(57)【要約】【課題】  開閉動作時につかみ歯が上下動しない材料試験機用試験片つかみ具の提供。【解決手段】  つかみ具は、圧縮バネの付勢力によって降下する外枠２０３と、その外枠２０３によって閉駆動されるつかみ歯２０４を備えている。外枠２０３の傾斜面２０３ａとつかみ歯２０４の傾斜面２０４ａとはテーパ接触しており、外枠２０３が降下するとつかみ歯２０４が閉じる。つかみ歯２０４は板バネ等の弾性部材から成る連結部材２１６によってつかみ歯支持部材２０５に固定されており、つかみ歯開閉動作時には連結部材２１６が左右に変形する。そのため、開閉動作時につかみ歯２０４はほとんど上下動しない。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離接する方向に開閉移動可能な一対のつかみ歯部材と、
前記一対のつかみ歯部材が摺動するテーパ面を有する案内部材と、
前記一対のつかみ歯部材を、その負荷軸方向の変位を禁止し開閉方向の変位を許容するように支持する支持部材と、
前記一対のつかみ歯に対して前記案内部材を相対移動させて、前記テーパ面上の前記一対のつかみ歯部材を互いに近づく方向に摺動移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするくさび式の材料試験機用試験片つかみ具。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機用試験片つかみ具において、
前記支持部材を、前記つかみ歯開閉方向に変形する板状の弾性部材で構成したことを特徴とする材料試験機用試験片つかみ具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、くさび式の材料試験機用試験片つかみ具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、上下一対のつかみ具にそれぞれ設けられた左右一対のつかみ歯部材によって試験片の上下両端を把持し、試験片を負荷する材料試験機が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】実開平４−３８５５０号公報
【０００４】
上述した材料試験機ではくさび式のつかみ具が用いられている。従来のくさび式つかみ具では、つかみ歯を開閉駆動するためのテーパ面が形成された外枠が設けられ、一対のつかみ歯に対して外枠を相対移動したときのつかみ歯との接触テーパによりつかみ歯を閉じ、つかみ力を発生させるようにしている。
【０００５】
一般的に、つかみ歯は支持部材に開閉自在に取り付けられ、その支持部材を外枠に対して相対移動させて開閉動作を行わせている。そのため、開閉動作がし易いように、つかみ歯は支持部材に対してクリアランスを設けて取り付けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、つかみ歯が支持部材に対してルーズに固定されているため、試料をつかむ際につかみ歯が上下移動しやすい。そのため、小型電子部品などのように、つかみ歯に対して十分な長さのない微小材料の引っ張り試験を行うような場合には、つかみ代が取れなくなる場合が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明による材料試験機用試験片つかみ具は、互いに離接する方向に開閉移動可能な一対のつかみ歯部材と、つかみ歯部材が摺動するテーパ面を有する案内部材と、一対のつかみ歯部材を、その負荷軸方向の変位を禁止し開閉方向の変位を許容するように支持する支持部材と、一対のつかみ歯に対して案内部材を相対移動させて、テーパ面上の一対のつかみ歯部材を互いに近づく方向に摺動移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の材料試験機用試験片つかみ具において、支持部材を、つかみ歯開閉方向に変形する板状の弾性部材で構成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、つかみ歯部材が固設される支持部材は、一対のつかみ歯部材をその負荷軸方向の変位を禁止し開閉方向の変位を許容するように支持する支持部材するので、開閉動作時のつかみ歯部材の上下動を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、この発明による材料試験機用試験片つかみ具が用いられた材料試験機の一実施形態を示したものである。
【００１０】
材料試験機１０は、基台１１と、基台１１の左右端部に立設する左右一対の支柱１２，１３と、一対の支柱１２，１３の上部に横架される上部ヨーク１４と、両端を支柱１２，１３に上下位置調整可能に取り付けられているクロスヘッド１５と、負荷用の油圧アクチュエータ１６とを備えている。
【００１１】
負荷用油圧アクチュエータ１６は基台１１に設置されている。油圧アクチュエータ１６のピストンロッド１７には試験片ＴＰの下端側を把持する下つかみ具１８が取り付けられている。クロスヘッド１５にはロードセル１９が取り付けられ、ロードセル１９に試験片ＴＰの上端側を把持する上つかみ具２０が取り付けられている。
【００１２】
図１に示した試験機では下つかみ具１８と上つかみ具２０は、同じ構造のものである。なお、半導体チップのワイヤボンディングの引っ張り試験を行うような場合には、下つかみ具１８の代わりに半導体チップが設けられた基板を固定する保持具をピストンロッド１７上に取り付けて試験を行うようにする。以下では、上つかみ具２０について説明する。
