(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に所定の間隔を設けて対向配置されたベースと棚状部とを有する支持体と、
前記ベースおよび棚状部との間に両端が支持され、前記ベース上に垂設されたガイドロッドと、
前記ガイドロッドの長手軸に沿って、一端側が上下移動自在に支持され、かつ、相互に対向するように配設された一対の上，下クランプアームと、
前記上，下クランプアームの他端側にそれぞれ配置され、試験片を挟持する挟持具と、
前記上，下クランプアームの開閉手段とを有し、
前記挟持具に前記試験片を挟持させた状態で、前記クランプアームを前記ガイドロッドに沿って移動させることで、前記試験片の伸び量を計測する材料試験機において、
前記開閉手段は、前記ベースと棚状部とに両端が回転自在に支持され、前記上，下クランプアームの中心を貫通するようにして、前記ガイドロッドとほぼ平行に配置されたカムロッドを備え、
少なくとも前記カムロッドの前記上，下クランプアームの上下移動領域に対応する部分の断面形状を、前記挟持具を開放させて、前記試験片の着脱を可能にする長径と、前記挟持具を閉塞させて、前記試験片の着脱を不能にする短径とを備えた異径断面とすることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
前記開閉手段は、前記カムロッドを回転駆動する駆動モータと、前記カムロッドの端部に配置され、前記挟持具の開放および閉塞位置を検出する近接センサとを備え、前記カムロッドの回転に伴って、前記挟持具の各試験片挟持部を自動開閉することを特徴とする請求項１記載の材料試験機。
【請求項３】
前記挟持具は、前記試験片を挟持する挟持部を相互に近接する方向に付勢する挟持力補助用のバネを有し、前記バネの両端側にその弾発力調整部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、材料試験機に関し、特に、金属やプラスチックスなどの薄い材料の伸び量を計測する材料試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
材料の伸び量を計測する試験機として、例えば、実用新案登録第３０１９３４７号には、支柱と平行になるように立設支持されたガイド支柱と、このガイド支柱の長手軸に沿って、一端側が上下移動自在に支持され、かつ、相互に対向するように配設されたバネ板状の一対の上，下クランプアームと、この上，下クランプアームの他端側にそれぞれ設けられ、試験片を挟持する挟持具と、上，下クランプアームの開閉手段とを備えた材料試験機が提案されている。
【０００３】
この実用新案登録ににかかる材料試験機では、一対の上，下クランプアームの挟持具に試験片を上下方向に間隔を隔てて挟持させた状態で、クランプアームをガイドロッドに沿って移動させることで、試験片の伸び量を計測する。
【０００４】
このような構成の材料試験機では、試験片を挟持具に挟持させる際には、開閉手段により上，下クランプアーム開放させることになるが、この開閉手段は、上記実用新案の場合には、軸方向に直交するように突出する錐状突起が設けられた回転突起軸を、各クランプアームの中心を貫通するように設置し、回転突起軸を回転させて、錐状突起をクランプアームの側面に貫通形成されている長孔に係合させた時に、クランプアーム間の間隔を拡げて開放させて、挟持具に試験片を着脱可能にする。
【０００５】
一方、このような開放位置から、回転突起軸を逆に回転させて元に戻すと、錐状突起がクランプアームの側面から離間して、クランプアーム間の間隔を狭めて、挟持具に試験片が着脱不能に挟持される。
【０００６】
しかしながら、このような構成の材料試験機においては、特に、クランプアームの開閉手段に以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述した材料試験機では、回転突起軸に設けられた錐状突起と、クランプアームに設けられた長孔との間の係合関係を、回転突起軸の回転により変更することで、挟持具に試験片を着脱可能、ないしは、挟持するようにしている。
