JPH0325169Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は長手形状の試験片の両端部を支持ピン
で支持し、中間部に２本の負荷ピンで負荷を加え
て曲げ試験を行う治具に関するものである。

従来の技術 上記のような４点曲げ試験治具は広く使用され
ているが、これをセラミツクス、超硬合金等の脆
性材料の試験に用いる場合には、試験片が破断す
るまでに変形量が僅かであるために治具や試験片
の平行度や寸法の誤差が試験結果に大きな影響を
与える。そこで、従来は治具や試験片の寸法、平
行度等の精度を向上させることにより試験誤差を
低減させる努力が払われて来た。

考案が解決しようとする問題点 しかし、上述のような治具や試験片の精度向上
には限度があり、また、可動部のクリアランスを
過度に小さくすれば円滑な負荷ができなくなつた
り、治具の耐久性低下を招来したりする問題点が
ある。

問題点を解決するための手段 本考案は、上記の問題点を解決するために、前
述のような４点曲げ試験治具、さらに詳細には、
長手形状の試験片の両端部を互に平行な２本の支
持ピンの外周面に支持させるとともに、その試験
片の中間部の長手方向に隔たつた２箇所にそれら
支持ピンに平行な２本の負荷ピンの外周面を支持
ピンとは反対側から当接させ、それら支持ピンと
負荷ピンとにそれぞれ支持具と負荷具とにより互
に接近する向きの力を加えて曲げ試験を行う治具
において、支持具に２本ずつの支持ピンおよび負
荷ピンをそれぞれそれらの直径方向に実質的に移
動不能な状態で収容する４本のピン位置決め溝
と、それらピン位置決め溝と直交し、試験片をそ
れの幅方向に実質的に移動不能に位置決めして収
容する試験片位置決め溝とを形成するとともに、
支持ピンと支持具および／または負荷ピンと負荷
具との間に中間ピンと中間部材とを試験片位置決
め溝により位置決めし、かつ、中間部材を支持ピ
ンまたは負荷ピンの側にして配設するとともに、
中間部材の少なくとも支持ピンまたは負荷ピンと
中間ピンとに接触する面を平面として支持具また
は負荷具から中間ピンに加えられる負荷を線接触
により前記支持ピンまたは負荷ピンに伝達するよ
うにしたものである。

作 用 以上のように構成された４点曲げ試験治具にお
いては、支持具または負荷具から支持ピンまたは
負荷ピンにそれらに対して直角に配設されている
中間ピンを介して負荷が伝達されるため、試験機
の負荷装置によつて負荷が加えられたとき、支持
ピンまたは負荷ピンはその長手方向の傾きを許容
された状態で負荷の伝達を行うこととなる。

考案の効果 このように本考案の４点曲げ試験治具において
は、試験片の上面と下面との平行度あるいは支持
具と負荷具との負荷面の平行度が不十分であつて
も、これらの平行度の狂いは支持ピンまたは負荷
ピンの長手方向の傾きにより吸収され、支持ピン
と負荷ピンとはそれぞれ試験片の両面に完全に沿
つた形で負荷を加えることとなる。その結果、試
験片の幅方向に偏つた部分に特に大きな負荷が加
えられる偏荷重が回避され、試験片の破断に至る
までの変形量が小さいにもかかわらず精度の高い
試験結果が得られることとなる。

しかも、そのための手段は、支持具と支持ピン
または負荷具と負荷ピンとの間に中間部材と中間
ピンとを試験片位置決め溝により位置決めして介
在させるという簡単なものであるため、本考案に
係る４点曲げ試験治具は安価に製作することがで
きる。

また、本考案においては中間ピンと支持ピンま
たは負荷ピンとがそれぞれ中間部材と線接触する
ようにされているため、中間ピンと支持ピンまた
は負荷ピンとが直接点状に接触させられる場合の
ように接触面圧が過大となることがなく、かつ、
支持ピンまたは負荷ピンおよび中間ピンの中間部
材に対する接触線が互に直交するようにされてい
るため、支持ピンまたは負荷ピンの自由度は支持
ピンまたは負荷ピンと中間ピンとを直接接触させ
た場合に近いものとなる効果が得られる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図において１０は支持具である、支持具１
０は、第１図および第２図に示すように、円柱部
１２と、円柱部１２上の中心部に形成された小径
の突起１６とから成つている。円柱部１２の下端
部にはフランジ１８が形成されており、また、そ
の底面には円形の凹部２０が形成されている。こ
の支持具１０には円筒状の案内部材２２が嵌合さ
れている。案内部材２２は、その内径が下側から
順に大径、中径、小径とされており、大径孔部２
４を囲む側壁において、その下端面がフランジ１
８に当接した状態で支持具１０に精度良く嵌合さ
れている。また、案内部材２２の小径孔部２６を
囲む側壁には、案内部材２２の中心線に平行な直
線を中心線とする貫通孔２８が複数個（本実施例
においては４個）等角度間隔に形成されている。

