二軸引張試験装置
【課題】単軸の引張試験機によって直交する二軸に沿った四方向への引っ張り試験が可能となり、かつその引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができるとともに、従来のような、４台の油圧シリンダを用いた機構のように二軸の四方向に沿う面倒な軸合わせが不要となる二軸引張試験装置を提供する。
【解決手段】一方の軸に沿うように伸縮自在に設けられ各先端部２Ａに駆動手段がそれぞれ連結される駆動パンタグラフ２と、他方の軸に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフ３と、これリンクの間に配置されて駆動リンク部材１０の伸縮動作を従動パンタグラフ３に伝達する接続リンク４と、を具備し、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の各軸線Ｓ１・Ｓ２に沿う先端部位置２Ａ・３Ａに、試験片を保持するための試験片保持手段を設ける。
【解決手段】一方の軸に沿うように伸縮自在に設けられ各先端部２Ａに駆動手段がそれぞれ連結される駆動パンタグラフ２と、他方の軸に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフ３と、これリンクの間に配置されて駆動リンク部材１０の伸縮動作を従動パンタグラフ３に伝達する接続リンク４と、を具備し、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の各軸線Ｓ１・Ｓ２に沿う先端部位置２Ａ・３Ａに、試験片を保持するための試験片保持手段を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板材料の二軸引張試験に利用される引張試験装置に関し、一軸引張試験装置を用いて簡易な手段により二軸引張試験を実施することができる二軸引張試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の二軸引張試験装置として、特許文献１及び非特許文献１に示される技術が知られている。これら文献に示される二軸引張試験装置は、十字形の薄板試験片を用いて互いに直交する二軸方向に移動可能なつかみ治具を、二軸の四方向に配置された油圧シリンダの引張試験軸に固定する。そして、この二軸引張試験装置によれば、これら４台の油圧シリンダの駆動によってつかみ治具に保持された薄板試験片を四方向に引っ張り、これによって該薄板試験片の変形特性を試験することができる。
【特許文献１】特開平６‐１０９６０９号公報
【非特許文献１】塑性と加工（日本塑性加工学会誌）第４０巻第４５７号（１９９９−２）１４５〜１４９ページ「十字形試験片を用いた２軸引張試験による冷間圧延鋼板の等塑性仕事面の測定と定式」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような二軸引張試験装置では、直交する二軸に沿った四方向に試験片をそれぞれ引っ張る油圧シリンダを４台用いる装置が必要であり、これら４台の油圧シリンダを四方向に同期させて駆動することや、軸合わせが困難であるという問題があった。
また、非特許文献１に記載された技術では、互いに直交する軸上に配置される油圧シリンダのうち、同一軸上に配置される２台の油圧シリンダは、同一の油圧源から圧油が供給され、しかも、パンタグラフ等の等変位機構によって、同一軸上に配置される２台の油圧シリンダの変位が強制的に等しくなるように設定されている。
しかしながら、この場合にあっても、互いに直交する軸上に配置される油圧シリンダ同士の変位を同期させる調整が必要になっていた。
【０００４】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、１台の油圧シリンダ等の駆動手段によって直交する二軸に沿った四方向への引っ張り試験が可能となり、かつその引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができるとともに、従来の４台の油圧シリンダを用いた機構のような互いに直交する軸同士間の軸合わせ(油圧シリンダ同士の変位を同期させる調整)が不要となる簡易な構造の二軸引張試験装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明では、互いに直交する二軸の四方向に沿って試験片を引っ張ることにより該試験片の引張り試験を行う二軸引張試験装置であって、一方の軸に沿うように伸縮自在に設けられ両先端部のうち少なくとも一方に伸び方向の駆動力を与える駆動手段が連結される駆動パンタグラフと、他方の軸に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフと、これら駆動パンタグラフと従動パンタグラフの間に配置されて前記駆動パンタグラフの伸縮動作を前記従動パンタグラフに伝達する接続リンクと、を具備し、前記駆動パンタグラフ及び前記従動パンタグラフの各先端部には、前記試験片を保持するための試験片保持手段が取り付けられることを特徴とする。
【０００６】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動手段によって駆動パンタグラフが駆動された場合に、該駆動パンタグラフの伸縮動作が、接続リンクを介して従動パンタグラフに伝達される。これにより、駆動手段によって駆動パンタグラフの先端部を引っ張れば、接続リンクを介して該駆動パンタグラフの引っ張り動作が従動パンタグラフに伝達され、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフの各先端部位置に設けられた試験片保持手段を、直交する二軸に沿った四方向へ同時に移動させることができ、該試験片保持手段に保持された試験片の四方向への引っ張り試験が可能となる。また、このような二軸の四方向への試験片の引っ張り試験は、汎用の一軸の万能試験機を用いて行うことができるので、安価に装置を製作することができる。また、このような四方向への引っ張り動作は、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフを接続する接続リンクによって互いに同期させて行うことができるので、その結果、４台の駆動装置を用いた従来の機構のように、二軸の四方向に沿う面倒な軸合わせが不要となり、装置構造の簡素化を図ることが可能となる。
【０００７】
また、本発明では、前記駆動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の駆動リンク部材と、該駆動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側駆動リンク片と、前記駆動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側駆動リンク片とを有し、前記従動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の従動リンク部材と、該従動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側従動リンク片と、前記従動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側従動リンク片とを有し、前記駆動リンク部材を回転可能に連結する支持軸と、前記従動リンク部材を回転可能に連結する支持軸とが互いに共通する支持軸で構成される。また、一方のリンク片の長さを適宜変更し、リンク部材とリンク片の長さの比を変えることで、駆動側の軸と従動側の軸の移動比率を変更して、二軸のひずみ比を変えた試験が可能となる。
【０００８】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、前記駆動リンク部材を回転可能に連結する支持軸と、前記従動リンク部材を回転可能に連結する支持軸とが互いに共通する支持軸で構成されること、並びに、駆動パンタグラフと従動パンタグラフの間に配置されて前記駆動パンタグラフの伸縮動作を前記従動パンタグラフに伝達する接続リンクを具備することから、駆動パンタグラフの伸縮動作を確実に従動パンタグラフに伝達することができる。
