(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ試験を実施するための装置であって、
−  底板（４）を有し、
−  前記底板（４）を介して接続されたカウンタベアリング（６ａ、６ｂ）を有し、
−  曲げ試料（１２）を当てがうための支持体（１０ａ、１０ｂ）を何れの場合も備えた複数のベアリングブロック（８ａ、８ｂ）を有し、
−  曲げ試料（１２）に力を加えるための曲げパンチまたは曲げレール（１８）を有する、
装置において、
−  前記カウンタベアリング（６ａ、６ｂ）および前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）は、前記底板（４）に対して傾斜した接触面（１４ａ、１４ｂ；１６ａ、１６ｂ）を介して互いに当接する、
ことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記底板（４）に対して垂直方向および／または平行方向に前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）の位置を変化させる手段（２０、２２）が設けられ、前記傾斜した接触面（１４ａ、１４ｂ；１６ａ、１６ｂ）に沿って位置変化させることによって前記支持体（１０ａ、１０ｂ）間の距離の変化をもたらすことができることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記カウンタベアリング（６ａ、６ｂ）間にパンチ（２０）が設けられ、前記パンチ（２０）によって前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）の位置を前記底板に対して垂直方向に変化させることができるように、前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）が前記パンチ（２０）上に載置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
−  前記パンチ（２０）は底面（３２）に向かって傾斜した２つの支持面（３４ａ、３４ｂ）を備え、
−  前記支持面（３４ａ、３４ｂ）に適合化された底面（３６ａ、３６ｂ）が前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）に設けられる、
ことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記底板に対して垂直方向に前記ベアリングブロックの位置を変化させる手段として交換可能なインサート（２２）が複数設けられ、前記インサート（２２）は前記底板（４）と前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）との間に配置可能であることを特徴とする、請求項２〜４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記底板に対して垂直方向に前記ベアリングブロックの位置を変化させる手段として交換可能なインサート（２２）が複数設けられ、前記インサート（２２）はパンチ（２０）と底板（４）との間、および／またはパンチ（２０）とベアリングブロック（８ａ、８ｂ）との間、に配置可能であることを特徴とする、請求項３〜５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記底板に対して垂直方向に前記ベアリングブロックの位置を変化させる手段としてスピンドル（３８）が設けられ、前記スピンドル（３８）は前記底板（４）と前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）との間に配置されることを特徴とする、請求項２〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記底板に対して垂直方向に前記ベアリングブロックの位置を変化させる手段としてスピンドル（３８）が設けられ、前記スピンドル（３８）はパンチ（２０）と底板（４）との間、および／またはパンチ（２０）とベアリングブロック（８ａ、８ｂ）との間、に配置されることを特徴とする、請求項２〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
各カウンタベアリング（６ａ、６ｂ）は、何れの場合も、前記底板に接続される部分（４６ａ、４６ｂ）と少なくとも１つの支持板（４４ａ、４４ｂ）とを備え、前記支持板（４４ａ、４４ｂ）は対応する前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）に対して傾斜した前記接触面を提供することを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記底板に対して垂直方向に前記支持板（４４ａ、４４ｂ）の位置を変化させる手段（２２、３８、５４、５６）が設けられることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記底板に対して垂直方向に前記支持板の位置を変化させる手段（２２、３８、５４、５６）として複数のスピンドル（３８）、複数のインサート（２２）、および／または複数のパンチが設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記底板に対して垂直方向に前記支持板の位置を変化させる手段として水平方向に変位可能な楔要素（５６）が少なくとも１つ設けられ、前記楔要素