JPH0456253B2

JPH0456253B2 -

Info

Publication number: JPH0456253B2
Application number: JP17358583A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fujinaga
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1983-09-19
Filing date: 1983-09-19
Publication date: 1992-09-07
Also published as: JPS6064229A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野本発明は、医薬錠剤、窯業の焼結部品および食
品等の粉体成形物や、フイルム、テープ、繊維製
品等の、圧縮又は引張の破壊強度を測定する装置
に関する。

(ロ) 従来の技術上述の如き粉体成形物等の破壊強度測定装置と
しては、従来、試料に圧縮又は引張の荷重をか
け、試料破壊時の荷重値を測定するものが主流と
なつており、荷重の負荷方法としては、重錘式、
ばね式、圧搾空気式のものがある。ところが、こ
れらいずれの方式の従来装置においても、破壊強
度の測定値の再現性が必ずしも良好であるとは言
い難かつた。すわち、この種の破壊試験において
破壊荷重を再現性良く計測するには、試料に加え
る荷重の速度、すなわち、負荷速度が所定の速度
以下でなければならないことと、試料に加える初
期荷重を一定にすることが必要であることが判明
しているが、従来装置では特に前者の条件に関し
て不確実であつた。

(ハ) 目的本発明は上記に鑑みてなされたもので、その主
たる目的は、確実にあらかじめ設定された負荷速
度で試料に荷重を作用させることができ、再現性
の酔い破壊強度測定装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、試料破壊時の荷重
を正確に自動的に捕らえることができ、更に、試
料の破壊荷重を測定する荷重検出部に、破壊荷重
の数分の１乃至数十分の１程度の秤量の検出器を
用いることができ、広い測定範囲の破壊荷重測定
装置を提供することにある。

(ニ) 構成本発明の破壊強度測定装置は、上下方向に近接
して配設された２個のロバーバル機構と、その各
ロバーバル機構の連結棒に互いに対向して設けら
れてなる試料保持部と、一方の上記ロバーバル機
構のレバーに弾性体を介して荷重を作用させる負
荷部と、他方の上記ロバーバル機構のレバーに連
杆を介して接続されたカンチレバーと、そのカン
チレバーの変位に抗してその変位を零となす力を
発生して当該カンチレバーに作用する荷重を検出
する荷重検出部と、上記負荷部による負荷速度を
制御するとともに、上記荷重検出部からのデータ
を刻々と採取してその最大値を検出することによ
り上記試料保持部に保持された試料の破壊荷重を
測定する演算制御部とを備えたことを特徴として
いる。

(ホ) 実施例本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明
する。

第１図は本発明実施例の構成図である。なお、
この実施例では、試料Ｗに圧縮荷重を作用させて
圧縮破壊を起させる場合の例について述べる。

コラム１上の軸線上に設けられた４つの支点に
それぞれ回動自在に支承されたレバー２ａと２
ｂ、および３ａと３ｂの一端は、それぞれ連結棒
２ｃおよび３ｃによつてピン接合されている。レ
バー２ａと２ｂ、連結棒２ｃとコラム１は、それ
ぞれ常に平行を保つよう構成されており、これら
で第１のロバーバル機構２を構成している。ま
た、レバー３ａと３ｂ、連結棒３ｃとコラム１
は、同様にそれぞれ常に平行を保つよう構成され
ており、これらによつて第２のロバーバル機構３
を構成している。各レバー２ａ，２ｂ，３ａ，３
ｂの各支点か連結棒２ｃ，３ｃとの接合点までの
距離は等しく、連結棒２ｃと３ｃには互いに向き
合う位置にそれぞれ試料保持部４と５が設けられ
ている。

第１のロバーバル機構２のレバー２ａは、コラ
ム１の支点を挟んで連結棒２ｃと反対側に伸び、
引張コイルばね６の一端が取り付けられている。
その引張コイルばね６の他端は、ガイド７上を摺
動自在のスライダ８に固着され、そのスライダ９
には、モータ９の駆動軸上に固着されたプーリ９
ａに巻き取られる鋼線１０が取り付けられてい
る。また、レバー２ａにはその傾きを微調整する
為の、調節機構が設けられている。すなわち、レ
バー２ａには、一端に雄ねじが刻設された調節杆
１１がピン接合されており、その雄ねじが前述の
ガイド７の一端に固着された袋ナツト７ａにねじ
込まれている。ガイド７は、その他端に設けられ
た摩擦車７ｂと、調節軸１２に設けられた摩擦車
１２ａとを介して、ハンドル１２ｂを圧縮コイル
ばね１２ｃに抗して押圧して回転させることによ
つて回動され、袋ナツト７ａと調節杆１１の雄ね
じとによつてレバー２ａの傾きを変化させること
ができる。なお、通常の状態においては、摩擦車
１２ａは圧縮コイルばね１２ｃの作用によつて摩
擦車７ｂとの係合が絶たれている。

