JPH04104039A - 引張り式動的粘弾性測定装置 - Google Patents

引張り式動的粘弾性測定装置

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JPH04104039A JP2221834A JP22183490A JPH04104039A JP H04104039 A JPH04104039 A JP H04104039A JP 2221834 A JP2221834 A JP 2221834A JP 22183490 A JP22183490 A JP 22183490A JP H04104039 A JPH04104039 A JP H04104039A
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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、引張り方式の動的粘弾性測定装置に関するも
のである。
(発明の概要〕 本発明は、引張り方式で動的粘弾性を測定する際、試料
の熱膨張や軟化に伴う張力の変化を速やかに除去し、常
に交流力を上回る最適な張力を試料に加える測定を目的
とするものである。
試料の長さ変化を検出する歪検出器と、試料に力を加え
る電磁力発生器と、電磁力発生器を移動する移動機構と
、前記多動機構の移動量を制御する移動量制御部と、前
記移動量制御部へ移動制’+Bタイミングを出力する単
調関数演算部とから構成され、前記移動機構を移動した
際の移動量を基に単調関数演算を前記単調関数演算部で
行い、演算結果を次回の移動機構の移動制御タイミング
とするため、移動の際に試料に発生する応力緩和および
クリープ現象等による試料長さ変化の緩和現象を考慮し
た移動制御ループを有する引張り式動的帖弾性測定装置
〔従来の技術〕
従来、この種の装置においては、試料の応力緩和やクリ
ープ現象等による試料長さの緩和現象の影響を回避する
ため、移動機構の移動量とは無関係に一定時間後に移動
制御タイミング信号を発生させる構成になっていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術においては、移動機構の移動量に無関係な
一定時間後に次の移動制御を行うため、一定時間を短く
設定した場合は、移動制御をすばやくできる長所をもつ
反面、移動量が大きい時には試料に発生する緩和現象の
影響で試料自体が大きく伸び続けている状!s(あるい
は大きく収縮続けている状態)にもかかわらず次の移動
制御タイミングとなるため不安定な制御となる欠点があ
る。
逆に一定時間を長く設定した場合は、上記のような欠点
はなくなるが、移動i!ilN御回数が少なくなるため
測定が長時間に及ぶという欠点と、試料温度がガラス転
移等の転移温度に達した時は試料は移動による外力での
伸び(あるいは収!l1i)以外に試料自身の性質で伸
びたり縮んだりするため、すばやい制御が要求されるが
、制御間隔が長いために測定で一番重要なこの転移点の
測定が出来ない時が時々起こるという欠点がある。
本発明はこのような従来の問題点を解消し、正確ですば
やい測定のできる引張り方式の測定粘弾性測定装置を提
供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記の問題を速やかに解決するために開発さ
れたものであり、試料の一端を固定的に把持する試料ホ
ルダーと、試料の他端を把持する試料チャックと、前記
試料チャックに連結された検出棒と、前記検出棒の位置
変化を検出する歪検出器と、前記検出棒の一端に設けら
れ、前記検出棒および前記試料チャックを介して試料に
力を伝達する電磁力発生器と、前記電磁力発生器を移動
する移動機構と、前記電磁力発生器に張力を発生させる
直流発生回路と、前記電磁力発生器に正弦波力を発生さ
せる正弦波発生器と、前記移動機構の移動量を制御する
移動量制御部と、前記移動量制御部からの移動量を入力
し単調関数演算を行い前記移動量制御部へ移動制御タイ
ミング信号を出力する単調関数演算部とから構成されて
いる。
〔作用〕
上記構成の作用は、まず、ある張力の下で試料に筑膨張
や軟化に伴う長さの変化が生した場合、本検出器で試料
長の変化が検出される。このとき、試料に加わる実効的
な張力の変化が生しるため、前記移動機構を前記歪検出
器の出力に基づいて移動量制御部が移動量したけ移動さ
せる。移動機構の移動量しにより試料内部に応力緩和あ
るいはクリープ等の緩和現象が発生するため前記歪検出
