JPH05332905A - 伸び計の操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試験サンプル片に対する比較的伸び量の少な
い弾性領域から数百パーセントにも達する伸び量の塑性
領域までを高精度かつ自動的に連続測定する伸び計にあ
って、測定開始時点における初期応答性を向上させ得る
ようにする。 【構成】 試験サンプル片の各端部を各エアチャックに
固定させ、かつ一方のエアチャックに伸び方向の負荷荷
重をかけて、試験サンプル片の引張弾性率、および破断
伸びの双方を同時に測定する場合、測定開始に先立っ
て、試験サンプル片の各端部を各エアチャックに固定さ
せる際に、試験サンプル片に加えられる圧縮力負荷をゼ
ロ負荷になるように操作し、また、試験サンプル片上の
各標点を各組の各測定子の先端挟持部で挟圧支持させた
時点で、各エンコーダを検出目盛り境界の直前での初期
位置に設定するように操作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に、プラスチック
などのような試験サンプル片の引張弾性率、および破断
伸びを測定する伸び計の操作方法に関し、さらに詳しく
は、該当試験サンプル片の引張弾性率、および破断伸び
の双方を同時に測定し得るようにした自動伸び計の操作
方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種のプラスチック材料の急速な
普及に伴い、当該プラスチック材料についての試験精度
の高度化が必要とされ、特に、乗用車などにおける金属
材料の代替としてのプラスチック材料の活用が多くなる
につれて、このプラスチック材料に対する金属材料と同
等程度までの高精度による引張弾性率、および破断伸び
の自動的かつ連続的な測定が要望されている。

【０００３】こゝで、プラスチック材料については、よ
く知られているように、比較的伸び量の少ないものから
数百パーセントの伸びを示すものまで様々な材料がある
ために、１台の伸び計によって、比較的伸び量の少ない
弾性領域から数百パーセントにも達する伸び量の塑性領
域までを高精度に連続測定することは極めて困難であ
り、従来、この種のプラスチックなどの試験サンプル片
につき、これをその弾性領域から塑性領域に至るまでを
自動的かつ連続的に測定し得る伸び計は、未だ、何らの
提案もなされていない現況にある。

【０００４】すなわち、従来にあって伸び計を用いてプ
ラスチック材料の引張弾性率を測定する場合には、弾性
領域において高精度で測定操作する必要があると共に、
自動式伸び計においては、精度面で不十分であることか
ら、通常、手動式伸び計（例えば、ストレンゲージ、差
動トランスなど）を使用するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手動式伸び計では、一般に測定範囲が狭く限られて
おり、試験サンプル片に対する破断伸びまでの測定が困
難であるという不利を有し、一方、伸び率の少ない材料
については、この手動式伸び計によっても試験サンプル
片の破断伸びを測定できる場合もあるが、当該試験サン
プル片の破断時における衝撃などで測定用センサが破損
するなどの問題点があった。

