JPH0382933A - 硬脆材料の試験における試験片のチャッキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス、焼入れ鋼のような硬脆材料の
材料強度試験におけるチャッキング装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来の硬脆材料の引張試験や引張疲労試験におけるチャ
ッキング装置例を第５図〜第７図に示す。

第５図と第６図は引張試験のチャッキング例を示し、試
験片工の端部に張り出し部ａを設け、この張り出し部ａ
を治具すで引掛は引張荷重を掛けていた。

又第７図は引張圧縮疲労試験におけるチャッキング例を
示し、試験片１の張り出し部ａを割り球座に引掛けるこ
とによって引張荷重を、又圧縮用球座によって試験片端
面Ｃに圧縮荷重を負荷している。

いずれの場合も、試験片１は張り出し部ａを持った複雑
な形状であるため、硬脆材料である試験片１の加工が困
難であり、その工作精度が試験精度に大きな影響を及ぼ
す欠点がある。

また、これらの機構において高温試験を行なう場合には
、治具を高温にさらすことができないため、試験片１の
中央部のみを加熱する必要があるが、この場合には、試
験片１の温度の均一性が損なわれ、高い精度の試験を行
なうことができないという欠点がある。

さらにまた、第５図及び第６図の例では圧縮力はもちる
ん、ねじりカをも全く負荷することができない。第７図
の例においても、ねじりに対する十分な耐久性を持って
いない。このように、従来のチャッキング装置では、硬
脆材料のねしり試験を行なうことは不可能であった。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術の問題点に鑑み、（↓）硬脆材料の試験片を簡
単な形状として安価に提供でき、しかも高精度の試験を
可能とするチャッキング装置を提供すること、（２）試
験片を含めたチャック部を高温炉内に設置することがで
き、試験片の全体を均一に加熱して精度の高い高温試験
を可能とするチャッキング装置を提供すること、及び（
３）引張・圧縮・ねしりの複合負荷時の静的疲労の高精
度試験を可能とするチャッキング装置を提供することを
課題とするものである。

（課題を解決するための手段） １）一端にすり割りを、他端に試験機への取付部を備え
、かつ前記すり割り部の外周面にテーパ面を備えた試験
片把持用チャックと、該チャックの前記テーパ面と係合
するチャックリングとでチャッキング装置のチャック部
を構成した。

２）又チャック部で試験片をチャックスペーサを介し把
持するようにした。

３）試験片を把持するチャックを取付ける内側フランジ
と、内側フランジに着脱可能な球座アムと１球座アーム
の頭部のチャック部側の面と当接する円曲球座を支持す
る外国球座フランジと、前記球座アームのチャック部と
反対側の面と当接する外凸球座を内凹球座を介し支持す
る外側フランジと、前記外国球座フランジと外側フラン
ジ間に取付けられた複数本の調整ボルトとからなり、前
記外側フランジが試験機固定軸に対し着脱可能な曲げモ
ーメント除去治具をチャッキング装置に備えさせて試験
時の曲げモーメントを除去可能にした。

４）外側フランジに一端を固定され、他端で内側フラン
ジアームを挟持可能な回転止め板を曲げモーメント除去
治具に備え、これにより捩り試験を可能にした。

（実施例） 第１図に基いて説明する。１は円柱状の試験片である。

試験片１の中央部には必要に応じて断面減少部や切欠き
等を設けてもよい。円柱状をした試験片１の外周面には
、略１２０°おきに３枚の歪ゲージを張り付け、これに
よって試験片に掛る曲げモーメントを検知する。

２はチャックスペーサで、側面にすり割りの入った中空
円筒形をなし、試験片１の両端部にはめ合わされている
。このチャックスペーサ２は、試験片締め付は時にチャ
ック３の端部で発生する応力集中を緩和する役割をして
いる。接合部材の試験などにおいて、試験片中央部の強
度が低く、チャック部の応力集中に留意する必要がない
場合は、このチャックスペーサ２はなくてもよく、試験
片１を直接チャック３で掴む方式でもよい。

