JPH0786449B2 - 自動ランクフォード試験機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄鋼板等の金属材料のランクフォード値（ｒ
値）を測定するための自動ランクフォード試験機に関す
るものである。

〔従来の技術〕 薄鋼板等の金属材料の機械的性質の判定にランクフォー
ド値（ｒ値）が用いられる。このｒ値は次式により求め
られる。

但し、 L₀:試験片引張り前における試験片標点間距離 L_r:試験片引張り後における試験片標点間距離 W₀:試験片引張り前における試験片平行部の幅 W_r:試験片引張り後における試験片平行部の幅 このようなｒ値を自動的に測定する試験装置として、例
えば本出願人による実公昭61−32350号公報に開示され
ているものがある。

この公告公報に開示された装置の概要を第４図を参照し
て説明すると、装置はその本体内の試験片引張位置に一
対のチャック機構22a、22bを有している。そして、図外
の試験片供給機構から供給された試験片10はその長手方
向両端部をチャック機構22a、22bにより夫々把持され
る。

試験片の標点間距離測定機構50は、先端にチャック部52
a、52bを有する一対の板状の測定片からなる検出部材51
a、51bを具備している。そして、これらの検出部材51
a、51bの先端のチャック部52a、52bが、引張位置に供給
された試験片10をその標点位置において夫々把持するよ
うになっている。

チャック機構22a、22bに把持された試験片10が引張駆動
機構21の駆動によって引張られると、試験片10の標点位
置に夫々固着された検出部材51a、51bも、その標点間距
離の伸びに従って第５図に示すように変位する。

この検出部材51a、51bの変位は、例えば、第４図に示す
ように、この標点間距離測定機構50に設けられたパルス
発生器53に伝えられ、このパルス発生器53はこれらの検
出部材51a、51bの相対的な変位に応じてパルスを発生す
る。このパルスは、例えばカウンタ54によりカウントさ
れ、このカウンタ54のカウント値に基づいて検出部材51
a、51bの間の相対的な変位量、即ち標点間距離の伸び量
が決定される。

試験片10の引張りは、ランクフォード値ｒの決定に必要
な標点間距離の伸び量が得られた時点で停止される。即
ち、引張機構21のねじ送り機構の回転数から上記時点が
検出され、その時点で制御回路40を通じて引張駆動機構
21が制御されて、試験片10の引張りが停止される。そし
て、その時点における上記カウンタ54のカウント値から
標点間距離の伸び量ｌが決定される。

試験片の幅測定機構60は、互いに対向した一対の幅測定
子61a、61bを具備している。これらの幅測定子61a、61b
は、それらの間の間隔を変更するように互いに移動可能
であり、各幅測定子61a、61bが試験片10の平行縁部に当
接してそれらの間の距離が測定されるようになってい
る。例えば、幅測定機構60は、幅測定子61a、61bの相対
的な移動に応じてパルスを発生するパルス発生器を有し
ており、このパルス発生器で発生したパルスをカウント
することにより幅測定子61a、61bの間の相対的な移動量
が検出され、これに基づいて幅測定子61a、61bの間の距
離、即ち、試験片10の幅寸法が決定される。

この試験片10の幅寸法測定は、試験片10の引張りの前後
において夫々行われる。

実際の装置では、上記標点間距離測定機構50と幅測定機
構60とは互いに連動されており、一方が測定を行う時に
は、他方は非測定位置に退避するようになっている。従
って、測定の手順としては、試験片10が引張位置のチャ
ック機構22a、22bに把持された後、まず幅測定機構60に
よって試験片10の引張前幅値W₀が測定され、次いで、標
点間距離測定機構50の検出部材51a、51bが試験片10の各
標点に取り付けられて、試験片10が所定量引張られ、し
かる後、標点間距離測定機構50の各検出部材51a、51bが
試験片10から取り外されて、再び幅測定機構60により試
験片10の引張後幅値W_rが測定される。

この測定においては、引張前標点間距離L₀は固定値とし
て扱われ、引張後標点間距離L_rは、この引張前標点間距
離L₀と標点間距離の伸び量ｌとから、L_r＝L₀＋ｌで求め
られる。