【０００９】
また、本発明では、前記接続リンクは、前記一端側駆動リンク片または前記他端側駆動リンク片と前記駆動リンク部材とを回動自在に連結する駆動側連結軸と、前記一端側従動リンク片または前記他端側従動リンク片と前記従動リンク部材とを回動自在に連結する従動側連結軸との間に、それら連結軸に対して回動可能に連結されることが好ましい。
【００１０】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動パンタグラフの一方側駆動リンク片及び他方側駆動リンク片の先端部が、駆動手段によって一方の軸に沿って伸び方向に駆動されることで、該駆動パンタグラフ全体が伸縮動作する。このとき、駆動パンタグラフの伸縮動作は、接続リンクを介して該駆動パンタグラフの引っ張り動作が従動パンタグラフに伝達され、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフの各先端部位置に設けられた試験片保持手段を、直交する二軸に沿った四方向へ同時に移動させることができ、該試験片保持手段に保持された試験片の四方向への引っ張り試験が可能となる。
【００１１】
また、本発明では、前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の各先端部、並びに前記従動パンタグラフの一端側及び他端側従動リンク片の各先端部には、前記試験片を保持するための前記試験片保持手段が取り付けられる。
【００１２】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフがそれぞれ伸びるように変形するとき、駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部、及びに従動パンタグラフの一端側及び他端側従動リンク片の各先端部の変位によって、試験片保持手段が二軸の四方向に沿ってそれぞれ引っ張られる。これにより、試験片への二軸引っ張り試験が可能になる。
【００１３】
また、本発明では、前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部の少なくとも一方に、前記駆動手段が連結されている。
【００１４】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動手段によって、駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部に伸び方向の駆動力を付与することができ、これにより、駆動パンタグラフを伸びるように変形させることができる。
【００１５】
また、本発明では、試験片保持手段は、試験片の端部を掴む把持部と、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフに連結される支持部とからなり、これら把持部と支持部との間に、付勢手段を設けることも可能である。
【００１６】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、把持部と支持部との間に設けた付勢手段の弾性係数（例えばばね定数）を適宜設定することによって、変位を荷重に変換し荷重制御による二軸に沿った四方向への試験片の引っ張り試験が可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の二軸引張試験装置によれば、駆動手段によって駆動パンタグラフを引っ張れば、接続リンクを介して該駆動パンタグラフの引っ張り動作が従動パンタグラフに伝達されるので、例えば、駆動手段である例えば一台の油圧シリンダによって直交する二軸に沿った四方向への引っ張り試験が可能となり、かつその引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができる。その結果、従来のような４台の駆動装置を用いた機構のように、二軸の四方向に沿う面倒な軸合わせが不要となり、装置構造の簡素化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を図１〜図４を参照して説明する。図１は、互いに直交する二軸（軸Ｓ１、軸Ｓ２で示す）の四方向（矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示す方向）に沿って十字形の試験片１を引っ張ることにより引張り試験を行う二軸引張試験装置１００を示す図である。
二軸引張試験装置１００は、例えば図に示すように単軸引張試験機２００に組みつけられる。
具体的には、二軸引張試験装置１００は、上下に延びる一方の軸Ｓ１に沿った下側の先端部を単軸引張試験機２００の基盤２０１に連結され、軸Ｓ１に沿った上側に先端部を単軸引張試験機２００の可動プレート２０２に連結される。ここで、二軸引張試験装置１００の左右の先端部は、それぞれフリーになっている。
可動プレートは、例えばモータで駆動されるボールネジ機構等の駆動手段によって上下に移動可能である。
【００１９】
二軸引張試験装置１００は、図１及び図２（ａ）に示すように、一方の軸Ｓ１に沿うように伸縮自在に設けられ、下側の先端部が前記基盤２０１に連結されるとともに、上側の先端部が前記可動プレート２０２に連結される駆動パンタグラフ２と、他方の軸Ｓ２に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフ３と、これら駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の間に配置されて該駆動パンタグラフ２の伸縮動作を従動パンタグラフ３に伝達する接続リンク４と、を有している。また、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の各軸線Ｓ１・Ｓ２に沿う先端部位置（符号２Ａ・３Ａで示す）には、図１及び図２（ｂ）に示すような、十字形状の試験片１を保持するための試験片保持手段５〜８が取り付けられている。また、軸線Ｓ１に沿う試験片保持手段５・７の一つと試験片１との間、軸線Ｓ２に沿う試験片保持手段６・８の一つと試験片１との間には荷重測定を行うためのロードセルが設けられているが、図では省略されている。また、十字形の試験片１の四方向には、引っ張り時に該試験片１において、互いに直交する方向の荷重に対して、試験片中央部以外が変形の抵抗とならないようにスリットが形成されている。
【００２０】
駆動パンタグラフ２は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、試験片１が配置される中心位置と同位置にある中心軸Ｏを軸心としてその中央部分が回転自在に連結された２本の駆動リンク部材１０と、該駆動リンク部材１０の一端側に設けられた２本の一端側駆動リンク片１１と、該駆動リンク部材１０の他端側に設けられた２本の他端側駆動リンク片１２と、を有するものである。
一端側駆動リンク片１１は、駆動リンク部材１０の一端側にて連結軸１１Ａ・１１Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１１Ｃにより回動自在に連結されている。
他端側駆動リンク片１２は、駆動リンク部材１０の他端側にて連結軸１２Ａ・１２Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１２Ｃにより回動自在に連結されている。
ここで、一端側駆動リンク片１１及び他端側駆動リンク片１２の長さは、駆動リンク部材１０の略１／２である。
【００２１】
従動パンタグラフ３は、前記中心軸Ｏに中央部分が回転自在に連結された２本の従動リンク部材１３と、該従動リンク部材１３の一端側に設けられた２本の一端側従動リンク片１４と、該従動リンク部材１３の他端側に設けられた２本の他端側従動リンク片１５と、を有するものである。従動リンク部材１３の長さは、前記駆動リンク部材１０の長さと同一に設定されている。
一端側従動リンク片１４は、従動リンク部材１３の一端側にて連結軸１４Ａ・１４Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１４Ｃにより回動自在に連結されている。
