JP2834291B2 - 試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモーメント無しの締付け装置 - Google Patents
試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモーメント無しの締付け装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、試験片端部を受けるための受け要素が球状
対向面に収容される球状外側面を有しているような試験
片（被試験体）に引張りおよび又は圧縮荷重を与えるた
めの試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモーメ
ント無しの締付け装置に関する。
対向面に収容される球状外側面を有しているような試験
片（被試験体）に引張りおよび又は圧縮荷重を与えるた
めの試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモーメ
ント無しの締付け装置に関する。
試験機において試験片（被試験体）を引張り試験ない
し圧縮試験する際、試験片はできるだけ正確に規定した
荷重が与えられねばならない。即ち試験片を締め付ける
際および荷重する際、試験片に望ましくない曲げ荷重が
かからないようにしなければならない。そのような曲げ
荷重は例えば試験片の傾き、締付けヘッドのずれ、試験
片の締付け個所における製作誤差あるいは類似した要因
によって生ずる。これは特に、曲げ荷重に対して特に敏
感であるセラミックス試験片に対して当てはまる。
し圧縮試験する際、試験片はできるだけ正確に規定した
荷重が与えられねばならない。即ち試験片を締め付ける
際および荷重する際、試験片に望ましくない曲げ荷重が
かからないようにしなければならない。そのような曲げ
荷重は例えば試験片の傾き、締付けヘッドのずれ、試験
片の締付け個所における製作誤差あるいは類似した要因
によって生ずる。これは特に、曲げ荷重に対して特に敏
感であるセラミックス試験片に対して当てはまる。
試験片に対して曲げモーメント無しの締付けを行うよ
うにした装置は既に種々知られている。それら場合、試
験片は球面で接触支持ないし保持される。しかしこれら
の装置は例えばセラミックス試験片の引張りおよび又は
圧縮試験に対して利用できない。公知の装置は引張り試
験しかできない（ドイツ連邦共和国特許第671954号公
報、ドイツ連邦共和国特許出願公告第2306393号公報参
照）か、あるいは試験力が摩擦によって受け要素を介し
て試験片ないし試験片端部に伝達されるので、試験片端
部ないし試験片頭部を締め付けるための特別な締付け装
置を必要とする（ドイツ連邦共和国特許第2028030号公
報参照）。
うにした装置は既に種々知られている。それら場合、試
験片は球面で接触支持ないし保持される。しかしこれら
の装置は例えばセラミックス試験片の引張りおよび又は
圧縮試験に対して利用できない。公知の装置は引張り試
験しかできない（ドイツ連邦共和国特許第671954号公
報、ドイツ連邦共和国特許出願公告第2306393号公報参
照）か、あるいは試験力が摩擦によって受け要素を介し
て試験片ないし試験片端部に伝達されるので、試験片端
部ないし試験片頭部を締め付けるための特別な締付け装
置を必要とする（ドイツ連邦共和国特許第2028030号公
報参照）。
本発明の目的は、従来の欠点を除去し、できるだけ簡
単に製造でき且つ容易に操作できる特にセラミック試験
片に対する曲げモーメント無しの締付け装置を作ること
にある。
単に製造でき且つ容易に操作できる特にセラミック試験
片に対する曲げモーメント無しの締付け装置を作ること
にある。
本発明によればこの目的は、試験片端部を受けるため
の受け要素が球状対向面に収容される球状外側面を有し
ているような試験片に引張りおよび又は圧縮荷重を与え
るための試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモ
ーメント無しの締付け装置において、前記受け要素が、
試験片端部にかみ合い結合される球として形成されてい
ることによって達成される。
の受け要素が球状対向面に収容される球状外側面を有し
ているような試験片に引張りおよび又は圧縮荷重を与え
るための試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモ
ーメント無しの締付け装置において、前記受け要素が、
試験片端部にかみ合い結合される球として形成されてい
ることによって達成される。
試験片端部がかみ合い接続で結合されている球を利用
