(57)【要約】【課題】  流体シリンダを利用してつかみ歯を開閉する場合に、一対のつかみ歯を任意の位置で固定することが可能なつかみ具を提供する。【解決手段】  一対のつかみ歯５１を把持位置と解放位置との間で移動させるリンク機構と、シリンダ３１とピストン３２とを備えるエアシリンダ機構と、ピストン３２の凸部３３に形成された傾斜部３４を押圧するネジ４２とを備える。一対のつかみ歯５１が解放位置にある状態において、ネジ４２によりピストン３２の凸部３３に形成された傾斜部３４を押圧すると、ピストン３２が上昇することにより、一対のつかみ歯５１が、バネ６６による付勢力に抗して、互いに同期して近接する方向に移動する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料試験機において試験片を把持するためのつかみ具であって、
一対のつかみ歯と、
前記一対のつかみ歯を、互いに近接して前記試験片を把持する把持位置と、前記把持位置から互いに離隔した解放位置との間で移動させるつかみ歯移動機構と、
前記つかみ歯移動機構と連動して、前記一対のつかみ歯を前記把持位置に移動させる流体シリンダ機構と、
前記つかみ歯移動機構と連動して、前記一対のつかみ歯を前記開放位置に向けて付勢するバネと、
前記一対のつかみ歯が前記解放位置にある状態において、当該一対のつかみ歯を、前記バネによる付勢力に抗して、操作量に対応する距離だけ互いに同期して近接する方向に移動させる移動手段と、
を備えたことを特徴とするつかみ具。
【請求項２】
請求項１に記載のつかみ具において、
前記つかみ歯移動機構は、前記流体シリンダ機構のピストンにより押圧されて、前記一対のつかみ歯を前記把持位置に移動させるリンク機構であるつかみ具。
【請求項３】
請求項２に記載のつかみ具において、
前記移動手段は、前記ピストン、前記リンク機構または前記つかみ歯を押圧することにより、前記一対のつかみ歯を、操作量に対応する距離だけ互いに同期して近接する方向に移動させる押圧手段を含むつかみ具。
【請求項４】
請求項３に記載のつかみ具において、
前記移動手段は、
前記ピストンに形成された当該ピストンの移動方向に沿って延びる傾斜部と、
前記傾斜部に当接してこの傾斜部を押圧する押圧手段とを備え、
前記傾斜部の傾斜方向は、前記押圧手段により押圧されることにより前記ピストンが前記リンク機構を押圧する方向であるつかみ具。
【請求項５】
請求項４に記載のつかみ具において、
前記押圧手段は、その先端により前記傾斜部を押圧するネジであるつかみ具。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のつかみ具において、
前記流体シリンダ機構はエアシリンダ機構であり、
前記ピストンを、当該ピストンによる前記つかみ歯移動機構の押圧方向とは逆方向に付勢する第２のバネをさらに備えたつかみ具。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のつかみ具において、
前記一対のつかみ歯は、前記試験片を把持するための把持部が平面状であるつかみ具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、材料試験器において試験片を把持するためのつかみ具に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなつかみ具としては、例えば、傾斜面を有するくさび状のつかみ部材を、モータの駆動によりチャックフレームに沿って移動させ、つかみ部材におけるのこぎり歯状の凹凸が形成されたつかみ歯により、試験片を把持する構成のものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、バネの作用により通常はつかみ歯を開放しておき、試験片を把持するときには、流体シリンダによりつまみ歯を移動させる構成のつかみ具も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３９４１１号公報
【特許文献２】特開平５−３３２９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
試験片に対して引っ張り試験を行う場合には、試験片が引っ張られるにつれてやせる（細くなる）ことにより、試験片がつかみ歯から外れてしまう場合がある。このような場合に、上述したようなくさび形状を利用したつかみ歯を使用すれば、試験片へ付与される引っ張り力に応じてつかみ歯による把持力が大きくなることから、試験片がやせてもつかみ歯から外れるという現象の発生を防止することが可能となる。
【０００６】
しかしながら、このようなつかみ歯を使用した場合には、試験片として、例えば、樹脂製のフィルムや薄い金属膜を使用するときには、それらの試験片に過度の把持力が付与されることになる。特に、つかみ歯としてこぎり歯状の凹凸が形成されたものを使用した場合には、把持力を向上させることが可能とはなるが、過度の把持力が付与された場合に、試験片がつかみ歯により切断されるという問題も生ずる。
【０００７】
