(57)【要約】【課題】  接合部材に対する掴み具の取り付け位置の再現性が良く、掴み具を取り外した後に再度取り付けても、上下の掴み具の軸心の一致がくずれることのない材料試験機を提供する。【解決手段】  掴み具１に軸１１を一体に形成してその根元部に雄ねじ１１ａを刻設してロックナット２をねじ込み、負荷部材（テーブル）３には軸１１が嵌まり込む孔４１が形成された接合部材４を固着し、軸１１および接合部材４に形成された横孔１１へね４２にピン６を挿入した状態でロックナット２を締めつけることにより、ピン６と各横孔１１ｂ，４２間のガタを解消して一体化する接合構造を採用するとともに、接合部材４には、その孔４１内部にボール７ｃが臨むように１個または複数個のボールプランジャ７を固着することにより、ボールプランジャ７によって軸１１を押圧して孔４１ないの所定位置に位置決めして、常に接合部材４に対して一定の位置関係のもとに掴み具１を接合することを可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に接近／離隔するように変位が与えられる一対の負荷部材を備えた負荷機構を有し、その各負荷部材にそれぞれ掴み具を取り付け、その各掴み具により試験片の両端部を把持した状態で上記負荷機構を駆動することにより試験片に負荷を与える材料試験機において、
上記各負荷部材のうち少なくとも一方の負荷部材と掴み具との接続構造が、掴み具に軸が形成または挿入されその根元部に雄ねじが刻設されているとともに、負荷部材側にはその軸が嵌まり込む孔を備えた接続部材が固着され、その孔に上記軸が嵌まり込んだ状態で当該軸および接続部材にそれぞれ形成されている横孔に共通のピンが差し込まれ、そのピンと各横孔のガタが、上記雄ねじにロックナットが締めつけられることによって解消されて上記掴み具と接続部材が一体化されるとともに、
上記接合部材には、上記孔内部にボールが臨むように１個または複数個のボールプランジャが固着されていることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
上記ボールプランジャが上記孔の軸線に直交する同一平面上に、互いに一周を等分する位置に３個以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載の材料試験機。
【請求項３】
上記ボールプランジャが、上記孔の軸線に直交する同一平面上に、周方向に偏った位置に１個または複数個設けられていることを特徴とする請求項１に記載の材料試験機。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載の材料試験機において、上記ボールプランジャが、上記孔および軸に直交する複数の平面のそれぞれに設けられていることを特徴とする材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は材料試験機に関し、更に詳しくは、負荷機構に取り付けられた一対の掴み具により試験片の両端部を把持した状態で負荷を加える材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の引張試験等を行う材料試験機においては、一般に、相対的に接近／離隔するように変位が与えられる一対の負荷部材を備えた負荷機構を有し、その各負荷部材にそれぞれ取り付けられた掴み具により試験片Ｗの両端部を把持した状態で負荷機構を駆動することにより、試験片に負荷を加える。
【０００３】
このような材料試験機の要部構成の例を図５に示す。この例では、テーブル７１上に２本のねじ棹７２ａ，７２ｂを回転自在に配置し、その各ねじ棹７２ａ，７２ｂにクロスヘッド７３の両端部をナット（図示せず）を介して支持し、各ねじ棹７２ａ，７２ｂを駆動装置７４によって回転駆動することにより、クロスヘッド７３がテーブル７１に対して接近／離隔するように構成されており、テーブル７１とクロスヘッド７３が上記した負荷部材に相当する。そして、テーブル７１およびクロスヘッド７３には、それぞれ掴み具７５ａ，７５ｂが取り付けられており、これらの掴み具７５ａ，７５ｂに試験片Ｗの両端部を把持した状態で、クロスヘッド７３を例えば上昇させることによって、試験片Ｗに引張荷重が加えられる（例えば特許文献１参照）。なお、上側の掴み具７５ｂについては、クロスヘッド７３に直接取り付けられるのではなく、図示のようにクロスヘッド７３に固定されたロードセル７６に取り付けられることが多い。
【０００４】
