JPH0641155Y2 - 小型パンチ試験装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、極低温から高温に至る間に於て、小型パンチ
試験片の破壊に至る試験を行うに適した小型パンチ試験
装置に関する。

（従来の技術） 従来、小型パンチ試験片を用いて金属材料の破壊に至る
試験を行い、荷重に伴う該試験片の変位等を測定してい
る。このために、第６図に示すような小型パンチ試験片
取付具Ｄが使用されている。

小型パンチ試験片取付具Ｄは、中央に通孔を、それぞれ
有する上枠体８と下枠体９とよりなり、上枠体８には角
形の突起部8aを、下枠体９には、該突起部8aが嵌り合う
角形の凹部9aを設け、小型パンチ試験片（10mm×10mm又
はφ3mm）22を該凹部9aに挿入し、該試験片22の下方に
変形用空間を確保した状態で、上・下枠体8,9を締付け
て該試験片22の周縁部を挟圧保持し、上枠体８の通孔に
直径2.4mm又は1mmの鋼球10を挿入し、前記通孔にパンチ
11が挿入されている。そしてパンチ11に押圧力を与える
と、小型パンチ試験片22の中央部は鋼球10から荷重を受
けて変形用空間に向けて膨出し、終に破壊する。

上記のような小型パンチ試験片22の破壊に至る試験によ
つて、最大変位個所の変位及び各変位に応じた荷重或は
破壊時の最大変位等を測定し、金属材料の靱性値、強度
等が検討されている。

（考案が解決しようとする課題） 従来の小型パンチ試験片22の破壊に至る試験は、試験雰
囲気温度の変化、すなわち極低温下と高温下に応じて、
別個の装置でなされ、かつ小型パンチ試験片取付具Ｄを
１個使用してなされていた。

また、従来のこの種の試験装置として、特開昭56-640号
公報に開示されるものがある。すなわち、回転架台に設
けた多数個の試料保持手段に試験片を保持し、この試験
片に向けてアームからなる突起を下降させ、試験片に一
定量の曲げ変位を付与した時の検出器による検出値か
ら、試験片の剛軟度を測定するようになつている。そし
て、回転架台は、ウオームギヤと駆動ギヤとの噛合によ
つて回転駆動される。

しかしながら、このような従来の試験装置にあつては、
．断熱可能な真空２重槽を備えず、真空２重槽内に電
気炉を着脱自在に装着すると共に、クロスヘツドに冷却
用の窒素供給管を設けておらず、．真空２重槽の外部
に引張試験機及び回転架台の回転駆動源を配置しておら
ず、．アームを下降させて試験を行うものであり、
．回転自在な回転架台には、ウオームギヤを設け、ウ
オームギヤと駆動ギヤとを噛合させて、回転させるもの
である。

このため、次の技術的課題を有している。．試験雰囲
気温度を変化させて、試験片の剛軟度を測定することが
できない、．アームを下降させて試験を行うので、引
張試験機が使用できない、．回転架台の回転にウオー
ムギヤを使用するので、回転架台を昇降駆動することが
できない、．真空２重槽の内部に引張試験機及び回転
架台の回転駆動源を配置したのでは、これらの耐久性が
確保されない。

（課題を解決するための手段） 本考案は、高温下で使用する試験装置から電気炉を取外
すことによつて極低温下での試験をも行い、かつ小型パ
ンチ試験片の試験を連続して行う試験装置を提供するも
のであり、その構成は次の通りである。

引張試験機側に構成されるクロスヘツドに、支柱を介し
て固定板を固定し、かつ真空２重槽の外部に配置される
回転駆動源にて駆動され、先端部に平歯車を有する駆動
軸と、冷却用の窒素供給管と、真空２重槽の外部に配置
される引張試験機にて引張力が与えられる引張棒とを挿
通させ、引張棒の先端に連結した可動板を前記固定板の
下方にて上下動可能とし、可動板上に前記駆動軸の平歯
車に噛合して所定角度毎に回転させられる平歯車の歯部
を備える回転架台を回転自在に枢支し、回転架台上に、
小型パンチ試験片を取付ける複数個の小型パンチ試験片
取付具を同心円上所定間隔に配置し、前記支柱、固定
板、駆動軸の先端部、可動板及び回転架台を断熱状態に
て内蔵するように、内部に電気炉を着脱自在に装着した
真空２重槽をクロスヘツドに着脱自在に装着すると共
に、固定板の下面に形成した突起に、前記可動板側に変
形用空間を確保した前記小型パンチ試験片取付具のいず
れか１個が対向可能である小型パンチ試験装置である。