【０００８】
ところが、このような構成では、錐状突起と長孔との係合関係がズレると、開放，閉塞操作ができなくなるので、これらの間の位置あわせを正確にするために、高精度の加工が必要になるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、位置あわせを正確に行わなくとも、開閉操作が円滑に行える材料試験機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、上下方向に所定の間隔を設けて対向配置されたベースと棚状部とを有する支持体と、前記ベースおよび棚状部との間に両端が支持され、前記ベース上に垂設されたガイドロッドと、前記ガイドロッドの長手軸に沿って、一端側が上下移動自在に支持され、かつ、相互に対向するように配設された一対の上，下クランプアームと、前記上，下クランプアームの他端側にそれぞれ配置され、試験片を挟持する挟持具と、前記上，下クランプアームの開閉手段とを有し、前記挟持具に前記試験片を挟持させた状態で、前記クランプアームを前記ガイドロッドに沿って移動させることで、前記試験片の伸び量を計測する材料試験機において、前記開閉手段は、前記ベースと棚状部とに両端が回転自在に支持され、前記上，下クランプアームの中心を貫通するようにして、前記ガイドロッドとほぼ平行に配置されたカムロッドを備え、少なくとも前記カムロッドの前記上，下クランプアームの上下移動領域に対応する部分の断面形状を、前記挟持具を開放させて、前記試験片の着脱を可能にする長径と、前記挟持具を閉塞させて、前記試験片の着脱を不能にする短径とを備えた異径断面とした。
【００１１】
このように構成した材料試験機によれば、開閉手段は、ベースと棚状部とに両端が回転自在に支持され、上，下クランプアームの中心を貫通するようにして、ガイドロッドとほぼ平行に配置されたカムロッドを備え、カムロッドの上，下クランプアームの上下移動領域に対応する部分の断面形状を、挟持具を開放させて、試験片の着脱を可能にする長径と、挟持具を閉塞させて、試験片の着脱を不能にする短径とを備えた異径断面としているので、カムロッドと上，下クランプアームの相互位置関係の精度は、高精度にする必要がない。
【００１２】
前記開閉手段は、前記カムロッドを回転駆動する駆動モータと、前記カムロッドの端部に配置され、前記挟持具の開放および閉塞位置を検出する近接センサとを備え、前記カムロッドの回転に伴って、前記挟持具の各試験片挟持部を自動開閉することができる。
【００１３】
この構成によれば、試験片の連続計測が可能になる。
【００１４】
前記挟持具は、前記試験片を挟持する挟持部を相互に近接する方向に付勢する挟持力補助用のバネを有し、前記バネの両端側にその弾発力調整部を設けることができる。
【００１５】
この構成によれば、挟持部で試験片を挟持する際に、その挟持状態を見ながら、挟持力補助用のバネの弾発力調整を容易に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図８は、本発明にかかる材料試験機の一実施例を示している。同図に示した材料試験機は、図１にその全体構成を示すように、支持体１０と、一対の上，下クランプアーム１２，１４と、ガイドロッド１５と、各クランプアーム１２，１４に設けられた挟持具１６，１８と、カムロッド（開閉手段）２０とを備えている。
【００１７】
支持体１０は、ベース１０ａと、棚状部１０ｂと、支柱部１０ｃとを備えている。ベース１０ａと棚状部１０ｂとは、上下方向に対向するように配置され、その一端側に柱部１０ｃが固設されていて、ベース１０ａが支持面に設置される。
【００１８】
棚状部１０ｂは、棚板１００ｂとカバー１０１ｂとを備えていて、その内部に試験片Aの伸び量を検出するための一対のエンコーダ２２と、クランプアーム１２，１４の重力をキャンセルするためのバランス部２４とが設置されている。
【００１９】