（５６）は摺動要素（５４）に係合し、前記摺動要素（５４）は、前記少なくとも１つの楔要素（５６）を変位させることによって前記底板（４）に対して垂直方向に前記摺動要素（５４）の位置を変化させることができるように、前記楔要素に対して傾斜した接触面を備え、前記少なくとも１つの摺動要素（５４）は、前記摺動要素（５４）の位置が変化したときに前記底板（４）に対して垂直方向に前記支持板（４４ａ、４４ｂ）の位置が変化可能であるように、前記支持板（４４ａ、４４ｂ）に係合することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記楔要素を水平方向に変位させるためのスピンドルが設けられることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
プレテンショニング要素が前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）間に設けられることを特徴とする、請求項１〜１３の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
ばね要素（２４）が前記ベアリングブロック（８ａ、８ｂ）間に設けられることを特徴とする、請求項１〜１４の何れか一項に記載の装置。
【請求項１６】
−  前記カウンタベアリング（６ａ、６ｂ）を少なくとも部分的に前記支持体（１０ａ、１０ｂ）の接続線の方向に接続する、および／または
−  前記カウンタベアリング（６ａ、６ｂ）を少なくとも部分的に前記支持体（１０ａ、１０ｂ）の前記接続線の方向に前記底板（４）に接続する、
接続手段（２６）が設けられることを特徴とする、請求項１〜１５の何れか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記曲げ試料（１２）を観察するための、および／またはパンチ（２０）またはインサート（２２）を交換するための、開口部（２８、３０）が接続手段（２６）に設けられることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか一項に記載の装置（２）を用いて曲げ試験を実施するための方法であって、
−  曲げ試料（１２）が前記支持体（１０ａ、１０ｂ）に当てがわれ、
−  力（ＦＳ）が前記支持体（１０ａ、１０ｂ）間で前記曲げ試料（１２）に加えられ、
−  前記曲げパンチまたは前記曲げレールの力（ＦＳ）と前記力が生じさせた前記曲げ試料（１２）の曲げ角度とが必要に応じて測定される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底板を有し、この底板を介して接続された複数のカウンタベアリングを有し、曲げ試料を当てがうための支持体を何れの場合も備える複数のベアリングブロックを有し、力を曲げ試料に加えるための曲げパンチまたは曲げレールを有する、曲げ試験を実施するための装置に関する。更に、本発明は、本発明による装置を使用して曲げ試験を実施するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
曲げ試験は、材料の機械的特性を決定するための標準的な方法として従来技術から公知である。曲げ試験の場合、通常は曲げ試料がマウントに配置され、必要であればそこに固締される。その後、この曲げ試料は機械的荷重にさらされる。例えば、所定の方向に沿って連続的に増加する力に、または方向が交互に変化する力に、さらされる。この力によって引き起こされた変形、特に曲げ角度または破断角度、を測定することによって、試料の材料の機械的特性値を直接測定または算出できる。
【０００３】
この曲げ試験の有用な変形例は、特に板片曲げ試験としての、所謂三点曲げ試験、または四点曲げ試験である。曲げ試料は、２つの支持体（最初の２つの点）に当てがわれる。曲げパンチまたは曲げレールを用いて、すなわち、接触点が１つの曲げパンチまたは曲げレール（三点曲げ試験）または接触点が２つの曲げパンチまたは曲げレール（四点曲げ試験）のどちらか一方を用いて、力が支持体間で曲げ試料に加えられる。支持体間の試料は、例えば三点曲げ試験において、曲げパンチまたは曲げレールによって加えられた力によって所定の開き角または曲げ角度を有するほぼＶ字形状に変形される。これにより、例えば、特性曲線が記録される。この場合、パンチの移動にわたって力が測定および評価される。
【０００４】
このような曲げ試験において、測定結果は支持体間の距離に依存する。この場合に問題となるのは、曲げ試験中、曲げ角度が増すにつれ両支持体に加わる力が極めて著しく増加するので、曲げ角度に伴い測定装置の撓みによって支持体間の距離が変化し得ること、ひいては測定値が歪むことである。より精確な測定結果を得るために、大きな力が加わったときでも、カウンタベアリング間の距離ができる限り一定に維持される必要がある。
【０００５】
ただし、同時に、多くの場合は、支持体間の距離は調整が可能であることが望ましい。この場合、支持体間のさまざまな距離は、特に、さまざまな試料の形状寸法および／または曲げパンチの形状寸法のために使用される。一試料形状寸法のための一連の測定においてもさまざまな距離が使用され得る。
【０００６】
