JPH05332904A - 伸び計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試験サンプル片に対する比較的伸び量の少な
い弾性領域から数百パーセントにも達する伸び量の塑性
領域までを高精度かつ自動的に連続測定できるようにす
る。 【構成】 試験サンプル片上に初期設定された２つの標
点を各先端挟持部により所定基準角度で挟圧支持する各
測定子を設け、各測定子の基端部を回転軸上に枢支させ
て荷重負荷に伴う各標点の移動によって相対的に傾動さ
れるようにし、また、少なくとも一方の各回転軸には、
各標点の移動に伴う各測定子の傾動角度を当該各回転軸
の回転角度として検出する各傾動角度検出手段を設け、
各傾動角度検出手段で検出される傾動角度に対応したパ
ルス信号によって各追従移動手段を駆動させることで、
各標点の移動に追従して、各測定子の挟圧支持をそれぞ
れの基準角度位置に移動復帰させ得るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に、プラスチック
などのような試験サンプル片の引張弾性率、および破断
伸びを測定する伸び計に関し、さらに詳しくは、該当試
験サンプル片の引張弾性率、および破断伸びの双方を同
時に測定し得るようにした自動伸び計に係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種のプラスチック材料の急速な
普及に伴い、当該プラスチック材料についての試験精度
の高度化が必要とされ、特に、乗用車などにおける金属
材料の代替としてのプラスチック材料の活用が多くなる
につれて、このプラスチック材料に対する金属材料と同
等程度までの高精度による引張弾性率、および破断伸び
の自動的かつ連続的な測定が要望されている。

【０００３】こゝで、プラスチック材料については、よ
く知られているように、比較的伸び量の少ないものから
数百パーセントの伸びを示すものまで様々な材料がある
ために、１台の伸び計によって、比較的伸び量の少ない
弾性領域から数百パーセントにも達する伸び量の塑性領
域までを高精度に連続測定することは極めて困難であ
り、従来、この種のプラスチックなどの試験サンプル片
につき、これをその弾性領域から塑性領域に至るまでを
自動的かつ連続的に測定し得る伸び計は、未だ、何らの
提案もなされていない現況にある。

【０００４】すなわち、従来にあって伸び計を用いてプ
ラスチック材料の引張弾性率を測定する場合には、弾性
領域において高精度で測定操作する必要があると共に、
自動式伸び計においては、精度面で不十分であることか
ら、通常、手動式伸び計（例えば、ストレンゲージ、差
動トランスなど）を使用するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手動式伸び計では、一般に測定範囲が狭く限られて
おり、試験サンプル片に対する破断伸びまでの測定が困
難であるという不利を有し、一方、伸び率の少ない材料
については、この手動式伸び計によっても試験サンプル
片の破断伸びを測定できる場合もあるが、当該試験サン
プル片の破断時における衝撃などで測定用センサが破損
するなどの問題点があった。

【０００６】この発明は、このような従来の問題点を解
消するためになされたもので、その目的とするところ
は、試験サンプル片に対する比較的伸び量の少ない弾性
領域から数百パーセントにも達する伸び量の塑性領域ま
でを高精度かつ自動的に連続測定できて、しかも、１回
の測定操作によって引張弾性率、および破断伸びの双方
を同時に測定し得るようにした、この種の伸び計を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る伸び計は、試験サンプル片の一端
部、および他端部を固定させ、かつ他端部側に伸び方向
の負荷荷重をかけて、当該試験サンプル片の引張弾性
率、および破断伸びの双方を同時に測定する伸び計であ
って、前記試験サンプル片上に間隔を隔てゝ初期設定さ
れた２つの標点を各先端挟持部により所定の基準角度で
挟圧支持すると共に、各基端部を各別の回転軸上にそれ
ぞれ枢支させて、当該試験サンプル片への荷重の負荷に
伴う各標点の移動によって相対的に傾動される１組づゝ
各組の各測定子と、前記各組での少なくとも一方の各回
転軸に接続されて、前記各標点の移動に伴う各組の各測
定子の傾動角度を当該各回転軸の回転角度として検出す
る各傾動角度検出手段と、前記各傾動角度検出手段によ
って検出される傾動角度に対応したパルス信号で駆動さ
れ、前記各標点の移動に追従して、当該各標点に対する
各組の各測定子の挟圧支持を前記各基準角度位置に移動
復帰させるように作動する各追従移動手段とを備え、前
記各追従移動手段への駆動パルス数を該当する補正値の
もとに換算して各標点間の移動距離をそれぞれに算出
し、当該各移動距離の差によって、前記試験サンプル片
における引張弾性率、および破断伸びを測定し得るよう
に構成したことを特徴とするものである。

