特開 2025-25175 引張試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025025175

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】引張試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/04 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

G01N3/04 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129722

(22)【出願日】2023-08-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石田 輝一

【テーマコード（参考）】

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G061AA01

2G061AB09

2G061BA07

2G061CA10

2G061CB01

2G061CC03

(57)【要約】

【課題】チャックと試験片とのすべりを抑制することができる引張試験装置を提供する。
【解決手段】薄肉板状の非圧縮性の試験片Ｔを少なくとも一方向に引っ張る引張試験装置１０であって、試験片Ｔの一端側を把持して引っ張るチャック２０を備え、チャック２０は、磁力によって試験片Ｔの一端側を把持する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄肉板状の非圧縮性の試験片を少なくとも一方向に引っ張る引張試験装置であって、
前記試験片の一端側を把持して引っ張るチャックを備え、
前記チャックは、磁力によって前記試験片の一端側を把持する、
引張試験装置。

【請求項2】

請求項１に記載の引張試験装置であって、
前記チャックの前記試験片を挟んだ一方には、磁石が設けられ、
前記チャックの前記試験片を挟んだ他方には、磁性体が設けられる、
引張試験装置。

【請求項3】

請求項２に記載の引張試験装置であって、
前記磁石は、電磁石である、
引張試験装置。

【請求項4】

請求項３に記載の引張試験装置であって、
前記チャックの引張力の増加に応じて前記電磁石の磁力を増加させる、
引張試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試験片を少なくとも一方向に引っ張る引張試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

試験片を少なくとも一方向に引っ張り、試験片の引張強度、降伏点、伸び、絞り等の機械的性質を測定する引張試験が公知である。また、引張試験を行うにあたって、試験片を少なくとも一方向に引っ張る引張試験装置も公知である。例えば、特許文献１には、薄肉板状の試験片を４方向に引っ張る２軸引張試験装置が開示されている。

【0003】

引張試験装置は、試験片の一端側を把持して引っ張るチャックを有する。また、チャックは、試験片の一端側を把持する一対の把持部を有する。一対の把持部は、試験片の一端側を把持した状態でボルトおよびナット等の固定手段によって固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－０３２２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、引張試験装置において、試験片が例えばゴムのような非圧縮性の材質の場合には、引っ張りによる試験片の変形において試験片の厚さが小さくなり、上述したようなボルトおよびナット等の固定手段で試験片を把持している場合には、把持力が小さくなってチャックと試験片とのすべりが生じる。この場合には、引張試験の測定精度が著しく低下する。

【0006】

そこで、本発明は、チャックと試験片とのすべりを抑制することができる引張試験装置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】

本発明に係る引張試験装置は、薄肉板状の非圧縮性の試験片を少なくとも一方向に引っ張る引張試験装置であって、試験片の一端側を把持して引っ張るチャックを備え、チャックは、磁力によって試験片の一端側を把持することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の引張試験装置によれば、チャックと試験片とのすべりを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の一例である二軸引張試験装置を示す模式図である。

【図2】実施形態の一例であるチャックを示す模式図である。

【図3】引張試験装置の効果を説明するグラフである。

【図4】実施形態の他の一例であるチャックを示す模式図である。

【図5】実施形態の他の一例であるチャックを示す模式図である。

【図6】実施形態の他の一例である二軸引張試験装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

【0011】

［二軸引張試験装置］
図１から図３を用いて、実施形態の一例である二軸引張試験装置１０について説明する。

【0012】

引張試験装置としての二軸引張試験装置１０は、試験片Ｔの引張試験を行う装置である。引張試験は、試験片Ｔを少なくとも一方向に引っ張り、試験片Ｔの引張強度、降伏点、伸び、絞り等の機械的性質を測定する。二軸引張試験装置１０によれば、詳細は後述するが、チャック２０と試験片Ｔとのすべりを抑制することができる。

【0013】

試験片Ｔは、非圧縮性の固体であって薄肉板状に形成されている。非圧縮性とは、連続体の密度が変形の前後で変化しないような性質であって、ゴムに代表される超弾性体、降伏した金属等のような塑性体等である。薄肉板状とは、例えば厚さ１～２ｍｍの矩形状のものである。本実施形態の試験片Ｔは、例えばタイヤゴムである。