特許文献１には、底板上に調整可能に配置された複数のベアリングブロック上に位置する複数の支持体を有する、曲げ試験を実施するための装置が記載されている。そのために、これらベアリングブロックは底板上の溝内に把持され、ネジ軸によって互いに向かって変位可能である。したがって、これらベアリングブロックを位置決めすることによって、支持体間の距離を設定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第３１  ０１  ４２２（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ただし、ここで不都合な点は、一方では、２つのベアリングブロックをネジ軸によって互いに対して固定すると、初めに、ネジ接続に必然的に伴う若干の遊びが発生し得ることである。他方、曲げ試験の場合、両ベアリングブロックの高さを梃子としてネジ軸にも曲げ力による荷重がかかるので、曲げ力が大きくなると、支持体間の距離が変化する。従来、支持体間の距離の精確な調整性と支持体間の距離の高い耐力性または測定装置の高剛性との間で折り合いを付ける必要があった。
【０００９】
本発明の基礎を成す従来技術からの技術的課題は、従来技術からの諸欠点を回避できるほか、特に支持体間の距離を精確且つ耐力的に調整できる、曲げ試験を実施するための装置および方法を明示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の技術的教示によると、この技術的課題は、装置に関しては、底板に向かって傾斜した接触面を介して互いに当接し合うカウンタベアリングと曲げブロックとによって解決される。
【００１１】
本発明による装置は、複数のカウンタベアリングを備える。これらカウンタベアリングは底板を介して接続され、曲げ試験中に装置にかかる力を受け止めることができる。この場合、これらカウンタベアリングおよび底板の寸法および材料は、曲げ試験中の荷重に応じて設計され得る。底板とこれらカウンタベアリングとから成るユニットは、剛直に、特に調整不能に、設計される。
【００１２】
曲げ試料を支持するための支持体は、ベアリングブロック上に配置される。曲げ試験の場合、これらベアリングブロックは、曲げ力を支持体からカウンタベアリングに伝達するために役立つ。このために、これらベアリングブロックは、装置のカウンタベアリング間に挿入される。
【００１３】
本発明によると、カウンタベアリングとベアリングブロックとは、底板に向かって傾斜した接触面を介して互いに当接し合う。ベアリングブロックからカウンタベアリングへの力の伝達は、これら接触面を介してもたらされ得る。これら接触面が傾斜して設計されるという事実の結果として、曲げ試験中に曲げ装置に作用した力が改良された方法で吸収される。特に、接触面の傾斜は、曲げ試験中に伝達される力の大部分が接触面に対して常に垂直に作用するように設計される。この場合、底板からカウンタベアリングの傾斜した接触面までの角度を測定したとき、カウンタベアリングの傾斜した接触面は、底板に対して９０°未満、特に７０°と９０°の間、好ましくは７５°と８５°の間、の角度を形成し得る。この場合、両カウンタベアリングの接触面同士は、底板を底面としてほぼＶ字形状の開き角を形成し得る。
【００１４】
それぞれ寸法が異なる複数のベアリングブロックを用いることによって、ベアリングブロック間の距離、ひいては支持体間の距離、の変化を設定することが考えられる。ただし、本発明による装置の好適な一実施形態においては、ベアリングブロックの位置を底板に対して垂直方向および／または平行方向に変化させる手段が設けられる。カウンタベアリングおよびベアリングブロックの接触面が傾斜していることにより、底板に対して平行方向および／または垂直方向にベアリングブロックの位置を変化させることによって、支持体間の距離の変化をもたらすことができる。ベアリングブロックの位置を底板に対して垂直方向に変化させると、傾斜した接触面によってベアリングブロックの位置が底板に対して平行方向に変化し、ひいては支持体間の距離の変化も間接的にもたらされる。好都合なことに、ベアリングブロックとカウンタベアリングとの間の接触面を介して同じように力の伝達が可能であるので、支持体間の距離が変化した後も装置は引き続き同じ安定性および剛性を有する。底板に対して平行方向へのベアリングブロックの位置の変化は、支持体間の距離を直接変化させる。底板に対して平行方向のみへの支持体の位置の変化は、１つの実施形態によると、傾斜した接触面を用いて実現させることもできる。利点は、この場合、曲げパンチに対する試料の高さが変化しないことである。
【００１５】
傾斜した接触面の角度として９０°に近い角度を選択すると、より不安定な細目ネジの形態の機構またはその類似物を使用する必要がなく、カウンタベアリング間の距離の極めて精密な調整も可能になる。この場合、傾斜した接触面の角度は、底板に対して垂直方向への位置変化が伝達されて底板に対して平行方向への位置変化がもたらされるときの伝達比を正接関数によって事前に規定する。ここで、底板に対する接触面の角度は７０°と９０°の間、特に７５°と８５°の間、が好ましい。例えば角度が８０．５４°であると、底板に対して垂直方向へのベアリングブロックの位置決めと平行方向への位置決めとの間の伝達比がほぼ４：１になる。底板および両カウンタベアリング、特に底板に対する接触面の角度、は対称に形成されることが好ましい。すなわち、底板および両カウンタベアリングの配置は鏡面対称面を有し、両カウンタベアリングの接触面の角度は等しい。この種の設計では、支持体間の距離を変化させた場合でも、装置の１回の位置合わせおよび曲げパンチまたは曲げレールの中央への位置決めの後、曲げパンチまたは曲げレールが両支持体に対してより一層中心に位置合わせされる。
【００１６】