【０００８】また、この発明に係る伸び計は、前記のよ
うに構成される伸び計において、前記各追従移動手段へ
の駆動パルス数によって各標点間の移動距離をそれぞれ
に算出する際に、各測定領域に対応して変化させた補正
値のもとに換算することを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】従って、この発明においては、測定操作に際
し、試験サンプル片に伸び方向の測定荷重を次第に負荷
させることで、まず、当該試験サンプル片の伸びに対応
して初期設定された標点位置、ひいては、各組の各測定
子の先端挟持部が基準位置から相対的に次第に傾動され
てゆき、かつこれに伴って各回転軸が回動されることか
ら、各測定子における試験サンプル片の伸びに対応した
傾動角度が各傾動角度検出手段によって検出される。引
続き、当該各傾動角度に対応したパルス信号により各追
従移動手段が駆動され、各標点の移動に追従するように
して、これらの各標点に対する各組の各測定子の挟圧支
持位置が当初の基準角度位置に移動復帰されるもので、
この結果、各追従移動手段への駆動パルス数に対して、
該当する補正値を加えて換算することにより、各標点間
の各移動距離をそれぞれに算出でき、こゝでの各移動距
離の差によって、試験サンプル片における引張弾性率、
および破断伸びを求め得るのである。

【００１０】

【実施例】以下、この発明に係る伸び計の一実施例につ
き、図１、ないし図４を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１はこの発明の一実施例を適用した伸び
計の概要を模式的に示す構成説明図である。

【００１２】この図１に示す実施例構成において、プラ
スチック材料からなる試験サンプル片１は、上部、下部
の各エアチャック２、３により上下の各端部１ａ、１ｂ
を掴持させた状態で上下方向に固定保持させると共に、
当該試験サンプル片１上の異なる上下各位置にそれぞれ
の初期標点を設定し、かつこれらの各初期標点位置を上
部、および下部での各１組づゝの測定子４、５の先端挟
持部４ａ、５ａによって、常時、基準位置となる水平方
向から所定の挟圧力でそれぞれに挟持させてあり、こゝ
での測定操作に関しては、同図に白抜き矢印で示されて
いるように、上部エアチャック２側に測定荷重を負荷さ
せることで実行され、当該負荷荷重によって生ずる試験
サンプル片１の伸びは、各初期設定された標点位置の移
動、ひいては、上部、下部の各測定子４、５の傾動角度
として検出される。

【００１３】しかして、前記上部、下部での各１組づゝ
の測定子４、５は、この場合、説明上の煩雑さを避ける
ために、各上部測定子４、４側について図示省略し、各
下部測定子５、５側についてのみ表示してあるが、下部
追従移動手段、こゝでは、下部上下移動機構（追従移動
手段）２１により上下方向へ移動し得るようにした下部
基盤１１上にあって、前記挟持方向へ摺動調整可能に枢
支されている左右１組の各下部回転軸１２、１２により
支持させ、かつ少なくとも左右何れか一方の下部回転軸
１２には、その回転角度を電気的に検出する下部傾動角
度検出手段、こゝでは、下部エンコーダ１３を接続して
ある。

【００１４】また、前記下部上下移動機構２１は、上下
各位置に配置された１対の各下部タイミングロール２
２、２２と、これらの各下部タイミングロール２２、２
２間に張設させた下部タイミングベルト２３と、上下何
れか一方の下部タイミングロール２２を駆動制御する下
部ステッピングモータ２４とを有しており、前記下部基
盤１１は、当該下部タイミングベルト２３上の１点に結
合支持されて、前記したように上下方向への制御（追
従）移動をなし得るようにしてある。

【００１５】さらに、前記下部エンコーダ１３によって
検出される下部回転軸１２の回転角度、ひいては、各下
部測定子５、５での各下部回転軸１２、１２の傾動角度
は、引張試験機制御装置３１を構成するエンコーダ変換
部３２により傾動角度データに変換されて専用マイクロ
コンピュータ３３に入力され、かつ当該傾動角度データ
に基づくパルス信号出力によりステッピングモータ制御
部３４を介して前記下部ステッピングモータ２４を制御
駆動し得るようにしたものであり、これらの各構成は、
上部側についても全く同様である。

