JP2005172517A - 引張試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 試験片がフィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置を提供する。
【解決手段】 引張試験機３のグリップ４，５が設置される恒温恒湿槽２内に、周上に複数個の試験片ホルダ２２が等配される回転ストッカ２０が設けられ、グリップ４，５と受け渡し位置に位置決めされる各試験片ホルダ２２との間で試験片６の受け渡しが順次行われるので、試験片６が恒温恒湿槽２内の気流で飛散されることがなく、引張試験機３のグリップ４，５へ試験片６を確実に供給される。さらに、恒温恒湿槽２が閉塞されるので、恒温恒湿槽２内に試験片６が搬入される度に、恒温恒湿槽２内の空気が設定温度及び湿度に到達されるまで引張試験を中断することがなく、引張試験を効率的に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、引張試験装置に関し、特に、恒温槽内に設置される引張試験機に試験片が自動で供給される試験片供給機構を備える引張試験装置に関する。

従来から、恒温槽内に設けられる引張試験機に試験片が自動で供給される引張試験装置が知られている。例えば、特許文献１には、試験片供給口に自動開閉可能な自動窓を備える恒温槽の内部に、恒温槽内に設置される引張試験機側に向かって複数個の試験片を一定のピッチで搬送させる搬送装置と、引張試験機による試験後の破断された試験片を引張試験機から排除させる排除装置とが設置され、また、恒温槽に設けられる自動扉の外部に、複数個の試験片が収納されるカセット収容装置からカセットを取り出すと共に該取り出されたカセットから試験片を一片ずつ取り出す押出手段と、該取り出された試験片を恒温槽の搬送装置上に供給させる供給装置とが設置される引張試験装置が記載されている。該従来の引張試験装置では、恒温槽の近傍に設置されるカセット収容装置からカセットを取り出すと共に該カセットから試験片を一片ずつ取り出して、順次恒温槽の内部に設置される搬送装置上に自動扉を備える試験片供給口から自動で供給し、該搬送装置により、試験片を一定の温度になるように一定時間制御しつつ引張試験機へ搬送し、引張試験機による試験が完了後、排除装置により破断した試験片を引張試験機から取り外すことで、試験片の引張試験機への供給から排除までを自動化させている。

しかしながら、上記従来の引張試験装置では、比較的板厚が大きく重量がある金属製等の試験片のみが想定されているため、例えば、試験片が燃料電池に使用される高分子フィルム等のフィルム状である場合、押出手段によりカセットから試験片を一片ずつ取り出すことができない。また、作業者の手で試験片を搬送装置に一片ずつ供給したとしても、恒温槽内の気流により搬送装置（ベルトコンベア）で搬送中の試験片が飛散してしまうため、試験片は引張試験機に到達することができない。さらに、恒温恒湿槽を用いて槽内が高い湿度に維持される場合、フィルム状の試験片が搬送装置（ベルトコンベア）に貼着してしまい、試験片を引張試験機に供給することができない。そのうえ、恒温恒湿槽に試験片が一片ずつ供給されるごとに自動扉が開閉されるため、自動扉が開かれた際に恒温恒湿槽内の湿度が乱れて恒温恒湿槽内の湿度が設定湿度に戻るまで試験を中断しなくてはならず、効率が極めて悪かった。
特許第２７４１６２３号公報（第２頁右欄１１行目〜第４頁左欄４行目、第３図）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、試験片がフィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、試験片の両端を把持させる把持機構が囲繞される恒温槽と、該恒温槽内に設けられて試験片が把持機構へ受け渡し可能に保持される試験片ホルダが円周上に複数個配設される回転ストッカと、該回転ストッカを指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動させる回転駆動手段とを具備し、該回転駆動手段により回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されることにより把持機構と各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、試験片ホルダは、基端部が回転ストッカの周方向に所定間隔で配設されると共に先端部が回転ストッカの半径方向に重ね合わされる一対の板ばね部材を備え、該一対の板ばね部材の先端部間に試験片が挟持されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、一対の板ばね部材と試験片との間に、一対の板ばね部材と試験片とが貼着されるのを防ぐ貼着防止部材を介在させることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、貼着防止部材が耐水ペーパであることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、恒温槽が恒湿機能を併せ持つ恒温恒湿槽であることを特徴とする。

