JPH035891Y2 - - 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。

従来技術 上記のような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
での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。しかし、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。

考案の目的 本考案は上記のような事情を背景として、高い
精度を得易く、しかも、使用によつてその精度が
低下した場合には、構成部品を交換することによ
つて容易に精度を回復させることができる曲げ試
験治具を提供することを目的として為されたもの
である。

考案の構成 そして、本考案の要旨は、水平方向の相対位置
を維持しつつ上下方向に互いに接近・離間可能な
第一負荷部材と第二負荷部材とのうち下側に位置
する第一負荷部材の上部に、ほぼ水平方向に一定
距離隔たつて互いに平行に延びる２本の支持ピン
位置決め溝とそれら２本の支持ピン位置決め溝の
中間位置においてそれら支持ピン位置決め溝と平
行に延びる少なくとも１本の負荷ピン位置決め溝
とを形成し、それら支持ピン位置決め溝と負荷ピ
ン位置決め溝とにそれぞれ円柱状の支持ピンと負
荷ピンとをそれら位置決め溝の幅方向には実質的
に移動不能かつそれら支持ピンと負荷ピンとによ
つて前記試験片を上下両側から挟み得る状態で嵌
め入れるとともに、試験片の幅方向の位置決めを
なすべき試験片位置決め溝を前記第一負荷部材に
前記支持ピン位置決め溝および負荷ピン位置決め
溝に直角にかつほぼ水平に設けたことにある。

考案の効果 上記のように互いに接近・離間可能な第一負荷
部材と第二負荷部材とのうち下側に位置する第一
負荷部材に支持ピン，負荷ピンおよび試験片の位
置決めを為す各位置決め溝を一体的に形成する場
合には、それら位置決め溝自体の寸法精度のみな
らず、それらの相対位置精度も高くすることが容
易である。また、支持ピンおよび負荷ピンを精度
良く製作することも比較的容易であるため、精度
の高い位置決め溝に精度の高い支持ピンおよび負
荷ピンを嵌め入れることによつて精度の高い曲げ
試験治具を得ることができ、これら負荷ピンや支
持ピンに対して相対位置精度高く形成されている
位置決め溝に試験片を嵌め入れることによつて簡
単に試験片をセツトすることができ、精度の良い
試験結果を得ることができる。

しかも、試験片と線状に接触して摩耗し易い支
持ピンおよび負荷ピンは単に位置決め溝に嵌め入
れられているのみであるため、これらが摩耗した
場合には容易に交換をすることができ、それによ
つて治具の精度を回復させることができるのであ
る。

実施例 以下、本考案の幾つかの実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。

第１図および第２図において１０は基台であ
り、円筒部材１２と共に第一負荷部材を構成して
いる。すなわち、基台１０は断面形状が円形の部
材であるが、その下端部にフランジ１４を備えて
おり、これに有底円筒状の円筒部材１２が開口部
を下にして、かつ、下端面がフランジ１４に当接
した状態で精度良く嵌合されているのである。

基台１０の上部には、２本の支持ピン位置決め
溝１６と１本ずつの負荷ピン位置決め溝１８およ
び試験片位置決め溝２０が形成されている。２本
の支持ピン位置決め溝１６は水平方向に一定の距
離を隔てて互いに平行にかつ水平に形成されてお
り、負荷ピン位置決め溝１８はそれら支持ピン位
置決め溝１６のちようど中間位置にそれらに平行
に形成されている。また、試験片位置決め溝２０
は、上記支持ピン位置決め溝１６および負荷ピン
位置決め溝１８に直角にかつ水平に形成されてい
る。これらの位置決め溝１６，１８および２０は
いずれも断面形状が矩形の溝であり、基台１０の
少なくともこれら位置決め溝１６，１８および２
０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１６
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１６には円柱状の支持
ピン２２が位置決め溝１６の幅方向には実質的に
移動不能に嵌め入れられており、その上部が試験
片位置決め溝２０の底面より上方へ一定量突出さ
せられている。使用時においては、これら２本の
支持ピン２２上に試験片２４が架け渡され、か
つ、その試験片２４の中央部上面に負荷ピン２６
が載せられるのであるが、この状態で試験片２４
と負荷ピン２６とがそれぞれ試験片位置決め溝２
０および負荷ピン位置決め溝１８の底面から一定
距離ずつ浮き上がり、しかも、それら位置決め溝
２０および１８の側壁面により両側から挟まれる
状態となるように各位置決め溝１６，１８および
２０の深さが決定されている。支持ピン位置決め
溝１６の外側の側壁は、支持ピン２２上に試験片
２４が架け渡されたとき、その試験片２４の両端
部に指で触れることができるように必要最小限の
部分を残して切除されている。また、前記円筒部
材１２の側壁には開口２８が形成されており、試
験片２４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。

