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技術 二軸引張試験用治具

出願人 株式会社ニチリン
発明者 葛原岳人
出願日 2015年12月4日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2015-237445
公開日 2017年6月8日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-102076
状態 特許登録済
技術分野 機械的応力負荷による材料の強さの調査
主要キーワード 連結ホルダ 各把持片 リンク組 スライド端 一軸引張試験 中央部材 駆動リンク部材 トップ部材
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

簡易な構造で、高精度な測定が行え、可動範囲を大きく取ることができる二軸引張試験治具を提供する。

解決手段

ラック21a、22a、23a、24aが形成された第1腕部21、第2腕部22、第3腕部23、第4腕部24と、第1軸A1方向に引っ張られる第1引張部材3、第2引張部材4と、第1腕部21のラック21a及び第3腕部23のラック23aに噛み合う第1ギア11と、第2腕部22のラック22a及び第4腕部24のラック24aに噛み合う第2ギア12と、第1ギア11と同軸で、第1ギア11の歯数の1/2の歯数を有する第3ギア13と、第2ギア12と同軸で、第2ギアの歯数の1/2の歯数を有する第4ギア14と、第3ギア13に噛み合うラック5aが形成され、第2軸A2方向に引っ張られる第3引張部材5と、第4ギア14に噛み合うラック6aが形成され、第2軸A2方向に引っ張られる第4引張部材6とを備える。

概要

背景

一般的な二軸引張試験装置は、直交する二軸方向に4台の油圧シリンダが配設され、各油圧シリンダチャックが設けられている。試験片の四辺を各チャックで把持して、4台の油圧シリンダにより二軸方向に引っ張って引張試験を行う。このような二軸引張試験装置では、4台の油圧シリンダを同期させる制御が複雑である。また、二軸引張試験装置は高価であるため、使用頻度が少ない場合には、設備投資躊躇しがちである。

そこで、従来より、二軸引張試験装置を使用せずに、一軸引張試験装置に一軸引張を二軸引張に変換する機構を有する二軸引張試験用治具を装着して、二軸引張試験が行われている。特許文献1、2、3では、リンク機構を用いた二軸引張試験用治具、特許文献4では、ラックアンドピニオン機構を用いた二軸引張試験用治具、特許文献5では、リンク機構とスライド機構を用いた二軸引張試験用治具、特許文献6では、スライド機構を用いた二軸引張試験用治具がそれぞれ提案されている。

概要

簡易な構造で、高精度な測定が行え、可動範囲を大きく取ることができる二軸引張試験用治具を提供する。ラック21a、22a、23a、24aが形成された第1腕部21、第2腕部22、第3腕部23、第4腕部24と、第1軸A1方向に引っ張られる第1引張部材3、第2引張部材4と、第1腕部21のラック21a及び第3腕部23のラック23aに噛み合う第1ギア11と、第2腕部22のラック22a及び第4腕部24のラック24aに噛み合う第2ギア12と、第1ギア11と同軸で、第1ギア11の歯数の1/2の歯数を有する第3ギア13と、第2ギア12と同軸で、第2ギアの歯数の1/2の歯数を有する第4ギア14と、第3ギア13に噛み合うラック5aが形成され、第2軸A2方向に引っ張られる第3引張部材5と、第4ギア14に噛み合うラック6aが形成され、第2軸A2方向に引っ張られる第4引張部材6とを備える。

目的

本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、高精度な測定が行え、可動範囲を大きく取ることができ、ストロークが同一で、換算等の手間が不要な二軸引張試験用治具を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ラックがそれぞれ形成され、第1軸に平行に延びる第1腕部と第2腕部とを有し、前記第1軸の一方向に引っ張られる第1引張部材と、ラックがそれぞれ形成され、第1軸に平行に延びる第3腕部と第4腕部とを有し、第1軸の他方向に相対的に引っ張られる第2引張部材と、前記第1引張部材の前記第1腕部のラックに噛み合い、かつ、前記第2引張部材の前記第3腕部のラックに噛み合う第1ギアと、前記第1引張部材の前記第2腕部のラックに噛み合い、かつ、前記第2引張部材の前記第4腕部のラックに噛み合う第2ギアと、前記第1ギアと同軸で前記第1ギアの歯数の1/2の歯数を有する第3ギアと、前記第2ギアと同軸で前記第2ギアの歯数の1/2の歯数を有する第4ギアと、前記第3ギアに噛み合うラックが形成され、第2軸に平行に延びる第3引張部材と、前記第4ギアに噛み合うラックが形成され、第2軸に平行に延びる第4引張部材と、前記第1引張部材の第1腕部及び前記第2引張部材の第3腕部をスライド可能に支持し、前記第1引張部材の第2腕部及び前記第2引張部材の第4腕部をスライド可能に支持し、前記第1ギア及び前記第2ギアを回転可能に支持し、前記第3ギア及び前記第4ギアを回転可能に支持し、前記第3引張部材及び前記第4引張部材をスライド可能に支持する支持部材と、前記第1引張部材に設けられ、試験片の第1辺を把持する第1チャック部材と、前記第2引張部材に設けられ、前記第1チャック部材に対向し、前記試験片の第2辺を把持する第2チャック部材と、前記第3引張部材に設けられ、前記試験片の第3辺を把持する第3チャック部材と、前記第4引張部材に設けられ、前記第3チャック部材に対向し、前記試験片の第4辺を把持するする第4チャック部材と、を備えたことを特徴とする二軸引張試験治具