以上のようにして決定された各値L₀、L_r、W₀、W_rは演算
回路70において（１）式に代入され、そこでランクフォ
ード値ｒが計算される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来技術の装置においては次の
ような問題点があった。

即ち、１枚の試験片を測定した後、次の試験片の測定の
ために、標点間距離測定機構50の検出部材51a、51bは夫
々元の位置即ち初期位置に復帰されるが、この時，各検
出部材51a、51bが正確に元の位置に復帰しない場合があ
った。ランクフォード値ｒは５〜10μｍ程度の精度管理
を必要とするものであり、その測定には僅かの誤差も許
されない。しかしながら、上述のように標点間距離測定
機構50の検出部材51a、51bが正確に元の位置に復帰しな
いと、固定値として扱っている引張前標点間距離L₀と実
際の引張前標点間距離との間に誤差が生じ、従って、引
張後標点間距離L_rの値にも同様の誤差が生じる。そし
て、これらの誤った値を用いて計算したランクフォード
値ｒは、実際のものとは違ったものになってしまう。

そこで本発明の課題は、上述のように標点間距離測定手
段の上記測定片等の検出部材が正確に元の位置に復帰し
なかった場合でも、その御の測定を正確に行うことがで
きるような自動ランクフォード試験機を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では、例えば第１図
に示すように、板状試験片をその長手方向に引張る引張
手段２と、上記板状試験片の引張り前及び引張り後にお
ける上記板状試験片の幅寸法を測定する幅寸法測定手段
６と、上記板状試験片の引張り前及び引張り後における
上記板状試験片の標点間距離を測定すべく、上記引張手
段２による上記板状試験片の引張り時における標点の変
位に応じて初期位置から移動し、引張り終了後に復動す
るように構成された検出部材（例えば、既述した検出部
材51a、51b）及び上記板状試験片の引張り時における上
記検出部材の移動量を計測するカウンタ55を備えた標点
間距離測定手段５と、上記幅寸法測定手段６及び上記標
点間距離測定手段５で測定された各測定値に基づいてラ
ンクフォード値を算出する演算手段７とを有する自動ラ
ンクフォード試験機において、上記カウンタ55を可逆カ
ウンタで構成して、上記検出部材の復動時にこの可逆カ
ウンタを上記板状試験片の引張り時とは逆方向にカウン
トするように構成するとともに、上記引張り前の標点間
距離の測定値を記憶する記憶手段８と、上記検出部材の
復動動作が終了した時点での上記可逆カウンタ55のカウ
ント値に基づいて、上記記憶手段８に記憶された上記測
定値を補正し、この補正された測定値を次の試験におけ
る引張り前の標点間距離の測定値として前記記憶手段８
に記憶させる補正手段100とを設け、上記補正手段100に
よる上記測定値の補正後、上記可逆カウンタ55をリセッ
トするように構成している。

〔作用〕

本発明の自動ランクフォード試験機では、１つの板状試
験片の測定動作終了後に標点間距離測定手段５の検出部
材が復動したとき、その復動動作が終了した時点での可
逆カウンタ55のカウント値に基づいて、その前の測定に
おいて記憶手段８に記憶された引張前標点間距離の測定
値を補正するようにしている。従って、標点間距離測定
手段５の検出部材が正確に元の初期位置に復帰しなかっ
た場合でも、その測定に採用する引張前標点間距離の測
定値は上記可逆カウンタ55のカウント値に基づいて正確
に補正されているので、他の場合と全く同様の測定動作
によって、常に正しいランクフォード値を得ることがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例による自動ランクフォード試
験機のブロック構成図である。本実施例の自動ランクフ
ォード試験機は、板状試験片を順次自動的にその引張位
置に供給する試験片供給機構１と、その引張位置におい
て板状試験片を引張駆動する試験片引張機構２と、試験
の終了した板状試験片を回収する試験片回収機構３とを
有している。これらの試験片供給機構１、試験片引張機
構２及び試験片回収機構３は、既述した実公昭61−3235
0号公報に開示されているものと実質的に同一の構成と
することができるので、ここではその詳細な説明を省略
する。なお、図中、は板状試験片の流れを示してい
る。また、これらの各機構は、制御回路４からの制御信
号によってその動作タイミングを制御されている。