従って、請求項１に記載の発明では、回転駆動手段により恒温槽内に設置される回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されることにより、把持機構と各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡される。
請求項２に記載の発明では、試験片が、各試験片ホルダの一対の板ばね部材の重ね合わされた先端部間に挟持される。
請求項３に記載の発明では、試験片が、各試験片ホルダの一対の板ばね部材間に貼着防止部材を介して挟持される。
請求項４に記載の発明では、試験片が、各試験片ホルダの一対の板ばね部材間に耐水ペーパを介して挟持される。
請求項５に記載の発明では、恒温恒湿槽内に設置される引張試験機の把持機構と回転ストッカの各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡しされる。

試験片がフィルム状であっても恒温恒湿槽内に設置される引張試験機へ確実、且つ効率的に受け渡しすることが可能な引張試験装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１に示されるように、本引張試験装置１は、恒温恒湿槽２内に設置される引張試験機３のグリップ４，５（把持機構）へ試験片６（図７参照）を供給させると共に引張試験完了後の試験片６を上記グリップ４，５から排除させる試験片給排装置７を備える。図２及び図３に示されるように、上記引張試験機３は、固定ビーム８の両端部が支柱９で支持されて形成される門形フレーム１０を備え、該門形フレーム１０には、固定ビーム８に対して平行に配置される昇降ビーム１１が設けられる。上記固定ビーム８の中央には、ロードセルとしての油圧シリンダ１２が設置され、該油圧シリンダ１２のロッド１３と上グリップ４とがシャフト１４を介して接続される。また、下グリップ５は、シャフト１５を介して上記昇降ビーム１１に接続される。そして、上記引張試験機３は、昇降ビーム１１が昇降されて下グリップ５が上下方へ位置決めされることにより、試験片６の長さに応じて上グリップ４と下グリップ５との距離が調節され、この状態で、門形フレーム１０の各支柱９に対して昇降ビーム１１が強固に固定されて各グリップ４，５により試験片６の両端が把持される。

そして、上記引張試験機３は、油圧シリンダ１２が作動されてロッド１３が引き込まれることにより、上グリップ４が上方へ移動されて試験片６に引張応力が付与される構造になっている。なお、各グリップ４，５は、供給される空気の圧力によりグリップ力を発生させる空気圧グリップで構成される。図４に示されるように、上記試験片給排装置７は、底面にキャスタ１６が配設されて恒温恒湿槽２へ供給される空気の温度と湿度とを調節させる空調ユニットが収容される下フレーム１７と、該下フレーム１７の上面に前方（図４における紙面視左方向）へオーバーハングさせて設けられて上記恒温恒湿槽２が収容される上フレーム１８とを備える。また、図４及び図５に示されるように、試験片給排装置７は、上記上フレーム１８のオーバーハングされる部分（上フレーム１８の図４における左側の部分）が引張試験機３の門形フレーム１０の内側上部を突抜けて配置される。そして、図１に示されるように、本引張試験装置１は、上記試験片給排装置７の恒温恒湿槽２により引張試験機３の各グリップ４，５が囲繞される。なお、上フレーム１８の前面には、恒温恒湿槽２内が視認可能な覗き窓２３が設けられる。