（作用） 常温よりも高温下で小型パンチ試験片の試験を行う際に
は、真空２重槽内に電機炉を装着し、外部より電気炉へ
給電して真空２重槽内の温度を常温よりも高温とし、引
張試験機を作動させ、回転架台上の１個の小型パンチ試
験片取付具に取付けた小型パンチ試験片に固定板の突起
との間でパンチ力を与えて試験し、次いで、引張試験機
を復帰させてから回転駆動源を駆動して両平歯車の噛合
状態にて回転架台を所定角度回転させ、次位の小型パン
チ試験片に固定板の突起との間でパンチ力を与える。こ
のようにして、回転架台上の複数個の小型パンチ試験片
について順次に試験を行う。回転架台の昇降に際して
は、両平歯車が上下に相対移動する。

又、極低温乃至低温下で小型パンチ試験片の試験を行う
際には、真空２重槽をクロスヘツドから取外し、真空２
重槽内の電気炉を取外してから再度クロスヘツドに取付
け、冷却用の液体窒素を窒素供給管から供給し、真空２
重槽内の温度を極低温乃至低温として試験雰囲気温度の
みを変化させて、前記高温下での試験と同様の方法にて
試験を行う。

（実施例） 本考案に係る小型パンチ試験片の試験装置の実施例を、
図面を参照して説明する。

第１図に本装置の全体を示す。

Ａはロードセル１を具えた通常の卓上型引張試験機であ
り、Ｂは引張試験機Ａ側に固定されたクロスヘツドであ
り、Ｃは真空２重槽である。

第２図に於て、２は、一端をロードセル１に接続し、ク
ロスヘツドＢを上下動自在に挿通して垂下し、先端部に
引張板３の中心部を固定する引張棒である。

４は固定板であり、引張板３に設けた通孔又は切欠きを
挿通して基端がクロスヘツドＢの裏側に固定された支柱
５の先端に固定され、安定のために、通常第３図
（イ）、（ロ）に示すように３点にて支持されている。
4aは固定板４の下面中央部に設けられた押圧用の突起で
ある。

６は可動板であり、固定板４の通孔又は切欠きを挿通す
る３本の連結棒７（第３図（イ）参照）にて引張板３に
連結されている。可動板６の表面には、ベアリング作用
を有する鋼球6aを受入れるベアリング座6bが同心円上所
定間隔（第４図（イ）参照）に配置されている。

16は、第４図（イ）、（ロ）に示すように外周面に平歯
車の歯部16aを形成した環状をなす回転架台であり、そ
の表面周縁部に、小型パンチ試験片取付具Ｄを遊嵌し得
る複数個の凹部又は通孔からなる取付部16bを同心円上
所定間隔に設け、又裏面には可動板のベアリング座6bに
合致する半径でベアリング受16cを設けてある。17は回
転架台16の浮上りを防止して案内する断面 形をなす欠環状の案内具であり、内周部は連結棒７を避
けて可動板６に固定され、外周部は、回転架台16の内周
縁を覆つている。かくして、回転架台16は、可動板６上
に案内具17にて回転自在に枢支されている。

18は駆動平歯車であり、回転架台の歯部16aに常に噛合
し、クロスヘツドＢの表側に設けた回転駆動源であるス
テツプモータ20のクロスヘツドＢを挿通する駆動軸19の
先端部に固定され、所定角度毎に回転する。