【００１３】
図２〜図４はつかみ具を詳細に示す図であり、図２は正面図、図３は側面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。２０１はつかみ具２０のベースであり、ベース２０１はクロスヘッド１５に固設されたロードセル１９に取り付けられている。ベース２０１には外枠２０３を上下させるためのアクチュエータ２０２が固定されている。ベース２０１の下端面には、つかみ歯２０４を支持する正面視Ｔ字形状のつかみ歯支持部材２０５が固設されている。
【００１４】
アクチュエータ２０２はロッド２０２ａが上下駆動するものであり、例えば、ステッピングモータでボールネジを駆動するものや、エアシリンダ、油圧シリンダなどが用いられる。ロッド２０２ａの先端部分には外枠２０３を上方に引き上げるための吊り具２２０が取り付けられている。吊り具２２０は、外枠２０３に取り付けられた係止部材２２１と係合するものである。吊り具２２０は、アクチュエータ２０２を駆動することにより上下移動させることができる。
【００１５】
吊り具２２０の下端部分には左右に突出する凸部２２０ａが形成されている。一方、係止部材２２１には前方に突出した一対の突出壁２２１ａが形成されいて、各突出壁２２１ａには下方に開いた切り欠き２２１ｂが形成されている。吊り具２２０は突出壁２２１ａ間に形成された隙間に挿入され、吊り具２２０の各凸部２２０ａは切り欠き２２１ｂに係合する（図３，４参照）。
【００１６】
図３に示すように、ベース２０１の背面には、リニアモーションガイド２０６およびネジ棒２０７を支持する支持部材２０８が固設されている。ネジ棒２０７は、支持部材２０８の水平部にロックナット２０９を用いて垂直に固定されている。リニアモーションガイド２０６はベース２０１の上下方向に延在し、そのガイド上にはスライダ２１０が上下方向にスライド自在に設けられている。
【００１７】
スライダ２１０には外枠２０３を支持する外枠支持部材２１１が固定されている。なお、図３において、外枠２０３は断面で示した。外枠２０３は外枠支持部材２１１の下端に固定され、外枠支持部材２１１の上端にはバネ受け部材２１２が水平に取り付けられている。上述したネジ棒２０７はバネ受け部材２１２を貫通するように設けられており、ネジ棒２０７に取り付けられた付勢力調整部材２１３とバネ受け部材２１２との間には圧縮バネ２１４が配設されている。
【００１８】
その結果、外枠支持部材２１２および外枠２０３は圧縮バネ２１４のバネ力によって下方に付勢され、その付勢力によってスライダ２１０が下方に移動する。圧縮バネ２１４による付勢力は、付勢力調整部材２１３の上下位置を変えることによって変更することができる。２１５は、付勢力調整部材２１３の位置を固定するためのネジである。なお、本実施の形態では、外枠２０３を下方に付勢する手段として圧縮バネ２１４を用いたが、一定の付勢力を与えられるものであればバネに限らずエアシリンダ、油圧シリンダ、重し等であっても良い。
【００１９】
図５は、外枠２０３内に収納された一対のつかみ歯２０４を示す図である。各つかみ歯２０４は、それぞれ連結部材２１６によってつかみ歯支持部材２０５と連結されている。連結部材２１６は板バネが用いられている。各つかみ歯２０４には爪２０４ｂがそれぞれ取り付けられており、試験片はこれらの爪２０４ｂの間に把持される。
【００２０】
なお、外枠２０３の前面側には、つかみ歯２０４を外枠２０３内に安定的に収納するための押さえ板２１９が取り付けられている。図５ではつかみ歯２０４が開いている状態を示しており、連結部材２１６は変形していない。この状態からつかみ歯２０４を閉じると、連結部材２１６は中心軸方向に折れ曲がる（図６参照）ように弾性変形する。
【００２１】
各つかみ歯２０４の外側の側面は傾斜面２０４ａとなっており、一対の傾斜面２０４ａは図示上方で交わるように傾斜している。一方、外枠２０３の傾斜面２０４ａと対向する面２０３ａも傾斜面となっており、傾斜面２０３ａの形成するテーパ面は、つかみ歯２０４の傾斜面２０４ａが形成するテーパ面と同一形状となっている。すなわち、傾斜面２０３ａ，２０４ａが形成するテーパ面は、つかみ歯２０４による引っ張り方向（図示上方）ほど狭くなっている。
【００２２】
次に、つかみ具２０の開閉動作について、図６を参照して説明する。図２，３に示す状態はつかみ歯２０４が開いた状態となっている。このとき、吊り具２２０の凸部２２０ａは、係止部材２２１に設けられた突出壁２２１ａの切り欠き部２２１ｂに係合している。さらに、圧縮バネ２１４によって下方に付勢されている外枠２０３は、アクチュエータ２０２によって係止されている。外枠２０３とつかみ歯２０４との関係およびつかみ歯２０４の開き具合は、図６に示すようになっている。
【００２３】
この状態からアクチュエータ２０２を駆動して吊り具２２０を降下させると、外枠２０３は圧縮バネ２１４の付勢力によって下方に移動する。外枠２０３の各傾斜面２０３ａおよびつかみ歯２０４の傾斜面２０４ａは、いずれも上方に狭くなるテーパ面になっている。そのため、つかみ歯２０４に対して外枠２０３が二点鎖線で示すように下方に相対移動すると、傾斜面２０４ａが傾斜面２０３ａに対して相対移動する。その結果、左右のつかみ歯２０４は各々矢印Ｒ１，Ｒ２のように左右方向移動して閉じる。このとき、連結部材２１６は中心軸方向に折れ曲がるように弾性変形する。
【００２４】