また、図１及び図５に示されるように、上記恒温恒湿槽２には、回転軸１９の下端部に設けられて該回転軸１９の回りに複数個の試験片６（図７参照）がグリップ４，５へ受け渡し可能に保持される回転ストッカ２０が設置される。図１に示されるように、該回転ストッカ２０は、上下一対の円板２１ａ，２１ｂが回転軸１９の軸線方向（図１における紙面視上下方向）へ所定間隔で平行に配設されてドラム状に形成される回転体２１を備える。そして、図６に示されるように、該回転体２１の周上には、複数個（本実施の形態では１０個）の試験片ホルダ２２が等配される。図６及び図７に示されるように、各試験片ホルダ２２は、上記回転ストッカ２０の回転体２１の各円板２１ａ，２１ｂに、先端部を各円板２１ａ，２１ｂから突出させたホルダプレート２４が上下一対で設けられて形成される。また、各ホルダプレート２４の先端部には、基端部が各ホルダプレート２４の各側面に固定される板ばね部材２５，２６が配設される。さらに、各ホルダプレート２４は、各板ばね部材２５，２６が、先端部の曲面が外接して重ね合わされるように形成される。

そして、回転ストッカ２０は、試験片ホルダ２２の上下一対のホルダプレート２４の板ばね部材２５，２６の先端部間に試験片６が差込まれることにより、図６及び図７に示されるように、試験片６が板ばね部材２５，２６の先端部間で挟持される。これにより、試験片６は、回転体２１の各円板２１ａ，２１ｂの半径方向と略直交されると共に両端部が試験片ホルダ２２の上下に突出される状態で試験片ホルダ２２により保持される。なお、本引張試験装置１では、各試験片ホルダ２２の上下一対のホルダプレート２４の板ばね部材２５，２６の先端部間に試験片６を差込むに際し、試験片６の両端部が二つ折りにされた耐水ペーパ２８（貼着防止部材）に挟み込まれる。また、図１に示されるように、試験片給排装置７は、上記回転軸１９が上フレーム１８に設けられる軸受２７により回転可能に支持されて、上フレーム１８の外側に突出される回転軸１９の上部にはプーリ２９が固定される。そして、試験片給排装置７は、プーリ２９がベルト３０を介して上フレーム１８に設置されるステッピングモータ３１（回転駆動手段）により回転駆動されることで、回転ストッカ２０が回転軸１９の回りに図６における時計回り方向及び反時計回り方向のうち、モータ制御ユニットで指定された方向へ指定された角度位相だけ回転駆動される構造になっている。

また、本引張試験装置１は、上記ステッピングモータ３１により回転ストッカ２０が回転軸１９の回りに指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて受け渡し位置（図５に示される回転軸１９の回りに０度の位置）に位置決めされた試験片ホルダ２２とグリップ４，５との間で試験片６の受け渡しが行われるように、グリップ４，５に対して回転ストッカ２０が位置決めされる。なお、図１に示されるように、引張試験機３は、各グリップ４，５が引張試験装置１の前後方向（図１における紙面視左右方向）に開閉される向きにセットされる。

次に、本引張試験装置１の作用を説明する。なお、ここでは、試験片６及び試験片ホルダ２２を、回転ストッカ２０に保持及び配置される他の試験片６及び試験片ホルダ２２と区別するために、各試験片６に符号６ａ〜６ｊを付与すると共に各試験片ホルダ２２に符号２２ａ〜２２ｊを付与する。まず、図６及び図７に示されるように、試験片給排装置７の恒温恒湿槽２内に設置される回転ストッカ２０の各試験片ホルダ２２ａ〜２２ｊに、作業者により各試験片６ａ〜６ｊがセットされる。この時、各試験片６ａ〜６ｊは、両端部が耐水ペーパ２８（貼着防止手段）を介して図７における紙面視左側から上下一対の各ホルダプレート２４の板ばね部材２５，２６間に差込まれることにより、図７に示されるように、耐水ペーパ２８に挟みこまれた両端が各試験片ホルダ２２ａ〜２２ｊの上下に突出される状態で各試験片ホルダ２２ａ〜２２ｊに保持される。そして、各試験片ホルダ２２ａ〜２２ｊに各試験片６ａ〜６ｊがセットされると、上記恒温恒湿槽２が閉塞されて設定温度及び湿度に維持される。