本発明による装置の別の実施形態においては、カウンタベアリング間にパンチが設けられ、その上に両ベアリングブロックが載置される。このパンチは、このパンチを用いて両ベアリングブロックの位置を底板に対して垂直方向に変化させることができるように、配置される。パンチを使用することによって、底板に対して垂直方向へのベアリングブロックの位置決めを精確に調整できる。この場合、底板上への支持のための底面と両ベアリングブロックを底板に対して少なくとも部分的に平行に支持するための表面とを備えたパンチを設けることができる。したがって、このパンチの挿入または引き抜きによって、底板に対して垂直方向への両ベアリングブロックの位置決めの調整も可能である。
【００１７】
パンチの別の実施形態において、パンチは、底面に向かって傾斜した２つの支持面を備え、これら支持面に適合化された底面が両ベアリングブロックに設けられる。両ベアリングブロックの重量は、底面に対して傾斜した２つの支持面と相応に適合化された両ベアリングブロックとを介して、両ベアリングブロックの接触面に対して少なくとも部分的に垂直に作用する戻り力を両ベアリングブロックに及ぼすことができる。したがって両ベアリングブロックは、接触面を介して両カウンタベアリング上に保持される。
【００１８】
本発明による装置の別の実施形態においては、底板に対して垂直方向に両ベアリングブロックの位置を変化させる手段として、底板と両ベアリングブロックとの間に配置することができる、交換可能なインサートが複数設けられる。これら交換可能なインサートは、両ベアリングブロックの明確に規定された平行オフセットをこれらインサートによって、これらインサートの厚さ全体にわたって、もたらすことができるように、少なくとも部分的に平行な２つの表面を備えることが好ましい。特に、インサートは、パンチと底板との間に、および／またはパンチと両ベアリングブロックとの間に、配置可能である。これらインサートの位置決めおよび角度比に応じて、カウンタベアリング間の距離がさまざまに変化する。
【００１９】
特に、いくつかのインサートの利用が可能であり、特にそれぞれ寸法が異なる複数のインサートの利用が可能であるので、底板に対して垂直方向へのベアリングブロックの位置の変化、または支持体間の距離、を精確かつ柔軟に設定できる。これらインサートは金属薄板層で形成されることが好ましい。
【００２０】
本発明による装置の別の実施形態においては、底板に対して垂直方向に両ベアリングブロックの位置を変化させる手段としてスピンドルが設けられる。このスピンドルは、底板と両ベアリングブロックとの間、特にパンチと底板との間、および／またはパンチと両ベアリングブロックとの間、に配置される。底板、パンチ、または両ベアリングブロックに設けられた対応する雌ねじ内に配置される、例えば雄ねじを備えた、スピンドルを使用すると、両ベアリングブロックの位置を底板に対して垂直方向に連続的に調整できる。特に、このスピンドルは、両支持体の接続線に対してほぼ垂直方向に、特に底板に対してほぼ垂直方向に、位置合わせされる。ここで、ほぼ垂直とは、９０±１０°の角度を意味する。したがって、曲げ試験中、小さな横力しかスピンドルに作用せず、装置の十分な剛性が保証される。
【００２１】
本発明の別の実施形態によると、各カウンタベアリングは、底板に接続された部分と少なくとも１つの支持板とを備え、この少なくとも１つの支持板は、対応するベアリングブロックに対して傾斜した接触面をもたらす。底板に接続されたカウンタベアリングの部分は、曲げ試験中、力を底板に逸らすために役立ち、ひいては極めて高精度の測定を保証する。上記の各変形例とは異なり、支持板の交換によって、両支持体の位置を底板に対して平行方向にのみ簡単に変化させることができる。このために、各支持板はそれぞれ異なる厚さを有し得るので、支持体間または両ベアリングブロック間の距離を同時に変化させることができる。
【００２２】
装置の別の実施形態により、底板に対して垂直方向に支持板の位置を変化させる手段が設けられると、支持板の傾斜した接触面によって、両支持体の位置ひいては両ベアリングブロックの位置を、支持体の高さを変えずに、水平方向にのみ変化させることができる。このために、支持板は、楔状の断面領域を備えることが好ましい。
【００２３】
別の実施形態によると、底板に対して垂直方向に支持板の位置を変化させる手段として少なくとも１つのスピンドル、少なくとも１つのインサート、および／または少なくとも１つのパンチを設けることができる。両支持板の位置を底板に対して垂直方向に直接変化させるために、複数のスピンドル、複数のパンチ、および複数のインサートを使用できる。複数のパンチ、複数のスピンドル、および複数のインサートを使用すると、両ベアリングブロックの位置を底板に対して垂直方向および平行方向に同時に変化させることも可能である。
【００２４】
底板に対して垂直方向に両支持板の位置を変化させる手段として水平方向に変位可能な楔要素を少なくとも１つ設けることによって、本発明による装置の更なる改良が可能である。前記少なくとも１つの楔要素は、この楔要素に対して傾斜した接触面を備えた摺動要素に係合するので、この楔要素を変位させることによってこの摺動要素の位置を底板に対して垂直方向に変化させることができる。この少なくとも１つの摺動要素は、この摺動要素の位置が変化したときに両支持板の位置が底板に対して垂直方向に変化し得るように、両支持板に係合する。楔要素および摺動要素によると、楔要素の位置変位が伝達されて底板に対して垂直方向への摺動要素の位置変化がもたらされるときの移動量の減少比によって、両支持板の位置の極めて精確な変化を利用できる。底板に対して垂直方向への両支持板の位置の極めて精確な変化により、底板に対して平行方向への両ベアリングブロックの極めて精確な変位が傾斜した両接触面によって直接もたらされる。
【００２５】
