(57)【要約】【課題】一つのバイスでいろいろな試験に対応する。【解決手段】バイス７はスライドベース７１の上に左右２つのコの字型部材７２が乗せられており、コの字型の開口部分が互いに向き合うように配置される。それぞれのコの字型部材７２はスライドベース７１の長手方向にスライド可能であり、適当な位置に決定した上でボルト７３とそれに螺合するナットを使用してその位置に固定することができる。コの字型部材７２の上側部分７２ａには係合ボルト７５がねじ込まれており、その先端には押圧部材７４が取り付けられている。係合ボルト７５をコの字型部材７２に対してねじ込むことにより押圧部材７４が下方に下降していくことになるので、この押圧部材７４とコの字型部材の下側部分７２ｂとの間に供試体を置くと、供試体がバイス７に挟まれて固定された状態となる。このバイスを使用して、引き抜き試験、圧縮試験、曲げ試験など各種の試験を行うことができる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
供試体を材料試験機に取り付けるためのバイスであって、係合される部材を長手方向にスライド可能に保持する保持部を有するベースと、前記ベースの保持部に係合する２つのコの字型部材と、前記コの字型部材のコの字型の内部にそれぞれ配置される押圧部材と、前記それぞれの押圧部材を前記コの字型部材に係合しつつ前記ベースと係合する部分の方向に押圧可能に支持する係合ボルトとを備え、前記２つのコの字型部材はコの字型の開口部が互いに向き合うように前記ベースに保持されていることを特徴とするバイス。
【請求項２】
前記係合ボルトは、外面にネジが形成されて中心軸近傍が中空穴である押圧ボルトと、前記押圧ボルトの中空穴に頭部から挿入される吊ボルトからなり、この吊ボルトは先端が前記押圧部材にねじ込まれた状態の長さが前記押圧ボルトの全長より大きいことを特徴とする請求項１に記載されたバイス。
【請求項３】
前記コの字型部材の前記ベースに係合する部分の内側角は円筒面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載されたバイス。
【請求項４】
供試体に対して試験力を加える負荷機構と、その試験力を計測するロードセルを有し、供試体を保持するバイスとして請求項１から３に記載されたバイスを備えることを特徴とする材料試験機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、供試体を材料試験機に取り付けるためのバイス、および、供試体の材料としての特性を計測したり、あるいは、さまざまな現象に関係する力を計測するための材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な材料試験機は供試体に対して引張や圧縮の負荷を与える負荷機構と供試体の変形量を測定する歪測定機構を備えている。金属板の引張試験を例にして概略を説明すると次のようになる。規定の大きさに成形された供試体はその両端が上下のチャックによって掴まれるように試験機に装着される。その２つのチャックのうち、下側のチャックは試験機の機台に固定され、上側のチャックは上下に移動可能なクロスヘッドに固定されている。クロスヘッドと上側チャックとの間にはロードセルが介装され上側チャックを通じて供試体に加えられる試験力が測定できるようになっている。試験が始まるとクロスヘッドは上方に駆動され両チャック間に装着された供試体に引張力が加えられる。その力は上述のロードセルによって測定され、供試体の伸び方向の歪量は別途供試体に装着される伸び計などによって測定される。これらの測定値から供試体の材料としての特性が計測され算出される。
【０００３】
材料試験機は上述のような材料の特性を計測する他にも、材料試験機に備わった試験力を負荷する機能、試験力を測定する機能、供試体の伸びまたは負荷機構の変位を測定する機能などを使用することによってさまざまな試験や実験を行うことができる。引張試験などにおいては、供試体は上下２つのチャックによって保持されるが、試験の目的や供試体の形状によってはそれに合った治具を使う必要が出てくる。例えば異形の供試体を保持するためには供試体の一端をつかみ固定するためのバイスが必要となることがある。
【０００４】
