(57)【要約】【課題】小さな寸法で、かつ押し込み機能しか持たない強度試験機にも適用できる試験片の引張り強度を測定するための強度測定用治具を得る。【解決手段】試験片Ｂの一端部を固定するための第１の固定部８を備えた本体１と、本体１に対して上下動自在に設けられ、試験片Ｂの他端部を固定するための第２の固定部１５を有する可動部２０とを備える。可動部２０には、本体１から上方へ突出した操作部１２が設けられ、この操作部を本体に対して押し込み、第２の固定部１５が第１の固定部８に対して離間する方向に可動部１０を移動させる。これにより、押し込み方向の力を第１と第２の固定部間に働く引張り方向の力に変換し、試験片Ｂの引張り強度を測定できる。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片の引張り強度を測定するための強度測定用治具であって、
上記試験片の一方の端部を固定するための第１の固定部を備えた本体と、
上記試験片の他方の端部を固定するための第２の固定部と、上記本体から外部へ突出した操作部とを有し、上記本体に対して直線移動可能に設けられた可動部とを備え、
上記操作部を上記本体に対して押し込み、上記第２の固定部が第１の固定部に対して離間する方向に上記可動部を移動させることで、上記試験片の引張り強度を測定可能としたことを特徴とする強度測定用治具。
【請求項２】
上記操作部は、上記第１の固定部を間にして上記第２の固定部と反対側の部位に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の強度測定用治具。
【請求項３】
上記第１の固定部および第２の固定部は、それぞれ粘着力によって試験片を固定する粘着手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の強度測定用治具。
【請求項４】
上記本体および上記可動部の一方に滑車またはボールを備え、他方に上記滑車またはボールを転動自在にガイドするガイドレールを備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の強度測定用治具。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の強度測定用治具を用いるセラミックグリーンシートの強度測定方法であって、
上記セラミックグリーンシートの一方の端部を上記第１の固定部に固定し、上記セラミックグリーンシートの他方の端部を上記第２の固定部に固定する工程と、
上記操作部を押し込んで上記可動部を移動させ、セラミックグリーンシートの引張り強度を測定する工程と、を有することを特徴とするセラミックグリーンシートの強度測定方法。
【請求項６】
上記セラミックグリーンシートの一方の端部を上記第１の固定部に固定し、上記セラミックグリーンシートの他方の端部を上記第２の固定部に固定する工程は、
粘着力を有する粘着手段を用いて固定することを特徴とする請求項５に記載のセラミックグリーンシートの強度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックグリーンシートや樹脂フィルムのようなシート状の試験片の引張り強度を測定するのに適した強度測定用治具およびそれを用いたセラミックグリーンシートの強度測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックグリーンシートのようなシート状試験片の引張り強度を測定するには、特許文献１に記載のような強度試験機を用いるのが一般的である。すなわち、試験片の両端部を把持する上下一対の把持具を備え、これら把持具を離間方向に移動させ、その時の反力を測定することで、試験片の引張り強度を測定することができる。
【０００３】
ところが、上記のような強度試験機では、試験片を把持した把持具を上下方向に引っ張るように構成されているため、可動空間を確保するために上下方向の寸法が大きくなるという問題がある。また、試験片の引張り強度を、把持具の引張り方向の力で直接測定するため、押し込み機能しか持たない強度試験機には適用できない。
【特許文献１】特開平７−２８６９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、小さな寸法で、かつ押し込み機能しか持たない強度試験機にも適用できる試験片の引張り強度を測定するための強度測定用治具およびそれを用いたセラミックグリーンシートの強度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、試験片の引張り強度を測定するための強度測定用治具であって、上記試験片の一方の端部を固定するための第１の固定部を備えた本体と、上記試験片の他方の端部を固定するための第２の固定部と、上記本体から外部へ突出した操作部とを有し、上記本体に対して直線移動可能に設けられた可動部とを備え、上記操作部を上記本体に対して押し込み、上記第２の固定部が第１の固定部に対して離間する方向に上記可動部を移動させることで、上記試験片の引張り強度を測定可能としたことを特徴とする強度測定用治具を提供する。
【０００６】
本発明では、押し込み方向の力を、第１と第２の固定部間に働く引張り方向の力に変換するため、本体に対して直線移動可能に設けられた可動部に、本体から外部へ突出した操作部を設けてある。この操作部を本体に対して押し込むことで、第２の固定部が第１の固定部に対して離間方向に動き、第１と第２の固定部に両端部が固定された試験片に引張り力が作用する。操作部に作用させる荷重（力）を測定することで、試験片の引張り強度を測定することができる。