第２のロバーバル機構３のレバー３ａは、コラ
ム１の支点を挟んで連結棒３ｃと反対側に伸びて
長孔Ａが形成され、その長孔Ａにねじ１３ａによ
つて連杆１４の一端が固着されている。連杆１４
の他端は、ピン１５ａの回りを回動自在のカンチ
レバー１５に形成された長孔Ｂに、ねじ１３ｂに
よつて固着されている。カンチレバー１５の先端
は、電子天びん１６の受け皿１６ａ上に載せられ
ている。

電子天びん１６は電磁力平衡形の天びんであつ
て、受け皿１６ａ上に荷重が作用したとき受け皿
１６ａの変位が零となるような、すなわち荷重と
等しい逆向きの電磁力を発生して、その荷重を計
測することができる。電子天びん１６は、CPU
１７に接続されており、CPU１７には他にプロ
グラムが書き込まれたROM１８、電子天びん１
６からの荷重データ等を逐次格納するRAM１
９、指令に基づく表示を行なう表示器２０、各種
初期値や命令を与える為のキーボード２１、およ
びモータ９に対して制御信号を供給する為の出力
ポート２２が接続されている。CPU１７はROM
１８に書き込まれたプログラムに基づいて、電子
天びん１６による荷重検出データを数10μsごとに
採取し、RAM１９内に所定個数の最新データを
格納して、後述する方法によつてそのピーク値を
検出するよう構成されている。

次に作用を述べる。

先ず、試料保持部４，５の間に試料Ｗをセツト
し、ハンドル１２ｂを押圧、回転してレバー２ａ
の傾きを微調整し、試料Ｗと試料保持部４，５と
の間に空〓が生じない程度に、極く僅かの初期荷
重を与える。このとき、電子天びん１６の受け皿
１６ａにその荷重に対応する力が作用するが、キ
ーボード２１によつてその値を風袋値として消去
し、表示器２０に零表示を行わせる。次に、
ROM１８内に書き込まれている負荷速度を呼び
出すか、あるいはキーボード２１によつて負荷速
度を設定し、モータ９に駆動指令を与えると、モ
ータ９にはその負荷速度に応じた制御信号が出力
ポート２２を介して供給され、所定の一定速度で
鋼線１０を巻き取る。これにより、スライダ８は
ガイド７に沿つて下方に変位し、引張コイルばね
６を下方に引張る。その結果、レバー２ａはコラ
ム１の支点を中心として時計回りに回転して試料
保持部４を介して試料Ｗを押圧し、レバー３ａ、
連杆１４を介してカンチレバー１５をピン１５ａ
の回りに反時計回りに回動せしめるが、電子天び
ん１６の受け皿１ａはその変位が零となるような
電磁力が働くので、実質的には上述した各部材の
変位は行なわれず、引張コイルばね６のみが伸
び、レバー２ａには引張コイルばね６の変位に比
例した、フツクの法則による力が作用することに
なる。従つて、試料Ｗには、モータ９の鋼線１０
巻取り速度に比例した所定の負荷速度で圧縮荷重
Ｆが加えられる。

その圧縮荷重Ｆは、レバー３ａ、連杆１４、カ
ンチレバー１５を介して電子天びん１６によつて
計測される。すなわち、レバー３ａとカンチレバ
ー１５の各部の寸法を第１図に示す如く構成する
と、受け皿１６ａに作用する力ｆは、ｆ＝Ｆ・ｌ／ｍ・ｐ／ｎ ……(1) となる。ここでｍおよびｐは、連杆１４の長孔
Ａ，Ｂ内における取り付け位置によつて可変とな
るから、(1)式は、m′およびp′を連杆１４を長孔
Ａ，Ｂ内で最左端に取り付けたときの値とし、α
をその位置から実際の連杆１４の取り付け位置と
のなす距離とすると、ｆ＝Ｆ・（ｌ／m′＋α・p′−α／ｎ） ……(2) によつて一般化することができる。試験に先立つ
てαを入力しておけば、電子天びん１６に作用す
る力ｆから直ちに圧縮荷重Ｆを算出して、表示器
２０に表示することができる。

