JPS6055005B2 - 材料試験機における試験片伸び測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゴムあるいはプラスチックなどのように伸び
が大きい試験片に対して長大伸びと微細伸びが測定でき
る試験片伸び測定装置に関するものである。

ゴムあるいはプラスチックなどのように引張荷重に対
してその伸びが大きくあられれる試験片の伸び測定にあ
たつては、測定装置は試験片にその測定装置のレバー片
などを取り付け、伸びに応じてレバー片をサーボ機構な
どにより移動させてその移動量から測定する方式が主と
して採用されている。

ところで、このような伸びの大きな試験片を対象とす
る測定装置は、その測定範囲が大きいためまた特に測定
装置の試験片に接触する測定レバーを移動させその移動
量から測定する関係上、精度が充分でなく特に微小な伸
び測定の精度はきわめて低い。

このような試験片の伸び測定においては、微小伸びも長
大伸びもともに精度よく測定できることが望まれる。
本発明はこのような要求に応じ得る材料試験機における
試験片の伸び測定装置を提供しようとするものである。

第１図は本発明の試験片伸び測定装置の構成をブロッ
ク的に示す図である。

図において１は材料試験機（図示せず）によつて試験片
２６（第２図）に荷重が負荷されたときその荷重を計測
するロードセルを示し、２は荷重と伸びなどを計測する
レコーダを示す。１７、１８は試験片２６に取り付けら
れる変位検出レバーＤＬ、ＤＬ’の構成要素である検出
器を示し、その構成は第２図、第３図において詳細に示
されている。

すなわち第２図において、ＤＬ、ＤＬ’が変位検出レ
バーで、それぞれ試験片２６に取り付けられるレバー片
２２′、２３′と、後述するサーボ機構により移動が与
えられるレバー基台２２、２３と、検出器１７、１８と
によつて構成されている。

この検出器１７，１８の構成はたとえば第３図に示すよ
うにレバー片２３″がレバー基台２３に対してピン３６
を中心に傾動自在にされており、このレバー片２３″の
試験片２６の伸びによる傾斜をマグネスケール４０が検
出するようになつている。マグネスケール４０は傾斜角
に比例したパルス信号を検出信号として発生する。３７
は復元用バネである。

なお２４，２５はレバー片２２″，２３゛を試験片２６
に取り付ける取付具でナイフエッジなどが使用されかつ
レバー片２２″，２３″が試験片２６に対して回動自在
な構造になつている。

そしてさらにレバー片２２″，２３″は試験片２６が伸
びるに従つてレバー片も追従するよう伸縮自在になつて
いる。レバー片２２″，２３″の傾斜により発生する検
出信号が後述するようにサーボ機構に入力されると、そ
のサーボモータ７，８が回転駆動され、その出力によつ
てプーリ３０〜３３とローブ３８，３９からなる作動機
構が駆動され連結具３４，３５を介してレバー基台２２
，２３が移動される。

いわゆる自動平衡方式であつて、試験片２６には測定力
は殆んど作用しない。このように変位検出レバーＤＬ，
ＤＬ″が試験片の伸びを検出すると、その検出信号によ
つてサーボ機構、作動機構が作動されて変位検出レバー
ＤＬ，ＤＬ″がその試験片の伸びに沿つて移動されるよ
うになつているが、このような構成は従来より公知であ
る。

なお第２図において、２８，２９はレバー基台２２，２
３を試験片２６の伸びの方向に沿うよう案内する案内具
で、試験機の機枠Ｆに垂架した案内棒２７により案内作
動する。本発明の第一の実施例の試験片伸び測定装置は
、上記のとおりサーボ機構ならびに作動機構によつて試
験片の伸びに追従しその移動量から試験．片の伸びを測
定する変位検出レバーに、試験片の伸びを敏感に検知す
る検出機構が設置されている。より具体的にいえば、変
位検出レバーは試験片が伸びるとそれを検知して検出信
号を発してサーボ機構に伸びを伝えるのであるが、さら
に変位・検出レバーはその伸びが一定範囲まではその伸
び量に比例して検出信号を発生することができる構造に
なつている点である。これは前記したとおり、レバー片
２２″，２３゛が試験片２６の伸びによつてレバー基台
２２，２３に対して傾斜しそれを検出器１７，１８が検
出する構成となつているからである。

