JPS61269008A

JPS61269008A - 試験片の伸び測定装置

Info

Publication number: JPS61269008A
Application number: JP11189485A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Ibaraki; 茨木　正智; Shigeo Kawasue; 繁雄川末
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1986-11-28
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPH0739936B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、透明性を有する試験片、たとえばナイロン
やビニロン、さらにはフィルムなどの試験片について引
張試験をその他の材料試験を行な　　　　　：う際に使
用される伸び測定装置に関する。

（従来の技術とその問題点）試験片の伸び測定装置には種々のものがあるが、大別し
て接触方式と非接触方式との２種類が存在する。このう
ち接触方式は試験片に付された標線または標点に伸び測
定装置の接触片を直接接触させることによって、試験片
の伸びを電気的に検出する方式である。ところがこの方
式では、接触片の接触による不要な力が試験片に作用す
るために、引張力と伸びとの関係に誤差が生じてしまっ
て、高精度の測定ができないという欠点がある。

一方、非接触方式は、光を試験片に投射してその反射光
を観測する方式であるが、この場合も精度に問題がある
という欠点がある。

（発明の目的）この発明は、上述の欠点の克服を意図しており、透明性
を有する試験片の伸び測定に際して、非接触かつ高精度
の伸び測定を行なうことのできる試験片の伸び測定装置
を提供することを目的とする（目的を達成するための手
段）上述の目的を達成するため、この発明にかかる試験片の
伸び測定装置では、透明性を有する試験片の表面に複数
の不透明標線を設けることを前提とし、■上記標線のう
ち、対応する標線をはさんで設けられた投光手段および
受光手段と、■所定の状態における受光手段と標線との
相対的位置関係に基いて、標線上の所定位置を基準位置
として設定する基準位置設定手段と、■試験片の伸びに
よって生ずる上記基準位置の移動量を、受光手段の受光
出力と基準位置設定手段の設定出力とに基いて検出する
基準位置移動量検出手段と、■基準位置移動量検出手段
の検出出力に基いて、受光手段を上記基準位置の移動に
追従して移動させる受光手段移動手段と、■受光手段の
移動量を検出する受光手段移動量検出手段とを複数組備
え、受光手段移動量検出手段のそれぞれの出力に基づい
て試験片の伸びを測定している。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例である試験片の伸び測定装
置の概略側面図であり、第２図は、第１図中に示した投
光器１．３８と受光器１４ａとの周辺を示す斜視図であ
る。以下、これらの図を参照して、この実施例の機構的
構成を説明する。なお、第１図中の他の投光器１３ｂや
受光器１４ｂも、第２図に示すものと同様の構成を有し
ている。

この実施例における伸び測定装置１は、ナイロンやビニ
ロンなどの透明性を有する試験片２の伸び測定に使用さ
れるものであって、この試験片２は、引張試験装置（図
示せず）に設けられたチャック３ａ、３ｂによって保持
されており、このチャック３ａ、３ｂを介して与えられ
る引張力によって、図の下方へと引張られるようになっ
ている。

そして、上記伸び測定装置１はこの引張試験装置のヨー
ク４に固定された支持杆５によって支持されている。こ
の支持杆５の上端部下面には、２個のサーボモータ６ａ
、６ｂ　（サーボモータ６ｂはサーボモータ６ａの向う
側に位置する。）が設けられており、各サーボモータ６
ａ、６ｂには、ネジ杆７ａ、７ｂがそれぞれ接続されて
いる。互いに平行に下方に伸びるこのネジ杆７ａ、７ｂ
のそれぞれの下端は、上記支持杆５の下端部に設けられ
たエンコーダ８ａ、８ｂ（エンコーダ８ａは第１図中で
は図示を省略されている。）にそれぞれ接続されており
、これらのエンコーダ８ａ、８ｂによって、その回転量
が検出されるようになっている。

また、ネジ杆７ａ、７ｂには、ナツト９ａ、９ｂがそれ
ぞれ螺合されており、これらのナツト９ａ、９ｂは、ネ
ジ杆７ａ、７ｂの回転に応じて図の上下方向に移動する
。これらのナツト９ａ、９ｂには、光源１０（第２図）
からの光を伝達する光ファイバ束１１ａ、１１ｂの各投
光端部１２ａ。