このような問題を解消するため、つかみ具として、一対のつかみ歯における試験片を把持するための把持部が平面状となったものを使用するとともに、これらのつかみ歯を、試験片を把持しないときにはバネにより離隔させておき、試験片を把持するときには、エアシリンダ等の流体シリンダ機構を利用して常に一定の力で試験片に対して押圧する構成を採用することにより、引っ張り試験等において試験片がやせた場合にも、試験片がつかみ歯から外れることがなく、また、試験片に損傷を与えることなく引っ張り試験等を実行することができる。
【０００８】
しかしながら、このようなつかみ具を使用した場合、一対のつかみ歯は、試験片を把持する把持位置と、把持位置から互いに離隔した解放位置のいずれかの位置にしか配置されないことになる。すなわち、試験片は、一対のつかみ歯により強固に把持されているか、全く把持されていないかのいずれかとなる。
【０００９】
このため、つかみ歯により試験片を把持するときに、例えば、一対のつかみ歯を少し閉じて試験片を軽い把持力で把持しながら試験片の位置決めを行い、しかる後に、試験片を強固に把持する等の使い方をすることは不可能であった。
【００１０】
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、流体シリンダを利用したつかみ具において、一対のつかみ歯を任意の位置で固定することが可能なつかみ具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、材料試験機において試験片を把持するためのつかみ具であって、一対のつかみ歯と、前記一対のつかみ歯を、互いに近接して前記試験片を把持する把持位置と、前記把持位置から互いに離隔した解放位置との間で移動させるつかみ歯移動機構と、前記つかみ歯移動機構と連動して、前記一対のつかみ歯を前記把持位置に移動させる流体シリンダ機構と、前記つかみ歯移動機構と連動して、前記一対のつかみ歯を前記開放位置に向けて付勢するバネと、前記一対のつかみ歯が前記解放位置にある状態において、当該一対のつかみ歯を、前記バネによる付勢力に抗して、操作量に対応する距離だけ互いに同期して近接する方向に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
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、前記つかみ歯移動機構は、前記流体シリンダ機構のピストンにより押圧されて、前記一対のつかみ歯を前記把持位置に移動させるリンク機構である。
【００１３】
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、前記移動手段は、前記ピストン、前記リンク機構または前記つかみ歯を押圧することにより、前記一対のつかみ歯を、操作量に対応する距離だけ互いに同期して近接する方向に移動させる押圧手段を含んでいる。
【００１４】
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、前記移動手段は、前記ピストンに形成された当該ピストンの移動方向に沿って延びる傾斜部と、前記傾斜部に当接してこの傾斜部を押圧する押圧手段とを備え、前記傾斜部の傾斜方向は、前記押圧手段により押圧されることにより前記ピストンが前記リンク機構を押圧する方向である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記押圧手段は、その先端により前記傾斜部を押圧するネジである。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、前記流体シリンダ機構はエアシリンダ機構であり、前記ピストンを、当該ピストンによる前記つかみ歯移動機構の押圧方向とは逆方向に付勢する第２のバネをさらに備えている。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、前記一対のつかみ歯は、前記試験片を把持するための把持部が平面状である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、流体シリンダを利用して試験片を一定の力で把持するつかみ具を使用するときに、一対のつかみ歯を任意の位置で固定することができる。このため、一対のつかみ歯の開放状態を調整することにより、つかみ歯による試験片の把持位置の調整等を容易に実行することが可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、流体シリンダのピストンによりリンク機構を動作させることで、一対のつかみ歯を把持位置に移動させることが可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、ピストン、リンク機構または一対のつかみ歯を押圧することにより、一対のつかみ歯を、操作量に対応する距離だけ互いに同期して近接する把持位置方向に移動させることが可能となる。このため、つかみ歯の位置を容易に変更することが可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、傾斜部を押圧手段により押圧することで、ピストンがリンク機構を押圧し、一対のつかみ歯を、押圧量に対応する距離だけ互いに同期して移動させることが可能となる。