このように押し込み方向の力を引張り方向の力に変換しているので、上下方向の寸法を短縮できると同時に、押し込み機能しか持たない強度試験機に容易に適用できる。
【０００７】
請求項２のように、操作部を、第１の固定部を間にして第２の固定部と反対側の部位に設けるのがよい。
すなわち、操作部と第２の固定部との位置関係によっては、操作部を押し込んだ時に可動部に回転モーメントが作用し、操作部への押し込み力が第２の固定部にダイレクトに伝わらず、試験片の正確な引張り強度を測定できない場合がある。そこで、操作部を第１の固定部を間にして第２の固定部と反対側の部位に設けることで、操作部への押し込み力が試験片の引張り力にダイレクトに変換され、試験片の正確な引張り強度を測定できる。
【０００８】
請求項３のように、第１の固定部および第２の固定部は、それぞれ粘着力によって試験片を固定する粘着手段を有するものとしてもよい。
一般的な強度試験機では、試験片の両端をクランプする把持具が用いられるが、セラミックグリーンシートのような薄くかつ強度の低い試験片では、クランプ部分で試験片が破断してしまい、正確な引張り強度を測定できないことがある。
そこで、粘着手段によって試験片を固定すれば、面で試験片を固定できるので、試験片の一部に応力が集中せず、試験片の破断を防止できる。
粘着手段としては、例えば粘着テープを用いてもよいし、糊やボンドなどの接着剤で接着固定してもよい。また、粘着性ラバーシートなどの粘着層を本体および可動部に設け、この粘着層に試験片を貼り付けてもよい。
【０００９】
請求項４のように、本体および可動部の一方に滑車またはボールを備え、他方に滑車またはボールを転動自在にガイドするガイドレールを備えた構造としてもよい。
可動部の操作部を強度試験機によって下方に向かって押し込むことで、引張り強度を測定する場合には、試験片に作用する引張り力は、強度試験機の押し込み力と可動部の重量だけでなく、本体と可動部との間に働く摩擦力も影響する。
摩擦力には静摩擦力と動摩擦力とがあり、一定しない。そのため、摩擦力をできるだけ小さくすれば、引張り力の測定精度が向上する。そこで、請求項３では、可動部と本体との間に滑車またはボールと、ガイドレールとを組み合わせたガイド機構を設け、可動部と本体との間の摩擦力をできるだけ小さくしたものである。
【００１０】
請求項５のように、セラミックグリーンシートの強度測定方法に本発明の強度測定用治具を利用すれば、セラミックグリーンシートの引張り強度を、小型の治具でかつ押込型の試験機を用いて容易に測定できる。
【００１１】
請求項６では、請求項２と同様に、粘着手段を用いてセラミックグリーンシートの両端部をそれぞれ第１の固定部と第２の固定部とに固定するものである。
そのため、固定部におけるセラミックグリーンシートを破れを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、第１と第２の固定部に働く引張り方向の力を押し込み方向の力に変換する機構を設けたので、強度測定用治具の上下方向の寸法を短縮できると同時に、押し込み機能しか持たない強度試験機にも容易に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜図２は本発明にかかる強度測定用治具の第１の実施形態を示す。
この強度測定用治具Ａは、本体１と、この本体１に対して上下方向に直線移動可能に設けられた可動部１０とで構成されている。
【００１４】
本体１は、水平な面に載置される台板２と、台板２の上に直立固定された背面板３と、背面板３の前面の両側部に固定された一対のレール板４，５と、レール板４，５の前面に固定された門型の前面板６とで構成され、背面板３とレール板４，５と前面板６とはボルト７によって一体的に固定されている。前面板６の横枠部の下部前面には、粘着性ラバーシートよりなる第１固定部８が設けられている。レール板４，５の内側面には、上下方向に延びるガイドレール４ａ，５ａが形成されている。
【００１５】
可動部１０は、上記レール板４，５の間に上下動自在に配置されたベース部１１と、ベース部１１の下端部の前面に固定されたブロック部１３とで構成されており、ブロック部１３はベース部１１に対してボルト１６によって一体的に固定されている。ベース部１１の両側部には、上下一対の滑車１４が取り付けられており、これら滑車１４がレール板４，５のガイドレール４ａ，５ａに沿って転動することで、可動部１０は本体１に対してほぼ抵抗なく上下動自在にガイドされる。ブロック部１３の前面は、上記前面板６の前面と前後方向同一高さに形成されており、ブロック部１３の上部前面には、粘着性ラバーシートよりなる第２固定部１５が設けられている。そのため、第１固定部８と第２固定部１５とが上下に対応し、かつ前後方向同一高さに配置される。ベース部１１の上端部は本体１の上面から上方に突出し、操作部１２を構成している。この操作部１２は、第１固定部８を間にして第２固定部１５と反対側の部位に設けられる。そのため、操作部１２を押し下げると、第２固定部１５が第１固定部８に対して下方、つまり第２固定部１５が第１固定部８に対して離間方向に移動することになる。
【００１６】
ここで、上記構成よりなる強度測定用治具Ａによる試験片Ｂの引張り強度測定方法について、図６を参照して説明する。ここでは、試験片Ｂとして、乾燥済み（未焼成）のセラミックグリーンシートを用いた。
