(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック本体と、
試験片を把持する一対の締板と、
一対の前記締板を開閉する締板開閉手段と、を備え、
前記締板開閉手段には中央にねじ部が形成されており、
前記チャック本体は、前記締板開閉手段を取り付けると共に該締板開閉手段を介して一対の前記締板を対向配置させる取付枠を有し、
前記締板開閉手段の前記ねじ部を前記取付枠に設けられているねじ穴に螺合することにより、一対の前記締板を開閉移動させて試験片を挟持することが可能なチャック装置において、
前記締板開閉手段の先端部近傍には環状の溝が形成されており、
前記締板開閉手段の前記先端部を前記締板の一端面に設けられている開口部に空転可能に連結し、前記締板の側面に設けられている挿通孔に棒状の部材を挿通して前記溝に係合して前記締板が前記締板開閉手段から外れるのを防止するようになっており、
前記取付枠には、内側に屈曲したフレーム部が形成されており、前記締板の下面を前記フレーム部の上面と摺動可能に当接させて、前記取付枠に対する前記締板の回転を規制することを特徴とするチャック装置。
【請求項２】
前記棒状の部材は、前記環状の溝に嵌まり込む部分が断面を円形とするピン形状の部材からなることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
【請求項３】
前記棒状の部材の先端が溝部の底部と点接触可能なようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチャック装置。
【請求項４】
前記チャック装置に試験片位置合わせ部を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のチャック装置。
【請求項５】
前記締板には、前記試験片が丸棒の場合にこれをチャックするためのＶ字溝が形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のチャック装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のチャック装置を備える材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料の引張試験や圧縮試験などを行うときに試験片を把持するチャック装置及びこのチャック装置を備える材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、試験片を把持した状態で、試験片の引張強度や圧縮強度等を測定する材料試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような材料試験機は、試験片の引張や圧縮に対する強度を正確に測定するため、試験片を的確に把持することが可能なチャック装置を備えていることが必要である。また、チャック装置に関しては、荷重による負荷がかかっても容易に破損しないことが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−４２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載されたチャック装置は、試験片を把持する一対の開閉式つかみ歯を有するつかみ具の形態を有し、試験片把持時にこの試験片を支点として一対のつかみ歯の一端が拡開することを防止する構成を有している。具体的には、試験片を確実に把持できるように、一対のつかみ歯の一端が拡開することを防止する拡開防止ボルトをつかみ歯の他端に突設させている。
【０００６】
しかしながら、このような構成によると、例えば丸棒などの試験片を把持する際に、互いに向かい合うつかみ歯同士を平行に対向させるための調整作業を正確に行わなければならない。また、丸棒以外の試験片の場合であっても、特に幅の狭い試験片の場合、試験片をチャックするにあたってこのようなチャック装置で試験片の両端を互いに対向するつかみ歯同士が平行になるように把持しなければならず、部品点数が多くなると共に、調整作業の作業効率がかなり低下する。また、試験片を把持するつかみ歯の把持力をつかみ歯の幅方向両側に備わった拡開防止ボルトのねじ締め力のみに頼っているので、試験片を十分な把持力で把持することができない。また、このような構造によると、試験片把持時に拡開防止ボルトに無理な力が常に作用し、チャック装置自体の耐久性が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、部品点数が少なくかつ試験片を迅速かつ的確に把持できる耐久性に優れたチャック装置及びこれを備えた材料試験機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のチャック装置は、