することによって、特に非常にもろい試験片に対して採
用できるような単純且つ容易に製造でき簡単に操作でき
る締付け装置が得られる。試験片端部の球面支持によ
り、試験片を締め付ける際および続いて荷重をかける際
に、試験片端部はほとんど強制されずに自由に移動調整
できるので、試験片における曲げモーメントの発生は防
止される。
することによって、特に非常にもろい試験片に対して採
用できるような単純且つ容易に製造でき簡単に操作でき
る締付け装置が得られる。試験片端部の球面支持によ
り、試験片を締め付ける際および続いて荷重をかける際
に、試験片端部はほとんど強制されずに自由に移動調整
できるので、試験片における曲げモーメントの発生は防
止される。
球は鋼、セラミックス、硬質合金あるいは複合材料か
ら成り、その場合例えば市販の軸受球が利用できる。
ら成り、その場合例えば市販の軸受球が利用できる。
球が球殻内に収容され、この球殻が保持リングなどを
介して球に隙間なしに当てられるような実施態様が有利
である。球状が円錐状あるいはくさび状外側面を有し、
保持リングがその外側面に合った対向面を有しているこ
とによって、球と球殻との迅速且つ確実な結合が行え
る。目的に適って、球殻は力伝達要素に配置され、この
力伝達要素が締付け装置の別の要素ないし試験機に結合
される。特に荷重中における試験片端部の相対移動調整
性は、球および又は球殻が小さな摩擦係数の被膜を有し
ているとき、および球と球殻との間に潤滑剤が入れられ
ているとき、一層改善される。丸棒試験片を締め付ける
ために、球が目的に適って孔を有し、この孔に丸棒試験
片の端部が収容され、公知の固定方法で固定され、これ
によって試験片と締付け装置との間の隙間のない結合が
保証される。平板試験片を受けるために、球は外周面に
球状の研磨加工面を備えている。平板試験片の端部は球
における研磨加工面に合わされた孔あるいは横孔を備え
ている。環状研磨加工面および試験片端部における孔あ
るいは横孔はその場合円筒状あるいは円錐状（截頭円錐
状）に形成される。
介して球に隙間なしに当てられるような実施態様が有利
である。球状が円錐状あるいはくさび状外側面を有し、
保持リングがその外側面に合った対向面を有しているこ
とによって、球と球殻との迅速且つ確実な結合が行え
る。目的に適って、球殻は力伝達要素に配置され、この
力伝達要素が締付け装置の別の要素ないし試験機に結合
される。特に荷重中における試験片端部の相対移動調整
性は、球および又は球殻が小さな摩擦係数の被膜を有し
ているとき、および球と球殻との間に潤滑剤が入れられ
ているとき、一層改善される。丸棒試験片を締め付ける
ために、球が目的に適って孔を有し、この孔に丸棒試験
片の端部が収容され、公知の固定方法で固定され、これ
によって試験片と締付け装置との間の隙間のない結合が
保証される。平板試験片を受けるために、球は外周面に
球状の研磨加工面を備えている。平板試験片の端部は球
における研磨加工面に合わされた孔あるいは横孔を備え
ている。環状研磨加工面および試験片端部における孔あ
るいは横孔はその場合円筒状あるいは円錐状（截頭円錐
状）に形成される。
本発明に基づく有利な実施態様において、研磨加工面
が円錐状（截頭円錐状）に形成されているとき、その円
錐なしい円錐角が、試験片に引張りあるいは圧縮荷重が
かかった際に研磨加工面ないし接触面において試験片と
球との間に荷重方向に対して直角の相対運動に関してセ
ルフロックが生ずるように、小さく決められている。こ
れによって簡単な方法で、試験片と球との隙間のない結
合ができる。かかる試験片と締付け装置との結合は、試
験片に（引張り・圧縮の）交番荷重が与えられねばなら
ないときに必要である。
が円錐状（截頭円錐状）に形成されているとき、その円
錐なしい円錐角が、試験片に引張りあるいは圧縮荷重が
かかった際に研磨加工面ないし接触面において試験片と
球との間に荷重方向に対して直角の相対運動に関してセ
ルフロックが生ずるように、小さく決められている。こ
れによって簡単な方法で、試験片と球との隙間のない結
合ができる。かかる試験片と締付け装置との結合は、試
験片に（引張り・圧縮の）交番荷重が与えられねばなら
ないときに必要である。
以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説
明する。
明する。
第１図において平板試験片１は両端に、球2,2′がは
め込まれている孔９（第４図参照）を備えている。球2,
2′は公知の材料例えば鋼、セラミックス、硬質合金あ
るいは複合材料から成っている。この場合市販の軸受球
も利用できる。試験片１の球2,2′および孔９の直径は
互いに一致されている。球2,2′および孔９の直径はで
