JPS63263443A - 繰返し疲労試験装置 - 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、セラミック試料等の曲げ疲労を検査するため
の繰返し疲労試験装置に関する。

〈従来技術〉 セラミック試料等の繰返し疲労試験には、その片面を二
点で保持し、他面はその中心を保持して、−面側から動
荷重を与える三点曲げ試験によって該試料の曲げ疲労度
を計測する手段がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 この三点曲げ試験にあって、駆動源として圧電積層体の
伸縮駆動を利用するものが考えられる。

またこのように、圧電積層体ａの伸縮により試料に変位
を与える構成にあって、その試料に大きな変位を与える
ために、第５図に示すように１梃子用すの一端をフレー
ムＣに軸ｄにより支持し、該挺□子片すを圧電！＆層体
ａの上面を跨いで、その他端に上方突成した支持縁ｅを
試料Ｗに当て、さらにその下面を軸ｄと支持縁ｅとの間
で、圧電積層体ａの作動端の中心と支点ｆを介して連接
し、該圧電積層体ａの伸張作用により試料Ｗを前記フレ
ームＣの軸ｄを中心にして支持縁ｅを上方移動させるこ
とにより１挺子作用で、支持縁ｅに圧電ａ層体ａの変位
よりも大きな変位を生じさせるようにしたものが提案さ
れ得る。

ところで、かかる構成にあっては、軸ｄから支持縁８間
には挺子片すと圧電積層体ａの支点ｆが配置されるから
、該梃子片すの長さは、すくなくとも、軸ｄから、圧電
積層体ａの中心位置にある支点ｆまでの距離よりも長く
する必要がある。そしてこのため梃子片すは全長が大と
なり、°これに伴い、その剛性を向上させるために太く
する必要があり、共振周波数が低下する。そして共振周
波数に適合するために、圧電積層体の印加電圧の周波数
を低下させる必要が生じて、ｆｆ１位時間当りの動荷重
印加周波数が減少し、疲労破壊に至る時間が長くなる。

本発明は、変位の拡大作用を梃子片の共振周波数を低下
させることなく達成し得る繰返し疲労試験装との提供を
目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、駆動源となる圧電ａ屠体を筒状として、その
中心に支持杆を挿通するとともに、上面外縁に試料を支
持する抑圧縁が形成された情動挺子片を、その中央部で
前記支持杆の上端に固定して、下面を前記押圧縁よりも
内方位置で圧電積層体の作動端と接触し、さらに、情動
梃子用土には、試料の上面中心部に接触する当接端を配
設したことを特徴とするものである。

く作用〉 圧電積層体に交番電圧が印加されると、情動挺子片は、
その接触部で押し上げられ、支持杆の固定部を支点とし
て情動し、押圧縁が上昇する。これにより、試料の上面
中心は当接縁で支持されているから、その周縁が抑圧縁
により押し上げられて湾曲する。

かかる作動にあって、支持杆の固定部から接触部までの
距離をＸ、固定部から当接縁までの距離をｙ、圧電積層
体の作動端の変位をｈとすると、当接縁の変位Ｈはｈ　
Ｘ　ｙ　／　ｘとなる。そして、距１ｌｌｘは距離ｙよ
りも小さいから、当接縁の変位Ｈは、圧電積層体の作動
端の変位りに比してｙ／ｘだけ拡大されることとなる。

〈実施例〉 第１図について本発明の一実施例を説明する。

基台ｌには、試料Ｗに動的衝撃を付与するための筒状の
圧電積層体２が立設している。また基台ｌには該圧電積
層体２の中心を挿通して支持杆３が立設されている。前
記圧電積層体２は、多数の環状圧電素子板４を電気的並
列状にしてａ層し、その上端に最大変位を生ずるように
した公知構成からなるものである。

前記支持杆３には、情動挺子片５がポルト６により固定
されている。この情動挺子片５は、取付は部の中央を薄
肉７とし、外方に向かって肉厚となって、その最外縁に
押圧縁９，９を上方突成している。また情動挺子片５の
下面には圧電積層体２の作動端に乗載する接触大降８，
８が突成されている。

そして、前記抑圧縁９，９上には試料Ｗが乗載し、さら
に試料Ｗの中心部には上方から当接端ｌＯが圧接してい
る。

前記構成にあって、圧電積層体２に交番電圧が印加され
ると、その伸縮を生ずる。このとき情動挺子片５は、圧
電ａ屠体２に槌軸大降８，８を接触させているから、圧
電積層体２の伸張に伴って、ナツトが螺着する支持杆３
の雄螺子６を支点として薄肉７で湾曲し、抑圧縁９．９
の上昇を生ずる。モしてこれにより、試料Ｗの上面中心
は、当接縁１０で保持されているから、その周縁が上方
情動することとなる。