チャック本体と、
試験片を把持する一対の締板と、
一対の前記締板を開閉する締板開閉手段と、を備え、
前記締板開閉手段には中央にねじ部が形成されており、
前記チャック本体は、前記締板開閉手段を取り付けると共に該締板開閉手段を介して一対の前記締板を対向配置させる取付枠を有し、
前記締板開閉手段の前記ねじ部を前記取付枠に設けられているねじ穴に螺合することにより、一対の前記締板を開閉移動させて試験片を挟持することが可能なチャック装置において、
前記締板開閉手段の先端部近傍には環状の溝が形成されており、
前記締板開閉手段の前記先端部を前記締板の一端面に設けられている開口部に空転可能に連結し、前記締板の側面に設けられている挿通孔に棒状の部材を挿通して前記溝に係合して前記締板が前記締板開閉手段から外れるのを防止するようになっており、
前記取付枠には、内側に屈曲したフレーム部が形成されており、前記締板の下面を前記フレーム部の上面と摺動可能に当接させて、前記取付枠に対する前記締板の回転を規制することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に係るチャック装置によると、締板開閉手段を介して締板同士を平行に対向させながらこれらを移動させることができるので、試験片把持時に対向する締板の平行度を維持するための難しい調整作業を行うことなく、チャック装置に試験片を的確かつ迅速に取付け可能とする。また、部品点数が少なく低コストのチャック装置とすることができる。また、締板をフレーム部で支持しているので耐久性に優れたチャック装置とすることができる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るチャック装置は、請求項１に記載のチャック装置において、
前記棒状の部材は、前記環状の溝に嵌まり込む部分が断面を円形とするピン形状の部材からなることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に係るチャック装置によると、棒状の部材と環状の溝の両側壁部との間との間の摺動抵抗が小さくなり、締板の開閉操作が行い易いチャック装置とすることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係るチャック装置は、請求項１又は２に記載のチャック装置において、
前記棒状の部材の先端が溝部の底部と点接触可能なようになっていることを特徴としている。
また、本発明の請求項４に係るチャック装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のチャック装置において、
前記チャック装置に試験片位置合わせ部を設けることを特徴としている。
また、本発明の請求項５に係るチャック装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のチャック装置において、
前記締板には、前記試験片が丸棒の場合にこれをチャックするためのＶ字溝が形成されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項６に係る材料試験機は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のチャック装置を備える材料試験機である。
【００１３】
請求項６に係る材料試験機によると、チャック装置が試験片を取付け易く廉価で耐久性に優れていることで、材料試験機自体も試験片を取付け易く廉価で耐久性に優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、部品点数が少なくかつ試験片を迅速かつ的確に把持できる耐久性に優れたチャック装置及びこれを備えた材料試験機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るチャック装置を、説明の都合上一方の締板を外した状態で示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るチャック装置を一部断面で示す正面図である。
【図３】図２におけるIII-III断面図（図３（ａ））及び本実施形態に係るチャック装置の変形例を示す部分的説明図（図３（ｂ））である。
