(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の保持具に形成したネジ穴に試験片両端の被保持部に形成したネジをそれぞれねじ込むことにより、これらの保持具の間に試験片を保持し、これらの保持具の相対移動により試験片に負荷を与える材料試験機において、
前記ネジ穴と一部が重なるように形成されたピン穴と、このピン穴に挿通されて固定される押さえピンとを備え、
前記押さえピンはその両端部にネジ部を備え、
前記押さえピンの側面にテーパ状にテーパ平面を形成し、前記被保持部の側面に形成されている平坦面と前記テーパ平面とが平面接触するように、前記押さえピンを前記ピン穴に挿通し、前記押さえピンの両端のネジ部にそれぞれナットをねじ込んで前記押さえピンを固定したことを特徴とする材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験片にねじり負荷を与える材料試験機の改良に関し、特に試験片を引っ張り方向とねじり方向に同時に負荷可能な材料試験機に適したものである。
【０００２】
【従来の技術】
材料試験機においては、上下一対の保持具の間に試験片を保持し、これらの保持具の相対移動によって試験片を負荷する。この場合、試験片を保持具に保持するために、試験片の円柱形状の両端外周にネジを形成し、このネジを上下の保持具に形成されたネジ穴にねじ込むことがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような材料試験機において、上下の保持具の相対回転により、試験片にねじり方向の負荷を与えようとすると、ネジを外す方向に対してはトルクを与えることはできない。
【０００４】
そこで、例えば、試験片を３つ爪式のチャックで挟んで回転方向に支持することが考えられるが、これでは、被保持部が円柱形状をしている試験片とチャックとの間に滑りが生じやすく、確実にトルク伝達することができない。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、試験片に確実かつ安定的にねじり負荷を与えることのできる材料試験機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１〜図６を参照して説明すると、本発明は、一対の保持具４、５に形成したネジ穴２１に試験片６両端の被保持部４１に形成したネジ４３をそれぞれねじ込むことにより、これらの保持具４、５の間に試験片６を保持し、これらの保持具４、５の相対移動により試験片６に負荷を与える材料試験機１において、ネジ穴２１と一部が重なるように形成されたピン穴２２と、このピン穴２２に挿通されて固定される押さえピン３０とを備え、押さえピン３０はその両端部にネジ部３２を備え、被押さえピン３０の側面にテーパ状にテーパ平面３４を形成し、保持部４１の側面に形成されている平坦面４４とテーパ平面３４とが平面接触するように、押さえピン３０をピン穴２２に挿通し、押さえピン３０の両端のネジ部３２にそれぞれナット３３をねじ込んで押さえピン３０を固定している。
【０００７】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
図１には、本発明の材料試験機１の全体構成を示す。
【００１０】
図示されるように、この材料試験機１は、上下一対の上側アーム２、下側アーム３を同軸上に備える。対向し合う上側アーム２下端と下側アーム３の上端には、それぞれ上側保持具４、下側保持具５が設けられ、これらの保持具４、５の間に試験片６が保持されている。
【００１１】
上側アーム２の上端は、ねじり負荷検出器７、引っ張りおよび圧縮負荷検出器８を介して、クロスヘッド９に連結する。クロスヘッド９は、図示されない駆動手段により材料試験機本体１Ａに対して昇降される。このクロスヘッド９の昇降とともに、上下方向には固定の下側アーム３に対して上側アーム２が昇降し、試験片６には引っ張り負荷または圧縮負荷が与えられる。
【００１２】
一方、下側アーム３は、材料試験機本体１Ａに固定のスリーブ１０内に回転自在に保持されている。そして、このスリーブ１０を貫通した下側アーム３の下端３Ａには、ギア１１が取り付けられている。このギア１１は、モータ１２の出力軸外周のギア１３と、ギア１４を介して連係しており、モータ１２により回転駆動される。これにより、ギヤ１１と一体の下側アーム３は、回転方向には固定の上側アーム２に対して回転し、試験片６にはねじり負荷が与えられる。
【００１３】
なお、試験片６に与えられたねじり負荷は、ねじり負荷検出器７により、また、引っ張りまたは圧縮荷重は、引っ張りおよび圧縮負荷検出器８により、それぞれ検出されるようになっている。
【００１４】
図２〜図４には上側保持具４を、図５、図６には試験片６を詳細に示す。なお、下側保持具５は、上側保持具４と上下対称に同一の構成となっているので、以下の説明では、上側保持具４で代表させて説明する。
【００１５】
図２、図３に示すように、上側保持具４は、下端面に開口する雌ネジ加工のネジ穴２１を備える。このネジ穴２１に、試験片６の上側被保持部４１がねじ込まれる。なお、被保持部４１の基端側には、ロックナット２３がねじ込まれ、試験片６はネジ穴２１に確実に固定される。
【００１６】
また、上側保持具４には、このネジ穴２１と直交する方向に、一部でネジ穴２１と重なり合うように、ピン穴２２が形成される。このピン穴２２には、押さえピン３０が挿通される。
【００１７】
図４に示すように、この押さえピン３０は、丸棒状のピン本体３１の両端にネジ部３２を備える。そして、ピン穴２２に挿通された状態で、図２、図３に示すように、ネジ部３２にロックナット３３をねじ込むことにより、ピン穴２２に対して固定される。
【００１８】
さらに、図４に示すように、この押さえピン３０は、円形の外周面の一部が平らに切りかかれたテーパ平面３４を備えている。このテーパ平面３４は、ピン本体３１の側面の一部に、押さえピン３０の軸に対して所定の角度で傾斜しつつ、軸に沿って延びている。後述するように、このテーパ平面３４により、試験片６が回転方向に支持される。
【００１９】
