JPH01173850A

JPH01173850A - 繰返し疲労試験装置

Info

Publication number: JPH01173850A
Application number: JP33477887A
Authority: JP
Inventors: Kanji Oya; 大矢　寛二; Koji Ogura; 小倉　幸治
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-10
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JP2547052B2

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強度を検査するための縁
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
を計測する手段等がある。

従来、この繰返し疲労試験装置にあって、衝撃源として
ピストン、シリンダー等の機械的直線往復駆動機構を用
い、試料の一面側から動荷重を付与するようにしていた
。

ところで、かかる従来構成にあっては、その駆動力の調
整及び変更が面倒であるとともに、高い周波数の駆動力
を生じさせることができず、しかも大きな駆動音を発生
し、さらには機械的摩擦により損耗が激しく、試験条件
を一定に保ちがたい等の欠点があった。

そこで、湾曲板のすくなくとも一面に電歪素子層を配設
してなる振動板の、その一端又は両端を基台上に支持し
、さらに該振動板の情動面に試料保持部材を取付け、試
料保持部材上に、該保持部材とで試験片を挟持する試料
押圧端を備えたものが提案された（特願昭６２−２５０
２０８号）。

かかる構成にあって、電歪素子層の表裏面電極に所定周
波数の交番電圧を印加すると、湾曲板に湾曲振動を生ず
る。そしてこれにともない、振動板の情動面に支持され
ている試料保持部材が振動する。このため、試料の一面
を前記保持部材に支持され、他面を試料押圧端で保持さ
れた試験片は、試料保持部材の前記振動によって、所定
周波数に基く正弦波もしくはパルス状の動荷重が印加さ
れ、遂には破損に至る。このとき、破損に至る速度及び
動荷重の周波数を計測することにより、試料の強度を検
出することができる。

従って、この構成は、電歪素子層への交番印加電圧を適
宜に選定することにより、その繰返し応力や、周期を調
整することができて、多様な試験条件を随意に設定する
ことができ、しかも、機械的直線往復駆動機構により動
荷重を与える従来手段と異なり、騒音の発生や、機械的
摩擦による損耗が少なく、同一の試験条件を維持するこ
とが容易となる利点を有する。

〈発明が解決しようとする課題〉かかる構成にあって、湾曲板の両端を直接基台上に支持
する場合に、この支持は、振動の節位置で完全な点支持
をすることが望ましいが、実際には、所要の支持強度を
達成するために、点支持することは不可能であるから、
該湾曲板はその端部周囲で、湾曲不能に面保持されるこ
ととなる。ところが、湾曲板は、上面に試験片を乗載し
、かつ上方からロードセルで押圧されるため所定の保持
力を要すると共に、共振周波数が所定範囲に納めるため
には、一定量上の剛性を要求される。このため、その剛
性により、上述の様に支持部が面保持されていると、こ
の支持部で振動が阻害され、振幅の低減を生ずる。

本発明は、かかる技術的課題を解決することを目的とす
るものである。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は、湾曲板よりも剛性が低い板ばねの一端を、前
記湾曲板の支持端に連結し、該板ばねの他端を基台上に
支持したことを特徴とするものである。

く作用〉湾曲板の支持端は板ばねを介して基台上に支持されてい
る。このため、該板ばねは、湾曲板よりも剛性が低いか
ら、無理なく情動する。従って、基台に対して該板ばね
の外端が面支持されていても、その撓みにより湾屈し、
支持部による振動板の振動阻害を可及的に阻止すること
ができることとなる。

〈実施例〉第１〜３図について本発明の一実施例を説明する。

１は下面に軟質ゴム、スポンジ、金属バネ等の弾性支持
材２を配設した基台であって、据付面に対して半浮動状
に固定されている。この基台１上には衝撃源となるバイ
モルフ構造の振動板３が、その両端を支持されている。

前記振動板３は、第３図に示すように、矩形状の湾曲板
４の上下面に表裏に電極を備えた電歪素子層５ａ、５ｂ
が配設されてなる。この電歪素子層５ａ、５ｂは逆方向
に分極し、その外側電極を交流電源２３に接続し、かつ
前記内側電極を湾曲板４を介してアース接続して、その
電圧印加により、一方が伸張すると、他方が収縮するよ
うに配線される。

次に、前記振動板３の基台ｌに対する支持手段について
説明する。

前記湾曲板４の両角には、夫々連結孔６が穿設されてお
り、その両端下面に、湾曲板４よりも剛性の小さな板ば
ね８，８の一端を当てて、板ばね８．８の角部に形成し
た連結孔ｌＯと湾曲板４の連結孔６とに連結ポルト９を
挿通して固定する。

また、前記板ばね８．８の他端側の連結孔１０には、振
動板３の所要位置で、上下に座金１２ａ、１２ｂを介装
して、支持ボルト１４が挿通され、基台１に螺合される
。前記座金１２ａ、１２ｂには夫々前後方向の長孔１３
が形成されている。このため、該座金１２ａ、１２ｂを
前後に移動させることが可能となり、その保持位置によ
って、板ばね８．８の湾曲基端Ｏを変化させ、該板ばね
８．８の剛性を変化させ、振動板３がもつとも効率よく
湾曲する様にその位置を定めることができる。而して、
かかる支持手段により板ばね８．８の外端は、支持ボル
ト１４によって基台ｌ上に固定される。また板ばね８．
８の外端縁において、支持ボルト１４．１４間で重錘１
５．１５が脱着可能に保持される。

前記板ばね８．８の外端部の固定は、ピボット軸受等の
挟持手段により、固定する様にしても良い。

前記振動板３の中腹の情動面上には、第３図に示すよう
に、上部に幅方向に位置する三箇所の支持端１８．１８
を備えた試料保持部材１７が設けられる。また前記振動
板３の上方には、昇降体２０に支持されたロードセル２
１が配設され、該ロードセル２１の下端には、試料保持
部材１７の支持端１８．１８の間に位置して試験片ｐの
上面に当接する試料押圧端２２が設けられている。