【０００６】この発明は、このような従来の問題点を解
消するためになされたもので、その目的とするところ
は、試験サンプル片に対する比較的伸び量の少ない弾性
領域から数百パーセントにも達する伸び量の塑性領域ま
での高精度な測定を可能にすると共に、特に、引張弾性
率を得るのに必要な領域範囲を高精度かつ自動的に連続
測定できて、しかも、１回の測定操作によって引張弾性
率、および破断伸びの双方を同時に測定する伸び計にあ
って、当該伸び計の測定開始時点における初期応答性を
向上させ得るようにした、この種の伸び計の操作方法を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る伸び計の操作方法は、試験サンプル
片の一端部、および他端部を各エアチャックに固定さ
せ、かつ他端部側のエアチャックに伸び方向の負荷荷重
をかけて、当該試験サンプル片の引張弾性率、および破
断伸びの双方を同時に測定するために、前記試験サンプ
ル片上に間隔を隔てゝ初期設定された２つの標点を各先
端挟持部により所定の基準角度で挟圧支持すると共に、
各基端部を各別の回転軸上にそれぞれ枢支させて、当該
試験サンプル片への荷重の負荷に伴う各標点の移動によ
って相対的に傾動される１組づゝ各組の各測定子と、前
記各組での少なくとも一方の各回転軸に接続されて、前
記各標点の移動に伴う各組の各測定子の傾動角度を当該
各回転軸の回転角度として検出する各エンコーダと、前
記各エンコーダによって検出される傾動角度に対応した
パルス信号で駆動され、前記各標点の移動に追従して、
当該各標点に対する各組の各測定子の挟圧支持を前記基
準角度位置に移動復帰させるように作動する各追従移動
手段とを備えて構成され、前記各追従移動手段への駆動
パルス数を該当する補正値のもとに換算して各標点間の
各移動距離を算出し、当該各移動距離の差により、前記
試験サンプル片の引張弾性率、および破断伸びを測定す
る伸び計において、測定開始に先立ち、（１）前記試験
サンプル片の一端部、および他端部を各エアチャックに
固定させる際に、当該試験サンプル片に加えられる圧縮
力負荷が、ゼロ負荷になるまで伸び方向荷重付与側のエ
アチャックを伸び方向とは反対方向に移動させることに
より、当該加えられる圧縮力負荷に伴った試験サンプル
片の撓みを解消する操作と、（２）前記試験サンプル片
上に初期設定された２つの標点を各組の各測定子の先端
挟持部で挟圧支持させた時点で、当該各組の各測定子を
対応する各回転軸により測定方向とは反対方向に傾動さ
せて、各エンコーダを検出目盛り境界の直前での初期位
置に設定する操作との、少なくとも何れか一方を行なう
ことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】従って、この発明方法においては、測定開始に
先立ち、試験サンプル片の各端部を各エアチャックに固
定させる際に、当該試験サンプル片に加えられる圧縮力
負荷が、ゼロ負荷になるまで伸び方向荷重付与側のエア
チャックを伸び方向とは反対方向に移動させて、加えら
れる圧縮力負荷に伴った試験サンプル片の撓みを解消す
る操作を行なうことで、測定初期の立上り時点での応答
性を向上でき、また、試験サンプル片上の各標点を各組
の各測定子の先端挟持部で挟圧支持させた時点で、当該
各組の各測定子を対応する各回転軸により測定方向とは
反対方向に傾動させて、各エンコーダを検出目盛り境界
の直前での初期位置に設定する操作を行なうことで、各
標点移動の初期値を再現性よく検出できる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明に係る伸び計の操作方法の一
実施例につき、図１、ないし図５を参照して詳細に説明
する。

【００１０】まず最初に、この発明の一実施例方法を適
用する伸び計の概要構成について述べる。

【００１１】図１は、この発明の一実施例方法を適用す
る伸び計の概要を模式的に示す構成説明図である。

【００１２】この図１に示す伸び計の構成において、プ
ラスチック材料からなる試験サンプル片１は、上部、下
部の各エアチャック２、３により上下の各端部１ａ、１
ｂを掴持させた状態で上下方向に固定保持させると共
に、当該試験サンプル片１上の異なる上下各位置にそれ
ぞれの初期標点を設定し、かつこれらの各初期標点位置
を上部、および下部での各１組づゝの測定子４、５の先
端挟持部４ａ、５ａによって、常時、基準位置となる水
平方向から所定の挟圧力でそれぞれに挟持させてあり、
こゝでの測定操作に関しては、同図に白抜き矢印で示さ
れているように、上部エアチャック２側に測定荷重を負
荷させることで実行され、当該負荷荷重によって生ずる
試験サンプル片１の伸びは、各初期設定された標点位置
の移動、ひいては、上部、下部の各測定子４、５の傾動
角度として検出される。

【００１３】また、前記上部、下部での各１組づゝの測
定子４、５は、この場合、説明上の煩雑さを避けるため
に、各上部測定子４、４側について図示省略し、各下部
測定子５、５側についてのみ表示してあるが、次に述べ
る下部追従移動機構２１により上下方向へ移動し得るよ
うにした下部基盤１１上にあって、前記挟持方向へ摺動
調整可能に枢支されている左右１組の各下部回転軸１
２、１２によって支持されており、かつ少なくとも左右
何れか一方の下部回転軸１２には、その回転角度を電気
的に検出する下部エンコーダ１３を接続してある。

【００１４】また、前記下部追従移動機構２１は、上下
各位置に配置された１対の各下部タイミングロール２
２、２２と、これらの各下部タイミングロール２２、２
２間に張設させた下部タイミングベルト２３と、上下何
れか一方の下部タイミングロール２２を駆動制御する下
部ステッピングモータ２４とを有しており、前記下部基
盤１１は、当該下部タイミングベルト２３上の１点に結
合支持されて、前記したように上下方向への制御（追
従）移動をなし得るようにしてある。