チャック３は、試験片１をつかむ側の端にチャックスペ
ーサ２の外径と同じ内径の穴が開いており、また外周は
チャックリング４の内面と同じ勾配のテーパ３ａを有し
ている。また、側面にはすす割り３ｂが入っており、チ
ャックリング４を内側フランジ６への取付は方向に押し
込むと、テーパ３ａによってすり割り３ｂを備えたチャ
ック３が内側に締まる構造となっている。チャック３が
内側に締まると、チャックスペーサ２が変形し、試験片
↓を均等に締め付ける。この締め付は力に対応する摩擦
力によって、試験片１はチャック３に対して固定される
。チャック３の反対側は、内側フランジ６にボルト５に
よって固定できるようになっている。

内側フランジ６は平行２面をもった頭部８ａを有する球
座アーム８にねじ込まれ、さらに内側フランジ固定ナツ
ト７で固定されている。球座アーム８の頭部８ａは、チ
ャック側を円曲球座１０の平面部と、反対側を外凸球座
１１の平面部と夫々当接している。さらに円曲球座ＩＯ
はその球面部が外凹球座フランジで支持されており、外
凸球座１１はその球面部が内凹球座↓２の凹球面と当接
している。内凹球座１２は球座スライダ１３ａと平面で
当接し、横に滑ることができるようになっている。

− 球座スライダ１３ａは、さらに外側フランジ１３上に固
定されており、この外側フランジエ３は、試験機固定軸
１５にボルト１５ａで結合されている。

試験機固定軸１５は、その一端が引張・圧縮荷重または
ねじり荷重を負荷する試験機のアクチュエタ（図示しな
い）に取り付けられる。

外側フランジ１３と内側フランジ６との間隔および傾き
は、外側フランジ１３の外周部に３ケ所またはそれ以上
設置された調整ボルト１４の締め方によって変えること
ができ、調整ボルトＬ４を完全に締め付けない状態では
各球座は動くことができるが、完全に締め付けると球座
は摩擦力によって固定される。なおこの調整ボルト１４
は、ねじ以外の加圧手段、例えば油圧、空気圧や圧電ア
クチュエータなどを用いてもよい。

ねじり試験を行なう場合は、外側フランジエ３の外周部
に回転止め板１６（第３図）を取り付ける。回転止め板
１６は先端部に取り付けられた回転止めピン１６ａによ
って、内側フランジ６に取り付けられている内側フラン
ジアーム６ａを拘束でき８ るようになっている。この拘束は試験片１にかかる曲げ
モーメントを除去できた状態で、試験を開始する直前に
行なわれ、これによって内側フランジアーム６ａと外側
フランジ１３の間の球座がねじり試験時にずれるのを防
止している。

以上の構成であって、この装置を使用しての試験方法を
以下に説明する。

第４図に示すように、試験片１の両端にチャックスペー
サ２をはめこみ、これをチャック３にはめこむ。この状
態でチャックリング４を内側フランジ６への取り付は方
向に押し込むと、テーパ３ａの作用によってチャック３
が締まり、チャックスペーサ２が変形して試験片１が締
まる。テーパ３ａの勾配は１／１０〜ｌ／１００といっ
た緩いもの故、少しの押し込み力によって非常に大きな
締め付は力を得ることが可能である。この締め付は力に
よって発生する試験片１とチャック３間の摩擦力によっ
て試験片１は保持される。

こうして組み上げられた試験片１とチャック３を、第１
図のようにボルト５によって曲げモーメント除去治具Ｂ
の内側フランジ６に取り付ける。

このため、曲げモーメント除去治具Ｂは試験機に取り付
けたままでよく、試験片１の取付の度に分解する必要も
ない。このため試験片上を極めて容易に取りつけること
ができる。

また、第１図のようにチャック部への中央部に高温炉１
７を設置することにより、試験片全体を加熱した高温試
験を行なうことができるので、試験片全体にわたって均
一な温度分布を得ることが可能で、高精度な高温試験が
可能である。

試験片１とチャック部Ａを内側フランジ６に固定した後
、調整ボルト１４を緩めた状態で試験機によって若干の
引張荷重を作用させる。球座は自動的にその調心性によ
って滑り、試験片上には曲げがほとんどかからず、引張
応力のみが作用する状態となる。この状態で、調整ボル
ト１４を徐々に締め付は球座を固定する。