そして、試料Ｗは多数回の動荷重を受けて疲労し、遂に
は破損することとなる。

かかる作動にあって、第３図に示すように、支持杆３の
雄螺子６から接触大降８までの距ａＸは、該雄螺子６か
ら押圧縁９．９までの距１１１ｙよりも小さいから、前
記圧電積層体２の変位をｈとすると、当接縁の変位Ｈは
ｈ　Ｘ　ｙ　／　ｘであり。

ｙ／ｘだけ拡大されることとなる。

第４図は本発明の第二実施例を示す。

第一実施例と同じく、基台２ｏには、試料Ｗに動荷重を
付与するための筒状の圧電積層体２１が配設され、その
上面には環状の連接金具２２が固定される。また、圧電
植屠体ｚｌ内を挿通して基台２０に固定される前記支持
杆２３の上端には雌螺子２４が形成され、該雌螺子２４
に螺合したナツト２５と連接金具２′２間に皿ばね２６
を配設し、該皿ばね２６により圧電積層体２１に予圧を
付与している。さらに前記連接金具２２にはＬ形の支持
片２７．２７が突設され、そり内端に上方突成した接触
端２８．２８を可及的に支持杆２３の中心側に位置させ
ている。− さらに前記支持杆２３の上端には、情動挺子片３０を、
その肉薄部３１の中心下方に形成したボルト部３２を螺
着することにより、下面を接触端２８．２８に当接して
支持している。そして前記情動挺子片３０の周縁に突成
した抑圧縁３３．３３に試料Ｗを乗載し、該試料Ｗの中
心に当接端３４を接触するようにしている。

かかる構成にあって、圧電積層体２１に、パルス波、正
弦波、三角波などの交流波を有する所定周波数の工場電
圧を印加すると、該圧電積層体２１はその交流波に基い
て皿ばね２６に抗して伸縮を生じ、抑圧縁３３．３３に
より試料Ｗの周囲には周期的な動圧が付与される。

そしてボルト部３２から接触端２８．２８までの距ｊｔ
ｘは、ボルト部３２から当接端３４までの距ｍｙよりも
小さいから　Ｆ動挺子片３０の梃子作用により抑圧縁３
３．３３の変位Ｈは、圧電積層体２１の変位りのｙ／ｘ
倍拡大された値となり、試料Ｗは大きな湾曲歪が与えら
れ、遂には破損に至ることとなる。

その他、本発明は三点曲げ試験に特に有用であるが、試
料Ｗの全周囲を支持縁で保持して、該試料Ｗの中心に押
圧端を当接する等の試験態様にも適合し得る。

〈発明の効果〉 本発明は、上述のように、セラミック等の試料Ｗに圧電
！１！層体により動荷重を与えるものにあって、該圧電
ＩＩｉ層体屠体状とし、その中心に挿通した支持杆で、
情動梃子片の中心を支持し、圧電積層体との接触部より
も、試料Ｗと接触する押圧縁を外方に位置させて、−前
記したｙ／ｘの値を大きくシ、該圧電積層体の変位りを
拡大するようにしたものである。このため、距離Ｘを圧
電積層体の半径以下の値とすることができるから、情動
挺子片の長さを小さくでき、これに伴って厚を減少させ
ることができる。そして、この結果、共振周波数を低下
でき、高い周波数の縁返しＩ＃撃を維持しながら変位量
を拡大できて、試料Ｗの疲労速度を早めることができる
等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は第一実施例
の側面図、第２図は当接端１ｏ及び試料Ｗを除去して示
す平面図、第３図は情動挺子片５の作動を示す要部の拡
大図、第４図は第二実施例の側面図である。また第５図
は従来装置の要部の側面図である。 ２；圧電積層体　５；情動挺子片　６：ポルト８．８；
接触大降　９，９；押圧縁　ｌｏ；当接端　２１；圧電
積層体　２８，２８；接触端３０：情動挺子片　３２；
ボルト部　３３，３３；押圧縁　３４；当接端 出願人　　　　　日本特殊陶業株式会社代理人　弁理士
　松　浦　喜　多　男 娩３図 第２図 莞１図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動源となる圧電積層体を筒状として、その中心に支持
   杆を挿通するとともに、上面外縁に試料を支持する押圧
   縁が形成された湾動挺子片を、その中央部で前記支持杆
   の上端に固定して、下面を前記押圧縁よりも内方位置で
   積層体の作動端と接触し、さらに、湾動挺子片上には、
   試料の上面中心部に接触する当接端を配設したことを特
   徴とする繰返し疲労試験装置。