【0014】

二軸引張試験装置１０は、互いに直交する２軸の４方向から試験片Ｔを引っ張ることによって試験片Ｔの引張り試験を行なう装置である。ただし、本発明の引張試験装置は、二軸引張試験装置１０に限定されることはない。例えば、引張試験装置は、試験片Ｔに互いに１軸の２方向から試験片Ｔを引っ張ることによって試験片Ｔの引張り試験を行なう一軸引張試験装置であってもよい。

【0015】

以下では、説明を分かり易くするため、試験片Ｔの互いに直交する引張方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向として説明する。また、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向を上下方向として説明する。

【0016】

二軸引張試験装置１０は、試験片ＴのＸ方向およびＹ方向の一方側および他方側にそれぞれ設けられるチャック２０と、複数のチャック２０が固定されるスライド部１１と、スライド部１１をＸ方向またはＹ方向に移動させるアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２の駆動を制御する制御装置３０とを有する。

【0017】

チャック２０は、試験片ＴのＸ方向およびＹ方向の一方側および他方側にそれぞれ設けられ、試験片ＴのＸ方向またはＹ方向の一端側または他端側を把持してＸ方向またはＹ方向に引っ張る。チャック２０によれば、試験片ＴをＸ方向およびＹ方向の一方側および他方側に同時に引っ張ることができる。チャック２０は、Ｘ方向またはＹ方向の一方側または他方側において複数（本実施形態では４つ）設けられる。チャック２０は、スライド部１１に整列して設けられる。チャック２０について、詳細は後述する。

【0018】

スライド部１１は、試験片ＴのＸ方向およびＹ方向の一方側および他方側にそれぞれ設けられ、Ｘ方向またはＹ方向に移動可能に構成されている。スライド部１１は、図示しないガイドレール上を摺動するように構成されている。それぞれのスライド部１１は、アクチュエータ１２によって移動される。

【0019】

アクチュエータ１２は、試験片ＴのＸ方向およびＹ方向の一方側および他方側にそれぞれ設けられ、それぞれのスライド部１１をＸ方向またはＹ方向に移動させる。アクチュエータ１２は、例えばエアシリンダが好適に用いられる。アクチュエータ１２は、図示しないベースに固定されるシリンダ１２Ａと、シリンダ１２Ａから突出してスライド部１１に固定されるロッド１２Ｂとを有する。

【0020】

制御装置３０は、アクチュエータ１２の駆動を制御すると共に、チャック２０に設けられた後述する電磁石２２への通電のОＮまたはОＦＦを切り替える。制御装置３０について、詳細は後述する。

【0021】

［チャック］
図２に示すように、チャック２０は、それぞれ詳細は後述する、把持部２１と、磁石としての電磁石２２と、磁性体としての鉄片２３と、規制部２４とを有する。

【0022】

把持部２１は、試験片Ｔを引っ張るために試験片ＴのＸ方向またはＹ方向の一端側または他端側を把持する。把持部２１は、上側把持部２１Ａと、下側把持部２１Ｂとを含む。上側把持部２１Ａおよび下側把持部２１Ｂは、上下方向に並んで互いに対向して設けられる。上側把持部２１Ａは、下側把持部２１Ｂに設けられた回転軸Ｐ周りに回動可能に設けられる。上側把持部２１Ａおよび下側把持部２１Ｂは、互いが近接することによって試験片Ｔを把持する。

【0023】

電磁石２２は、通電することによって一時的に磁力を発生させる磁石である。電磁石２２は、上側把持部２１Ａの上部に設けられる。また、電磁石２２は、後述する制御装置３０に接続されている。電磁石２２は、試験片Ｔを挟んで対向する鉄片２３との間で磁力を発生させる。これにより、把持部２１は、電磁石２２と鉄片２３との間で発生した磁力によって試験片Ｔを把持することができる。

【0024】

なお、本実施形態では、磁石として電磁石２２を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、磁石として永久磁石を用いる構成であってもよい。