基台１０の上端中央、すなわち負荷ピン位置決
め溝１８の長手方向の中央には有底円形穴３０が
形成されており、これに円板状の中間負荷具３２
が緩く嵌め入れられている。この有底円形穴３０
の深さは、試験片２４が装着された状態では負荷
ピン２６の上部が有底円形穴３０の底面より上方
へ突出するように決定されている。また、有底円
形穴３０の底面中央には、これより直径の小さい
逃げ穴３１が試験片位置決め溝２０の底面に達す
る深さで形成されている。

上記中間負荷具３２の底面中央には低い円形の
突起が形成されており、中間負荷具３２はこの突
起において負荷ピン２６に当接するようにされて
いる。一方、中間負荷具３２の上面には底面の平
らな有底円形穴３４が形成されており、この穴３
４にそれより極く僅かに直径の小さいボール３６
が嵌め入れられ、その上部が中間負荷具３２の上
面より上方へ突出させられている。なお、有底円
形穴３４の底面が平面とされているのは、円錐形
とした場合には負荷時に円錐の頂点に当る部分に
応力が集中して中間負荷具３２が破損する恐れが
あるので、それを避けるためである。

有底円筒状の円筒部材１２の底壁の中央には円
形断面の嵌合穴３８が上下方向に貫通して形成さ
れており、これに上部負荷具４０が精度良く嵌合
されている。上部負荷具４０は大径部と小径部と
から成るものであり、小径部がその半径よりやや
小さい長さだけ嵌合穴３８に摺動可能に嵌合され
ているのである。この上部負荷具４０はボール３
６および中間負荷具３２を介して負荷ピン２６に
負荷を加える第二負荷部材として機能するもので
あつて、基台１０および円筒部材１２から成る第
一負荷部材に対して円滑に摺動する必要があり、
そのためには上部負荷具４０の嵌合部たる小径部
は少なくともその半径の６割以上の長さで嵌合穴
３８に嵌合されることが望ましく、半径以上の長
さ嵌合されることが更に望ましく、直径以上の長
さ嵌合されることが最も望ましい。上部負荷具４
０の大径部は、支持ピン２２と負荷ピン２６との
間に試験片２４が挟まれた状態において円筒部材
１２の上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、上部負荷具４０の上面中
央には円錐形の位置決め穴が形成され、これにボ
ール４２が嵌め入れられている。

以上のように構成された曲げ試験治具によつて
試験片２４の曲げ試験を行う場合には、この治具
を基台１０が下側になるように試験機に取り付
け、試験片２４を試験片位置決め溝２０に嵌め入
れるとともにその両端部を支持ピン２２に下側か
ら支持させ、中間部の上面に負荷ピン２６を当接
させる。

その状態で試験機の負荷装置によりボール４２
を介して上部負荷具４０に下向きの負荷を加えれ
ば、試験片２４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２４の変
形量との関係が、試験機の測定装置により、試験
片２４が破断するに至るまで表示ならびに記録さ
れる。

試験片２４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２６，中間負荷
具３２，ボール３６および上部負荷具４０が落下
することとなるが、上部負荷具４０は前述のよう
に円筒部材１２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、小距離落下してその大径
部が円筒部材１２の上面に着座し、それ以上は落
下しない。また、中間負荷具３２および負荷ピン
２６も、それぞれ有底円形穴３０および負荷ピン
位置決め溝１８の底面に当接して落下限度を規定
される。したがつて、それらが比較的長い距離落
下した後、他の構成要素や破断後の試験片２４に
衝突してそれらを損傷させ、あるいは自身が損傷
することが防止される。また、試験片位置決め溝
２０の中央部には逃げ穴３１が形成されているた
め、試験片２４が複雑に破断して破片が生じた場
合にも、その破片が試験片位置決め溝２０の両側
壁と試験片２４との間に強く挟まれることはな
い。