１２ｂを１次元的に配列して保持した投光器１３ａ、１
３ｂが固定されている。

さらに、上記投光器１３ａ、１３ｂからの光１−を受光
する受光器１４ａ、１４ｂが、上記投光器１３ａ、１３
ｂの投光面に対向して設けられている。この受光器１４
ａ、１４ｂは、図の上下方向に配列した電荷結合素子（
以下、ＣＯＤと言う。）を含み、このＣＯＤによって受
光を行なうものであって、この受光器１４ａ、１４ｂと
投光器１３ａ、１３ｂとは、連結材１５ａ、１５ｂによ
ってそれぞれ連結されている。ただし、第２図において
は、図示の目的で、連結材１５ａを切り分けて引き離し
た位置関係として示している。そして、上記投光器１３
ａと受光器１４ａとは試験片２をはさむ位置関係で設け
られ、かつ、投光器１３ｂと受光器１４ｂとは、同様に
、試験片２をはさむ位置関係で設けられる。

一方、試験片２には、第２図に示すような第１の不透明
標線１６ａ（および下方に存在する図示しない第２の不
透明標線）が付されている。したがって、上記投光器１
３ａ、１３ｂと受光器１４ａ、１４ｂとのそれぞれの間
に上記第１の標ｌ１１６ａおよび、第２の標線が位置す
る状態においては、投光器１３ａ、１３ｂからの光の二
部弁が第１の標ｌ１１１６ａおよび第２の標線によって
遮断されるため、後に詳述するように、第１の標線１６
ふａおよび第２の標線の存在位置等が受光器１４ａ。

１４ｂの受光出力として検出されることになる。

このような状態における投光器１３ａ１受光器１４ｂお
よび第１の標線１６ａの相互位置関係を第３図に模式的
正面図として示す。

次に、第４図を参照しつつ、この実施例の電気的構成と
動作とを説明する。この第４図では、第１図中の上方投
光器１３ａや受光器１４．８に関連する電気的構成のみ
を示しているが、下方の投光器１３ｂや受光器１４ｂに
関連する電気的構成や動作もこれと同様であり、重複説
明は省略する。

この第４図において、投光器１３ａから投光された光り
は、試験片２を通して、第１図および第２図の受光器１
４ａに含まれるＣＣＤ１７ａに入射する。上述したよう
に、試験片２には不透明の第１の標線１６ａが付されて
いるため、投光器１３ａと受光器１４ａｌたがってＣＣ
Ｄ１７ａ）との間に一ヒ記第１の標線１６ａが位置する
ように、投光器１３ａと受光器１４ａとの上下方向の位
置決めを行なっておくものとすれば、このＣＣＤ１７ａ
に入射する光は、第１の標線１６ａが存在する部分に陰
を有する光となる。このため、クロックパルス発生器１
８からの転送りロックによってＣＣＤ１７ａから転送さ
れる受光出力は、第１の標線１６ａの上下方向の幅に対
応した部分だけレベルが変化したパルス信号列となって
いる。この受光出力は増幅器１９によって増幅された後
、閾値発生器２１から出力された閾値信号とともに、比
較器２０に入力される。

この閾値信号は、第５図（ａ）、（ｂ）に示すような閾
値レベルＶ。を有する信号であって、この比較器２０は
、このｗＡＩ［信号と上記受光出力とを比較し、ｎｉｉ
レベル■。以上のレベルを右する受光出力パルスのみを
次段の計数器２２へと出力する。計数器２２は、このよ
うにして入力したパルスをカウントするが、このカウン
ト数は、第１の標線１６ａの幅を反映したものとなって
いる。

したがって試験片２が引張試験装置によって伸びたとき
の第１の標線１６ａの幅の変化がこの計数器２２の出力
として得られることになり、このデータも記録装置２３
に出力され、この記録装置２３において、伸び測定デー
タのひとつとして記録される。

ところで、試験片２の伸び測定にあたっては、試験片２
の伸びに応じた第１の標線１６ａの変位を知ることが必
要となる。この発明に従えば、第１の標線１６ａの変位
（移動量）に追従して受光器１４ａを移動させ、受光器
１４ａの移ａｍから第１の標線１６ａの変位を知ろうと
するのであるが、上述したように第１の標線１６ａ自体
が幅を　　　　。

有しているため、その幅が試験片の伸びに応じて広がる
ことになる。このため、第１の標線１６ａ　　　　、５
（７）Ｉ（７）−５ｔ３（７１Ｎｆｔｔ（７）″″″ｘ
＊、＝ｂ”ｗａｎｅ　　　　　、、：測定するかが問題
となる。特に、第１の標線１６８、。□□よ、え。よ□
□い。□あ、　　：１・゛上述の閾値レベル■。をあま
り大きくとっておく８・＊ｇ′″ｅ　ｕ　ｃ　ａ　ｌ／
％　ｒ・１１　（ＤｍＦｉ１６　ａｌｃ３Ｉ　　　　１
ｉ。