器の出力歪量eは移動量りの大小にかかわらず試料の緩
和時間だけ変化し続けl−に収束する。しかし、ここで
歪量をl〜に対し許容量Δlを設は歪゛′量lが[l〜
±Δf]以内に収まる時間は移動量りが大きい時は長く
、移動量りが小さい時は短くなる。また、移動量りに対
する歪11の収束時間は多くの試料で単調関数式で表わ
される。このことは−船釣によく知られていることであ
る。このことを利用し単調関数演算部は移動量りを前記
歪検出器から入力し単調関数(ここでは−次式とする)
演算を行い、演算結果を次回の移動制御までの待ち時間
、すなわち移動制御タイミング信号として前記移動量制
御部へ送出する。移動制御タイミング信号を入力した移
動量制御部は前記歪検出器からこの時点での歪量を入力
し移動機構の移動量を決定するため、試料が緩和現象で
大きく変化している最中の歪量を入力し、でたらめな移
動制御をすることもなく、また必要以上の長い時間間隔
で移動制御することもないため、正確ですばやい粘弾性
測定ができる。
〔実施例〕
以下、本発明を一実施例に示した図面に基づき詳細に説
明する。
第1図中1は試料であり、試料lの一端は試料ホルダー
2に固定的に把持されている。試料lの他端は試料チャ
ック3により把持されており、試料チャック3は検出棒
4の一端に連結されている。
検出棒4は、2枚の板バネ5により機構部保持体重4に
弾性的に固定され、かつ検出棒4の運動は直″fa(−
次元)方向に規制されている。また、検出棒4の一部に
はコア6が固定され、コア6の周囲には差動トランス7
が前記機構部保持体14に固定される形で保持され、コ
ア6の相対変位を試料の歪として検出する歪検出器を構
成している。
検出棒4の他端にはコイル8が固定され、コイル8を取
巻く形で前記機構部保持体I4に固定されたマグネット
9が配置され、コイル8とマグネット9とは電磁力発生
器を構成している。
一方、前記試料lの周囲には、試料1の温度を設定する
目的で炉17が配設されている。
図中の正弦波発生器23の出力(正弦波)は振幅を調節
され加算器21に送られ、直流発生回路22の出力と加
算器21で加算され、加算器21の出力は前記コイル8
に送られ、前記マグネット9との共同により直流重畳さ
れた正弦波力を発生する0発生した力は前記検出棒4お
よび前記試料チャック3を介して前記試料lに歪を生じ
させ、試料1に生じた歪は検出棒4を介して前記コアに
伝えられ、前記差動トランス7で検出された信号は歪測
定回路18に送られる。また、前記正弦波発生器23の
出力および前記歪測定回路18の出力は位相差測定回路
19に送られ、位相差信号として出力される。前記正弦
波発生器23の出力と、前記歪測定回路18の出力は振
幅比測定回路20が入力し、それぞれの振幅は測定し、
力と歪の振幅比信号として出力する。
一方、前記機構部保持14ば軸受13を介して、ポール
ネジ12と案内棒11に係合しており、ステッピングモ
ータ15の回転に伴う駆動ベルト16の運動により駆動
されるポールネジ12の回転に従い左右に移動する。前
記案内棒11、ポールネジ12、軸受13、ステッピン
グモータ15、駆動ヘルド16は全体として、前記機構
部保持体14の移動機構を形成している。前記ステッピ
ングモータ15は移動量1j御部18の出力に基づいて
移動する。華調間数fRX部25は前記移動量制御24
の出力(移動量)を入力データとして単調間数演算(−
次式演算)を行い演算結果の大小に比例した時間経過後
に移動制御タイミング信号を前記移動量制御部24に送
出する。前記移動量制御部24は前記歪測定回路1日よ
り歪量を人力する。
本実施例の動作を説明すると、前記コイル8およびマグ
ネット9で発生した直流が印加された状態で、前記試料
1に熱膨張や軟化に伴う長さ変化が生しると、前記歪測
定回路18で歪が測定され、これをゼロC2攬帰するよ
う前記移動量制御部24を動作させ前記ステッピングモ
ータ15を回転させ移動機構を移動させる。この時の移
動量は、前記移動量制御部24が前記歪測定回路18の
測定した歪量に比例した形で決定するとともに、前記単
調間数演算部に送出される。前記移動量制御部24が移
動量りに応じて前記ステッピングモータ15を回転させ
ると、前記駆動ヘル[6、ポールスジ12、軸受13、
機構部保持体14、板ハネ5、検出棒4、試料チャック
3、試料1の順で力が伝達される。前記検出棒4とに固
定された前記コア6と前記イコル8は、検出棒4−緒に
移動する。試料Iの他端は前記試料ホルダー2に固定さ
