JPH037804Y2 - - 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。

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、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
れら支持ピンおよび負荷ピンにそれぞれ第一負荷
部材と第二負荷部材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、第一負
荷部材と支持ピンとの間および／または第二負荷
部材と負荷ピンとの間に支持ピンおよび／または
負荷ピンと平行に延び、支持ピンおよび／または
負荷ピンと線接触する中間負荷部材を配設し、か
つ、その中間負荷部材と第一および第二負荷部材
のうちその中間負荷部材に作用するものとの間に
前記支持ピンおよび／または負荷ピンと直角な方
向に延び、中間負荷部材と線接触する中間ピンを
配設したものである。

作 用 本考案の４点曲げ試験治具においては、試験機
の負荷装置によつて負荷が加えられたとき、支持
ピンおよび／または負荷ピンがその長手方向の傾
きを許容された状態で負荷の伝達を行う。

考案の効果 したがつて、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第
一負荷部材と第二負荷部材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
ピンおよび／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、第一負荷部材と支
持ピンおよび／または第二負荷部材と負荷ピンと
の間に中間負荷部材と中間ピンとを介在させると
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。

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は基台である。基台１０
は、第１図および第２図に示すように、円柱部１
２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
基台１０は円筒部材２２と共に第一負荷部材を構
成している。すなわち、円筒部材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２４を囲む側壁において、その下端
面がフランジ１８に当接した状態で基台１０に精
度良く嵌合されているのである。また、円筒部材
２２の小径孔部２６を囲む側壁には、円筒部材２
２の中心線に平行な直線を中心線とする貫通孔２
８が複数個等角度間隔に形成されている。

基台１０の上部には、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が形成されてい
る。すなわち、これら溝３０，３２，３４は基台
１０の円柱部１２および突起１６に、突起１６を
軸方向に貫通し、円柱部１２の軸方向の中間部に
達する深さで形成されているのであり、これによ
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は水平方向に一定の距離を隔てて互に平行に
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、それら支持ピン位置決め溝３０間
の基台１０の軸心から等距離ずつ離れた位置にお
いて、水平に、かつ、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、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は断面形状が矩
形の溝であり、負荷ピン位置決め溝３２および試
験片位置決め溝３４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、基台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には円柱状の支持
ピン３６が位置決め溝３０の幅方向には実質的に
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３８が
架け渡され、かつ、その試験片３８の中間部の長
手方向に隔たつた２箇所に負荷ピン４０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３８と負荷ピン４０とはそれぞれ位置決め溝３
４および３２の両側壁面により挟まれた状態とな
る。また、支持ピン位置決め溝３０の側壁は、支
持ピン３６上に試験片３８が架け渡されたとき、
その試験片３８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、前記円筒部材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３８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。

２本の負荷ピン位置決め溝３２には更に、中間
負荷具４４がそれぞれ１本ずつ嵌め入れられてい
る。中間負荷具４４は断面形状が矩形の部材であ
り、負荷ピン４０とほぼ同じ長さを有するととも
に、その下面の長手方向の中間部に試験片位置決
め溝３４の幅よりもやや長く長手方向に延びる突
起４６を備えており、この突起４６の先端面（下
端面）において負荷ピン４０に線接触するように
されている。

また、試験位置決め溝３４には、２本の中間ピ
ン４８が嵌め入れられている。これら２本の中間
ピン４８は溝３４内に直列に嵌入され、それぞれ
独立して中間負荷具４４の上面に線接触するとと
もに、溝３４の側壁によつて挟まれて幅方向には
実質的に移動不能とされている。なお、突起１６
の高さは、このようにして中間ピン４８が溝３４
に嵌め入れられたとき、その上端部が突起１６の
上面とほぼ同じ高さとなるように決定されてい
る。

前記円筒部材２２の小径孔部２６には上部負荷
具５０が精度良く嵌合されている。上部負荷具５
０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４０との間に試験片３８が挟まれた状態
において円筒部材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、上部負荷具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の円筒部材２２からの浮き上がり量より
も大きく、かつ、この側壁の上端面が中間負荷具
４４よりも高い位置にあるように決定されてい
る。

上部負荷具５０は前記中間負荷具４４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４８に当接し、中間ピン４
８および中間負荷具４４を介して負荷ピン４０に
負荷を加える第二負荷部材として機能するもので
ある。そして、それの嵌合部たる小径部５４が、
基台１０および円筒部材２２から成る第一負荷部
材の嵌合穴としての小径孔部２６に嵌合されるこ
とによつて第一負荷部材と第二負荷部材との水平
方向の位置決めが行われている。また、上部負荷
具５０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、上部負荷具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３８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３８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４０を当接
させる。なお、試験片３８を嵌め入れた後、円筒
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３８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
を介して上部負荷具５０に下向きの負荷を加えれ
ば、試験片３８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３８の変
形量との関係が、試験機の測定装置により、試験
片３８が破断するに至るまで表示ならびに記録さ
れる。

