(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々チャック歯を有する一対のチャック部材と、ピニオン軸と、前記チャック部材と前記ピニオン軸の軸受けとを支持する支持部材と、前記ピニオン軸の一端に連結され前記ピニオン軸を回転させるためのハンドルとを備え、前記チャック部材には前記ピニオン軸の回転と共働して前記チャック部材を移動させるラックが形成され、前記ハンドルの操作により前記チャック部材を前記チャック部材間の間隔が広くなる試験片の開放位置と、前記チャック部材間の間隔が狭くなる試験片の挟持位置とに移動させて、試験片のつかみ具を開閉させる材料試験機において、
前記ピニオン軸の両端部に、当該ピニオン軸を中心に向かって互いに付勢する一対のバネ部材と、前記一対のバネ部材を押さえるための、前記支持部材に固定されるとともに前記ピニオン軸の軸方向の動きを規制する押さえ部材と、を備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記チャック部材に形成されたラックと前記ピニオン軸のピニオンは、はす歯である材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片のつかみ具にチャック機構を備える材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、試験片の引張試験や疲労試験等を行う材料試験機では、上クロスヘッドと下クロスヘッドに配設されたつかみ具に試験片を挟持させた状態で、試験片に種々の負荷を与える試験が行われている（特許文献１参照）。このようなつかみ具としては、つかみ歯（チャック）を有するチャックホルダーを備えたくさび式つかみ具と呼称されるつかみ具が使用されている。このつかみ具では、一対のつかみ歯間の間隔が狭くなる試験片の挟持位置で試験片を挟持し、つかみ歯間の間隔が広くなる開放位置で試験片を開放する構成となっている。そして、つかみ歯の挟持位置および開放位置への移動は、チャックを支持するチャックホルダーを上下に移動させることにより行っている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
さらに図３および図４を参照して、従来の材料試験機におけるつかみ具について、上クロスヘッドのつかみ具を例に説明する。図３は、従来の材料試験機の上クロスヘッド１２３の断面図である。従来のつかみ具は、上クロスヘッド１２３内に形成された孔部５３に、それぞれつかみ歯５１を配設した一対のくさび型のチャックホルダー５２を備え、上クロスヘッド１２３とチャックホルダー５２との間にはライナー５４が配設された構成となっている。チャックホルダー５２の側面には、ラック５７が形成されており、ピニオン軸４１にはラック５７の歯型に対応するピニオン５８が形成されている。このようなラックアンドピニオン構造によりチャックホルダー５２は、上クロスヘッド１２３を貫通するピニオン軸４１の回転と同期して、上下移動する。そして、上クロスヘッド１２３における孔部５３はチャックホルダー５２のくさび型に対応するテーパー面を有し、ライナー５４もテーパー面に沿って傾斜した状態で備えられる。このため、チャックホルダー５２の傾斜に沿った上下移動に伴って、つかみ歯５１間の間隔が狭くなり試験片を挟持する挟持位置と、つかみ歯５１間の間隔が広くなる試験片の開放位置とに移動可能となっている。
【０００４】
ピニオン軸４１は、上クロスヘッド１２３に固定された一対の軸受け４２に軸支されるとともに、その両端には一対のナットからなるロックナット４３が締結される。これにより、ピニオン軸４１の軸方向の移動が規制され、ピニオン軸４１の上クロスヘッド１２３からの抜けや、ラック５７とピニオン５８との噛み合わせ位置のズレが防止される。なお、ロックナット４３と軸受け４２との間には皿ばね４６と菊座金６０（ベアリングワッシャー）が介挿されており、ピニオン軸４１の一端にはピニオン軸４１を回転させるためのハンドル３０が配設される。また、クロスヘッド１２３の上部から軸受け４２の摺動部（ブッシュ）に向かって潤滑油を供給するための油穴４８が形成されている。
【０００５】
図４は、従来の材料試験機における菊座金６０を示す説明図である。この菊座金６０は、その内側に形成された歯６１をピニオン軸４１に形成されたキー溝４４に噛み合わせるように挿入される。そして、菊座金６０を介挿したピニオン軸４１の両端をロックナット４３で締めた後、ロックナット４３側に向かって菊座金６０の外側の歯６２を変形させる。このようにして、ロックナット４３の回転を防止してピニオン軸４１の位置を固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３２７１０号公報
【特許文献２】特開平７−２１８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなつかみ具に試験片を挟持させた状態で試験片に負荷を付与する材料試験では、その試験実行中に試験片が破断した場合には、試験片に加えられていた力が急激に開放される。このため、試験片が、特に上クロスヘッド１２３に向かって押し上げられる。このときの試験片を上方に移動させる力は、つかみ歯５１を介してチャックホルダー５２に伝達され、チャックホルダー５２が上方に移動し、さらに、このチャックホルダー５２の動きに同期してピニオン軸４１が回転する。しかしながら、試験力の大きさによっては、チャックホルダー５２の動きに同期したピニオン軸４１の回転に、ピニオン軸４１の両端部まで同期しきれない場合がある。そうすると、ピニオン軸４１の両端に締結されたロックナット４３およびその付近に回転負荷がかかることになり、菊座金６０を破損したり、ロックナット４３に緩みが生じる恐れがある。
【０００８】
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、試験片の破断ショックによるピニオン軸両端部への負荷に耐えることが可能なピニオン軸固定構造を備えた材料試験機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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、各々チャック歯を有する一対のチャック部材と、ピニオン軸と、前記チャック部材と前記ピニオン軸の軸受けとを支持する支持部材と、前記ピニオン軸の一端に連結され前記ピニオン軸を回転させるためのハンドルとを備え、前記チャック部材には前記ピニオン軸の回転と共働して前記チャック部材を移動させるラックが形成され、前記ハンドルの操作により前記チャック部材を前記チャック部材間の間隔が広くなる試験片の開放位置と、前記チャック部材間の間隔が狭くなる試験片の挟持位置とに移動させて、試験片のつかみ具を開閉させる材料試験機において、前記ピニオン軸の両端部に、当該ピニオン軸を中心に向かって互いに付勢する一対のバネ部材と、前記一対のバネ部材を押さえるための、前記支持部材に固定されるとともに前記ピニオン軸の軸方向の動きを規制する押さえ部材と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
