JP3824150B2

JP3824150B2 - 試験片伸び計

Info

Publication number: JP3824150B2
Application number: JP2002037692A
Authority: JP
Inventors: 壽則布施
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003240690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料試験機における試験片の伸び計測に利用される試験片伸び計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料試験機における試験片の伸び計には、試験片に非接触で伸びを計測する非接触式伸び計と、試験片に計測レバー等が直接接触して計測する接触式伸び計がある。前者は試験片に不要な負荷を与えないで計測できるメリットはあるが、装置が複雑で高価であることや精度上の問題等もあり、そのため正確に測定でき小型で安価に提供できる接触式伸び計が常用されている。
【０００３】
この接触式伸び計の構成は、原理的には試験片の両標点にそれぞれの先端が係止される計測レバー方式のものが主流で、この計測レバーが試験片の伸びにより傾動するとき、この傾動を歪ゲージに伝えて伸びを電気信号として取り出す方式のものである。
図５、図６はその具体的な構成を示しているが、計測レバーは試験片ＴＰに係止される接触レバーＴＬ１、ＴＬ２と、この接触レバーＴＬ１、ＴＬ２の動きを歪ゲージＳＧに伝える傾動レバーＭＬ１、ＭＬ２とより構成される。
【０００４】
図５は材料試験機の上下のチャックＣ１、Ｃ２間に把持された試験片ＴＰに対して試験片伸び計ＥＭが取り付けられた状態を側方より見た図で、各接触レバーＴＬ１、ＴＬ２は手前の１個しか見えないが、図６に示すようにこのそれぞれの接触レバーＴＬ１、ＴＬ２はその先端が試験片ＴＰを両側より挟持して係止できるよう２本で形成される。図６は上方より見た図で接触レバーＴＬ１のみが２本示されており、しかもそれぞれは、傾動レバーＭＬ１の先端に付設された支持板Ｐ１に垂設されたそれぞれの支軸Ｓ１、Ｓ１に揺動可能に保持されている。すなわち、支持板Ｐ１には凹部Ｋ１、Ｋ１が形成されていて、この凹部Ｋ１、Ｋ１に両接触レバーＴＬ１、ＴＬ１が揺動可能に軸支されている。
【０００５】
そして、この両接触レバーＴＬ１、ＴＬ１間には引張バネＳＰが張架されていて互いに引き寄せられるよう付勢され、それぞれの先端に冠設された接触ゴム管ＴＲ１、ＴＲ１を介して試験片ＴＰに弾接される。このようにして計測レバーの先端部が試験片ＴＰに確実に係止されるようになっている。なお、Ｈ１、Ｈ１は接触レバーＴＬ１、ＴＬ１に螺着された係止杆で、図６に示すように両係止杆Ｈ１、Ｈ１間に引張バネＳＰが張架されている。Ｎは両係止杆Ｈ１、Ｈ１の接触レバーＴＬ１、ＴＬ１への螺着位置を調整し固定するためのナットである。なお、図５において、Ｋ２はＫ１と同様に凹部を示し、Ｓ２はＳ１と同様に支軸を示し、Ｈ２はＨ１と同様に係止杆を示し、Ｐ２はＰ１と同様に支持板を示し、そしてＴＲ２はＴＲ１と同様に接触ゴム管を示している。
【０００６】
この接触式伸び計ＥＭの場合、上述したように計測レバーの試験片ＴＰへの係止は、上記実施例のようにその殆どが弾接する方式が採用される。この弾接のための手段としては、図示例のような引張バネＳＰを張架する方式が常用されるが、引張バネではなく圧縮バネを介在させて弾接するレバーを互いに引き寄せ合う方式のものもある。また図示例の場合、各接触レバーＴＬ１、ＴＬ１がそれぞれ別々の支軸Ｓ１に対して揺動する例であるが、この支軸Ｓ１、Ｓ１を１個にして両接触レバーＴＬ１、ＴＬ１を互いに揺動させる方式、さらには揺動ではなく互いに直線方向に往復動し弾接するようにする方式等の接触式の試験片伸び計もある。しかし、これらいずれの方式もバネ（弾性体）の弾力にて接触するレバーを互いに引き寄せ合う方式を基本とし、試験片ＴＰに把持する形となっている。なお、両図に示すようにこの試験片伸び計ＥＭ全体は、伸び計本体ＴＢのフック部Ｆを介して引張バネ（図示せず）等にて材料試験機の機枠に吊架される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような接触式の試験片伸び計においては、試験片ＴＰの伸びを正確に計測するために、試験片ＴＰの両側から弾接する両方の接触レバーＴＬ１、ＴＬ１は引張バネＳＰの弾力にて、試験片ＴＰの伸びに常時追従するようになっている。この追従は試験片ＴＰの伸びにも追従し、そのために試験片ＴＰの直径の収縮に追従するようになっている。そのためにつぎのような問題を有している。
【０００８】
