JP3124290U - 負荷用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷面を正確に形成保持できる負荷用治具を提供する。
【解決手段】材料試験機に固定する連結部材４に上ピン５を介して上負荷部材６を横方向に回転可能に連結し、前記上負荷部材６に下ピン７を介して下負荷部材８を前後方向に回転可能に連結し、前記上ピン５と上負荷部材６、下ピン７と下負荷部材８を螺合により一体化する。この上ピン５の回転を抑制する上トルク管理ネジ１０を上負荷部材６に、下ピン５の回転を抑制する下トルク管理ネジ１１を下負荷部材８に設ける。予め試料無しで荷重を負荷して圧縮操作を行い、負荷用治具１を上昇させることにより負荷面２８ａを保持し、実圧縮試験を行う。
【選択図】 図１

Description

本考案は、圧縮試験や曲げ試験時の試料の平面部に正確な負荷面が形成できる負荷用治具に関する。

従来、材料試験機において試料の平面部を負荷面として試験力を負荷し、その試料の圧縮強度や曲げ強度を試験する場合、一般に図４に示すような球座機構を利用した圧縮負荷治具が用いられている。この治具は材料試験機と連結するためのネジ穴１０１を設けた上負荷部材１０２と下負荷部材１０４で鋼球１０３を挟み、スプリング１０５で保持して下負荷部材１０４の下面が試料の平面部と並行に当るようにしている。また、前記鋼球１０３と下負荷部材１０４を一体化したものもあり（例えば特許文献１参照）、前記下負荷部材１０４をピン形にすれば曲げ治具としても使用できる。
特開平９−１４５５７５号公報

従来試料の平面部の圧縮強度や曲げ強度を試験する場合、上記のように球座機構やピン形式による圧縮負荷治具や曲げ治具が用いられているが、シリコンチップ、研磨布、フィルム、金属面や半導体に形成された薄膜などの試料に対しては、正確な負荷面が形成されず曲げ強度、圧縮ひずみ測定に誤差を生じるという問題がある。
本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであって、試料の負荷面に正確な圧縮または曲げ負荷を加えることができる負荷用治具を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本考案の負荷用治具は荷重が負荷される試験片の負荷面の傾斜に、荷重伝達面の傾斜を揺動自在に追従させ、試験片の曲げや圧縮の試験を行う負荷用治具において、上下２個の部材をＸ軸を介して互いに揺動自在に連設させるとともに、上方の部材は試験の負荷機構に取り付けられる部材と前記Ｘ軸と直交するＹ軸を介して揺動自在に連設され、下方の部材には試験片を負荷する負荷片が取り付けられ、前記上下の各部にはＸ軸やＹ軸に対する部材の揺動性を調節する調節手段を設けたものである。
さらに本考案の負荷用治具は調節手段が部材にねじ込まれＸ軸またはＹ軸に当接できるねじ込み可能な調節ねじを用いるものである。

本考案の負荷用治具は、上記のように構成されており、従来負荷面を出すのが困難であった厚みの薄い試料に対して正確な負荷面を出すことができる。

本考案の負荷用治具を材料試験機に用いることにより、試料の平面部と負荷用治具の負荷面とのギャップが均一に接近して荷重が負荷されるので、シリコンチップの３点曲げ強度試験やフィルム、薄膜などの歪み測定を正確に行うことができる。また、負荷面保持力が向上するので圧縮試験に使用した場合、横向きの不要な力が試料に作用するのを防ぐことができる。

本考案の負荷用治具の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本考案の負荷用治具の構成を示す正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）、図２は本考案の負荷用治具を使用して試料の圧縮試験を行う材料試験機の概略構成図である。本考案の負荷用治具１は、材料試験機に固定される連結部材４と、Ｙ軸方向に配設される上ピン５を中心に回転可能に前記連結部材４に連結される上負荷部材６と、前記上ピン５と直交するＸ軸方向に配設される下ピン７を中心に回転可能に前記上負荷部材６に連結されている下負荷部材８から構成されている。

前記連結部材４は直方形ブロックの上部に後述する材料試験機本体２と連結するための連結ボルト２７を螺合するネジ穴４１と、下部に突起部４２を形成し、この突起部４２に前記上ピン５を通すピン孔４３と、このピン孔４３に直交して上ピン固定ネジ９を螺合するネジ孔４４が設けられ、上ピン５と連結部材４は上ピン固定ネジ９により一体的に結合される。また、前記上負荷部材６は直方形ブロックの上部に割溝６１、下部にこの割溝６１と直角方向の割溝６２を形成し、この割溝６１を介して上ピン５を通すピン孔６３とその上ピン５の側面から一定のトルクでねじ込む上トルク管理ネジ１０を螺合するネジ孔６４と、割溝６２を介して下ピン７を通すピン孔６５とその下ピン７を側面から一定のトルクでねじ込む下トルク管理ネジ１１を螺合するネジ孔６６を設けている。また、前記下負荷部材８は直方形ブロックの下部に圧縮試験に必要な負荷片を固定するためのネジ穴８１、上部に突起部８２を形成し、この突起部８２に前記下ピン７を通すピン孔８３と、これに直交して下ピン７を一体的に取り付けるための下ピン固定ネジ１２を螺合するネジ孔８４が設けられている。

