JPH0325170Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は長手形状の試験片の両端部を支持ピン
で支持し、中間部に１本の負荷ピンで負荷を加え
て曲げ試験を行う治具に関するものである。

従来の技術 上記のような３点曲げ試験治具は広く使用され
ているが、これをセラミツクス、超硬合金等の脆
性材料の試験に用いる場合には、試験片が破断す
るまでの変形量が僅かであるために治具や試験片
の平行度や寸法の誤差が試験結果に大きな影響を
与える。そこで、従来は治具や試験片の寸法、平
行度等の精度を向上させることにより試験誤差を
低減させる努力が払われて来た。

考案が解決しようとする問題点 しかし、上述のような治具や試験片の精度向上
には限度があり、また、可動部のクリアランスを
過度に小さくすれば円滑な負荷ができなくなつた
り、治具の耐久性低下を招来したりする問題点が
ある。

問題点を解決するための手段 本考案は、上記の問題点を解決するために、前
述のような３点曲げ試験治具、さらに詳細には長
手形状の試験片の両端部を互に平行な２本の支持
ピンの外周面に支持させるとともにその試験片の
中間部にそれら支持ピンに平行な１本の負荷ピン
の外周面を支持ピンとは反対側から当接させ、そ
れら支持ピンおよび負荷ピンにそれぞれ支持具と
負荷具とにより互に接近する向きの力を加えて曲
げ試験を行う治具において、支持具に２本の支持
ピンおよび１本の負荷ピンをそれぞれそれらの直
径方向に実質的に移動不能な状態で収容する３本
のピン位置決め溝と、それらピン位置決め溝と直
交し、試験片をそれの幅方向に実質的に移動不能
に位置決めして収容する試験片位置決め溝とを形
成するとともに、支持ピンと支持具および／また
は負荷ピンと負荷具との間に中間ピンと中間部材
とを試験片位置決め溝により位置決めし、かつ、
中間部材を支持ピンまたは負荷ピンの側にして配
設するとともに、中間部材の少なくとも支持ピン
または負荷ピンと中間ピンとに接触する面を平面
として支持具または負荷具から中間ピンに加えら
れる負荷を線接触により支持ピンまたは負荷ピン
に伝達するようにしたものである。

作 用 以上のように構成された３点曲げ試験治具にお
いては、支持具または負荷具から支持ピンまたは
負荷ピンにそれらに対して直角に配設されている
中間ピンを介して負荷が伝達されるため、試験機
の負荷装置によつて負荷が加えられたとき、支持
ピンまたは負荷ピンはその長手方向の傾きを許容
された状態で試験片に負荷が伝達されることとな
る。

考案の効果 したがつて、本考案の３点曲げ試験治具によれ
ば、試験片の上面と下面との平行度あるいは支持
具と負荷具との負荷面の平行度が不十分であつて
も、これらの平行度の狂いは上述のように支持ピ
ンまたは負荷ピンが長手方向に傾くことにより吸
収され、支持ピンと負荷ピンとはそれぞれ試験片
の両面に完全に沿つた形で負荷を加えることとな
るため、試験片の幅方向に偏つた部分に特に大き
な負荷が加えられる偏荷重が回避され、試験片の
破断に至るまでの変形量が小さいにもかかわらず
精度の高い試験結果が得られることとなる。

しかも、そのための手段は、支持具や負荷具と
支持ピンや負荷ピンとの間に中間部材と中間ピン
とを試験片位置決め溝により位置決めして介在さ
せるという簡単なものであるため、本考案に係る
曲げ試験治具は安価に製作することができる。

また、本考案においては中間ピンと支持ピンま
たは負荷ピンとがそれぞれ中間部材と線接触する
ようにされているため、中間ピンと支持ピンまた
は負荷ピンとが直接点状に接触させられる場合の
ように接触面圧が過大となることがなく、かつ、
支持ピンまたは負荷ピンおよび中間ピンの中間部
材との各接触線が直交することにより、支持ピン
または負荷ピンの自由度は支持ピンまたは負荷ピ
ンと中間ピンとを直接接触させた場合に近いもの
となる効果が得られる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図において１０は支持具である、支持具１
０は、第１図および第２図に示すように、円柱部
１２と、円柱部１２上の中心部に形成された小径
の突起１６とから成つている。円柱部１２の下端
部にはフランジ１８が形成されており、また、そ
の底面には円形の凹部２０が形成されている。こ
の支持具１０には円筒状の案内部材２２が嵌合さ
れている。案内部材２２は、その内径が下側から
順に大径、中径、小径とされており、大径孔部２
４を囲む側壁において、その下端面がフランジ１
８に当接した状態で支持具１０に精度良く嵌合さ
れている。また、案内部材２２の小径孔部２６を
囲む側壁には、案内部材２２の中心線に平行な直
線を中心線とする貫通孔２８が複数個（本実施例
においては４個）等角度間隔に形成されている。