支持具１０の上部、すなわち円柱部１２の上部
および突起１６には、２本ずつの支持ピン位置決
め溝３０および負荷ピン位置決め溝３２ならびに
１本の試験片位置決め溝３４が形成されており、
これらによつて円柱部１２および突起１６はそれ
ぞれ複数部分に分割されている。２本の支持ピン
位置決め溝３０は互に平行にかつ水平に形成され
ており、２本の負荷ピン位置決め溝３２は、支持
具１０の軸心から等距離ずつ離れた位置において
突起１６を通り、支持ピン位置決め溝３０に平行
に形成されている。また、試験片位置決め溝３４
は、支持具１０の中心を通り、上記支持ピン位置
決め溝３０および負荷ピン位置決め溝３２に直角
にかつ水平に形成されている。支持ピン位置決め
溝３０および試験片位置決め溝３４は断面形状が
矩形の溝であり、負荷ピン位置決め溝３２は、第
１図および第３図に示すように、底面が曲面を成
す断面がＵ字形の溝である。なお、突起１６の２
本の負荷ピン位置決め溝３２の間の側壁は両側の
側壁より一定寸法短くされており、また、支持具
１０の少なくともこれら位置決め溝３０，３２お
よび３４が形成される部分は焼入れされたうえ、
各位置決め溝の側壁面ならびに支持ピン位置決め
溝３０の底面が研削によつて精度良く仕上げられ
ている。

上記支持ピン位置決め溝３０および負荷ピン位
置決め溝３２には、それぞれ円柱状の支持ピン３
６および負荷ピン３８がそれらの直径方向に実質
的に移動不能に嵌め入れられている。使用時にお
いては、これら２本の支持ピン３６上に試験片４
０が架け渡され、かつ、その試験片４０の中間部
の長手方向に隔たつた２箇所に負荷ピン３８がそ
れぞれ載せられるのであるが、この状態において
試験片４０は位置決め溝３４の両側壁面により挟
まれて、その幅方向に実質的に移動不能に位置決
めされる。支持ピン位置決め溝３０の側壁は、支
持ピン３６上に試験片４０が架け渡されたとき、
その試験片４０の両端部に指で触れることができ
るように支持ピン３６の直径よりやや小さい高さ
とされている。また、前記案内部材２２の側壁に
は直径方向に隔たつた位置に開口４２がそれぞれ
形成されており、試験片４０の着脱および装着状
態の確認を容易に行い得るようにされている。

試験片位置決め溝３４には更に、２本ずつの中
間部材４４および中間ピン４６が嵌め入れられて
位置決めされている。これら中間部材４４および
中間ピン４６は使用時には負荷ピン３８上に載せ
られるのであり、中間部材４４を負荷ピン３８の
側にして嵌め入れられ、一組ずつの中間部材４４
と中間ピン４６とが２本の負荷ピン３８の各々に
それぞれ独立に作用するように設けられている。
中間部材４４は断面形状が矩形の部材であり、そ
の下面において負荷ピン３８に、上面において中
間ピン４６に線接触するようにされている。

なお、前記突起１６の高さは、上記のようにし
て中間部材４４および中間ピン４６が試験片位置
決め溝３４に嵌め入れられたとき、中間ピン４６
の上端部が突起１６の上面とほぼ同じ高さとなる
ように決定されている。

前記案内部材２２の小径孔部２６には負荷具５
０が精度良く嵌合され、支持具１０に対して位置
決めされるとともに、支持具１０に対する接近・
離間運動を案内されている。負荷具５０は大径部
５２と小径部５４とから成るものであり、小径部
５４が小径孔部２６に摺動可能に嵌合されるとと
もに、大径部５２は、支持ピン３６と負荷ピン３
８との間に試験片４０が挟まれた状態において案
内部材２２の上端面より小距離浮き上がつた状態
となるようにされている。また、小径孔部２６の
深さは、小径部５４が、その直径よりも深い長さ
で嵌合されるように選定されており、したがつ
て、負荷具５０はこじりを生ずることなくスムー
ズに摺動することができる。なお、前述のよう
に、突起１６の２本の負荷ピン位置決め溝３２の
間の側壁はその上端部が切除されて他の側壁より
も低くされているが、この切除量は大径部５２の
案内部材２２からの浮き上がり量よりも大きくさ
れている。