【0025】

ここで、本実施形態の試験片Ｔのような非圧縮性のタイヤゴムを引っ張る場合には、引っ張りによる試験片Ｔの変形において試験片Ｔの厚さが小さくなり、例えばボルトおよびナット等の固定手段で試験片Ｔを把持している場合には、把持力が小さくなってチャックと試験片Ｔとの間ですべりが生じる。

【0026】

しかし、本実施形態のチャック２０のように、試験片Ｔを挟んで対向する電磁石２２と鉄片２３との間で発生する磁力によって試験片Ｔを把持することによって、引っ張りによる試験片Ｔの変形において試験片Ｔの厚さが小さくなるものの、同時に電磁石２２と鉄片２３との距離も短くなり、電磁石２２と鉄片２３とが引き合う磁力が増加し、把持部２１の把持力も増加する。これにより、チャック２０と試験片Ｔとのすべりを抑制することができる。

【0027】

また、電磁石２２を上側把持部２１Ａの上部に設けることによって、制御装置３０と電磁石２２とを接続する配線をチャック２０の上方に配置することができる。これにより、チャック２０およびスライド部１１が移動する時に、配線がチャック２０およびスライド部１１の移動の妨げにならない。

【0028】

鉄片２３は、下側把持部２１Ｂの下部に設けられる。鉄片２３は、上述したように試験片Ｔを挟んで対向する電磁石２２との間で磁力を発生させる。これにより、把持部２１は、電磁石２２と鉄片２３との間で発生した磁力によって試験片Ｔを把持することができる。ただし、本発明の磁性体は、鉄片２３に限定されることはない。例えば、磁性体としてニッケル、コバルト、およびこれら（鉄を含む）の合金等が用いられてもよい。

【0029】

規制部２４は、上側把持部２１Ａと下側把持部２１Ｂとの隙間が所定距離以上とならないように規制する。規制部２４は、ボルトと、ナットとを含む。規制部２４によれば、電磁石２２への通電がＯＦＦとされている場合に、上側把持部２１Ａと下側把持部２１Ｂとが開きすぎて試験片Ｔの落下を防止することができる。

【0030】

チャック２０によれば、従来のボルトおよびナット等の固定手段によって試験片Ｔを固定するチャックに対し、電磁石２２および鉄片２３を追加することによって実現することができる。この場合には、従来のチャックの固定手段が規制部２４となる。

【0031】

［制御装置］
再度、図１に示すように、制御装置３０は、アクチュエータ１２と、電磁石２２とに接続されている（図１では、制御装置３０と電磁石２２との接続線の記載を省略している）。制御装置３０は、演算処理部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部を有し、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。

【0032】

制御装置３０は、アクチュエータ１２の駆動を制御するアクチュエータ駆動部３１と、電磁石２２への通電のОＮまたはОＦＦを切り替える電磁石ОＮ／ОＦＦ切替部３２と、電磁石２２への通電電流値を設定する電流値設定部３３とを有する。アクチュエータ駆動部３１、電磁石ОＮ／ОＦＦ切替部３２および電流値設定部３３は、ＣＰＵがＲОＭまたはＲＡＭに格納されたプログラムを実行することにより実現される。

【0033】

電磁石ОＮ／ОＦＦ切替部３２によれば、電磁石２２に通電しないことによって把持部２１に磁力が発生しない状態とすることができる。これにより、例えば、把持部２１に試験片Ｔを設置する場合等には、電磁石２２が磁力を発生しない状態として把持部２１に試験片Ｔを設置することによって作業効率を向上させることができる。

【0034】

電流値設定部３３によれば、電磁石２２へ通電する電流値の大きさを調整することによって、電磁石２２と鉄片２３との間で発生する磁力の大きさを調整することができる。そのため、チャック２０の把持力を調整することができる。これにより、試験片Ｔの厚みに応じた磁力（把持力）を把持部２１に発生させることができる。その結果、厚みの異なる試験片Ｔの引張試験を行うことができる。

【0035】

［効果］
図３では、横軸を引張力とし、縦軸を把持力とし、非圧縮性の試験片Ｔをチャック２０で把持したときの引張力と把持力との関係を表している。また、把持力が所定値以下では、チャック２０と試験片Ｔとにすべりが生じる。図３中の破線は、従来のボルトおよびナットによる固定手段によって把持しているチャック２０の引張力と把持力との関係を表している。一方、図３中の実線は、本実施形態の電磁石２２の磁力によって把持しているチャック２０の引張力と把持力との関係を表している。