したがつて本発明においては伸びが一定量の範囲内まで
は変位検出レバーＤＬ，ＤＬ″からの検出信号、すなわ
ち具体的には検出器１７，１８からの検出信号が伸び表
示記録を行なうレコーダ２に入力され、それ以上の伸び
に対してはサーボ機構、作動機構を作動させて変位検出
レバーＤＬ，ＤＬ″の移）動量またはそれに相応する信
号がレコーダ２に入力されるようになつている。このよ
うな構成は、第１図のブロック図により明らかであつて
、検出器１７，１８からの出力（検出信号）は後述する
ように各サーボ機構にも・入力されているが、他方制御
回路６にも入力され回路切換スイッチ２０を介してレコ
ーダ２に入力され伸び一荷重（Ｌ上）曲線などを記録す
るのに利用される。

この場合制御回路６に入力される検出信号は変位検出レ
バー固定での微小伸びに対・応する検出信号で、その出
力はＥ，である。検出器１７，１８からの検出信号によ
つてサーボ機構、作動機構が作動される構成について、
以下検出器１７とそれによるサーボ機構など（変位検出
レバーＤＬ）を代表して説明する。検出信号はスイッチ
１５を介してサーボ増幅器９に入力されるようになつて
おり、このサーボ増幅器９の出力によつてサーボモータ
７が回転駆動され、この回転量に相応してポテンショメ
ータ４が作動する。このポテンショメータ４は変位検出
レバーＤＬ，ＤＬ″の移動に連動し、ポテンショメータ
４からの出力が制御回路６に入力され、この制御回路６
から長大な伸び信号Ｅ１として出力され回路切り換えス
イッチ２０を経てレコーダ２に入力される。ところで、
検出器１７からの検出信号はそれがすべてサーボ増幅器
９に入力されるのではなく、スイッチ１５が作動してい
るときに入力されるのである。

すなわち最初試験片２６の伸びは微小で、このときはレ
バー片２２″がレバー基台２２に対して傾斜するのみで
微小な検出信号を発しており、スイッチ１５は作動して
いない。したがつてこのときの検出信号は制御回路６に
出力されおよび自動設定器１１に入力されるのみである
。この設定器１１はレバー片２２゛のレバー基台２２に
対する傾斜が所定の値に達したとき信号を発してスイッ
チ１５を自動的に作動させるものであり、その作動によ
つてそれ以後すなわちその所定の傾斜角度になつた状態
のままそれを基準傾斜角信号として検出信号はサーボ機
構（サーボ増幅器）に入力されるようになるのである。
したがつて以後の伸び測定においてはポテンショメータ
４からの出力が信号Ｅｌとなつてレコーダ２に入力され
ることになる。以上のような動作は他方の変位検出レバ
ーＤＬ″とそのサーボ機構、作動機構についても同様で
ある。

すなわち５がポテンショメータ、８がサーボモータ、１
０がサーボ増幅器、１２が自動設定器および１６がスイ
ッチである。３はポテンショメータ４，５から制御回路
６を経て出力される信号（アナログ信号）をパルス変換
するとともに、伸び量一定間隔ごとにパルス状に出力す
るパルス発生器で、レコーダ２の右方に示すように荷重
一時間（Ｌ−Ｔ）又は伸び一時間（Ｅ−Ｔ）の記録をつ
くる場合に有益である。

１９はロードセル１からの出力とパルス発生器３からの
出力をレコーダ２に切り換え入力させる切換スイッチで
ある。

第１図の構成から明らかなとおり、本発明によれば試験
が開始される最初における比較的小さい試験片の伸び（
微少伸び）においては従来のように変位検出レバーをサ
ーボ機構などによつて変位゛させることなく、変位検出
レバー内における検出器（傾斜角による検出方式の検出
器）で検出するようにして精度を高めるようにし、その
伸びが所定の値以上に達するとサーボ機構、作動機構を
作動させて変位検出レバーを移動させその移動量からあ
るいは移動量に相当する信号から伸びを測定するように
して長大な伸びを精度よく測定するようにしたものであ
る。

しかし試験片の種類によりあるいはその他の条件により
微少伸び測定を所定の値にまで行なわせるまでもなく、
適宜の値のときにサーボ機構の利用による伸び測定に切
り換る必要がある。

その場合設定器は自動でなく適当なとき手動操作によつ
て値を設定できる手動設定器が必要となる。第４図はそ
の場合の実施例を示しており１３が手動設定器てある。
第４図は第１図のような装置全体を示すブロック図では
なくスイッチ１５、設定器１３を中心に要部のみを示す
ブロック図である。

