(57)【要約】【課題】  試験片を液体内に浸漬した状態で試験力を付与する場合においても、試験片を容易に試験位置に配置することが可能な材料試験機を提供する。【解決手段】  試験片１１を上部圧盤２８の下方において、一対のクリップ４３における保持部４４により保持した後、水槽５１中に貯留された液体５２に浸漬する。次に、一対のクリップ４３における支持部材４２より上方の操作領域を把持して互いに近接する方向に移動させることにより、クリップ４３における保持部４４を互いに離隔する方向に移動させる。しかる後、一対のクリップ４３における支持部材４２より上方の操作領域に対して、略Ｃ字状の固定部材４６を装着する。これにより、一対のクリップ４３は、試験片１１を開放する解放位置において固定される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部圧盤と、液体を貯留した水槽と、前記水槽に貯留された液体内に浸漬された下部圧盤とを備え、前記水槽に貯留された液体内において前記上部圧盤と前記下部圧盤とに挟持された試験片に試験力を付与することにより圧縮試験を実行する材料試験機において、
前記試験片を前記上部圧盤と前記下部圧盤との間の位置で保持する試験片保持機構を備えた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、
前記上部圧盤は、昇降可能なクロスヘッドに付設されており、
前記試験片保持機構は、前記上部圧盤に連結されて前記上部圧盤とともに昇降する材料試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の材料試験機において、
前記試験片保持機構は、前記試験片を保持する保持位置と、前記試験片を開放する解放位置との間を移動可能な一対のクリップを備える材料試験機。
【請求項４】
請求項３に記載の材料試験機において、
前記一対のクリップにおける操作領域が、前記試験片を前記上部圧盤と前記下部圧盤とにより挟持したときに、前記水槽に貯留された液体の液面より上部に配置される材料試験機。
【請求項５】
請求項４に記載の材料試験機において、
前記クリップを前記保持位置に向けて付勢する付勢部材と、
前記クリップを前記解放位置に固定するための固定部材と、
をさらに備える材料試験機。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の材料試験機において、
前記試験片保持機構は、前記上部圧盤に対して上下方向に移動可能に連結される材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片を液体内に浸漬した状態でこの試験片に試験力を付与して圧縮試験を実行する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような材料試験機においては、水槽における底面上部に下部圧盤を設置し、さらにこの下部圧盤上に試験片を設置した後に、水槽内に液体を注入する。そして、水槽に貯留された液体内において、試験片を下部圧盤と上部圧盤とにより挟持する。しかる後、上部圧盤と下部圧盤とに挟持された試験片に試験力を付与することにより圧縮試験を実行する。
【０００３】
なお、特許文献１には、圧縮試験機用の圧盤に載置された試験片のセンタリングを行うための試験片センタリング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１７２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、下部圧盤上に試験片を載置した後に水槽内に液体を注入する構成を採用した場合には、試験片を取り替えるたびに液体の注入および温調を行う必要があり、材料試験を実行するために長い時間を要する。また、下部圧盤上に試験片を載置した後に水槽内に液体を注入するときに、液体の水圧により試験片に位置ずれが生ずるという問題がある。また、試験片の比重が液体の比重より小さいときには、試験片が液体の表面に浮かんでしまうという問題が生ずる。
【０００６】
このため、水槽内の液体中に浸漬された試験片を手やピンセット等で位置決めすることが考えられる。しかしながら、高温の液体を使用して材料試験を行う場合等においては、このような作業を行うことは危険であるばかりではなく、液体中の試験片の位置を正確に目視することが困難であることから、試験片の位置決めに長い時間を要するという問題が生ずる。
【０００７】
一方、特許文献１に記載された試験片センタリング装置は、一般の材料試験を行う場合には好適なものではあるが、試験片を液体内に浸漬した状態でこの試験片に試験力を付与して圧縮試験を実行する材料試験機に適用可能なものではない。
【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、試験片を液体内に浸漬した状態で試験力を付与する場合においても、試験片を容易に試験位置に配置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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、上部圧盤と、液体を貯留した水槽と、前記水槽に貯留された液体内に浸漬された下部圧盤とを備え、前記水槽に貯留された液体内において前記上部圧盤と前記下部圧盤とに挟持された試験片に試験力を付与することにより圧縮試験を実行する材料試験機において、前記試験片を前記上部圧盤と前記下部圧盤との間の位置で保持する試験片保持機構を備えたことを特徴とする。