他端側従動リンク片１５は、従動リンク部材１３の他端側にて連結軸１５Ａ・１５Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１５Ｃにより回動自在に連結されている。
ここで、一端側従動リンク片１４及び他端側従動リンク片１５の長さは、従動リンク部材１３の略１／２である。
【００２２】
接続リンク４は、駆動リンク部材１０と駆動リンク片１１・１２とを回動自在とする駆動側の連結軸１１Ａ・１１Ｂ・１２Ａ・１２Ｂ、従動リンク部材１３と従動リンク片１４・１５とを回動自在とする従動側の連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂとの間に合計４本配置される。なお、これら４本の接続リンク４を構成するリンク部材２０〜２３は、駆動側の各連結軸１１Ａ・１１Ｂ・１２Ａ・１２Ｂの一つが、従動パンタグラフ３に沿う軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側の連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂの中の一つに接続される。具体的には、リンク部材２０は、駆動側の連結軸１１Ａが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１４Ａに接続され、リンク部材２１は、駆動側の連結軸１１Ｂが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１５Ｂに接続され、リンク部材２２は、駆動側の連結軸１２Ａが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１５Ａに接続され、リンク部材２３は、駆動側の連結軸１２Ｂが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１４Ｂに接続される。なお、図３（ｂ）において、符号２２及び２３で示すリンク部材は、図面を見やすくするために一点鎖線で記している。
【００２３】
また、上述した試験片１を保持する試験片保持手段５〜８は、図２（ｂ）に示すように、十字形状の試験片１の端部を掴む把持部５Ａ〜８Ａと、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３に連結される支持部５Ｂ〜８Ｂとからなるものであって、これら支持部５Ｂ〜８Ｂは、駆動パンタグラフ２の一端側及び他端側駆動リンク片１１・１２の各先端位置にある連結軸１１Ｃ・１２Ｃ、従動パンタグラフ３の一端側及び他端側従動リンク片１４・１５の各先端位置にある連結軸１４Ｃ・１５Ｃにそれぞれ接続されている。
【００２４】
そして、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、単軸引張試験機２００の可動プレート２０２が駆動手段によって上方へ移動されると、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の動きを示す図４（ａ１）〜（ａ３）、及び試験片保持手段５〜８の動きを示す図４（ｂ１）〜（ｂ３）に示すように、駆動パンタグラフ２の一方側駆動リンク片１１の先端部が可動プレート２０２によって上方へ移動される一方、他方側駆動リンク片１２の先端部が単軸引張試験機の基盤２０１に固定されたままとなり、結果的に駆動パンタグラフ２全体が伸縮動作する。このとき、これら駆動リンク部材１０と駆動リンク片１１・１２との間、従動リンク部材１３と従動リンク片１４・１５との間には、駆動側連結軸１１Ａ〜１１Ｃ、１２Ａ〜１２Ｃ及び従動側連結軸１４Ａ〜１４Ｃ、１５Ａ〜１５Ｃを介して接続リンク４（リンク部材２０〜２３からなる）が接続されているので、該接続リンク４を通じて、駆動パンタグラフ２の伸縮動作が従動パンタグラフ３に伝達されることになる。
具体的には、可動プレート２０２と基盤２０１との間で、駆動パンタグラフ２の一方側駆動リンク片１１及び他方側駆動リンク片１２が引っ張られて、該駆動リンク片１１・１２が軸線Ｓ１に沿って互いに離間する方向に動作した場合には、該駆動リンク片１１・１２に設けられる駆動側連結軸１１Ａ・１１Ｂ・１２Ａ・１２Ｂが、従動パンタグラフ３の軸線Ｓ２から離れるように移動する。これによって、接続リンク４（リンク部材２０〜２３からなる）を経由して、該軸線Ｓ２を挟んで反対側に位置する従動側連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂは、従動パンタグラフ３の軸線Ｓ２に近接するように移動し、これよって該従動側連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂが設けられる従動パンタグラフ３の従動リンク片１４・１５の先端部が、該従動パンタグラフ３の軸線Ｓ２に沿い離間する方向に動作する。
【００２５】
以上のような動作から、駆動パンタグラフ２を軸線Ｓ１に沿って互いに離間する方向に引っ張れば、接続リンク４を介して従動パンタグラフ３を軸線Ｓ２に沿って互いに離間する方向にすることになり、これに伴って、駆動パンタグラフ２の一端側及び他端側駆動リンク片１１・１２の各先端位置にある連結軸１１Ｃ・１２Ｃ、従動パンタグラフ３の一端側及び他端側従動リンク片１４・１５の各先端位置にある連結軸１４Ｃ・１５Ｃも互いに離間する方向に同時移動することになる。その結果、これら駆動リンク片１１・１２及び従動リンク片１４・１５の連結軸１１Ｃ・１２Ｃ・１４Ｃ・１５Ｃに設けられた試験片保持手段５〜８も同方向に移動することになり、該試験片保持手段５〜８に取り付けられた試験片１の二軸Ｓ１・Ｓ２に沿う四方向の引っ張り試験が可能となる。なお、連結軸１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの８点は、試験中、常に同じ円上に存在する。
【００２６】
以上詳細に説明した二軸引張試験装置１００では、可動プレート２０２と基盤２０１との間で駆動パンタグラフ２が駆動された場合に、該駆動リンク部材１０の伸縮動作が、接続リンク４を介して従動パンタグラフ３に伝達される。これにより、駆動パンタグラフ２を引っ張れば、接続リンク４を介して該駆動パンタグラフ２の引っ張り動作が従動パンタグラフ３に伝達されて、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の各先端部位置に設けられた試験片保持手段５〜８を、直交する二軸Ｓ１・Ｓ２に沿った四方向へ移動させることができ、そして、試験片保持手段５〜８に保持された試験片１の四方向への引っ張り試験が可能となる。これにより、ロードセルに荷重測定並びに予め試験片に貼り付けたひずみゲージによるひずみ測定から、二軸引張時の試験片１の変形特性(応力とひずみの関係)を把握することができる。
また、このような四方向への引っ張り動作は、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３を接続する接続リンク４によって互いに同期させて行うことができるので、その結果、従来のような４台の油圧シリンダを用いた機構のように、二軸Ｓ１・Ｓ２の四方向に沿う面倒な軸合わせが不要となり、装置構造の簡素化を図ることが可能となる。また、このような二軸Ｓ１・Ｓ２の四方向への試験片の引っ張り試験は、汎用の一軸の万能試験機を用いて行うことができるので、既存の単軸引張試験機２００にリンク機構を組み込むことで安価に装置を製作することができる。また、接続リンク４を構成するリンク部材２０〜２３はその長さを適宜変更することで、駆動側の軸Ｓ１と従動側の軸Ｓ２の移動比率を変更して、二軸Ｓ１・Ｓ２のひずみ比を変えた引っ張り試験が可能となる。また、一方のリンク片の長さを適宜変更し、リンク部材とリンク片の長さの比を変えることで、駆動側の軸と従動側の軸の移動比率を変更して、二軸のひずみ比を変えた試験が可能になる。
【００２７】