まず、可動部１０の操作部１２を引き上げ、第１固定部８と第２固定部１５とを近接させる。そして、近接した第１固定部８と第２固定部１５との間に跨がって、試験片Ｂを貼り付ける。このとき、試験片Ｂは粘着性を持つラバーシートよりなる第１固定部８と第２固定部１５に安定して貼り付けられる。さらに、その上から、粘着テープ２０を試験片Ｂの上端部と第１固定部８との間、および試験片Ｂの下端部と第２固定部２８との間に貼り付けることで、試験片Ｂの上下端部を固定する（図６参照）。
次に、本体１から突出した操作部１２の上面に押込式強度試験機３０の押し込み部３１を押し当て、下方への荷重を印加する。下方への荷重は第２固定部１５に伝達され、試験片Ｂの下端部を下方へ引っ張る。つまり、強度試験機３０の押し込み方向の力を、試験片Ｂの引張り力に変換している。試験片Ｂの伸びあるいは破断時の荷重を測定することで、試験片Ｂの弾性係数や引張り強度を測定することができる。
試験片Ｂに作用する引張り力Ｆｓと、強度試験機３０の押し込み力Ｆｐとの間には、次の関係式が成立する。
Ｆｓ＝Ｆｐ＋Ｗ−Ｆｒ            ・・・（１）
上式において、Ｗは可動部の重量、Ｆｒは摩擦力である。摩擦力Ｆｒは、滑車１４を用いることで、ほぼ零にすることができる。
【００１７】
上記説明では、本体１を静止したステージ上に載置し、上方から試験機３０の押し込み部３１で操作部１２を下方へ押し込む方式について説明したが、この方式に限定されるものではなく、例えば、試験機３０の押し込み部３１を操作部１２の上方の一定位置に配置し、本体１を載置しているステージを上昇させることで、操作部１２を押し込み部３１に押し当てて強度を測定する方式でもよい。要するに、押込式強度試験機とは、ステージと押し込み部との距離を近づけることで強度を測定するものをいう。
【００１８】
図６では、測定前に第１固定部８と第２固定部１５とをほぼ接触する位置まで近接させたが、測定初期位置における第１固定部８と第２固定部１５との間隔、つまり試験片Ｂの初期長さは、第１固定部８と第２固定部１５との最大ストロークＳ（図３参照）の範囲内で任意に設定可能である。
また、第１固定部８と第２固定部１５とに試験片Ｂの両端部を固定する際、強度測定用治具Ａを水平に横倒させ、この状態で試験片Ｂの両端部を第１固定部８と第２固定部１５とに固定すれば、可動部１０の落下を止めておく必要がなく、作業が容易になる。
さらに、引張り強度試験を、強度測定用治具Ａを水平に横倒させた状態で実施すれば、可動部１０の重量Ｗが試験片Ｂに作用しないので、（１）式における可動部の重量Ｗを無視することができる。
【００１９】
上記実施形態では、可動部を上下動自在にガイドするために、可動部に滑車を取り付けたが、滑車に代えて転動自在なボールを配置してもよい。このボールがガイドレールに沿って転動することで、可動部を上下動自在にガイドできる。
また、試験片Ｂの両端部を第１の固定部および第２の固定部に固定する方法として、粘着性のラバーシートと粘着テープとを用いたが、これに限るものではなく、接着剤を用いて固定してもよいし、特許文献１に記載のようなクランプ手段を用いてもよく、試験片Ｂの特性に応じて任意に選択できる。
上記実施形態では、本体１を構成する背面板３とレール板４，５と前面板６とを別体で形成し、これらをボルト７などで固定したが、これら部材を一体部品で構成することも可能である。同様に、可動部１０を構成するベース部１１とブロック部１２とを別体で構成したが、一体部品で構成してもよいことは勿論である。
上記実施形態では、操作部１２を第１固定部８を間にして第２固定部１５と反対側の部位に設けたが、操作部１２は本体１から外部へ突出しており、操作部１２を押し込むことで第２固定部１５を第１固定部８に対して離間方向に移動させるものであれば、その突出位置および突出方向は限定されない。
なお、本発明の強度測定用治具は、セラミックグリーンシートに限らず、樹脂フィルムなどシート状の試験片の引張り強度を測定するのに好適であり、さらには、シート状に限らず繊維質材などの引張り強度測定に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる強度測定用治具の第１実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示す強度測定用治具の分解斜視図である。
【図３】図１に示す強度測定用治具の正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１に示す強度測定用治具の測定時における斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
Ａ          強度測定用治具
Ｂ          試験片（セラミックグリーンシート）
１          本体
４ａ，５ａ  ガイドレール
８          第１固定部
１０        可動部
１２        操作部
１４        滑車
１５        第２固定部
２０        粘着テープ
３０        押し込み式強度試験機
【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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