JPH0762646B2 - 耐久試験用治具のセラミツク試料保持手段 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、セラミック試料に振動を付与して、その疲労
破壊に至る耐久度を試験するのに使用する治具におい
て、そのセラミック試料の保持手段に関する。

＜従来技術＞ 第５図に示すように、セラミックの耐久試験用の治具ａ
としては、背面を据付面とする大径基端部ｃと、該基端
部ｃの固定鍔ｄから前方突出する縮径突部ｅとからなる
振動ホーンｂの、その据付面には超音波振動子ｆを固定
し、縮径突部先端にはセラミック試料ｐを固定してなる
ものが提供されている。

そしてこのものは、超音波振動子ｆと、振動ホーンｂの
各全長を、印加電圧の波長λに対して、夫々1/2λに設
定し、その振動ホーンｂの中間に固定鍔ｄを位置させ、
さらに縮径突部ｅ先端に固定されるセラミック試料の長
さも1/2λとし、治具ａ全体の長さを1/2λ×（ｎ＋１）
（ここで、λ；波長,n;整数）の関係を満たすように設
定している。そして、前記セラミック試料ｐの中央のノ
ード位置となる1/2λ×ｎ＋1/4λの位置で最大応力が付
与され、ここで疲労を生じ折損する。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、前記従来構成にあっては、振動ホーンｂの縮
径突部ｅの先端へのセラミック試料ｐの固定は、瞬間接
着剤等で接着していた。

このため、このセラミック試料ｐに大きな振動を付与す
ると、この取付位置で、最大振巾となって熱が発生し、
振動ホーンとセラミック試料ｐとの熱膨張差により、破
壊を生じることがあった。

本発明は、上記従来欠点の改良を目的とするセラミック
試料保持手段に関するものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、振動ホーンの縮径突部の先端に、セラミック
試料ｐが嵌入する二股状咬着部を形成し、その股片対に
セラミック試料ｐを挟持する挟圧ボルトを螺挿し、かつ
二股状咬着部の分岐端側には押圧ボルトを螺着するとと
もに、セラミック試料ｐの後端部に、押圧ボルトの先端
の圧接力を、前方に押出変換する押出案内面を形成し、
さらに股片の内面と前記セラミック試料ｐの上下面とに
対向状に形成した嵌合溝に、連係ピンを嵌入したことを
特徴とするものである。

＜作用＞ セラミック試料ｐを、二股状咬着部に差し込んで、股片
の内面と前記セラミック試料に対向状に形成した嵌合溝
に連係ピンを嵌入して挟圧ボルトを緊締する。また、押
圧ボルトを緊締することにより、その先端が押出案内面
に接触して、該案内面の変換作用でセラミック試料が前
方押圧される。このため、前記嵌合溝にガタがあって
も、後方からの力により、前後位置が保持され得る。而
て、セラミック試料ｐは、所定位置に強固に保持され、
振動ホーンからの振動がセラミック試料ｐに効率良く伝
達される。

＜実施例＞ 第１図は、本発明の治具ｘの一実施例を示す。

ここで１は、支持部ｙに固定鍔２を保持して取付けられ
る振動ホーンであって、該振動ホーン１の大径基端部３
の後面の据付面４には超音波振動子５が固定される。こ
の超音波振動子５は、一対の環状圧電素子7,7と、該素
子間及び素子の上下面に配した環状端子板８とによって
構成される圧電要素の、その前後面に金属製ブロック9
a,9bを当ててなり、ボルト10を通して据付面４に植設
し、一体的に締着固定される。前記振動ホーン１は固定
鍔２の前方に小径の縮径突部11が突成され、該縮径突部
11の先端面において振巾を拡大する機能を持つ。

前記各構成要素の長さ関係は、超音波振動子５の全長を
1/2λ，振動ホーン１を同じく1/2λとし、そのうち固定
鍔２の位置を基端部３の据付面４から1/4λとしてい
る。

さらに、前記縮径突部11の先端は、超音波振動子５の後
面からλを越え、かつ最大応力が付与される（１＋1/
4）λの位置を越えない位置としている。

これは、セラミック試料ｐは、ノード位置となる（１＋
1/4）λの位置で最大応力が付与され、ここで疲労を生
じ折損する。従って、この位置に試料ｐが配置されてい
ればよいから、縮径突部11の先端を該位置を越えない範
囲で延長し、セラミック試料ｐの使用長さを低減させよ
うとするものである。

次に本発明に係るセラミック試料の保持手段を第2,3図
について説明する。

前記縮径突部11の先端には、二股状咬着部12が形成され
る。前記咬着部12の股片13,13は、第３図に示すように
幅広の板状をしており、その先端部両側で、例えば左側
にあって、上部の股片13には透孔14を、下部の股片13に
は螺子孔15を対向状に形成し、さらに右側にあって、上
部の股片13に螺子孔15を、下部の股片13に透孔14を対向
状に形成し、夫々左側では上方から、右側では下方か
ら、挟圧ボルト16,16を夫々螺挿する。