なお、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、上述した試験片１を保持する試験片保持手段５〜８を、十字形状の試験片１の端部を掴む把持部５Ａ〜８Ａと、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３に連結される支持部５Ｂ〜８Ｂとを一体に設けたが、これに限定されず、図５に示されるように、各試験片保持手段５〜８において、把持部５Ａ〜８Ａと支持部５Ｂ〜８Ｂとを別体にし、これら把持部５Ａ〜８Ａと支持部５Ｂ〜８Ｂとの間に、該把持部５Ａ〜８Ａを軸線Ｓ１・Ｓ２に沿う外方に付勢する引張ばね５Ｃ〜８Ｃを設けても良い。そして、このような把持部５Ａ〜８Ａと支持部５Ｂ〜８Ｂとの間に設けた引張ばね５Ｃ〜８Ｃのばね定数を適宜変更することによって、駆動側の軸Ｓ１、従動側の軸Ｓ２への応力比を変えた試験が可能となる。なお、図５（ａ１）〜（ａ３）は駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の動きを示す図であり、図５（ｂ１）〜（ｂ３）は、引張ばね５Ｃ〜８Ｃを有する試験片保持手段５〜８の動きを示す図である。
【００２８】
また、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、駆動側及び従動側のリンク片の長さを、ともに駆動側及び従動側のリンク部材の長さの１／２に設定しているが、これに限られることなく、一方のリンク片の長さを適宜変更し、リンク部材とリンク片の長さの比を変えることで、駆動側の軸と従動側の軸の移動比率を変更してもよい。この場合、二軸のひずみ比を変えた試験が可能となる。
また、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、駆動パンタグラフ２の引っ張り動作を従動パンタグラフ３に伝達する接続リンク４のリンク部材２０〜２３について、一方の軸線Ｓ１に沿う駆動パンタグラフ２から、他方の軸線Ｓ２に沿う従動パンタグラフ３への力の伝達量を調整するために、リンク部材２０〜２３の長さを長くしたり、短くしたりと適宜、調整しても良い。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、前記した実施形態では、二軸引張試験装置１００を単軸引張試験機２００に組みつけて、駆動パンタグラフ２の下側の先端部を固定、上側の先端部を移動可能な構成にしたが、本発明の二軸引張試験装置は、必ずしも単軸引張試験機２００に組みつけて使用される必要はなく、フレームに取り付けた駆動手段によって、駆動パンタグラフ２の一方の先端部のみあるいは双方の先端部をそれぞれ引っ張る構成にしても良い。また、駆動手段としては、モータとボールネジ機構に限られることなく、例えば油圧シリンダや空圧シリンダを用いてよい。
また、前記した実施形態では、接続リンク４として図３に示すように、左右に２本ずつ合計４本用いたが、これに限られることなく、少なくとも１本あればよい。
また、前記した実施形態では、試験片保持手段５〜８に対しその片側に、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフ等からなるリンク機構を配置した構成になっているが、これに限られることなく、試験片保持手段５〜８の左右両側に、すなわち試験片の両面をはさむように、それぞれ駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフ等からなるリンク機構を配置した構成にしてもよい。このような構成にすることで、試験片保持手段５〜８に生じがちなたわみ変形を少なくし、高精度の引張試験が実現できる。また、上述のようなたわみ変形を少なくするために、Ｓ１、Ｓ２軸に沿ってガイドレールを設け、このガイドレールによって試験片保持手段５〜８を案内するなど、他の手段を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】二軸引張試験装置を単軸引張試験機に組み付けた状態を示す正面図ある。
【図２】二軸引張試験装置の全体を示す正面図であって、（ａ）は駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分、（ｂ）は試験片保持手段５〜８の部分である。
【図３】(ａ)は二軸引張試験装置１００の駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分の詳細を示す正面図、（ｂ）は二軸引張試験装置１００のパンタグラフ２・３が油圧シリンダで引っ張られた状態を示す正面図
【図４】（ａ１）〜（ａ３）は駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分の動作を示す図、（ｂ１）〜（ｂ３）は試験片保持手段５〜８の動作を示す図
【図５】（ａ１）〜（ａ３）は駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分の動作を示す図、（ｂ１）〜（ｂ３）は引張ばね５Ｃ〜８Ｃを有する試験片保持手段５〜８の動作を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１ 試験片
２ 駆動パンタグラフ
３ 従動パンタグラフ
４ 接続リンク
５〜８ 試験片保持手段
５Ａ〜８Ａ 把持部
５Ｂ〜８Ｂ 支持部
５Ｃ〜８Ｃ 引張ばね（付勢手段）
１０ 駆動リンク部材
１１ 一端側駆動リンク片
１１Ａ〜１１Ｃ （駆動側）連結軸
１２ 他端側駆動リンク片
１２Ａ〜１２Ｃ （駆動側）連結軸
１３ 従動リンク部材
１４ 一端側従動リンク片
１４Ａ〜１４Ｃ （従動側）連結軸
１５ 他端側従動リンク片
１５Ａ〜１５Ｃ （従動側）連結軸
１００ 二軸引張試験装置
２００ 単軸引張試験機
Ｓ１・Ｓ２ 軸線
Ｏ 中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板材料の二軸引張試験に利用される引張試験装置に関し、一軸引張試験装置を用いて簡易な手段により二軸引張試験を実施することができる二軸引張試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の二軸引張試験装置として、特許文献１及び非特許文献１に示される技術が知られている。これら文献に示される二軸引張試験装置は、十字形の薄板試験片を用いて互いに直交する二軸方向に移動可能なつかみ治具を、二軸の四方向に配置された油圧シリンダの引張試験軸に固定する。そして、この二軸引張試験装置によれば、これら４台の油圧シリンダの駆動によってつかみ治具に保持された薄板試験片を四方向に引っ張り、これによって該薄板試験片の変形特性を試験することができる。
【特許文献１】特開平６‐１０９６０９号公報
【非特許文献１】塑性と加工（日本塑性加工学会誌）第４０巻第４５７号（１９９９−２）１４５〜１４９ページ「十字形試験片を用いた２軸引張試験による冷間圧延鋼板の等塑性仕事面の測定と定式」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような二軸引張試験装置では、直交する二軸に沿った四方向に試験片をそれぞれ引っ張る油圧シリンダを４台用いる装置が必要であり、これら４台の油圧シリンダを四方向に同期させて駆動することや、軸合わせが困難であるという問題があった。
また、非特許文献１に記載された技術では、互いに直交する軸上に配置される油圧シリンダのうち、同一軸上に配置される２台の油圧シリンダは、同一の油圧源から圧油が供給され、しかも、パンタグラフ等の等変位機構によって、同一軸上に配置される２台の油圧シリンダの変位が強制的に等しくなるように設定されている。
しかしながら、この場合にあっても、互いに直交する軸上に配置される油圧シリンダ同士の変位を同期させる調整が必要になっていた。