別の実施形態によると、少なくとも１つの楔要素を水平方向に変位させるためのスピンドルを設けることによって、この楔要素を特に簡単に、同時に極めて精確に、変位させることができる。両ベアリングブロックの変位が極めて精確に行われるように、スピンドルの回転が伝達されて楔要素の移動がもたらされるときの減少伝達比の選択がスピンドルによって可能になる。両接触面が傾斜していることにより、両支持板は、発生した曲げ力の小部分しか摺動要素上に逸らさないので、曲げ試験中、大きな力もスピンドルに伝達されない。スピンドルと減少伝達比とを使用することによって、スピンドルの位置、ひいてはベアリングブロック相互間の距離、を簡単に設定でき、固定された関係に確実にロックできる。好都合なことに、この実施形態は、支持体間の距離をスピンドル上で直接読み取り可能にするために、読み取り装置をスピンドル上に設けることによって、更なる改良が可能である。
【００２６】
したがって、例えば被動スピンドルを介して、両ベアリングブロックの位置決めを正確且つ再現可能に行うステップモータを複数設けることによって、上記の各実施形態を更に改良可能である。このスピンドルは、例えば複数のステップモータによって駆動可能である。特に、曲げ試験を自動的に実施する可能性がある。
【００２７】
本発明による装置の別の実施形態においては、テンショニング要素、特にばね要素、が両ベアリングブロック間に設けられる。このようなテンショニング要素、例えばばね要素、または弾性材料製の要素は、両ベアリングブロックの接触面に少なくとも部分的に垂直に作用する戻り力を両ベアリングブロックに加える。したがって、両ベアリングブロックは接触面を介して両カウンタベアリング上に保持される。
【００２８】
本発明による装置の別の実施形態においては、接続手段が設けられる。この接続手段は、両カウンタベアリングを少なくとも部分的に両支持体の接続線の方向に接続する、および／または両カウンタベアリングを少なくとも部分的に両支持体の接続線の方向に底板に接続する。このような接続手段によって、曲げ試験中、特に大きな力の場合に測定精度が高められるので、両カウンタベアリングおよび底板の配置の安定性および剛性または曲げ剛性を更に向上させることができる。したがって、両カウンタベアリングは、例えば複数の支柱または板を介して相互に支持し合うことが可能である。同様に、両カウンタベアリングと底板との接続は、例えば、両カウンタベアリングおよび底板に固締された板または交差させた支柱の形態の接続手段によって、更に支持され得る。両カウンタベアリングおよび底板への接続手段の接続は、特に、ピン止めまたはネジ込みによって、あるいは接着剤、溶接、またはろう付け、またはこれらの組み合わせによる物質的結合によっても、確実に行うことができる。
【００２９】
本発明による装置の別の実施形態においては、曲げ試料を観察するための、および／またはパンチまたはインサートを交換するための、開口部が接続手段に設けられる。対応する領域に開口部を設けることによって、両カウンタベアリングおよび底板の配置の安定性を、この配置のユーザの使い勝手に影響を及ぼすことなく、前述のように接続手段によって更に向上させることができる。
【００３０】
本発明による装置の別の実施形態においては、両カウンタベアリングが底板に物質的結合によって接続される。本発明による装置は両カウンタベアリングの調整が不要であるため、物質的結合による接続は底板および両カウンタベアリングの配置の安定性を更に向上させることができる。特に、両カウンタベアリングと底板とを単一の構成要素にする、すなわち１つの部品で形成する、ことも可能である。ただし、両カウンタベアリングと底板とをそれぞれ別個の構成要素として製造し、その後、物質的結合による接続方法、例えば、溶接、接着、またはろう付け、によって接続することもできる。
【００３１】
本発明による装置の別の実施形態においては、円筒セグメント状の表面、特にローラ、が支持体として設けられる。円筒セグメント状の表面は、曲げ試験中、曲げ角度の変化に拘らず、曲げ試料のために一様な、特にまっすぐな、支持面を提供するという利点がある。両支持体は、完全に円筒形の形状を有することもでき、特にローラとして回転可能に取り付けることもできる。
【００３２】
本発明による装置の別の実施形態において、曲げパンチまたは曲げレールは、三点曲げ試験用に、特に板片曲げ試験用に、または四点曲げ試験用に、構成される。本発明による装置は、三点または四点曲げ試験の場合に特定の状況下で発生する高荷重に特に適している。曲げパンチまたは曲げレールは、三点曲げ試験と四点曲げ試験との間で曲げパンチまたは曲げレールの接触面を切り換え可能であるように、または曲げパンチまたは曲げレールの摩耗した接触面の交換も可能であるように、交換可能なプロファイルを有することもできる。
【００３３】
本発明の第２の技術的教示によると、本発明による装置を用いた方法に関する上記の技術的課題は、曲げ試料が支持体に当てがわれ、力が両支持体の間で曲げ試料に加えられることによって解決される。
【００３４】
本発明による装置に関して既に言及したように、これは、測定結果を左右する支持体間の距離を著しく変化させることなく、大きな力を受け止めるために特に適している。その結果、本発明による装置を用いると、加えられる力が大きい、特に大きな曲げ角度が得られる、曲げ試験を実施できる。曲げ角度が大きい場合、大きな力が両支持体の接続線に平行に生じる。この力は、両カウンタベアリングおよび両ベアリングブロックの傾斜した接触面によって都合よく受け止めることができる。したがって、本発明による装置を用いると、支持体間の距離がほぼ一定であるため、曲げ試験において高い測定精度を得ることができる。
