JPH06207895A - セラミックスの曲げ試験用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品数を増やすことなく、簡単な構造で治具
形状や試験片形状により発生する偏荷重による測定誤差
を解消できるセラミックスの曲げ試験用治具を提供す
る。 【構成】 円柱状の負荷ピン３と負荷ピン１３は、試験
片４の上面４ａに当接し、負荷治具２に形成された溝７
と溝１２に嵌り込む。溝７には円弧状の曲面２ａが形成
される。負荷治具２の上面に形成される凹部２ｂにはボ
−ル１が嵌り込む。試験片４を下から支える支持ピン５
と支持ピン１０は、基台６に形成された溝９と溝１１に
嵌り込む。溝９には円弧状の曲面８が形成される。試験
片４は負荷ピン３および負荷ピン１３と支持ピン５およ
び支持ピン１０間に挾持される。ボ−ル１に加わる荷重
は、負荷治具２、負荷ピン３および負荷ピン１３を介し
て試験片４に作動する。負荷ピン３と支持ピン５は、試
験片４の歪みに応じて試験片４と線接触を保持したまま
揺動可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスの曲げ試
験用治具に関するもので、特に曲げ試験を実施する場合
の試験片の歪み等による偏荷重を解消するようにしたセ
ラミックスの曲げ試験用治具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、セラミックス等の材料の特性
の基礎デ−タとして曲げ強さを測定することが一般的で
ある。この曲げ強さの試験法として、日本工業規格ＪＩ
Ｓ Ｒ１６０１に示される３点および４点曲げ強度試験
法が知られている。この３点および４点曲げ強度試験法
を実施するに当たっては、試験片に関する形状誤差は規
定されているが、試験用治具には形状誤差等の細かい規
定は設けられていない。このため、試験用治具を作製し
た場合の試験用治具の形状誤差により試験デ−タにバラ
ツキが発生し、試験材料の特性を正確に把握できないと
いう問題があった。

【０００３】また、セラミック材料によってはＪＩＳ
Ｒ１６０１の要求精度に加工できない場合があり、この
場合には曲げ強度が測定できないという問題があった。
例えば、ハニカム形状に押出成形し焼成したセラミック
部品から曲げ試験片を押出軸に沿って切出し加工する場
合には、試験片がたわんだり、ねじれたりすることがあ
る。

【０００４】さらに、セラミックスを焼き上げたままの
未加工面の強度測定をする場合にも、焼成面の平面度が
もともと悪いため、試験片表面の平面度が悪い状態で試
験を行わなければならないという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するた
め、実公平３−５８９１号公報、実公平３−２５１６９
号公報、実開昭６４−５１８５１号公報等に示される曲
げ試験用治具が知られている。しかしながら、上記公報
に示されるセラミックスの曲げ試験用治具によると、実
公平３−５８９１号公報のものでは、試験片を支持する
部品には試験片を支持するだけの仕組みしかなく、支持
ピンが治具基台の平面上に置かれているだけであり、治
具の加工精度によっては試験片に作用する偏荷重を十分
に解消できないという問題がある。

【０００６】実公平３−２５１６９号公報のものでは、
偏荷重を解消するために中間ピンと中間部材を必要とす
るので試験部品数が増加し試験用治具の設定が煩雑にな
るという問題がある。また、支持ピンが治具基台の平面
上に置かれているだけであり、試験片がＪＩＳ Ｒ１６
０１の要求精度に加工できない場合には試験片の形状誤
差を十分に解消できないため、正確な曲げ強度の評価が
できないという問題がある。

【０００７】実開昭６４−５１８５１号公報のもので
は、試験片に荷重を加える負荷部材が試験片の歪みに応
じて揺動し、さらに試験片を支える一対の支持部材のう
ちの一方が試験片の歪みに応じて支持台面を摺動するこ
とにより偏荷重を解消している。しかし、支持部材が摺
動するときの摩擦力のために支持部材が十分に摺動せ
ず、試験片が破壊され測定誤差が生じるという問題があ
る。特に、強度が低いセラミックスを評価する場合に
は、試験片が低荷重で破壊するため測定値のバラツキが
大きくなるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、部品数を増やすことな
く、簡単な構造で治具形状や試験片形状により発生する
偏荷重による測定誤差を解消できるセラミックスの曲げ
試験用治具を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明のセ
ラミックスの曲げ試験用治具では、試験片を支持する一
対の支持ピンと、この一対の支持ピンの少なくとも１個
の支持ピンを支持するとともに、前記試験片の長手方向
軸線と垂直な平面内において前記少なくとも１個の支持
ピンを揺動可能に支持する基台と、前記一対の支持ピン
間距離を一定に保持する保持手段と、前記一対の支持ピ
ンにより支持される試験片に荷重を負荷する負荷ピンと
を備えたことを特徴とする。