自動ランクフォード試験機は、板状試験片の標点間距離
を測定するための標点間距離測定手段５を有している。
この標点間距離測定手段５は、既述した実公昭61−3235
0号公報に開示された標点間距離測定機構50の実質的に
ほぼ同一の構成でよい。但し、本実施例においては、板
状試験片の各標点に固着される検出部材の移動量を測定
するカウンタは、その検出部材の相対的な変位に応じて
パルスを発生する従来と同様のパルス発生器53からのパ
ルスを、上記検出部材の移動方向に応じてカウント方向
でカウントする可逆カウンタ55で構成されている。即
ち、可逆カウンタ55は、板状試験片が引張られてその標
点間距離が伸びる方向に検出部材が移動するときにアッ
プ方向にカウントし、検出部材が復動するときにダウン
方向にカウントする。

自動ランクフォード試験機の幅寸法測定手段６は、上記
実公昭61−32350号公報に開示された幅測定機構60と実
質的に同一の構成でよい。

本実施例において、上記標点間距離測定手段５及び幅寸
法測定手段６から得られる各測定値、即ち、引張前標点
間距離L₀、引張後標点間距離L_r、引張前幅寸法W₀及び引
張後幅寸法W_rは、演算回路７に付属したメモリ８に一旦
記憶され、しかる後、このメモリ８から読み出されて演
算回路７においてランクフォード値ｒが計算される。

図示のように、本実施例の自動ランクフォード試験機に
は、１つの板状試験片の測定が終了した後、次の板状試
験片の測定を開始する前に、メモリ８に記憶されている
引張前標点間距離L₀の測定値を補正する補正手段100が
設けられている。そして、後述するように、メモリ８内
の引張前標点間距離L₀の測定値は、この補正手段100に
よって補正された値により更新されるようになってい
る。そして、この更新が行われた後、制御回路４によっ
て可逆カウンタ55がゼロリセットされるように構成され
ている。

以上のように構成された自動ランクフォード試験機の測
定動作を第２図を参照して説明する。

第２図はこの自動ランクフォード試験機の測定手順を示
すフローチャートである。まず１枚目の試験片について
は、その引張前標点間距離L₀を手動により正確に測定し
ておく。そして、その測定値を演算回路７に入力し、メ
モリ８に記憶させる。

次いで、その試験片を引張位置に供給し、試験片引張機
構２のチャック機構に把持させる。しかる後、幅寸法測
定手段６によって試験片の引張前幅寸法W₀を測定し、そ
れを演算回路７に入力させてメモリ８に記憶させる。

次に、標点間距離測定手段５の検出部材をその試験片の
各標点に固着し、可逆カウンタ55をゼロリセットした
後、試験片の引張りを開始する。

このとき、可逆カウンタ55は、試験片の標点間距離の伸
びに応じて変位する検出部材の移動によってパルス発生
器53から発生するパルスをアップ方向にカウントする。
そして、既述したように、ランクフォード値ｒの決定に
必要な伸びが得られたところで制御回路４から引張機構
２に制御信号を送り、試験片の引張りを停止する。この
とき、試験片の標点間距離は可逆カウンタ55のカウント
値に対応する所定量ｌだけ伸ばされている。従って、引
張後標点間距離L_rは、L_r＝L₀＋ｌから求められ、この値
が演算回路７に入力されてメモリ８に記憶される。

その後、標点間距離測定手段５の検出部材を試験片から
取り外し、再び幅寸法測定手段６によって試験片の引張
後幅寸法W_rを測定する。そしてその測定値を演算回路７
に入力させてメモリ８に記憶させる。

演算回路７は、以上のようにして得られた各測定値L₀、
L_r、W₀及びW_rをメモリ８から読み出してランクフォード
値ｒを計算する。

測定が終了すると、試験片引張機構２は試験片の引張り
前の状態に復帰され、同時に標点間距離測定手段５の検
出部材もその初期位置へ復動される。このとき、標点間
距離測定手段５の可逆カウンタ55は、この検出部材の復
動によりパルス発生器53から発生するパルスをダウン方
向にカウントする。即ち、試験片の引張り終了時のカウ
ント値から減算していく。