【００３５】
特に、本発明による方法では、曲げパンチまたは曲げレールの力と、この力によって生じた曲げ試料の曲げ角度とが測定される。したがって、曲げ試料の材料の力伝達経路の特性曲線が記録される。
【００３６】
本発明による方法においては、曲げ試料のさまざまな試料形状寸法が考えられる。好適な一実施形態において、曲げ試料は板片形状、条片形状、または金属薄板形状を有する。したがって、曲げ試料の一方の表面を両支持体に当てがうことができ、三点または四点曲げ試験のための測定形状寸法が明確に規定される。すなわち、曲げ力のための各起点または各支持点が容易に指定される。
【００３７】
本発明による方法の別の実施形態によると、曲げ試料を当てがう前に両ベアリングブロックの位置を変化させる手段によって支持体間の距離が設定される。したがって、特に、支持体間の距離は試料の形状寸法に適合化される。１つの所定の試料形状寸法に対して複数の異なる距離を用いて一連の測定を行うこともできる。本発明による装置を用いると、特に、大きな曲げ力に関して装置の安定性を損なうことなく、支持体間の距離の設定が可能であるので、特に正確な測定結果が得られる。
【００３８】
本方法の更なる実施形態および利点に関しては、本発明による装置に関する上記説明ならびに図面を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による装置の第１の例示的実施形態を概略図で示す。
【図２】本発明による装置の第２の例示的実施形態を略側面図で示す。
【図３】本発明による装置の第３の例示的実施形態を概略図で示す。
【図４】本発明による装置の第４の例示的実施形態を概略図で示す。
【図５】曲げ試験中の支持体の概略詳細図である。
【図６】本発明による装置の別の例示的実施形態を概略図で示す。
【図７】本発明による装置の別の例示的実施形態を概略図で示す。
【図８】本発明による装置の別の例示的実施形態を概略図で示す。
【図９】本発明による装置の別の例示的実施形態を概略図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、本発明による装置２の第１の例示的実施形態を概略図で示す。カウンタベアリング６ａ、６ｂが底板４を介して互いに接続される。底板４とカウンタベアリング６ａ、６ｂとの間の接続は、例えばピン止めによって行うことができる。ただし、この接続は物質的結合であることが好ましい。底板４に対するカウンタベアリング６ａ、６ｂの配置は極めて剛直に設計され、調整可能である必要はない。すなわち、カウンタベアリング６ａ、６ｂは底板４上に取り外し不能に配置可能である。
【００４１】
ベアリングブロック８ａ、８ｂがカウンタベアリング６ａ、６ｂ間の空間に配置される。この配置において、ベアリングブロック８ａ、８ｂは、特に個別の構成要素であり、底板４およびカウンタベアリング６ａ、６ｂに対して交換可能または変位可能である。
【００４２】
ベアリングブロック６ａ、６ｂ上に支持体１０ａ、１０ｂが配置される。前記支持体１０ａ、１０ｂは、特に回転可能に取り付けられたローラの形状の、円筒セグメント状の外形を有する。支持体１０ａ、１０ｂは、特に２つの接触線または接触点を形成し、そこに、特に板片、条片、または金属薄板の形状を有する、曲げ試料１２が当てがわれる。
【００４３】
ベアリングブロック８ａ、８ｂは、底板４に対して傾斜した接触面１４ａ、１４ｂを介して、カウンタベアリング６ａ、６ｂの相応に傾斜した接触面１６ａ、１６ｂに当接する。接触面１４ａ、１４ｂ及び１６ａ、１６ｂの角度は、図１にαで示されている。
【００４４】
装置２は、鏡面に対して特に対称である。この目的のために、両カウンタベアリング６ａ、６ｂおよび両ベアリングブロック８ａ、８ｂは、何れの場合も、同じ形状寸法と同じ傾斜角αとを有することができる。この場合、鏡面は、カウンタベアリング１０ａ、１０ｂ間に延びる。
【００４５】
曲げ試料１２に力を加えるために、曲げパンチまたは曲げレール１８が設けられる。これは、力が支持体１０ａ、１０ｂ間で曲げ試料１２に加えられ、曲げ試料１２が或る曲げ角度で変形されるように、配置される。
【００４６】
この例示的実施形態において、曲げパンチまたは曲げレール１８は、三点曲げ試験用に構成される。四点曲げ試験用に２つの接触点を曲げパンチまたは曲げレール１８に設けることもできる。
【００４７】
支持体１０ａ、１０ｂ間の距離Δは、原則として、それぞれ寸法が異なる複数のベアリングブロック８ａ、８ｂによって設定可能である。ただし、支持体１０ａ、１０ｂ間の距離Δを設定するために、底板４に対して垂直方向にベアリングブロック８ａ、８ｂの位置を変化させるための手段を用いることもできる。この例示的実施形態においては、パンチ２０が、カウンタベアリング６ａ、６ｂ間の底板４上に配置される。パンチ２０は、特に、別個の構成要素であり、取り外すことも、または高さが異なる別のパンチ２０に交換することもできる。パンチ２０によってベアリングブロック８ａ、８ｂの位置を底板４に対して垂直方向に変化させると、傾斜した接触面１４ａ、１４ｂ及び１６ａ、１６ｂによって、ベアリングブロック８ａ、８ｂの位置が底板４に対して平行方向にも変化し、ひいては支持体１０ａ、１０ｂ間の距離Δも変化する。このように、角度αに応じてパンチ２０の所定の高さによって距離Δを設定できる。
【００４８】
角度αは、７０°と９０°の間、特に７５°と８５°の間、であることが好ましい。例えば、角度αが８０．５４°であると、底板４に対して垂直方向へのベアリングブロック８ａ、８ｂの位置決めと平行方向への位置決めとの間の伝達比が約４：１になる。この場合、高さ４ｍｍのパンチ２０は、距離Δを例えば１ｍｍ増加させる。