【図４】本実施形態に係るチャック装置を備えた材料試験機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るチャック装置１について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るチャック装置１を、説明の都合上一方の締板２００を外した状態で示す斜視図である。また、図２は、本実施形態に係るチャック装置１を一部断面で示す正面図である。また、図３（ａ）は図２におけるIII-III断面図である。
【００１７】
なお、以下の説明における上下方向及び左右方向については、図１及び図２に示すチャック装置１の状態を基準とする。また、図１及び図２に示すチャック装置１は、後述する材料試験機１０（図４参照）に上下方向に亘って取り付ける試験片の上端部をチャックするようになっている。また、上記試験片の下端部をチャックするチャック装置１’（図４参照）は、本実施形態において説明するチャック装置１に対応する構成を有している。
【００１８】
本発明の一実施形態に係るチャック装置１は、チャック本体１００と、試験片を把持する一対の締板２００と、一対の締板２００を開閉する締板開閉ねじ３００（締板開閉手段）とを備えている。
【００１９】
チャック本体１００は、図１及び図２に示すようにチャック装置１の正面（試験片を引張又は圧縮する方向及び締板開閉ねじ３００の軸線の双方に直交する方向）から見て下方に開口した異形Ｕ字型を有し、かつ試験片を挟む方向である左右両側に締板開閉ねじ３００を取り付けた取付枠１１０と、取付枠１１０の両下端部から先端が互いに接近するように内側に屈曲した締板当接支持フレーム部１２０を有している。そして、取付枠１１０の両側には締板開閉ねじ３００をねじ込む雌ねじ部１１１（図２参照）が形成されている。なお、締板当接支持フレーム部１２０の上面は、本実施形態では図１及び図２に示すチャック本体１００を図４に示す材料試験機１０に取り付けた際に水平方向を向くように形成されている。
【００２０】
また、チャック本体１００には、取付枠１１０の上面中央部からチャック本体１００を材料試験機１０（図４参照）に取り付けるチャック本体取付部１１２が上方に向かって突出形成されている。そして、チャック本体取付部１１２には、チャック本体１００を材料試験機１０に固定する固定孔１１３が形成されている。また、取付枠１１０の上部には、その幅方向中心に沿って試験片を正しい位置に固定するための位置決め用マーキング溝１１４が形成されている。また、締板当接支持フレーム部１２０の上面１２１は、後述する締板２００のねじ本体連結部２２０の下面２２１が当接した際に摺動し易いように滑らかになっている。
【００２１】
締板開閉ねじ３００は、図２に示すように、ねじ本体３１０と、ねじ本体３１０の外側（締板２００の連結部と反対側）に形成されたねじ締め付け量規制部３２０と、ねじ締め付け量規制部３２０のさらに外側に形成されたねじ締め部３３０を有している。なお、ねじ本体３１０と、ねじ締め付け量規制部３２０と、ねじ締め部３３０は互いに同芯に形成されており、ねじ締め付け量規制部３２０の外径はねじ本体３１０の外径よりも大きく、ねじ締め部３３０は、ねじ締め付け量規制部３２０の外径よりも更に大きくなっている。また、ねじ本体３１０には、その長手方向に雄ねじ部３１１が形成されると共に、その更に先端側（締板側）には、雄ねじ部より若干小さい外径を有するねじ非形成部３５１，３５２（３５０）が形成されている。そして、ねじ非形成部３５０の長手方向途中に環状の溝部３４０が形成されている。
【００２２】
ねじ締め部３３０は、その直径が十分大きく、作業者の手廻しによる力でねじ本体３１０が取付枠１１０の内側に向かって移動したり外側に向かって移動したりするのに十分な回転力を発生させるようになっている。なお、ねじ締め部３３０の外周面は、作業者の手が滑り難いようにローレット加工が全周に亘って施されている。また、ねじ締め部３３０の外側面にはねじ本体３１０と同芯に６角ボルト部３６０が形成され、作業者が手作業で直接ねじ締めを行う代わりに適当な工具を介してねじ締めを行い、ねじ本体３１０を取付枠１１０の内側に向かって移動させたり外側に向かって移動させたりすることが可能となっている。
【００２３】
締板２００は、矩形状をなしある程度の厚みを有する締板本体２１０と、締板本体２１０の試験片把持面２１１と反対側面に形成されたねじ本体連結部２２０とを有している。締板本体２１０の試験片把持面２１１には、対向して締め付ける試験片が滑ることなくしっかりと固定されるようにある程度の凹凸が全体にわたって形成されている。また、締板本体２１０の上側面には、試験片の中心軸線を締板本体２１０の幅方向中央部に合わせるための複数の試験片位置合わせ溝２３１，２３２（２３０）が形成されている。これによって、例えば板状の試験片の場合、いかなる幅の板であってもその試験片の中心軸線を締板本体２１０の幅方向中央部に合わせることが可能となっている。なお、本実施形態では図示しないが、試験片が丸棒の場合、対向する締板２００によってこれをしっかりと挟み込むためのＶ字溝が締板本体２１０の幅方向中央に沿って延在形成されている。