このため、つかみ歯の位置を容易に変更することが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、ネジの回転量を調整することにより、一対のつかみ歯を、回転量に対応する距離だけ互いに同期して移動させることが可能となる。このため、つかみ歯の位置をさらに容易に変更することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、エアシリンダの作用により試験片を一定の力で把持することができるとともに、試験片を把持しないときにはバネの作用によりピストンをつかみ歯移動機構の押圧方向とは逆方向に移動させることが可能となる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、試験片を把持するための把持部が平面状となったつかみ歯により、試験片に損傷を与えることなくその把持を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に係るつかみ具を適用した材料試験機の概要図である。
【図２】上つかみ具１６を正面から見た縦断面図である。
【図３】上つかみ具１６を正面から見た縦断面図である。
【図４】上つかみ具１６を側方から見た部分断面図である。
【図５】ネジ４２と傾斜部３４等との関係を示す拡大図である。
【図６】ネジ４２と傾斜部３４等との関係を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係るつかみ具を使用する材料試験機について説明する。図１は、この発明に係るつかみ具を適用した材料試験機の概要図である。
【００２７】
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、これらのねじ棹１２の上部に配設されたヨーク１３と、前記左右一対のねじ棹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１５とを備える。クロスヘッド１５には、上つかみ具１６が付設されており、基台１１には下つかみ具１７が付設されている。これらの上つかみ具１６および下つかみ具１７は、この発明に係るつかみ具を構成する。試験片１８は、その両端をこれらの上つかみ具１６および下つかみ具１７により把持される。
【００２８】
一対のねじ棹１２の下端部には、各々、同期ベルト２１と係合する同期プーリー１９が配設されている。また、この同期ベルト２１は、モータ２３の駆動により回転する同期プーリー２２とも係合している。このため、一対のねじ棹１２は、モータ２３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１５は、一対のねじ棹１２の軸芯方向に昇降する。
【００２９】
クロスヘッド１５と上つかみ具１６との間には、ロードセル２４が配設されており、試験片１８に負荷される試験力は、ロードセル２４により検出される。また、試験片１８の上下の標点間の変位量は、変位計２５で検出される。ロードセル２４および変位計２５からの信号は制御回路２６に入力される。そして、制御回路２６は、ロードセル２４および変位計２５からの信号に基づいて、モータ２３の駆動制御信号を作成する。これにより、モータ２３の回転が制御され、引張や圧縮等の各種材料試験が行われる。
【００３０】
クロスヘッド１５の位置は、自動停止機構２７により常に監視されている。そして、この自動停止機構２７によりクロスヘッド１５の所定位置への移動が検出されると、モータ２３に停止信号が出力され、クロスヘッド１５の昇降動作が自動停止される。
【００３１】
次に、この発明に係るつかみ具の構成について説明する。図２および図３は、上つかみ具１６を正面から見た縦断面図である。ここで、図２は、一対のつかみ歯５１が解放位置にある状態を示しており、図３は一対のつかみ歯５１が把持位置にある状態を示している。また、図４は、上つかみ具１６を側方から見た部分断面図である。なお、図４における左半分は上つかみ具１６を側方から見た縦断面を示し、右半分は側面を示している。さらに、図５は、図２におけるネジ４２と傾斜部３４等との関係を示す拡大図である。また、図６は、図４におけるネジ４２と傾斜部３４等との関係を示す拡大図である。なお、下つかみ具１７は、この上つかみ具１６と同様の構成を有する。
【００３２】
この上つかみ具１６は、上部の約半分がエアシリンダ機構を構成し、下部の約半分がリンク機構を構成している。すなわち、この上つかみ具１６は、エアシリンダ機構を構成するシリンダ３１と、このシリンダ３１内に形成された空間３７内を上下動するピストン３２と、このピストン３２の外周部におけるシリンダ３１の内周面との接触部に配設されたパッキング３５とを備える。ピストン３２の下端部には、後述するリンク機構における一対の回転コロ６２を押圧するための凸部３３が形成されており、この凸部３３には後述する傾斜部３４が形成されている。
【００３３】