すなわち、材料試験においては引張試験による試験片ＴＰの弾性率測定や耐力測定を行なうが、これらの測定の後は試験片ＴＰの伸びは測定範囲を越えることとなり、したがって試験片伸び計を試験片ＴＰから取り外す必要がある。この試験片ＴＰからの取り外しを行なわないと、試験片伸び計が破壊され損傷する。そのために従来では、試験状況を観察し取り外しを必要とする段階になって手動により伸び計を取り外している。しかし、その作業は手数を要し、かつ迅速に行なう必要がある。したがってタイミングを外したり、取り外し作業に長時間を要したりすると伸び計の破壊を生じることになる。
【０００９】
また、試験片を加熱炉にて加熱しながら試験する高温試験や、恒温で試験する恒温試験さらには雰囲気試験等においては、伸び計を途中で取り外すことは不可能である。このような特殊な試験においても取り外しが行なえるようにするためには、加熱炉等を分割可能な形として試験片伸び計を操作できるようにするなど複雑な形とする必要がある。このような構成は構造複雑にして高価となる。
本発明はこのような問題を解決する試験片伸び計を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する試験片伸び計は、上記課題を解決するために、試験片の両側から弾性体の弾力にて揺動自在な一対の接触レバーの先端を互いに引き寄せ弾接させて試験片を挟持する計測レバーを試験片の両標点に対応させて一対設け、負荷時における試験片の伸びによる両計測レバーの互いの傾動によって両計測レバーの他端間に介設した歪ゲージに変形を生起させ、この変形量にて試験片の伸びを計測する試験片伸び計において、両計測レバーにおけるそれぞれの前記接触レバー先端の一定量以上の互いの引き寄せを制限する制限機構を設けたことを特徴とする。
このようにすることで、試験片が伸長することによって試験片断面径が一定以上収縮すると、試験片伸び計における両接触レバーの先端すなわち試験片に接触する接触部の互いの引き寄せが制限されるので試験片伸び計は試験片を解放することになる。すなわち、試験片伸び計は試験片に対して非接触状態となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例にしたがって本発明による試験片伸び計を説明する。図１、図２は本発明による試験片伸び計の実施例を示している。図１は図５と同様材料試験機のチャックＣ１、Ｃ２間に把持された試験片ＴＰに取り付けられた試験片伸び計全体を側方より見た図であり、図２は図１の状態を上方より見た図である。
【００１２】
試験片ＴＰの伸びを測定する計測レバーは試験片ＴＰに係止される接触レバーＴＬ１、ＴＬ２と、この上下両接触レバーＴＬ１、ＴＬ２の他端に接続された傾動レバーＭＬ１、ＭＬ２にて構成され、この両計測レバーの右方端には歪ゲージＳＧが接続されている。したがって、負荷時に試験片ＴＰが伸長し、接触レバーＴＬ１、ＴＬ２を介して傾動レバーＭＬ１、ＭＬ２が拡張する方向に傾動すると、この変動が歪ゲージＳＧに伝達され、試験片ＴＰの伸長量に比例した歪ゲージＳＧの変形によって電気信号が出力される。このような構成は図５に示す構成と同様であって従来と同様である。なお、Ｈ１、Ｈ２は係止杆であり、Ｎはナットを示している。
【００１３】
ところで図面に示す実施例においては、接触レバーＴＬ１、ＴＬ２と傾動レバーＭＬ１、ＭＬ２との接続部位に標点距離設定杆ＧＬが介設されている。この標点距離設定杆ＧＬには支持杆ＳＫが貫通していて、この支持杆ＳＫが図１に示すように両傾動レバーＭＬ１、ＭＬ２をも貫通し、両傾動レバーＭＬ１、ＭＬ２に支持され、標点距離設定杆ＧＬが計測レバーに保持される形になっている。したがって図１に示すとおり、標点距離設定杆ＧＬの上下両端に上下両傾動レバーＭＬ１、ＭＬ２を当接させ、その状態で接触レバーＴＬ１、ＴＬ２を、具体的には接触レバーＴＬ１、ＴＬ２のそれぞれの先端部を試験片ＴＰに弾接させる。すると、この弾接による係止位置が試験片ＴＰの各標点になる。
【００１４】
さて、本発明は以上のような構成において、図１、図２に示すとおり、それぞれの接触レバーＴＬ１、ＴＬ２にそれぞれ制限杆ＬＢを設置した点を特徴とする。この制限杆ＬＢは図２に示すとおり、試験片ＴＰを両側から挟持し係止する両接触レバーＴＬ１、ＴＬ１の間において、かつ一方の接触レバーＴＬ１側に突設されている。この制限杆ＬＢの設置状態は図３に拡大して示されているが、この制限杆ＬＢの長さは、試験片ＴＰが試験によって収縮し、試験片ＴＰから試験片伸び計を解放する必要がある断面に収縮した時、両接触レバーＴＬ１、ＴＬ１の互いの引き寄せが制止できるように設定されている。すなわち、具体的には耐力試験や弾性率試験などの場合、試験片ＴＰの伸びが測定範囲を越え、また場合によっては測定が不要であり、試験片伸び計を試験片ＴＰから離脱させる必要がある時、試験片ＴＰと接触レバーＴＬ１、ＴＬ１が離脱するように設定されている。