12はクロスヘツドＢを挿通して設けられ、外部から液体
窒素を真空２重槽Ｃ内へ供給する窒素供給管である。各
13は各支柱５に固定され、輻射効果と蒸発窒素による引
張棒２及び支柱５の冷却を目的とするステンレス製の反
射板であり、後記する電気炉21用の電線を通す通孔13a
を設けてある。14は蒸発窒素の排出口である。15はシー
ルリングである。

21は真空２重槽Ｃの下部内壁に沿つて着脱可能に装着さ
れた電気炉であり、21aは電気炉21に給電する耐熱Ni電
線である。耐熱Ni電線21aの一端は、電気炉21の端子に
固定され、各反射板の通孔13aに挿通し、クロスヘツド
Ｂの、例えば、排出口14を利用して他端を外部へ取出し
てある。

次に作用を説明する。

小型パンチ試験片取付具Ｄを回転架台の通孔又は凹部か
らなる取付部16bに装着し、真空２重槽Ｃをクロスヘツ
ドＢに装着して真空２重槽Ｃ内を断熱状態にすると共
に、外部から給電して電気炉21を加熱し、真空２重槽Ｃ
内の温度を希望の高温度に上昇させる。この状態にて、
支柱５、固定板４、駆動軸19、可動板６、引張板３、小
型パンチ試験片22を複数個配置した回転架台16等は、真
空２重槽Ｃに内蔵されている。

卓上型引張試験機Ａを作動させて引張棒２を上昇させ、
可動板６を上昇させると、回転架台16は共に上昇し、回
転架台16上に配置され固定板の突起4aの下方に位置する
一つの小型パンチ試験片取付具Ｄ内の小型パンチ試験片
22は、突起4aと可動板６との間で、雰囲気温度下で荷重
を受け、可動板６側に確保した変形用空間に向けて膨出
し、終に破壊する。回転架台16の歯部16a及び駆動平歯
車18の歯部を共に平歯車にて形成したので、可動板６の
昇降作動が円滑になされる。

次いで、卓上型引張試験機Ａを復帰させ、ステツプモー
タ20を作動させ、駆動軸19及び駆動平歯車18を介して回
転架台16を小型パンチ試験片取付具Ｄの取付間隔分だけ
回動させ、次位の該取付具Ｄを固定板の突起4aの下方に
位置させて、卓上型引張試験機Ａを再度作動させて同様
に試験する。

又、極低温乃至は低温下で、小型パンチ試験を行う場合
は、真空２重槽ＣをクロスヘツドＢから取付し、電気炉
21を真空２重槽Ｃから取外してから再度クロスヘツドＢ
の装着し、窒素供給管12から真空２重槽Ｃ内へ液体窒素
を供給し、真空２重槽内の温度を極低温乃至低温とし
て、試験雰囲気温度のみを変化させて、前記した高温下
での試験の場合と同様の操作にて小型パンチ試験片22の
破壊に至るまでの試験を行うことができる。

なお、固定板４と可動板６との関係は、第３図（ロ）に
示すように引張棒２の先端に、直接に可動板６を固定す
ることもできる。

次に、回転架台の他の構造例を第５図（イ）、（ロ）、
（ハ）に基づいて説明する。回転架台26は、小型パンチ
試験片取付具Ｄを一体的に備えて下記のように構成され
ている。

28は、環状の上枠体であり、同心円上所定間隔に、中心
部に通孔28bを有する複数個の角形の突起部28aを形成し
てある。29は外周に駆動平歯車18に噛合する平歯車の歯
部29aを形成した下枠体であり、上枠体の突起部28aが嵌
まり合う角形の凹部29bが形成され、その中心部には通
孔又は凹部29cを設けてある。そして、前記凹部29b内に
小型パンチ試験片22を挿入し、上枠体28と下枠体29とは
複数個のビス30にて一体的に固定され、小型パンチ試験
片22は、通孔又は凹部29cによって可動板６側に変形用
空間を確保した状態で、その周縁部が上・下枠体28,29
にて挟圧保持されている。又、上枠体の通孔28bには鋼
球10及びパンチ11が挿入されている。