請求項2

前記第1チャック部材は前記第1引張部材の前記第1腕部と前記第2腕部の間の第1軸上に設けられた第1中央腕部に取り付けられ、前記第2チャック部材は前記第2引張部材の前記第3腕部と前記第4腕部の間の第1軸上に設けられた第2中央腕部に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の二軸引張試験用治具。

請求項3

前記第1チャック部材は、前記第1引張部材の前記第1中央腕部に設けられた前記第2軸方向に延びる第1ガイド棒と、前記第1ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、前記第2チャック部材は、前記第2引張部材の前記第2中央腕部に設けられた前記第2軸方向に延びる第2ガイド棒と、前記第2ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、前記第3チャック部材は、前記第3引張部材に設けられた前記第1軸方向に延びる第3ガイド棒と、前記第3ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、前記第4チャック部材は、前記第4引張部材に設けられた前記第1軸方向に延びる第4ガイド棒と、前記第4ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、さらに、前記第1ガイド棒と前記第3ガイド棒の交差部に前記第1ガイド棒と前記第3ガイド棒をスライド可能にガイドする第1ガイドブロックと、前記第1ガイド棒と前記第4ガイド棒の交差部に前記第1ガイド棒と前記第4ガイド棒をスライド可能にガイドする第2ガイドブロックと、前記第2ガイド棒と前記第3ガイド棒の交差部に前記第2ガイド棒と前記第3ガイド棒をスライド可能にガイドする第3ガイドブロックと、前記第2ガイド棒と前記第4ガイド棒の交差部に前記第2ガイド棒と前記第4ガイド棒をスライド可能にガイドする第4ガイドブロックとを備えることを特徴とする請求項2に記載の二軸引張試験用治具。

請求項4

前記第1チャック部材の複数の把持片のうち、中央の把持片は前記第1ガイド棒に対して固定され、両側の把持片は前記第1ガイド棒に対してスライド可能であり、前記第2チャック部材の複数の把持片のうち、中央の把持片は前記第2ガイド棒に対して固定され、両側の把持片は前記第2ガイド棒に対してスライド可能であり、前記第3チャック部材の複数の把持片のうち、中央の把持片は前記第3ガイド棒に対して固定され、両側の把持片は前記第3ガイド棒に対してスライド可能であり、前記第4チャック部材の複数の把持片のうち、中央の把持片は前記第4ガイド棒に対して固定され、両側の把持片は前記第4ガイド棒に対してスライド可能であることを特徴とする請求項3に記載の二軸引張試験用治具。

請求項5

前記支持部材は、前記第3引張部材をガイドする第1ガイドレールと、前記第4引張部材をガイドする第2ガイドレールとを備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の二軸引張試験用治具。

請求項6

前記支持部材は、前記第1腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第1ローラと、前記第2腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第2ローラと、前記第3腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第3ローラと、前記第4腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第4ローラとを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の二軸引張試験用治具。

請求項7

前記第3ギアと前記第3引張部材のラックとの噛み合い、又は前記第3引張部材と前記第3チャック部材との連結を解除する第1解除手段と、前記第4ギアと前記第4引張部材のラックとの噛み合い、又は前記第4引張部材と前記第4チャック部材との連結を解除する第2解除手段と、を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の二軸引張試験用治具。

技術分野

0001

本発明は、一軸引張試験装置に装着して、例えば、ゴム板等からなる試験片二軸引張試験を行うことができる二軸引張試験用治具に関する。

背景技術

0002

一般的な二軸引張試験装置は、直交する二軸方向に4台の油圧シリンダが配設され、各油圧シリンダチャックが設けられている。試験片の四辺を各チャックで把持して、4台の油圧シリンダにより二軸方向に引っ張って引張試験を行う。このような二軸引張試験装置では、4台の油圧シリンダを同期させる制御が複雑である。また、二軸引張試験装置は高価であるため、使用頻度が少ない場合には、設備投資躊躇しがちである。

0003

そこで、従来より、二軸引張試験装置を使用せずに、一軸引張試験装置に一軸引張を二軸引張に変換する機構を有する二軸引張試験用治具を装着して、二軸引張試験が行われている。特許文献1、2、3では、リンク機構を用いた二軸引張試験用治具、特許文献4では、ラックアンドピニオン機構を用いた二軸引張試験用治具、特許文献5では、リンク機構とスライド機構を用いた二軸引張試験用治具、特許文献6では、スライド機構を用いた二軸引張試験用治具がそれぞれ提案されている。

