JP2964094B2 - 引張り式動的粘弾性測定装置 - Google Patents
引張り式動的粘弾性測定装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、引張り方式の動的粘弾性測定装置に関する
ものである。
ものである。
本発明は、引張り方式で動的粘弾性を測定する際、試
料の熱膨張や軟化に伴う張力の変化を速やかに除去し、
常に交流力を上回る最適な張力を試料に加える測定を目
的とするものである。
料の熱膨張や軟化に伴う張力の変化を速やかに除去し、
常に交流力を上回る最適な張力を試料に加える測定を目
的とするものである。
試料の長さ変化を検出する歪検出器と、試料に力を加
える電磁力発生器と、電磁力発生器を移動する移動機構
と、前記移動機構の移動量を制御する移動量制御部と、
前記移動量制御部へ移動制御タイミングを出力する単調
関数演算部とから構成され、前記移動機構を移動した際
の移動量を基に単調関数演算を前記単調関数演算部で行
い、演算結果を次回の移動機構の移動制御タイミングと
するため、移動の際に試料に発生する応力緩和およびク
リープ現象等による試料長さ変化の緩和現象を考慮した
移動制御ループを有する引張り式動的粘弾性測定装置。
える電磁力発生器と、電磁力発生器を移動する移動機構
と、前記移動機構の移動量を制御する移動量制御部と、
前記移動量制御部へ移動制御タイミングを出力する単調
関数演算部とから構成され、前記移動機構を移動した際
の移動量を基に単調関数演算を前記単調関数演算部で行
い、演算結果を次回の移動機構の移動制御タイミングと
するため、移動の際に試料に発生する応力緩和およびク
リープ現象等による試料長さ変化の緩和現象を考慮した
移動制御ループを有する引張り式動的粘弾性測定装置。
従来、この種の装置においては、試料の応力緩和やク
リープ現象等による試料長さの緩和現象の影響を回避す
るため、移動機構の移動量とは無関係に一定時間後に移
動制御タイミング信号を発生させる構成になっていた。
リープ現象等による試料長さの緩和現象の影響を回避す
るため、移動機構の移動量とは無関係に一定時間後に移
動制御タイミング信号を発生させる構成になっていた。
上記従来技術においては、移動機構の移動量に無関係
な一定時間後に次の移動制御を行うため、一定時間を短
く設定した場合は、移動制御をすばやくできる長所をも
つ反面、移動量が大きい時には試料に発生する緩和現象
の影響で試料自体が大きく伸び続けている状態（あるい
は大きく収縮続けている状態）にもかかわらず次の移動
制御タイミングとなるため不安定な制御となる欠点があ
る。逆に一定時間を長く設定した場合は、上記のような
欠点はなくなるが、移動制御回数が少なくなるため測定
が長時間に及ぶという欠点と、試料温度がガラス転移等
の転移温度に達した時は試料は移動による外力での伸び
（あるいは収縮）以外に試料自身の性質で伸びたり縮ん
だりするため、すばやい制御が要求されるが、制御間隔
が長いために測定で一番重要なこの転移点の測定が出来
ない時が時々起こるという欠点がある。
な一定時間後に次の移動制御を行うため、一定時間を短
く設定した場合は、移動制御をすばやくできる長所をも
つ反面、移動量が大きい時には試料に発生する緩和現象
の影響で試料自体が大きく伸び続けている状態（あるい
は大きく収縮続けている状態）にもかかわらず次の移動
制御タイミングとなるため不安定な制御となる欠点があ
る。逆に一定時間を長く設定した場合は、上記のような
欠点はなくなるが、移動制御回数が少なくなるため測定
が長時間に及ぶという欠点と、試料温度がガラス転移等
の転移温度に達した時は試料は移動による外力での伸び
（あるいは収縮）以外に試料自身の性質で伸びたり縮ん
だりするため、すばやい制御が要求されるが、制御間隔
が長いために測定で一番重要なこの転移点の測定が出来
ない時が時々起こるという欠点がある。
本発明はこのような従来の問題点を解消し、正確です
ばやい測定のできる引張り方式の測定粘弾性測定装置を
提供することを目的とする。
ばやい測定のできる引張り方式の測定粘弾性測定装置を
提供することを目的とする。
本発明は、上記の問題を速やかに解決するために開発
されたものであり、試料の一端を固定的に把持する試料