【００１５】さらに、前記下部エンコーダ１３によって
検出される下部回転軸１２の回転角度、ひいては、各下
部測定子５、５での各下部回転軸１２、１２の傾動角度
は、引張試験機制御装置３１を構成するエンコーダ変換
部３２により傾動角度データに変換されて専用マイクロ
コンピュータ３３に入力され、かつ当該傾動角度データ
に基づくパルス信号出力によりステッピングモータ制御
部３４を介して前記下部ステッピングモータ２４を制御
駆動し得るようにしたものであり、これらの各構成は、
上部側についても全く同様である。

【００１６】従って、上記伸び計の構成では、測定操作
に際し、上部エアチャック２側に測定荷重を次第に負荷
させてゆくことにより、試験サンプル片１の伸びに対応
して初期設定された標点位置、ひいては、上部、下部で
の各測定子４、５の先端挟持部４ａ、５ａが相対的に移
動し、これらの各測定子４、５のそれぞれ、つまり、図
１においては、各下部測定子５、５の相互が当初に設定
された基準位置である水平方向から次第に傾動されてゆ
き、これに伴って図示しない各上部回転軸と各下部回転
軸１２、１２とが回動されるもので、こゝでは、当該各
上部回転軸と各下部回転軸１２、１２との回転角度、換
言すると、各上部測定子４、４と各下部測定子５、５と
における試験サンプル片１の伸びに対応した傾動角度
は、図示しない上部エンコーダと下部エンコーダ１３、
ならびにエンコーダ変換部３２によって電気的に検出さ
れる。

【００１７】そして、このように前記エンコーダ変換部
３２で検出される試験サンプル片１の伸びに対応した傾
動角度データに基づき、ステッピングモータ制御部３４
から出力されるパルス信号によって、図示しない上部ス
テッピングモータ、および下部ステッピングモータ２４
を制御駆動させることにより、図示しない上部基盤、お
よび下部基盤１１のそれぞれを伸び対応に上昇させ、各
上部回転軸、および各下部回転軸１２を中心にして、上
部、下部の各測定子４、５を再度、基準位置としての水
平方向になるまで追従回動させることができるもので、
以下、同様な操作を繰り返すことにより、結果的には、
上部、下部の各測定子４、５の傾動を検出しなくなるま
での間、必要とされる上部ステッピングモータ、および
下部ステッピングモータ２４への駆動パルス数を専用マ
イクロコンピュータ３３によりカウントして、各上部回
転軸、および各下部回転軸１２の移動距離、換言する
と、各標点間の移動距離を測定でき、これによって、各
測定点の移動距離の差から、目的とする試験サンプル片
１の引張弾性率、および破断伸びを１回の操作によるの
みで連続的かつ高精度にしかも極めて容易に求め得るの
である。

【００１８】つまり、この伸び計の構成においては、上
記のようにして上部ステッピングモータ、および下部ス
テッピングモータ２４への駆動パルス数から、測定点間
の位置を演算して求めることにより、所期通りの引張弾
性率、および破断伸びを測定し得るもので、従来のよう
に、例えば、マグネスケールなどで測定点間の距離を直
接、測定する手段と比較するとき、その応答速度が極め
て迅速であるほか、装置自体についても構成面が簡単で
安価な提供が可能になる。

【００１９】続いて、上記のように作用する伸び計にお
ける測定開始時点での初期応答性を向上させるために適
用する実施例方法の操作について述べる。

【００２０】図２は、プラスチック材料からなる試験サ
ンプル片の上下各端部を上部、下部の各エアチャックに
よって掴持させるときの留意点を示す説明図であり、ま
た、図３は、試験サンプル片の測定開始に先立って行な
う初期荷重の除去手段を示す説明図であり、さらに、図
４は、上部、下部の各エンコーダにおける応答性向上手
段を示す説明図である。

【００２１】この実施例においては、測定開始時におけ
る測定感度を高めるために、測定開始に先立って、次の
操作を行う。

【００２２】こゝで、試験サンプル片１に対する測定開
始に際しては、当該試験サンプル片１の上下各端部１
ａ、１ｂを上部、下部の各エアチャック２、３によって
正確に掴持させる必要がある。すなわち、図２に示され
ているように、例えば、この場合、試験サンプル片１の
上端部１ａが、上部エアチャック２での各基部２ａ、２
ａから圧出される各挟持板２ｂ、２ｂ間の途中までしか
挿入されていない場合にあって（図２の左図）は、この
まゝで各挟持板２ｂ、２ｂによる掴持がなされると（図
２の右図）、当該各挟持板２ｂ、２ｂの下部側が開いた
状態に傾斜し、掴持された試験サンプル片１に対して
は、下方への作用力、つまり圧縮力が加えられることに
なる。