【０００４】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、１台の油圧シリンダ等の駆動手段によって直交する二軸に沿った四方向への引っ張り試験が可能となり、かつその引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができるとともに、従来の４台の油圧シリンダを用いた機構のような互いに直交する軸同士間の軸合わせ(油圧シリンダ同士の変位を同期させる調整)が不要となる簡易な構造の二軸引張試験装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明では、互いに直交する二軸の四方向に沿って試験片を引っ張ることにより該試験片の引張り試験を行う二軸引張試験装置であって、一方の軸に沿うように伸縮自在に設けられ両先端部のうち少なくとも一方に伸び方向の駆動力を与える駆動手段が連結される駆動パンタグラフと、他方の軸に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフと、これら駆動パンタグラフと従動パンタグラフの間に配置されて前記駆動パンタグラフの伸縮動作を前記従動パンタグラフに伝達する接続リンクと、を具備し、前記駆動パンタグラフ及び前記従動パンタグラフの各先端部には、前記試験片を保持するための試験片保持手段が取り付けられることを特徴とする。
【０００６】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動手段によって駆動パンタグラフが駆動された場合に、該駆動パンタグラフの伸縮動作が、接続リンクを介して従動パンタグラフに伝達される。これにより、駆動手段によって駆動パンタグラフの先端部を引っ張れば、接続リンクを介して該駆動パンタグラフの引っ張り動作が従動パンタグラフに伝達され、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフの各先端部位置に設けられた試験片保持手段を、直交する二軸に沿った四方向へ同時に移動させることができ、該試験片保持手段に保持された試験片の四方向への引っ張り試験が可能となる。また、このような二軸の四方向への試験片の引っ張り試験は、汎用の一軸の万能試験機を用いて行うことができるので、安価に装置を製作することができる。また、このような四方向への引っ張り動作は、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフを接続する接続リンクによって互いに同期させて行うことができるので、その結果、４台の駆動装置を用いた従来の機構のように、二軸の四方向に沿う面倒な軸合わせが不要となり、装置構造の簡素化を図ることが可能となる。
【０００７】
また、本発明では、前記駆動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の駆動リンク部材と、該駆動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側駆動リンク片と、前記駆動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側駆動リンク片とを有し、前記従動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の従動リンク部材と、該従動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側従動リンク片と、前記従動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側従動リンク片とを有し、前記駆動リンク部材を回転可能に連結する支持軸と、前記従動リンク部材を回転可能に連結する支持軸とが互いに共通する支持軸で構成される。また、一方のリンク片の長さを適宜変更し、リンク部材とリンク片の長さの比を変えることで、駆動側の軸と従動側の軸の移動比率を変更して、二軸のひずみ比を変えた試験が可能となる。
【０００８】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、前記駆動リンク部材を回転可能に連結する支持軸と、前記従動リンク部材を回転可能に連結する支持軸とが互いに共通する支持軸で構成されること、並びに、駆動パンタグラフと従動パンタグラフの間に配置されて前記駆動パンタグラフの伸縮動作を前記従動パンタグラフに伝達する接続リンクを具備することから、駆動パンタグラフの伸縮動作を確実に従動パンタグラフに伝達することができる。
【０００９】
また、本発明では、前記接続リンクは、前記一端側駆動リンク片または前記他端側駆動リンク片と前記駆動リンク部材とを回動自在に連結する駆動側連結軸と、前記一端側従動リンク片または前記他端側従動リンク片と前記従動リンク部材とを回動自在に連結する従動側連結軸との間に、それら連結軸に対して回動可能に連結されることが好ましい。
【００１０】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動パンタグラフの一方側駆動リンク片及び他方側駆動リンク片の先端部が、駆動手段によって一方の軸に沿って伸び方向に駆動されることで、該駆動パンタグラフ全体が伸縮動作する。このとき、駆動パンタグラフの伸縮動作は、接続リンクを介して該駆動パンタグラフの引っ張り動作が従動パンタグラフに伝達され、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフの各先端部位置に設けられた試験片保持手段を、直交する二軸に沿った四方向へ同時に移動させることができ、該試験片保持手段に保持された試験片の四方向への引っ張り試験が可能となる。
【００１１】
また、本発明では、前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の各先端部、並びに前記従動パンタグラフの一端側及び他端側従動リンク片の各先端部には、前記試験片を保持するための前記試験片保持手段が取り付けられる。
【００１２】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフがそれぞれ伸びるように変形するとき、駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部、及びに従動パンタグラフの一端側及び他端側従動リンク片の各先端部の変位によって、試験片保持手段が二軸の四方向に沿ってそれぞれ引っ張られる。これにより、試験片への二軸引っ張り試験が可能になる。
【００１３】
また、本発明では、前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部の少なくとも一方に、前記駆動手段が連結されている。
【００１４】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、駆動手段によって、駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部に伸び方向の駆動力を付与することができ、これにより、駆動パンタグラフを伸びるように変形させることができる。
【００１５】
また、本発明では、試験片保持手段は、試験片の端部を掴む把持部と、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフに連結される支持部とからなり、これら把持部と支持部との間に、付勢手段を設けることも可能である。
【００１６】
上記のように構成された二軸引張試験装置では、把持部と支持部との間に設けた付勢手段の弾性係数（例えばばね定数）を適宜設定することによって、変位を荷重に変換し荷重制御による二軸に沿った四方向への試験片の引っ張り試験が可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の二軸引張試験装置によれば、駆動手段によって駆動パンタグラフを引っ張れば、接続リンクを介して該駆動パンタグラフの引っ張り動作が従動パンタグラフに伝達されるので、例えば、駆動手段である例えば一台の油圧シリンダによって直交する二軸に沿った四方向への引っ張り試験が可能となり、かつその引っ張り動作を四方向について互いに同期させて行うことができる。その結果、従来のような４台の駆動装置を用いた機構のように、二軸の四方向に沿う面倒な軸合わせが不要となり、装置構造の簡素化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を図１〜図４を参照して説明する。図１は、互いに直交する二軸（軸Ｓ１、軸Ｓ２で示す）の四方向（矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示す方向）に沿って十字形の試験片１を引っ張ることにより引張り試験を行う二軸引張試験装置１００を示す図である。
