を付与する三軸引張試験を行う材料試験機にこの発明を適用してもよい。また、この発明を適用して、四軸方向以上の引張力を試験片１００に付与する材料試験を行うことも可能である。
　１　　　二軸引張機構
　２　　　上部ユニット
　３　　　下部ユニット
　１１　　基台
　１２　　ねじ棹
　１３　　クロスヘッド
　１６　　モータ
　２１　　第１スライド部材
　２２　　第２スライド部材
　２３　　第１レール
　２４　　第２レール
　２５　　チャック
　２６　　ベース部
　２７　　ロードセル
　２９　　座面
　３１　　座部材
　３２　　座部材
　３３　　座部材
　３４　　ピン
　３９　　ねじ
　４１　　支持部
　４４　　リンク部材
　４５　　ピン
　４６　　揺動軸
　４７　　継手部
　４８　　凸部
　６１　　軸受部材
　６２　　スライド部材
　６３　　ねじ
　６５　　リンク片
　６６　　リンク片
　６７　　両ねじ部材
　１００　試験片
　１１１　　連結部材
　１１２　　連結部材
　１１３　　ねじ
　１１４　　連結部材
　１１５　　連結部材
　１１６　　ねじ
　１１７　　楔
　１１８　　両ねじ部材
　２０１　　プリテンション機構
　２０２　　プリテンション機構
　２０３　　プリテンション機構
　２０４　　プリテンション機構
　２０５　　プリテンション機構
　２０６　　プリテンション機構
　２０７　　プリテンション機構

Claims (8)

  1. 　ガイド部材により案内されることにより、第１軸に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能な一対の第１移動部材と、
    　前記第１移動部材に、各々、連結されたチャックと、
    　ガイド部材により案内されることにより、前記第１軸と交差する第２軸に沿って互いに近接および離隔する方向に移動可能な一対の第２移動部材と、
    　前記第２移動部材に、各々、連結されたチャックと、
    　負荷機構により負荷を付与される負荷部材と、
    　前記負荷部材に配設された揺動軸を中心に前記負荷部材に対して揺動可能な状態で配設された４個のリンク部材と、
    　前記リンク部材における前記揺動軸とは逆側の端部を、前記第１移動部材および前記第２移動部材に対して連結する連結機構と、を備え、
    　前記負荷部材に付与された負荷を前記４個のリンク部材を介して前記一対の第１移動部材および前記一対の第２移動部材に伝達することにより、前記一対の第１移動部材を前記第１軸に沿って互いに離隔する方向に同期して移動させるとともに、前記一対の第２移動部材を前記第２軸に沿って互いに離隔する方向に移動させる材料試験機において、
    　前記負荷機構により前記負荷部材に負荷が付与されていない状態で、前記一対の第１移動部材に連結された一対のチャックを前記第１軸に沿って互いに離隔する方向に移動させるとともに、前記一対の第２移動部材に連結された一対のチャックを前記第２軸に沿って互いに離隔する方向に移動させることにより、試験片にプリテンションを付与するプリテンション機構を備えることを特徴とする材料試験機。
  2. 　請求項１に記載の材料試験機において、
    　前記プリテンション機構は、前記リンク部材における前記揺動軸とは逆側の端部と前記チャックとの距離を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する材料試験機。
  3. 　請求項２に記載の材料試験機において、
    　前記連結機構は、ピンと、このピンに当接する座面とを備え、
    　前記プリテンション機構は、前記ピンと前記チャックとの距離を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する材料試験機。
  4. 　請求項３に記載の材料試験機において、
    　前記第１移動部材および前記第２移動部材は、前記座面が形成された座部材と、前記座部材を保持するスライド部材から構成され、
    　前記プリテンション機構は、前記座部材を前記スライド部材に対して移動させる押圧部材を有する材料試験機。
  5. 　請求項１に記載の材料試験機において、
    　前記プリテンション機構は、前記揺動軸の位置を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する材料試験機。
  6. 　請求項５に記載の材料試験機において、
    　前記揺動軸は、前記リンク部材の長手方向と交差する方向に移動可能な軸受部材により軸支されており、
    　前記プリテンション機構は、前記軸受部材を押圧する押圧部材を備え、この押圧部材により前記軸受部材を前記リンク部材の長手方向と交差する方向に移動させることにより、前記試験片にプリテンションを付与する材料試験機。
  7. 　請求項１に記載の材料試験機において、
    　前記プリテンション機構は、前記リンク部材の長さを変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する材料試験機。
  8. 　請求項７に記載の材料試験機において、
    　前記リンク部材は、両端に互いに逆方向を向くねじ部が形成された両ねじ部材を介して連結された一対のリンク片を備え、
    　前記プリテンション機構は前記両ねじ部材を回転させて一対のリンク片間の距離を変更することにより、前記試験片にプリテンションを付与する材料試験機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015215289A (ja) * 2014-05-13 2015-12-03 株式会社島津製作所 材料試験機
JP2018017578A (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 株式会社島津製作所 材料試験機

