(57)【要約】【課題】引張治具の一部の構成部材のみを取り外して圧縮治具を装着する。【手段】クロスヘッド４にはロードセル７が保持されている。引張試験時は、ロードセル7に引張治具２０が装着され、引張治具２０の下端に上つかみ具８が連結される。下つかみ具６と上つかみ具８との間に供試体ＴＰをセットし、クロスヘッド４の移動により供試体ＴＰに引張試験を行う。圧縮試験時は、引張治具２０のピン３１を引き抜いて下ロッド部材２２を取り外す。上ロッド部材２１のねじ穴２１ｃに圧縮治具４０を螺合する。下つかみ具６を取り外し、下圧盤を装着し、上下圧盤間で供試体ＴＰを圧縮試験する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張試験時は引張用治具が、圧縮試験時は圧縮治具が、曲げ試験時は曲げ治具が接続されるロードセルと、
前記ロードセルを保持する保持部材と、
前記保持部材を昇降し、前記保持部材とテーブル間において供試体を負荷する駆動機構とを備え、
前記引張治具は、互いに自在継手としての機能を実現すべきピン連結された上部材と下部材を含み、前記上部材には、前記圧縮治具または前記曲げ治具の装着部が設けられていることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１の材料試験機において、
前記装着部は、前記上部材に設けたねじ穴であり、前記圧縮治具は、前記ねじ穴に螺合されるロッドと、前記ロッドの下端に設けた上圧盤とを含むことを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
引張試験時は引張用治具が、圧縮試験時は圧縮治具が、曲げ試験時は曲げ治具が接続されるロードセルと、
前記ロードセルを保持する保持部材と、
前記保持部材を昇降し、前記保持部材とテーブル間において供試体を負荷する駆動機構とを備え、
前記引張治具は、互いに自在継手としての機能を実現すべきピン連結された上部材と下部材を含み、
前記圧縮治具は、前記引張治具から前記下部材を取り外した後に前記上部材にピン連結し、前記上部材に揺動不能に固定する固定手段を備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項４】
請求項３の材料試験機において、
前記固定手段は、前記圧縮治具を前記上部材にロックナットで締結す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、自在継手機能を必要とする引張治具と、自在継手機能を必要としない圧縮治具または曲げ治具とを装着可能な材料試験機に関する。
【０００２】
特許文献１には、下部つかみ具が取り付けられるテーブルと、上部つかみ具が取り付けられるクロスヘッドとを備え、クロスヘッドをテーブルに対して上昇させ、両つかみ具（引張治具）に把持された供試体に引張力を与える材料試験機が開示されている。この材料試験機では、自在継手を介して上記クロスヘッドと上部つかみ具とを連結している。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２０３２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の材料試験機で圧縮試験を行う場合、引張治具を圧縮治具に交換する必要がある。一般には、自在継手の交換作業が必須である。すなわち、自在継手を取り外して上圧盤取付用ロッドを装着し、そのロッドの下端に上圧盤を取り付ける。試験力の大きな材料試験機では自在継手の重量が数十キロにも及び、治具交換時の作業性が悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１の発明による材料試験機は、引張試験時は引張用治具が、圧縮試験時は圧縮治具が、曲げ試験時は曲げ治具が接続されるロードセルと、ロードセルを保持する保持部材と、保持部材を昇降し、保持部材とテーブル間において供試体を負荷する駆動機構とを備え、引張治具は、互いに自在継手としての機能を実現すべきピン連結された上部材と下部材を含み、上部材には、圧縮治具または曲げ治具の装着部が設けられていることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１の材料試験機において、装着部は、上部材に設けたねじ穴であり、圧縮治具は、ねじ穴に螺合されるロッドと、ロッドの下端に設けた上圧盤とを含むことを特徴とする。