このような材料試験機において、掴み具７５ａ，７５ｂとテーブル７１ないしはクロスヘッド７３（ロードセル７６）との接続構造については、図６に下側の掴み具７５ａとテーブル７１との接続構造を例にとって要部断面図で示すような構造とされる。すなわち、掴み具７５ａに軸８１を形成または挿入してその根元部には雄ねじ８１ａを刻設するとともに、テーブル７１には、軸８１が嵌まり込む孔８２ａが形成された接続部材８２を固定し、その接続部材８２の孔８２ａに軸８１を嵌め込んだ状態で、軸８１および接続部材８２に形成された横孔８１ｂおよび８２ｂに共通のピン８３を挿入し、その状態で雄ねじ８１ａにねじ込まれたロックナット８４を図中下向きに締めつけていくことにより、軸８１を図中上向きに引き上げる。これにより、ピン８３と横孔８１ｂ，８２ｂとのガタを解消して掴み具７５ａと接続部材８２とを一体化している。このような接続構造により、掴み具７５ａに作用する試験力をピン８３が負担するようになっている。
【０００５】
なお、上側の掴み具７５ｂとロードセル７６との接続構造についても、基本的には上記と同等であり、図６の構造からロックナット８４による締めつけをなくした構造が採られることが多い。
【特許文献１】特開２００２−２５０６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、材料試験機においては、上下の掴み具の軸心が揃っていることが、正確な試験を行ううえで非常に重要である。これらの軸心がずれていると、例えば引張試験中に試験片に曲げ応力が作用し、正確な引張試験結果を得ることができない。
【０００７】
図６に示した従来の構造においては、接続部材８２のテーブル７１に対する位置を調節することによって、下側の掴み具７５ａの軸心を上側の掴み具７５ｂの軸心に合わせることができるようになっている。
【０００８】
しかしながら、掴み具７５ａを外して別の掴み具を使用し、その後、元の掴み具７５ａに戻すなど、掴み具７５ａを接合部材８２から一旦取り外すと、軸８１と孔８２ａとの間に隙間があるため、軸心の一致が再現せず、再び軸心が一致するように接合部材８２の位置を調節する必要があるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、接合部材に対する掴み具の取り付け位置の再現性が良く、掴み具を取り外した後に再度取り付けても、上下の掴み具の軸心の一致がくずれることのない材料試験機の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の材料試験機は、相対的に接近／離隔するように変位が与えられる一対の負荷部材を備えた負荷機構を有し、その各負荷部材にそれぞれ掴み具を取り付け、その各掴み具により試験片の両端部を把持した状態で上記負荷機構を駆動することにより試験片に負荷を与える材料試験機において、上記各負荷部材のうち少なくとも一方の負荷部材と掴み具との接続構造が、掴み具に軸が形成または挿入されその根元部に雄ねじが刻設されているとともに、負荷部材側にはその軸が嵌まり込む孔を備えた接続部材が固着され、その孔に上記軸が嵌まり込んだ状態で当該軸および接続部材にそれぞれ形成されている横孔に共通のピンが差し込まれ、そのピンと各横孔のガタが、上記雄ねじにロックナットが締めつけられることによって解消されて上記掴み具と接続部材が一体化されるとともに、上記接合部材には、上記孔内部にボールが臨むように１個または複数個のボールプランジャが固着されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１１】
ここで、本発明においては、上記ボールプランジャが、上記孔の軸線に直交する同一平面上に、互いに一周を等分する位置に３個以上設けられている構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記ボールプランジャが、上記孔の軸線に直交する同一平面上に、周方向に偏った位置に１個または複数個設けられている構成（請求項３）を採用することもできる。
【００１３】
そして、本発明においては、請求項１，２または３に記載の材料試験機において、上記ボールプランジャが、上記孔および軸に直交する複数の平面のそれぞれに設けられている構成（請求項４）を採用することもできる。
【００１４】
本発明は、掴み具の軸が挿入される孔が形成された接続部材に、孔内にボールが臨むようにボールプランジャを取り付け、孔内において軸をその中心もしくは一定の方向に押しつけることにより、孔と軸との隙間が存在していても軸を孔に対して常に径方向一定位置に位置決めすることで、課題を解決しようとするものである。