二軸引張試験装置１００は、例えば図に示すように単軸引張試験機２００に組みつけられる。
具体的には、二軸引張試験装置１００は、上下に延びる一方の軸Ｓ１に沿った下側の先端部を単軸引張試験機２００の基盤２０１に連結され、軸Ｓ１に沿った上側に先端部を単軸引張試験機２００の可動プレート２０２に連結される。ここで、二軸引張試験装置１００の左右の先端部は、それぞれフリーになっている。
可動プレートは、例えばモータで駆動されるボールネジ機構等の駆動手段によって上下に移動可能である。
【００１９】
二軸引張試験装置１００は、図１及び図２（ａ）に示すように、一方の軸Ｓ１に沿うように伸縮自在に設けられ、下側の先端部が前記基盤２０１に連結されるとともに、上側の先端部が前記可動プレート２０２に連結される駆動パンタグラフ２と、他方の軸Ｓ２に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフ３と、これら駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の間に配置されて該駆動パンタグラフ２の伸縮動作を従動パンタグラフ３に伝達する接続リンク４と、を有している。また、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の各軸線Ｓ１・Ｓ２に沿う先端部位置（符号２Ａ・３Ａで示す）には、図１及び図２（ｂ）に示すような、十字形状の試験片１を保持するための試験片保持手段５〜８が取り付けられている。また、軸線Ｓ１に沿う試験片保持手段５・７の一つと試験片１との間、軸線Ｓ２に沿う試験片保持手段６・８の一つと試験片１との間には荷重測定を行うためのロードセルが設けられているが、図では省略されている。また、十字形の試験片１の四方向には、引っ張り時に該試験片１において、互いに直交する方向の荷重に対して、試験片中央部以外が変形の抵抗とならないようにスリットが形成されている。
【００２０】
駆動パンタグラフ２は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、試験片１が配置される中心位置と同位置にある中心軸Ｏを軸心としてその中央部分が回転自在に連結された２本の駆動リンク部材１０と、該駆動リンク部材１０の一端側に設けられた２本の一端側駆動リンク片１１と、該駆動リンク部材１０の他端側に設けられた２本の他端側駆動リンク片１２と、を有するものである。
一端側駆動リンク片１１は、駆動リンク部材１０の一端側にて連結軸１１Ａ・１１Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１１Ｃにより回動自在に連結されている。
他端側駆動リンク片１２は、駆動リンク部材１０の他端側にて連結軸１２Ａ・１２Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１２Ｃにより回動自在に連結されている。
ここで、一端側駆動リンク片１１及び他端側駆動リンク片１２の長さは、駆動リンク部材１０の略１／２である。
【００２１】
従動パンタグラフ３は、前記中心軸Ｏに中央部分が回転自在に連結された２本の従動リンク部材１３と、該従動リンク部材１３の一端側に設けられた２本の一端側従動リンク片１４と、該従動リンク部材１３の他端側に設けられた２本の他端側従動リンク片１５と、を有するものである。従動リンク部材１３の長さは、前記駆動リンク部材１０の長さと同一に設定されている。
一端側従動リンク片１４は、従動リンク部材１３の一端側にて連結軸１４Ａ・１４Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１４Ｃにより回動自在に連結されている。
他端側従動リンク片１５は、従動リンク部材１３の他端側にて連結軸１５Ａ・１５Ｂにより各基端部が回動自在に設けられるとともに、その先端部が接触されかつその接触部分が連結軸１５Ｃにより回動自在に連結されている。
ここで、一端側従動リンク片１４及び他端側従動リンク片１５の長さは、従動リンク部材１３の略１／２である。
【００２２】
接続リンク４は、駆動リンク部材１０と駆動リンク片１１・１２とを回動自在とする駆動側の連結軸１１Ａ・１１Ｂ・１２Ａ・１２Ｂ、従動リンク部材１３と従動リンク片１４・１５とを回動自在とする従動側の連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂとの間に合計４本配置される。なお、これら４本の接続リンク４を構成するリンク部材２０〜２３は、駆動側の各連結軸１１Ａ・１１Ｂ・１２Ａ・１２Ｂの一つが、従動パンタグラフ３に沿う軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側の連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂの中の一つに接続される。具体的には、リンク部材２０は、駆動側の連結軸１１Ａが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１４Ａに接続され、リンク部材２１は、駆動側の連結軸１１Ｂが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１５Ｂに接続され、リンク部材２２は、駆動側の連結軸１２Ａが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１５Ａに接続され、リンク部材２３は、駆動側の連結軸１２Ｂが軸Ｓ２を挟んで反対側にある従動側にある連結軸１４Ｂに接続される。なお、図３（ｂ）において、符号２２及び２３で示すリンク部材は、図面を見やすくするために一点鎖線で記している。
【００２３】
また、上述した試験片１を保持する試験片保持手段５〜８は、図２（ｂ）に示すように、十字形状の試験片１の端部を掴む把持部５Ａ〜８Ａと、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３に連結される支持部５Ｂ〜８Ｂとからなるものであって、これら支持部５Ｂ〜８Ｂは、駆動パンタグラフ２の一端側及び他端側駆動リンク片１１・１２の各先端位置にある連結軸１１Ｃ・１２Ｃ、従動パンタグラフ３の一端側及び他端側従動リンク片１４・１５の各先端位置にある連結軸１４Ｃ・１５Ｃにそれぞれ接続されている。
【００２４】
そして、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、単軸引張試験機２００の可動プレート２０２が駆動手段によって上方へ移動されると、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の動きを示す図４（ａ１）〜（ａ３）、及び試験片保持手段５〜８の動きを示す図４（ｂ１）〜（ｂ３）に示すように、駆動パンタグラフ２の一方側駆動リンク片１１の先端部が可動プレート２０２によって上方へ移動される一方、他方側駆動リンク片１２の先端部が単軸引張試験機の基盤２０１に固定されたままとなり、結果的に駆動パンタグラフ２全体が伸縮動作する。このとき、これら駆動リンク部材１０と駆動リンク片１１・１２との間、従動リンク部材１３と従動リンク片１４・１５との間には、駆動側連結軸１１Ａ〜１１Ｃ、１２Ａ〜１２Ｃ及び従動側連結軸１４Ａ〜１４Ｃ、１５Ａ〜１５Ｃを介して接続リンク４（リンク部材２０〜２３からなる）が接続されているので、該接続リンク４を通じて、駆動パンタグラフ２の伸縮動作が従動パンタグラフ３に伝達されることになる。
具体的には、可動プレート２０２と基盤２０１との間で、駆動パンタグラフ２の一方側駆動リンク片１１及び他方側駆動リンク片１２が引っ張られて、該駆動リンク片１１・１２が軸線Ｓ１に沿って互いに離間する方向に動作した場合には、該駆動リンク片１１・１２に設けられる駆動側連結軸１１Ａ・１１Ｂ・１２Ａ・１２Ｂが、従動パンタグラフ３の軸線Ｓ２から離れるように移動する。これによって、接続リンク４（リンク部材２０〜２３からなる）を経由して、該軸線Ｓ２を挟んで反対側に位置する従動側連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂは、従動パンタグラフ３の軸線Ｓ２に近接するように移動し、これよって該従動側連結軸１４Ａ・１４Ｂ・１５Ａ・１５Ｂが設けられる従動パンタグラフ３の従動リンク片１４・１５の先端部が、該従動パンタグラフ３の軸線Ｓ２に沿い離間する方向に動作する。
