JPH10170208A - 伸び計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 構成が簡略で精度の高い測定ができる伸び計
を提供する。 【解決手段】 試験片ＴＰの各標線に係止されるととも
に試験片ＴＰの伸びに連動し可動する一対の可動アーム
１，２と、この両可動アーム１，２に対応して設置され
た２個の固定滑車９，１０と、この２個の固定滑車９，
１０の下方位に配置され昇降自在な１個の動滑車１１
と、これら可動アーム１，２両端が接続され中間部がこ
れら固定滑車９，１０と動滑車１１に巻回するよう配設
された線条体５と動滑車１１の回転量を検出する回転形
エンコーダ１２を具備して構成され、試験片ＴＰの両標
線が差を有して変位すると、動滑車１１は両可動アーム
１，２の変位差分のみ回転し、試験片ＴＰの標線間の伸
びに相当する回転が生じ、この動滑車１１の回転が回転
形エンコーダ１２にて検出されカウンタ１５にて測定さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、材料試験機によ
り試験片を負荷したとき、その試験片の伸びを測定する
伸び計に関する。

【０００２】

【従来の技術】材料試験機における試験片の伸びを測定
する伸び計は、試験片に直接的に接触しないで測定する
非接触式伸び計と試験片に直接的に接触して測定する接
触式伸び計の２種類に大別されるが、試験片の伸びを正
確に測定できる点では後者が優れている。

【０００３】この接触式伸び計にも多くの方式が採用さ
れ、試験片の各標線に係止されるそれぞれの検出部材た
とえば一対のレバーやアームを使用して試験片の伸びに
連動する両レバー間の角度変位から試験片の伸びを測定
する方式や両アームの試験片方向変位差から試験片の伸
びを測定する方式が多く採用されている。この中で後者
の両アームの変位差測定方式は精度が高いことからよく
利用されているが、この方式の一つとして両アームの変
位差を線条体と固定滑車の組み合わせで取り出し測定す
る方法が提案されている。この方法は両アームのそれぞ
れの変位をそれぞれの固定滑車の回転に変換し、このそ
れぞれの固定滑車の回転を別々の回転検出器例えば回転
形エンコーダ等にて検出する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この両アームの変位差
を線条体と固定滑車の組み合わせで行う方法は、それぞ
れの固定滑車の回転を別々の回転形エンコーダにて検出
するため、２個の回転形エンコーダが必要であり、構成
が複雑にして高価である。また、個々の回転形エンコー
ダからの出力を差引演算する電気的回路が必要で、誤差
や故障が生じ易い等の問題点も有する。この発明はこれ
らの問題点を解決する伸び計を提供せんとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明が提供する伸び
計は、それぞれの先端が試験片の各標線に係止されると
ともに試験片が負荷されたときの試験片の伸びに連動し
案内機構にて可動する一対の可動アームと、この両可動
アームに対応してそれぞれ設置された２個の固定滑車
と、この２個の固定滑車の下方位に配置され昇降自在な
１個の動滑車と、前記一対の可動アームのそれぞれに両
端がそれぞれ接続されるとともにその中間部が一方の固
定滑車を巻回した後前記動滑車を巻回しさらに他方の固
定滑車を巻回するよう配設された線条体と、試験片の伸
びによる両可動アームの可動量差に基づく前記動滑車の
回転量を検出する検出器とを具備して構成したもので、
動滑車の回転が試験片の伸びに相応し、前記検出器具体
的には例えば回転形エンコーダからの出力信号によって
試験片の伸びが測定される。

【０００６】したがって、検出器すなわち回転形エンコ
ーダ等が１個で試験片の伸びを精度よく検出できる。ま
た、動滑車と回転検出器が一体となって昇降するので、
これら動滑車と回転検出器等の重量を可動アーム側の重
量と平衡（バランス）させるための重錘を兼ねさせるこ
とができ、重錘自体（別個に吊設する重錘）を小さくま
たは省略でき、構成の簡略化が図れる。