先行技術

0004

特開2010−210442号公報(特許第5093159号明細書)
特開2009−244183号公報(特許第4979628号明細書)
特開2014−44068号公報
特開2011−137696号公報
特開2010−14612号公報
特開2015−34723号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1及び特許文献2の二軸引張試験用治具では、縦軸方向の試験片の保持手段は直接引っ張られるが、横軸方向の試験片の保持手段はリンク組を介して押し出される構造であるため、縦軸方向と横軸方向で試験片の伸長が異なる(ズレが生じる)可能性があり、正確な二軸引張試験ができないという問題がある。これを解消するため、特許文献3では、駆動リンク部材により回転する回転板と、一端が回転板に回転可能に連結され、他端がそれぞれ二軸方向にスライドする4つのリンク部材を設けた二軸引張試験用治具が提案されているが、引張試験装置のストロークと、各リンクスライド端のストロークとが異なるため、予め引張試験装置のストロークと試験片のストロークとを実測して、換算する等の手間が必要であるという問題がある。

0006

特許文献4の二軸引張試験用治具は、第1軸方向に第1把持部材を引っ張ると、第1把持部材のラックがピニオンギアを介して第2把持部材のラックを駆動して、第2把持部材を第1軸方向に移動するとともに、ピニオンギアを介して第3把持部材のラック及び第4把持部材のラックを駆動して、第2把持部材及び第4把持部材を第2軸方向に移動する構造であるため、第1把持部材、第2把持部材、第3把持部材、第4把持部材のラックが、第1把持部材、第2把持部材、第3把持部材、第4把持部材の中心線からずれた位置にあることから、第1把持部材、第2把持部材、第3把持部材、第4把持部材をベース板上でスライドさせる機構が必要であり、構造が複雑になるという問題がある。

0007

特許文献5の二軸引張試験用治具は、4本リンクの第1軸方向の連結軸を引っ張ると、第1軸方向の連結軸に設けられた連結ホルダが試験片を第1軸方向に引っ張る一方、第2軸方向の連結軸は接近する方向に移動するが、試験片に対して逆側に配置された連結ホルダを押すことにより、試験片を第2軸方向に引っ張る構造であるため、第2軸方向の連結ホルダをスライドさせるスライド構造は、試験片を跨いで設ける必要がある。また、第2軸方向の隣接する連結軸と連結ホルダは互いに近付く方向に移動するため、可動範囲を大きく取ることができないという問題がある。

0008

特許文献6の二軸引張試験用治具は、トップ部材の上方向の移動に伴って、第1の中央部材が45°傾斜した第1の上部シャフトと第1の下部シャフトに沿って摺動し、第2の中央部材が45°傾斜した第2の上部シャフトと第2の下部シャフトに沿って摺動して、第1の中央部材と第2の中央部材が離間する方向に移動する構造であるため、かなり高精度な寸法で仕上げないと、円滑な動作が保証されないという問題がある。

0009

本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、高精度な測定が行え、可動範囲を大きく取ることができ、ストロークが同一で、換算等の手間が不要な二軸引張試験用治具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

0010

前記課題を解決するための手段として、本発明は、
ラックがそれぞれ形成され、第1軸に平行に延びる第1腕部と第2腕部とを有し、前記第1軸の一方向に引っ張られる第1引張部材と、
ラックがそれぞれ形成され、第1軸に平行に延びる第3腕部と第4腕部とを有し、第1軸の他方向に相対的に引っ張られる第2引張部材と、
前記第1引張部材の前記第1腕部のラックに噛み合い、かつ、前記第2引張部材の前記第3腕部のラックに噛み合う第1ギアと、
前記第1引張部材の前記第2腕部のラックに噛み合い、かつ、前記第2引張部材の前記第4腕部のラックに噛み合う第2ギアと、
前記第1ギアと同軸で前記第1ギアの歯数の1/2の歯数を有する第3ギアと、
前記第2ギアと同軸で前記第2ギアの歯数の1/2の歯数を有する第4ギアと、
前記第3ギアに噛み合うラックが形成され、第2軸に平行に延びる第3引張部材と、
前記第4ギアに噛み合うラックが形成され、第2軸に平行に延びる第4引張部材と、
前記第1引張部材の第1腕部及び前記第2引張部材の第3腕部をスライド可能に支持し、前記第1引張部材の第2腕部及び前記第2引張部材の第4腕部をスライド可能に支持し、前記第1ギア及び前記第2ギアを回転可能に支持し、前記第3ギア及び前記第4ギアを回転可能に支持し、前記第3引張部材及び前記第4引張部材をスライド可能に支持する支持部材と、
前記第1引張部材に設けられ、試験片の第1辺を把持する第1チャック部材と、
前記第2引張部材に設けられ、前記第1チャック部材に対向し、前記試験片の第2辺を把持する第2チャック部材と、
前記第3引張部材に設けられ、前記試験片の第3辺を把持する第3チャック部材と、
前記第4引張部材に設けられ、前記第3チャック部材に対向し、前記試験片の第4辺を把持するする第4チャック部材と、
を備えた二軸引張試験用治具である。

0011

このような手段からなる二軸引張試験用治具は、第1引張部材と第2引張部材とを一軸引張試験装置に取り付け、第1チャック部材、第2チャック部材、第3チャック部材、第4チャック部材に試験片の四辺を固定する。第1引張部材を第1軸方向に引っ張ると、第1引張部材の第1腕部と第2腕部のそれぞれのラックが第1ギア、第2ギアを回転する。これにより、第1ギアと第2ギアは第2引張部材の第3腕部、第4腕部のそれぞれのラックを駆動し、第1引張部材と第2引張部材は第1軸方向に相対的に移動し、試験片を第1軸方向に引っ張る。同時に、第1ギアと同軸の第3ギア、及び第2ギアと同軸の第4ギアが回転し、第3引張部材と第4引張部材のラックを駆動するので、第3引張部材と第4引張部材は、第1引張部材の移動量の1/2の移動量で2軸方向に相対的に移動し、試験片を第2軸方向に引っ張る。これにより、試験片は2軸方向に一様に引っ張られて、二軸引張試験を行うことができる。