また、棚状部１０ｂ内には、カムロッド（開閉手段）２０の自動開閉機構２６も設置されている。ガイドロッド１５は、両端がベース１０ａと棚状部１０ｂとに支持され、支柱部１０ｃの前面側にあって、これと平行になるように垂設されている。
【００２０】
一対のクランプアーム１２，１４は、それぞれが実質的に同一構成のものであって、図２にその上面図を示すように、取付ベース１２ａ，１４ａと、２枚の板バネ１２ｂ，１４ｂと、中空円筒状軸受けスリーブ１２ｃ，１４ｃと、間隔調整部１２ｄ，１４ｄとを有している。
【００２１】
取付ベース１２ａ，１４ａは、段部を有する略Ｌ字形に形成され、段部の中央にスリーブ１２ｃ，１４ｃが固設されている。各スリーブ１２ｃ，１４ｃは、ガイドロッド１５にそれぞれ挿通され、これにより一対のクランプアーム１２，１４の一端側が、上下移動自在に支持されている。
【００２２】
取付ベース１２ａ，１４ａの側面には、２枚の板バネ１２ｂ，１４ｂの一端が固設されていて、これらの板バネ１２ｂ，１４ｂは、相互の平坦な面が対面するようになっている。
【００２３】
間隔調整部１２ｄ，１４ｄは、各板バネ１２ｂ，１４ｂの長手軸方向の略中央部内面に配置され、一対のスペーサブロック１２０ｄ，１４０ｄをネジ１２１ｄ，１４１ｄで、各板バネ１２ｂ，１４ｂの側面に螺着したものであって、ネジ１２１ｄ，１４１ｄのねじ込み量を調整することにより、対向するスペーサブロック１２０ｄ，１４０ｄ間の間隔が調節される。
【００２４】
一方、挟持具１６，１８は、上，下クランプアーム１２，１４の支持部の反対側にそれぞれ配置され、本実施例の場合には、各クランプアーム１２，１４に実質的に同一構成のものがそれぞれ配置されている。
【００２５】
挟持具１６，１８は、一対のスペーサ１６ａ，１８ａと、試験片Ａを挟持する一対の挟持部１６ｂ，１８ｂと、挟持力補助用のバネ１６ｃ，１８ｃと、弾発力調整部１６ｄ，１８ｄとを有している。
【００２６】
一対のスペーサ１６ａ，１８ａは、本体１６０ａ，１８０ａと、取付ネジ１６１ａ，１８１ａとを備え、上，下クランプアーム１２，１４の各板バネ１２ｂ，１４ｂの自由端（先端）側にあって、本体１６０ａ，１８０ａが相互に対向するように、取付ネジ１６１ａ，１８１ａで固設されている。
【００２７】
一対の本体１６０ａ，１８０ａには、同一軸上に位置する貫通孔１６２ａ，１８２ａが設けられている。試験片Ａを挟持する一対の挟持部１６ｂ，１８ｂは、各クランプアーム１２，１４の板バネ１２ｂ，１４ｂに対して、実質的に同一構成のものがそれぞれ配置されている。
【００２８】
本実施例場合には、挟持部１６ｂ，１８ｂは、試験片Ａの側面に当接する一対の挟持片１６０ｂ，１８０ｂと、各挟持片１６０ｂ，１８０ｂをスペーサ１６ａ，１８ａの先端側に首振り自在に取付ける係止ピン１６１ｂ，１８１ｂとを備えている。
【００２９】
挟持力補助用のバネ１６ｃは、その両端側の一部を、スペーサ本体１６０ａ，１８０ａに設けられた貫通孔１６２ａ，１８２ａに挿入するようにして、弾発力調整部１６ｄ，１８ｄを介して取付られている。
【００３０】
本実施例の弾発力調整部１６ｄ，１８ｄは、バネ１６ｃの端部を係止する、中央に細幅部が設けられた蝶形のプレート１６０ｄ，１８０ｄと、プレート１６０ｄ，１８０ｄの両端を本体１６０ａ，１８０ａに固定する調整ネジ１６１ｄ，１８１ｄとを有し、各調整ネジ１６１ｄ，１８１ｄのねじ込み量を調節することにより、バネ１６ｃの弾発力が制御され、その結果、挟持部１６ｂ，１８ｂで挟持している試験片Ａの挟持力が調整される。
【００３１】
この場合、弾発力調整部１６ｄ，１８ｄは、挟持部１６ｂ，１８ｂの近傍に位置しているので、挟持部１６ｂ，１８ｂで試験片Ａを挟持する際に、その挟持状態を見ながら、バネ１６ｃの弾発力調整を容易に行うことができる。
【００３２】
なお、図３および図４に符号１７で示した部材は、試験片Ａが破断した際などに、クランプアーム１２，１４が急激に移動して、衝突した場合に機能する衝撃力吸収用の緩衝バネである。
【００３３】
バランス部２４は、上下移動自在にガイドロッド１５に支持された上，下クランプアーム１２，１４に作用する重力を消去するものであって、図２に示すように、棚状部１０ｂに回転自在に支持された滑車２４ａと、バランス分銅２４ｂとワイヤ２４ｃとを備えている。