きるだけ小さく決められている。球2,2′はその外周面
に平板試験片１を受けるための環状ないし円筒状の研磨
加工面3,3′を有している。平板試験片１の孔９は同様
に円筒状に形成されているので、試験片１は球2,2′に
面接触する。しかし球2,2′と平板試験片１とを線接触
させることも考えられ、その場合例えば球は研磨加工面
3,3′を持たず、平板試験片１が円筒状孔を有する。
め込まれている孔９（第４図参照）を備えている。球2,
2′は公知の材料例えば鋼、セラミックス、硬質合金あ
るいは複合材料から成っている。この場合市販の軸受球
も利用できる。試験片１の球2,2′および孔９の直径は
互いに一致されている。球2,2′および孔９の直径はで
きるだけ小さく決められている。球2,2′はその外周面
に平板試験片１を受けるための環状ないし円筒状の研磨
加工面3,3′を有している。平板試験片１の孔９は同様
に円筒状に形成されているので、試験片１は球2,2′に
面接触する。しかし球2,2′と平板試験片１とを線接触
させることも考えられ、その場合例えば球は研磨加工面
3,3′を持たず、平板試験片１が円筒状孔を有する。
球2,2′はそれぞれ球殻4,4′内に収容されている。こ
れらの球殻4,4′はくさび状あるいは円錐状の外側面5,
5′（第1A図参照）を有している。保持リング6,6′はそ
の外周面5,5に対応して形成され、この実施例の場合、
円形（第1A図）をしており、円錐状外側面5,5′に合わ
せた対向面ないし内周面を有している。この保持リング
6,6分を介して球殻4,4′は球2,2′に当てられる。この
ために保持リング6,6′は、球2,2′と球殻4,4′とが隙
間なしに結合されるように、それぞれ円錐面上を移動さ
れる。
れらの球殻4,4′はくさび状あるいは円錐状の外側面5,
5′（第1A図参照）を有している。保持リング6,6′はそ
の外周面5,5に対応して形成され、この実施例の場合、
円形（第1A図）をしており、円錐状外側面5,5′に合わ
せた対向面ないし内周面を有している。この保持リング
6,6分を介して球殻4,4′は球2,2′に当てられる。この
ために保持リング6,6′は、球2,2′と球殻4,4′とが隙
間なしに結合されるように、それぞれ円錐面上を移動さ
れる。
上側および下側の球殻4,4′の外側面5,5′における円
錐面は、図示されているように異なって形成されている
（外側面５′は試験片１に向かって細くなり、外側面５
は試験片１から離れる方向に細くなっている）ので、垂
直の締付けの際に、上側の保持リング６も自動的に最終
位置に固定される。しかし外側面５を外側面５′と同じ
ように形成することもできる。この場合、保持リング６
はその作業位置にばね要素やピンなどで固定されねばな
らない。
錐面は、図示されているように異なって形成されている
（外側面５′は試験片１に向かって細くなり、外側面５
は試験片１から離れる方向に細くなっている）ので、垂
直の締付けの際に、上側の保持リング６も自動的に最終
位置に固定される。しかし外側面５を外側面５′と同じ
ように形成することもできる。この場合、保持リング６
はその作業位置にばね要素やピンなどで固定されねばな
らない。
保持リング6,6′は例えばくさび状外側面5,5′（第1A
図で破線で図示）の場合に、矩形あるいは別の適当な形
状を有するか、あるいは異なった方式で例えばシャック
ルの形に形成される。
図で破線で図示）の場合に、矩形あるいは別の適当な形
状を有するか、あるいは異なった方式で例えばシャック
ルの形に形成される。
球2,2′および又は球殻4,4′は小さな摩擦係数の例え
ば合成樹脂、金属炭化物あるいは窒化物などから成る被
膜が設けられる。球2,2′と球殻4,4′との間に追加的に
潤滑剤が入れられる。このようにして球2,2′と球殻4,
4′の相対運動性は高められ、ないしは摩擦が一層減少
されるので、荷重のもとでも球2,2′と球殻4,4′は相対
運動できる。
ば合成樹脂、金属炭化物あるいは窒化物などから成る被
膜が設けられる。球2,2′と球殻4,4′との間に追加的に
潤滑剤が入れられる。このようにして球2,2′と球殻4,
4′の相対運動性は高められ、ないしは摩擦が一層減少
されるので、荷重のもとでも球2,2′と球殻4,4′は相対
運動できる。
球殻4,4′は、軸棒7,7′に支持されている力伝達要素
13,13′に配置されている。軸棒7,7′は引張り力Ｆを導
入するために、支持ブラケット8,8′あるいは別の適当
な方法で試験機10,10′（試験機の横梁あるいは駆動装
置）に結合されている。球殻4,4′ないし力伝達要素13,
13′と試験機10,10′との結合は、図示していない別の
方式でも行える。第１図に示した配置構造は引張り試験