【００１６】従って、上記実施例の構成では、測定操作
に際し、上部エアチャック２側に測定荷重を次第に負荷
させてゆくことにより、試験サンプル片１の伸びに対応
して初期設定された標点位置、ひいては、上部、下部で
の各測定子４、５の先端挟持部４ａ、５ａが相対的に移
動し、これらの各測定子４、５のそれぞれ、つまり、図
１においては、各下部測定子５、５の相互が当初に設定
された基準位置である水平方向から次第に傾動されてゆ
き、これに伴って図示しない各上部回転軸と各下部回転
軸１２、１２が回動されるもので、こゝでは、当該各上
部回転軸と各下部回転軸１２、１２の回転角度、換言す
ると、各上部測定子４、４と各下部測定子５、５とにお
ける試験サンプル片１での伸びに対応した傾動角度は、
図示しない上部エンコーダと下部エンコーダ１３、なら
びにエンコーダ変換部３２によって電気的に検出され
る。

【００１７】そして、このように前記エンコーダ変換部
３２で検出される試験サンプル片１の伸びに対応した傾
動角度データに基づき、ステッピングモータ制御部３４
から出力されるパルス信号によって図示しない上部ステ
ッピングモータ、および下部ステッピングモータ２４を
制御駆動させることにより、図示しない上部基盤、およ
び下部基盤１１のそれぞれを伸び対応に上昇させ、図示
しない各上部回転軸、および各下部回転軸１２を中心に
して、上部、下部の各測定子４、５を再度、基準位置と
しての水平方向になるまで追従回動させることができる
もので、結果的には、上部、下部の各測定子４、５の傾
動を検出しなくなるまでの間、必要とされる上部ステッ
ピングモータ、および下部ステッピングモータ２４への
駆動パルス数を専用マイクロコンピュータ３３によって
カウントして、各上部回転軸、および各下部回転軸１２
の移動距離、換言すると、各標点間の移動距離をそれぞ
れに測定できるもので、これによって各測定点での各移
動距離の差から、専用マイクロコンピュータ３３での演
算によって、目的とする試験サンプル片１の引張弾性
率、および破断伸びを正確かつ極めて容易に求め得るの
である。

【００１８】つまり、この実施例構成においては、上記
のようにして上部ステッピングモータ、および下部ステ
ッピングモータ２４への駆動パルス数から、測定点間の
位置を演算して求めることにより、所期通りの引張弾性
率、および破断伸びを測定し得るもので、従来のよう
に、例えば、マグネスケールなどで測定点間の距離を直
接、測定する手段と比較するとき、その応答速度が極め
て迅速になり、かつ装置自体についても構成面で簡単に
なって安価に提供し得るのである。

【００１９】また、こゝで、この実施例構成の場合、前
記上部ステッピングモータ、および下部ステッピングモ
ータ２４への駆動パルス数と各測定点間の移動距離とが
直線関係に保持されていればよいのであるが、実際上の
問題として、例えば、各上部タイミングロール、および
各下部タイミングロール２２、２２の外径が必ずしも厳
正に真円であるとは限られず、それに上部タイミングベ
ルト、および下部タイミングベルト２３の特性について
も均一でないことから、これらの駆動パルス数と各測定
点間の移動距離との関係がリニアであるという保証は全
くなく、このために、この実施例手段においては、測定
領域ごとに異なる補正値を適用するのを可とする。

【００２０】そして、前記補正値を定める測定領域の個
数については、多いほど測定精度が増すので好ましいと
言えるが、専用マイクロコンピュータ３３でのメモリ容
量とか演算速度などの面で限界があり、このため、特
に、高精度が要求される引張弾性率、および破断伸びを
測定する領域において、補正値の個数を密にすることが
好ましい。すなわち、例えば、全測定範囲を１０〜１０
０等分した上で、各点における補正値を求めておき、さ
らに、高精度に引張弾性率を測定する必要のある領域に
ついて、これを再度、１０〜１００等分して各点での補
正値を求める手段などが好ましいものとして挙げられ
る。