0012

前記第1チャック部材は、前記第1引張部材の前記第1腕部と前記第2腕部の間の第1軸上に設けられた第1中央腕部に取り付けられ、
前記第2チャック部材は、前記第2引張部材の前記第3腕部と前記第4腕部の間の第1軸上に設けられた第2中央腕部に取り付けられていてもよい。
この手段を備えることにより、第1引張部材及び第2引張部材の引張力を第1中央腕部及び第2中央腕部を介して、試験片に確実に伝達することができる。

0013

前記第1チャック部材は、前記第1引張部材の前記第1中央腕部に設けられた前記第2軸方向に延びる第1ガイド棒と、前記第1ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、
前記第2チャック部材は、前記第2引張部材の前記第2中央腕部に設けられた前記第2軸方向に延びる第2ガイド棒と、前記第2ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、
前記第3チャック部材は、前記第3引張部材に設けられた前記第1軸方向に延びる第3ガイド棒と、前記第3ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、
前記第4チャック部材は、前記第4引張部材に設けられた前記第1軸方向に延びる第4ガイド棒と、前記第4ガイド棒に取り付けられた複数の把持片とを備え、さらに、
前記第1ガイド棒と前記第3ガイド棒の交差部に前記第1ガイド棒と前記第3ガイド棒をスライド可能にガイドする第1ガイドブロックと、
前記第1ガイド棒と前記第4ガイド棒の交差部に前記第1ガイド棒と前記第4ガイド棒をスライド可能にガイドする第2ガイドブロックと、
前記第2ガイド棒と前記第3ガイド棒の交差部に前記第2ガイド棒と前記第3ガイド棒をスライド可能にガイドする第3ガイドブロックと、
前記第2ガイド棒と前記第4ガイド棒の交差部に前記第2ガイド棒と前記第4ガイド棒をスライド可能にガイドする第4ガイドブロックとを備えることが好ましい。
この手段を備えることにより、試験片の第1辺を支持する複数の把持片が取り付けられた第1ガイド棒と試験片の第2辺を支持する複数の把持片が取り付けられた第2ガイド棒は、平行状態を維持したまま第3、第4ガイド棒上をスライドし、試験片の第3辺を支持する複数の把持片が取り付けられた第3ガイド棒と試験片の第4辺を支持する複数の把持片が取り付けられた第4ガイド棒は、平行状態を維持したまま第1、第2ガイド棒上をスライドするため、試験片の四辺を一様に引っ張ることができる。

0014

前記支持部材は、前記第3引張部材をガイドする第1ガイドレールと、前記第4引張部材をガイドする第2ガイドレールとを備えることが好ましい。
この手段を備えることにより、第3引張部材と第4引張部材を円滑に移動させることができる。

0015

前記支持部材は、前記第1腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第1ローラと、前記第2腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第2ローラと、前記第3腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第3ローラと、前記第4腕部のラックと反対側の側面に転動してガイドする第4ローラとを備えることが好ましい。
この手段を備えることにより、第1腕部、第3腕部の各ラックと第1ギアの噛み合い、及び第2腕部、第4腕部の各ラックと第2ギアの噛み合いを確実に維持し、第1引張部材と第2引張部材とを円滑に移動させることができる。

0016

前記第3ギアと前記第3引張部材のラックとの噛み合い、又は前記第3引張部材と前記第3チャック部材との連結を解除する第1解除手段と、
前記第4ギアと前記第4引張部材のラックとの噛み合い、又は前記第4引張部材と前記第4チャック部材との連結を解除する第2解除手段と、
を備えることが好ましい。
この手段を備えることにより、第3引張部材と第4引張部材とを第2軸方向に移動させずに、第1引張部材と第2引張部材とで試験片を第1軸方向に引っ張ることで、二軸引張試験用治具を用いていても、一軸引張試験を行うことができる。

発明の効果

0017

本発明によれば、第1ギアと第1腕部のラック及び第3腕部のラックとの噛み合い、第2ギアと第2腕部のラック及び第4腕部のラックとの噛み合いにより、第1引張部材と第2引張部材とを第1軸方向に確実に引っ張ることができ、また第3ギアと第3引張部材のラックとの噛み合い、第4ギアと第4引張部材のラックとの噛み合いにより、第3引張部材と第4引張部材とを第2軸方向に確実に引っ張ることができる。このため、試験片を一様に2軸方向に引っ張ることができ、簡易な構造で、高精度な測定が行え、可動範囲を大きく取ることができる。また、第1軸方向と第2軸方向のストロークが同一で、換算等の手間が不要である等の効果を有している。