【００２４】
ねじ本体連結部２２０には、ねじ非形成部３５０の外径と同等の外径を有し、ねじ非形成部３５０を挿入可能な深さを有した締板連結穴（開口部）２２２（図２参照）が形成されている。また、ねじ本体連結部２２０の下面２２１、即ち締板当接支持フレーム部１２０との対向面は、ねじ締め部３３０のねじ締め量の如何に関わらず、対向面の少なくとも一部が常に当接した状態を維持するようになっている。これによって、ねじ締め部３３０を介して締板開閉ねじ３００をそのねじ締め付け量規制部３２０がチャック本体１００の側面に突き当たるまでに完全にねじ込んでも、図１及び図２に示すねじ本体連結部２２０の下面が締板当接支持フレーム部１２０の上面１２１から外れないようになっている。
【００２５】
また、ねじ本体連結部２２０には、その側面から中心に向けて案内ねじ挿入孔２２５（図３（ａ）参照）が形成されている。案内ねじ挿入孔２２５は、締板開閉ねじ３００の先端をねじ本体連結部２２０に完全に挿入した際、ねじ非形成部３５０の長手方向途中にある環状の溝部３４０とちょうど対応する位置に形成されている。
【００２６】
ねじ本体連結部２２０の案内ねじ挿入孔２２５に挿入される案内ねじ４００は、図３（ａ）に示すように、頭部４１０が六角レンチ用ねじ頭部になっていると共に、その先端側には、雄ねじ部４２０の形成されていない一定の外径を有するピン形成部４３０を備えている。ピン形成部４３０は、ねじ本体連結部２２０の案内ねじ挿入孔２２５に完全に螺合させたとき、ピン先端部４３１が締板開閉ねじ３００の環状の溝部３４０の底部３４１に接触しない程度の僅かな隙間Ｇを有しており、かつピン形成部４３０の周面はねじ非形成部３５０が回転している際に溝部３４０の側壁と無理に干渉して摺動抵抗が生じないように、ピン形成部４３０の外径が溝部３４０の溝幅よりもわずかに小さくなっている。また、断面を円形とするピン形状をなす案内ねじ４００のピン形成部４３０の外周面と環状の溝部３４０の両側壁部との間が線接触になるので、摺動抵抗が小さくて済む。
【００２７】
続いて、上述した実施形態に係るチャック装置を用いて試験片をチャックする仕方及びこれに伴う本発明の作用について説明する。最初にチャック装置１の締板開閉ねじ３００のねじ締め部３３０を操作して互いに対向する締板２００を適当な間隔になるまで移動させる（図２の二点鎖線で示す状態Ａ参照）。この際、締板２００は、締板開閉ねじ３００に対して空転可能となっている。また、締板２００のねじ本体連結部２２０にねじ込まれた案内ねじ４００のピン形成部４３０が締板開閉ねじ３００の溝部３４０に係合されている。また、締板当接支持フレーム部１２０の上面１２１とねじ本体連結部２２０の下面２２１はねじ締め付け量規制部３２０によりねじ締め部３３０を回転させることができなくなるまで常に当接している。
【００２８】
以上の本実施形態特有の構成により、締板２００は、締板開閉ねじ３００の軸線廻りに回転することなく取付枠１１０の内側に向かって移動する。つまり、向かい合う２つの締板２００は、それぞれその姿勢を維持しながら、即ち対向する締板同士の平行度合いや向かい合う角度を維持しながら締板当接支持フレーム部１２０から脱落することなく、互いにその間隔を試験片に合わせて調節されながら移動する（図２における状態Ａから状態Ｂの変化参照）。
【００２９】
なお、試験片をチャック装置１で把持するにあたっては、試験片Ｐの厚さ方向（図１におけるＸ方向参照）中央部がチャック本体１００の中央部に合致すると共に、試験片Ｐの幅方向（図１におけるＹ方向参照）中央部が締板２００の幅方向中央部と合致するように、チャック本体１００に形成された位置決め用マーキング溝１１４と試験片位置合わせ溝２３０を利用して位置合わせする。そして、この状態に至るまでにねじ締め部３３０を操作して試験片Ｐを２つの締板２００で挟みこんだ後、ねじ非形成部３５０を介して増締めすることにより、試験片Ｐをチャック装置１でしっかりと把持する。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係るチャック装置１によって試験片Ｐを把持するにあたって、試験片チャック時に対向する締板２００の平行度を維持するための難しい調整作業を行うことなく、試験片Ｐを簡単かつ迅速に取付け可能となる。また、部品点数が少なく低コストのチャック装置とすることができる。また、締板２００を締板当接支持フレーム部１２０で支持しているので、耐久性に優れたチャック装置とすることができる。また、案内ねじ４００の先端部、即ち締板開閉ねじ３００の環状の溝部３４０に嵌まり込む部分がピン形状となっており、断面を円形とするピン形状をなす案内ねじ４００のピン形成部４３０の外周面と環状の溝部３４０の両側壁部との間が線接触になるので、摺動抵抗が小さくなり、締板２００の開閉操作が行い易くなる。