【００２３】そして、前記のように試験サンプル片１に
対して作用する圧縮力は、図３に見られる如く、結果的
に、掴持状態の試験サンプル片１を撓ませる（図３の左
図）ことに結びつき、このために当該試験サンプル片１
には、マイナス方向の初期荷重が与えられることにな
り、このまゝで測定を開始すると、撓みが解消してマイ
ナス方向の初期荷重が除かれるまでの間、試験サンプル
片１については、恰かもゼロ荷重で伸ばされたかのよう
な測定がなされるもので、このような初期立上り時点で
の応答性の欠陥が引張弾性率を求める際の誤差要因にな
る。

【００２４】そこで、この実施例方法では、測定開始に
先立ち、開始時点での試験サンプル片１の撓みが解消さ
れてゼロ荷重になるまで、引張荷重の付与側である上部
エアチャック２を上方に移動させる（図３の右図）こと
によって、上記構成の伸び計における初期立上り時点で
の応答性を効果的に改善できるもので、この結果、引張
弾性率を求める際の誤差要因を容易に排除し得るのであ
る（請求項１における（１）の操作に該当）。

【００２５】一方、上部エンコーダと下部エンコーダ１
３とのそれぞれにおいては、測定開始時点での最小目盛
り未満の回転角度を検知し得ないことから、当該最小目
盛り未満内の検出精度を補償することができず、こゝで
もまた、このような初期立上り時点での応答性の欠陥が
引張弾性率を求める際の誤差要因になる。但し、この種
のエンコーダでは、機能として保有する分解能を大きく
することで、誤差に伴った測定結果への影響を少なくは
できるが、このように分解能を大きくするときは、装置
の大型化とか、コストアップを招来して好ましくない。

【００２６】仍って、この実施例方法においては、こゝ
での伸び計に適用する上部エンコーダと下部エンコーダ
１３とが、単に上部、下部での各測定子４、５の傾動角
度である角度変化の有無のみを検出すればよいことに鑑
み、当該上部エンコーダと下部エンコーダ１３との初期
設定、つまり、こゝでは、図４に示す検出板１３ａに関
し、その測定開始に先立つ初期設定を目盛り境界の直前
にセットすることによって、各標点移動の初期値を再現
性よく検出できるのであり、この結果、引張弾性率を求
める際の誤差要因を容易に小さくし得て、当該エンコー
ダでの分解能の如何に基づく誤差の影響を効果的に排除
できるもので、この目盛り境界の直前への初期位置の設
定は、上部、下部での各測定子４、５を測定方向とは逆
方向に向けて、例えば、目盛り１つ分だけ回動させるこ
とで容易に達成可能である（請求項１における（２）の
操作に該当）。

【００２７】なお、この実施例による伸び計の操作方法
の場合、上記（１）、（２）の各操作を共に行なうのが
好ましいが、当該伸び計の構成態様、ならびに操作形態
の如何によっては、その何れか一方を選択してもよく、
例えば、エンコーダの分解能が十分に高いときには、
（１）の操作のみを、また、試験サンプル片の各エアチ
ャックによる掴持が常に正確になされて、試験サンプル
片１にマイナス方向の初期荷重に伴う撓みを生ずる惧れ
のないときには、（２）の操作のみを適用してよい。

【００２８】

【発明の効果】以上、実施例によって詳述したように、
この発明方法によれば、試験サンプル片の一端部、およ
び他端部を各エアチャックに固定させ、かつ他端部側の
エアチャックに伸び方向の負荷荷重をかけて、当該試験
サンプル片の引張弾性率、および破断伸びの双方を同時
に測定する伸び計において、測定開始に先立ち、試験サ
ンプル片の一端部、および他端部を各エアチャックに固
定させる際に、当該試験サンプル片に加えられる圧縮力
負荷が、ゼロ負荷になるまで伸び方向荷重付与側のエア
チャックを伸び方向とは反対方向に移動させて、加えら
れる圧縮力負荷に伴った試験サンプル片の撓みを解消す
る操作を行なうようにしたから、測定初期の立上り時点
での応答性を効果的に向上させて、引張弾性率を求める
際の誤差要因を排除できるのであり、また同様に、測定
開始に先立って、試験サンプル片上の各標点を各組の各
測定子の先端挟持部で挟圧支持させた時点で、当該各組
の各測定子を対応する各回転軸により測定方向とは反対
方向に傾動させて、各エンコーダを検出目盛り境界の直
前での初期位置に設定する操作を行なうようにしたか
ら、各標点移動の初期値の再現性のよい検出が可能にな
り、こゝでもまた、引張弾性率を求める際の誤差要因を
小さくできるもので、この結果、試験サンプル片におけ
る引張弾性率を高精度に測定し得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例方法を適用する伸び計の概
要を一部省略して模式的に示す構成説明図である。

