JPH0674886A - 粘弾性測定装置 - Google Patents
粘弾性測定装置Info
- Publication number
- JPH0674886A JPH0674886A JP4229799A JP22979992A JPH0674886A JP H0674886 A JPH0674886 A JP H0674886A JP 4229799 A JP4229799 A JP 4229799A JP 22979992 A JP22979992 A JP 22979992A JP H0674886 A JPH0674886 A JP H0674886A
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 歪速度設定器からの設定歪速度と試料の長さ
の積を速度制御サーボシステムに入力することにより、
試料の大変形下での粘弾性を測定するための粘弾性測定
装置の構成を簡略化するとともに、精度ある測定データ
をうる。 【構成】 乗算器１４には、歪速度設定器１５から歪速
度αと試料長計測器８からの試料長ｈを入力し、これら
の入力値の積αｈを速度制御サーボシステムのサーボ増
幅器１２に入力する。サーボモータ１１は、サーボ増幅
器１２からの出力信号に応じた速度で回転してボールネ
ジ機構１０をおよび移動台９を介して平行平板１を押
し、平行平板１，３間の試料Ｓを圧縮する。この圧縮に
より変化する試料Ｓの長さは、指数関数的に変化する
が、平行平板１，３と平行に延びるアーム６，７間に挟
まれた試料長計測器８で測定され、平行平板３と係合す
る力検出器５の検出力とともに、インターフェース１６
を介してデータプロセッサ１７に送られる。
の積を速度制御サーボシステムに入力することにより、
試料の大変形下での粘弾性を測定するための粘弾性測定
装置の構成を簡略化するとともに、精度ある測定データ
をうる。 【構成】 乗算器１４には、歪速度設定器１５から歪速
度αと試料長計測器８からの試料長ｈを入力し、これら
の入力値の積αｈを速度制御サーボシステムのサーボ増
幅器１２に入力する。サーボモータ１１は、サーボ増幅
器１２からの出力信号に応じた速度で回転してボールネ
ジ機構１０をおよび移動台９を介して平行平板１を押
し、平行平板１，３間の試料Ｓを圧縮する。この圧縮に
より変化する試料Ｓの長さは、指数関数的に変化する
が、平行平板１，３と平行に延びるアーム６，７間に挟
まれた試料長計測器８で測定され、平行平板３と係合す
る力検出器５の検出力とともに、インターフェース１６
を介してデータプロセッサ１７に送られる。
Description
【０００１】本発明は、粘弾性測定装置に関し、特に材
料の伸張および圧縮変形モード下の粘弾性特性を測定す
る粘弾性測定装置に関する。
料の伸張および圧縮変形モード下の粘弾性特性を測定す
る粘弾性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、学術的重要性から高分子物質の変
形挙動を解明し、高分子加工におけるレオロジー過程を
把握する必要性が高まり、高分子物質を大変形させた状
態での非線形粘弾性に関する研究が行われるようになっ
てきた。このための実験としては、剪断変形と伸張変形
の二つの変形様式での応力応答を測定し、材料の力学的
性質を評価するようにされている。さらに最近急速に発
展してきた高分子加工のコンピュータシミレーションに
おいても伸張変形による力学的性質に関する高精度デー
タが必要となっている。伸張と粘度の関係を解析するた
めに、一定速度で試料を伸張あるいは圧縮させて応力応
答を測定するようにした粘弾性測定装置が多数提案され
ている。この装置においては、試料の両端をつかみ具で
把持するか、または平行平板で保持するようになってい
る。このようにしてつかみ具間あるいは平行平板間の距
離を指数関数的に変化させることにより一定速度での伸
張あるいは圧縮が可能となる。つかみ具間あるいは平行
平板間の距離指数関数的な位置制御を行うために指数関
数器が用いられ、この指数関数からの信号を位置制御サ
ーボシステムに入力するようになっている。
形挙動を解明し、高分子加工におけるレオロジー過程を
把握する必要性が高まり、高分子物質を大変形させた状
態での非線形粘弾性に関する研究が行われるようになっ
てきた。このための実験としては、剪断変形と伸張変形
の二つの変形様式での応力応答を測定し、材料の力学的
性質を評価するようにされている。さらに最近急速に発
展してきた高分子加工のコンピュータシミレーションに
おいても伸張変形による力学的性質に関する高精度デー
タが必要となっている。伸張と粘度の関係を解析するた