【００２１】次に、上記各測定範囲の設定、ならびに補
正値の個数を定める方法の一例について具体的に述べ
る。

【００２２】この具体例では、全測定範囲を０〜２００
ｍｍとし、かつ引張弾性率測定範囲を０〜５．０ｍｍと
すると共に、補正点の個数をそれぞれに５０個とした。
つまり、０〜５．０ｍｍの高精度測定範囲で０．１ｍｍ
毎に補正値を求め、かつ０〜２００ｍｍ（０〜５．０ｍ
ｍの高精度測定範囲を除く）の通常測定範囲で４．０ｍ
ｍ毎に補正値を求めるものとした。従って、補正値は、
上部、下部の各測定子４、５のそれぞれにつき、４．０
ｍｍの点で重複しているために、９９点づゝ存在するこ
とになる。

【００２３】〔補正値の設定〕こゝで、前記補正値の設
定については、上部、下部の各測定子４、５を実際に移
動させた状態で、各ポイント（実測）までの測定値（パ
ルス数）を記録することによって行なえばよく、この場
合、当該各ポイントとは、前者の０〜５．０ｍｍの高精
度測定範囲間における各０．１ｍｍ毎の点を言い、かつ
後者の０〜２００ｍｍ（０〜５．０ｍｍの高精度測定範
囲を除く）の通常測定範囲間における各４．０ｍｍ毎の
点を言うもので、これらの各点は、例えば、当該各ポイ
ント毎に予めマグネスケール、その他で実測して求めれ
ばよい。すなわち、このようにして、例えば、“０から
１．６ｍｍまでのパルス数”、“０から８．０ｍｍまで
のパルス数”などが実測される。

【００２４】〔補正データの計算〕ついで、前記各ポイ
ント毎の補正データを計算するが、これは、例えば、前
記上部ステッピングモータ、下部ステッピングモータ２
４での１パルス当りの回転角度と、前記各上部タイミン
グロール、および各下部タイミングロール２２、２２の
外径とから、次の〔数１〕式に示すように、当該パルス
数に対応する移動距離を算出（以下、算出値と呼ぶ）し
て行なう。

【００２５】

【数１】

【００２６】〔補正値〕また、前記各ポイントでの補正
値は、次の〔数２〕式で示すように、実測した距離を前
記算出値で除した値である。

【００２７】

【数２】

【００２８】〔補正値の修正〕そして、前記パルス数は
ディジタル量であるため、その補正値にバラツキを生ず
ることから、こゝでは、移動平均処理を行なう。また、
この移動平均処理については、例えば、ｉ−２番目、ｉ
−１番目、ｉ番目、ｉ＋１番目、ｉ＋２番目の５点での
加算平均をｉ番目のデータと見做す処理である。

【００２９】〔測定値の補正〕さらに、前記試験サンプ
ル片１の引張弾性率を測定した際での各標点間の伸び量
は、次の〔数３〕式で容易に換算して算出できる。

【００３０】

【数３】

【００３１】続いて、図２、図３、および図４の各グラ
フは、伸び計による測定値を上記具体例に従って補正し
た場合の各別例を表わすもので、図２では、横軸に移動
量ｍｍ（非連続）を、縦軸に標点間精度をとった場合、
図３では、横軸に移動量（２点間補正値）ｍｍを、縦軸
に標点間精度をとった場合、図４では、横軸に移動量
（連続補正値）ｍｍを、縦軸に標点間精度をとった場合
をそれぞれに示し、縦軸での標点間精度は、次の〔数
４〕式で示すように、パルス数から求めた移動距離と実
測した移動距離との差から容易に得られる。

【００３２】

【数４】

【００３３】こゝで、前記図２に示すグラフは、何の補
正をも行なわなかった場合であり、また、図３に示すグ
ラフは、９０ｍｍの点でのみ補正値を求め、当該補正値
を全測定領域に適用した場合（従来の１点補正に対応す
る）であり、さらに、図４に示すグラフは、この実施例
による補正値を適用した場合である。これらの各図から
明らかなように、この実施例による伸び計では、全測定
領域において高精度での引張弾性率の測定が可能にな
る。

【００３４】なお、上記実施例において、上部測定子４
については、初期標点間位置への移動に際し、測定方向
とは逆方向（上方から下方へ）に移動させることがある
が、この場合には、測定開始時にあって該当するタイミ
ングベルト（図示せず）の張力が変化して、当該張力変
化の影響で測定誤差を生ずる惧れがある。そこで、この
実施例においては、このような場合、上部測定子４を初
期標点間位置へ移動させる際に、一度、当該初期標点間
位置を下方にオーバーランさせた後、再度、初期標点間
位置への上方に戻すことで、測定開始時でのタイミング
ベルトの張力変化を生じさせないようにするのが好適で
ある。