29dはベアリング受であり、27は前記実施例と同形の案
内具であり、その外周部は、上枠体28の内周縁を覆つて
いる。

上記のような構成の回転架台26を可動板６上に回転自在
に枢支して実施例と同様に使用すれば、同様の作用効果
が得られる。

なお、小型パンチ試験片22が放射能による照射材の場合
は、卓上型引張試験機Ａ及びステツプモータ20を遠隔制
御して順次に多数の試験片の試験がなされる。

（考案の効果） 本考案になる小型パンチ試験片の試験装置によれば、駆
動軸の平歯車と回転架台の平歯車とを噛合させることに
より、回転架台及び可動板を昇降自在に構成し、可動板
を上昇させて小型パンチ試験片の破壊に至る試験を行い
得るので、引張試験機の使用が可能になつた。更に、ク
ロスヘツドに窒素供給管を挿通させた状態で、着脱可能
な真空２重槽内に、着脱可能な電気炉を装着してある。
従つて、電気炉を加熱して回転架台上に配置した小型パ
ンチ試験片の数だけ連続して効率良く試験できると共
に、真空２重槽内の電気炉を取外して、窒素供給管から
液体窒素を真空２重槽内へ供給することによつて、簡単
に真空２重槽内の温度を極低温乃至低温に切替えて試験
できるようになつた。このために、高温用と極低温用と
の装置を重複して保有する必要がなくなつた。加えて、
引張試験機及び回転駆動源を真空２重槽の外部に配置し
たので、これらが苛酷な環境下に置かれることが回避さ
れる。その結果、高度の耐久性が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、本考案に係る小型パンチ試験片の
試験装置の実施例を示し、第１図は、本装置の一部を切
開して示す全体図、第２図は、本装置の要部断面図、第
３図（イ）は引張板、固定板及び可動板の関係を示す拡
大斜視図、第３図（ロ）は、固定板と可動板との他の構
造例を示す拡大斜視図、第４図（イ）は、可動板と回転
架台と駆動平歯車とを分解して示す平面図、第４図
（ロ）は、同側面図、第５図（イ）は、回転架台の他の
構造例を示す平面図、第５図（ロ）は同側面図、第５図
（ハ）は、同要部を示す拡大断面図、第６図は、小型パ
ンチ試験片取付具の断面図である。 A:卓上型引張試験機、B:クロスヘツド、C:真空２重槽、
D:小型パンチ試験片取付具、2:引張棒、3:引張板、4:固
定板、4a:突起、5:支柱、6:可動板、6a:ベアリング座、
7:連結棒、12:窒素供給管、16,26:回転架台、16a,29a:
歯部、16c,29d:ベアリング受、18:駆動平歯車（平歯
車）、19:駆動軸、20:ステツプモータ（回転駆動源）、
21:電気炉、22:小型パンチ試験片。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】引張試験機側に固定されるクロスヘツド
   に、支柱を介して固定板を固定し、かつ、真空２重槽の
   外部に配置される回転駆動源にて駆動され、先端部に平
   歯車を有する駆動軸と、冷却用の窒素供給管と、真空２
   重槽の外部に配置される引張試験機にて引張力が与えら
   れる引張棒とを挿通させ、引張棒の先端に連結した可動
   板を前記固定板の下方にて上下動可能とし、可動板上に
   前記駆動軸の平歯車に噛合して所定角度毎に回転させら
   れる平歯車の歯部を備える回転架台を回転自在に枢支
   し、回転架台上に、小型パンチ試験片を取付ける複数個
   の小型パンチ試験片取付具を同心円上所定間隔に配置
   し、前記支柱、固定板、駆動軸の先端部、可動板及び回
   転架台を断熱状態にて内蔵するように、内部に電気炉を
   着脱自在に装着した真空２重槽をクロスヘツドに着脱自
   在に装着すると共に、固定板の下面に形成した突起に、
   前記可動板側に変形用空間を確保した前記小型パンチ試
   験片取付具のいずれか１個が対向可能であることを特徴
   とする小型パンチ試験装置。