供試体を保持するバイスの例は特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２０００−４６７２６号公報（図１）
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
試験の目的や供試体の形状に合わせて専用の治具を用意すれば適切な試験を行うことができるが、そのためにはその都度治具の設計が必要であり、手間や費用のかかるものであった。
【０００６】
本考案はこのような課題に鑑みてなされたものであり、いくつもの試験に対応できる汎用的なバイスを提供すること、および、このバイスを使って多くの種類の試験を実施できる試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案は、上記課題を解決するために、供試体を材料試験機に取り付けるためのバイスであって、係合される部材を長手方向にスライド可能に保持する保持部を有するベースと、前記ベースの保持部に係合する２つのコの字型部材と、前記コの字型部材のコの字型の内部にそれぞれ配置される押圧部材と、前記それぞれの押圧部材を前記コの字型部材に係合しつつ前記ベースと係合する部分の方向に押圧可能に支持する係合ボルトとを備え、前記２つのコの字型部材はコの字型の開口部が互いに向き合うように前記ベースに保持されていることを特徴とする。
【０００８】
２つの間の距離が調整可能なコの字型部材に供試体を保持するので、いろいろな形状の供試体に対応することができる。そして供試体を保持するための押圧部材はコの字部材と係合ボルトによって係合しつつ押圧されるので、供試体を挟む作業の作業性がよい。
【０００９】
前記係合ボルトは、外面にネジが形成されて中心軸近傍が中空穴である押圧ボルトと、前記押圧ボルトの中空穴に頭部から挿入される吊ボルトからなり、この吊ボルトは先端が前記押圧部材にねじ込まれた状態の長さが前記押圧ボルトの全長より大きくすることが好適である。
【００１０】
二重に組み合わせたボルトのうち内側の吊ボルトによって押圧部材と外側の押圧ボルトを連結する。このとき外側の押圧ボルトは内側の吊ボルトの周りで自由に回転することができるから、この押圧ボルトをコの字型部材の上側に形成されたネジ穴に螺合することで押圧部材をコの字型部材の下側に押し付けていく機能を持たせることができる。
【００１１】
また、コの字型部材の前記ベースに係合する部分の内側角を円筒面に形成しておくと、この角を支点として利用して、このバイスを３点曲げ試験または４点曲げ試験用の治具として使用することができる。
【００１２】
供試体に対して試験力を加える負荷機構と、その試験力を計測するロードセルを有し、供試体を保持するバイスとして上述のバイスを備えることで、さまざまな形状の供試体に使用でき、さまざまな試験内容に対応できる材料試験機とすることができる。
【考案の効果】
【００１３】
本考案のバイスでは、コの字型部材を供試体の保持機構として採用したから、さまざまな形状の供試体に対応することができる。また左右のコの字型部材の距離も供試体の大きさに応じて変更することができるから、供試体の大きさも問わずに利用できる。さらに二重のボルトからなる係合ボルトを採用したから供試体を保持する際の作業性がよい。
また、このようなバイスを利用して材料試験機を構成したから、さまざまな形状の供試体をさまざまな試験内容で試験することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
本考案のバイスおよびそれを利用した材料試験機を図１に示す概略構成図によって説明する。試験機本体１は機台２の上にネジ棹３が左右に立設され（図ではネジ棹はカバーの中に隠れている）、その上部がヨーク４によって固定されている。ネジ棹３は機台２およびヨーク４に対して回転可能に固定されており、このネジ棹３にナットを介してクロスヘッド５が取り付けられている。ネジ棹３を機台２に内蔵したモータ（図示していない）によって回転すると、クロスヘッド５は上下方向に駆動される。
【００１５】