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、前記チャック部材に形成されたラックと前記ピニオン軸のピニオンは、はす歯である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、支持部材に固定された押さえ部材を備え、この押さえ部材でピニオン軸の両端の位置を固定することにより、ピニオン軸の両端への回転負荷に対して、ピニオン軸の軸方向のズレを防止することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、はす歯のラックアンドピニオン構造を備えることにより、チャックホルダーの移動を滑らかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る材料試験機の平面図および正面図である。
【図２】この発明に係る材料試験機の上クロスヘッド２３の断面図である。
【図３】従来の材料試験機の上クロスヘッド１２３の断面図である。
【図４】従来の材料試験機における菊座金６０を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はこの発明に係る材料試験機の平面図および正面図である。図２は、この発明に係る材料試験機の上クロスヘッド２３の断面図である。なお、先に図３を参照して説明した従来の材料試験機と同様の部材については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１５】
この材料試験機は、試験片１０に負荷を与えるラムシリンダ１８と、ラムシリンダ１８により昇降されるテーブル１６と、このテーブル１６上の対角線位置に立設された一対の支柱１５と、一対の支柱１５の上端に設けられた上クロスヘッド２３と、テーブル１５を貫通して支柱１５とは異なる対角線位置に立設された一対のねじ棹１７と、一対のねじ棹１７と螺合するナットを備え、ねじ棹１７に対して昇降する下クロスヘッド２４とを備える。上クロスヘッド２３と下クロスヘッド２４には、それぞれつかみ具が内設されおり、試験片１０は、その両端をこれらのつかみ具により挟持される。
【００１６】
上クロスヘッド２３には、後述する上クロスヘッド２３を貫通するピニオン軸４１が配設され、ピニオン軸４１の一端にはピニオン軸４１を回転させるためのハンドル３０が配設される。なお、このハンドル３０は、下クロスヘッド２４を貫通するピニオン軸４１の一端にも配設されるが、図１においては、下クロスヘッド２４のハンドルの図示を省略している。
【００１７】
また、一対のねじ棹１７は図示しない回転機構に接続されている。回転機構により一対のねじ棹１７が同期して回転することにより、下クロスヘッド２４は、一対のねじ棹１７の軸心方向に昇降する。
【００１８】
次に、上クロスヘッド２３におけるピニオン軸４１の固定構造について説明する。なお、下クロスヘッド２４のつかみ具としての構造は、チャックホルダー５２を収容するくさび型の孔部が上下反転して形成されている以外はほぼ同様である。
【００１９】
図２に示すように、この材料試験機では、従来の材料試験機の上クロスヘッド１２３のピニオン軸４１における菊座金６０とロックナット４３に換えて、ピニオン軸４１を中心に向かって互いに付勢する一対の皿ばね４６を押さえる押さえ部材７０を備える。
【００２０】
この押さえ部材７０は、その内部においてチャックホルダー５２およびピニオン軸４１を支持する支持部材である上クロスヘッド２３にボルト７１により固定されている。また、押さえ部材７０には、ピニオン軸４１の端部の太さに対応する孔部が形成され、この孔部にピニオン軸４１の端部が挿入される。このため、押さえ部材７０で、ピニオン軸４１の端部の周りに配設された皿ばね４６を押さえるだけでなく、ピニオン軸４１を回転自在な状態で上クロスヘッド２３に固定することができる。
【００２１】
このように、この発明に係る材料試験機では、上クロスヘッド２３に固定された押さえ部材７０にピニオン軸４１の両端を挿入することで、ピニオン軸４１の軸方向の動きを規制している。試験片１０が試験実行中に破断し、試験片１０に加えられていた力が急激解放されたときに、試験片１０を上方に移動させる力は、チャックホルダー５２からピニオン軸４１へと伝達され、ピニオン軸４１を回転させる。ここでの試験力が大きく、ピニオン軸４１の両端部までチャックホルダー５２の動きに同期することができず、ピニオン軸４１の両端部に回転負荷がかかったとしても、押さえ部材７０は上クロスヘッド２３に固定されているため、従来の材料試験機のロックナット４３のように破断ショックの回転負荷に耐えられず押さえ部材７０が回転することはない。すなわち、このピニオン軸固定構造により、試験片１０の破断ショックに起因したピニオン軸４１の両端部への回転負荷に耐えることができ、ピニオン軸４１の軸方向の位置がズレることを防止できる。
【００２２】
また、この材料試験機において、チャックホルダー５２の側面に形成されたラック５７は、はす歯であり、ピニオン軸４１のピニオン５８の歯形もこのはす歯に対応する形状となっている。このため、チャックホルダー５２を試験片の挟持位置と開放位置とに滑らかに移動させることが可能となる。
【符号の説明】
【００２３】
１０    試験片
１５    支柱
１６    テーブル
１７    ねじ棹
１８    ラムシリンダ
２３    上クロスヘッド
２４    下クロスヘッド
３０    ハンドル
４１    ピニオン軸
４２    軸受け
４３    ロックナット
４６    皿ばね
４８    油穴
５１    つかみ歯
５２    チャックホルダー
５３    孔部
５４    ライナー
５７    ラック
５８    ピニオン
６０    菊座金
７０    押さえ部材  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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