逆に、つかみ歯２０４を閉じた状態から開く場合には、アクチュエータ２０２により吊り具２２０を上方に駆動する。そうすると、外枠２０３は圧縮バネ２１４の付勢力に逆らって上方に移動する。各つかみ歯２０４は、連結部材２１６が元の状態に戻るときの弾性力によって、外枠２０３との接触を保った状態で外側に移動する。その結果、つかみ歯２０４は開状態となる。本実施の形態のつかみ具では、つかみ歯２０４に対して外枠２０３を下方に移動することにより開閉動作を行っているので、開閉動作中につかみ歯２０４と把持対象との距離が変化しない。
【００２５】
図７は、比較例として従来のつかみ具の一例を示したもので、つかみ具を正面から見た断面図である。外枠７０にはハンドル７１がネジ構造で取り付けられており、ハンドル７１にはその中心を貫通して連結軸７２が取り付けられている。連結軸７２の下端部には、一対のつかみ歯７３が左右に移動可能に取り付けられている。つかみ歯７３と外枠７０とはテーパ面で接触しており、ハンドル７１を一方に回転すると連結軸７２が降下してつかみ歯７３が閉じる。逆に、ハンドル７１を他方に回転すると連結軸７２が上昇してつかみ歯７３が開く。
【００２６】
連結軸７２の下端に取り付けられたつかみ歯７３は、開閉動作がスムーズに行われるように取り付け部分の上下方向に若干の隙間が設けられている。そのため、開閉動作中につかみ歯７３が上下する場合があり、検査対象が小型電子部品のように微小なものでは、例えば、半導体部品のワイヤボンディングの引っ張り試験を行うような場合には、その上下動の幅が試料のつかみ代よりも大きくなってうまく掴めない場合が生じる。
【００２７】
しかしながら、本実施の形態では、つかみ歯２０４をつかみ歯支持部材２０５に連結する連結部材２１６は、ボルト等によってしっかりと固定されているので、開閉動作時につかみ歯２０４が上下方向に移動しない。厳密には、連結部材２１６である板バネが曲げ変形する際につかみ歯２０４の位置は上方に移動するが、その移動量はつかみ歯２０４の左右方向移動量が小さいので非常に小さい。特に、上述したワイヤボンディングなどの場合掴む対象が非常に小さいので、つかみ歯２０４の上下移動は無視できるぐらいに小さい。
【００２８】
なお、連結部材２１６を構成する板バネの厚さは、引っ張り試験中に上下方向に板バネが伸びたり縮んだりせず、かつ、外枠２０３の力によって変形できる程度の値に設定する。また、繰り返し引っ張り試験などの場合には試験片に引っ張りと圧縮とが作用するが、本実施の形態のように連結部材２１６として板バネを用いれば、上下方向（負荷軸方向）の引っ張りおよび圧縮に対しては変形せずほとんど剛体のように機能する。
【００２９】
また、本実施の形態では、連結部材２１６を１枚の板バネで構成したが、図８に示すように複数の（２枚の）板バネ２１６ａをスペーサ２１６ｂを介して束ねたものでもよい。この場合、板バネ２１６ａの枚数を変えることにより連結部材２１６の強度を変更できるので、引っ張り力や付勢力などに応じて板バネ２１６ａの枚数を変更しても良い。さらには、上下方向の遊びが無い機構であれば、例えば、平行リンク機構などを用いてつかみ歯２０４を平行移動させるようにしても良い。
【００３０】
なお、上述した実施の形態では、外枠２０３とつかみ歯２０４との間のテーパ面を、図５のように下側に拡がるテーパ面としたが、図７に示すように上側に拡がるテーパ面を有するつかみ具にも本発明は適用できる。
【００３１】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、外枠２０３は案内部材を、圧縮バネ２１４は移動手段をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による材料試験機用試験片つかみ具が用いられた材料試験機の一実施形態を示す図である。
【図２】つかみ具２０の正面図である。
【図３】つかみ具２０の側面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】外枠２０３とつかみ歯２０４とを示す図である。
【図６】つかみ具２０の開閉動作を説明する図である。
【図７】従来のつかみ具の一例を示す図である。
【図８】連結部材２１６の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  材料試験機
１８，２０  つかみ具
２０１  ベース
２０２  アクチュエータ
２０２ａ，２３０ａ  ロッド
７０，２０３  外枠
２０３ａ，２０４ａ  傾斜面
７３，２０４  つかみ歯
２０５  つかみ歯支持部材
２０６  リニアモーションガイド
２０７  ネジ棒
２０８  支持部材
２１０  スライダ
２１１  外枠支持部材
２１２  バネ受け部材
２１３  付勢力調整部材
２１４  圧縮バネ
２１６  連結部材
２１６ａ  板バネ
２１６ｂ  スペーサ
２２０  吊り具
２２０ａ  凸部
２２１  係止部材
２２１ａ  突出壁
２２１ｂ  切り欠き
２３０  エアシリンダ
ＴＰ  試験片
【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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【図７】
2005180972.tif 000009
【図８】
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