【００３１】
続いて、上述の実施形態の変形例について説明する。なお、上述の実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図３（ｂ）は、本実施形態の一変形例を示す説明図である。上述の実施形態では案内ねじのピン先端部４３１と環状の溝部３４０の底部３４１とが僅かに離間していたが（図３（ａ）の隙間Ｇ参照）、本変形例の場合、図３（ｂ）から分かるように、ピン形成部５３０の端部が半球状をなし、そのピン先端部５３１が溝部３４０の底部３４１と点接触するようになっている。このように両者が点接触しながら締板開閉ねじ３００が回転することによっても、接触部の摺動抵抗は極端に小さいものとなり、締板開閉ねじ３００を締めたり緩めたりするときに、溝部３４０において案内ねじ５００が締板開閉ねじ３００の回転を回転し難くさせるようなことはない。
【００３２】
続いて、本実施形態に係るチャックを用いた材料試験機１０について説明する。図４は、本実施形態に係るチャック装置を備えた材料試験機１０の概略図である。同図からも分かるように、この材料試験機１０は内部に引張力や圧縮力を発生させるアクチュエータ及びこのアクチュエータを駆動する駆動制御部を備えた基台部１１と、基台部１１の上部に設置された試験片下端固定部１２と、試験片下端固定部１２から所定間隔を隔てて延在し、図４において逆Ｕ字状をなして示されたガイドフレーム１３とガイドフレーム１３上を上下する試験片上端側固定部１４と、試験片上端側固定部１４に支持された上側のチャック装置１及び試験片下端側固定部１２に支持された下側のチャック装置１’から構成されている。そして、ここでは図示しない制御機器等を介して引張試験や圧縮試験を行ったり試験結果を管理したりするようになっている。
【００３３】
なお、試験片下端側のチャック装置１’は、上述の実施形態のように締板当接支持フレーム部１２０がチャック本体１００の開口部側両端部から内側に向かって延在する代わりに、ねじ本体連結部２２０の下面に当接するようにチャック本体から内側に向かって延在している点のみが異なり、図１及び図２とは上下逆の状態となって図４に示す材料試験機に取り付けられるようになっている。
【００３４】
そして、本実施形態及びその変形例に係るチャック装置を備えた材料試験機１０を用いて引張又は圧縮試験を行う場合は、例えば金属やゴム、樹脂でできており、図４の二点鎖線で示す細長板状の試験片や丸棒、角棒状の試験片を準備し、試験片上端固定部１４を上下方向に移動させ、上述した実施形態のチャック装置１及び試験片の下端側を把持するチャック装置１’で試験片の上端部と下端部をそれぞれ迅速かつ的確にチャックし、試験片の引張試験や圧縮試験を行う。
【００３５】
本実施形態におけるチャック装置１，１’によると、このような材料の引張試験又は圧縮試験に際して、試験終了後の試験片の上端部と下端部を素早く外し、続く試験片の上端部と下端部を同様に迅速かつ確実に本実施形態に係るチャック装置１，１’によってチャックする。このようにして、本実施形態に係るチャック装置１，１’を備えた材料試験機１０によると、引張試験や圧縮試験を精度良く確実に、かつ効率良く実施することができる。
【００３６】
以上の実施形態及びその変形例は本発明の作用を発揮する具体的な一例を示したものであり、本発明の作用を発揮する範囲内であれば上述の実施形態とは異なる形態であっても構わないことは言うまでもない。従って、例えば案内ねじ４００の代わりに雄ねじを有さない単なるピン形状の案内ピンを用いても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１，１’  チャック装置
１０  材料試験機
１００  チャック本体
１１０  取付枠
２００  締板
２１０  締板本体
２２０  ねじ本体連結部
２２２  締板連結穴
２２５  案内ねじ挿入孔
３００  締板開閉ねじ
３４０  溝部
３５１，３５２（３５０）  ねじ非形成部
４００  案内ねじ
４３０  ピン形成部
４３１  ピン先端部
【図１】
0006009195.tif 000002
【図２】
0006009195.tif 000003
【図３】
0006009195.tif 000004
【図４】
0006009195.tif 000005