図面の簡単な説明

0018

本発明に係る二軸引張試験用治具の正面図。
図1の二軸引張試験用治具の斜視図。
図1一部拡大図
図3の平面図。
(a)は図3のV(a)−V(a)線断面図、(b)は図3のV(b)−V(b)線断面図。
図2の一部拡大図。
図1のVII−VII線拡大断面図。
図1の二軸引張試験用治具を装着した一軸引張試験装置の正面図。
試験片を引っ張る前の状態を示す二軸引張試験用治具の正面図。
試験片を引っ張った後の状態を示す二軸引張試験用治具の正面図。
第3ギアと第3引張部材のラックとの噛み合いを解除した実施形態を示す断面図。
第3引張部材と第3把持部材の連結を解除した実施形態を示す正面図。
腕部の先端に補強部材を設けた実施形態を示す二軸引張試験用治具の正面図。

実施例

0019

次に、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

0020

図1図2は、本発明の二軸引張試験用治具1の正面図及び斜視図である。二軸引張試験用治具1は、大略、支持部材2と、第1軸A1方向の第1引張部材3及び第2引張部材4と、第2軸A2方向の第3引張部材5及び第4引張部材6と、チャック部材7とを備えている。本明細書において、第1軸A1は上下すなわち垂直方向の軸、第2軸A2は第1軸A1に直交する左右すなわち水平方向の軸である。二軸引張試験用治具1は、特記以外は金属製である。

0021

支持部材2は、第2軸A2方向に延びる細長い板状の部材で、両端にはブラケット8、9が設けられている。ブラケット8、9は、図5(a)に示すように、断面がコの字形状を有し、下端及び左右両端が開口するように支持部材2に取り付けられている。ブラケット8、9の上端面には図3図4に示すように、水平方向に細長い孔10が形成されている。

0022

左側のブラケット8の内部の中央には、第1ギア11と第3ギア13とが、同一の支軸11aにより回転可能に支持されている。第1ギア11と第3ギア13は、一体的に回転するが、別部材でもよいし一体に形成されてもよい。第3ギア13は、第1ギア11の歯数の1/2の歯数を有する。第1ギア11は、図1図3において奥側に位置し、第3ギア13は、図1図3において手前側に位置している。

0023

同様に、右側のブラケット9の内部の中央には、第2ギア12と第4ギア14とが、同一の支軸12aにより回転可能に支持されている。第2ギア12と第4ギア14とは、一体的に回転するが、別部材でもよいし一体に形成されてもよい。第4ギア14は、第2ギア12の歯数の1/2の歯数を有する。第2ギア12は、図1において奥側に位置し、第4ギア14は、図1において手前側に位置している。

0024

支持部材2の左側のブラケット8の内部の第1ギア11の右側には第1ローラ15、左側には第3ローラ17が、それぞれ支軸15a、17aにより回転可能に取り付けられ、同様に、右側のブラケット9の内部の第2ギア12の左側には第2ローラ16、右側には第4ローラ18が、それぞれ支軸16a、18aにより回転可能に取り付けられている。また、図3図4に示すように、支持部材2の左のブラケット8から支持部材2の中央に向かって、第2軸A2に平行に第1ガイドレール19が設けられ、同様に、右のブラケット9から支持部材2の中央に向かって、第2軸A2に平行に第2ガイドレール20が設けられている。

0025

第1引張部材3は、第2軸A2に平行に延びる細長い部材で、両端には第1軸A1に平行に下方に向かって延びる細長い第1腕部21と第2腕部22とを有している。第1腕部21の外側の側面には、第1軸A1方向にラック21aが形成されている。同様に、第2腕部22の外側の側面には、第1軸A1方向にラック22aが形成されている。第1引張部材3の第1腕部21と第2腕部22との中央には、第1軸A1に平行に下方に向かって延びる細長い第1中央腕部25が設けられている。

0026

第1引張部材3の第1腕部21は、支持部材2の左側のブラケット8の上端の孔10を通して第1ギア11と第1ローラ15との間に挿入され、下端開口から下方に突出し、第1腕部21のラック21aが第1ギア11と噛み合い、第1腕部21のラック21aと反対側の側面が第1ローラ15に当接している。同様に、第1引張部材3の第2腕部22は、支持部材2の右側のブラケット9の上端の孔10を通して第2ギア12と第2ローラ16との間に挿入され、下端開口から下方に突出し、第2腕部22のラック22aが第2ギア12と噛み合い、第2腕部22のラック22aと反対側の側面が第2ローラ16に当接している。

0027

第2引張部材4は、第2軸A2に平行に延びる細長い部材で、第1引張部材3よりも長く形成されている。逆に、第2引張部材4は、第1引張部材3よりも短く形成されてもよい。第2引張部材4の両端には、第1軸A1に平行に上方に向かって延びる細長い第3腕部23と第4腕部24とを有している。第3腕部23の内側の側面には、第1軸A1方向にラック23aが形成されている。同様に、第4腕部24の内側の側面には、第1軸A1方向にラック24aが形成されている。第3腕部23は、第1腕部21と平行で、第3腕部23のラック23aは、第1腕部21のラック21aと対向している。同様に、第4腕部24は、第2腕部22と平行で、第4腕部24のラック24aは、第2腕部22のラック22aと対向している。第2引張部材4の第3腕部23と第4腕部24との中央には、第1軸A1に平行に上方に向かって延びる細長い第2中央腕部26が設けられている。