ホルダーと、試料の他端を把持する試料チャックと、前
記試料チャックに連結された検出棒と、前記検出棒の位
置変化を検出する歪検出器と、前記検出棒の一端に設け
られ、前記検出棒および前記試料チャックを介して試料
に力を伝達する電磁力発生器と、前記電磁力発生器を移
動する移動機構と、前記電磁力発生器に張力を発生させ
る直流発生回路と、前記電磁力発生器に正弦波力を発生
させる正弦波発生器と、前記移動機構の移動量を制御す
る移動量制御部と、前記移動量制御部からの移動量を入
力し単調関数演算を行い前記移動量制御部へ移動制御タ
イミング信号を出力する単調関数演算部とから構成され
ている。
されたものであり、試料の一端を固定的に把持する試料
ホルダーと、試料の他端を把持する試料チャックと、前
記試料チャックに連結された検出棒と、前記検出棒の位
置変化を検出する歪検出器と、前記検出棒の一端に設け
られ、前記検出棒および前記試料チャックを介して試料
に力を伝達する電磁力発生器と、前記電磁力発生器を移
動する移動機構と、前記電磁力発生器に張力を発生させ
る直流発生回路と、前記電磁力発生器に正弦波力を発生
させる正弦波発生器と、前記移動機構の移動量を制御す
る移動量制御部と、前記移動量制御部からの移動量を入
力し単調関数演算を行い前記移動量制御部へ移動制御タ
イミング信号を出力する単調関数演算部とから構成され
ている。
上記構成の作用は、まず、ある張力の下で試料に熱膨
張や軟化に伴う長さの変化が生じた場合、本検出器で試
料長の変化が検出される。このとき、試料に加わる実効
的な張力の変化が生じるため、前記移動機構を前記歪検
出器の出力に基づいて移動量制御部が移動量Ｌだけ移動
させる。移動機構の移動量Ｌにより試料内部に応力緩和
あるいはクリープ等の緩和現象が発生するため前記歪検
出器の出力歪量ｌは移動量Ｌの大小にかかわらず試料の
緩和時間だけ変化し続けｌ∞に収束する。しかし、ここ
で歪量をｌ∞に対し許容量Δｌを設け歪量ｌが［ｌ∞±
Δｌ］以内に収まる時間は移動量Ｌが大きい時は長く、
移動量Ｌが小さい時は短くなる。また、移動量Ｌに対す
る歪量ｌの収束時間は多くの試料で単調関数式で表わさ
れる。このことは一般的によく知られていることであ
る。このことを利用し単調関数演算部は移動量Ｌを前記
歪検出器から入力し単調関数（ここでは一次式とする）
演算を行い、演算結果を次回の移動制御までの待ち時
間、すなわち移動制御タイミング信号として前記移動量
制御部へ送出する。移動制御タイミング信号を入力した
移動量制御部は前記歪検出器からこの時点での歪量を入
力し移動機構の移動量を決定するため、試料が緩和現象
で大きく変化している最中の歪量を入力し、でたらめな
移動制御をすることもなく、また必要以上の長い時間間
隔で移動制御することもないため、正確ですばやい粘弾
性測定ができる。
張や軟化に伴う長さの変化が生じた場合、本検出器で試
料長の変化が検出される。このとき、試料に加わる実効
的な張力の変化が生じるため、前記移動機構を前記歪検
出器の出力に基づいて移動量制御部が移動量Ｌだけ移動
させる。移動機構の移動量Ｌにより試料内部に応力緩和
あるいはクリープ等の緩和現象が発生するため前記歪検
出器の出力歪量ｌは移動量Ｌの大小にかかわらず試料の
緩和時間だけ変化し続けｌ∞に収束する。しかし、ここ
で歪量をｌ∞に対し許容量Δｌを設け歪量ｌが［ｌ∞±
Δｌ］以内に収まる時間は移動量Ｌが大きい時は長く、
移動量Ｌが小さい時は短くなる。また、移動量Ｌに対す
る歪量ｌの収束時間は多くの試料で単調関数式で表わさ
れる。このことは一般的によく知られていることであ
る。このことを利用し単調関数演算部は移動量Ｌを前記
歪検出器から入力し単調関数（ここでは一次式とする）
演算を行い、演算結果を次回の移動制御までの待ち時
間、すなわち移動制御タイミング信号として前記移動量
制御部へ送出する。移動制御タイミング信号を入力した
移動量制御部は前記歪検出器からこの時点での歪量を入
力し移動機構の移動量を決定するため、試料が緩和現象
で大きく変化している最中の歪量を入力し、でたらめな
移動制御をすることもなく、また必要以上の長い時間間
隔で移動制御することもないため、正確ですばやい粘弾
性測定ができる。
以下、本発明を一実施例に示した図面に基づき詳細に
説明する。
説明する。