【００３４】
ワイヤ２４ｃの一端は、上，下クランプアーム１２，１４の取付ベース１２ａ，１４ａに係止され、滑車２４ａに捲回された他端側にバランス分銅２４ｂが係止されている。
【００３５】
バランス分銅２４ｂは、上，下クランプアーム１２，１４の重量に対応した重さを備えており、ワイヤ２４ｃの両端にバランス分銅２４ｂと上，下クランプアーム１２，１４とを吊下する構成により、上，下クランプアーム１２，１４が重力の影響を受けずに、非常に小さい力で円滑に上下移動するようになっている。
【００３６】
伸び量検出用のエンコーダ２２は、滑車２４ａと同軸上に取付けられていて、上，下クランプアーム１２，１４の上下移動に伴って試験片Ａの伸び量を検出する。
【００３７】
開閉手段は、支持体１０のベース１０ａと棚状部１０ｂとにベアリング１９を介して、両端が回転自在に支持され、上，下クランプアーム１２，１４の中心軸上、すなわち、対向配置された一対の板バネ１２ｂ，１４ｂの中心を貫通するようにして、ガイドロッド１５とほぼ平行に配置されたカムロッド２０を有している。
【００３８】
カムロッド２０は、上，下クランプアーム１２，１４の挟持具１６，１８の各挟持部１６ｂ，１８ｂ間の間隔を拡げて、試験片Ａの着脱を可能にする長径Ｒ１と、上，下クランプアーム１２，１４の挟持具１６，１８の各挟持部１６ｂ，１８ｂ間の間隔を狭めて、試験片Ａの着脱を不能にして挟持する短径Ｒ２とを備えた楕円断面（異径断面）になっている。
【００３９】
なお、このカムロッド２０の異径断面領域は、その全長に亘って異径にしても良いが、上，下クランプアーム１２，１４の上下移動領域に対応する部分だけを異径断面としても良い。
【００４０】
また、本実施例の場合には、カムロッド２０に自動開閉機構２６が付設されている。この自動開閉機構２６の詳細を図５〜図７に示している。
【００４１】
これらの図に示した自動開閉機構２６は、カムロッド２０を回転駆動する駆動モータ２６ａと、カムロッド２０ａの上端側に設けられ、挟持具１６，１８の開放および閉塞位置を検出する近接センサ２６ｂとを備え、カムロッド２０ａの回転に伴って、挟持具１６，１８の各挟持部１６ｂ，１８ｂを自動開閉する。
【００４２】
駆動モータ２６ａは、図５に示すように、ベアリング１９を介装して、回転自在に支持されたカムロッド２０に駆動軸が連結されていて、カムロッド２０を回転駆動するようになっている。
【００４３】
近接センサ２６ｂは、カムロッド２０の端部に連結されたセンサ板２６０ｂと、このセンサ板２６０ｂに当接離間する近接スイッチ２６１ｂとを有している。
センサ板２６０ｂには、カムロッド２０の長径Ｒ１側が、板バネ１２ｂ，１４ｂの長手方向と直交するようにして当接するときの、挟持部１６ｂ，１８ｂの開放状態（図７（Ａ）に示す）、および、カムロッド２０の短径Ｒ２側が、板バネ１２ｂ，１４ｂの長手方向と直交するようになるときの、挟持部１６ｂ，１８ｂの閉塞状態（図７（Ｂ）に示す）にそれぞれ対応するように、所定角度間隔の溝部２６２ｂが設けられている。
【００４４】
本実施例の場合には、この溝部２６２ｂに近接スイッチ２６１ｂが当接している間は、このスイッチ２６１ｂがＯＦＦとなり、溝部２６２ｂ以外の部分に近接スイッチ２６１ｂが当接している間は、このスイッチ２６１ｂがＯＮになる。
【００４５】
駆動モータ２６ａは、図６に示すように、商用電源で駆動されるものであって、駆動源とモータ２６ａとの間に近接スイッチ２６１ｂが介装され、近接スイッチ２６1ｂには，これと並列状態で押しボタン型の始動スイッチ２６ｃが設けられている。
【００４６】
以上のように構成された引張り試験機により試験片Ａの伸び量を計測する際には、図８に示すような形状で、厚みの薄い試験片Ａの上下を挟持部１６ｂ，１８ｂに挟持させる。
【００４７】
