JPH08152391A

JPH08152391A - 材料試験機

Info

Publication number: JPH08152391A
Application number: JP29633594A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Tokuoka; 信行徳岡
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】温度雰囲気における材料試験を行う試験機にお
いて、試験片全体を短時間で熱平衡状態にする。【構成】試験片ＴＰを把持するつかみ具１、２の一方
（固定側）１は、ロッド３を介して基台４に固定された
ロードセル５に連接される。つかみ具の他方（可動側）
２は、ロッド６を介して電磁加振器７に連接され、電磁
加振器７の振動により、つかみ具１、２に把持された試
験片ＴＰに負荷が与えられる。この電磁加振器７は移動
台８に固定されるとともに、この移動台８は、基台４に
固定された大型台座９上を左右に摺動し、位置調整され
るよう構成される。また、ロッド６には差動トランスか
らなる歪みセンサ１０の可動子が設けられるとともに、
この固定子側は、移動台８に固定された小型台座１１上
を左右に摺動し、ゼロ較正されるよう構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度雰囲気での試験を
行うための恒温槽を備えた材料試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】温度雰囲気での材料試験を行う場合、試
験片を囲繞する恒温槽を設け、この恒温槽内部を加熱ヒ
ータで加熱するとともに、恒温槽内部の温度を所定の温
度間で変化させたり、所定の温度サイクルを与えたりし
て、材料特性の解析を行っている。しかし、試験片にお
いて、つかみ具に把持された部分は加熱されにくいた
め、それ以外の部分との間に熱勾配が生じ、試験片全体
が所望の温度にならないという問題がある。そこで、こ
のような状態を回避して、試験片全体がすみやかに恒温
槽内雰囲気温度に達するように、従来は、つかみ具やロ
ッド等の部品を小型化したり、熱伝導のよい材料（例え
ば、ステンレス合金、チタン合金）を使用したりしてい
た。

【０００３】しかし、小型のつかみ具やロッドでは、大
きな材料を保持したり、大きな負荷を与えることができ
ない。また、上記した熱伝導のよい材料を使用しても、
小型のつかみ具やロッドを介して恒温槽外部へ逃げる熱
の量が増加するため、従来のステンレス鋼などを使用し
た場合と比べ、熱平衡に達するまでの時間を、それほど
効果的には短縮できないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題点を解決するために創案されたものであり、その目的
は、温度雰囲気における材料試験を行う試験機におい
て、試験片全体を短時間に雰囲気温度に整合した熱平衡
状態にすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、試験片を把持
するつかみ具と、試験片を囲繞する恒温槽と、恒温槽内
部を加熱する手段若しくは冷却する手段と、恒温槽内部
の温度を所定の温度に制御するコントーラとを備えた材
料試験機において、前記つかみ具を加熱する手段若しく
は冷却する手段と、前記つかみ具の温度を検出する手段
とを併せ設け、前記コントローラは、前記つかみ具温度
検出手段からの信号に基づき前記つかみ具の温度が恒温
槽内温度と整合するよう、前記つかみ具加熱手段及び冷
却手段を制御する機能を併せ備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】試験片を囲繞した恒温槽内部の温度を測定する
手段からの入力信号に基づき、コントローラは恒温槽加
熱手段若しくは冷却手段を作動させる。このとき、つか
み具の温度を測定する手段からの入力信号に基づき、試
験片を把持したつかみ具の温度が、恒温槽内部の温度と
等しくなるように、コントローラはつかみ具加熱手段若
しくは冷却手段を作動させる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例として、本発明を動的粘弾性
測定装置に適用した例について説明する。動的粘弾性装
置は、高分子材料の温度や時間など外的要因によって変
化する物性を解析するのに最適な試験機であり、−１７
０゜Ｃ〜３００゜Ｃにおける任意の温度雰囲気で、試験
片に微小振動を与えてそのひずみ応答を測定するもので
ある。したがって、本実施例では、特にその高温の測定
領域において、正確な温度雰囲気を作り出すよう構成さ
れる。

【０００８】図１は本発明の実施例である動的粘弾性測
定装置の概略構成を示す図であり、１、２はつかみ具、
３はロッド、４は基台、５はロードセル、６はロッド、
７は電磁気加振器、８は移動台、９は大型台座、１０は
歪みセンサ、１１は小型台座、１２は試験片長さ検出
器、１３は恒温槽、１４はコントローラ、１５は加熱ヒ
ータ、１６は恒温層の熱電対、１７は恒温層の加熱ヒー
タ、１８はつかみ具の熱電対、１９はつかみ具の加熱ヒ
ータ、ＴＰは試験片である。試験片ＴＰを把持するつか
み具１、２の一方（固定側）１は、ロッド３を介して基
台４に固定されたロードセル５に連接される。つかみ具
の他方（可動側）２は、ロッド６を介して電磁加振器７
に連接され、電磁加振器７の振動により、つかみ具１、
２に把持された試験片ＴＰに、軸方向の繰返し引張・圧
縮負荷が与えられる。この電磁加振器７は移動台８に固
定されるとともに、この移動台８は、基台４に固定され
た大型台座９上を左右に摺動し、位置調整されるよう構
成される。また、ロッド６には差動トランスからなる歪
みセンサ１０の可動子が設けられるとともに、この固定
子側は、移動台８に固定された小型台座１１上を左右に
摺動し、ゼロ較正されるよう構成される。さらに、移動
台８には差動トランスからなる試料片長センサ１２の可
動子が設けられるとともに、この固定子側は基台４に固
定される。

