JPH063234A

JPH063234A - 引張試験機

Info

Publication number: JPH063234A
Application number: JP18292792A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Osaki; 博之大崎; Toshio Kano; 俊夫叶
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-01-11
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3244194B2

Abstract

(57)【要約】【目的】引張方向の長さが小さい試験片でも強固に把
持して小さい誤差で測定できる引張試験機を提供する。【構成】引張試験機１０は、試験片Ｔの各端部を把持
する一対の把持具１２、１４と、把持具の一方に引張方
向の荷重を課す駆動装置とを備える。把持具は、保持具
４０を有し、保持具は、他方の保持具とは反対の側にあ
る肩部４７から試験片に向かって底面４８が傾斜する溝
４２を有し、溝内に試験片の一方の端部を受容する。更
に、把持具は、後端部５５で溝の肩部に当接し、先端部
５７で溝内の試験片の端部に当接する押え治具５０と、
押え治具を保持具に対して押圧するネジ６０とを有す
る。ネジをネジ込んでネジ頭６４で押え治具を押圧する
と、押え治具は、後端部で当接している溝の肩部を支点
として回動してテコの原理で押え治具の先端部と溝底面
との間で試験片を挟持し、明確に試験片の伸びの始点を
規定する。変位センサー３０は、ロードセル１６を介す
ることなく直接試験片の伸びを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、引張試験機に関するも
のであり、より詳細には、引張方向の長さの短い試験片
でも取り扱える引張試験機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】引張試験は、材料の機械試験の一手法と
して、張力下にある試料の機械的諸性質を測定するため
に広く行われている。かかる引張試験により、試料の引
張強さ、降伏点、耐力、伸び及び絞りなどの測定を同時
に行うことができ、弾性係数、応力─歪曲線、弾性限度
などを求めることができる。かかる引張試験には、試験
片の両端を把持して試験片に張力を課す引張試験機が一
般に用いられる。図７は、従来の引張試験機の構成を例
示する概略平面図である。

【０００３】引張試験機１００は、試験片Ｔの一端を把
持する固定把持具１０２と、試験片Ｔの他端を把持する
可動把持具１０４とを有する。固定把持具１０２は、引
張試験機１００の所定位置に固定され、可動把持具１０
４は、歪ゲージを装着したロードセル１０６を介して、
自動ステージ１０８に連結されている。ロードセル１０
６、一般には鋼製の円柱の周囲に、歪みを電気抵抗に変
換する歪みゲージを接着したもので、歪みゲージは、ロ
ードボタンに結合されている。ロードボタンに荷重が加
わると、応力に比例した歪みが発生し、歪みに応じて歪
みゲージの電気抵抗が変化し、そのため流れる電流が変
化する。ロードセルは、その電流変化を計測して歪み量
を検出する。自動ステージ１０８は、試験片Ｔの長さ方
向に駆動され、ロードセル１０６を介して試験片Ｔに張
力を課す。引張試験機１００は又、自動ステージ１０８
の変位を測定する変位センサ１１０を備えている。