【００１０】前記セラミックスの曲げ試験用治具の構成
では、前記負荷ピンを保持する負荷治具が、前記試験片
の長手方向軸線と垂直な平面内において前記負荷ピンを
揺動可能に保持することが望ましい。

【００１１】

【作用】本発明のセラミックスの曲げ試験装置による
と、少なくとも１個の支持ピンが試験片との当たり方に
応じて試験片と線接触を保ちながら揺動することによ
り、負荷ピンから試験片に加わる荷重が均一化され、一
ヶ所に偏ることがない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の第１実施例によるセラミックスの４点曲
げ試験用治具を図１および図２に示す。円柱状の負荷ピ
ン３と負荷ピン１３は、試験片４の中間部で試験片４の
上面４ａに当接し、試験片４の長手方向軸線に垂直で互
いに平行である。負荷治具２には負荷ピン３と負荷ピン
１３が嵌め込まれる溝７と溝１２が形成される。溝７に
は、負荷ピン３と接触する円弧状の曲面２ａが形成され
る。溝７に嵌め込まれた負荷ピン３は、溝７の幅方向の
移動が規制され、試験片４の長手方向軸線と垂直な平面
内で揺動可能である。負荷ピン１３は、平坦面１２ａを
もつ溝１２に嵌合される。溝７と溝１２により、負荷ピ
ン３と負荷ピン１３間の距離は一定に保持される。負荷
治具２の上面に形成される凹部２ｂにはボ−ル１が嵌り
込む。

【００１３】試験片４を下から支える支持ピン５は、基
台６に形成された溝９に嵌り込む。溝９には円弧状の曲
面８が形成される。この曲面８に接触する支持ピン５は
溝９の幅方向への移動が規制され、試験片４の長手方向
軸線と垂直な平面内で揺動可能である。試験片４を下か
ら支える支持ピン１０は、平坦面１１ａをもつ溝１１に
嵌合される。溝９と溝１１により支持ピン５と支持ピン
１０間の距離は一定に保持される。

【００１４】試験片４は、負荷ピン３および負荷ピン１
３と支持ピン５および支持ピン１０間に挾持される。基
台６の図３に示す曲面８の曲率半径は、３mm〜２００mm
のものが好ましい。また、負荷治具２の曲面２ａの曲率
半径も、３mm〜２００mmのものが好ましい。第１実施例
では、溝１１から見て、溝７を溝１２よりも離れて設置
した。しかしながら、第１実施例のように、溝内に曲面
を持つ溝が負荷部材２と基台６に一つずつしか形成され
ない場合には、曲面２ａをもつ溝７を溝１２よりも溝１
１に近付けほうが好ましい。

【００１５】次に荷重が加わった場合の第１実施例の作
動を説明する。試験片４に加わる荷重は、図示しない荷
重部品によりボ−ル１に加わる。ボ−ル１に加わった荷
重は凹部２ｂから負荷治具２、負荷ピン３および負荷ピ
ン１３を介して試験片４を押す。試験片４は、基台６の
溝９と溝１１に嵌り込んでいる支持ピン５と支持ピン１
０に押し返される。

【００１６】図４（Ａ）に示すように、ハニカムセラミ
ック部品から軸方向に切り出した試験片４に歪みがある
場合、負荷ピン３と支持ピン５は試験片４の歪みと一体
となって図４（Ｃ）に示すように傾く。負荷ピン１３と
支持ピン１０は図４（Ｂ）に示すように、それぞれ溝７
と溝１２に嵌合されて動かない。本発明の上記実施例で
は、試験片４に歪みがある場合でも、負荷ピン３と支持
ピン５が試験片４の歪みと一体となって揺動するために
試験片４との接触が常に線接触となり試験片４に加わる
荷重が一ヶ所に偏ることがない。また、負荷ピン３は曲
面２ａの円弧面に沿って揺動可能であり、支持ピン５は
曲面８の円弧面に沿ってそれぞれ滑ることなく揺動する
ため摩擦力が働かず、揺動が低荷重でも確実に行なわれ
る。

【００１７】本発明の第２実施例を図５に示す。第２実
施例では、第１実施例の円弧状の曲面８に代えて、平面
８ａと平面８ｂと頂上部８ｃを形成する。また第２実施
例では、第１実施例の曲面２ａに代えて、平面８ｄと平
面８ｅと頂上部８ｆを形成する。このため、試験片４に
荷重が加わると、試験片４に歪みがある場合、負荷ピン
３は頂上部８ｆを支点として、支持ピン５は頂上部８ｃ
を支点として試験片４との線接触を保って揺動する。