0028

第2引張部材4の第3腕部23は、支持部材2の左側のブラケット8の下端開口を通して第1ギア11と第3ローラ17との間に挿入され、上端の孔10から上方に突出し、第3腕部23のラック23aが第1ギア11と噛み合い、第3腕部23のラック23aと反対側の側面が、第3ローラ17に当接している。同様に、第2引張部材4の第4腕部24は、支持部材2の右側のブラケット9の下端開口を通して第2ギア12と第4ローラ18との間に挿入され、上端の孔10から上方に突出し、第4腕部24のラック24aが第2ギア12と噛み合い、第4腕部24のラック24aと反対側の側面が、第4ローラ18に当接している。

0029

第3引張部材5は、図3図4に示すように、第2軸A2に平行に延びる細長い部材である。第3引張部材5の下端に第2軸A2方向にラック5aが形成され、右側の先端に支持部材2の第1ガイドレール19にスライド可能に係合するスライダ27が設けられている。第3引張部材5の左側の端部は、支持部材2の左側のブラケット8の右端開口を通してブラケット8内に挿入されてブラケット8の左端開口から突出し、ラック5aが第3ギア13と噛み合っている。

0030

第4引張部材6は、第3引張部材5と同様に、第2軸A2に平行に延びる細長い部材である。第4引張部材6の下端に第2軸A2方向にラック6aが形成され、左側の先端に支持部材2の第2ガイドレール20にスライド可能に係合するスライダ28(図6参照)が設けられている。第4引張部材6の右側の端部は、支持部材2の右側のブラケット9の左端開口を通してブラケット9内に挿入されてブラケット9の右端開口から突出し、ラック6aが第4ギア14と噛み合っている。

0031

チャック部材7は、図6に示すように、第1チャック部材29、第2チャック部材30、第3チャック部材31、第4チャック部材32からなり、図9に示すように、試験片Sの第1辺、第2辺、第3辺、第4辺を把持するものである。

0032

図6に示すように、第1チャック部材29は、第2軸A2方向に延びる第1ガイド棒33と、該第1ガイド棒33に取り付けられた複数(実施例では3個)の第1把持片37とを備え、中央の第1把持片37は、第1引張部材3の第1中央腕部25の下端に取り付けられている。第1チャック部29は、第1中央腕部25を設けずに幅広にした第1引張部材3に直接取り付けることもできる。
第2チャック部材30は、第1チャック部材29に対向し、第2軸A2方向に延びる第2ガイド棒34と、該第2ガイド棒34に取り付けられた複数(実施例では3個)の第2把持片38とを備え、中央の第2把持片38は、第2引張部材4の第2中央腕部26の上端に取り付けられている。第1チャック部材29と同様に、第2チャック部30は、第2中央腕部26を設けずに幅広にした第2引張部材4に直接取り付けることもできる。
第3チャック部材31は、第1軸A1方向に延びる第3ガイド棒35と、該第3ガイド棒35に取り付けられた複数(実施例では3個)の第3把持片39とを備え、中央の第3把持片39は、第3引張部材5の右端に取り付けられている。
第4チャック部材32は、第3チャック部材31に対向し、第1軸A1方向に延びる第4ガイド棒36と、該第4ガイド棒36に取り付けられた複数(実施例では3個)の第4把持片40とを備え、中央の第4把持片40は、第4引張部材6の左端に取り付けられている。

0033

第1から第4の各チャック部材29、30、31、32の複数の把持片37、38、39、40は、全てそれぞれのガイド棒33、34、35、36に固定してもよいが、中央を除く両側の把持片37、38、39、40を、それぞれのガイド棒33、34、35、36にスライド可能にすることもできる。すなわち、第1チャック部材29の複数の第1把持片37のうち、中央の把持片37は第1ガイド棒33に対して固定し、両側(左右)の把持片37は第1ガイド棒33に対してスライド可能にする。同様に、第2チャック部材30の複数の第2把持片38のうち、中央の把持片38は第2ガイド棒34に対して固定し、両側(左右)の把持片38は第2ガイド棒34に対してスライド可能にする。第3チャック部材31の複数の第3把持片39のうち、中央の把持片39は第3ガイド棒35に対して固定し、両側(上下)の把持片39は第3ガイド棒35に対してスライド可能にする。第4チャック部材32の複数の第4把持片40のうち、中央の把持片40は第4ガイド棒36に対して固定し、両側(上下)の把持片40は第4ガイド棒36に対してスライド可能にする。各把持片37、38、39、40の中央の把持片は、試験片Sのそれぞれの辺の中央部(いわゆる軸心部)を把持している。

0034

第1ガイド棒33と第3ガイド棒35との交差部には、第1ガイド棒33と第3ガイド棒35とをスライド可能にガイドする第1ガイドブロック41が設けられ、第1ガイド棒33と第4ガイド棒36との交差部には、第1ガイド棒33と第4ガイド棒36とをスライド可能にガイドする第2ガイドブロック42が設けられ、第2ガイド棒34と第3ガイド棒35との交差部には、第2ガイド棒34と第3ガイド棒35とをスライド可能にガイドする第3ガイドブロック43が設けられ、第2ガイド棒34と第4ガイド棒36との交差部には、第2ガイド棒34と第4ガイド棒36とをスライド可能にガイドする第4ガイドブロック44が設けられている。第1〜第4の4つのガイド棒33、34、35、36と、第1〜第4の4つのガイドブロック41、42、43、45とは、公知の平行LMガイドを採用することができる。なお、このようなガイド棒とスライドブロックからなる平行LMガイドを設けずに、第1引張部材3、第2引張部材4、第3引張部材5、第4引張部材6のそれぞれに直接把持片37、38、39、40を設けることもできる。