【０００４】図８及び図９は、固定把持具１０２及び可
動把持具１０４の構造を示す斜視図及び側面図である。
把持具１０２、１０４は、実質的に同じ構造を有し、ネ
ジ１１４によって互いに平行に支持された、一対の把持
板１１２、１１２を夫々備える。把持板１１２、１１２
の間には、試験片Ｔ（仮想線で示す）の端を介挿する間
隙が形成されている。ネジ１１４は同軸状に配置され、
保持具１１６の各板状アームに螺合している。ネジ１１
４のローレット付きヘッド１１８を手指で回転させるこ
とにより、把持板１１２、１１２は、互いに接近し、試
験片Ｔの端部を挟持する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような把持具で
試験片を把持するためには、試験片は少なくとも５０mm
の引張方向長さであることが必要であるが、近年におけ
る試料の多様化に伴い、より短い試験片に対する引張試
験が必要となっている。しかし、短い試験片、特に長さ
が２０mm以下の試験片の場合、上記構造の把持具が試験
片の端部を緊密に把持できない結果、従来の引張試験機
では、かかる短い試験片の引張試験自体が実施不能であ
ったり、或いは得た引張試験測定値の信頼性が低いと言
う問題があった。また、短い試験片の伸び量を測定する
場合、ロードセル自体の変位、変形などが測定結果にか
なりの影響を及ぼし、試験片の伸び量を正確に測定でき
なかった。ロードセルを設ける代わりに、試験片自体に
歪みゲージを取付ける方法を採用することもできるが、
近年の試料には、歪みゲージの取付けが極めて困難なも
の、例えばフィルム等の薄い軟質のシート状物が多く含
まれ、実質的な解決策となり得なかった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、従来実施できなか
った引張方向の長さが短い試験片でさえも強固に把持し
て正確な引張試験結果を得ることのできる引張試験機を
提供することにある。本発明は又、引張方向の長さが短
い試験片の伸び量を、試験片自体に歪み測定手段を取付
けることなく、正確に測定できる引張試験機を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明に係る引張試験機は、試験片の各端
部を把持する一対の把持具と、試験片の引張方向の荷重
を把持具の一方に課す駆動装置とを備えた引張試験機に
おいて、把持具は、他方の把持具とは反対側の端部近傍
に肩部を形成し、対向する端部開口に向かって該肩部の
下端から下方に底面を傾斜させた溝を備え、該溝内に試
験片の端部を受容する保持具と、溝の肩部に後端部を当
接させ、該溝内に受容された試験片端部上に先端部を当
接させて、溝内に自在に嵌合する押え治具と、及び該押
え治具を保持具に対して押圧し、溝の底面と押え治具の
先端部と間で試験片を挟持させる押圧手段とからなるこ
とを特徴としている。

【０００８】かかる構成の引張試験機によれば、押さえ
治具の後端部が当接している溝の肩部が試験片を挟持す
る際の支点を形成するので、押圧手段は、テコの原理で
押え治具の先端部を試験片の端部に押圧し、該先端部と
溝の底面との間で試験片の端部を緊密に挟持する。従っ
て、狭小な端部領域を有する短い試験片でも、把持具に
よって強固に把持できる。また、押え治具は、支点で回
動自在に支持されていることにより、その先端部で試験
片に対して角度を成して当接する。このため、押え治具
の先端部が試験片の固定端となって試験片の伸びの始点
を厳密に規定することができる。しかも、傾斜した底面
は、底面の先端部分から試験片を離間させ、底面の先端
部分が試験片に接触して試験片の伸びを阻害しないよう
にしている。かくして、上記構成の引張試験機は、試験
片の固定端を明確に規定し、長さが小さい試験片でもそ
の引張測定を正確に行うことができる。

【０００９】好適には、本発明に係る上記引張試験機に
おいて、押え治具の先端部と試験片との間に、軟質金属
を介装する。押え治具の先端部に装着された軟質金属
は、好適には変形性の点でビッカース硬度で２０以下が
好ましく、例えばインジウム、鉛、錫等が使用できる。
軟質金属は、押圧手段による押圧時、自在に変形して試
験片の表面に面状に接触し、押え治具と試験片との滑り
をなくす。従って、押え治具による試験片の拘束力を高
め、長さが短い試験片を一層強固に相互変位なく把持す
ることが可能となる。

【００１０】本発明は、上記目的を達成するために、試
験片の一端部を把持する固定把持具と、該試験片の他端
部を把持する可動把持具と、ロードセルを介して可動把
持具に試験片の引張方向の荷重を課す駆動装置とを備え
た引張試験機において、可動把持具を一体的に支持する
可動ブロックと、該可動ブロックを試験片の引張方向に
案内する案内手段と、及び定点と可動ブロックとの距離
を測定する測定装置とを備え、試験片の引張方向の伸び
を測定装置により測定することを特徴とする引張試験機
を提供する。