（３）請求項３の発明による材料試験機は、引張試験時は引張用治具が、圧縮試験時は圧縮治具が、曲げ試験時は曲げ治具が接続されるロードセルと、ロードセルを保持する保持部材と、保持部材を昇降し、保持部材とテーブル間において供試体を負荷する駆動機構とを備え、引張治具は、互いに自在継手としての機能を実現すべきピン連結された上部材と下部材を含み、圧縮治具は、引張治具から下部材を取り外した後に上部材にピン連結し、上部材に揺動不能に固定する固定手段を備えることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３の材料試験機において、固定手段は、圧縮治具を上部材にロックナットで締結することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による材料試験機によれば、引張治具を圧縮治具や曲げ治具に交換する際に、自在継手機能を実現する上下部材で構成される引張治具の下部材だけを取り外し、引張治具の上部材に圧縮治具や曲げ治具を装着するようにしたので、治具の交換作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明に係る材料試験機を引張試験機として使用する一実施の形態の全体構成を示す。テーブル１には一対の支柱２が立設され、支柱２の上部にクロスヨーク３が横架されている。支柱２内部には図示しないねじ棒が設けられ、クロスヘッド４の両端がねじ棒に螺合している。クロスヘッド４はねじ棒の回転によりテーブル１に対して昇降する。なお、ねじ棒は図示しないモータにより回転駆動される。テーブル１の上部には、固定ロッド５を介して下部つかみ具６が連結される。クロスヘッド４には、ロードセル７および引張治具２０を介して、上部つかみ具８が下部つかみ具６と同軸で連結されている。これらの両つかみ具６，８に供試体ＴＰが把持される。
【０００８】
図２（ａ）は、クロスヘッド４のロードセル取り付け部の詳細を示す図である。ロードセル７は、クロスヘッド４の上面において、クロスヘッド４に開口する貫通穴４ａと同軸で設置されている。引張治具２０のねじロッド２１ａが貫通穴４ａとロードセル７を貫通し、ロックナット７ａによりロードセル７がクロスヘッド４に固設されている。
【０００９】
引張治具２０は、上ロッド部材２１と下ロッド部材２２とを有し、上下ロッド部材２１，２２はピン３１により連結されている。下ロッド部材２２の下端には上つかみ具８がピン３２で連結されている。これらピン３１および３２の連結構造により、上つかみ具８がいわゆる自在継手を介してクロスヘッド４に吊持される。
【００１０】
上ロッド部材２１は、ロードセル７を貫通する上述のねじロッド２１ａと、下ロッド部材２２を連結するためのフォーク部２１ｂと、フォーク部２１ｂの凹部底面に設けられたねじ穴２１ｃとを備えている。ねじ穴２１ｃは、後述するように、圧縮治具４０の取り付けに用いられる。下ロッド部材２２は、上ロッド部材２１のフォーク部２１ｂに挿入される頭部２２ａと、上つかみ具８を連結するためのフォーク部２２ｂとを備えている。
【００１１】
下ロッド部材２２は、ピン３１により上ロッド部材２１と連結され、上つかみ具８を図１のＲ１方向に揺動可能にする。また、上つかみ具８はピン３２により下ロッド部材２２に連結され、図２（ａ）のＲ２方向に揺動可能である。以上のように、ピン３１回りのＲ１方向の揺動と、ピン３２回りのＲ２方向の揺動とにより、自在継手の機能を実現している。
【００１２】
以上のように構成される引張治具を使用して供試体ＴＰに引張試験を行う。上下負荷軸心が偏心している場合でも、自在継手機能により供試体ＴＰに軸力が作用し、曲げ力が作用することが防止される。
【００１３】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の引張治具を圧縮治具に交換した一例を示す図である。圧縮治具４０は、ねじロッド４０ａと、ねじロッド４０ａの下端に設けられた圧盤４０ｂと、圧縮治具４０を引張治具２０の上ロッド部材２１に固定するロックナット４０ｃとを備えている。
【００１４】
引張治具２０を圧縮治具４０に交換する作業について説明する。図２（ａ）において、ピン３１を引き抜き、引張治具２０の下ロッド部材２２を取り外し、圧縮治具４０を上ロッド部材２１に装着する。すなわち、ねじロッド４０ａをねじ穴２１ａに螺合し、ロックナット４０ｃで上ロッド部材２１に圧縮治具４０を締結する。また、下つかみ具６を取り外し、下圧盤を装着し、上下圧盤間で供試体ＴＰを圧縮試験する。
【００１５】
以上のように構成した材料試験機では次のような作用効果を奏することができる。
（１）引張治具２０を圧縮治具４０に交換する際、引張治具２０を構成する一の部材である下ロッド部材２２を取り外し、圧縮治具４０を引張治具２０を構成する他の部材である上ロッド部材２１に装着するようにした。したがって、引張治具２０の全てを取り外す場合に比べて、作業性が向上する。
（２）上ロッド部材２１のフォーク部２１ｂの凹部底面に設けたねじ穴２１ｃにねじロッド４１ｂを螺合して圧縮治具４０を装着するので、従来の上ロッド部材にねじ穴２１ｃを加工するだけでよく、本発明を簡単な構成で実現できる。
【００１６】
図３は第２の実施の形態の治具の構成を示す図である。図１および図２と相違する点を主に説明する。上ロッド部材１２１は、ロードセル７を貫通する上述のねじロッド１２１ａと、フォーク部１２１ｂとを備えている。図２（ａ）のフォーク部２１ｂの凹部底面に設けられたねじ穴２１ｃは設けない。引張試験を行う際は、図２に示す下ロッド部材２２を上ロッド部材１２１にピン３１で連結する。したがって、第２実施の形態では、上ロッド部材１２１と下ロッド部材２２により引張治具２０を構成する。
【００１７】