支持具１０の上部、すなわち円柱部１２の上部
および突起１６には、２本の支持ピン位置決め溝
３０と１本ずつの負荷ピン位置決め溝３２および
試験片位置決め溝３４とが形成されており、これ
らによつて円柱部１２の上部および突起１６はそ
れぞれ複数部分に分割されている。２本の支持ピ
ン位置決め溝３０は、円柱部１２に互に平行にか
つ水平に形成されており、負荷ピン位置決め溝３
２はそれら支持ピン位置決め溝３０のちようど中
間位置において突起１６を通り、支持ピン位置決
め溝３０に平行に形成されている。また、試験片
位置決め溝３４は、支持具１０の中心を通り、上
記支持ピン位置決め溝３０および負荷ピン位置決
め溝３２に直角にかつ水平に形成されている。支
持ピン位置決め溝３０および試験片位置決め溝３
４は断面形状が矩形の溝であり、負荷ピン位置決
め溝３２は、第１図および第３図に示すように、
底面が曲面を成す断面がＵ字形の溝である。突起
１６の負荷ピン位置決め溝３２と試験片位置決め
溝３４との交差によつて形成された角部には面取
りが施されており、また、支持具１０の少なくと
もこれら位置決め溝３０，３２および３４が形成
される部分は焼入れされたうえ、各位置決め溝の
側壁面ならびに支持ピン位置決め溝３０の底面が
研削によつて精度良く仕上げられている。

上記支持ピン位置決め溝３０および負荷ピン位
置決め溝３２には、円柱状の支持ピン３６および
負荷ピン３８がそれぞれそれらの直径方向に実質
的に移動不能に嵌め入れられている。使用時にお
いては、これら２本の支持ピン３６上に試験片４
０が架け渡され、かつ、その試験片４０の中央部
上面に負荷ピン３８が載せられるのであるが、こ
の状態において試験片４０は位置決め溝３４の両
側壁面により挟まれて、幅方向に実質的に移動不
能に位置決めされる。支持ピン位置決め溝３０の
側壁は、支持ピン３６上に試験片４０が架け渡さ
れたとき、その試験片４０の両端部に指で触れる
ことができるように支持ピン３６の直径よりやや
小さい高さとされている。また、前記案内部材２
２の側壁には直径方向に隔たつた位置に開口４２
がそれぞれ形成されており、試験片４０の着脱お
よび装着状態の確認を容易に行い得るようにされ
ている。

試験片位置決め溝３４には更に、中間部材４４
および中間ピン４６が１本ずつ嵌め入れられて位
置決めされている。これら中間部材４４および中
間ピン４６は使用時には負荷ピン３８上に載せら
れるのであり、中間部材４４を負荷ピン３８側と
なるように嵌め入れられる。この中間部材４４は
断面が矩形の部材であり、その下面において負荷
ピン３８に、上面において中間ピン４６にそれぞ
れ線接触するようにされている。なお、前記突起
１６の高さは、このようにして中間部材４４およ
び中間ピン４６が試験片位置決め溝３４に嵌め入
れられたとき、中間ピン４６の上端部が突起１６
の上面とほぼ同じ高さとなるように決定されてい
る。

前記案内部材２２の小径孔部２６には負荷具５
０が精度良く嵌合され、支持具１０に対して位置
決めされるとともに、支持具１０に対する接近・
離間運動を案内されている。負荷具５０は大径部
５２と小径部５４とから成るものであり、小径部
５４が小径孔部２６に摺動可能に嵌合されるとと
もに、大径部５２は、支持ピン３６と負荷ピン３
８とに間に試験片４０が挟まれた状態において案
内部材２２の上端面より小距離浮き上がつた状態
となるようにされている。また、小径孔部２６の
深さは、小径部５４が、その直径よりも大きい長
さで嵌合されるように選定されており、したがつ
て、負荷具５０はこじりを生ずることなくスムー
ズに摺動することができる。