【０００９】一方、試験片ＴＰ及びつかみ具１、２は、
恒温槽１３に囲繞され、恒温槽１３には、コントローラ
１４に電気的に接続された加熱ヒータ１５と熱電対１６
とが設けられるとともに、つかみ具１、２にも、コント
ローラ１４に電気的に接続された加熱ヒータ１７と熱電
対１８とが設けられる。また、コントローラ１４には、
ロードセル５、電磁加振器７、歪みセンサ１０、及び試
験片長さ検出器１２が電気的に接続される。

【００１０】次に、図１の動的粘弾性測定装置の動作を
説明する。最初に、試験片ＴＰの長さに合わせて、移動
台８を動かし、つかみ具１、２の間に試験片ＴＰを把持
する。このとき、試験片長さ検出器１２によって、試験
片ＴＰの長さが測定される。そして、歪みセンサ１０の
固定子側を移動させ、ゼロ較正する。

【００１１】このような試験準備を終えた後、試験片Ｔ
Ｐに振動を与えるように、コントローラ１４に指令す
る。この指令を受けて、コントローラ１４が電磁加振器
７を作動させ、試験片ＴＰに対する負荷が開始される。
このとき、ロードセル５は、電磁加振器７の振動によっ
て試験片ＴＰに与えらえた荷重値を検出し、この荷重信
号はコントローラ１４へ入力される。このコントローラ
１４は、この荷重信号に基づいて、電磁加振器７の振動
の振幅及び周期を調整することが可能である。また、歪
みセンサ１０は、負荷された試験片ＴＰの伸び値を検出
し、この伸び信号がコントローラ１４へ入力される。

【００１２】一方で、試験片ＴＰを所定の温度雰囲気に
するべく、コントローラ１４は、試験片ＴＰを囲繞する
恒温槽１３内部を加熱する加熱ヒータ１５を作動させ
る。なお、コントローラ１４は、恒温槽１３の熱電対１
６からの入力信号に基づいて、加熱ヒータ１５をフィー
ドバック制御するので、恒温槽１３内部は、速やかに所
定の温度雰囲気となる。

【００１３】また、このとき、両つかみ具１、２の温度
が、恒温槽１３内部の雰囲気温度とすみやかに等しくす
るように、コントローラ１４は、両つかみ具１、２に埋
め込まれた加熱ヒータ１７を作動させる。なお、コント
ローラ１４は、両つかみ具１、２の熱電対１８からの入
力信号に基づいて、加熱ヒータ１７をフィードバック制
御するので、両つかみ具１、２は、速やかに所定の温度
となる。

【００１４】したがって、試験片ＴＰにおけるつかみ具
１、２で把持された部分とそれ以外の部分とは、温度雰
囲気に変化を与えても、速やかに、同一の温度雰囲気と
なるので、試験片ＴＰ全体には熱勾配が発生することな
く、熱平衡状態が維持されることになる。

【００１５】このような測定により、コントローラ１４
は、ロードセル５で検出された荷重値に対する試験片Ｔ
Ｐの伸び値の特性データを連続して得ることができ、こ
の特性データに基づいて、従来と同様の材料特性の解析
を行う。なお、この特性データは、プロッタ等の印刷装
置やＣＲＴ等の表示装置へ出力することも可能である。

【００１６】なお、本実施例では、動的粘弾性測定装置
において説明したが、温度雰囲気で行う引張試験、圧縮
試験、疲労試験に適用することも可能であることは言う
までもない。また、本実施例では、高温の測定領域にお
ける試験について説明したが、冷却装置を備えること
で、低温の測定領域において試験することも可能であ
る。

【００１７】また、本発明は、以下のような構成例も含
む。

【００１８】（１）つかみ具１、２の加熱ヒータ１７
は、つかみ具１、２に設けても、ロッド３、６における
つかみ具１、２の近傍に設けてもよい。すなわち、試験
片を把持するつかみ具と、試験片を囲繞する恒温槽と、
恒温槽内部を加熱する手段若しくは冷却する手段と、恒
温槽内部の温度を所定の温度に制御するコントーラとを
備えた材料試験機において、前記つかみ具を加熱する手
段若しくは冷却する手段を、つかみ具若しくはつかみ具
近傍の少なくとも一方に設けるとともに、前記つかみ具
の温度を検出する手段とを併せ設け、前記コントローラ
は、前記つかみ具温度検出手段からの信号に基づき前記
つかみ具の温度が恒温槽内温度と整合するよう、前記つ
かみ具加熱手段及び冷却手段を制御する機能を併せ備え
たことを特徴とする材料試験機。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、温度雰囲気における材料試験
を行う試験機において、恒温槽内部とともにつかみ具に
ついても加熱するようにしたので、熱勾配を発生するこ
となく、短時間で試験片全体を熱平衡状態にすることが
可能となった。したがって、測定データの精度が向上し
た。

【００２０】また、大型のつかみ具を使用しても、同様
に熱平衡状態を得られるので、大きな負荷を与える試験
や大型試験片についての試験が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である動的粘弾性測定装置の
概略構成を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験片を把持するつかみ具と、試験片を
囲繞する恒温槽と、恒温槽内部を加熱する手段若しくは
冷却する手段と、恒温槽内部の温度を所定の温度に制御
するコントーラとを備えた材料試験機において、前記つ
かみ具を加熱する手段若しくは冷却する手段と、前記つ
かみ具の温度を検出する手段とを併せ設け、前記コント
ローラは、前記つかみ具温度検出手段からの信号に基づ
き前記つかみ具の温度が恒温槽内温度と整合するよう、
前記つかみ具加熱手段及び冷却手段を制御する機能を併
せ備えたことを特徴とする材料試験機。