に対して適している。
13,13′に配置されている。軸棒7,7′は引張り力Ｆを導
入するために、支持ブラケット8,8′あるいは別の適当
な方法で試験機10,10′（試験機の横梁あるいは駆動装
置）に結合されている。球殻4,4′ないし力伝達要素13,
13′と試験機10,10′との結合は、図示していない別の
方式でも行える。第１図に示した配置構造は引張り試験
に対して適している。
第２図には、孔付きの球12,12′がはめ込まれた孔15,
15′を盛った丸棒試験片１′を受けるための締付け装置
が示されている。この場合、滑らかな丸棒試験片１′は
両端が孔付きの球12,12′にはめ込まれ、例えば溶接、
ろう付け、貼着あるいは焼ばめによって球12,12′に結
合されている。球12,12′と試験片１′との結合は試験
終了後において適当な方法で、例えば加熱によって再び
解かれる。他の点については第１図における実施例に相
応している。
15′を盛った丸棒試験片１′を受けるための締付け装置
が示されている。この場合、滑らかな丸棒試験片１′は
両端が孔付きの球12,12′にはめ込まれ、例えば溶接、
ろう付け、貼着あるいは焼ばめによって球12,12′に結
合されている。球12,12′と試験片１′との結合は試験
終了後において適当な方法で、例えば加熱によって再び
解かれる。他の点については第１図における実施例に相
応している。
第３図には、引張り試験並びに圧縮試験に適している
配置構造が示されている。この場合、球殻4,4′ないし
力伝達要素13,13′は締付け要素11′に例えば締付けボ
ルトによってかみ合い結合ないし摩擦結合で収容されて
いる。締付け要素11′は試験機10′に固く結合されてい
る。このようにして試験片１について引張り試験並びに
圧縮試験が行える。他の点については第１図および第２
図の実施例に相応している。
配置構造が示されている。この場合、球殻4,4′ないし
力伝達要素13,13′は締付け要素11′に例えば締付けボ
ルトによってかみ合い結合ないし摩擦結合で収容されて
いる。締付け要素11′は試験機10′に固く結合されてい
る。このようにして試験片１について引張り試験並びに
圧縮試験が行える。他の点については第１図および第２
図の実施例に相応している。
引張りおよび圧縮試験に対しても孔付きの試験片が利
用される。球2,2′における研磨加工面3,3′並びに試験
片端部の孔９は、この場合第４図に示されているように
円錐状ないし截頭円錐状に形成されている。円錐角ない
しくさび角は、球2,2′と試験片１が荷重方向に対して
直角に相対運動する際に両者がセルフロックされるよう
に小さく決められている。このようにして、球2,2′と
試験片１は、（引張り・圧縮の）交番荷重に対して必要
であるような隙間のない結合が行われる。試験片１は例
えば貼着によって点状に球2,2′に固定される。試験片
１の球2,2′への固定は、第４図に破線で示したように
試験片１の両端における円錐角が逆向きに延びているよ
うに球2,2′が球殻4,4′にはめ込まれることによっても
行える。試験片１における横孔は対応した向きの円錐状
に形成される。
用される。球2,2′における研磨加工面3,3′並びに試験
片端部の孔９は、この場合第４図に示されているように
円錐状ないし截頭円錐状に形成されている。円錐角ない
しくさび角は、球2,2′と試験片１が荷重方向に対して
直角に相対運動する際に両者がセルフロックされるよう
に小さく決められている。このようにして、球2,2′と
試験片１は、（引張り・圧縮の）交番荷重に対して必要
であるような隙間のない結合が行われる。試験片１は例
えば貼着によって点状に球2,2′に固定される。試験片
１の球2,2′への固定は、第４図に破線で示したように
試験片１の両端における円錐角が逆向きに延びているよ
うに球2,2′が球殻4,4′にはめ込まれることによっても
行える。試験片１における横孔は対応した向きの円錐状
に形成される。
第１図は引張り試験用の孔付き平形試験片に対する締付
け装置の断面図、第1A図および第1B図はそれぞれ第１図
におけるＡ−Ｂ線およびＣ−Ｄ線に沿った断面図、第２
図は引張り試験用の丸棒試験片に対する締付け装置の一
部断面図、第３図は引張りおよび又は圧縮試験用の丸棒
試験片に対する締付け装置の一部断面図、第４図は研磨
加工面が円錐状ないし裁頭円錐状に形成された球および
孔付き平板試験片の図である。 1,1′……試験片、2,2′……球、3,3′……研磨加工
面、4,4′……球殻、5,5′球殻の外側面、6,6′……保
持リング、９……横孔、10,10′……試験機、12,12′…
…球。
け装置の断面図、第1A図および第1B図はそれぞれ第１図