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017212440A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 Magna Exteriors Inc. Fixture for testing the shear performance of microcellular-foamed thermoplastic composite welds
JP7180572B2 (ja) * 2019-09-17 2022-11-30 株式会社島津製作所 材料試験機

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06117979A (ja) * 1992-10-01 1994-04-28 Japan Tobacco Inc ねじざお式材料試験機
JPH1194721A (ja) * 1997-09-17 1999-04-09 Nkk Corp ２軸材料試験装置
JP2003139673A (ja) * 2001-10-31 2003-05-14 Bosai Giken Kogyo:Kk アンカー試験装置および方法
JP2004138501A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Univ Nihon 応力試験機
JP2012032218A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 Nihon Univ 二軸引張り試験装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3124877C2 (de) * 1981-06-25 1985-07-25 Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt Einspannvorrichtung für Werkstoffprüfmaschinen zur Durchführung von Wechselspannungs- und Wechseldehnversuchen bei hohen Temperaturen
JP4506926B2 (ja) * 2001-06-01 2010-07-21 株式会社島津製作所 材料試験機
US6860156B1 (en) * 2004-05-24 2005-03-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Combined in-plane shear and multi-axial tension or compression testing apparatus
JP4375559B2 (ja) * 2004-12-02 2009-12-02 株式会社島津製作所 材料試験機
US7712379B2 (en) * 2008-05-14 2010-05-11 The University Of Kentucky Research Foundatio Uniaxially-driven controlled biaxial testing fixture
US8082802B1 (en) * 2009-04-28 2011-12-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Compact and stand-alone combined multi-axial and shear test apparatus
US8863583B2 (en) * 2010-05-06 2014-10-21 Shimadzu Corporation Material testing system
CN103003682B (zh) * 2010-07-22 2015-04-15 株式会社岛津制作所 材料试验机
JP5838165B2 (ja) * 2010-11-18 2015-12-24 国際計測器株式会社 材料試験機
JP6254022B2 (ja) * 2014-03-07 2017-12-27 株式会社日立製作所 試験装置
JP6172041B2 (ja) * 2014-05-13 2017-08-02 株式会社島津製作所 材料試験機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06117979A (ja) * 1992-10-01 1994-04-28 Japan Tobacco Inc ねじざお式材料試験機
JPH1194721A (ja) * 1997-09-17 1999-04-09 Nkk Corp ２軸材料試験装置
JP2003139673A (ja) * 2001-10-31 2003-05-14 Bosai Giken Kogyo:Kk アンカー試験装置および方法
JP2004138501A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Univ Nihon 応力試験機
JP2012032218A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 Nihon Univ 二軸引張り試験装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TATSUYA NAGAYASU: "Han'yo no Asshuku Shikenki o Mochiita Compact Nijiku Hippari Shiken Sochi no Kaihatsu to Shiken Kekka no Hyoka", THE PROCEEDINGS OF JAPANESE JOINT CONFERENCE FOR THE TECHNOLOGY OF PLASTICITY, 16 October 2009 (2009-10-16), XP008184055 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015215289A (ja) * 2014-05-13 2015-12-03 株式会社島津製作所 材料試験機
JP2018017578A (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 株式会社島津製作所 材料試験機

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