簡単な試験の場合にはこれでよいが、高い精度を必要と
する場合には、−ケ所の調整ポル１−１４を締め付ける
と、外資球座フランジ９が傾斜するのに合わせて、それ
ぞれの球座が若干量滑り、試験片１に締め付けたポル１
−の位置に対応する方向に曲げモーメントを作用させる
ことができることを利用する。つまり、試験片の３枚の
歪ゲージで検知される曲げモーメントを打ち消す方向の
曲げモーメントを作用させて、完全に■げを除去した理
想的な引張・圧縮・ねじり試験が可能である。

ねじり試験を行なう場合には、１１１１げモーメントが
除去された状態で、回転止めピン１６ａを内側フランジ
アーム６ａに両側から押しつけた状態で固定し、ねじり
力を負荷した時に球座が滑らないようにする。尚、本実
施例においては円柱状試験片を例示したが、単純形状の
角柱状試験片を使用することも可能であり、この場合に
はチャック３の円穴形状を角穴とすることで対応できる
。

（効果） 硬脆材料の引張試験や引張・圧縮疲労試験において、形
状の簡単な円柱又は角柱状の試験片を使用することがで
きるようにしたので、試験片の製作コストを低減するこ
とができ、しかも高精度の試験を行なうことが容易とな
った。

また、試験片全体を高温炉内に設置することができるよ
うにしたので、試験片全体を均一に加熱することができ
、高精度の高温試験が達Ｊ戊できる。

また、本発明の機構によれば試験片の着脱も容易に行な
うことができるので、作業能率的にも優れている。

さらに、曲げモーメント除去治具Ｂにねしり力の負荷時
における球座のずれを防止する回転止め板等の部材を取
り付けることによって；硬脆材料のねじり試験や、引張
・圧縮・ねしりの複合負荷試験をも行なうことが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る試験片のチャッキング装置によっ
て試験片の高温試験をしている状態の断面図。 第２図は曲げモーメン１〜除去治具りの拡大断面図。 第３図は第２図の下面図で回転止め板の詳細図。 第４図はチャック部Ａの詳細図。 第５図と第６図は公知引張試験用チャック装置を、第７
図は引張・圧縮試験用チャック装置の右半部断面図。 図において； Ａ　チャック部 Ｂ　曲げモーメント除去治具 ｌ　試験片　　　　　　２　チャックスペーサ３　チャ
ック　　　　３ａ　　テーパ ３ｂ　　すり割り　　　　　４　チャックリング５　チ
ャック取り付はボルト ６　内側フランジ ６ａ　　内側フランジアーム ７　内側フランジ固定ナツト ８　球座アーム ８ａ　　（球座アームの）頭部 ９　外凹球座フランジ １０　　円曲球座　　　　１１　　外凸球座１２　　内
凹球座　　　　１３　　外側フランジ＋３ａ　　球座ス
ライダ　　１４　　調整ボルト１５　　試験機固定軸　
　１６　　回転止め板１ ６ａ 回転止めピン ７ 高温炉 以 上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端にすり割りを、他端に試験機への取付部を備
   え、かつ前記すり割り部の外周面にテーパ面を備えた試
   験片把持用チャックと、該チャックの前記テーパ面と係
   合するチャックリングとでチャック部を構成したことを
   特徴とする硬脆材料の試験における試験片のチャッキン
   グ装置。
2. （２）試験片をチャックスペーサを介し把持することを
   特徴とする請求項（１）記載の硬脆材料の試験における
   試験片のチャッキング装置。
3. （３）試験片を把持するチャックを取付ける内側フラン
   ジと、該内側フランジに着脱可能な球座アームと、該球
   座アームの頭部のチャック部側の面と当接する内凸球座
   を支持する外凹球座フランジと、前記球座アームのチャ
   ック部と反対側の面と当接する外凸球座を内凹球座を介
   し支持する外側フランジと、前記外凹球座フランジと外
   側フランジ間に取付けられた複数本の調整ボルトとから
   なり、前記外側フランジが試験機固定軸に対し着脱可能
   な曲げモーメント除去治具を有することを特徴とする硬
   脆材料の試験における試験片のチャッキング装置。
4. （４）外側フランジに一端を固定され、他端で内側フラ
   ンジアームを挟持可能な回転止め板を曲げモーメント除
   去治具が備えていることを特徴とする請求項（３）記載
   の硬脆材料の試験における試験片のチャッキング装置。