負荷具５０は前記中間ピン４６に対向する位置
に円形の突起５６を有しており、この突起５６に
おいて中間ピン４６に当接し、中間ピン４６およ
び中間部材４４を介して負荷ピン３８に負荷を加
える。そして、それの嵌合部たる小径部５４が案
内部材２２に形成された小径孔部２６に嵌合され
ることにより、支持具１０と負荷具５０との水平
方向の位置決めが行われている。また、負荷具５
０の上面中央には円錐形の位置決め凹部５８が形
成され、これにボール６０が嵌め入れられてい
て、負荷具５０にはこのボール６０を介して負荷
が加えられるようになつている。

以上のように構成された曲げ試験治具によつて
試験片４０の曲げ試験を行う場合には、この治具
を支持具１０が下側になるように試験機に取り付
け、試験片４０を試験片位置決め溝３４に嵌め入
れるとともにその両端部を支持ピン３６に下側か
ら支持させ、中間部の上面に負荷ピン３８を当接
させる。なお、試験片４０を嵌め入れた後、案内
部材２２を第１図および第３図に示す状態から90
度回転させ、２個の開口４２が試験片４０の幅方
向の両側にそれぞれ位置するようにする。

その状態で試験機の負荷装置によりボール６０
を介して負荷具５０に下向きの負荷を加えれば、
試験片４０には曲げ荷重が加えられることとな
る。この場合の負荷の大きさと試験片４０の変形
量との関係が、試験機の測定装置により、試験片
４０が破断するに至るまで表示ならびに記録され
る。

試験片４０は脆性材料から成るものであるた
め、曲げ負荷が一定値に達したとき、一瞬にして
破断する。これに伴つて負荷ピン３８、中間部材
４４、中間ピン４６および負荷具５０が落下する
とこととなるが、負荷具５０はその大径部５２が
前述のように案内部材２２の上面から僅かに浮き
上がらされているのみであるため、小距離落下し
て大径部５２が案内部材２２の上面に着座し、そ
れ以上は落下しない。また、突起１６の負荷ピン
位置決め溝３２の間の側壁は、大径部５２の案内
部材２２からの浮き上がり距離よりも長い距離分
だけ低くされているため、落下時に負荷具５０が
突起１６に衝突することはなく、さらに、案内部
材２２の開口４２が試験片４０の幅方向の両側に
位置するようにされているため、破片が外へ飛び
出すことが殆どなく、破片の収拾を容易に行うこ
とができる。

本実施例の曲げ試験治具においては、以上の説
明から明らかなように、支持ピン３６、負荷ピン
３８および試験片４０が、それぞれ一体の支持具
１０に形成された支持ピン位置決め溝３０、負荷
ピン位置決め溝３２および試験片位置決め溝３４
に嵌め入れられることによつて精度良く位置決め
されるため、試験片４０のセツトが容易であり、
かつ試験片４０の正確な位置に負荷が加えられ得
る。しかも、２本の支持ピン３６は研削加工によ
つて精度良く仕上げられた支持ピン位置決め溝３
０の底面によつて支持されているため、支持ピン
３６の試験片４０を支持する部分の平行度が高
く、一方、負荷ピン３８は中間部材４４および中
間ピン４６を介して線接触により負荷が伝達され
るため、中間ピン４６に負荷が加えられたとき長
手方向に傾くことができ、試験片４０の上面と下
面との平行度、あるいは負荷具５０と支持具１０
との平行度が多少悪くても、これらの平行度の狂
いは負荷ピン３８の傾きによつて吸収され、試験
片４０に偏荷重が加えられることがない。

また、このように中間ピン４６と負荷ピン３８
とがそれぞれ中間部材４４と線接触させられるこ
とによりこれらの間の接触面圧が過大となること
が回避され、かつ、負荷ピン３８および中間ピン
４６の中間部材４４に対する各接触線が直交する
ことにより、負荷ピン３８の自由度は負荷ピン３
８と中間ピン４６とを直接点状に接触させた場合
に近いものとなり、試験片４０に対する偏荷重を
良好に回避することができる。

さらに、負荷ピン３８に対する負荷の伝達は負
荷ピン３８の真上に直列に連なるボール６０、負
荷具５０、中間ピン４６および中間部材４４によ
つて行われ、一方、支持ピン３６に対する負荷の
伝達は支持具１０によつて直接行われるため、剛
性の高い曲げ試験治具が得られることとなる。