【００２５】
以上のような動作から、駆動パンタグラフ２を軸線Ｓ１に沿って互いに離間する方向に引っ張れば、接続リンク４を介して従動パンタグラフ３を軸線Ｓ２に沿って互いに離間する方向にすることになり、これに伴って、駆動パンタグラフ２の一端側及び他端側駆動リンク片１１・１２の各先端位置にある連結軸１１Ｃ・１２Ｃ、従動パンタグラフ３の一端側及び他端側従動リンク片１４・１５の各先端位置にある連結軸１４Ｃ・１５Ｃも互いに離間する方向に同時移動することになる。その結果、これら駆動リンク片１１・１２及び従動リンク片１４・１５の連結軸１１Ｃ・１２Ｃ・１４Ｃ・１５Ｃに設けられた試験片保持手段５〜８も同方向に移動することになり、該試験片保持手段５〜８に取り付けられた試験片１の二軸Ｓ１・Ｓ２に沿う四方向の引っ張り試験が可能となる。なお、連結軸１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの８点は、試験中、常に同じ円上に存在する。
【００２６】
以上詳細に説明した二軸引張試験装置１００では、可動プレート２０２と基盤２０１との間で駆動パンタグラフ２が駆動された場合に、該駆動リンク部材１０の伸縮動作が、接続リンク４を介して従動パンタグラフ３に伝達される。これにより、駆動パンタグラフ２を引っ張れば、接続リンク４を介して該駆動パンタグラフ２の引っ張り動作が従動パンタグラフ３に伝達されて、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の各先端部位置に設けられた試験片保持手段５〜８を、直交する二軸Ｓ１・Ｓ２に沿った四方向へ移動させることができ、そして、試験片保持手段５〜８に保持された試験片１の四方向への引っ張り試験が可能となる。これにより、ロードセルに荷重測定並びに予め試験片に貼り付けたひずみゲージによるひずみ測定から、二軸引張時の試験片１の変形特性(応力とひずみの関係)を把握することができる。
また、このような四方向への引っ張り動作は、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３を接続する接続リンク４によって互いに同期させて行うことができるので、その結果、従来のような４台の油圧シリンダを用いた機構のように、二軸Ｓ１・Ｓ２の四方向に沿う面倒な軸合わせが不要となり、装置構造の簡素化を図ることが可能となる。また、このような二軸Ｓ１・Ｓ２の四方向への試験片の引っ張り試験は、汎用の一軸の万能試験機を用いて行うことができるので、既存の単軸引張試験機２００にリンク機構を組み込むことで安価に装置を製作することができる。また、接続リンク４を構成するリンク部材２０〜２３はその長さを適宜変更することで、駆動側の軸Ｓ１と従動側の軸Ｓ２の移動比率を変更して、二軸Ｓ１・Ｓ２のひずみ比を変えた引っ張り試験が可能となる。また、一方のリンク片の長さを適宜変更し、リンク部材とリンク片の長さの比を変えることで、駆動側の軸と従動側の軸の移動比率を変更して、二軸のひずみ比を変えた試験が可能になる。
【００２７】
なお、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、上述した試験片１を保持する試験片保持手段５〜８を、十字形状の試験片１の端部を掴む把持部５Ａ〜８Ａと、駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３に連結される支持部５Ｂ〜８Ｂとを一体に設けたが、これに限定されず、図５に示されるように、各試験片保持手段５〜８において、把持部５Ａ〜８Ａと支持部５Ｂ〜８Ｂとを別体にし、これら把持部５Ａ〜８Ａと支持部５Ｂ〜８Ｂとの間に、該把持部５Ａ〜８Ａを軸線Ｓ１・Ｓ２に沿う外方に付勢する引張ばね５Ｃ〜８Ｃを設けても良い。そして、このような把持部５Ａ〜８Ａと支持部５Ｂ〜８Ｂとの間に設けた引張ばね５Ｃ〜８Ｃのばね定数を適宜変更することによって、駆動側の軸Ｓ１、従動側の軸Ｓ２への応力比を変えた試験が可能となる。なお、図５（ａ１）〜（ａ３）は駆動パンタグラフ２及び従動パンタグラフ３の動きを示す図であり、図５（ｂ１）〜（ｂ３）は、引張ばね５Ｃ〜８Ｃを有する試験片保持手段５〜８の動きを示す図である。
【００２８】
また、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、駆動側及び従動側のリンク片の長さを、ともに駆動側及び従動側のリンク部材の長さの１／２に設定しているが、これに限られることなく、一方のリンク片の長さを適宜変更し、リンク部材とリンク片の長さの比を変えることで、駆動側の軸と従動側の軸の移動比率を変更してもよい。この場合、二軸のひずみ比を変えた試験が可能となる。
また、上記のように構成された二軸引張試験装置１００では、駆動パンタグラフ２の引っ張り動作を従動パンタグラフ３に伝達する接続リンク４のリンク部材２０〜２３について、一方の軸線Ｓ１に沿う駆動パンタグラフ２から、他方の軸線Ｓ２に沿う従動パンタグラフ３への力の伝達量を調整するために、リンク部材２０〜２３の長さを長くしたり、短くしたりと適宜、調整しても良い。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、前記した実施形態では、二軸引張試験装置１００を単軸引張試験機２００に組みつけて、駆動パンタグラフ２の下側の先端部を固定、上側の先端部を移動可能な構成にしたが、本発明の二軸引張試験装置は、必ずしも単軸引張試験機２００に組みつけて使用される必要はなく、フレームに取り付けた駆動手段によって、駆動パンタグラフ２の一方の先端部のみあるいは双方の先端部をそれぞれ引っ張る構成にしても良い。また、駆動手段としては、モータとボールネジ機構に限られることなく、例えば油圧シリンダや空圧シリンダを用いてよい。
また、前記した実施形態では、接続リンク４として図３に示すように、左右に２本ずつ合計４本用いたが、これに限られることなく、少なくとも１本あればよい。
また、前記した実施形態では、試験片保持手段５〜８に対しその片側に、駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフ等からなるリンク機構を配置した構成になっているが、これに限られることなく、試験片保持手段５〜８の左右両側に、すなわち試験片の両面をはさむように、それぞれ駆動パンタグラフ及び従動パンタグラフ等からなるリンク機構を配置した構成にしてもよい。このような構成にすることで、試験片保持手段５〜８に生じがちなたわみ変形を少なくし、高精度の引張試験が実現できる。また、上述のようなたわみ変形を少なくするために、Ｓ１、Ｓ２軸に沿ってガイドレールを設け、このガイドレールによって試験片保持手段５〜８を案内するなど、他の手段を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】二軸引張試験装置を単軸引張試験機に組み付けた状態を示す正面図ある。
【図２】二軸引張試験装置の全体を示す正面図であって、（ａ）は駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分、（ｂ）は試験片保持手段５〜８の部分である。
【図３】(ａ)は二軸引張試験装置１００の駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分の詳細を示す正面図、（ｂ）は二軸引張試験装置１００のパンタグラフ２・３が油圧シリンダで引っ張られた状態を示す正面図
【図４】（ａ１）〜（ａ３）は駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分の動作を示す図、（ｂ１）〜（ｂ３）は試験片保持手段５〜８の動作を示す図
【図５】（ａ１）〜（ａ３）は駆動パンタグラフ２、従動パンタグラフ３、接続リンク４で構成される部分の動作を示す図、（ｂ１）〜（ｂ３）は引張ばね５Ｃ〜８Ｃを有する試験片保持手段５〜８の動作を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１ 試験片