次に、回転ストッカ２０が、図８に示される回転ストッカ２０のホームポジション（試験片ホルダ２２ａが受け渡し位置に位置される状態から回転ストッカ２０が回転軸１９の回りに図８における紙面視で時計回り方向（以下、単に時計回り方向と称す）へ１８度の角度位相だけ回転駆動された状態）から回転軸１９の回りに図８における紙面視で反時計回り方向（以下、単に反時計回り方向と称す）へ指定角度位相（本実施の形態では１８度）だけ回転駆動されて、図９に示されるように、試験片ホルダ２２ａが受け渡し位置に位置決めされる。そして、引張試験機３のグリップ４，５が閉じられて、試験片６ａの両端部が耐水ペーパ２８を介して各グリップ４，５により強固に把持される。この状態で、図１０に示されるように、回転ストッカ２０が反時計回り方向へ１８度の角度位相だけ回転駆動されて試験片６ａの引張試験が行われる。そして、引張試験完了後、回転ストッカ２０が時計回り方向へ１８度の角度位相だけ回転駆動されて、図１１に示されるように、試験片ホルダ２２ａが受け渡し位置に位置決めされることにより、グリップ４，５で両端が把持された引張試験完了後の試験片６ａが、試験片ホルダ２２ａの上下一対の各ホルダプレート２４の板ばね部材２５，２６間に差込まれて試験片ホルダ２２ａで保持される。

次に、グリップ４，５が開かれて試験片６ａの両端部が開放されると、回転ストッカ２０が反時計回り方向へ３６度の角度位相だけ回転駆動されて、図１２に示されるように、試験片ホルダ２２ｂが受け渡し位置に位置決めされる。このように、本引張試験装置１は、回転ストッカ２０が必要に応じて指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、引張試験機３のグリップ４，５と受け渡し位置に位置決めされる各試験片ホルダ２２ａ〜２２ｊとの間で各試験片６ａ〜６ｊの受け渡しが順次行われることにより、回転ストッカ２０に保持される全ての試験片６ａ〜６ｊの引張試験が恒温恒湿槽２内で順次行われる。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本引張試験装置１は、引張試験機３のグリップ４，５が設置される恒温恒湿槽２内に、周上に複数個の試験片ホルダ２２が等配される回転ストッカ２０が設けられ、回転ストッカ２０が必要に応じて指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されてグリップ４，５と受け渡し位置に位置決めされる各試験片ホルダ２２との間で試験片６の受け渡しが順次行われて、回転ストッカ２０に保持される各試験片６の引張試験が順次行われる。
したがって、本引張試験装置１は、各試験片６が回転ストッカ２０に配設される各試験片ホルダ２２により保持されるので、フィルム状の試験片６であっても恒温恒湿槽２内の気流で飛散されることがなく、また、恒温恒湿槽２内の空気が高温多湿に設定される場合であっても、従来の引張試験装置のように、搬送装置（ベルトコンベア）に貼着されることがなく、引張試験機３のグリップ４，５へ試験片６を確実に供給することができる。さらに、本引張試験装置１は、回転ストッカ２０の各試験片ホルダ２２に試験片６がセットされてから各試験片ホルダ２２にセットされる全ての試験片６の引張試験が完了されるまでの間、恒温恒湿槽２が閉塞されて当該恒温恒湿槽２内が設定温度及び湿度に維持されるので、従来の引張試験装置のように、自動扉が開閉されて恒温恒湿槽２内に試験片６が搬入される度に、恒温恒湿槽２内の空気が設定温度及び湿度に到達されるまで引張試験を中断することがなく、引張試験を効率的に行うことができる。
また、本引張試験装置１は、試験片６の両端部が、試験片ホルダ２２に上下一対で設けられる各ホルダプレート２４の板ばね部材２５，２６の重ね合わされる先端部間に、耐水ペーパ２８（貼着防止手段）を介して挟持されて試験片６が試験片ホルダ２２に保持されるので、試験片６と試験片ホルダ２２の板ばね部材２５，２６とが貼着されることがなく、さらに、試験片６の両端部が引張試験機３の各グリップ４，５に耐水ペーパ２８（貼着防止手段）を介して把持されるので、試験片６とグリップ４，５とが貼着されることがなく、引張試験機３のグリップ４，５と回転ストッカ２２の各試験片ホルダ２２と間の試験片６の受け渡しを確実に行うことができる。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
恒温恒湿槽２は、恒温槽であってもよい。この場合、試験片ホルダ２２と試験片６との間に介在させる耐水ペーパ２８（貼着防止手段）は、必要に応じて用いればよい。
本引張試験装置１は、試験片６が、試験片ホルダ２２に上下一対で設けられる各ホルダプレート２４の板ばね部材２５，２６の重ね合わされる先端部間で挟持されて試験片ホルダ２２に保持されるが、例えば、板ばね部材２６を廃止して板ばね部材２５とホルダプレート２４の先端部との間で試験片６を挟持させて保持してもよい。この場合、試験片ホルダ２２の構造を簡素化することができる。
本引張試験装置１は、ステッピングモータ３１をモータ制御ユニットで制御するように回転駆動手段を構成したが、回転ストッカ２０を指定された方向へ指定角度位相だけ回転駆動させることができるように構成されていれば、例えば、ステッピングモータ３１の代わりにサーボモータを用いて構成してもよい。