【００１５】
請求項２に係る発明においては、孔の軸線に直交する同一平面内に３個以上のボールプランジャを一周を等分する位置に配置することにより、軸を孔の中心に位置決めすることができ、また、請求項３に係る発明においては、孔の軸線に直交する同一平面上に１個または複数個のボールプランジャを周方向に偏った位置に配置することにより、軸を孔の内周面の１箇所に押しつけて位置決めすることができる。このように掴み具の軸が接合部材の孔内に常に一定の位置に位置決めされることにより、掴み具を着脱しても接合部材との位置関係が常に一定となる。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、このようなボールプランジャによる軸の径方向への位置決めを、軸方向複数箇所において行うものであって、モーメントに対して抵抗力の強い位置決めを行うことができ、孔に対する軸の倒れが生じることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、負荷機構の負荷部材に接合部材を介して接合される掴み具を、接合部材に接合する際に、常に一定の位置関係のもとに接合されることになり、上下の掴み具の軸心を一致させるべく一旦接合部材の位置を調節した後には、同じ掴み具を取り外して再度取り付けても、上下の掴み具の軸心がずれることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を下側の掴み具に適用した実施の形態の要部構成を示す縦断面図であり、図２はそのＡ−Ａ断面図である。なお、図１は図２におけるＢ−Ｂ断面に相当している。      
【００１９】
掴み具１には、軸１１が突出形成または挿入されており、この軸１１の根元部に雄ねじ１１ａが刻設されている。また、この軸１１にはその軸線に直交する方向に貫通する横孔１１ｂが形成されているとともに、雄ねじ１１ａには、後述するロックナット２がねじ込まれている。
【００２０】
テーブル３には、掴み具１の軸１１が嵌まり込む孔４１が形成された接合部材４がボルト５によって固定されている。この接合部材４にも、孔４１の軸線に直交する方向に貫通する横孔４２が形成されている。この接合部材４の横孔４２と、軸１１の横孔１１ｂには、これらを貫通するように１本のピン６が挿入されている。
【００２１】
そして、接合部材４には、孔４１に直交する平面上で、孔４１の一周を三等分する位置に、つまり周方向に１２０°間隔で、それぞれボールプランジャ７が孔の中心を向くように固定されている。ボールプランジャ７は、外周面に雄ねじが形成されたプランジャ本体７ａ内に、その軸方向に沿って圧縮コイルバネ７ｂが設けられ、この圧縮コイルバネ７ｂによって先端部のボール７ｃをプランジャ本体７ａから外側に向けて押圧するように構成された公知のものであって、接合部材４に形成されている雌ねじにねじ込まれた状態でナット７ｄにより締結固定されており、その固定状態においてそれぞれのボール７ｃが孔４１内に若干量だけ突出している。この各ボールプランジャ７のボール７ｃの孔４１内への突出量は互いにほぼ等しく設定されている。
【００２２】
この例においては、前記した軸１１の外周面には、各ボールプランジャ７の配設位置に対応して、軸１１の周囲を三等分する位置に、それぞれ断面円弧状の溝１１ｃが形成されており、各ボールプランジャ７のボール７ｃはそれぞれ溝１１ｃ内に嵌まり込むようになっている。
【００２３】
さて、掴み具１を接合部４に接合するには、掴み具１の軸１１を接合部材４の孔４１に嵌め込み、その状態で軸１１の横孔１１ｂおよび接合部材４の横孔４２を通じてピン６を挿入する。その状態においてロックナット２を雄ねじ１１ａに下向きにねじ込んでいく。ロックナット２が接合部材４の上面に接した後には、軸１１が上方に引き抜かれて横孔１１ｂを貫通しているピン６を持ち上げる。これにより、ピン６は軸１１の横孔１１ｂの下面に押しつけられ、かつ、接合部材４の横孔４２の上面に押しつけられた図１に示す状態となり、ピン６と横穴１１ｂ，４２の間の型が解消され、掴み具１と接合部材４、従ってテーブル３とが一体化される。
【００２４】