【図２】同上一実施例方法を適用する場合での試験サン
プル片の各端部を各エアチャックによって掴持させると
きの留意点を示す説明図である。

【図３】同上一実施例方法を適用する場合での試験サン
プル片の測定開始に先立って行なう初期荷重の除去手段
を示す説明図である。

【図４】同上一実施例方法を適用する場合での各エンコ
ーダにおける応答性向上手段を示す説明図である。

【図５】同上伸び計によってポリプロピレンからなる試
験サンプル片を測定した場合での一実施例方法の適用前
後における伸び量と負荷荷重との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 試験サンプル片 １ａ 試験サンプル片の上端部 １ｂ 試験サンプル片の下端部 ２ 上部エアチャック ２ａ 上部エアチャックの基部 ２ｂ 上部エアチャックの挟持板 ３ 下部エアチャック ４ 上部測定子 ４ａ 上部測定子の先端挟持部 ５ 下部測定子 ５ａ 下部測定子の先端挟持部 １１ 下部基盤 １２ 下部回転軸 １３ エンコーダ １３ａ エンコーダの検出板 ２１ 下部追従移動機構 ２２ 下部タイミングロール ２３ 下部タイミングベルト ２４ 下部ステッピングモータ ３１ 引張試験機制御装置 ３２ エンコーダ変換部 ３３ 専用マイクロコンピュータ ３４ ステッピングモータ制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験サンプル片の一端部、および他端部
   を各エアチャックに固定させ、かつ他端部側のエアチャ
   ックに伸び方向の負荷荷重をかけて、当該試験サンプル
   片の引張弾性率、および破断伸びの双方を同時に測定す
   るために、 前記試験サンプル片上に間隔を隔てゝ初期設定された２
   つの標点を各先端挟持部により所定の基準角度で挟圧支
   持すると共に、各基端部を各別の回転軸上にそれぞれ枢
   支させて、当該試験サンプル片への荷重の負荷に伴う各
   標点の移動によって相対的に傾動される１組づゝ各組の
   各測定子と、 前記各組での少なくとも一方の各回転軸に接続されて、
   前記各標点の移動に伴う各組の各測定子の傾動角度を当
   該各回転軸の回転角度として検出する各エンコーダと、 前記各エンコーダによって検出される傾動角度に対応し
   たパルス信号で駆動され、前記各標点の移動に追従し
   て、当該各標点に対する各組の各測定子の挟圧支持を前
   記基準角度位置に移動復帰させるように作動する各追従
   移動手段とを備えて構成され、 前記各追従移動手段への駆動パルス数を該当する補正値
   のもとに換算して各標点間の各移動距離を算出し、当該
   各移動距離の差により、前記試験サンプル片の引張弾性
   率、および破断伸びを測定する伸び計において、 前記試験サンプル片の測定開始に先立って、下記
   （１）、（２）の各操作の少なくとも何れか一方を行な
   うことを特徴とする伸び計の操作方法。 （１）前記試験サンプル片の一端部、および他端部を各
   エアチャックに固定させる際に、当該試験サンプル片に
   加えられる圧縮力負荷が、ゼロ負荷になるまで伸び方向
   荷重付与側のエアチャックを伸び方向とは反対方向に移
   動させることにより、当該加えられる圧縮力負荷に伴っ
   た試験サンプル片の撓みを解消する操作。 （２）前記試験サンプル片上に初期設定された２つの標
   点を各組の各測定子の先端挟持部で挟圧支持させた時点
   で、当該各組の各測定子を対応する各回転軸により測定
   方向とは反対方向に傾動させて、各エンコーダを検出目
   盛り境界の直前での初期位置に設定する操作。