また、シリンダ３１の下方には、螺旋状のバネ３８が配設されている。このバネ３８は、ピストン３２を、ピストン３２による回転コロ６２の押圧方向とは逆方向（図２乃至図４に示す上方向）に付勢する。シリンダ３１内に形成された空間３７は、流路３６および管路７３（図４参照）を介して、圧縮空気の供給源であるポンプ７１と接続されている。また、図４に示すように、管路７３内にはリーク機能を備えた電磁開閉弁７２が配設されている。このため、電磁開閉弁７２が開放された場合には、シリンダ３１内に形成された空間３７内に圧縮空気が供給されピストン３２が下降する。また、電磁開閉弁７２が閉鎖された場合には、バネ３８の作用によりピストン３２が上昇する。
【００３４】
リンク機構は、上つかみ具１６の下部を構成するケーシング４１内に収納されている。上述したピストン３２の凸部３３により押圧される一対の回転コロ６２は、ローラータイプカムフォロワーとして機能するものであり、ケーシング内に形成された案内溝をスライド可能な一対のアーム６１の端部に付設されている。このアーム６１の回転コロ６２とは逆側の端部には、各々、ピン６３が立設されている。また、ケーシング４１に配設された軸６５を中心に揺動可能な一対のアーム６４が配設されている。このアーム６４の一端には、アーム６１に立設されたピン６３と係合する長孔が穿設されており、このアーム６４の他端には、ケーシング４１に形成された案内溝をスライド可能な一対のアーム６９に立設されたピン６８に係合する長孔が穿設されている。
【００３５】
一対のアーム６９のうち、図２および図３において右側に示すアーム６９の先端には、鉛直方向を向く軸５２が配設されている。そして、図２および図３において右側に示すつかみ歯５１の支持部５４は、この軸５２を中心に回動する構成を有する。このため、このつかみ歯５１は、鉛直方向を向く軸５２を中心に揺動する。一方、一対のアーム６９のうち、図２および図３において左側に示すアーム６９の先端には、水平方向を向く軸５３が配設されている。そして、図２および図３において左側に示すつかみ歯５１の支持部５５は、この軸５３を中心に回動する構成を有する。このため、このつかみ歯５１は、水平方向を向く軸５３を中心に揺動する。
【００３６】
これら一対のつかみ歯５１においては、試験片１８を把持するための把持部が平面状となっている。このため、このつかみ歯５１により、樹脂製のフィルムや薄い金属膜から成る試験片１８を把持した場合においても、平面状の把持部が試験片１８を面状の領域で均一に把持することから、試験片１８に損傷を与えることはない。
【００３７】
ケーシング４１内には、一対のアーム６４に各々当接する一対のバネ６６が配設されている。これらのバネ６６は、軸６５を中心に揺動するアーム６４を、一対のつかみ歯５１が互いに離隔し、開放位置に向けて移動する方向に付勢する。すなわち、一対のバネ６６のうち、図２および図３に示す右側のアーム６４と当接するバネは、このアーム６４が反時計方向に回動する方向に付勢し、図２および図３に示す左側のアーム６４と当接するバネは、このアーム６４が時計方向に回動する方向に付勢する。
【００３８】
ピストン３２における凸部３３には、傾斜部３４が形成されている。この傾斜部３４は、図２、図３および図５に示すように、ピストン３２の往復移動方向に沿って延びる形状を有するとともに、図４および図６に示すように、その傾斜面は上部になる程凸部３３の中心に近づく形状を有する。そして、ケーシング４１に形成されたネジ穴にはネジ４２が螺合している。このネジ４２の先端は、傾斜部３４の傾斜面と当接している。
【００３９】
図２、図４、図５および図６に示すように、ピストン３２が上昇位置に配置され、一対のつかみ歯５１が解放位置にある状態において、オペレータがネジ４２を回転させることで、ネジ４２の先端により傾斜部４３の傾斜面を押圧した場合には、傾斜面の作用によりピストン３２が下降する。このピストン３２の下降に伴って、ピストン３２における凸部３３がリンク機構における一対の回転コロ６２を押圧する。これに伴って、一対のつかみ歯５１は、互いに近接する方向に移動する。このときの、一対のつかみ歯５１の移動量は、ネジ４２の先端の移動量、すなわち、ネジ４２の回転量に比例する。
【００４０】
以上のような構成を有する上つかみ具１６において、試験片１８を把持するときの把持動作について説明する。なお、下つかみ具１７も上つかみ具１６と同様の構成を有し、同様の動作により試験片を把持する。
【００４１】
最初の段階においては、図４に示す電磁開閉弁７２は閉止されており、シリンダ３１内に形成された空間３７内には圧縮空気は送り込まれていない。このため、図２および図４に示すように、ピストン３２はバネ３８の作用により、ストローク上端で停止している。この状態においては、一対のつかみ歯５１は、図２および図４に示すように、解放位置で停止している。
【００４２】
この状態において、試験片１８を一対のつかみ歯５１間に配置する。そして、ネジ４２を回転させることにより、ネジ４２の先端でピストン３２の凸部３３に形成された傾斜部３４の傾斜面を押圧する。このネジ４２による押圧力が傾斜部３４の傾斜面に作用することで、ピストン３２は下降する。そして、ピストン３２の下降に伴って凸部３３が一対の回転コロ６２を押圧する。この押圧力は、アーム６１、アーム６４およびアーム６９を介して一対のつかみ歯５１に伝達され、一対のつかみ歯５１は、バネ６６の付勢力に抗して、互いに近接する方向に移動する。そして、このときのつかみ歯５１の移動量は、ネジ４２の先端の移動量、すなわち、ネジ４２の回転量に比例する。