第１図中１は試料であり、試料１の一端は試料ホルダ
ー２に固定的に把持されている。試料１の他端は試料チ
ャック３により把持されており、試料チャック３は検出
棒４の一端に連結されている。検出棒４は、２枚の板バ
ネ５により機構部保持体14に弾性的に固定され、かつ検
出棒４の運動は直線（一次元）方向に規制されている。
また、検出棒４の一部にはコア６が固定され、コア６の
周囲には差動トランス７が前記機構部保持体14に固定さ
れる形で保持され、コア６の相対変位を試料の歪として
検出する歪検出器を構成している。
ー２に固定的に把持されている。試料１の他端は試料チ
ャック３により把持されており、試料チャック３は検出
棒４の一端に連結されている。検出棒４は、２枚の板バ
ネ５により機構部保持体14に弾性的に固定され、かつ検
出棒４の運動は直線（一次元）方向に規制されている。
また、検出棒４の一部にはコア６が固定され、コア６の
周囲には差動トランス７が前記機構部保持体14に固定さ
れる形で保持され、コア６の相対変位を試料の歪として
検出する歪検出器を構成している。
検出棒４の他端にはコイル８が固定され、コイル８を
取巻く形で前記機構部保持体14に固定されたマグネット
９が配置され、コイル８とマグネット９とは電磁力発生
器を構成している。
取巻く形で前記機構部保持体14に固定されたマグネット
９が配置され、コイル８とマグネット９とは電磁力発生
器を構成している。
一方、前記試料１の周囲には、試料１の温度を設定す
る目的で炉17が配設されている。
る目的で炉17が配設されている。
図中の正弦波発生器23の出力（正弦波）は振幅を調節
され加算器21に送られ、直流発生回路22の出力と加算器
21で加算され、加算器21の出力は前記コイル８に送ら
れ、前記マグネット９との共同により直流重畳された正
弦波力を発生する。発生した力は前記検出棒４および前
記試料チャック３を介して前記試料１に歪を生じさせ、
試料１に生じた歪は検出棒４を介して前記コアに伝えら
れ、前記差動トランス７で検出された信号は歪測定回路
18に送られる。また、前記正弦波発生器23の出力および
前記歪測定回路18の出力は位相差測定回路19に送られ、
位相差信号として出力される。前記正弦波発生器23の出
力と、前記歪測定回路18の出力は振幅比測定回路20が入
力し、それぞれの振幅は測定し、力と歪の振幅比信号と
して出力する。
され加算器21に送られ、直流発生回路22の出力と加算器
21で加算され、加算器21の出力は前記コイル８に送ら
れ、前記マグネット９との共同により直流重畳された正
弦波力を発生する。発生した力は前記検出棒４および前
記試料チャック３を介して前記試料１に歪を生じさせ、
試料１に生じた歪は検出棒４を介して前記コアに伝えら
れ、前記差動トランス７で検出された信号は歪測定回路
18に送られる。また、前記正弦波発生器23の出力および
前記歪測定回路18の出力は位相差測定回路19に送られ、
位相差信号として出力される。前記正弦波発生器23の出
力と、前記歪測定回路18の出力は振幅比測定回路20が入
力し、それぞれの振幅は測定し、力と歪の振幅比信号と
して出力する。
一方、前記機構部保持14は軸受13を介して、ボールネ
ジ12と案内棒11に係合しており、ステッピングモータ15
の回転に伴う駆動ベルト16の運動により駆動されるボー
ルネジ12の回転に従い左右に移動する。前記案内棒11、
ボールネジ12、軸受13、ステッピングモータ15、駆動ベ
ルト16は全体として、前記機構部保持体14の移動機構を
形成している。前記ステッピングモータ15は移動量制御
部18の出力に基づいて移動する。単調関数演算部25は前
記移動量制御24の出力（移動量）を入力データとして単
調関数演算（一次式演算）を行い演算結果の大小に比例
した時間経過後に移動制御タイミング信号を前記移動量
制御部24に送出する。前記移動量制御部24は前記歪測定
回路18より歪量を入力する。
ジ12と案内棒11に係合しており、ステッピングモータ15
の回転に伴う駆動ベルト16の運動により駆動されるボー
ルネジ12の回転に従い左右に移動する。前記案内棒11、
ボールネジ12、軸受13、ステッピングモータ15、駆動ベ
ルト16は全体として、前記機構部保持体14の移動機構を
形成している。前記ステッピングモータ15は移動量制御