前記構成の作動について説明する。

試験片ｐを前記試料保持部材１７の支持端１８．１８上
に乗載し、昇降体２０を適正位置まで下降して、該支持
端１８．１８間で試験片ｐ上に押圧端２２を当接し、三
点支持する。この時、昇降体２０が適正位置よりも僅か
に降下し過ぎた場合には、基台ｌの下面に配した弾性支
持材２が圧縮し、振動板３．基台１が下方に変位するの
で試験片ｐは折損することなく、常に一定の押圧力で保
持される。

次に、電歪素子層５ａ、５ｂに交流電源２３からパルス
波、正弦波、三角波などの交流波を有する所定周波数の
交番電圧を印加する。

これにより、電歪素子層５ａ、５ｂに歪を生じ、板ばね
８．８の外端を座金１２ａ、１２ｂ間で挟持されて、基
台１上に保持された振動板３は、該支持位置間で湾曲振
動する。この振動にあって、前記湾曲板４の両゛端には
重錘２３．２３が保持されているため、その慣性力によ
り、前記振巾が大きなものとなる。そして、試験片ｐは
、該湾曲振動に伴う支持端１８．１８の昇降移動によっ
て、その両側を下方から押付けられ、押圧端２２を中心
として湾曲歪を周期的に付与され、この動荷重により疲
労し、遂には破損に至ることとなる。

而して、かかる破損に至る、時間、印加電圧。

パルス数等を計測することにより、該試験片ｐの抗折力
等の強度を計測することが可能となる。

かかる振動板３の湾曲振動において、湾曲板４は板はね
８．８を介して基台ｌに支持されている。このため、該
板ばね８．８の外端が座金１２ａ、１２ｂ間で挟持され
、面支持されていても、板ばね８．８は湾曲基端０を中
心として撓み、これにより、振動板３の振動を阻害する
ことが無い。また、長孔１３に沿って、上述の様に座金
１２ａ、１２ｂの位置を前後に移動することにより、振
動板３を最も効率よく情動させる様に位置決めすること
ができることとなる。

第４．５図は、本発明の第二実施例を示す。

この構成にあっては、湾曲板４の上下面に電歪素子層５
ａ、５ｂが配設されてなる上記と同様の振動板３が用い
られ、その−片縁のみに、板ばね８の一端が連結され、
かつ該板ばね８の他端をボルト３０によって片持状に支
持している。また湾曲板４の他辺には、重錘３１が固定
されている。

前記振動板３の中腹の情動面上には、上部に幅方向に位
置する三箇所の支持端１８．１８を備えた試料保持部材
１７が設けられ、その上方には、抑圧端２２を下面に備
えるロードセル２１が配設される。

前記構成にあって、試験片ｐを支持端１８．１８上に乗
載して、該支持端１８．１８間の上面を押圧端２２に当
接するようにしてから、電歪素子層５ａ、５ｂの表裏面
電極に交番電圧を印加すると、電歪素子層５ａ、５ｂに
歪を生じ、振動板３は、その他片を重錘６の慣性力によ
って保持されて、湾曲振動を生ずる。そして試験片ｐは
、支持端１８．１８に両側を押圧され、該抑圧端２２を
支点として、印加周波数に対応した湾曲歪振動を生じ、
遂には破損することとなる。

そして、このとき板ばね８の湾曲により、その支持位置
での拘束を吸収でき、振動板３は湾曲板４の剛性による
振動阻害から開放され得る。　前記実施例にあっても、
第一実施例と同様に、長孔１３を有する座金１２ａ、１
２ｂを適用し、板ばね８の支持位置を変更し得る様にし
ても良い。

その他、本発明は三点曲げ試験に特に有用であるが、試
験片ｐの全周囲を支持縁で保持して、該試験片ｐの中心
に抑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、基台と振動板との支持を板ば
ねを介して施す様にしたから、その支持位置での拘束が
板ばねの撓みにより開放され、従来の様に湾曲板の剛性
による、支持部による振動阻害が無く、このため、振動
板の良好な振幅を得ることができ、試験片ｐに適正な動
荷重を付与することかできる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の第一実施例を示し、第１図は一部
切欠正面図、第２図は同側面図、第３図は振動板３．扱
ばね８及び座金１２ａ、１２ｂの分離斜視図、第４．５
図は第二実施例を示し、第４図は一部切欠正面図、第５
図は試料保持部材１７等の縦断側面図である。１：基台　３：振動板　４：湾曲板　５ａ。５ｂ；電歪素子層　８．８：板ばね　１２ａ。１２ｂ、座金　１３；長孔　１４：支持ボルト１７：試
料保持部材　１Ｂ、１８；支持端２２；押圧端　２１：
ロードセル　ｐ：試験片出願人　　　　　日本特殊陶業
株式会社第１　図娩２図

Claims

【特許請求の範囲】１）湾曲板のすくなくとも一面に電歪素子層を配設して
なる振動板の、その一端又は両端を基台上に支持し、さ
らに該振動板の湾動面に試料保持部材を取付け、試料保
持部材上に、該保持部材とで試験片を挟持する試料押圧
端を備えたものにおいて、湾曲板よりも剛性が低い板ばねの一端を、前記湾曲板の
支持端に連結し、該板ばねの他端を基台上に支持したこ
とを特徴とする繰返し疲労試験装置。２）振動板の両端部を支持し、さらにその両端縁に重り
を固定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の繰返し疲労試験装置。３）振動板の一端を保持し、かつ他端に重りを固定した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繰返し疲
労試験装置。