また、前記股片13,13の内面には幅方向の半円状嵌合溝1
7,17が形成され、セラミック試料ｐにもあらかじめ、前
記嵌合溝17,17と同形の嵌合溝18,18を上下面に形成して
おいて、前記嵌合溝17,17と嵌合溝18,18を対向させ、か
つその間に連係ピン19,19を介装する。

次に二股状咬着部12の分岐端側にあって、その中央部
で、股片13,13に螺子孔20,20が形成され、該螺子孔20,2
0に先端に傾斜面が形成された押圧ボルト21,21が螺着さ
れる。

そしてさらに、セラミック試料ｐの後端には、後面に、
前記押圧ボルト21,21の下端に当接する上下の傾斜面か
らなる押出案内面22が形成された案内片23が配設され
る。

かかる構成にあって、前記連係ピン19,19でセラミック
試料ｐを位置決めして挟圧ルト16,16を少し弱く締付
け、さらに、押圧ボルト21,21を緊締して、その先端の
傾斜面で押出案内面22の傾斜面を上下方向から強く圧接
し、該案内面22の作用により押出し方向の力を発生さ
せ、セラミック試料ｐを前方に押圧する。これにより、
嵌合溝17,17,嵌合溝18,18にガタがあっても、その前後
位置を整一に位置決められる。そして、この後に、挟圧
ボルト16,16を増し締めし、而て、セラミック試料ｐは
強固に、かつ整一に位置決め保持される。

前記の取付け後に、波長λの交番電圧を端子板8,8に印
加すると、圧電要素４及び振動ホーン１が一体になって
振動する。そして固定鍔２の位置と、超音波振動子５の
後面から（１＋1/4）λの位置のセラミック試料ｐの部
分ｏがノード位置となり、ここに最大応力が付与され
る。このためセラミック試料ｐは、該部分ｏで疲労し
て、耐久度を越えると折損し、セラミック試料ｐの材料
特性が検知されることとなる。

前記実施例ではセラミック試料ｐの後端に案内片23を設
けて、押出案内面22を配置したものであるが、エラミッ
ク試料ｐに直接、押出案内面22を形成してもよい。

また第４図は、円柱状に形成されたセラミック試料ｐの
保持に適用し得るように、二股状咬着部30の股片31,31
を円弧状としたものであって、この場合には、股片31,3
1の内側に形成した嵌合溝32,32と、セラミック試料ｐの
全周に形成した嵌合溝33とはその内面に沿う円弧状とな
り、かつ連係ピン34がセラミック試料ｐの嵌合溝33に外
嵌される。

＜効果＞ 本発明は上述のように、セラミック試料ｐを連係ピンで
位置決めし、かつ押圧ボルトを緊締して押出案内面の案
内作用によりセラミック試料ｐを押圧することにより、
前後方向で緊密に保持し、さらに挟圧ボルトの緊締によ
りセラミック試料ｐを挟持したから、セラミック試料ｐ
をガタ付きなく所定位置に強固に保持でき、このため、
その接合部でのセラミック試料ｐの折損が防止され得る
とともに、その振動がセラミック試料ｐ側に効率良く伝
達されることとなる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の治具ｘの側面図であって、
下部に長さの関係を示す。第２図は要部の拡大縦断側面
図、第３図は一部切欠右側面図、第４図は変形例の同右
側面図である。また第５図は従来構成の治具ａであっ
て、振巾と応力の関係を軸線に沿って併記する。 x;治具、p;セラミック試料、1;振動ホーン、2;固定鍔、
3;基端部、5;超音波振動子、11;縮径突部、12;二股状咬
着部、13,13;股片、16,16;挟圧ボルト、17,17;嵌合溝、
18,18;嵌合溝、19,19;連係ピン、21,21;押圧ボルト、2
2;押出案内面、23;案内片、30;二股状咬着部、31,31;股
片、32,32;嵌合溝、33;嵌合溝、34;連係ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定鍔を有する大径基端部の前方へ縮径突
   部を突設してなる振動ホーンの、その背面に超音波振動
   子を固定してなり、縮径突部先端にセラミック試料を取
   付けて、耐久試験に供される治具にあって、 前記縮径突部の先端に、セラミック試料が嵌入する二股
   状咬着部を形成し、その股片対にセラミック試料を挟持
   する挟圧ボルトを螺挿し、かつ二股状咬着部の分岐端側
   には押圧ボルトを螺着するとともに、セラミック試料の
   後端部に、押圧ボルトの先端の圧接力を、前方に押出変
   換する押出案内面を形成し、さらに股片の内面と前記セ
   ラミック試料の上下面とに対向状に形成した嵌合溝に、
   連係ピンを嵌入したことを特徴とする耐久試験用治具の
   セラミック試料保持手段。