【００１８】本発明の第３実施例を図６に示す。第３実
施例は、第２実施例の頂上部８ｃおよび８ｆに円弧状の
丸み部８ｇ、８ｈを付加したものである。本発明の第４
実施例を図７および図８に示す。溝２３は試験片４の長
手方向軸線と平行に負荷部材２０に形成される。円柱状
の負荷ピン２１は平坦面２８を有する溝２３に嵌合され
る。溝２５は溝２３と直交するように溝２３の上面２８
から負荷ピン２１の半径程浅く形成される。負荷ピン３
は溝２５に案内されて負荷ピン２１に当接する。負荷ピ
ン３は溝２５の幅方向の移動は規制され、試験片４の長
手方向軸線と垂直な平面内で揺動可能である。

【００１９】支持ピン１０は平坦面１１ａを有する矩形
の溝１１に嵌合される。溝２４は試験片４の長手方向軸
線と平行に基台部材３０に形成される。円柱状の支持ピ
ン２２は平坦面２７を有する溝２４に嵌合される。溝２
６は溝２４と直行するように溝２４の底面２７から支持
台２２の半径程浅く形成される。支持ピン５は溝２６に
案内されて支持ピン２２に当接する。支持ピン５は溝２
６の幅方向への移動は規制され、試験片４の長手方向軸
線と垂直な平面内で揺動可能である。

【００２０】試験片４に歪みがある場合、試験片４に荷
重が加わると負荷ピン３は負荷ピン２１の円弧面に沿い
ながら、支持ピン５は支持ピン２２の円弧面に沿いなが
ら試験片４との線接触を保って揺動する。本発明の第５
実施例を図９および図１０に示す。第５実施例は第４実
施例の負荷ピン２１に代えて２個の球４１を、支持ピン
２２に代えて球４２を設置する。球４１と球４２は矩形
の溝４３と溝４４の中央部に形成された円錐状の凹部４
５と凹部４６に嵌合される。

【００２１】試験片４に歪みがある場合、試験片４に荷
重が加わると負荷ピン３は球４１の円弧面に沿いなが
ら、支持ピン５は球４２の円弧面に沿いながらそれぞれ
試験片との線接触を保って揺動する。本発明の第６実施
例を図１１および図１２に示す。第６実施例は第１実施
例の４点曲げ試験用治具を３点曲げ試験用治具にしたも
のであり、これ以外の構成、作用は第１実施例と同じで
ある。

【００２２】上記した本発明の全実施例において、治具
の形状誤差や試験片の歪みによる偏荷重を解消する手段
はそれぞれ組み合わせが自由であり、曲げ試験を実施す
る者により選択される。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のセラミック
スの曲げ試験用治具によれば、少なくとも１個の支持ピ
ンが試験片の歪みに応じて揺動するため、治具の形状誤
差や試験片の歪みによる偏荷重を解消でき、試験デ−タ
のバラツキが小さくなることにより精度の高い曲げ強度
試験が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の側面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図２の１点鎖線Ａ部の支持ピンと基台の曲面を
示す断面図である。

【図４】（Ａ）は試験片の歪みを示す斜視図である。
（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。（Ｃ）は試験片
に歪みがあるときの図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】本発明の第２実施例による模式的断面図であ
る。

【図６】本発明の第３実施例による模式的断面図であ
る。

【図７】本発明の第４実施例による側面図である。

【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。

【図９】本発明の第５実施例による側面図である。

【図１０】図９のIX−IX線断面図である。

【図１１】本発明の第６実施例による側面図である。

【図１２】図１１のXII −XII 線断面図である。

【符号の説明】

１ ボ−ル ２ 負荷部材（負荷治具） ２ａ 曲面 ２ｂ 凹部 ３ 負荷ピン ４ 試験片 ５ 支持ピン ６ 基台 ７ 溝（保持手段） ８ 曲面 ９ 溝（保持手段） １０ 支持ピン １１ 溝（保持手段） １２ 溝（保持手段） １３ 負荷ピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験片を支持する一対の支持ピンと、 この一対の支持ピンの少なくとも１個の支持ピンを支持
   するとともに、前記試験片の長手方向軸線と垂直な平面
   内において前記少なくとも１個の支持ピンを揺動可能に
   支持する基台と、 前記一対の支持ピン間距離を一定に保持する保持手段
   と、 前記一対の支持ピンにより支持される試験片に荷重を負
   荷する負荷ピンとを備えたことを特徴とするセラミック
   スの曲げ試験用治具。
2. 【請求項２】 前記試験片の長手方向軸線と垂直な平面
   内において前記負荷ピンを揺動可能に保持する負荷治具
   を備えた請求項１記載のセラミックスの曲げ試験用治
   具。