部18の出力に基づいて移動する。単調関数演算部25は前
記移動量制御24の出力（移動量）を入力データとして単
調関数演算（一次式演算）を行い演算結果の大小に比例
した時間経過後に移動制御タイミング信号を前記移動量
制御部24に送出する。前記移動量制御部24は前記歪測定
回路18より歪量を入力する。
本実施例の動作を説明すると、前記コイル８およびマ
グネット９で発生した直流が印加された状態で、前記試
料１に熱膨張や軟化に伴う長さ変化が生じると、前記歪
測定回路18で歪が測定され、これをゼロに復帰するよう
前記移動量制御部24を動作させ前記ステッピングモータ
15を回転させ移動機構を移動させる。この時の移動量
は、前記移動量制御部24が前記歪測定回路18の測定した
歪量に比例した形で決定するとともに、前記単調関数演
算部に送出される。前記移動量制御部24が移動量Ｌに応
じて前記ステッピングモータ15を回転させると、前記駆
動ベルト16、ボールネジ12、軸受13、機構部保持体14、
板バネ５、検出棒４、試料チャック３、試料１の順で力
が伝達される。前記検出棒４とに固定された前記コア６
と前記イコル８は、検出棒４一緒に移動する。試料１の
他端は前記試料ホルダー２に固定されており、かつ試料
ホルダー２は筺体ベース10に固定されているため、検出
棒４に固定された前記コア６は［試料１の張力］と［コ
イル８による電磁力の張力−バネ５の復元力］とが釣り
合った点に移動する。その後、試料１の張力は試料１内
に発生した応力緩和およびクリープ等の緩和現象のため
緩和時間だけ変化し続けるので、前記コア６も緩和時間
だけ位置が変わり続ける。前記コア６の位置変化は前記
差動トランス７を介し前記歪測定回路18に測定され歪量
ｌとして前記移動量制御部24に出力される。歪量ｌは緩
和時間後にはｌ∞に収束する。しかし、ここで歪量ｌ∞
に対して許容量Δｌを設け歪量が［ｌ∞±Δｌ］以内に
収まる時間を考えると、移動量Ｌが大きい時は長く、小
さい時は短くなる。また、移動量Ｌに対する歪量ｌの収
束時間は多くの試料で単調関数式が成り立つ、というこ
とは一般的によく知られていることである。このことを
利用し単調関数演算部25は移動量Ｌを前記移動量制御部
24から入力し単調関数（ここでは一次式）演算を行い演
算結果を次回の移動制御までの待ち時間、すなわち移動
制御タイミング信号として前記移動量制御部24へ送出す
る。
グネット９で発生した直流が印加された状態で、前記試
料１に熱膨張や軟化に伴う長さ変化が生じると、前記歪
測定回路18で歪が測定され、これをゼロに復帰するよう
前記移動量制御部24を動作させ前記ステッピングモータ
15を回転させ移動機構を移動させる。この時の移動量
は、前記移動量制御部24が前記歪測定回路18の測定した
歪量に比例した形で決定するとともに、前記単調関数演
算部に送出される。前記移動量制御部24が移動量Ｌに応
じて前記ステッピングモータ15を回転させると、前記駆
動ベルト16、ボールネジ12、軸受13、機構部保持体14、
板バネ５、検出棒４、試料チャック３、試料１の順で力
が伝達される。前記検出棒４とに固定された前記コア６
と前記イコル８は、検出棒４一緒に移動する。試料１の
他端は前記試料ホルダー２に固定されており、かつ試料
ホルダー２は筺体ベース10に固定されているため、検出
棒４に固定された前記コア６は［試料１の張力］と［コ
イル８による電磁力の張力−バネ５の復元力］とが釣り
合った点に移動する。その後、試料１の張力は試料１内
に発生した応力緩和およびクリープ等の緩和現象のため
緩和時間だけ変化し続けるので、前記コア６も緩和時間
だけ位置が変わり続ける。前記コア６の位置変化は前記
差動トランス７を介し前記歪測定回路18に測定され歪量
ｌとして前記移動量制御部24に出力される。歪量ｌは緩
和時間後にはｌ∞に収束する。しかし、ここで歪量ｌ∞
に対して許容量Δｌを設け歪量が［ｌ∞±Δｌ］以内に
収まる時間を考えると、移動量Ｌが大きい時は長く、小
さい時は短くなる。また、移動量Ｌに対する歪量ｌの収
束時間は多くの試料で単調関数式が成り立つ、というこ
とは一般的によく知られていることである。このことを
利用し単調関数演算部25は移動量Ｌを前記移動量制御部
24から入力し単調関数（ここでは一次式）演算を行い演