以上の接合動作において、軸１１を接合部材４の孔４１に挿入する際、孔４２内に３つのボールプランジャ７のボール７ｃが突出しているため、軸１はこれらのボール７ｃをプランジャ本体７ａ内に押し込みながら孔４１内に挿入されることになる。各ボールプランジャ７内に設けられている圧縮コイルバネ７ｂは、ボール７ｃが押し込まれた量に比例した力で軸１１を押し返す。つまり、軸１１は、各ボールプランジャ７により、孔４１の一周を三等分する三方向から孔４１の中心に向く均等な力が付与される。従って軸１１は、孔４１に挿入した際に、これらの間間に隙間が存在していても、常に孔４１の中心に位置決めされることになる。この状態でロックナット２を締めつけることにより、掴み具１はその軸１１が接合部４の孔４１に対して常にセンタリングされた状態で接合部材４に対して接合されることになる。
【００２５】
以上の本発明の実施の形態によると、掴み具１は常に接合部材４に対して一定の位置関係のもとに取り付けられるため、接合部材４のテーブル３に対する位置を調節して上下の掴み具の軸心を合わせた後には、下側の掴み具１を取り外して再度取り付けても、上下の掴み具の軸心がずれることがない。
【００２６】
ここで、以上の実施の形態においては、軸１１の外周面にボールプランジャ７のボール７ｃが嵌まり込む溝１１ｃを形成したが、この溝１１ｃはボールプランジャ７による軸１１の押圧方向を正確なものとするためのものであり、必ずしも設ける必要はない。
【００２７】
また、以上の実施の形態においては、孔４１の軸線に直交する一つの平面上に、孔４１の一周を三等分する位置にそれぞれボールプランジャ７を設けた例を示したが、図３に要部縦断面図を示すように、孔４１の軸線に直交する複数の平面上に、それぞれ上記の実施の形態と同様の位置関係のもとに３個ずつボールプランジャ７を設けた構成を採用することができる。この図３の例によると、軸１１はその軸方向に２箇所においてそれぞれ孔４１に対してセンタリングされた状態となり、モーメントに対して抵抗力が強く、軸１１が孔４１に対して倒れることなくセンタリングされるという利点がある。
【００２８】
また、以上の各実施の形態においては、孔４１の一周を三等分する位置にそれぞれボールプランジャ７を設けて軸１１を孔４１に対してセンタリングする例を示したが、より多くのボールプランジャを孔４１の周囲に等配して軸１１をセンタリングしてもよく、更に、特に軸１１を孔４１に対してセンタリングしなければならないことはなく、要は軸１１を常に孔４１に対して一定の位置に位置決めすればよいのであって、孔４１の内周面に所定位置に軸１１を押しつけて位置決めしてもよい。その例を図４に横断面図で示す。この例においては、孔４１に対してその周方向に互いに９０°の間隔をあけて２個のボールプランジャ７を配置し、それぞれ孔４１の中心を向くように固定している。このような配置によれば、軸１１は２個のボールプランジャ７の間の中心線を通る向きに押圧され、その中心線上の孔４１の内周面、つまり図中矢印で示す位置に押しつけられて位置決めされることになる。このような位置決めであっても、その位置決め状態において上下の掴み具の軸心を合わせておけば、先の各例と同様に、掴み具１を取り外した後に再度取り付けても、上下の掴み具の軸心がずれることがない。なお、この例においても、軸方向複数箇所においてセンタリングしてもよい。更に、孔４１の一定の内周面に軸１１を押しつけて位置決めする方式を採用する場合には、ボールプランジャ７は１個であってもよい。
【００２９】
なお、以上の各実施の形態においては下側の掴み具に本発明を適用した例を示したが、材料試験機の形態等によっては、上側の掴み具にのみ本発明を適用し、あるいは上下方向の掴み具に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を下側の掴み具に適用した実施の形態の要部構成を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の要部構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態の要部構成示す横断面図である。
【図５】材料試験機の要部構成の例の説明図である。
【図６】従来の材料試験機における掴み具と負荷部材との接合構造の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  掴み具
１１  軸
１１ａ  雄ねじ
１１ｂ  横孔
２  ロックナット
３  テーブル
４  接合部材
４１  孔
４２  横孔
６  ピン
７  ボールプランジャ
７ａ  プランジャ本体
７ｂ  圧縮コイルバネ
７ｃ  ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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