負荷具５０は前記中間ピン４６に対向する位置
に円形の突起５６を有しており、この突起５６に
おいて中間ピン４６に当接し、中間ピン４６およ
び中間部材４４を介して負荷ピン３８に負荷を加
える。そして、それの嵌合部たる小径部５４が案
内部材２２に形成された小径孔部２６に嵌合され
ることにより、支持具１０と負荷具５０との水平
方向の位置決めが行われている。また、負荷具５
０の上面中央には円錐形の位置決め凹部５８が形
成され、これにボール６０が嵌め入れられてい
て、負荷具５０にはこのボール６０を介して負荷
が加えられるようになつている。

以上のように構成された曲げ試験治具によつて
試験片４０の曲げ試験を行う場合には、この治具
を支持具１０が下側になるように試験機に取り付
け、試験片４０を試験片位置決め溝３４に嵌め入
れるとともにその両端部を支持ピン３６に下側か
ら支持させ、中間部の上面に負荷ピン３８を当接
させる。なお、試験片４０を嵌め入れた後、案内
部材２２を第１図および第３図に示す状態から90
度回転させ、２個の開口４２が試験片４０の幅方
向の両側にそれぞれ位置するようにする。

その状態で試験機の負荷装置によりボール６０
を介して負荷具５０に下向きの負荷を加えれば、
試験片４０には曲げ荷重が加えられることとな
る。この場合の負荷の大きさと試験片４０の変形
量との関係が、試験機の測定装置により、試験片
４０が破断するに至るまで表示ならびに記録され
る。

試験片４０は脆性材料から成るものであるた
め、曲げ負荷が一定値に達したとき、一瞬にして
破断する。これに伴つて負荷ピン３８、中間部材
４４、中間ピン４６および負荷具５０が落下する
こととなるが、負荷具５０はその大径部５２が前
述のように案内部材２２の上面から僅かに浮き上
がらされているのみであるため、小距離落下して
大径部５２が案内部材２２の上面に着座し、それ
以上は落下しない。また、案内部材２２の開口４
２が試験片４０の幅方向の両側に位置するように
されているため、破片が外へ飛び出すことが殆ど
なく、破片の収拾を容易に行うことができる。

本実施例の曲げ試験治具においては、以上の説
明から明らかなように、支持ピン３６、負荷ピン
３８および試験片４０が、それぞれ一体の支持具
１０に形成された支持ピン位置決め溝３０、負荷
ピン位置決め溝３２および試験片位置決め溝３４
に嵌め入れられることによつて精度良く位置決め
されるため、試験片４０のセツトが容易であり、
かつ試験片４０の正確な位置に負荷が加えられ得
る。しかも、２本の支持ピン３６は研削加工によ
つて精度良く仕上げられた支持ピン位置決め溝３
０の底面によつて支持されているため、支持ピン
３６の試験片４０を支持する部分の平行度が高
く、一方、負荷ピン３８は中間部材４４および中
間ピン４６を介して線接触により負荷が加えられ
るため、中間ピン４６に負荷が加えられたとき長
手方向に傾くことができ、試験片４０の上面と下
面との平行度、あるいは負荷具５０と支持具１０
との平行度が多少悪くても、これらの平行度の狂
いは負荷ピン３８の傾きによつて吸収され、試験
片４０に偏荷重が加えられることがない。

また、このように負荷ピン３８と中間ピン４６
とがそれぞれ中間部材４４に線接触させられるこ
とにより、これらの間の接触面圧が過大となるこ
とが回避され、かつ、中間部材４４の負荷ピン３
８および中間ピン４６との接触線が直交すること
により、負荷ピン３８の自由度は負荷ピン３８と
中間ピン４６とを直接点状に接触させた場合に近
いものとなり、試験片４０に対する偏荷重を良好
に回避することができる。

さらに、負荷ピン３８に対する負荷の伝達は負
荷ピン３８の真上に直列に連なるボール６０、負
荷具５０、中間ピン４６および中間部材４４によ
つて行われ、一方、支持ピン３６に対する負荷の
伝達は支持具１０によつて直接行われるため、剛
性の高い曲げ試験治具が得られることとなる。