前記負荷用治具１を用いて試料Ｓの圧縮試験を行う材料試験機の構成を図２に示す。この材料試験機は荷重値を検出するロードセル２１を中心部に固設して荷重を負荷するクロスヘッド２２と、クロスヘッド２２に螺合して昇降させるためのねじ杆２３、２４と、ねじ杆２３、２４を駆動するためのギヤー群２５ａ、モータ２５ｂ、プーリ２５ｃ及びベルト２５ｄからなるクロスヘッド駆動機構部２５と、これらを内設する筐体２６からなる材料試験機本体２と、Ａ／Ｄ変換器及びマイクロコンピュータを主体とし、前記クロスヘッド２２を降下して荷重を試料Ｓに負荷する制御信号をクロスヘッド駆動機構部２５に送信するとともに、ロードセル２１からの荷重検出信号を受信して試験力に変換する演算処理を行う制御演算部３から構成されている。

前記負荷用治具１とロードセル２１は連結ボルト２７により連結される。圧縮試験を行う場合、下負荷部材８には負荷片２８、筐体２６の下部には負荷片２９が固定される。この状態で、負荷用治具１の上負荷部材６の上トルク管理ネジ１０及び下トルク管理ネジ１１はそれぞれトルクレンチを用いて一定のトルク値でねじ止めされる。このねじ止めにより上ピン５及び下ピン７はそれぞれピン孔６３、６５の内壁側に押し付けられて負荷面の傾きを保持する保持力が発生する。

上記材料試験機を用いて、厚さが薄い試料Ｓを圧縮する場合、先ず試料Ｓがない状態で制御演算部３を操作してクロスヘッド２２を降下させ、負荷片２８と負荷片２９を接触して荷重を負荷し、負荷片２８側に負荷面２８ａを形成する。この状態からクロスヘッド２２を上昇させ、荷重を除去する。これにより、負荷片２８側の負荷面２８ａは負荷片２９の平面部と平行状態を保持する。そして、試料Ｓを負荷片２９上に設置して圧縮試験を実行する。この場合、負荷片２８の負荷面２８ａと負荷片２９の上面は平行となり、均一なギャップで接近するので、試料Ｓに均一な荷重が負荷される。

図３は負荷用治具１の変形実施例である負荷用治具１Ａの構成を示す斜視図である。この負荷用治具１Ａは３ピン曲げ試験を行う場合に使用するもので前記下負荷部材８の代わりに先端をピン形にした下負荷部材８Ａを使用している。図３に示すようにピン１０６、１０７上に試料Ｓを配置し、先端がピン形である負荷用治具１Ａを前記材料試験機本体２に連結し、降下させ試料Ｓに荷重を負荷して曲げ試験を行う。

本考案の負荷用治具は、圧縮試験や曲げ試験を行う材料試験機において、特に試料に対して正確に平行な負荷面の形成と保持が必要な場合に用いられる。

本考案の実施例による負荷用治具の構成を示す正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。 本考案の実施例による負荷用治具を使用した材料試験機の構成図である。 変形実施例による負荷用治具の構成を示す斜視図である。 球座機構を利用した圧縮負荷治具の構成図である。

符号の説明

１、１Ａ 負荷用治具
２ 材料試験機本体
２１ ロードセル
２２ クロスヘッド
２３、２４ ねじ杆
２５ クロスヘッド駆動機構部
２５ａ ギヤー群
２５ｂ モータ
２５ｃ プーリ
２５ｄ ベルト
２６ 筐体
２７ 連結ボルト
２８、２９ 負荷片
２８ａ 負荷面
３ 制御演算部
４ 連結部材
４１、８１、１０１ ネジ穴
４２、８２ 突起部
４３、６３、６５、８３ ピン孔
４４、６４、６６、８４ ネジ孔
５ 上ピン
６、１０２ 上負荷部材
６１、６２ 割溝
７ 下ピン
８、８Ａ、１０４ 下負荷部材
１０３ 鋼球
１０５ スプリング
１０６、１０７ ピン
Ｓ 試料

Claims (2)

1. 荷重が負荷される試験片の負荷面の傾斜に、荷重伝達面の傾斜を揺動自在に追従させ、試験片の曲げや圧縮の試験を行う負荷用治具において、上下２個の部材をＸ軸を介して互いに揺動自在に連設させるとともに、上方の部材は試験の負荷機構に取り付けられる部材と前記Ｘ軸に直交するＹ軸を介して揺動自在に連設され、下方の部材には試験片を負荷する負荷片が取り付けられ、前記上下の各部にはＸ軸やＹ軸に対する部材の揺動性を調節する調節手段を設けたことを特徴とする試験のための負荷用治具。
2. 前記調節手段が部材にねじ込まれＸ軸またはＹ軸に当接できるねじ込み可能な調節ねじであることを特徴とする請求項１記載の負荷用治具。

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