この手動設定器１３にはレコーダ２をみながらその値か
ら測定方式を切り換える必要があるとき即座に手動操作
（ボタン押し）でスイッチ１５を作動できるようなもの
も含まれる。この場合値が零のとき手動操作することも
できる。本発明は手動、自動いずれの設定器を設置する
ものも含まれる。本発明の第２の実施例の試験片伸び測
定装置は自動設定器と手動設定器をもとに装備するもの
であつて、いかなる材料の試験にも適用できるものであ
る。

この構成は第５図に示されている。第５図は第４図と同
様要部のみを示すブロック図であるが、図において１１
が自動設定器であり、１３が手動設定器を示している。
１４は検出器１７からの検出信号を自動設定器１１に入
力させるか手動設定器１３に入力させるかの切換スイッ
チで必須の構成要素である。

１５″は設定器１１又は１３からの信号によつて作動す
るスイッチで、作動することにより検出信号をサーボ増
幅器９に入力させる。

本発明の材料試験機における試験片伸ひ測定装置は上記
以外にもいくつかの変形例が可能である。

第１の変形例は変位検出レバーであり、特にその構成要
素の中の検出器である。

マグネスケールによる変位検出方式のみならず、差動ト
ランスあるいはストレンゲージ方式の検出器も適用可能
である。第２の変形例はサーボ機構、作動機構であり、
特に作動機構は第２図に示すようなプーリ・ローブから
なる機構には限定されない。

第３の変形例は伸び表示、記録方式であるが、これはも
ちろん本発明の構成要件に含まれていな・い構成である
が図示例のようなレコーダのみに限定されず、デジタル
表示計だけのものでもよい。

ポテンショメータから電圧（アナログ）信号としてとり
出す方式でなく、パルスエンコーダを付設すればパルス
変換器は不要になろう。すなわち作）動機構のプーリな
どの回転からパルスを出力させる方式などである。本発
明は以上説明したとおりであり、ゴムやプラスチックは
もちろん他のいかなる材料においても微少伸びと長大伸
びの測定をともに精度良好に行なうことができる。

特に伸びの大きい試験片の試験に有益てその材料の分析
、研究に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置全体を示すブロック、第２図は変位
検出レバーとその作動機構を中心に示す概略図、第３図
は変位検出レバーの要部を拡大して示す図、第４図、第
５図は本発明の構成をブロック的に示す図である。 １・・・・・・ロードセル、２・・・・・ルコーダ、４
，５・・・・・・ポテンショメータ、６・・・・・・制
御回路、７，８・・・・・・サーボモータ、９，１０・
・・・・・サーボ増幅器、１１，１２・・・・・・自動
設定器、１３・・・・・・手動設定器、１４・・・・・
・切換スイッチ、１５，１５″，１６・・・・・・スイ
ッチ、１７，１８・・・・・・検出器、１９，２０・・
・・・・切換スイッチ、２２，２３・・・・・ルバー基
台、２２″，２３゛・・・・・ルバー片、２４，２５・
・・・・・取付具、２６・・・・・・試験片、ＤＬ，Ｄ
Ｌ″・・・・・・変位検出レバー、３０〜３３・・・・
・・プーリ、３８，３９・・・・・・ローブ、３４，３
５・・・・・・連結具、４０・・・・・・マグネスケー
ル、３６・・・・・ゼン、３７・・・・・・復元用バネ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試験片に取り付けらるレバー片と、このレバー片を
   傾斜可能に保持するレバー基台と、レバー片が試験片の
   伸びによりレバー基台に対して傾斜するときその傾斜角
   に比例した検出信号を発生する検出器と、この検出信号
   によつてサーボモータを回転駆動するサーボ機構と、こ
   のサーボモータの回転により前記レバー基台を試験片の
   伸びに沿つて移動させる作動機構と、前記レバー片が試
   験片の伸びによつてレバー基台に対して傾斜しその傾斜
   角が所定値に達したとき前記検出信号を前記サーボ機構
   に伝達する設定器とを備え、レバー片のレバー基台に対
   する傾斜によつて発生する検出信号による試験片の微小
   伸び測定と、作動機構によるレバー基台の移動量に相応
   する信号から試験片の長大伸びが測定できるようにした
   ことを特徴とする材料試験機における試験片伸び測定装
   置。