さて、電子天びん１６による荷重検出データは
CPU１７によつて採取されテRAM１９内に格納
され、最新のデータd₀は常にその３つ前に採取さ
れたデータd₃と比較される。d₀−d₃≧０が成立し
ている間は、負荷荷重が増加中と判断し、d₀−d₃
＜０の条件が発生すると、d₀の直前に採取したデ
ータd₁および更にその直前に採取したデータd₂を
用いて、d₀−d₁＜０、d₀−d₂＜０が成立している
かどうかをチエツクし、成立していればデータd₃
はその負荷荷重の最大値と判断し、かつ、モータ
９に停止指令を発する。すなわち、モータ９の駆
動により試料Ｗに作用する荷重Ｆが漸増し、その
荷重Ｆが試料の破壊荷重に達して試料が破壊する
と、電子天びん１６に作用する力ｆが急激に零に
近づくが、上述のデータ監視によつて試料Ｗに作
用した荷重の最大値、すなわち破壊荷重が捕捉さ
れることになる。この間、(2)式によつて実際に試
料Ｗに作用している荷重Ｆが算出され、表示器２
０に表示されるが、負荷荷重の最大値が検出され
るとその値がホールドされ、破壊荷重を表示す
る。

なお、以上の実施例では、試料Ｗに、圧縮荷重
を作用させて圧縮破壊荷重を測定する例について
述べたが、連結棒２ｃ，３ｃに第２図に示す如き
試料保持部４′，５′を取り付け、引張コイルばね
６を圧縮コイルばねに変更して、モータ９によつ
て第１図中上方に変位される。例えばラツク等を
駆動することにより、試料に引張荷重を作用させ
て引張破壊強度を測定することもできる。あるい
は、引張コイルばね６を第２のロバーバル機構３
のレバー３ａにセツトしても、引張破壊試験を行
うことができる。

(ヘ) 効果以上説明したように、本発明によれば、試料に
上下２つのロバーバル機構によつて荷重を加える
よう構成するとともに、電磁力平衡形の電子天び
ん等、零位法による荷重検出部を用いて、ロバー
バル機構が実質的に変位しないよう構成したの
で、試料に確実に垂直荷重のみが作用する。更
に、試料に作用する荷重は、あらかじめ設定され
た回転速度に制御されるモータにより、弾性体を
介して作用させるよう構成したので、フツクの法
則に基づいえ確実に所定の負荷速度を保持するこ
とになり、極めて再現性の良い破壊試験を行うこ
とができる。

また、試料の破壊荷重を、所定のテコ比のもと
に荷重検出部に作用させるので、荷重検出部の測
定レンジは小さくてもよい。更にレバー３ａとカ
ンチレバー１５とを接続する連杆１４を、長孔
Ａ，Ｂ内で移動可能なるよう構成することによ
り、試料の強度に合わせて任意のテコ比で負荷荷
重と荷重検出部に作用する荷重の大きさを設定す
ることができ、測定範囲は大巾に増大する。

更に、レバー２ａの傾きを微調整する調節機構
を設けることにより、試料の初期荷重を任意に設
定することができ、過負荷等の発生しない最良の
状態で試験を開始することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、第２図は本発
明の他の実施例の試料保持部を示す拡大図であ
る。２……第１のロバーバル機構、２ａ，２ｂ……
レバー、２ｃ……連結棒、３……第２のロバーバ
ル機構、３ａ，３ｂ……レバー、３ｃ……連結
棒、４，５……試料保持部、６……引張コイルば
ね、７……ガイド、８……スライダ、９……モー
タ、９ａ……プーリ、１１……調節杆、１２……
調節軸、１２ｂ……ハンドル、１４……連杆、１
５……カンチレバー、１６……電子天びん、１７
……CPU、１８……ROM、１９……RAM、２
０……表示器。

Claims

【特許請求の範囲】１上下方向に近接して配設された２個のロバー
バル機構と、その各ロバーバル機構の連結棒に互
いに対向して設けられてなる試料保持部と、一方
の上記ロバーバル機構のレバーに弾性体を介して
荷重を作用させる負荷部と、他方の上記ロバーバ
ル機構のレバーに連杆を介して接続されたカンチ
レバーと、そのカンチレバーの変位に抗してその
変位を零となす力を発生いて当該カンチレバーに
作用する荷重を検出する荷重検出部と、上記負荷
部による負荷速度を制御するとともに、上記荷重
検出部からのデータを刻々と採取してその最大値
を検出することにより上記試料保持部に保持され
た試料の破壊荷重を測定する演算制御部とを備え
た破壊強度測定装置。２上記連杆による上記他方のロバーバル機構の
レバーと上記カンチレバーとの接続位置を可変と
し、上記荷重検出部に作用する荷重と試料に作用
する荷重との比を任意に設定し得るよう構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の破
壊強度測定装置。３上記一方のロバーバル機構のレバーの傾きを
調節する手段を融資、試料に作用する初期荷重を
任意に設定して得るよう構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の破壊強
度測定装置。