JPS63317739A - 引張試験装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、テレビシロンカメラ、ラインセンサーカメラ
、レーザースキャナーカメラなどの走査装置を利用して
試料の引張特性を測定する引張試験装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

ゴム、樹脂、繊維などの試料の弾性率、伸長応力、破断
伸びなどの引張特性を測定する引張試験装置において、
試料片の引張変化を肉眼で測定するときの繁雑さやエラ
ーの発生をなくすため、試料片に光学特性の異なる測定
マークを施し、それをテレビジョンカメラ（以下、単に
ＴＶカメラという）などの走査装置を利用して自動的に
測定するようにしたものは、既に本発明者等により特公
昭５６−１９８８２号公報、特公昭５６−１８０８６号
公報などによって提案した。

一方、ゴムなどのように破断するまでに５〜１０倍にも
大変形する試料では、その大変形したときの伸びの特性
だけでなく、低伸長領域での微小変形の特性も調べるこ
とが必要な場合がある。しかし、上述した従来提案の引
張試験装置では、いずれも１台のＴＶカメラにより単数
または複数の試料片の伸びを測定するものである。した
がって、そのＴＶカメラを試料片に近づければ微小な伸
びでも読取ることはできるが、大きな伸びについてはＴ
Ｖカメラの視野から外れてしまうため測定することがで
きなくなってしまう。また、反対にＴＶカメラを試料片
から遠ざければ大変形の伸びは検出できるが、こんどは
微小伸長の読取りの精度は低下してしまうという問題点
を有していた。このような問題は、走査装置としてライ
ンセンサーカメラ、レーザースキャナーカメラを使用す
る場合も同様であった。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、引張変形量が大きい試料を測定する場
合であっても、その微小な伸びを高精度で測定でき、か
つ大きな伸びについても同時に１回の試験で測定できる
ようにする引張試験装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するための本発明は、地色と光学特性が
異なる測定マークを施した試料片を、長手方向に引張荷
重を加えて変形させながら測定マークの変化を走査装置
で走査して引張特性を測定するようにする従来提案の引
張紙ｙ装置をベースとするもので、上記走査装置として
試料片の全体領域を全視野とする走査装置と、試料片の
局部領域を全視野にすると共に上記全体領域の走査装置
が有する素子数よりも多い素子数を有する走査装置との
少なくとも２台を併設するようにしたことを特徴とする
ものである。

また、本発明では、高精度の読み取りを可能にするため
、試料片を引張るときの引張速度を変速可能に構成する
ことが好ましく、低伸長領域では低速度で引張るが、予
め設定した伸長率を越えた高伸長領域では、これよりも
大きい通常速度で引張るようにするとよい。このときの
低速度領域の速度は試料片の種類にもよるが、０．５〜
５０ｍｍ／分の範囲であり、普通速度領域の速度は５０
〜５００ｍｍ／分の範囲にすることが好ましい。また、
このような引張速度を切換えるときの境界域としては、
伸長率が１．０〜５０．０％の範囲になのときを設定す
ることが好ましい。

このような引張速度は、少なくとも２台の走査装置の作
動と連動させるようにし、低速度のとき局部領域を全視
野とする走査装置を作動させ、また普通速度のとき全体
領域を全視野とする走査装置を作動させ、かつこれが自
動的に切換わるようにすることが好ましい。

本発明における走査装置としては、試料片の局部領域を
全視野とするものと、試料片の全体領域を全視野とする
ものとの２台があれば十分であるが、必要により３台以
上を使用することも差し支えない。この走査装置には工
業用や放送用等に使用されている既知のＴＶカメラ（過
像管）、ラインセンサーカメラ（ソリッドステイト線走
査素子を用いた光電変換カメラ）或いはレーザースキャ
ナーカメラ（レーザースキャナーと受光器を組み合わせ
て光源側が線走査するカメラ）な′どを使用することが
できる。

本発明において、全体領域の走査装置と局部領域の走査
装置とでは素子数の異なったものが使用される。例えば
ＴＶカメラの場合には有効走査線数５１２本と１０２４
本のカメラを、ラインセンサーカメラの場合には有効画
素数５１２個と４０９６個のカメラを、またレーザース
キャナーカメラの場合には、振動速度１／１００秒／走
査と１／１５，０００秒／走査のカメラをそれぞれ有効
に利用することができる。

試料片にはＪＩＳで規定されるような引張試験片が使用
される。第２図Ａにはその一例が例示してあり、その試
料片Ｓの表面には測定マークとして、長手方向（引張力
向）に離れた２個所に標線Ｑ、　　Ｑが付されている。