【０００７】

【発明の実施形態】以下、この発明の伸び計を図面に示
す実施例にしたがって説明する。

【０００８】図１はこの発明の伸び計の原理的な構成を
示す斜視図で、伸び計の全体を纏めて収納するケース１
８等が仮想的に図示されている。図２は外観を示す斜視
図で伸び計が試験片の伸びを測定している状態が示され
ている。

【０００９】それぞれの先端が試験片ＴＰの各標線にそ
れぞれ係止される一対の可動アーム１，２は、図示例で
はＴ字形をなし、各アームの先端部には試験片ＴＰに係
止するためのピン１Ｎ，２Ｎと試験片ＴＰを挟持するス
プリングワイヤ３，４が付設されている。すなわち、ピ
ン１Ｎ，２Ｎの尖端を試験片の標線に刺しスプリングワ
イヤ３，４で挟持固定し、各アームの先端部を試験片Ｔ
Ｐの各標線に係止することができる。一対の可動アーム
１，２のそれぞれの底辺枠は、２個のコロで構成される
案内機構６，７に挟持されていて、可動アーム１と２が
それぞれ試験片の伸びに連動して昇降するのを可能にす
る。この可動アーム１と２は剛性を有するとともに軽量
な材質例えばアルミ合金やプラスチック材等で製作され
る。この可動アーム１と２は、図２に示すようにケース
１８のスリットＳ１，Ｓ２を経て外方に伸出している。

【００１０】この一対の可動アーム１，２に対応して２
個の同径の固定滑車９，１０がケース１８に設置された
支軸８に回転自在に取り付けられている。他方、一対の
可動アーム１，２の上端には、１本の線条体例えばワイ
ヤ５の両端５Ｓと５Ｔがそれぞれ接続されている。この
ワイヤ５の中間部は一方の固定滑車９を巻回した後動滑
車１１を巻回し、さらに他方の固定滑車１０を巻回して
いる。すなわち、ワイヤ５は両方の固定滑車９，１０の
巻回部分からループを形成し、このループの部分に動滑
車１１が配置されているのである。この動滑車１１は固
定滑車９，１０の位置より下方にてかつ昇降自在に配置
される。ところで、動滑車１１と固定滑車９，１０への
ワイヤ５の巻回は具体的には１回転以上巻き付けられて
いて、これら各滑車９，１０，１１からワイヤ５が外れ
ないよう、また各滑車９，１０，１１とワイヤ５との間
に滑りが発生しないよう工夫されている。

【００１１】動滑車１１を支持する支軸１６は両側で軸
受１７に支持されているが、支軸１６の左端は軸受１７
を貫通してこの軸受１７に固定設置された回転形エンコ
ーダ１２に連結され、動滑車１１の回転量が回転形エン
コーダ１２によって検出されるようになっている。さら
に、この両側の軸受１７には吊持枠１３を介して重錘１
４が吊下され、前記両可動アーム１，２側重量との平衡
が保持される。この場合、可動アーム１，２側の重量は
２個の可動アーム自体の重量がその殆どを占めるが、重
錘１４側は動滑車１１、支軸１６、軸受１７および回転
形エンコーダ１２の重量も加えられるので、可動アーム
１，２の重量に比して重錘１４の重量を軽量化すること
ができる。ただ、可動アーム１，２側の重量と重錘１４
側の重量を完全に一致させると、ワイヤ５に緩み等が生
じることがあり得るので、実際には重錘１４側の重量を
若干大きく設定し、ワイヤ５にテンションを与えるよう
になっている。

【００１２】１５は回転形エンコーダ１２からの出力信
号（デジタル信号）を受けて試験片ＴＰの変位量（伸
び）を計測するカウンタである。このカウンタ１５の出
力は、図示していないが材料試験機ＴＭの計測部に入力
され、試験片ＴＰの伸びが測定される。このカウンタ１
５はケース１８に付設された容器１９に収納されてい
る。回転形エンコーダ１２とカウンタ１５とはリード線
で接続されているが、リード線は動滑車１１の昇降に支
障を生じないよう十分な長さと弛みを有している。以上
の構成要素からなる伸び計はケース１８にて纏められて
収納されているが、このケース１８は、図２に示すよう
に取付具２０を介して材料試験機ＴＭのフレーム例えば
クロスヘッド等に着脱可能に固定設置される。