クロスヘッド５の中央部には供試体に与えられる試験力を計測するロードセル６が固定されている。また、機台２にはバイス７が固定されている。この図示の例では、バイス７に挟まれた供試体Ｓは２つの部材が接着されたものであり、下側の部材がバイスに挟まれており、上側の部材にはかぎ状部材が取り付けられている。このかぎ状部材にロードセル６にとりつけられたワイヤなどを掛けることでクロスヘッド５とかぎ状部材がロードセル６を介して係合されることになる。この状態でクロスヘッド５を上方に駆動していけば供試体の接着部分に引張力がかけられることになり、どのくらいの力でその接着部分がはがれるかを計測することができる。
【００１６】
図２を用いてバイス７の構造を説明する。図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。バイス７はスライドベース７１の上に左右２つのコの字型部材７２が乗せられており、コの字型の開口部分が互いに向き合うように配置される。それぞれのコの字型部材７２には下面に出っ張りが形成され、それはスライドベース７１の上面に形成された溝に嵌まり込んでいる。この構造によりコの字型部材７２はスライドベース７１の長手方向にスライド可能であり、適当な位置に決定した上でボルト７３とそれに螺合するナットを使用してその位置に固定することができる。コの字型部材のスライド位置を決定するためにスライドベース７１の手前側面には目盛り７６が貼り付けてあり、その中心位置および左右方向の位置などがわかるようになっている。コの字型部材７２の上側部分７２ａには係合ボルト７５がねじ込まれており、その先端には押圧部材７４が取り付けられている。係合ボルト７５をコの字型部材７２に対してねじ込むことにより押圧部材７４が下方に下降していくことになるので、この押圧部材７４とコの字型部材の下側部分７２ｂ（スライドベースと接している部分）との間に供試体を置くと、供試体がバイス７に挟まれて固定された状態となる。なお、スライドベース７１の下部には材料試験機の機台２に対して位置決めするためのピン７７が形成されており、このピン７７によってバイスの中心と試験機本体１の中心を合わせることができる。スライドベース７１は図示していないボルトなどにより機台２に固定される。
【００１７】
また、このバイス７を２点曲げ試験または３点曲げ試験のための供試体を支える支点として使用するために、コの字型部材７２の下側部分７２ｂの角７２ｃを丸くして、断面が円筒形の一部のようにすることも有効である。そうすれば、その左右２つの下側部分７２ｂに板状の供試体を渡すように載置し、上から押圧治具を使用して曲げ負荷を与えることで２点または３点曲げ試験を行うことができる。
【００１８】
係合ボルト７５の構造について断面を示す図３を用いて詳しく説明する。係合ボルト７５は外側の押圧ボルト７５ａと内側の吊ボルト７５ｂからなる。押圧ボルト７５ａは六角形の頭を持つボルトの中心部分に、軸方向に貫通する円形断面の穴を形成したものである。押圧ボルト７５ａの側面部分には全体にわたって通常のボルトのように雄ネジが形成されており、コの字部材の上側部分７５ａに形成されている雌ネジに螺合するようになっている。吊ボルト７５ｂの軸部分は押圧ボルト７５ａの中心に形成された穴の直径よりも小さい直径を持つボルトであって、その穴に差し込まれた場合に、内部で余裕を持って回転することができる。吊ボルト７５ｂの頭は六角ボルトのような六角形または六角穴付きボルトのような穴付き円筒形である。また、吊ボルト７５ｂの軸の少なくとも先端部分には雄ネジが形成されている。この雄ネジ部分は押圧部材７４に形成された雌ネジと螺合する。
【００１９】
係合ボルト７５をコの字部材７２の上側部分７２ａに組み付けるのには次のように行う。まず押圧ボルト７５ａ単体を上側部分７２ａに螺合し、その先端が上側部分７２ａの下面に出る程度にしておく。次に押圧ボルト７５ａの中心穴に吊ボルト７５ｂを差し込む。吊ボルト７５ｂの先端が押圧ボルト７５ａの先端から出るから、下から押圧部材７４をあてがって、押圧部材７４の雌ネジに吊ボルト７５ｂ先端の雄ネジを螺合する。押圧部材７４の雌ネジは貫通しているネジではなく底のあるネジ穴としてあるから、吊ボルト７５ｂを螺合していくと突き当たりのところでそれ以上の前進ができなくなる。図３はこの状態を示すものであって、吊ボルト７５ｂの押圧部材７４にねじ込まれた状態の長さが押圧ボルト７５ａの全長より大きいので、吊ボルト７５ｂと押圧部材７４の一体化された組が押圧ボルト７５ａに対してわずかに動く状態でありながら、全体としては押圧ボルト７５ａと吊ボルト７５ｂと押圧部材７４が一組となった状態となる。