２ 駆動パンタグラフ
３ 従動パンタグラフ
４ 接続リンク
５〜８ 試験片保持手段
５Ａ〜８Ａ 把持部
５Ｂ〜８Ｂ 支持部
５Ｃ〜８Ｃ 引張ばね（付勢手段）
１０ 駆動リンク部材
１１ 一端側駆動リンク片
１１Ａ〜１１Ｃ （駆動側）連結軸
１２ 他端側駆動リンク片
１２Ａ〜１２Ｃ （駆動側）連結軸
１３ 従動リンク部材
１４ 一端側従動リンク片
１４Ａ〜１４Ｃ （従動側）連結軸
１５ 他端側従動リンク片
１５Ａ〜１５Ｃ （従動側）連結軸
１００ 二軸引張試験装置
２００ 単軸引張試験機
Ｓ１・Ｓ２ 軸線
Ｏ 中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する二軸の四方向に沿って試験片を引っ張ることにより該試験片の引張り試験を行う二軸引張試験装置であって、
一方の軸に沿うように伸縮自在に設けられ両先端部のうち少なくとも一方に伸び方向の駆動力を与える駆動手段が連結される駆動パンタグラフと、他方の軸に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフと、これら駆動パンタグラフと従動パンタグラフの間に配置されて前記駆動パンタグラフの伸縮動作を前記従動パンタグラフに伝達する接続リンクと、を具備し、
前記駆動パンタグラフ及び前記従動パンタグラフの各先端部には、前記試験片を保持するための試験片保持手段が取り付けられることを特徴とする二軸引張試験装置。
【請求項２】
前記駆動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の駆動リンク部材と、該駆動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側駆動リンク片と、前記駆動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側駆動リンク片とを有し、
前記従動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の従動リンク部材と、該従動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側従動リンク片と、前記従動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側従動リンク片とを有し、
前記駆動リンク部材を回転可能に連結する支持軸と、前記従動リンク部材を回転可能に連結する支持軸とが互いに共通する支持軸で構成されることを特徴とする請求項１に記載の二軸引張試験装置。
【請求項３】
前記接続リンクは、前記一端側駆動リンク片または前記他端側駆動リンク片と前記駆動リンク部材とを回動自在に連結する駆動側連結軸と、前記一端側従動リンク片または前記他端側従動リンク片と前記従動リンク部材とを回動自在に連結する従動側連結軸との間に、それら連結軸に対して回動可能に連結されることを特徴とする請求項２に記載の二軸引張試験装置。
【請求項４】
前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の各先端部、並びに前記従動パンタグラフの一端側及び他端側従動リンク片の各先端部には、前記試験片を保持するための前記試験片保持手段が取り付けられることを特徴とする請求項２または３に記載の二軸引張試験装置。
【請求項５】
前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部の少なくとも一方に、前記駆動手段が連結されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の二軸引張試験装置。
【請求項６】
前記試験片保持手段は、前記試験片の端部を掴む把持部と、前記駆動パンタグラフ及び前記従動パンタグラフに連結される支持部とを有し、これら把持部と支持部との間に付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の二軸引張試験装置。
【請求項１】
互いに直交する二軸の四方向に沿って試験片を引っ張ることにより該試験片の引張り試験を行う二軸引張試験装置であって、
一方の軸に沿うように伸縮自在に設けられ両先端部のうち少なくとも一方に伸び方向の駆動力を与える駆動手段が連結される駆動パンタグラフと、他方の軸に沿うように伸縮自在に設けられた従動パンタグラフと、これら駆動パンタグラフと従動パンタグラフの間に配置されて前記駆動パンタグラフの伸縮動作を前記従動パンタグラフに伝達する接続リンクと、を具備し、
前記駆動パンタグラフ及び前記従動パンタグラフの各先端部には、前記試験片を保持するための試験片保持手段が取り付けられることを特徴とする二軸引張試験装置。
【請求項２】
前記駆動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の駆動リンク部材と、該駆動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側駆動リンク片と、前記駆動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側駆動リンク片とを有し、
前記従動パンタグラフは、中央部分が回転自在に連結された２本の従動リンク部材と、該従動リンク部材の一端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の一端側従動リンク片と、前記従動リンク部材の他端側にて各基端部が回動自在に設けられるとともにそれらの先端部が互いに回動自在に連結された２本の他端側従動リンク片とを有し、
前記駆動リンク部材を回転可能に連結する支持軸と、前記従動リンク部材を回転可能に連結する支持軸とが互いに共通する支持軸で構成されることを特徴とする請求項１に記載の二軸引張試験装置。
【請求項３】
前記接続リンクは、前記一端側駆動リンク片または前記他端側駆動リンク片と前記駆動リンク部材とを回動自在に連結する駆動側連結軸と、前記一端側従動リンク片または前記他端側従動リンク片と前記従動リンク部材とを回動自在に連結する従動側連結軸との間に、それら連結軸に対して回動可能に連結されることを特徴とする請求項２に記載の二軸引張試験装置。
【請求項４】
前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の各先端部、並びに前記従動パンタグラフの一端側及び他端側従動リンク片の各先端部には、前記試験片を保持するための前記試験片保持手段が取り付けられることを特徴とする請求項２または３に記載の二軸引張試験装置。
【請求項５】
前記駆動パンタグラフの一端側及び他端側駆動リンク片の先端部の少なくとも一方に、前記駆動手段が連結されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の二軸引張試験装置。
【請求項６】
前記試験片保持手段は、前記試験片の端部を掴む把持部と、前記駆動パンタグラフ及び前記従動パンタグラフに連結される支持部とを有し、これら把持部と支持部との間に付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の二軸引張試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２４４１８３（Ｐ２００９−２４４１８３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２９０９（Ｐ２００８−９２９０９）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（３０５０６０１５４）ユニバーサル製缶株式会社 (219)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（３０５０６０１５４）ユニバーサル製缶株式会社 (219)
【Ｆターム（参考）】
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