【００４９】
さらに、ベアリングブロック６ａ、６ｂの位置を底板４に対して垂直方向に変化させるために、底板４とベアリングブロック６ａ、６ｂとの間に挿入可能なインサート２２を複数設けることができる。これらインサート２２は、図１に示されているように、パンチ２０と底板４との間に、および／またはパンチ２０とベアリングブロック８ａ、８ｂとの間に、配置可能である。特に、いくつかのインサート２２を利用可能であり、特に寸法がそれぞれ異なる複数のインサート２２を利用可能であるので、底板４に対して垂直方向へのベアリングブロック６ａ、６ｂの位置の変化、または支持体１０ａ、１０ｂ間の距離Δ、を精確かつ柔軟に設定できる。特に、これらインサート２２は、少なくとも部分的に平行な表面を備える。これらインサート２２は、金属薄板状の層で形成されることが好ましい。
【００５０】
装置２は、ベアリングブロック間に、例えばばね要素２４の形態の、プレテンショニング要素を備えることもできる。その結果、プレテンションがベアリングブロック８ａ、８ｂに加えられるので、ベアリングブロック８ａ、８ｂは、接触面１４ａ、１４ｂ及び１６ａ、１６ｂによって、カウンタベアリング６ａ、６ｂに押し付けられる。これにより、ベアリングブロック８ａ、８ｂとカウンタベアリング６ａ、６ｂとの間の遊びが回避されるので、支持体１０ａ、１０ｂ間の距離Δの設定が特に正確になる。
【００５１】
図２は、本発明による装置２の第２の例示的実施形態を略側面図で示す。ここで、装置２の構造は、図１に示されている例示的実施形態の構造と同一であるので、図２では、明瞭化のために、一部の参照符号が省略されている。図２に示されている装置２は、接続板２６の形態の接続手段を備える。接続板２６は、カウンタベアリング６ａ、６ｂを支持体１０ａ、１０ｂの接続線の方向に少なくとも部分的に接続し、カウンタベアリング６ａ、６ｂを少なくとも部分的に支持体１０ａ、１０ｂの接続線の方向に底板４に接続する。この配置において、接続板２６は、曲げパンチまたは曲げレール１８を使用するために装置２の最上部が開いているように、ベアリングブロック８ａ、８ｂの側面に位置する。特に、別の接続板（図示せず）を反対側に配置することもできる。このような接続手段２６は、カウンタベアリング６ａ、６ｂおよび底板４の配置の安定性および剛性または曲げ剛性をさらに向上させることができる。これにより、特に、曲げ試験中の力が大きい場合に、測定精度が高まる。
【００５２】
例えば、接続手段２６は、開口部２８、３０を備えることができる。開口部２８は曲げ試料を観察するために役立ち、開口部３０はインサート２２またはパンチ２０の交換用に設けられ得る。
【００５３】
図３は、本発明による装置２の第３の例示的実施形態を概略図で示す。ここでは、パンチ２０が設けられる。パンチ２０は底面３２に向かって傾斜した２つの支持面３４ａ、３４ｂを備える。これら支持面３４ａ、３４ｂに適合化された底面３６ａ、３６ｂがベアリングブロック８ａ、８ｂに設けられる。傾斜した支持面３４ａ、３４ｂおよび底面３６ａ、３６ｂによって、ベアリングブロック８ａ、８ｂはその重量により接触面１６ａ、１６ｂに押し当てられ、ひいてはプレテンションが加えられる。したがって、支持体１０ａ、１０ｂ間の距離Δを特に精確に設定できる。
【００５４】
距離Δの設定は、特にインサート２２を用いて、ベアリングブロック８ａ、８ｂの位置を変化させることによって行うことができる。図３に示されているように、インサート２２は、パンチ２０と底板４との間、および／またはパンチ２０とベアリングブロック８ａ、８ｂとの間、に配置可能である。
【００５５】
図４は、位置を変化させる手段としてスピンドル３８が設けられた、本発明による装置２の第４の例示的実施形態を概略図で示す。スピンドル３８はパンチ２０と底板４との間に配置される。ベアリングブロック８ａ、８ｂの位置変化による距離Δの設定は、スピンドル３８によっても可能である。底板４に対して垂直方向へのベアリングブロック８ａ、８ｂの位置は、スピンドル３８を用いて連続的に設定可能である。スピンドル３８は、底板に対してほぼ垂直に配置される。したがって、曲げ試験中、スピンドル３８に作用するのは、小さな横力のみである。
【００５６】
最後に図５は、力の比を明らかにするために、曲げ試験中の支持体１０ａ、１０ｂの概略詳細図を示す。ここには板片として示されている、曲げ試料１２が最初に支持体１０ａ、１０ｂに当てがわれる。次に、曲げパンチまたは曲げレール１８が、曲げ試料１２の表面に接触するまで、下げられる。次に、曲げパンチまたは曲げレール１８によって力ＦＳが矢印の方向に支持体１０ａ、１０ｂ間で曲げ試料１２に加えられ、曲げ試料１２は開き角βに変形される。図５には、曲げ試料１２および曲げパンチまたは曲げレール１８について連続的な変形が破線、一点鎖線、および実線で示されている。例えば、開き角βの連続的な測定が、特に曲げパンチまたは曲げレール１８の位置および曲げパンチまたは曲げレール１８の力ＦＳに関して、行われる。
【００５７】
曲げ試料１２および曲げパンチまたは曲げレール１８を示す実線の説明のために、支持体１０ａ、１０ｂに作用する力ＦＡも示されている。この力は、曲げパンチまたは曲げレールの力ＦＳによる変形に対する曲げ試料１２の耐性によって生じる。既存の測定装置にとって問題であったことは、開き角βの縮小、すなわち曲げ角度の増大、に伴い、両支持体の接続線の方向に作用する成分ＦＸが極めて大きくなり得ることであった。ＦＸは、次式によって算出される。
【００５８】