におけるＡ−Ｂ線およびＣ−Ｄ線に沿った断面図、第２
図は引張り試験用の丸棒試験片に対する締付け装置の一
部断面図、第３図は引張りおよび又は圧縮試験用の丸棒
試験片に対する締付け装置の一部断面図、第４図は研磨
加工面が円錐状ないし裁頭円錐状に形成された球および
孔付き平板試験片の図である。 1,1′……試験片、2,2′……球、3,3′……研磨加工
面、4,4′……球殻、5,5′球殻の外側面、6,6′……保
持リング、９……横孔、10,10′……試験機、12,12′…
…球。
Claims (12)
- 【請求項１】試験片に引張りおよび又は圧縮荷重を与え
るための試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモ
ーメント無しの締付け装置において、 試験片端部を受けるための受け要素を有し、 前記受け要素は、試験片端部にかみ合い結合される球
（2.2′12,12′）として形成されており、 前記球（2,2′12,12′）は、球状対向面に収容される球
状外側面を有し、 前記球状外側面は、試験片に引張りおよび又は圧縮荷重
が与えられる方向に対し直交する方向に位置する ことを特徴とする試験片特にセラミックス試験片に対す
る曲げモーメント無しの締付け装置。 - 【請求項２】前記球（2,2′12,12′）が鋼、セラミック
ス、硬質合金あるいは複合材料から成っていることを特
徴とする請求項１記載の締付け装置。 - 【請求項３】前記球（2,2′12,12′）が球殻（4,4）内
に収容され、この球殻（4,4′）が保持リング（6,6′）
などを介して球（2,2,12,12′）に間隙なしに当てられ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の締付け装置。 - 【請求項４】前記球殻（4,4′）が円錐状あるいはくさ
び状外側面（5,5′）を有し、保持リング（6,6′）が外
側面（5,5′）に合わされた対向面を有していることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の締
付け装置。 - 【請求項５】前記球殻（4,4′）が力伝達要素（13,1
3′）に配置され、この力伝達要素（13,13′）が締付け
装置の別の要素ないし試験機（10）に結合されることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の締
付け装置。 - 【請求項６】前記球（2,2′12,12′）がおよび又は球殻
（4,4′）が小さな摩擦係数の被膜を有していることを
特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の締
付け装置。 - 【請求項７】前記球（2,2′12,12′）と球殻（4,4′）
との間に潤滑剤が入れられていることを特徴とする請求
項１ないし６のいずれか１つに記載の締付け装置。 - 【請求項８】前記球（12,12′）が孔（15,15′）を有
し、この孔（15,15′）に丸棒試験片（１′）の端部
が、収容されかつ、例えば焼きばめ、溶接、ろう付けあ
るいは貼着によって固定されていることを特徴とする請
求項１ないし７のいずれか１つに記載の締付け装置。 - 【請求項９】前記球（2,2′）が外周面に環状の研磨加
工面（3,3′）を有し、平板試験片（１）を受けるため
に、前記研磨加工面（3,3′）に適合した孔あるいは横
孔（９）が試験片端部にあることを特徴とする請求項１
ないし８のいずれか１つに記載の締付け装置。 - 【請求項１０】前記研磨加工面（3,3′）が円筒状ある
いは円錐状（截頭円錐状）にに形成され、試験片端部に
ある孔あるいは横孔（９）が研磨加工面（3,3′）の形
状に合わされていることを特徴とする請求項１ないし９
のいずれか１つに記載の締付け装置。 - 【請求項１１】前記研磨加工面（3,3′）が円錐状（截
頭円錐状）に形成されているとき、その円錐ないし円錐
角が、試験片（１）に引張りあるいは圧縮荷重がかかっ
た際に研磨加工面ないし接触面において試験片（１）と
球（2,2′）との間に荷重方向（Ｆ）に対して直角の相
対運動に関してセルフロックが生ずるように、小さく決
められていることを特徴とする請求項１ないし10のいず
れか１つに記載の締付け装置。 - 【請求項１２】前記研磨加工面（3,3′）が円錘状に形
成されているとき、試験片端部にある球（2,2′）が、
円錐角が互いに逆向きに延びるように球殻（4,4′）に
はめ込まれていることを特徴とする請求項１ないし11の
いずれか１つに記載の締付け装置。
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