試験片３８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４０、中間負荷
具４４、中間ピン４８および上部負荷具５０が落
下することとなるが、上部負荷具５０はその大径
部５２が前述のように円筒部材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が円筒部材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５
２の円筒部材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、落下時に上部
負荷具５０が突起１６に衝突することはなく、さ
らに、円筒部材２２の開口４２が試験片３８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は、以上の説明から明
らかなように、支持ピン３６、負荷ピン４０およ
び試験片３８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３８のセツトが容易であり、かつ試験
片３８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３０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３８を支持する部分の平行度が高く、一方、
負荷ピン４０は中間ピン４８および中間負荷具４
４を介して負荷を加えられるようになつているた
め長手方向に傾くことができ、試験片３８の上面
と下面との平行度、あるいは上部負荷具５０と基
台１０との平行度が多少悪くても、これらの平行
度の狂いは負荷ピン４０の傾きによつて吸収さ
れ、試験片３８に偏荷重が加えられることがな
い。

なお、負荷ピン４０の自由度を増す上では中間
ピン４８と負荷ピン４０とを直接接触させること
が望ましいのであるが、この場合には両者が点接
触することとなり、負荷時に接触面圧が過大とな
ることを避け得ない。これに対して、本実施例に
おいては中間ピン４８と負荷ピン４０とがそれぞ
れ中間負荷具４４と線接触するため接触面圧が過
大となることがなく、しかも、両接触線が互に直
交するため、負荷ピン４０の自由度は負荷ピン４
０と中間ピン４８とを直接接触させた場合に近い
ものとなる。

また、中間負荷具４４は長手形状とされて取扱
いが容易とされているにもかかわらず、その長手
方向の中間部に形成された突起４６において負荷
ピン４０に接触するようにされているため、負荷
ピン４０との接触面が限定され、それによつて負
荷ピン４０の自由度が増し、試験片３８に対する
偏荷重をより良好に回避することができる。

また、負荷ピン４０に対する負荷の伝達は負荷
ピン４０の真上に直列に連なるボール６０、上部
負荷具５０、中間ピン４８および中間負荷具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、本実施例においては、円筒部材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３８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、より正確な試験結果を得
ることが可能である。

また、本実施例の治具においては基台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３８と接触して摩耗し易い支持ピ
ン３６および負荷ピン４０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、中間ピン４８が
２本用いられてそれぞれ独立に中間負荷具４４に
線接触するようにされていたため、負荷時には不
可ピン４０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３８に負荷が伝達され
るようになつている。なお、上記実施例における
中間ピン４８のほぼ２倍の長さを有する１本の中
間ピンを試験片位置決め溝３４に嵌め入れ、２個
の中間負荷具４４に共通に接触させるようにして
も本考案の効果をある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、中間負荷具４４
および中間ピン４８が負荷ピン４０とそれに作用
する上部負荷具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基台１０と支
持ピン３６との間に中間負荷具４４および中間ピ
ン４８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の底面を精度
良く仕上げる必要がなくなり、また、支持ピン３
６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なくな
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基台を取り出して示す
平面図である。第３図は第１図における−断
面図である。 １０：基台、第一負荷部材、２２：円筒部材、
２６：小径孔部、３０：支持ピン位置決め溝、３
２：負荷ピン位置決め溝、３４：試験片位置決め
溝、３６：支持ピン、３８：試験片、４０：負荷
ピン、４４：中間負荷具、４８：中間ピン、５
０：上部負荷具（第二負荷部材）６０：ボール。

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
   支持ピンおよび負荷ピンにそれぞれ第一負荷部
   材と第二負荷部材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、 前記第一負荷部材と前記支持ピンとの間およ
   び／または前記第二負荷部材と前記負荷ピンと
   の間に支持ピンおよび／または負荷ピンと平行
   に延び、支持ピンおよび／または負荷ピンと線
   接触する中間負荷部材を配設し、かつ、その中
   間負荷部材と前記第一および第二負荷部材のう
   ちその中間負荷部材に作用するものとの間に前
   記支持ピンおよび／または負荷ピンと直角な方
   向に延び、前記中間負荷部材と線接触する中間
   ピンを配設して、前記支持ピンおよび／または
   前記負荷ピンの長手方向の傾きを許容しつつ負
   荷の伝達を行うようにしたことを特徴とする４
   点曲げ試験治具。 (2) 前記第一負荷部材と第二負荷部材とが水平方
   向の相対位置を維持しつつ上下方向に互に接
   近・離間可能なものであり、それら第一および
   第二の負荷部材のうち下側に位置する第一負荷
   部材の上部に、水平方向に一定距離隔たつて互
   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
   いて水平方向に隔たつてそれら支持ピン位置決
   め溝と平行に延びる２本の負荷ピン位置決め溝
   とが形成され、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前記支持ピンと
   負荷ピンとがそれら位置決め溝の幅方向には実
   質的に移動不能な状態で嵌め入れられるととも
   に、試験片の幅方向の位置決めをなすべき試験
   片位置決め溝が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
   にかつ水平に形成されている実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の４点曲げ試験治具。 (3) 前記中間負荷部材が前記負荷ピン位置決め溝
   に嵌め入れられて位置決めされる一方、前記中
   間ピンが前記試験片位置決め溝に嵌め入れられ
   て位置決めされる実用新案登録請求の範囲第２
   項記載の４点曲げ試験治具。 (4) 前記中間ピンが前記２本ずつの支持ピンおよ
   び／または負荷ピンの各々に対して独立に１本
   ずつ配設されている実用新案登録請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の４点曲げ
   試験治具。 (5) 前記中間ピンが前記２本ずつの支持ピンおよ
   び／または負荷ピンに対して共通に１本配設さ
   れている実用新案登録請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれかに記載の４点曲げ試験治具。