本実施例の曲げ試験治具は、以上の説明から明
らかなように、支持ピン２２，負荷ピン２６およ
び試験片２４は、それぞれ一体の基台１０に形成
された支持ピン位置決め溝１６，負荷ピン位置決
め溝１８および試験片位置決め溝２０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２４のセツトが容易であり、かつ試験
片２４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２２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１６の底面
によつて支持されているため、支持ピン２２の試
験片２４を支持する部分の平行度が高く、一方、
負荷ピン２６はボール３６および中間負荷具３２
を介して負荷を加えられるようになつているため
あらゆる方向に傾くことができ、試験片２４の上
面と下面との平行度、あるいは上部負荷具４０と
の基台１０との平行度が多少悪くても、これらの
平行度の狂いは中間負荷具３２の傾きによつて吸
収され、試験片２４に偏荷重が加えられることが
ない。また、負荷ピン２６に対する負荷の伝達は
負荷ピン２６の真上に直列に連なるボール４２，
上部負荷具４０，ボール３６および中間負荷具３
２によつて行われ、一方、支持ピン２２に対する
負荷の伝達は基台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。さらに、試験片２４と接触して摩耗し易い支
持ピン２２および負荷ピン２６は単純に位置決め
溝１６および１８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。

第３図に本考案の別の実施例を示す。本実施例
は、上記実施例において上部負荷具４０，ボール
３６および中間負荷具３２が一体化されて単純な
円柱状の負荷具５０とされたものに相当する。負
荷具５０の底面は、支持ピン２２と負荷ピン２６
との間に試験片２４が装着された状態では、有底
円形穴３０の底面から小距離浮き上がつた状態と
なり、試験片２４が破断した場合には有底円形穴
３０の底面に当接してそれ以上落下しないように
されている。また、負荷具５０は円筒部材１２の
嵌合穴３８に負荷具５０の直径よりやや長い長さ
嵌合されて、円筒部材１２に対する傾きを実質的
に無視し得る程度に防止されており、その下端面
において直接負荷ピン２６に当接するようにされ
ている。

一方、基台１０側には前記実施例に比較して支
持ピン位置決め溝１６の外側の側壁が上方へ一定
長さ延長されており、かつ、試験片位置決め溝２
０がこの部分まで延長されていて、試験片２４が
主としてこの延長された部分の両側壁によつて幅
方向に位置決めされるようになつている。また、
この支持ピン位置決め溝１６の外側の側壁が延長
されることによつて基台１０と円筒部材１２との
嵌合長さも長くされており、それによつて負荷具
５０の基台１０に対する傾き誤差が低減させられ
ている。

その他の部分については前記実施例と同様であ
るため、同一の作用を為す部分には同一の符号を
付して詳細な説明を省略する。

第４図および第５図に本考案の更に別の実施例
の要部を示す。本実施例は、第３図に示した実施
例において負荷具５０と負荷ピン２６との間にＶ
溝付中間負荷具６０と荷重伝達ピン６２とを介在
させたものに相当する。Ｖ溝付中間負荷具６０は
基台１０の上端部に試験片位置決め溝２０に平行
に形成された溝６４に嵌め入れられており、支持
ピン２２と負荷ピン２６との間に試験片２４が挟
まれた状態では、Ｖ溝付中間負荷具６０の底面が
溝６４の底面から小距離浮き上がつた状態となる
ようにされている。荷重伝達ピン６２はＶ溝付中
間負荷具６０の上面に形成されたＶ溝に嵌め入れ
られており、上部がそのＶ溝から上方へ突出し、
負荷具５０の底面に当接し得るようにされてい
る。

本実施例においては、Ｖ溝付中間負荷具６０
が、荷重伝達ピン６２の軸心、すなわち試験片２
４の真上においてその試験片２４の長手方向に沿
つて延びる直線のまわりに回動することにより傾
き得るため、負荷ピン２６も試験片２４の上面に
添うように傾き得ることとなり、試験片２４の幅
方向における上面と下面との平行度の狂い、なら
びに基台１０に対する負荷具５０の傾き等がこの
Ｖ溝付中間負荷具６０の傾きによつて吸収され、
試験片２４に偏荷重が加えられることが回避され
る。