また、本実施例においては、案内部材２２に貫
通孔２８および開口４２が形成されているため、
試験片４０を大気以外の特殊な雰囲気中、あるい
は大気中であつても高温下において試験する場合
に、治具内外の雰囲気の差あるいは温度差を小さ
くすることができ、正確な試験結果を得ることが
できる。

さらに、本実施例の治具においては支持具１０
の底面に凹部２０が形成されており、それだけ治
具が軽量化されるとともに、治具運搬時には運搬
装置との係合部として使用することができる。

また、試験片４０と接触して摩耗し易い支持ピ
ン３６および負荷ピン３８は単純に位置決め溝３
０および３２に嵌め入れられているのみであるた
め、これらが摩耗した場合には簡単に新しいもの
と交換することができ、曲げ試験治具全体の精度
を容易に回復させることができる。

なお付言すれば、上記実施例の曲げ試験治具は
すべて金属製の材料から成り、互に接触する部分
は焼入れされたうえ研削仕上げされているのであ
るが、例えばセラミツクス製の試験片を高温雰囲
気において試験する必要がある場合には、治具自
体の構成要素も例えばSiC，Al₂O₃，Si₃N₄等のセ
ラミツクス材料で製作することにより、耐熱、耐
食性を高めることが推奨される。

また、上記実施例においては、中間部材４４お
よび中間ピン４６が負荷ピン３８とそれに作用す
る負荷具５０との間に介在させられていたが、こ
れに代えてまたはこれと共に支持具１０と支持ピ
ン３６との間に中間部材４４および中間ピン４６
を介在させることも可能である。このようにすれ
ば、支持ピン位置決め溝３０の底面の加工精度が
やや悪い場合や、支持ピン３６自体に製作誤差に
よるテーパが存在する場合にも、それが試験結果
に影響を及ぼすことが少なくなる。なお、支持具
１０と支持ピン３６との間に中間部材および中間
ピンを介在させる場合、前記実施例における中間
部材４４および中間ピン４６のほぼ半分の長さの
中間部材および中間ピンを中間部材が支持ピン側
となるようにしてそれぞれ２本ずつ嵌め入れ、１
組ずつの中間部材および中間ピンが２本の支持ピ
ン３６にそれぞれ独立に作用するようにしてもよ
い。

その他、いちいち例示することはしないが、本
考案は当業者の知識に基づいて種々の変形、改良
を施した態様で実施し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である曲げ試験治具
の正面断面図である。第２図は第１図に示した曲
げ試験治具を構成する支持具を取り出して示す平
面図である。第３図は同曲げ試験治具の側面断面
図である。 １０……支持具、２２……案内部材、２６……
小径孔部、３０……支持ピン位置決め溝、３２…
…負荷ピン位置決め溝、３４……試験片位置決め
溝、３６……支持ピン、３８……負荷ピン、４０
……試験片、４４……中間部材、４６……中間ピ
ン、５０……負荷具、６０……ボール。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 長手形状の試験片の両端部を互に平行な２本の
   支持ピンの外周面に支持させるとともにその試験
   片の中間部にそれら支持ピンに平行な１本の負荷
   ピンの外周面を支持ピンとは反対側から当接さ
   せ、それら支持ピンおよび負荷ピンにそれぞれ支
   持具と負荷具とにより互に接近する向きの力を加
   えて曲げ試験を行う治具において、 前記支持具に２本の支持ピンおよび１本の負荷
   ピンをそれぞれそれらの直径方向に実質的に移動
   不能な状態で収容する３本のピン位置決め溝と、
   それらピン位置決め溝と直交し、前記試験片をそ
   れの幅方向に実質的に移動不能に位置決めして収
   容する試験片位置決め溝とを形成するとともに、
   支持ピンと支持具および／または負荷ピンと負荷
   具との間に中間ピンと中間部材とを試験片位置決
   め溝により位置決めし、かつ、中間部材を支持ピ
   ンまたは負荷ピンの側にして配設するとともに、
   前記中間部材の少なくとも前記支持ピンまたは負
   荷ピンと中間ピンとに接触する面を平面として前
   記支持具または負荷具から中間ピンに加えられる
   負荷を線接触により前記支持ピンまたは負荷ピン
   に伝達するようにしたことを特徴とする３点曲げ
   試験治具。