応する受光比カバスルがこの閾値を下まわり、第　　　
　、１の標１！！１６ａの観測そのものができないため
に、　　　−上記閾値ル■０″ｔある程度小さくと°１
おり゛　　　　；４ｊ：ｌｆｉ’ ｂ′ｔ　′６　ｆａｔ　６゛・′：″″′１・Ｚ　（７
）　ｉｌ　１ｌ１７　Ｋ　／Ｌ／ゞ・“　　　　、１、
。

上のレベルを有する受光比カバスル数が増加し、　　　
　、ｊ。

第１の標線１６ａのの検出幅も大きくなって、上記基準
位置の設定がさらに重要になってくる。

このような事情を考慮して、第５図の回路には、基準位
置設定手段としての基点設定器２５を設けている。この
基点設定器２５は、試験片２の引張りを行なう前の状態
で上記受光出力の観測を行ない、第５図（ａ）に示すよ
うに、閾値レベル■。

以上のレベルを有するパルスのうち最後に入力するパル
スが、Ｃ０Ｄ１７ａに含まれる多数の単位素子のうちの
いずれの単位素子から入力されたかを特定して、その単
位素子番号ｎを記憶・設定する回路である。ただし、こ
の実施例では、ＣＣＤ１７ａからの受光出力の転送が第
１図または第２図の上方に位置する単位素子から順に行
なわれると想定して、上述のように、最後に入力するパ
ルスに対応する単位素子つまり、引張り前において第１
の標線１６ａの幅の下端（基準位置）に相当する単位素
子を基点として設定しているが、第１の標線１６ａの幅
の上端や中央に相当する単位素子を基点とすることも可
能である。第１の標線１６ａの幅上で設定される基点を
、このようにＣＣＤ１７ａの中の単位素子番号で表現し
ておくことが可能であるのは、後述するように、このＣ
ＣＤ１７ａが第１の標線１６ａの変位につれて移動する
ためである。

次に、第５図の計数器２２より後段の構成と動作との説
明に移る。上述したように、計数器２２では、比較器２
０の出力であるパルスのカウントを行なうが、この計数
器２２は、これと同時に、クロックパルス発生器１８か
らの転送りロックを入力し、これを参照することによっ
て、比較器２０から与えられるパルスのうち最後に入力
するパルスがＣＣＤ１７ａの中のどの単位素子から転送
されてきたかを特定する。そして、その単位素子番号を
示すデータを変位検出器２４に出力する。

また、この変位検出器２４には、上述した基点設定器２
４から、基点に相当する単位素子番号ｎがデータとして
入力されている。変位検出器２４は、この番号ｎと、計
数器２２から与えられた番号とを比較して、第１の標線
１６ａ上の基点の移動量を検出し、この移動量に応じた
信号をサーボモータ駆動系２６に与える。そして、この
サーボモータ駆動系２６は、入力された信号に応じてサ
ーボモータ６ａを回転駆動する。

したがって、たとえば、引張り前においては、第５図（
ａ＞に示すような受光出力のままであり、計数器２２か
ら変位検出器２４に与えられる番号データもｎのままで
あるため、変位検出５２４の出力はゼロ信号となって、
サーボモータ６ａは回転しない。ところが、引張りによ
って試験片２が伸びると、第５図（ｂ）のように、閾値
レベルＶｏ以Ｆのレベルを有するパルスのうち、最後の
パルスに対応する単位素子番号が（ｎ十ｍ）へと変化す
るため、その差ｍに相当する信号が変位検出器２４から
出力されて、サーボモータ６ａが回転する。すると、第
１図の機構によってネジ杆７ａが回転してナツト９ａが
下方に移動し、それにつれて投光器１３ａおよび受光器
１４ａも下方に移動する。そして、Ｃ０Ｄ１７ａのｎ番
目の単位素子が第１の標線１６ａの下端に対向するよう
になると、計数器２２の出力がこの番号ｎを指示するこ
とによって変位検出器２４の出力はゼロ出力となり、サ
ーボモータ６ａの回転が止まり、したがって受光器１４
ａ等の移動が停止する。