しかる後、試験片回収機構３によって１枚目の試験片を
その引張位置から回収する。

次に、２枚目の試験片を試験片供給機構１によって引張
位置へ供給し、試験片引張機構２のチャック機構に把持
させる。そして幅寸法測定手段６により試験片の引張前
幅寸法W₀を測定し、それを演算回路７に入力する。この
測定値は、前回の引張前幅寸法W₀に代わってメモリ８に
記憶される。

次いて、標点間距離測定手段５の可逆カウンタ55のカウ
ント値を補正手段100により読み取る。この可逆カウン
タ55は、上述した検出部材の復動動作をカウントダウン
しており、その検出部材の復動動作が完了した時のカウ
ント値を保持している。標点間距離測定手段５の検出部
材は、その復動動作によって正確に元の初期位置に復帰
するとは限らず、復動動作が完了した時、元の初期位置
から若干ずれた位置にあるかも知れない。しかしその場
合には可逆カウンタ55のカウント値は０ではなく、０以
外の或る値を持っている。従って、その値を知ることに
よって、検出部材の元の初期位置からのずれ量を知るこ
とができる。そこで、本実施例においては、補正手段10
0により、検出部材の復動動作が完了した時の可逆カウ
ンタ55のカウント値を読み出し、そのカウント値に対応
するずれ量ΔＬによって試験片の引張前標点間距離L₀を
補正するようにしている。即ち、補正手段100は、その
時にメモリ８に記憶されている引張前標点間距離L₀の値
をメモリ８から読み出し、その値に上記ずれ量ΔＬを加
算して、得られた値を新たな引張前標点間距離L₀の測定
値としてメモリ８に記憶させる。即ち、L₀＝L₀＋ΔＬで
ある。これにより、検出部材がその時に実際に位置して
いる引張前標点間距離L₀を得ることができる。

以上のようにしてメモリ８に記憶されている引張前標点
間距離L₀の値を更新した後、標点間距離測定手段５の検
出部材を試験片の各標点に固着して、可逆カウンタ55を
ゼロリセットする。

そして試験片の引張りを開始し、以下同様の手順を繰り
返して、２枚目、３枚目、…の試験片の測定を行う。

以上の手順に従えば、１枚目の試験片においては、その
引張前標点間距離L₀を正確に測定したものを用い、２枚
目以降の試験片に対しては、前回の測定に用いた引張前
標点間距離L₀からの検出部材の実際のずれ量ΔＬによっ
てその引張前標点間距離L₀を補正手段100により正しく
補正した引張前標点間距離L₀を用いて測定が行われる。
従って、どの回の測定も常に正確な引張前標点間距離L₀
を用いて行われることになるので、常に正確なランクフ
ォード値ｒを得ることができる。

この種の引張試験機には、試験片の破断を検出する手段
を設けるのが望ましい。従来一般に用いられている破断
検出手段は、試験片に通電するものである。しかし、こ
の通電による方法では、比較的大掛かりな通電装置が必
要であり、また漏電や感電等といった安全面の問題もあ
った。

そこで本実施例では、板状試験片の破断を検出し得るよ
うにしている。

即ち、第１図に鎖線で示すように、本実施例の自動ラン
クフォード試験機では、制御回路４で用いられるクロッ
クパルスに基づいて時間が計測され、演算回路７は、こ
の計測された時間に基づいて、試験片引張機構２による
試験片の引張り時におけるその試験片の単位時間毎の伸
びの変化率を算出するように構成されている。即ち、演
算回路７は、標点間距離測定手段５のカウンタ55から送
られてくるパルスのカウント値に基づいて一定時間Δｔ
毎の試験片の標点間距離の伸びの量を求め、その時間Δ
ｔの間の標点間距離の伸びΔｌから、その時の変化率Δ
Ｘ＝Δl/Δｔを計算する。

試験片引張り時の標点間距離ｌの時間に対する変化を第
３図に示すが、この第３図から明らかなように、標点間
距離ｌは、その変化率ΔＸが時間とともに増大するよう
に変化する。そこで、この変化率ΔＸが、予め別の試験
によって確認して設定した破断直前の変化率の値よりも
大きくなった場合には、その試験片が破断したと見なし
ても事実上差し支えがない。