【００１３】この発明が提供する伸び計の構成は以上説
明したとおりで、取付具２０を介して材料試験機のフレ
ームに対し、かつ両チャックＣＫに把持された試験片Ｔ
Ｐの位置に近接して取り付けられる。そして、ケース１
８から伸出した各可動アーム１，２を試験片ＴＰの各標
線に位置させ、把持手段１Ｎ，２Ｎ，３，４にて各可動
アーム１，２を試験片ＴＰに係止させる。この時試験片
ＴＰの伸びは零であり、カウンタ１５を零にセットす
る。以上の試験準備を完了した後試験に移るが、材料試
験機の負荷機構（図示せず）を駆動させ、下チャックＣ
Ｋを降下させて試験片ＴＰに負荷をかけていく。

【００１４】試験において試験片が負荷されると、例え
ば金属の丸棒試験片のように標線間中央部が括れる試験
のように主として下標線側のみが下方へ変位する場合
は、可動アーム２のみが変位して動滑車１１は試験片の
標線間の伸びに相当して回転され、この回転量が回転形
エンコーダ１２にて検出されカウンタ１５にて測定され
る。また例えばゴム材の試験片のように試験片全域が伸
び両標線の外側も伸びて両可動アームがともに下方に変
位する場合、試験片ＴＰの両標線が差を有して変位する
が、この場合には両可動アーム１，２が変位して、動滑
車１１は両可動アーム１，２の変位差分のみ回転し、試
験片ＴＰの標線間の伸びに相当する回転が生じ、この動
滑車１１の回転が回転形エンコーダ１２にて検出されカ
ウンタ１５にて測定される。さらに試験機の誤動作等に
起因して両チャックＣＫがともに変位し、試験片ＴＰが
平行移動した場合は、試験片ＴＰの標線間の伸びが生じ
ていないので、両可動アーム１，２が等しく変位し、し
たがって動滑車１１は回転せずカウンタ１５からは検出
信号は出力されない。このようにして、試験片ＴＰの両
標線間の実質的な変位量（伸び量）のみが測定されるこ
とになる。

【００１５】この発明の特徴は以上説明したとおりであ
るが、その要旨を逸脱しない範囲でいくつもの変形実施
例を挙げることができる。以下この点について説明す
る。

【００１６】まず、可動アームの形状、構成、材質であ
るが、図示例のようなＴ字形に限定されず、また試験片
への係止方法も図示のような方法以外に操作簡略なピン
セット方式等を採用できる。また、材質についてもステ
ンレス材等を利用できる。なお、図示例では互いの可動
アームの試験片への係止位置が表面と裏面で異なってい
るが、これは２個の固定滑車を併設したことによるもの
で、ともに表面で係止させることが必要な場合は裏面側
に伸びるアームが表面側に位置するよう途中を曲折させ
ればよい。

【００１７】２個の固定滑車は図示例では同径であるが
必ずしも同径である必要はない。要はそれぞれの可動ア
ームの変位量が動滑車の回転に正しく伝達されればよい
のである。この２個の固定滑車の位置も特定されるもの
ではない。

【００１８】線条体については、細いピアノ線などのワ
イヤが利用できるが、金属線のみならず安価な合成樹脂
材の細線や滑車（プーリ）の材質にマッチして滑りの生
じない材質を採用することもできる。しかも、この線条
体の滑車への巻回は１回転以上巻き付けていることが望
ましいが１回転巻き付けしないで巻き付け補助プーリを
付設するような変形例も実現可能である。線条体をタイ
ミングベルトで構成して滑車との間に滑りが生じないよ
う工夫することもできる。なお、試験片を加熱しながら
試験するような場合は、試験片側に位置するワイヤが熱
的に変化するので、熱膨脹係数の小さい材料を採用する
のが望ましい。あるいは、図示例においては固定滑車９
を固定滑車１０より上方に偏位させて、可動アームから
固定滑車までの距離（線条体の長さ）をほぼ等しくする
等の工夫も可能である。