この挟持に際しては、開放している挟持部１６ｂ，１８ｂ間に、試験片Ａの両端を位置決めし、始動スイッチ２６ｃをＯＮにする。始動スイッチ２６ｃのＯＮにより、駆動モータ２６ａが作動して、これに伴って、カムロッド２０が回転して、カムロツド２０の短径Ｒ２が板バネ１２ｂ，１４ｂに対して直交するようになると、試験片Ａの上下が挟持部１６ｂ，１８ｂに挟持される。
【００４８】
この挟持状態は、カムロッド２０がさらに回転して、近接スイッチ２６１ｂが次のセンサ板２６１ｂの凹溝２６２ｂに嵌合するしてＯＦＦになるまで継続されるので、その間に、試験機本体側のクロスヘッドをスタートさせて試験を開始する。
【００４９】
試験を開始すると、上，下クランプアーム１２，１４は、試験片Ａを引張る方向に移動する。この場合、上クランプアーム１２は、引張り速度とほぼ同じ速度で上方移動し、下クランプアーム１４は、これよりもかなり遅い速度で同じ方向に移動する。
【００５０】
そして、さらに試験を継続すると、試験片Ａが破断して、クロスヘッドの移動が停止する。そのときの上，下クランプアーム１２，１４の移動量をエンコーダー２２で読み取り、この読み取った値から試験片Ａの伸び量を求める。
このような試験が終了して、近接スイッチ２６１ｂがＯＦＦになると、カムロツド２０の長径Ｒ１が、板バネ１２ｂ，１４ｂに対して直交するようになり、挟持部１６ｂ，１８ｂが開放されて、計測が終了した試験片Ａの取出しが可能になるとともに、次の試験の準備が完了する。
【００５１】
さて、以上のように構成した材料試験機によれば、開閉手段は、ベース１０ａと棚状部１０ｂとに両端が回転自在に支持され、上，下クランプアーム１２，１４の中心を貫通するようにして、ガイドロッド１５とほぼ平行に配置されたカムロッド２０を備え、カムロッド２０の断面形状を、上，下クランプアーム１２，１４の挟持具１６，１８を開放させて、試験片ちＡの着脱を可能にする長径と、挟持具１６，１８を閉塞させて、試験片Ａの着脱を不能にする短径とを備えた異径断面ととしているので、カムロッド２０と上，下クランプアーム１２，１４の相互位置関係の精度は、高精度にする必要がない。
【００５２】
なお、上記実施例では、開閉手段としてのカムロッド２０は、異径断面形状が楕円形のものを例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、長円断面や２つの円形断面を連ねたメガネ状断面であってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる材料試験機によれば、位置あわせを正確に行わなくとも、開閉操作が円滑に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる材料試験機の一実施例を示す全体斜視図である。
【図２】図１のクランプアームの上面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図２の正面図である。
【図５】図１に示した自動開閉機構の拡大図である。
【図６】図５に示した自動開閉機構の駆動モータの電気回路図である。
【図７】図５に示した自動開閉機構の作動説明図である。
【図８】図１に示した試験機で試験片を挟持した状態の説明図である。
【符号の説明】
１０          支持体
１０ａ        ベース
１０ｂ        棚状部
１２          上クランプアーム
１２ｂ        板バネ
１４          下クランプアーム
１４ｂ        板バネ
１６          挟持具
１６ａ        スペーサ
１６ｂ        挟持部
１８          挟持具
１８ａ        スペーサ
１８ｂ        挟持部
２０          カムロッド（開閉手段）
２２          エンコーダ
【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】
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【図８】
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