【００１５】
このことを考慮して、その時の試験片ＴＰの断面（直径等）を特定し、そのとき接触レバーＴＬ１が試験片ＴＰに弾接しないよう制限できるようにしたものである。図４はこの制限杆ＬＢによって接触レバーＴＬ１が制限杆ＬＢに当接し、それ以上の引き寄せが制限されて試験片ＴＰを試験片伸び計から解放した状態を示している。したがって、高温試験とか恒温試験あるいは雰囲気試験などにおいて加熱炉や恒温槽などに試験片伸び計が位置する場合においても、試験片ＴＰの伸びが伸び計の測定範囲を越えた場合、自動的に試験片ＴＰを解放することになる。
【００１６】
本発明が提供する試験片伸び計の特徴は以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を包含するものである。特に試験片ＴＰを両側から弾接して挟持する接触レバーが弾力にて互いに引き寄せられるについて、その一定量以上の引き寄せを制限する制限機構については、図示例のような制限杆の設置方式に限定されるものではない。
【００１７】
たとえば、接触レバーＴＬ１は支軸Ｓ１に対して揺動自在になっているが、この揺動範囲内に制限ピンを立設し、制限杆ＬＢと同様の機能を持たせるようにすることもできる。あるいは制限ピンではなく、それぞれの支軸Ｓ１、Ｓ１に回転自在に接続するそれぞれの接触レバーＴＬ１、ＴＬ１のボス部に切欠きを設け、固定側にはこの切欠き部に係止するピンを設けることにより制限杆と同様の機能を持たせることもできる。このような実施例の場合は制限機構を小さくして実現でき、小型化が有利である試験片伸び計に有利である。
【００１８】
さらに図示例では、両接触レバーＴＬ１を互いに引き寄せる、すなわち弾性体による付勢力を作用させる方式として引張バネＳＰを張架する例を示したが、引張バネ方式のみならず、圧縮バネを採用して圧縮の弾性力で互いの接触レバーを引き寄せるように構成することもできる。さらには、上下の両接触レバーＴＬ１、ＴＬ２のそれぞれの支軸Ｓ１、Ｓ２にコイル状のバネを取り付け、このコイル状バネの弾力で接触レバーＴＬ１、ＴＬ２の揺動を付勢するようにすることもできる。計測レバーの構成、歪ゲージＳＧの構成も種々の形式のものを採用できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明が提供する試験片伸び計は以上詳述したとおりであるから、耐力測定や弾性率測定のための材料試験において、試験片伸び計の測定範囲を越える試験片の伸びに対しては伸び計が自動的に試験片を解放する。したがって、試験状況のいかんにかかわらず試験片伸び計は破損することなく、その機能が継持される。したがって、塑性変形等試験片の大きな伸びに対して試験状態を観察しながら監視し試験片伸び計を手動作で外す作業を解消することができる。このことから高温試験や恒温試験等においても加熱炉や恒温槽内にて試験片伸び計は試験片から自動的に解放されることになる。
【００２０】
以上からして、雰囲気中での引張試験の場合、高精度を要求する弾性領域での機械的特性の測定と大きな伸び量である破断伸びを一度の試験で実現できることになる。また、軟性材料の試験片の伸び測定を可能にするという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による試験片伸び計にて試験片の伸びを計測している状態を側方より示す図である。
【図２】本発明による試験片伸び計にて試験片の伸びを計測している状態を上方より示す図である。
【図３】本発明における試験片伸び計の要部を示す図である。
【図４】本発明の作動を説明するための図である。
【図５】従来における試験片伸び計にて試験片の伸びを計測している状態を側方より示す図である。
【図６】従来における試験片伸び計にて試験片の伸びを計測している状態を上方より示す図である。
【符号の説明】
ＴＰ…試験片
ＥＭ…試験片伸び計
ＴＢ…伸び計本体
ＳＧ…歪ゲージ
ＭＬ１、ＭＬ２…傾動レバー
ＴＬ１、ＴＬ２…接触レバー
ＬＢ…制限杆
ＳＰ…引張バネ

Claims

試験片の両側から弾性体の弾力にて揺動自在な一対の接触レバーの先端を互いに引き寄せ弾接させて試験片を挟持する計測レバーを試験片の両標点に対応させて一対設け、負荷時における試験片の伸びによる両計測レバーの互いの傾動によって両計測レバーの他端間に介設した歪ゲージに変形を生起させ、この変形量にて試験片の伸びを計測する試験片伸び計において、両計測レバーにおけるそれぞれの前記接触レバー先端の一定量以上の互いの引き寄せを制限する制限機構を設けたことを特徴とする試験片伸び計。