【0036】

図３に示すように、試験片Ｔのような非圧縮性のタイヤゴムを引っ張る場合には、引張による試験片Ｔの変形において試験片Ｔの厚さが小さくなり、引張力が大きくなるほど把持力が低下する。ここで、本実施形態のチャック２０は、従来のチャックと比較して把持力の低下が抑制されることによって、チャック２０と試験片Ｔとのすべりを抑制することができる。

【0037】

［他の実施形態］
図４を用いて、実施形態の他の一例であるチャック４０について説明する。以下では、チャック４０を説明するにあたって、上述したチャック２０と異なる構成についてのみ説明し、チャック２０と同様の構成については説明を省略する。

【0038】

チャック４０は、把持部４１と、磁石としての電磁石４２と、規制部４４とを有する。把持部４１は、上側把持部４１Ａと、下側把持部４１Ｂとを含む。上側把持部２１Ａの上部には、電磁石４２が設けられる。下側把持部４１Ｂは、磁性体として鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらの合金等から形成されている。チャック４０によれば、チャック４０と試験片Ｔとのすべりを抑制することができる。また、上述したチャック２０と比較して電磁石４２と磁性体との距離が短くなるため、さらに把持力を増加させることができる。

【0039】

図５を用いて、実施形態の他の一例であるチャック５０について説明する。以下では、チャック５０を説明するにあたって、上述したチャック２０と異なる構成についてのみ説明し、チャック２０と同様の構成については説明を省略する。

【0040】

チャック５０は、把持部５１と、磁石としての電磁石５２と、規制部５４とを有する。把持部５１は、上側把持部５１Ａと、下側把持部５１Ｂとを含む。上側把持部５１Ａの内部には、電磁石５２が内蔵されている。下側把持部４１Ｂは、磁性体として鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらの合金等から形成されている。チャック５０によれば、チャック５０と試験片Ｔとのすべりを抑制することができる。また、上述したチャック２０およびチャック４０と比較して電磁石５２と磁性体との距離が短くなるため、さらに把持力を増加させることができる。

【0041】

図６を用いて、実施形態の他の一例である二軸引張試験装置１１０について説明する。以下では、二軸引張試験装置１１０を説明するにあたって、上述した二軸引張試験装置１０と異なる構成についてのみ説明し、二軸引張試験装置１０と同様の構成については説明を省略する。

【0042】

二軸引張試験装置１１０の制御装置３０は、アクチュエータ１２の駆動を制御するアクチュエータ駆動部３１と、電磁石２２への通電のОＮまたはОＦＦを切り替える電磁石ОＮ／ОＦＦ切替部３２と、電磁石２２への通電電流値を設定する電流値設定部３３と、詳細は後述する電流値増加部３４とを有する。アクチュエータ駆動部３１、電磁石ОＮ／ОＦＦ切替部３２、電流値設定部３３および電流値増加部３４は、ＣＰＵがＲОＭまたはＲＡＭに格納されたプログラムを実行することにより実現される。

【0043】

電流値増加部３４は、試験片Ｔの引張力の増加に応じて電磁石２２へ通電する電流の大きさを増加させる。具体的には、アクチュエータ１２の駆動力の増加に応じて電磁石２２へ通電する電流の大きさを増加させる。これにより、引張力の増加に応じて把持力が低下するものの、把持力の低下に応じて把持力を増加させることができる。

【0044】

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0045】

１０、１１０ 二軸引張試験装置（引張試験装置）、１１ スライド部、１２ アクチュエータ、１２Ａ シリンダ、１２Ｂ ロッド、２０、４０、５０ チャック、２１、４１、５１ 把持部、２１Ａ、４１Ａ、５１Ａ 上側把持部、２１Ｂ、４１Ｂ、５１Ｂ 下側把持部、２２、４２ 電磁石、２３ 鉄片（磁性体）、２４、４４、５４ 規制部、３０ 制御装置、３１ アクチュエータ駆動部、３２ 電磁石ОＮ／ОＦＦ切替部、３３ 電流値設定部、３４ 電流値増加部、Ｔ 試験片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】