れており、かつ試料ホルダー2は筐体ヘース10に固定
されているため、検出棒4に固定された前記コア6は[
試料1の張力〕と[コイル8による1M1力の張力−ハ
ネ5の復元力]とが釣り合った点に移動する。その後、
試料1の張力は試料1内に発生した応力緩和およびクリ
ープ等の緩和現象のため緩和時間だけ変化し続けるので
、前記コア6も緩和時間だけ位!が変わり続ける。ギI
記コア6の位!変化は前記差動トランス7を介し前記歪
測定回路18に測定され歪量lとして前記移動量制御部
20こ出力される。歪量lは緩和時間後には1〜に収束
する。しかし、ここで歪量l〜に対して許容量Δlを設
は歪量がfl±Δ13以内に収まる時間を考えると、移
動量りが大きい時は長く、小さい時は短くなる。また、
移動量りに対する歪量lの収束時間は多くの試料で単調
関数式が成り立つ、ということは一般的によく知られて
いることである。このことを利用し単調関数演算部25
は移動量りを前記移動量制御部24から入力し単調関数
(ここでは−次式)演算を行い演算結果を次回の移動制
御までの待ち時間、すなわち移動制御タイミング信号と
して前記移動量制御部24へ送出する。
移動制御タイミング信号を入力した前記移動量制御部2
4は前記歪量測定回路18からこの時点での歪量lを入
力し次の移動量を決めるため、試料が緩和現象で大きく
変化している最中の歪量を入力し、次の移動1lIJ御
をでたらめにすることもなく、また必要以上の長い時間
間隔で移動制御することもないため、正確ですばやい粘
弾性測定ができる。
なお、移動量制御部24、単調関数演算部25は、アナ
ログ回路でも、デジタル回路で構成できることや、単調
関数は一次式だけでなく高次式でも、指数関数でも構成
できることや、ステンピングモータ】5は他のACモー
タでも、DCモータでも構成できること等の選択、変更
は本発明の内容を左右するものではないのはもちろんの
ことである。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、移動量制御部と単調関数
演算部とを設けることにより、試料に応力緩和やクリー
プ等の緩和現象が発生しても、短時間ですばやく正確に
移動機構を制御できる手段をもつため、正確ですばやい
測定ができ、引張り式動的粘弾性測定装置の測定の応用
範囲を大きく広げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す一部ブロック図入り断
面図である。 ■・・・試料 2・・・試料ホルダー 3・・・試料チャック 4・・・検出棒 5・・・板バネ 6・・・コア 7・・・差動トランス 8・・・コイル 9・・・マグネット 10・・・筐体ベース 11・・・案内棒 12・・・ボールネジ 13・・・軸受 14・・・機構部保持体 15・・・ステンピングモータ 16・・・駆動ベルト 17・・・炉 18・・・歪測定回路 19・・・位相差測定回路 20・・・振幅比測定回路 21・・・加夏器 22・・・直流発生回路 23・・・正弦波発生回路 24・・・移動量制御部 25・・・単調関数演算部 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林  敬 之 助

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  試料の一端を固定的に把持する試料ホルダーと、試料
    の他端を把持する試料チャックと、前記試料チャックに
    連結された検出棒と、前記検出棒の位置変化を検出する
    歪検出器と、前記検出棒の一端に設けられ前記検出棒お
    よび前記試料チャックを介して試料に力を伝達する電磁
    力発生器と、前記電磁力発生器を移動する移動機構と、
    前記電磁力発生器に張力を発生させる直流発生回路と、
    前記電磁力発生器に正弦波力を発生させる正弦波発生器
    と、前記移動機構の移動量を制御する移動量制御部と、
    前記移動量制御部からの移動量を入力し単調関数演算を
    行い前記移動量制御部へ移動制御タイミング信号を出力
    する単調関数演算部とを備え、前記移動機構の移動量に
    対応する前記試料内に発生する応力緩和およびクリープ
    現象等に因する緩和時間を前記単調関数演算部で計算し
    次回の移動制御タイミングを決定することを特徴とする
    引張り式動的粘弾性測定装置。
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