【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、前記上部圧盤は、昇降可能なクロスヘッドに付設されており、前記試験片保持機構は、前記上部圧盤に連結されて前記上部圧盤とともに昇降する。
【００１１】
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、前記試験片保持機構は、前記試験片を保持する保持位置と、前記試験片を開放する解放位置との間を移動可能な一対のクリップを備える。
【００１２】
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、前記一対のクリップにおける操作領域が、前記試験片を前記上部圧盤と前記下部圧盤とにより挟持したときに、前記水槽に貯留された液体の液面より上部に配置される。
【００１３】
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、前記クリップを前記保持位置に向けて付勢する付勢部材と、前記クリップを前記解放位置に固定するための固定部材とをさらに備える。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記試験片保持機構は、前記上部圧盤に対して上下方向に移動可能に連結される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、試験片を液体内に浸漬した状態で試験力を付与する場合においても、試験片保持機構により試験片を保持することで、試験片を容易に試験位置に配置することが可能となる。このため、圧縮試験を効率的に実行することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、水槽の上方において試験片保持機構により試験片を上部圧盤の下方に支持し、この試験片を上部圧盤とともに水槽内に配置することが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、一対のクリップを利用して試験片を保持し、あるいは、試験片の保持を解除することが可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、液体に触れることなくクリップの開閉操作を実行することが可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、試験片を試験位置に配置するときには試験片の保持を継続することができるとともに、圧縮試験時には試験片の保持を解除して試験片への保持力を開放することにより、保持力が試験結果に影響を与えることを防止することが可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、試験片のサイズにかかわらず試験片を好適に保持することができ、また、クリップを適切な高さ位置に配置することにより、クリップが圧縮試験の障害となることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】水槽５１の上方において、試験片保持機構により試験片１１を保持した状態を示す正面図である。
【図３】水槽５１の上方において、試験片保持機構により試験片１１を保持した状態を示す側面図である。
【図４】水槽５１内において圧縮試験を実行する状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
この材料試験機は、上部圧盤２８と下部圧盤２９とにより試験片１１を圧縮して圧縮試験を行うものであり、左右一対のねじ棹２３と、これらの左右一対のねじ棹２３と螺合するナット部を備え、ねじ棹２３に対して昇降するクロスヘッド２６とを備える。クロスヘッド２６には、上部圧盤２８が配設されている。一方、テーブル２１上には、液体を貯留した水槽５１が配設されており、この水槽５１内には下部圧盤２９が配設されている。圧縮試験がなされる試験片１１は、水槽５１に貯留された液体内において、上部圧盤２８と下部圧盤２９とによりその上下端部を押圧される。なお、上部圧盤２８には、後述するように、この発明に係る試験片保持機構が付設されている。
【００２４】
一対のねじ棹２３の下端部には、各々、同期ベルト２２と係合する同期プーリー３６が配設されている。また、この同期ベルト２２は、モータ３５の駆動により回転する同期プーリー３４とも係合している。このため、一対のねじ棹２３は、モータ３５の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹２３が同期して回転することにより、クロスヘッド２６は、一対のねじ棹２３の軸心方向に昇降する。
【００２５】
次に、この発明の特徴部分である試験片保持機構の構成について説明する。図２は、水槽５１の上方において、試験片保持機構により試験片１１を保持した状態を示す正面図である。図３は、水槽５１の上方において、試験片保持機構により試験片１１を保持した状態を示す側面図である。図４は、水槽５１内において圧縮試験を実行する状態を示す正面図である。
【００２６】
この試験片保持機構は、支持部材４２に配設された図示しない軸を中心として揺動可能な一対のクリップ４３と、支持部材４２を上部圧盤２８に固定するための一対の蝶ボルト４１と、一対のクリップ４３の上端を互いに離隔する方向に付勢するバネ４５とを備える。一対のクリップ４３の下端部には、試験片１１を保持するための保持部４４が形成されている。この試験片保持機構は、蝶ボルト４１を緩めることにより、上部圧盤２８に対して上下方向に移動可能となっている。
【００２７】