この試料片Ｓは、その地色と標線Ｑの色とが光学特性を
異にするようにしてあり、特に標線Ｑの明度を地色のそ
れよりも高くするようにすることが好ましい。例えば、
試料片Ｓの地色に黒色または暗い色を選び、標線Ｑに白
色または明るい色を選ぶようにするのがよい。また試料
片に施す標線としては、第３図Ａに示すように上記２個
所の標線Ｑ、　Ｑ間に相当する距離部分を全体に塗り込
んだ標識領域Ｑ°にした試料片Ｓ°を使用することもで
きる。

第２図Ａ、Ｂは、上記試料片Ｓを長手方向に引張りなが
ら走査装置により引張特性を測定する方法を説明する原
理図である。

図に示すように、試料片Ｓに引張荷重を加えて伸長させ
ながら、そめ試料片Ｓを例えばＴＶカメラにより、第２
図Ａに示すように走査線Ｈ８の方向を試料片Ｓの引張力
向と直交させるようにして撮像すると、その出力信号は
、第２図Ｂに示すように標線Ｑ、　　Ｑに対応する部分
Ｐ。

＋ＰＯが他の部分に比べて高レベルの信号になって現れ
る。したがって、この出力信号のうち、一定レベルＥ、
以上の信号のみを処理回路で取出し、上記標線Ｑ、　Ｑ
の間隔りに対応した時間間隔の信号だけを得れば、その
信号から標線問罪’ＡＭ　Ｌを求めることができる。

第３図は、走査線Ｈ３が試料片Ｓ°の引張力向になるよ
うに（第３図Ａ）、線走査式のＴＶカメラにより撮像す
る場合の原理説明図である。

この場合には、第３図Ｂのように標識領域Ｑ゛に対応す
るＰｌの部分が他の部分に比べて高レベルの出力信号に
なって現れる。したがって、第２図のときと同様に一定
しベルＥ０以上の信号だけを処理回路で取出せば距離り
を求めることができる。このような出力信号はレーザー
スキャナーカメラの場合にも得ることができる。

これに対し、ラインセンサーカメラの場合には、出力信
号は第３図Ｃのようになり、標識領域Ｑ゛の走査時間Ｔ
に対応した素子数のパルス状出力信号になる。

勿論、本発明において、走査線を引張力向と同一にする
場合に、第２図Ａのような標線Ｑ。

Ｑを有する試料片Ｓを使用することも可能である。

以下、本発明を第１図に示す実施例の引張試験装置によ
って説明する。

第１図において、ｌａ、ｌｂはそれぞれ試料片Ｓの両端
を把持する上部チャックと下部チャックである。上部チ
ャック１ａは一定位置に設置され、かつ上端側に引張荷
重を検出するためのロードセル２が連結されている。そ
して、そのロードセル２が検出した引張荷重は増幅器１
２を介して中央演算部９に入力されるようになっている
。一方、下部チャックｌｂはギヤボックス３を介し、モ
ータ４の駆動により上下移動を行い、上記試料片Ｓに引
張荷重を与えるようになっている。このモータ４はモー
タ制御部１３を介し、上記中央演算部９からの指令によ
って駆動されるようになっている。

上下のチャックｌａ、ｌｂを含む引張機構は、冷却コイ
ル５を有する恒温槽６の中に収納されている。また、そ
の恒温槽６の側面には二重ガラスの透視部７が設けられ
、外側から目視することができるようになっている。上
記透視部７の空間部８には乾燥した熱風が通され、ガラ
ス面に露結によるくもりが発生しないようにしでいる。

この恒温槽６は、低温下での試料の特性を測定するため
に付設されたものであり、常温条件での特性を測定する
ものについては必ずしも必要ではない。

上記透視部７の外側には、内側の引張機構を臨むように
走査装置として２台のＴＶカメラ１０．１１が設置され
ている。それぞれのカメラは、例えば第２図Ａ、Ｂのよ
うに検出した電気信号を映像回路１４で処理し、それを
中央演算部９へ入力するようになっている。また、この
映像回路１４で処理された出力信号は、モニターＴＶ１
５によってモニタリングできるようになっている。

２台のカメラのうち一方のＴＶカメラ１１は、試料片Ｓ
が破断するまでの全引張変形領域を全視野として臨むよ
うに設置され、主として試料片Ｓの高伸長領域を検出す
るようにしである。

この実施例では、このＴＶカメラ１１は有効走査線数が
５１２本の普通のものが使用されている。

これに対し他方のＴＶカメラ１０は、その全視野が引張
初期の局部領域に限定され、主として試料片Ｓの低伸長
領域を検出するようになっている。しかも、その有効走
査線数は上記ＴＶカメラ１１より多くしてあり、この実
施例では１０２４本のものが使用されている。このよう
に有効走査線数を多くし、かつ全視野が局部領域に限定
されていることにより、微小な変位までを高精度に読み
取ることができるようになっている。この場合、必要に
よりＴＶカメラ１０にズームレンズを取り付けるように
すれば、さらに高精度の読み取りができるようになる。