【００１９】動滑車の大きさ（直径）については、２個
の固定滑車の配置（間隔）に合わせるのがワイヤを鉛直
方向に配設する関係で好ましいが、この大きさを小さく
変えると試験片の伸び量に対して動滑車の回転量が増大
し、伸び測定の感度を高めることができる。したがっ
て、大きさの異なるいくつかの動滑車を用意しておき、
適宜好適な動滑車を選択使用するようにすることも可能
である。

【００２０】動滑車の回転量を検出する検出器について
は、図示例では回転形エンコーダとしたが、ポテンショ
メータ等を採用することも可能である。このポテンショ
メータの場合は動滑車の回転量と昇降量が比例する関係
から、動滑車の昇降動作でポテンショメータを作動させ
ることになる。昇降量はアナログ量でありパソコン等に
て計測するためには、このポテンショメータの出力をＡ
／Ｄ変換器にて変換して取り出す必要がある。そして、
試験片に負荷がかかる前の抵抗値を零とし、負荷がかか
った場合の動滑車の昇降量（回転量に相当する量）によ
る抵抗値の変化分を伸び量として検出することになる。

【００２１】重錘については、上記したとおり動滑車と
支軸と軸受および回転形エンコーダの重量も重錘として
機能するので、これらの重量の和が可動アーム側の重量
と等しくあるいは若干大きく製作すれば重錘を省略する
ことができ、したがって図示例のような別個の重錘を特
別に吊設することに限定されるものではない。

【００２２】さらに図示例では、これら各構成要素を纏
めてケースに収納する形としたが、これらを個々にある
いは部分的に纏めて材料試験機のフレームに固定設置し
てメンテナンスを良好ならしめる形とすることも可能で
ある。また、ケース１８に開閉扉を設けて内部の作動を
定期的にチェックできるようにしてもよい。さらに試験
片の形は図示例のような平板形に限定されるものではな
く、丸棒鋼の試験片に対してもこの発明の伸び計は適用
可能である。また試験機もねじ竿の回転により負荷を与
えロードセルで荷重計測を行う電気計測形試験機や油圧
負荷式の万能試験機等あらゆる形式の試験機に適用可能
で、このように試験機の形式や試験片の種類、形状等に
左右されるものではない。この発明が提供する伸び計
は、これらすべての変形実施例を包含するものである。

【００２３】

【発明の効果】この発明は従来の伸び計に比して，１個
の滑車の回転量を検出するのみで試験片の伸び量を測定
でき、測定機構、電気回路の簡略化が図られる。また、
検出器が１個になることによって、計測装置が簡単とな
り、測定精度を高めることができる。しかも、動滑車と
その回転検出器が一体となって昇降するので、これら動
滑車と回転検出器等の重量を可動アーム等の重量と平衡
（バランス）させるための重錘として機能させることが
でき、別個の重錘を小さくまたは省略できるので構成の
簡略化が図られる。このように精度良好にして構成簡
略、低価格で経済的な伸び計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の伸び計の原理的構成を示す斜視図で
ある。

【図２】この発明の伸び計の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，２…可動アーム ５…ワイヤ ６，７…案内機構 ８，１６…支軸 ９，１０…固定滑車 １１…動滑車 １２…回転形エンコーダ １４…重錘 １５…カウンタ １７…軸受 １８…ケース １９…容器 ２０…取付具 Ｓ１，Ｓ２…スリット ＴＰ…試験片 ＴＭ…材料試験機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれの先端が試験片の各標線に係止さ
   れるとともに試験片が負荷されたときの試験片の伸びに
   連動し案内機構にて可動する一対の可動アームと、この
   両可動アームに対応してそれぞれ設置された２個の固定
   滑車と、この２個の固定滑車の下方位に配置され昇降自
   在な１個の動滑車と、前記一対の可動アームのそれぞれ
   に両端がそれぞれ接続されるとともにその中間部が一方
   の固定滑車を巻回した後前記動滑車を巻回しさらに他方
   の固定滑車を巻回するよう配設された線条体と、試験片
   の伸びによる両可動アームの可動量差に基づく前記動滑
   車の回転量を検出する検出器とを具備し、前記検出器か
   らの出力信号にて試験片の伸びを測定するようにしたこ
   とを特徴とする伸び計。