【００２０】
この状態で押圧ボルト７５ａを上側部分７２ａに対して回転することで、押圧部材７４は上下に駆動される。供試体が押圧部材７４の下方に置かれた状態で押圧ボルト７５ａを締めていくと、最初に供試体に対して押圧部材７４が当接し、さらに押圧ボルト７５ａを締めると押圧ボルト７５ａの先端が押圧部材７４の上面を押すことになるので、供試体が押圧部材７４とコの字型部材７２の下側部分７２ｂとの間で挟まれて固定されることになる。
【００２１】
供試体の挟持を開放する場合には、押圧ボルト７５ａをコの字型部材の上側部分７２ａに対して緩める方向に回転する。そうすると、まず押圧ボルト７５ａの先端が押圧部材７４から離れて供試体に対する押圧力がなくなり、さらに押圧ボルト７５ａを回転すると押圧ボルト７５ａの頭部分が吊ボルト７５ｂの頭部分を押し上げることになり、それにつれて吊ボルト７５ｂと一体化している押圧部材７４が供試体から離れて上方に変位していくことになる。押圧部材７４が十分に持ち上がれば容易に供試体を取り出すことができる。
【００２２】
図４にさまざまな種類の試験に関して、このバイスの使用方法の例を示す。図４では、図を簡略化するため係合ボルト７５などは描いていない。図４で用いる符号は共通しており、Ｓは供試体、Ｃはチャック、Ａは押圧治具、Ｂは圧盤、Ｆは試験力の方向、７はバイスを表している。
【００２３】
図４（ａ）は接着強度を試験するための構成である。接着された２つの部材の一方をバイス７の押圧部材で固定し、他方の部材からのびた掴み部分をクロスヘッドに連結したチャックＣによって掴む。クロスヘッドの駆動によって矢印Ｆの方向に力を加えて２つの部材の接着強度を試験する。
【００２４】
図４（ｂ）は上述と同様に接着強度を試験する例である。この例では、接着された２つの部材の一方をバイス７の押圧部材で固定するのではなく、コの字型部材の上側部分に引っ掛けるだけで試験している。供試体の形状によってはこのような使用方法も可能である。
【００２５】
図４（ｃ）は絨毯Ｓの繊維の引き抜き試験を行う例である。水平に置いた絨毯の上に中央部分に窓の開いた板を置き、その板と絨毯を共にバイス７で挟む。そして板の穴から上に突き出た絨毯の繊維をチャックＣで掴み、繊維の引き抜き強度を試験する。
【００２６】
図４（ｄ）は圧縮試験の例である。バイス７によって圧盤Ｂを固定し、その上に供試体Ｓを置く。そして上方から押圧治具Ａによって供試体Ｓに圧縮負荷をかけて圧縮試験を行う。
【００２７】
図４（ｅ）は片持ち曲げ試験の例である。板材や丸棒の供試体Ｓの一端をバイス７の片側で挟み、上方から押圧治具Ａを供試体Ｓに接触させる。そして押圧治具Ａをさらに下方に変位させることで供試体Ｓの片持ち曲げ試験を行う。
【００２８】
図４（ｆ）は曲げ試験の例である。バイス７の押圧部材は使用しないで、コの字型部材の下側部分の上に直接供試体を載置する。その状態で上から１つの支点を持つ押圧治具Ａによって押圧すれば３点曲げ試験を行うことができる。ここで押圧治具Ａを２つの支点を持つ形状とすれば４点曲げ試験を行うことができる。なお、この曲げ試験の時には、バイス７のコの字型部材の下側部分、すなわち供試体を載置する部分の角（図２における７２ｃ）を所定の半径とした円筒形に形成しておくことが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本考案の材料試験機の概略構成図である。
【図２】本考案のバイスを示す図である。
【図３】バイスの一部である係合ボルトを示す図である。
【図４】本考案のバイスを使用した試験の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…試験機本体、２…機台、３…ネジ棹、４…ヨーク、５…クロスヘッド、６…ロードセル、７…バイス、７１…スライドベース、７２…コの字型部材、７３…ボルト、７４…押圧部材、７５…係合ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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