【００１１】本発明の上記構成によれば、引張試験にお
いて、可動ブロックが案内手段により試験片の引張方向
に案内されつつ、駆動装置により駆動されて試験片を引
張し、それにより試験片が伸びた際、測定装置は、試験
片の伸びにより生じた可動ブロックの定点からの変位を
検出する。それにより、ロードセルを介することなく、
試験片の伸び量が直接測定される。かくして、本引張試
験機は、ロードセル等の介在物の変位、変形に影響され
ることなく、しかも試験片自体に歪み測定手段を取付け
ることなく、試験片の伸び量を正確に測定することがで
きる。尚、本発明は、請求項１に記載の発明に容易に適
用することができる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好ましい
実施例について詳細に説明する。図１は、請求項１に記
載の第一発明と請求項３に記載の第二発明の両発明に係
る引張試験機の一実施例を示す全体斜視図である。引張
試験機１０は、試験片Ｔの一端を把持する固定把持具１
２と、試験片Ｔの他端を把持する可動把持具１４とを有
する。固定把持具１２は、引張試験機１０の台盤（図示
せず）の所定位置に配設された固定ブロック２２に一体
的に取付けられ、可動把持具１４は、引張方向（矢印で
示す）に移動可能な可動ブロック２４の上面に固定され
ている。リニアスライダ２８は、引張試験機１０の台盤
の所定位置に固定されていて、可動ブロック２４を摺動
自在に支持し、試験片の引張方向に案内する。

【００１３】可動ブロック２４を挟んで試験片Ｔと反対
側の領域には、歪みを電気抵抗に変換する歪ゲージが装
着されたロードセル１６が、引張方向に可動ブロック２
４と整列して配置されている。ロードセル１６は、駆動
装置（図示せず）によって引張方向に移動する自動ステ
ージ１８に固定されている。ロードセル１６の牽引要素
１７が可動ブロック２４に向かって延び、その拡大端部
が、可動ブロック２４上の中空リテーナ２６内で可動ブ
ロック２４に連結されている。試験片Ｔの側方には、変
位センサ３０が、定点と記可動ブロック２４との距離を
測定する測定装置として、台盤上に配設されていて、試
験片Ｔの伸び量を測定する。変位センサ３０の検出端
（図示せず）は、可動ブロック２４から側方に延びる舌
片状指標２０と対向するように位置決めされていて、指
標２０との間の距離を測定する。

【００１４】図２は、把持具１２、１４の構造を示す分
解斜視図である。図２に示すように、把持具１２、１４
は夫々、固定ブロック２２及び可動ブロック２４に取付
けられた保持具４０と、保持具４０の溝４２内に嵌入す
る板状の押え治具５０と、押え治具５０を保持具４０に
押圧するためのネジ６０とから略構成されている。保持
具４０の溝４２は、試験片Ｔの幅よりも大きな幅を隔て
て形成された側壁４４、４４と、試験片Ｔの一端と対向
する端壁４６と、端壁４６の上縁の肩部４７と、試験片
Ｔの中央に向かって下方に傾斜した底面４８とによって
画成され、試験片Ｔを受入れる側が開口している。ネジ
孔４９が、端壁４６側に偏った位置にて底面４８に穿設
されていて、ネジ６０が螺入する。

【００１５】押え治具５０は、溝４２に自在に嵌入し、
かつ溝内で回動しないように溝幅より僅かに狭い幅を有
したほぼ板状の部材であって、平坦な下面と、試験片Ｔ
側にテーパが付けられた上面とを備えている。押え治具
５０の略中央部に、ネジ６０を挿通可能なやや溝と同方
向の長孔状の貫通孔５２が穿設されている。ネジ６０
は、ネジ孔４９に螺合する外ネジが付けられたネジ部６
２と、手指にて握持可能なローレット付き拡大ヘッド６
４とを有する。

【００１６】図３は、試験片Ｔの一端部を把持した状態
の把持具１２、１４を示す縦断面図であり、図４は、引
張試験機１０の作動を示す概略平面構成図である。使用
に際し、ネジ６０の拡大ヘッド６４を手指にて握持し、
ネジ部６２を押え治具５０の貫通孔５２に挿通する。次
いで、押え治具５０の両側部を溝４２の側壁４４、４４
に対して位置決めし、ネジ部６２をネジ孔４９に或る程
度螺入させる。更に、試験片Ｔの一端を、底面４８と押
え治具５０の先端部５７の下面との間に介挿し、ネジ６
０を保持具４０にしっかりと締付ける。