例えば、試料片ＳとしてＪＩＳａ号による通常引張試験
片を使い、この試料片を引張って初期の標線Ｑ、　　Ｑ
間の距離２０ｍｍを２５ｍｍまで２５％伸長したものと
する。そうすると、このＴＶカメラ１０によって読み取
れる変位は、２５ｍｍ／１０２４本＝０．０２４ｍｍ／
本までの極めて高精度なものになる。

上記２台のＴＶカメラ１０．１１は、中央演算部９の指
令により、引張試験開始時の低伸長領域では前者のＴＶ
カメラ１０が走査を行うが、次いで試料片Ｓが予め設定
された伸長率を越えて高伸長領域まで伸びると、カメラ
の作動が切換ねって後者のＴＶカメラ１１が走査を行う
ようになる。また、上記中央演算部９は、モータ制御部
１３を介して下部チャック１ｂの引張速度も変化させる
ように制御している。そして、上記低伸長領域では低速
度にするが、予め設定された伸長率を越える高伸長領域
になると、これよりも速い通常速度に切換えるようにし
ている。

このような操作によって測定された試料片の引張特性の
結果は、中央演算部９からプリンター１６に出力される
。１７は測定に必要なデータを人力するキーボードであ
る。

上述したように、上記引張試験装置は、少なくとも２台
の走査装置を併設し、その１台を低伸長領域専用の高精
度伸び計とし、また他の１台を通常の伸び計とし、試料
片が予め設定した伸長率まで伸びたときに、自動的に走
査装置を高精度伸び計から通常の伸び計に切換えるよう
にしている。したがって、試料片の引張開始から切断ま
での伸長率を正確に読み取ることができ、特に低伸長領
域においての伸長率（０，２〜２０％）を±０．２％の
精度まで読み取ることが可能である。また、通常領域の
伸長率（２０〜６００％）を±１％の精度で測定するこ
とができる。

また、上記実施例のように引張速度を予め設定した伸長
率で切換えるようにすると、低速度の低伸長領域では低
伸長モジュラスを測定し、次いで通常速度の高伸長領域
では高伸長モジュラスを測定するようにすることができ
る。そのため、１回の試験で複数の引張特性を同時に測
定することができるようになる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明の引張試験装置は、走査装置とし
て試料片の局部領域を全視野として高素子数で走査する
ものと、試料片の全体領域を全視野として普通の素子数
で走査するものとの少なくとも２台を併設するようにし
たので、引張変形量が大きな試料であっても、前者の走
査装置によって微小な伸長変形を高精度で測定すること
ができ、かつ後者の走査装置によって大きな伸長変形を
測定することができる。したがって、１回の試験で複数
の引張特性の測定を同時にかつ簡単に行うことができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による引張試験装置の概略図、
第２図Ａ、　Ｂおよび第３図Ａ、　Ｂ。 Ｃは、それぞれ走査装置を使用した引張試験装置の原理
説明図である。 １ａ・・・上部チャック、１ｂ・・・下部チャック、９
・・・中央演算部、１０・・・（局部領域を全視野とす
る）ＴＶカメラ、１１・・・（全体領域を全視野とする
）ＴＶカメラ、１４・・・映像回路、　Ｓ。 Ｓ゛・・・試料片、Ｑ・・・標線（測定マーク）、Ｑ゛
・・・標識領域（測定マーク）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）地色と光学特性が異なる測定マークを施した試料
   片を、長手方向に引張荷重を加えて変形させながら前記
   測定マークの変化を走査装置で走査し、光学特性の違い
   によって出力する電気信号から前記試料片の引張特性を
   測定する装置において、前記走査装置として前記試料片
   の全体領域を全視野とする走査装置と、前記試料片の局
   部領域を全視野にすると共に前記全体領域の走査装置が
   有する素子数よりも多い素子数を有する走査装置との少
   なくとも２台を併設したことを特徴とする引張試験装置
   。
2. （２）引張速度を変速可能に構成し、かつこの引張速度
   に連動させて少なくとも２台の走査装置を切換え使用す
   る特許請求の範囲第１項記載の引張試験装置。
3. （３）少なくとも２台の走査装置がテレビジョンカメラ
   、ラインセンサーカメラ、レーザースキャナーカメラの
   いずれかである特許請求の範囲第１項記載の引張試験装
   置。