本引張試験装置の説明図で、特に、引張試験機のグリップと回転ストッカとの相対位置を示す側面図である。 本引張試験装置の正面図である。 図２の要部拡大図である。 本引張試験装置の側面図である。 本引張試験装置の説明図で、特に、引張試験機のグリップと回転ストッカとの相対位置を示す平面図である。 回転ストッカの平面図である。 図６におけるＡ−Ａ矢視図である。 本引張試験装置の説明図で、回転ストッカがホームポジションにある状態を示す平面図である。 図８における状態から、最初に引張試験される試験片を保持する試験片ホルダが受け渡し位置に位置決めされた状態を示す図である。 図９における状態から、回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、グリップへ試験片を受け渡した後の試験片ホルダが引張試験中の待機位置に位置決めされた状態を示す図である。 図１０における状態から、回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、引張試験完了後の試験片が元の試験片ホルダへ受け渡しされる状態を示す図である。 図１１における状態から、回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されて、２番目に引張試験される試験片を保持する試験片ホルダが受け渡し位置に位置決めされた状態を示す図である。

符号の説明

１ 引張試験装置、２ 恒温恒湿槽、３ 引張試験機、４，５ グリップ（把持機構）、６ 試験片、２０ 回転ストッカ、２２ 試験片ホルダ、２５，２６ 板ばね部材、２８ 耐水ペーパ（貼着防止手段）、３１ ステッピングモータ（回転駆動手段）

Claims (5)

1. 試験片の両端を把持させる把持機構が囲繞される恒温槽と、該恒温槽内に設けられて前記試験片が前記把持機構へ受け渡し可能に保持される試験片ホルダが円周上に複数個配設される回転ストッカと、該回転ストッカを指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動させる回転駆動手段とを具備し、該回転駆動手段により前記回転ストッカが指定方向へ指定角度位相だけ回転駆動されることにより前記把持機構と各試験片ホルダとの間で試験片が受け渡されることを特徴とする引張試験装置。
2. 前記試験片ホルダは、基端部が前記回転ストッカの周方向に所定間隔で配設されると共に先端部が前記回転ストッカの半径方向に重ね合わされる一対の板ばね部材を備え、該一対の板ばね部材の先端部間に試験片が挟持されることを特徴とする請求項１に記載の引張試験装置。
3. 前記一対の板ばね部材と試験片との間に、前記一対の板ばね部材と試験片とが貼着されるのを防ぐ貼着防止部材を介在させることを特徴とする請求項２に記載の引張試験装置。
4. 前記貼着防止部材が耐水ペーパであることを特徴とする請求項３に記載の引張試験装置。
5. 前記恒温槽が恒湿機能を併せ持つ恒温恒湿槽であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の引張試験装置。
   

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