図５に示すように、棒状の試験片６は、円柱状の両端が、それぞれ被保持部４１となっている。これらの被保持部４１の外周には、それぞれ雄ネジ加工のネジ４３が形成されており、上述したように、それぞれ上側保持具４、下側保持具５のネジ穴２１にねじ込まれるようになっている。
【００２０】
さらに、この被保持部４１の外周の一部には、試験片６の軸と平行な平面に切りかかれた平坦面４４が形成されている。そして、この平坦面４４は、被保持部４１がネジ穴２１にねじ込まれたときにピン穴２２側にはみ出し、ピン穴２２に挿通された押さえピン３０のテーパ平面３４と平面接触するようになっている。
【００２１】
つぎに作用を説明する。
【００２２】
本発明の材料試験機１で、試験片６を試験するときには、まず、上側保持具４、下側保持具５のネジ穴２１に、試験片６両端の被保持部４１をそれぞれねじ込み、ロックナット２３で固定する。これと同時に、上側保持具４、下側保持具５のピン穴２１に押さえピン３０を挿通し、その端部のネジ部３２にロックナット３３をねじ込んで固定する。
【００２３】
この場合、押さえピン３０の軸回りの回転角度および試験片６の軸回りの回転角度は、押さえピン３０のテーパ平面３４と試験片６の平坦面４４が、真正面に平行に相対するように調整される。この結果、テーパ平面３４と平坦面４４は平面接触し、試験片６は、上側保持具２および下側保持具３において、軸回りに回転しないように保持される。
【００２４】
なお、テーパ平面３４は、押さえピン３０の軸に対して所定の角度で傾斜しているので、試験片６において平坦面４４の加工位置が多少異なった場合でも、押さえピン３０を軸方向に動かすことで、テーパ平面３４と平坦面４４をぴったり平面接触させることができる。
【００２５】
このように試験片６を上側保持具４、下側保持具５の間に保持したならば、クロスヘッド９の上下動による上側アームの上下動により、試験片６に引っ張りまたは圧縮負荷を与え、また、モータ１２による下側アーム２の回転により、試験片６にねじり負荷を与えることで、試験片６を負荷する。
【００２６】
この場合、試験片６は、ネジ穴２２へとネジ４３の噛み合いおよびロックナット２３により、上側保持具４および下側保持具５に対して上下方向に確実に保持される一方、テーパ平面３４と平坦面４４の平面接触により、上側保持具４および下側保持具５に対して左右いずれの回転方向にも確実に保持される。したがって、試験片６に対して、引っ張りまたは圧縮荷重のみならず、回転方向のトルクも確実に伝達することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、ピン穴２２をネジ穴２１に直交する方向に形成したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。すなわち、ピン穴２２がネジ穴２１に対して斜めに交差している場合でも、テーパ平面３４と平坦面４４が平面接触するようになっていれば、試験片６の上側保持具４または下側保持具５に対する軸回り回転を阻止できるので、本発明は成立する。
【００２８】
また、本実施の形態では、材料試験機１は、試験片６に引っ張りおよび圧縮負荷とねじり負荷とを共に与えられるものとなっていたが、本発明の適用範囲はこのような材料試験機に限られず、試験片６の上側保持具４および下側保持具５への固定がねじ込み式のものであれば、例えば試験片６にねじり負荷しか与えられない材料試験機に対しても本願発明を適用することができる。
【００２９】
また、上記実施の形態の図５では、試験片６の両端の被保持部４１に形成した平坦面４４は、軸回りの回転方向に対して同一の位相で形成されるように図示されてはいるが、本発明はこれに限られるものではなく、平坦面４４の位相が上下の被保持部４１（図５では左右の被保持部４１）で異なっていてもよい。この場合には、例えば、上側保持具４または下側保持具５の上側アーム２または下側アーム３への取り付け角度を変えることにより、上下の平坦面４４の位相が異なった分だけ、上側保持具４のピン穴２２と下側保持具５のピン穴２２の角度を変えるようにすればよい。これにより、試験片６を加工するときに、特に上下の平坦面４４の位相を合わせる必要がなくなり、加工が容易となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、試験片は両端の被保持部において一対の保持具のネジ穴にねじ込まれるとともに、このネジ穴と一部が重なるように形成されたピン穴に、押さえピンが挿通固定され、この押さえピンのテーパ平面が被保持部の平坦面と平面接触することにより、被保持部はネジ穴内で回転しないように押さえ込まれる。さらに、押さえピンの両端のネジ部にそれぞれナットをねじ込むことによって、押さえピンはピン穴に対して固定される。したがって、試験片はネジ穴内で、ネジを締める方向のみならず、ネジを外す方向にも回転しないように保持され、保持具を介しての試験片へのトルクの伝達が、確実かつ安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される材料試験機の一実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】同じく上側保持具を示す断面図である。
【図３】同じく図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同じく押さえピンを示す側面図である。
【図５】同じく試験片を示す側面図である。
【図６】同じく図５のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１  材料試験機
２  上側アーム
３  下側アーム
４  上側保持具
５  下側保持具
６  試験片
７  ねじり負荷検出器
８  引っ張りおよび圧縮負荷検出器
９  クロスヘッド
１０  スリーブ
１１  ギア
１２  モータ
１３  ギア
１４  ギア
２１  ネジ穴
２２  ピン穴
２３  ロックナット
３０  押さえピン
３１  ピン本体
３２  ネジ部
３３  ロックナット
３４  テーパ平面
４１  被保持部
４３  ネジ
４４  平坦部
【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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