第６図および第７図に本考案の更に別の実施例
を示す。本実施例は、第１図および第２図の実施
例に対して支持ピン２２と負荷ピン２６との上下
が反転させられている。そのため負荷ピン位置決
め溝１８が試験片位置決め溝２０より深くされ、
支持ピン位置決め溝１６が最も浅くされている。
また、基台７０に精度良く嵌合された円筒部材７
２自体が、支持ピン２２に直接当接して第二負荷
部材として機能するようにされている。本実施例
においても支持ピン２２と負荷ピン２６との間に
試験片２４が挟まれた状態では、円筒部材７２が
基台７０から小距離だけ上方へ浮き上がつた状態
となり、試験片２４の破断時には円筒部材７２が
基台７０に直接支持されるようにされており、試
験片破断時に円筒部材７２が長い距離落下するこ
と、ならびに支持ピン２２，破断後の試験片２
４，負荷ピン２６，中間負荷具３２およびボール
３６等に過大な負荷が加えられることが防止され
ている。その他の部分については第１図および第
２図に示した実施例とほぼ同様であるため、対応
する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

なお、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、互い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，AI₂，O₃，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、負荷ピンは１
本に限らず、試験片の中間部に２本当接させるよ
うにすることも可能である。

以上、本考案の幾つかの実施例を具体的に説明
したが、本考案はこれら以外にも当業者の知識に
基づいて種々の変形，改良を施した態様で実施し
得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である曲げ試験治具
の正面断面図であり、第２図はその半分のみを示
す側面断面図である。第３図は本考案の別の実施
例の正面断面図である。第４図は本考案の更に別
の実施例の要部のみを取り出して示す正面断面図
であり、第５図はその右側面断面図である。第６
図は本考案の更に別の実施例の正面断面図であ
り、第７図は同治具の円筒部材を取り除いた状態
の右側面を示す図である。 ｛１０……基台、１２……円筒部材｝第一負荷
部材、１６……支持ピン位置決め溝、１８……負
荷ピン位置決め溝、２０……試験片位置決め溝、
２２……支持ピン、２４……試験片、２６……負
荷ピン、３２……中間負荷具、３６，４２……ボ
ール、３８……嵌合穴、４０……上部負荷具（第
二負荷部材）、５０……負荷具（第二負荷部材）、
６０……Ｖ溝付中間負荷具、６２……荷重伝達ピ
ン、７０……基台、７２……円筒部材（第二負荷
部材）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 長手形状の試験片の両端部を支持し、中間部
   に負荷を加えて曲げ試験を行うための治具であ
   つて、 水平方向の相対位置を維持しつつ上下方向に
   互いに接近・離間可能な第一負荷部材と第二負
   荷部材とのうち下側に位置する第一負荷部材の
   上部に、ほぼ水平方向に一定距離隔たつて互い
   に平行に延びる２本の支持ピン位置決め溝とそ
   れら２本の支持ピン位置決め溝の中間位置にお
   いてそれら支持ピン位置決め溝と平行に延びる
   少なくとも１本の負荷ピン位置決め溝とを形成
   し、それら支持ピン位置決め溝と負荷ピン位置
   決め溝とにそれぞれ円柱状の支持ピンと負荷ピ
   ンとをそれら位置決め溝の幅方向には実質的に
   移動不能かつそれら支持ピンと負荷ピンとによ
   つて前記試験片を上下両側から挟み得る状態で
   嵌め入れるとともに、試験片の幅方向の位置決
   めをなすべき試験片位置決め溝を前記第一負荷
   部材に前記支持ピン位置決め溝および負荷ピン
   位置決め溝に直角にかつほぼ水平に形成したこ
   とを特徴とする曲げ試験治具。 (2) 前記第一負荷部材と第二負荷部材とのいずれ
   か一方が円形断面の嵌合穴を有し、他方がその
   嵌合穴と摺動可能に嵌合する嵌合部を有し、そ
   れらの嵌合によつて両負荷部材の水平方向の相
   対位置が決められているとともに、それら嵌合
   穴と嵌合部との嵌合長さが嵌合部の半径の６割
   以上とされている実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の曲げ試験治具。