【００４３】
一対のつかみ歯５１が互いに近接する方向に移動し、それらのつかみ歯５１により試験片１８が軽い力で把持されるときに、試験片１８の位置決め等を行う。そして、試験片１８が適正に把持されれば、図４に示す電磁開閉弁７２を開放する。これにより、シリンダ３１内に形成された空間３７内に圧縮空気は送り込まれ、ピストン３２は圧縮空気による大きな力で下降する。このピストン３２の下降に伴って凸部３３が一対の回転コロ６２を押圧する。この押圧力は、アーム６１、アーム６４およびアーム６９を介して一対のつかみ歯５１に伝達され、一対のつかみ歯５１は、圧縮空気による大きな力で試験片１８を把持する。
【００４４】
このときには、上述したように、一方のつかみ歯５１は鉛直方向を向く軸５２を中心に揺動し、他方のつかみ歯５１は水平方向を向く軸５３を中心に揺動することから、試験片１８の形状にかかわらず、これを一対のつかみ歯５１により確実に把持することが可能となる。そして、つかみ歯５１における平面状の把持部が、試験片１８を面状の領域で均一に把持することから、試験片１８に損傷を与えることはない。
【００４５】
また、このときには、一対のつかみ歯５１は、ネジ４２等の作用により試験片１８を軽く把持しうる位置まで、予め移動している。このため、圧縮空気による大きな力で把持を行うときに、オペレータの指等が一対のつかみ歯５１に挟まれる危険はない。
【００４６】
このような動作により、上つかみ具１６および下つかみ具１７によって試験片を確実に把持した後に、図１に示すモータ２３の駆動により一対のねじ棹１２が同期して回転し、クロスヘッド１５が昇降することにより引っ張り試験が実行される。このとき、試験片１８が引っ張られることによりやせる現象が発生しても、一対のつかみ歯５１はエアシリンダ機構の作用により常に一定の力で試験片を把持することから、一対のつかみ歯５１による試験片１８の把持部が平面状であっても、試験片１８が一対のつかみ歯５１から外れることはない。
【００４７】
必要な試験が終了すれば、電磁開閉弁７２を開放し、シリンダ３１内に形成された空間３７内から圧縮空気を排出する。これに伴い、バネ３８の作用によりピストン３２が上昇する。そして、ピストン３２は、ネジ４２による押圧力が傾斜部３４の傾斜面に作用する位置で停止する。オペレータは、この状態において試験片１８を支持するとともに、ネジ４２を緩める。これにより、バネ６６の作用で一対のつかみ歯５１は、互いに離隔して解放位置に移動する。
【００４８】
なお、上述した実施形態においては、ネジ４２の先端によりピストン３２に形成された傾斜部４３の傾斜面を押圧することにより、一対のつかみ歯５１を、ネジ４２の回転量に対応する距離だけ互いに同期して近接させる構成を採用している。しかしながら、ネジ４２により傾斜部４３を押圧するかわりに、リンク機構を構成するアーム６１、アーム６４およびアーム６９のいずれか、または、一対のつかみ歯５１自体を押圧することにより、一対のつかみ歯５１を移動させる構成としてもよい。但し、一対のつかみ歯５１を、互いに同期して同じ距離だけ移動させる構成とすることが必要となる。
【００４９】
また、上述した実施形態においては、傾斜部４３を押圧する押圧手段としてネジ４２を使用しているが、ラチェット等を利用したその他の押圧手段を使用してもよい。但し、一定の操作量で傾斜部４３の傾斜面を押圧して、一定量だけ一対のつかみ歯５１を移動させうる機構であることが要求される。
【００５０】
さらに、上述した実施形態においては、ネジ４２をオペレータが手で回転させているが、ネジ４２をモータ等により回転させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１１    基台
１２    ねじ棹
１３    ヨーク
１５    クロスヘッド
１６    上つかみ具
１７    下つかみ具
１８    試験片
２１    同期ベルト
２３    モータ
２４    ロードセル
２５    変位計
２６    制御回路
２７    自動停止機構
３１    シリンダ
３２    ピストン
３３    凸部
３４    傾斜部
３５    パッキング
３６    流路
３８    バネ
４１    ケーシング
４２    ネジ
５１    つかみ歯
５２    軸
５３    軸
５４    支持部
５５    支持部
６１    アーム
６２    回転コロ
６３    ピン
６４    アーム
６５    軸
６６    バネ
６８    ピン
６９    アーム
７２    電磁開閉弁
【図１】
2010286336.tif 000003
【図２】
2010286336.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010286336.tif 000007
【図６】
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