Ｆｘ＝０．５＊Ｆｓ＊ｃｏｔ（β／２）    …（式１）
【００５９】
したがって、ＦＸは、無限に向かってでも、角度βを小さくしようとする。したがって、支持体１０ａ、１０ｂは、対応する大きな力を、測定を左右する距離Δを著しく変化させることなく、受け止められる必要がある。
【００６０】
これは、本発明による装置または本発明による方法によって実現される。特に、傾斜した接触面１４ａ、１４ｂ及び１６ａ、１６ｂによって、ベアリングブロック８ａ、８ｂによる大きな梃子作用を生じさせることなく、力ＦＡが受け止められるので好都合である。
【００６１】
図６は、底板に対して平行方向にベアリングブロック８ａ、８ｂの位置を変化させる手段を有する、本発明による装置の一例示的実施形態を概略図で示す。図６に示されている例示的実施形態における両カウンタベアリングは、何れの場合も、底板に接続された部分４６ａ、４６ｂならびに支持板４４ａ、４４ｂを備える。支持板４４ａ、４４ｂは、何れの場合も、対応するベアリングブロック８ａ、８ｂに対して傾斜した接触面４８ａ、４８ｂを備える。ベアリングブロック８ａ、８ｂ間の距離は、楔形状の断面領域を備えた支持板４４ａ、４４ｂを交換することによって、変化させることができる。また、インサート２２によって支持板４４ａ、４４ｂの位置を底板４に対して垂直方向に変化させることができるので、インサート２２の交換によってもベアリングブロック８ａ、８ｂ間の距離を変化させることができる。
【００６２】
図７は、インサート２２の代わりにスピンドル３８が設けられた、本発明による装置の別の例示的実施形態を概略図で示す。前記スピンドルは、支持板４４ａ、４４ｂの位置を底板４に対して垂直方向に変化させることができる。ベアリングブロックに対する支持板の接触面が傾斜していることによって、曲げ力の極めて小さな部分のみがスピンドル３８に伝達されるので、曲げ試験中、スピンドル３８は、例えば図示されていないスピンドルのロック機構を用いて、支持板４４ａ、４４ｂの位置を精確に維持できる。
【００６３】
ベアリングブロック８ａ、８ｂとカウンタベアリングまたは支持板４４ａ、４４ｂとの間の傾斜した接触面は、支持板４４ａ、４４ｂ間の距離が曲げパンチの方向に拡がっていくように、またはその逆に支持板４４ａ、４４ｂ間の距離が曲げパンチの方向に狭まっていくように、延び得る。図８は、図７の例示的実施形態とは異なり、接触面１４ａ、１４ｂが曲げパンチ１８の方向に傾斜しているため、支持板４４ａ、４４ｂ間の距離が曲げパンチ１８の方向に狭まっていく一例示的実施形態を示す。図７の例示的実施形態とは異なり、図８に示されているベアリングブロック８ａ、８ｂ間の傾斜した接触面１４ａ、１４ｂにより、両スピンドル３８は、曲げ試験中、引張応力を受ける。ここでは、例えば力ロック手段によって、スピンドル３８をロックすることも可能である。
【００６４】
最後に、図９は、底板に対して垂直方向に支持板の位置を変化させるための手段として、水平方向に変位可能な楔要素５６が少なくとも１つ設けられた、一例示的実施形態を示す。前記楔要素５６は、この楔要素５６に対して傾斜した接触面を備えた摺動要素５４に係合するので、この少なくとも１つの楔要素５６の変位によって摺動要素５４の位置を底板４に対して垂直方向に変化させることができる。この少なくとも１つの摺動要素５４の位置が変化したときに支持板４４ａ、４４ｂの位置が底板に対して垂直方向に変化可能であるように、この少なくとも１つの摺動要素５４は支持板４４ａ、４４ｂに係合する。本例示的実施形態において、楔要素５６の移動はスピンドル３８によって引き起こされる。楔要素５６および摺動要素５４の傾斜した接触面同士が係合しているため、楔要素５６の移動により、少なくとも１つの摺動要素５４の位置が底板に対して垂直方向に変化する。傾斜した両接触面と楔要素による摺動要素５４の強制的な案内とによって、少なくとも１つの摺動要素５４を用いた支持板４４ａ、４４ｂの位置の変化が特に簡単に可能になるばかりではない。楔要素５６および摺動要素５４の傾斜した両接触面によって楔要素５６の水平移動が摺動要素５４の鉛直移動に減少変換されることによって、摺動要素５４の高さの調整を極めて精確に、例えばマイクロメートル範囲内で、実現することも可能である。
【００６５】
ここには図示されていないが、スピンドル３８は、支持体１０ａ、１０ｂ間の距離を示す、ひいては設定された支持体間の距離に関するユーザ情報を直接与える、ディスプレイを備えることができる。楔要素５６と摺動要素５４との間に傾斜した接触面を用いることによって、ならびにスピンドル３８のねじ山を増やすことによって、両ベアリングブロックの位置、ひいては両支持体１０ａ、１０ｂの位置、を極めて精確に設定できる。
【００６６】
図６〜図９に示されている３つの例示的実施形態の何れにおいても、底板に接続されるカウンタベアリングの部分４６ａ、４６ｂは、例えば、押し込み式接続および／または圧力嵌め接続によって、または物質的結合によって、底板に接続される。押し込み式接続のためには、例えば、カウンタベアリングの部分４６ａ、４６ｂのピン止めが可能である。圧力嵌め接続は、例えば底板４との押し込み式接続および圧力嵌めへのネジ込みによって行うことができる。ただし、カウンタベアリングの部分４６ａ、４６ｂと底板との物質的結合による接続または一体形成も考えられる。同じことは、図１〜図４のカウンタベアリング６ａおよび６ｂの接続にも勿論当てはまる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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