試験片保持機構により試験片１１を保持するときには、一対のクリップ４３における支持部材４２より上方の操作領域を把持して互いに近接する方向に移動させることにより、クリップ４３における保持部４４を、バネ４５による付勢力に抗して互いに離隔する方向に移動させる。そして、上部圧盤２８の下方に試験片１１を配置した状態で一対のクリップ４３における操作領域の把持状態を開放することにより、バネ４５の作用で一対のクリップ４３の下端部に形成された保持部４４を互いに近接する方向に移動させる。これにより、図２および図３に示すように、試験片１１が上部圧盤２８の下方において、一対のクリップ４３における保持部４４により保持される。
【００２８】
次に、このような試験片保持機構を有する材料試験機により圧縮試験を実行するときの操作について説明する。
【００２９】
圧縮試験を行う場合には、水槽５１内に下部圧盤２９を配置するとともに、水槽５１の内部に液体５２を貯留する。この液体５２としては、例えば、試験片１１として人体の体内に配置される人工骨を使用した場合には、生理食塩水等が使用される。その他、試験片１１に対して実行される圧縮試験に対応して、各種の薬液や、高温の液体が使用される。そして、液体５２を貯留した水槽５１をテーブル２１上に載置する。このときには、クロスヘッド２６は上昇しており、上部圧盤２８および試験片保持機構は水槽５１に貯留された液体５２の上方に配置されている。
【００３０】
この状態において、試験片１１を試験片保持機構により保持する。この場合には、上述したように、一対のクリップ４３における支持部材４２より上方の操作領域を把持して互いに近接する方向に移動させることにより、クリップ４３における保持部４４を離隔状態とし、それらの間に試験片１１を配置した状態で一対のクリップ４３における操作領域の把持状態を開放することにより、図２および図３に示すように、試験片１１を上部圧盤２８の下方において、一対のクリップ４３における保持部４４により保持する。
【００３１】
次に、クロスヘッド２６を下降させ、試験片１１を上部圧盤２８および試験片保持機構とともに水槽５１中に貯留された液体５２に浸漬する。そして、試験片１１の下端部が水槽５１中に載置された下部圧盤２９と当接する位置で、クロスヘッド２６の下降を停止する。これにより、試験片１１は、上部圧盤２８と下部圧盤２９とにより挟持されることになる。
【００３２】
この状態で、圧縮試験を実行することも可能ではあるが、一対のクリップ４３による試験片１１への保持力が圧縮試験の結果に影響を与える可能性がある。このため、一対のクリップ４３による試験片１１への保持力を解除する。この場合には、一対のクリップ４３における支持部材４２より上方の操作領域を把持して互いに近接する方向に移動させることにより、クリップ４３における保持部４４を互いに離隔する方向に移動させる。しかる後、図４に示すように、一対のクリップ４３における支持部材４２より上方の操作領域に対して、略Ｃ字状の固定部材４６を装着する。これにより、一対のクリップ４３は、図４に示すように、試験片１１を開放する解放位置において固定される。
【００３３】
そして、モータ３５の駆動でねじ棹２３を回転させることによりクロスヘッド２６を下降させ、上部圧盤２８と下部圧盤２９との間に配置された試験片１１に圧縮荷重を付与して、圧縮試験を実行する。
【００３４】
圧縮試験が終了すれば、一対のクリップ４３から固定部材４６を取り外し、試験片１１を一対のクリップ４３における保持部４４により試験片１１を保持する。そして、クロスヘッド２６を上昇させ、上部圧盤２８および試験片保持機構を水槽５１に貯留された液体５２の上方に配置する。しかる後、一対のクリップ４３における支持部材４２より上方の操作領域を把持して、クリップ４３における保持部４４を互いに離隔する方向に移動させることにより、試験片１１を取り外す。
【００３５】
なお、試験片１１の上下方向のサイズが変更された場合には、蝶ボルト４１を緩めた後、試験片保持機構の位置を上部圧盤２８に対して上下方向に調整すればよい。また、一対のクリップ４３の下端部が圧縮試験中に下部圧盤２９に当接する可能性がある場合には、圧縮試験を実行する前に、蝶ボルト４１を緩めて試験片保持機構全体を上方に退避させておけばよい。
【００３６】
なお、上述した実施形態においては、一対のクリップ４３を手動により試験片１１を保持する保持位置と試験片１１を開放する解放位置との間で移動させているが、一対のクリップ４３をモータ等の駆動により保持位置と解放位置の間で移動させるようにしてもよい。
【００３７】
また、上述した実施形態においては、試験片保持機構を上部圧盤２８に直接連結しているが、試験片保持機構は、上部圧盤２８とともに昇降可能な構成であれば、その他の部材を介して上部圧盤２８と連結されてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１１      試験片
２１      テーブル
２２      同期ベルト
２３      ねじ棹
２６      クロスヘッド
２８      上部圧盤
２９      下部圧盤
３４      同期プーリー
３５      モータ
３６      同期プーリー
４１      蝶ボルト
４２      支持部材
４３      クリップ
４４      保持部
４５      バネ
４６      固定部材
５１      水槽
５２      液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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