0035

把持片37,38が取り付けられるガイド棒33、34と、把持片39、40が取り付けられるガイド棒35、36とは互いに交差しているため、把持片37、38、39、40をそれぞれのガイド棒33、34、35、36に同じように取り付けると、把持片37、38、39、40の把持面を面一に保つことができない。そこで、本実施形態では、図6に示すように、把持片37、38はガイド棒33、34の手前側に、把持片39、40はガイド棒35、36の奥側に取り付けられている。これにより、試験片Sの四辺を把持する把持片37、38、39、40の把持面は、図7に示すように、同一平面上に位置しており、試験片Sを同一面内で一様に引っ張ることができる。

0036

以上の構成からなる二軸引張試験用治具1は、図8に示すように、オートグラフ登録商標)等の一軸引張試験装置45の可動部46に第1引張部材3を取り付け、固定部47に第2引張部材4を取り付け、チャック部材7に試験片Sを固定して、可動部46を上昇させることにより、第1引張部材3を第1軸A1の上方に引っ張ることで、第1軸A1と第2軸A2との二軸引張試験を行うことができる。

0037

二軸引張試験時における二軸引張試験用治具1の動作を説明する。図9は、第1チャック部材29、第2チャック部材30、第3チャック部材31、第4チャック部材32に試験片Sの四辺をそれぞれ固定した状態である。この状態で、一軸引張試験装置45により第1引張部材3を図9において上方に引っ張ると、第1引張部材3の第1腕部21にかかる引張力は、第1腕部21のラック21a、第1ギア11、ラック23a、第3腕部23を介して第2引張部材4に伝達される。同様に、第1引張部材3の第2腕部22にかかる引張力は、第2腕部22のラック22a、第2ギア12、ラック24a、第4腕部24を介して第2引張部材4に伝達される。第1引張部材3の第1中央腕部25にかかる引張力は、第1チャック部材29、試験片S、第2チャック部材30、第2中央腕部26を介して第2引張部材4に伝達される。この結果、試験片Sには第1軸A1方向に引張力が作用する。

0038

第1引張部材3の第1腕部21と第2腕部22のラック21a、22bに噛み合う第1ギア11、第2ギア12は、第1腕部21と第2腕部22のラック21a、22aから回転力を受ける。第1ギア11にかかる回転力は、第3ギア13、ラック5aを介して第3引張部材5に伝達され、第3チャック31を介して試験片Sに作用する。同様に、第2ギア12にかかる回転力は、第4ギア14、ラック6aを介して第4引張部材6に伝達され、第4チャック32を介して試験片Sに作用する。この結果、試験片Sには第2軸A2方向に引張力が作用する。

0039

図10に示すように、第1引張部材3が第1軸A1方向に上方に引っ張られてLだけ移動すると、第1引張部材3の第1腕部21と第2腕部22のそれぞれのラック21a、22aが、第1ギア11、第2ギア12を回転する。これにより、第1ギア11と第2ギア12は、第2引張部材4の第3腕部23と第4腕部24のそれぞれのラック23a、24aを駆動し、第1引張部材3と第2引張部材4は、第1軸A1方向に相対的に移動する。そして、第1チャック部材29の第1ガイド棒33と第1スライドブロック41及び第2スライドブロック42とが、第3ガイド棒35、第4ガイド棒36に沿って第1軸A1方向上方にLだけ移動して、第1把持片37と第2把持片38とが、試験片Sを第1軸A1方向に引き伸ばす。

0040

第1引張部材3の第1腕部21と第2腕部22とが、第1軸A1方向上方にLだけ移動する間に、第1ギア11と第2ギア12とは、第1軸A1方向上方にL/2だけ移動する。このため、第1ギア11と第2ギア12とが、それぞれ取り付けられたブラケット8、9、該ブラケット8、9が取り付けられた支持部材2、該支持部材2に取り付けられた第3引張部材5と第4引張部材6とからなる第2軸A2方向に構成されたユニット全体が、第1軸A1方向上方にL/2だけ移動している。

0041

第1ギア11及び第2ギア12の回転と同時に、第1ギア11と同軸の第3ギア13、及び第2ギア12と同軸の第4ギア14が回転し、第3引張部材5と第4引張部材6のラック5a、6aを駆動する。この結果、第3引張部材5と第4引張部材6とは、スライダ27,28がガイドレール19,20上をスライドして、第2軸A2方向に相対的に移動する。そして、第3チャック部材31の第1ガイド棒35と第1スライドブロック41及び第3スライドブロック43とが、第1ガイド棒33、第2ガイド棒34に沿って第2軸A2方向左方に第1引張部材3の移動量Lの半分の移動量L/2で移動する。同時に、第4チャック部材32の第1ガイド棒36と第2スライドブロック42及び第4スライドブロック44とが、第1ガイド棒33、第2ガイド棒34に沿って第2軸A2方向右方に第1引張部材3の移動量Lの半分の移動量L/2で移動して、第3把持片39と第4把持片40とが、試験片Sを第2軸A2方向に引き伸ばす。このように、試験片Sは第1軸A1方向と第2軸A2方向との二軸方向に一様に引き伸ばされて、二軸引張試験を行うことができる。