また、本実施例においては、案内部材２２に貫
通孔２８および開口４２が形成されているため、
試験片４０を大気以外の特殊な雰囲気中、あるい
は大気中であつても高温下において試験する場合
に、治具内外の雰囲気の差あるいは温度差を小さ
くすることができ、正確な試験結果を得ることが
できる。

さらに、本実施例の治具においては支持具１０
の底面に凹部２０が形成されており、それだけ治
具が軽量化されるとともに、治具運搬時には運搬
装置との係合部として使用することができる。

また、試験片４０と接触して摩耗し易い支持ピ
ン３６および負荷ピン３８は単純に位置決め溝３
０および３２に嵌め入れられているのみであるた
め、これらが摩耗した場合には簡単に新しいもの
と交換することができ、曲げ試験治具全体の精度
を容易に回復させることができる。

なお、上記実施例においては、中間部材４４お
よび中間ピン４６が２本ずつ用いられて負荷ピン
３８の各々に独立に作用するようにされていたた
め、負荷時には負荷ピン３８が互に自由に傾き、
備荷重を加えることなくより精度良く試験片４０
に負荷が伝達されるようになつているが、上記実
施例における中間部材４４および中間ピン４６の
ほぼ２倍の長さを有する中間部材および中間ピン
を１本ずつ試験片位置決め溝３４に嵌め入れ、２
本の負荷ピン３８に共通に作用させるようにして
も本考案の効果を相当程度得ることができ、また
設備コストを低減させ得ることとなる。

なお付言すれば、上記実施例の曲げ試験治具は
すべて金属製の材料から成り、互に接触する部分
は焼入れされたうえ研削仕上げされているのであ
るが、例えばセラミツクス製の試験片を高温雰囲
気において試験する必要がある場合には、治具自
体の構成要素も例えばSiC，Al₂O₃，Si₃N₄等のセ
ラミツクス材料で製作することにより、耐熱、耐
食性を高めることが推奨される。

また、上記実施例においては、中間部材４４お
よび中間ピン４６が負荷ピン３８とそれに作用す
る負荷具５０との間に介在させられていたが、こ
れに代えてまたはこれと共に支持具１０と支持ピ
ン３６との間に中間部材４４および中間ピン４６
を介在させることも可能である。このようにすれ
ば、支持ピン位置決め溝３０の加工精度がやや悪
い場合や、支持ピン３６自体に製作誤差によるテ
ーパが存在する場合にも、それが試験結果に影響
を及ぼすことが少なくなる。

その他いちいち例示することはしないが、当業
者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した態
様で本考案を実施し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である４点曲げ試験
治具の正面断面図である。第２図は第１図に示し
た曲げ試験治具を構成する支持具を取り出して示
す平面図である。第３図は第１図における−
断面図である。 １０……支持具、２２……案内部材、２６……
小径孔部、３０……支持ピン位置決め溝、３２…
…負荷ピン位置決め溝、３４……試験片位置決め
溝、３６……支持ピン、３８……負荷ピン、４０
……試験片、４４……中間部材、４６……中間ピ
ン、５０……負荷具、６０……ボール。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 長手形状の試験片の両端部を互に平行な２本の
   支持ピンの外周面に支持させるとともに、その試
   験片の中間部の長手方向に隔たつた２箇所にそれ
   ら支持ピンに平行な２本の負荷ピンの外周面を支
   持ピンとは反対側から当接させ、それら支持ピン
   と負荷ピンとにそれぞれ支持具と負荷具とにより
   互に接近する向きの力を加えて曲げ試験を行う治
   具において、 前記支持具に２本ずつの支持ピンおよび負荷ピ
   ンをそれぞれそれらの直径方向に実質的に移動不
   能な状態で収容する４本のピン位置決め溝と、そ
   れらピン位置決め溝と直交し、前記試験片をそれ
   の幅方向に実質的に移動不能に位置決めして収容
   する試験片位置決め溝とを形成するとともに、支
   持ピンと支持具および／または負荷ピンと負荷具
   との間に中間ピンと中間部材とを試験片位置決め
   溝により位置決めし、かつ、中間部材を支持ピン
   または負荷ピンの側にして配設するとともに、前
   記中間部材の少なくとも前記支持ピンまたは負荷
   ピンと中間ピンとに接触する面を平面として前記
   支持具または負荷具から中間ピンに加えられる負
   荷を線接触により前記支持ピンまたは負荷ピンに
   伝達するようにしたことを特徴とする４点曲げ試
   験治具。 (2) 前記中間ピンおよび中間部材が前記２本ずつ
   の支持ピンまたは負荷ピンの各々に対してそれ
   ぞれ１組ずつ独立に設けられている実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載の４点曲げ試験治
   具。