このようにして、受光器１４ａの移動量は第１の標線１
６ａの下端の移動に追従したものとなり、受光器１４ａ
の移ｖＪ量に対応するネジ杆７ａの回転量をエンコーダ
８ａでエンコードして記録装置２３に取り込み、これを
記録すれば、第１の標線１６ａの下端における伸び量が
精密に測定されることになる。そして、この記録装置２
３に、第２の標線の移動層とその幅の変化量とのそれぞ
れを表現するデータ３０．３１を第５図と同様の回路か
ら取り込み、第１の標線１６ａおよび第２の標線の移１
７１量の差をとって記録することによって、これら２本
の標線の間における伸び量の測定が可能となる。また、
受光手段を標線上の基点に追従して移動させているため
、大きな伸びがあっても、標線が受光手段の受光範囲を
逸脱してしまうこともない。

なお、上記実施例では、投光手段として光ファイバを含
んだ構成を採用しており、このようにすることによって
、光源からの熱を試験片２に与えることなく伸び測定を
行なうことができ、熱膨張などの悪影響を防止すること
ができるが、この発明は光ファイバの使用を必須とする
ものではない。

また、投光手段を標線の移動とともに移動させることも
必須ではなく、固定されたままで伸びの範囲の全領域に
わたって投光できるような大口径の投光手段を設置して
いる場合には、受光手段のみを移動させれば足りる。試
験片ら透明性の高いものに限らず、半透明など透明性を
有するものであればよい。この場合には、レーザ光など
の強い光を投光することが望ましい。

上記実施例では、上記各手段を２組設けているが、標線
を３本以上設けるとともに上記各手段も３組以上設けて
、各標線の間の相対的移動量を測ｒ　　　　ｔ　１８−
６　”Ｊ　ｉ’ｌ：　Ｔ　ａ　６゜さらに、特公昭５９
−２５４４２号に開示されているように、上記閾値を時
間的に変化させて、閾値以上のレベルを持った受光出力
パルスを複数回のＣＯＤ走査にわたってカウントし、カ
ウント値の平均を求めるようにすれば、標線幅の変化を
より正確に測定することもできる。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、標線上の基準
位置に追従して受光手段を移動させ、その移動量を検出
することによって伸び検出を行なっているため、透明性
を有する試験片につき非接触かつ高精度の伸び測定を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である試験片の伸び測定装
置の機構的構成を示す概略側面図、第２図は第１図に示
した装置の投光器と受光器との周辺を示す斜視図、第３
図は第１図の装置における位置関係を示す模式図、第４
図は第１図の装置の電気的構成の一部分を示すブロック
図、第５図は、第４図の回路におけるＣＣＤの受光出力
例を示す図である。１・・・伸び測定装置、　　　２・・・試験片、５ａ、
５ｂ・・・サーボモータ、８ａ、８ｂ・・・エンコーダ、１３ａ、１３ｂ・ｌＱ光器、１４ａ、１４ｂ・・・受光器、１６　ａ−・・第１の標線、　１７ａ−ＣＣＤ。２１・・・閾値発生器、　　　２２・・・計数器、２４
・・・変位検出器、特許出願人　株式会社島津製作所ｆ牛図才５図（０−ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（Ｊ２＾≦スエ二＃＋　　−Ｎ　飄

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明性を有する試験片の表面に複数の不透明標線
を設け、前記標線によつて前記試験片の伸びを測定する
伸び測定装置であつて、前記標線のうち、対応する標線をはさんで設けられた投
光手段および受光手段と、所定の状態における前記受光手段と前記標線との相対的
位置関係に基いて、前記標線上の所定位置を基準位置と
して設定する基準位置設定手段と、前記試験片の伸びに
よつて生ずる前記基準位置の移動量を、前記受光手段の
受光出力と前記基準位置設定手段の設定出力とに基いて
検出する基準位置移動量検出手段と、前記基準位置移動量検出手段の検出出力に基いて、前記
受光手段を前記基準位置の移動に追従して移動させる受
光手段移動手段と、前記受光手段の移動量を検出する受光手段移動量検出手
段とを複数組備え、受光手段移動量検出手段のそれぞれの出力に基づいて前
記試験片の伸びを測定することを特徴とする試験片の伸
び測定装置。
（２）前記投光手段は、光源と、前記光源からの光を伝
達して前記試験片に投光する光ファイバとを含み、前記
受光手段は、前記光ファイバからの光を受光する電荷結
合素子を含む、特許請求の範囲第１項記載の試験片の伸
び測定装置。
（３）前記基準位置移動量検出手段は、前記基準位置の
移動量とともに、前記試験片の伸びによつて生ずる前記
標線の幅の変化を検出する手段である、特許請求の範囲
第１項または第２項記載の試験片の伸び測定装置。