【００３５】

【発明の効果】以上、実施例によって詳述したように、
この発明によれば、試験サンプル片の一端部、および他
端部を固定させた状態で、他端部側に伸び方向の負荷荷
重をかけて、当該試験サンプル片の引張弾性率、および
破断伸びの双方を同時に測定する伸び計において、試験
サンプル片上に初期設定された２つの標点を各先端挟持
部により所定基準角度で挟圧支持する各組の各測定子を
設け、これらの各測定子の基端部を回転軸上に枢支させ
て荷重負荷に伴う各標点の移動によって相対的に傾動さ
れるようにし、また、少なくとも一方の各回転軸には、
各標点の移動に伴う各組の各測定子の傾動角度を当該各
回転軸の回転角度として検出する各傾動角度検出手段を
設け、この各傾動角度検出手段によって検出される傾動
角度に対応したパルス信号により、各追従移動手段を駆
動させることで、各標点の移動に追従して各組の各測定
子の挟圧支持を基準角度位置に移動復帰させ得るように
構成したから、各追従移動手段への駆動パルス数を該当
する補正値のもとに換算することで、各標点間の移動距
離を全測定範囲に亘ってそれぞれに算出でき、この結
果、これらの各移動距離の差によって、試験サンプル片
における引張弾性率、および破断伸びの双方を１回の操
作で高精度に測定し得るのであり、併せて、測定領域に
対応して変化させた補正値を用いるときは、より一層、
効果的な測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を適用した伸び計の概要を
一部省略して模式的に示す構成説明図である。

【図２】同上伸び計による測定値に対して何の補正をも
行なわなかった場合の標点間測定精度を示すグラフであ
る。

【図３】同上伸び計による測定値に対して一般的な１点
補正を行なった場合の標点間測定精度を示すグラフであ
る。

【図４】同上伸び計による測定値に対して実施例による
補正値を適用した場合の標点間測定精度を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 試験サンプル片 １ａ 試験サンプル片の上端部 １ｂ 試験サンプル片の下端部 ２ 上部エアチャック ３ 下部エアチャック ４ 上部測定子 ４ａ 上部測定子の先端挟持部 ５ 下部測定子 ５ａ 下部測定子の先端挟持部 １１ 下部基盤 １２ 下部回転軸 １３ エンコーダ（傾動角度検出手段） ２１ 下部上下移動機構（追従移動手段） ２２ 下部タイミングロール ２３ 下部タイミングベルト ２４ 下部ステッピングモータ ３１ 引張試験機制御装置 ３２ エンコーダ変換部 ３３ 専用マイクロコンピュータ ３４ ステッピングモータ制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験サンプル片の一端部、および他端部
   を固定させ、かつ他端部側に伸び方向の負荷荷重をかけ
   て、当該試験サンプル片の引張弾性率、および破断伸び
   の双方を同時に測定する伸び計であって、 前記試験サンプル片上に間隔を隔てゝ初期設定された２
   つの標点を各先端挟持部により所定の基準角度で挟圧支
   持すると共に、各基端部を各別の回転軸上にそれぞれ枢
   支させて、当該試験サンプル片への荷重の負荷に伴う各
   標点の移動によって相対的に傾動される１組づゝ各組の
   各測定子と、 前記各組での少なくとも一方の各回転軸に接続されて、
   前記各標点の移動に伴う各組の各測定子の傾動角度を当
   該各回転軸の回転角度として検出する各傾動角度検出手
   段と、 前記各傾動角度検出手段によって検出される傾動角度に
   対応したパルス信号で駆動され、前記各標点の移動に追
   従して、当該各標点に対する各組の各測定子の挟圧支持
   を前記基準角度位置に移動復帰させるように作動する各
   追従移動手段とを備え、 前記各追従移動手段への駆動パルス数を該当する補正値
   のもとに換算して各標点間の移動距離をそれぞれに算出
   し、当該各移動距離の差によって、前記試験サンプル片
   における引張弾性率、および破断伸びを測定し得るよう
   に構成したことを特徴とする伸び計。
2. 【請求項２】 前記各追従移動手段への駆動パルス数に
   よって各標点間の移動距離をそれぞれに算出する際に、
   各測定領域に対応して変化させた補正値のもとに換算す
   ることを特徴とする請求項１記載の伸び計。