算結果を次回の移動制御までの待ち時間、すなわち移動
制御タイミング信号として前記移動量制御部24へ送出す
る。
移動制御タイミング信号を入力した前記移動量制御部
24は前記歪量測定回路18からこの時点での歪量ｌを入力
し次の移動量を決めるため、試料が緩和現象で大きく変
化している最中の歪量を入力し、次の移動制御をでたら
めにすることもなく、また必要以上の長い時間間隔で移
動制御することもないため、正確ですばやい粘弾性測定
ができる。
24は前記歪量測定回路18からこの時点での歪量ｌを入力
し次の移動量を決めるため、試料が緩和現象で大きく変
化している最中の歪量を入力し、次の移動制御をでたら
めにすることもなく、また必要以上の長い時間間隔で移
動制御することもないため、正確ですばやい粘弾性測定
ができる。
なお、移動量制御部24、単調関数演算部25は、アナロ
グ回路でも、デジタル回路で構成できることや、単調関
数は一次式だけでなく高次式でも、指数関数でも構成で
きることや、ステッピングモータ15は他のACモータで
も、DCモータでも構成できること等の選択、変更は本発
明の内容を左右するものではないのはもちろんのことで
ある。
グ回路でも、デジタル回路で構成できることや、単調関
数は一次式だけでなく高次式でも、指数関数でも構成で
きることや、ステッピングモータ15は他のACモータで
も、DCモータでも構成できること等の選択、変更は本発
明の内容を左右するものではないのはもちろんのことで
ある。
以上のように本発明によれば、移動量制御部と単調関
数演算部とを設けることにより、試料に応力緩和やクリ
ープ等の緩和現象が発生しても、短時間ですばやく正確
に移動機構を制御できる手段をもつため、正確ですばや
い測定ができ、引張り式動的粘弾性測定装置の測定の応
用範囲を大きく広げることができる。
数演算部とを設けることにより、試料に応力緩和やクリ
ープ等の緩和現象が発生しても、短時間ですばやく正確
に移動機構を制御できる手段をもつため、正確ですばや
い測定ができ、引張り式動的粘弾性測定装置の測定の応
用範囲を大きく広げることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す一部ブロック図入り断
面図である。 １……試料 ２……試料ホルダー ３……試料チャック ４……検出棒 ５……板バネ ６……コア ７……差動トランス ８……コイル ９……マグネット 10……筺体ベース 11……案内棒 12……ボールネジ 13……軸受 14……機構部保持体 15……ステッピングモータ 16……駆動ベルト 17……炉 18……歪測定回路 19……位相差測定回路 20……振幅比測定回路 21……加算器 22……直流発生回路 23……正弦波発生回路 24……移動量制御部 25……単調関数演算部
面図である。 １……試料 ２……試料ホルダー ３……試料チャック ４……検出棒 ５……板バネ ６……コア ７……差動トランス ８……コイル ９……マグネット 10……筺体ベース 11……案内棒 12……ボールネジ 13……軸受 14……機構部保持体 15……ステッピングモータ 16……駆動ベルト 17……炉 18……歪測定回路 19……位相差測定回路 20……振幅比測定回路 21……加算器 22……直流発生回路 23……正弦波発生回路 24……移動量制御部 25……単調関数演算部
Claims (1)
- 【請求項１】試料の一端を固定的に把持する試料ホルダ
ーと、試料の他端を把持する試料チャックと、前記試料
チャックに連結された検出棒と、前記検出棒の位置変化
を検出する歪検出器と、前記検出棒の一端に設けられ前
記検出棒および前記試料チャックを介して試料に力を伝
達する電磁力発生器と、前記電磁力発生器を移動する移
動機構と、前記電磁力発生器に張力を発生させる直流発
生回路と、前記電磁力発生器に正弦波力を発生させる正
弦波発生器と、前記移動機構の移動量を制御する移動量
制御部と、前記移動量制御部からの移動量を入力し単調
関数演算を行い前記移動量制御部へ移動制御タイミング
信号を出力する単調関数演算部とを備え、前記移動機構
の移動量に対応する前記試料内に発生する応力緩和およ
びクリープ現象等に因する緩和時間を前記単調関数演算
部で計算し次回の移動制御タイミングを決定することを