0042

第1から第4の各チャック部材29、30、31、32の把持片37、38、39、40のそれぞれの中央の把持片が固定され、両側の把持片がスライド可能である構成では、例えば、第1チャック部材29の第1把持片37と第3チャック部材31の第3把持片39との間において、第1把持片37の左端の把持片が試験片Sの上辺を引き伸ばすに伴って第3把持片39の上端の把持片を引き寄せ、同様に、第3把持片39の上端の把持片が試験片Sの左辺を引き伸ばすに伴って第1把持片37の左端の把持片を引き寄せる。このため、第1把持片37の左端の把持片と、第3把持片39の上端の把持片とは、相対的にそれぞれのガイド棒33、35上をスライドする。他の把持片の相互間でも同様である。この結果、把持片37、38、39、40の両端の把持片は、試験片Sのそれぞれ一辺の両端部を把持したまま拡がって、試験片Sのコーナー部を引き伸ばすことで、試験片Sの形状(四角形)をほぼ維持したまま引っ張ることができるので、高精度な測定が行える。

0043

本実施形態の二軸引張試験用治具1は、一軸引張試験装置で二軸引張試験試を行うことができるようにしたものであるが、この二軸引張試験用治具1によっても一軸引張試験を行うことができる。すなわち、図11に示すように、第3ギア13を支軸11aから取り外して、第3ギア13と第3引張部材5のラック5aとの噛み合いを解除し、第3ギア13から第3引張部材5のラック5aに第3ギア13の回転力が伝達されないようにし、同様に第4ギア14を支軸12aから取り外して、第4ギア14と第4引張部材6のラック6aとの噛み合いを解除し、第4ギア14から第4引張部材6のラック6aに第4ギア14の回転力が伝達されないようにすることで、第1引張部材3と第2引張部材4による第1軸A1方向の一軸引張試験を行うことができる。

0044

また、第3引張部材5と第3チャック部材31との連結、第4引張部材6と第4チャック部材32との連結を解除することにより、一軸引張試験を行うことができる。すなわち、図12に示すように、第3引張部材5のスライダ27と第3チャック部材31の第3把持片39とをボルトナットネジ等の適宜手段で着脱自在に構成し、二軸引張試験を行うときは両者を連結し、一軸引張試験を行うときは分離することで、第3引張部材5から第3チャック部材31に引張力が伝達されないようにする。同様に、第4引張部材6のスライダ28と第4チャック部材32の第4把持片40とを着脱自在に構成し、二軸引張試験を行うときは両者を連結し、一軸引張試験を行うときは分離することで、第4引張部材6から第4チャック部材32に引張力が伝達されないようにする。

0045

また、第1腕部21、第2腕部22、第3腕部23、第4腕部24の傾きやブレを防止し、それらの平行度を維持するために、図13に示すように、第1腕部21の先端部に第3腕部23の基部をスライド可能に保持する第1補強部材48と、第3腕部23の先端部に第1腕部21の基部をスライド可能に保持する第2補強部材49の少なくともいずれか一方を設け、また第2腕部22の先端部に第4腕部24の基部をスライド可能に保持する第3補強部50と、第4腕部24の先端部に第2腕部22の基部をスライド可能に保持する第4補強部51の少なくともいずれか一方を設けてもよい。

0046

本発明は、以上の実施形態に限るものではなく、請求の範囲に記載した技術的思想の範囲で、形状や構造等を適宜変更することができる。例えば、第1引張部材3の第1腕部21及び第2腕部22、第2引張部材3の第3腕部23及び第4腕部24、第3引張部材及び第4引張部材をさらに補強するための部材等を設けることができる。

0047

1二軸引張試験用治具
2支持部材
3 第1引張部材
4 第2引張部材
5 第3引張部材
5a ラック
6 第4引張部材
6a ラック
7チャック部材
11 第1ギア
12 第2ギア
13 第3ギア
14 第4ギア
15 第1ローラ
16 第2ローラ
17 第3ローラ
18 第4ローラ
19 第1ガイドレール
20 第2ガイドレール
21 第1腕部
21a ラック
22 第2腕部
22a ラック
23 第3腕部
23a ラック
24 第4腕部
24a ラック
25 第1中央腕部
26 第2中央腕部
29 第1チャック部材
30 第2チャック部材
31 第3チャック部材
32 第4チャック部材
33 第1ガイド棒
34 第2ガイド棒
35 第3ガイド棒
36 第4ガイド棒
37 第1把持部材
38 第2把持部材
39 第3把持部材
40 第4把持部材
41 第1ガイドブロック
42 第2ガイドブロック
43 第3ガイドブロック
44 第4ガイドブロック
A1 第1軸(縦軸)
A2 第2軸(横軸)
S 試験片

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