【００１７】この状態が図３に示されており、押え治具
５０は、拡大ヘッド６４によって全体的に下方に押圧さ
れ、端壁４６の上縁により形成された肩部４７に後端部
５５を当接させて支点とし溝底面４８に向かって回動
し、テコの原理で試験片Ｔの一端部を押え治具５０の先
端部５７下面と、底面４８との間で緊密に挟持する。押
え治具５０が肩部４７に支持されているので、押え治具
５０の先端部５７の下面は試験片Ｔに対して角度をなし
て当接し、押え治具５０の先端部５７は、試験片Ｔの固
定端４１を、即ち試験片Ｔの伸びの始点を厳密に規定す
る。また、底面４８が傾斜しているので、底面４８の先
端４３は、水平に延在する試験片Ｔの下面から離間して
おり、従って、固定端４１から底面４８の先端４３まで
の試験片の伸びが阻害されることは無い。可動把持具１
４の場合も固定把持具１２と同様である。

【００１８】図５は、溝４２の底面４８が水平に配向さ
れた固定把持具の比較例を示す縦断面図である。図５に
示す如く、底面４８に傾斜を付けずに水平に配向した場
合、試験片Ｔの下面が底面４８と広範に密接してしま
い、試験片Ｔの固定端を明確に規定できない。殊に、図
５に示すように固定把持具全体が若干傾斜すると、底面
４８の先端４３が試験片Ｔの固定端を規定することとな
り、短い試験片の測定にあっては、伸び量の大きな測定
誤差を生じさせてしまう。これに対し、本例の固定把持
具１２では、底面４８が試験片Ｔに向かって下方に傾斜
しているので、押え治具５０の先端が試験片Ｔの固定端
４１を明確に規定し、固定把持具１２が僅かに傾斜した
場合でも試験片Ｔの固定端、即ち伸びの始点を明確に規
定できる。

【００１９】かくして、固定把持具１２及び可動把持具
１４によって試験片Ｔの両端部を把持した後、引張試験
機１０の駆動装置を作動させる。図４に矢印で示す引張
方向の駆動力が、自動ステージ１８及びロードセル１６
を介して、可動ブロック２４に伝達され、可動把持具１
４は試験片Ｔに引張力を課す。引張試験機１０が駆動力
を増大させるにつれて、把持具１２、１４間の試験片Ｔ
は伸長し、可動ブロック２４及び可動把持具１４は、リ
ニアスライダ２８の案内により引張方向に変位する。変
位センサ３０は、その測定部と可動ブロック２４の指標
２０との間の距離Ｄを測定し、可動把持具１４の変位
量、即ち、試験片Ｔの伸び量を測定する。

【００２０】このように、上記引張試験機１０では、試
験片Ｔの各端部を把持する把持具１２、１４が、肩部４
７を支点として回動することにより、一層強固に押圧力
を加え得る押え治具５０の先端部５４と、試験片Ｔの中
央に向かって傾斜した底面４８との間で試験片Ｔを挟持
するので、比較的短い試験片Ｔの端部をしっかりと把持
するとともに、試験片Ｔの所望の位置に固定端を規定で
きる。また、本実施例の引張試験機１０では、変位セン
サ３０によって可動把持具１４の変位量を測定し、それ
により試験片Ｔの伸び量を検出するように構成さている
ので、試験片Ｔ自体に歪み測定手段を取付けることな
く、しかも、ロードセル１６の変形量に影響されること
なく、試験片Ｔの伸び量を正確に測定できる。

【００２１】本発明者らの実験によれば、従来の引張試
験機を用いた試験片の伸び量の測定誤差は２０乃至２０
０％であったのに対し、本例の引張試験機１０を用いた
伸び量の測定誤差は、通常の測定態様では５％以下であ
り、困難性を伴う測定の場合でも１０％以下であった。
かくして、上記引張試験機１０により、測定精度を大き
く向上させることができた。

【００２２】図６は、別の実施例に係る把持具の構成を
示す縦断面図である。本例の把持具１２、１４において
は、軟質金属、例えばインジウムの板体５４が押え治具
５０の先端部５７下面に貼着されている。板体５４は、
試験片Ｔの端部に比較的自在に弾力的に変形して面状に
接触し、押え治具５０と試験片Ｔとの間の滑りをなく
す。かくして、試験片Ｔに対する押え治具５０の押圧力
が、試験片Ｔに対する保持具４０及び押え治具５０の把
持力に効率良く変換され、把持具１２、１４による試験
片Ｔの一層確実な挟持が達成される。板体５４は、押え
治具５０の押圧力で変形可能な硬さの軟質金属、例え
ば、ビッカース硬度２０以下の金属であれば良く、好ま
しくは、上記インジウム、鉛、又は錫などが使用され
る。