特徴とする引張り式動的粘弾性測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2221834A JP2964094B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | 引張り式動的粘弾性測定装置 |
| US07/748,859 US5154085A (en) | 1990-08-23 | 1991-08-23 | Tension type dynamic viscoelasticity measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2221834A JP2964094B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | 引張り式動的粘弾性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04104039A JPH04104039A (ja) | 1992-04-06 |
| JP2964094B2 true JP2964094B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=16772927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2221834A Expired - Fee Related JP2964094B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | 引張り式動的粘弾性測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5154085A (ja) |
| JP (1) | JP2964094B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5515294A (en) * | 1994-06-10 | 1996-05-07 | L & P Property Management Company | Method and apparatus for testing coiled materials |
| US5710426A (en) * | 1996-03-01 | 1998-01-20 | Ta Instruments, Inc. | Dynamic and thermal mechanical analyzer having an optical encoder with diffraction grating and a linear permanent magnet motor |
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| DE102014102077A1 (de) * | 2014-02-19 | 2015-08-20 | Netzsch-Gerätebau GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur Messung einer Längenänderung einer Probe und/oder zur Messung einer Deformationskraft an einer Probe |
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-
1990
- 1990-08-23 JP JP2221834A patent/JP2964094B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-23 US US07/748,859 patent/US5154085A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5154085A (en) | 1992-10-13 |
| JPH04104039A (ja) | 1992-04-06 |
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