そこで、本実施例においては、演算回路７で算出した変
化率ΔＸの値を比較回路９において設定値と比較し、そ
の変化率ΔＸの値が設定値を越えた時に比較回路９から
出力信号が得られるようにしている。そして、この比較
回路９から出力信号が得られた時には、その試験片は破
断したと見なし、制御回路４からの指令によって、その
試験片に対する試験を中止するように構成している。こ
の場合、更に、比較回路９からの出力信号に基づいて警
報等を発するようにしてもよい。

このように本実施例においては、試験片の単位時間毎の
伸びの変化率をモニターし、その変化率の値が設定値を
越えた時に、その試験片が破断したと見なして試験を中
止するようにしている。従って、従来のような通電装置
等を用いることなく試験片の破断をかなり正確に検出す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、薄鋼板等の板状試験片のランクフォー
ド試験を自動的且つ連続的に行う際、１つの試験が終わ
った後、標点間距離測定手段の検出部材が正確に元の初
期位置に復帰しない場合でも、その検出部材の初期位置
のずれ量によって引張前標点間距離L₀の値が正確に補正
されるので、次の試験に用いる引張前標点間距離L₀の値
として常に正確な値を用いることができる。従って、引
張前標点間距離L₀を固定値として扱っていた従来の装置
のように、その引張前標点間距離L₀が実際の引張前標点
間距離L₀とは違っている場合でもそのまま測定を行い、
結果として、実際の値とは違った値のランクフォード値
を得てしまうという不都合を解消することができる。即
ち、本発明によれば、ランクフォード値の連続試験にお
いて常に正確なランクフォード値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による自動ランクフォード試験
機の主要部のブロック構成図、第２図は本発明の一実施
例による自動ランクフォード試験機の測定動作の流れを
示すフローチャート、第３図は試験片の標点間距離の伸
びと引張時間との関係を示すグラフ、第４図は従来の自
動ランクフォード試験機の概要を示す模式図、第５図は
試験片の引張り時における標点間距離測定手段の各検出
部材の動作を模式的に示す図である。 なお、図面に用いた符号において、 １……試験片供給機構 ２……試験片引張機構 ３……試験片回収機構 ４……制御回路 ５……標点間距離測定手段 ６……幅寸法測定手段 ７……演算回路 ８……メモリ 10……試験片 51……検出部材 53……パルス発生器 55……可逆カウンタ 100……補正手段 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小石川 高美 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式會社 君津製鐵所内 (72)発明者 石丸 龍男 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式會社 君津製鐵所内 (72)発明者 増瀬 英雄 京都府京都市北区紫野西御所田町１番地 株式会社島津製作所内 (72)発明者 大 武志 京都府京都市北区紫野西御所田町１番地 株式会社島津製作所内 (72)発明者 上田 昭夫 京都府京都市北区紫野西御所田町１番地 株式会社島津製作所内 (56)参考文献 特公 昭56−19905（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状試験片をその長手方向に引張る引張手
   段と、上記板状試験片の引張り前及び引張り後における
   上記板状試験片の幅寸法を測定する幅寸法測定手段と、
   上記板状試験片の引張り前及び引張り後における上記板
   状試験片の標点間距離を測定すべく、上記引張手段によ
   る上記板状試験片の引張り時における標点の変位に応じ
   て初期位置から移動し、引張り終了後に復動するように
   構成された検出部材及び上記板状試験片の引張り時にお
   ける上記検出部材の移動量を計測するカウンタを備えた
   標点間距離測定手段と、上記幅寸法測定手段及び上記標
   点間距離測定手段で測定された各測定値に基づいてラン
   クフォード値を算出する演算手段とを有する自動ランク
   フォード試験機において、 上記カウンタを可逆カウンタで構成して、上記検出部材
   の復動時にこの可逆カウンタを上記板状試験片の引張り
   時とは逆方向にカウントするように構成するとともに、 上記引張り前の標点間距離の測定値を記憶する記憶手段
   と、 上記検出部材の復動動作が終了した時点での上記可逆カ
   ウンタのカウント値に基づいて、上記記憶手段に記憶さ
   れた上記測定値を補正し、この補正された測定値を次の
   試験における引張り前の標点間距離の測定値として前記
   記憶手段に記憶させる補正手段とを設け、 上記補正手段による上記測定値の補正後、上記可逆カウ
   ンタをリセットするように構成したことを特徴とする自
   動ランクフォード試験機。