圧縮治具１４０は、段付き連結ロッド１４０ａと、ロッド１４０ａの下端に設けられた圧盤１４０ｂと、圧縮治具４０を上ロッド部材１２１に固定するためのロックナット１４０ｃとを備えている。段付き連結ロッド１４０ａの太径部の外周面には雄ねじが刻設され、ロックナット１４０ｃが螺合されている。
【００１８】
引張治具２０を圧縮治具１４０に交換する作業について説明する。図２（ａ）において、ピン３１を引き抜いて下ロッド部材２２を取り外し、圧縮治具１４０をピン３１により上ロッド部材１２１に連結する。ロックナット１４０ｃにより、圧縮治具１４０を上ロッド部材１２１に固定する。
【００１９】
第２の実施の形態は第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、上ロッド部材１２１は、従来の引張治具の構成部材をなんら加工する必要がない。
【００２０】
図４は第２の実施の形態の治具の変形例を示す図である。図１および図３と相違する点を主に説明する。下ロッド部材２２を連結するための上ロッド部材２２１は、ロードセル７を貫通する上述のねじロッド２２１ａと、フォーク部２２１ｂと、フォーク部２２１ｂの外周面に刻設した雄ねじ２２１ｃとを備えている。図２（ａ）のフォーク部２１ｂの底面に設けられたねじ穴２１ｃは設けない。引張試験を行う際は、図２に示す下ロッド部材２２を上ロッド部材２２１にピン３１で連結する。したがって、第２実施の形態の変形例では、上ロッド部材２２１と下ロッド部材２２により引張治具２０を構成する。
圧縮治具２４０は、第２の実施の形態のものと同様に構成されている。
【００２１】
引張治具２０を圧縮治具２４０に交換する作業について説明する。図２（ａ）において、ピン３１を引き抜いて下ロッド部材２２を取り外し、圧縮治具２４０をピン３１により上ロッド部材２２１に連結する。ロックナット２４０ｃにより、圧縮治具２４０を上ロッド部材２２１に固定する。この場合、ロックナット２４０ｃは、段付き連結ロッド２４０ａの太径部の外周面に設けた雄ねじと上ロッド部材２２１の雄ねじ２２１ｃとに螺合されて上ロッド部材２２１と圧縮治具２４０が締結される。なお、ロックナット２４０ｃの外周面から押しねじを螺合して、ロックナット２４０ｃの回転を防止する。
【００２２】
第２の実施の形態の変形例は、第１の実施の形態の上記（１）の作用効果を奏することができる。また、第２の実施の形態と同様に、上ロッド部材２２１は、従来の引張治具の構成部材をなんら加工する必要がない。
【００２３】
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。たとえば、以下のような変形が可能である。
（１）引張治具に圧縮治具を装着する場合について説明したが、曲げ治具を装着する場合についても本発明を適用できる。曲げ治具は、圧縮治具４０の圧盤４０ｂに代え、ロッド４０ａの下端に曲げ試験用の凸形状を設ければよい。また、下つかみ具６を取り外し、下曲げ治具をテーブル上に設置し、供試体ＴＰを曲げ試験する。
【００２４】
（２）本発明は、引張試験では不可欠である自在継手機能を有する引張治具の一部を使用しつつ、圧縮試験や曲げ試験では自在継手機能を禁止するようにしたものであり、このような構成を採用するものであれば、引張治具、圧縮治具、曲げ治具は種々の形態を使用できる。
（３）本発明は、実施の形態で説明した材料試験機に限定されず、自在継手機能を必須とする引張試験と、自在継手機能を必須としない圧縮試験を切換えて使用するようにした材料試験機、あるいは、自在継手機能を必須とする引張試験と、自在継手機能を必須としない曲げ試験を切換えて使用するようにした種々の形式の材料試験機に適用することができる。たとえば、一対のねじ棒によりクロスヘッドを昇降して供試体に負荷を与えるようにしたが、一軸のねじ棒等により昇降するようにした材料試験機にも本発明を適用できる。
【００２５】
特許請求の範囲と実施の形態による構成要素の対応関係では、クロスヘッド４が保持部材に、ねじ棒とモータが駆動機構に、上下ロッド部材２１，２２が上下部材に、ねじ穴２１ｃが装着部にそれぞれ対応する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る材料試験機の構成例を示す図。
【図２】図1の実施の形態に係る材料試験機の治具の詳細を示す図であり、（ａ）が引張治具を装着した場合、（ｂ）が圧縮治具を装着した場合を示す。
【図３】第２の実施の形態に係る材料試験機の治具を説明する図。
【図４】第２の実施の形態に係る材料試験機の治具の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
４：クロスヘッド              ６，８：上下つかみ具
７：ロードセル                  ２０：引張治具
２１：上ロッド部材                ２２：下ロッド部材
４０，１４０，２４０：圧縮治具      
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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