【００２３】以上、本発明の好ましい実施例について詳
細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるこ
となく特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種
々の変更又は変形が可能であり、それらも本発明の範囲
内に含まれるものであることはいうまでもない。例え
ば、上記変位センサ３０として、指標２０の変位を正確
に測定可能な種々の形式のものを用いることができ、従
来の形式の光学式距離センサや、変位測定の際にロード
セルに無用の力を加えないように非接触式若しくは軽荷
重で変位する距離測定器などを使用し得る。また、可動
ブロック２４を引張方向に案内するための構造は、上記
実施例におけるリニアスライダ２８に限定されるもので
はなく、種々の案内機構を採用することができる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に記載の第１の発明の構成によ
れば、狭小な端部領域を有する短い試験片でも把持具に
よって強固に挟持するとともに、試験片の固定端、即ち
伸びの始点を明確に規定することができる。これによ
り、引張方向の長さが短い試験片でも正確な引張試験結
果を得ることができる。請求項３に記載の第２の発明の
構成によれば、ロードセルなどの変形に影響されること
なく、しかも試験片自体に歪み測定手段を取付けること
なく、試験片の伸び量をより正確に測定できる。かく
て、試験片自体に歪み測定手段を取付けることが出来な
い軟質のフィルム状であって、引張方向の長さが短い試
験片でも、その伸び量を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による引張試験機の一実施例を示す全体
斜視図である。

【図２】図１に示す把持具の分解斜視図である。

【図３】試験片の一端部を把持した状態で示す把持具の
縦断面図である。

【図４】図１に示す引張試験機の作動を示す概略平面構
成図である。

【図５】溝の底面が水平に配向された把持具の比較例を
示す縦断面図である。

【図６】他の実施例に係る把持具の構成を示す縦断面図
である。

【図７】従来の引張試験機の構成を例示する概略平面図
である。

【図８】図７に示す把持具の構造を示す斜視図である。

【図９】図７に示す把持具の構造を示す側面図である。

【符号の説明】

１０引張試験機１２固定把持具１４可動把持具１６ロードセル１８自動ステージ２０舌片状指標２２固定ブロック２４可動ブロック２６中空リテーナ２８リニアスライダ３０変位センサ４０保持具４１試験片の固定端４２溝４３溝の先端４４側壁４６端壁４７肩部４８底面５０押え治具５２貫通孔５５後端部５７先端部６０ネジ６２ネジ部６４拡大ヘッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験片の各端部を把持する一対の把持具
と、前記試験片の引張方向の荷重を前記把持具の一方に
課す駆動装置とを備えた引張試験機において、前記把持具は、他方の把持具とは反対側の端部近傍に肩
部を形成し、対向する端部開口に向かって該肩部の下端
から下方に底面を傾斜させた溝を備え、該溝内に前記試
験片の端部を受容する保持具と、前記溝の肩部に後端部を当接させ、該溝内に受容された
試験片端部上に先端部を当接させて、前記溝内に自在に
嵌合する押え治具と、及び該押え治具を前記保持具に対
して押圧し、前記溝の底面と前記押え治具の先端部と間
で前記試験片を挟持させる押圧手段とからなることを特
徴とする引張試験機。
【請求項２】前記押え治具の先端部と前記試験片との
間には、軟質金属が介装されていることを特徴とする請
求項１に記載の引張試験機。
【請求項３】試験片の一端部を把持する固定把持具
と、該試験片の他端部を把持する可動把持具と、ロード
セルを介して前記可動把持具に前記試験片の引張方向の
荷重を課す駆動装置とを備えた引張試験機において、前記可動把持具を一体的に支持する可動ブロックと、該可動ブロックを前記試験片の引張方向に案内する案内
手段と、及び定点と前記可動ブロックとの距離を測定す
る測定装置とを備え、前記試験片の引張方向の伸びを前
記測定装置により測定することを特徴とする引張試験
機。