めに、一定速度で試料を伸張あるいは圧縮させて応力応
答を測定するようにした粘弾性測定装置が多数提案され
ている。この装置においては、試料の両端をつかみ具で
把持するか、または平行平板で保持するようになってい
る。このようにしてつかみ具間あるいは平行平板間の距
離を指数関数的に変化させることにより一定速度での伸
張あるいは圧縮が可能となる。つかみ具間あるいは平行
平板間の距離指数関数的な位置制御を行うために指数関
数器が用いられ、この指数関数からの信号を位置制御サ
ーボシステムに入力するようになっている。
【０００３】現在普及している指数関数発生器は、位置
情報をデジタル化したデータをＲＯＭに入力しておき、
このデータを順次ＲＯＭから取り出しアナログ変換して
位置制御サーボシステムに入力するようになっている。
情報をデジタル化したデータをＲＯＭに入力しておき、
このデータを順次ＲＯＭから取り出しアナログ変換して
位置制御サーボシステムに入力するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとしている問題点】しかしてデジタ
ルデータをアナログ化して得た指数関数は、ミクロ的に
みると階段状の関数となり、つかみ具間あるいは平行板
間の距離が長ければ、つかみ具等の移動速度が速く問題
とならないが、これらの間の距離が短くなりつかみ具等
の速度が遅くなると、この階段状の位置変化の影響が大
となる。すなわち、試料を急激に伸張あるいは圧縮した
後に一時的に休止すると言った動作が行われる。すなわ
ち、試料の歪で観察すると、試料は、急速に変形後その
変形が一時静止すると言った状態が繰り返される。歪速
度一定の変形が要求される試験では、このような動作は
好ましからざるものであり、特に大変形下の応力応答を
情報として得る場合には、上記つかみ具等の間の距離が
短いところで重要となってくるので、以上のようなデジ
タル式指数関数器を使用することは好ましくない。本発
明は、以上の問題を解決すべくなされたものであり、段
階的な指数関数的位置制御を解消した粘弾性測定装置を
提供することを目的とする。
ルデータをアナログ化して得た指数関数は、ミクロ的に
みると階段状の関数となり、つかみ具間あるいは平行板
間の距離が長ければ、つかみ具等の移動速度が速く問題
とならないが、これらの間の距離が短くなりつかみ具等
の速度が遅くなると、この階段状の位置変化の影響が大
となる。すなわち、試料を急激に伸張あるいは圧縮した
後に一時的に休止すると言った動作が行われる。すなわ
ち、試料の歪で観察すると、試料は、急速に変形後その
変形が一時静止すると言った状態が繰り返される。歪速
度一定の変形が要求される試験では、このような動作は
好ましからざるものであり、特に大変形下の応力応答を
情報として得る場合には、上記つかみ具等の間の距離が
短いところで重要となってくるので、以上のようなデジ
タル式指数関数器を使用することは好ましくない。本発
明は、以上の問題を解決すべくなされたものであり、段
階的な指数関数的位置制御を解消した粘弾性測定装置を
提供することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決する手段】本発明によれば、サーボ増幅器
と、サーボ増幅器の出力信号で速度制御される駆動手段
と、駆動手段の作動速度を検出し、検出信号をサーボ増
幅器の入力にフィードバックする速度検出手段とを有す
るサーボシステムと、試料の両端をそれぞれ保持し、一
方が駆動手段に接続されて変位するようにされた一対の
試料保持手段と、一対の試料保持手段の他方と係合して
試料に作用する力を計測する力検出手段と、一対の試料
保持手段の間の距離を測定する試料長計測手段と、歪速
度を設定するための設定手段と、設定手段の出力信号と
試料長計測手段の出力信号を入力して乗算し、出力信号
をサーボ増幅器に入力する乗算手段と、試料長計測手段
と力計測手段の出力信号を入力する入出力インターフェ
ースと、インターフェースの出力信号を入力して粘弾性
データを処理する処理手段とを有する粘弾性測定装置が
提供される。
と、サーボ増幅器の出力信号で速度制御される駆動手段
と、駆動手段の作動速度を検出し、検出信号をサーボ増
幅器の入力にフィードバックする速度検出手段とを有す
るサーボシステムと、試料の両端をそれぞれ保持し、一
方が駆動手段に接続されて変位するようにされた一対の
試料保持手段と、一対の試料保持手段の他方と係合して
試料に作用する力を計測する力検出手段と、一対の試料
保持手段の間の距離を測定する試料長計測手段と、歪速
度を設定するための設定手段と、設定手段の出力信号と
試料長計測手段の出力信号を入力して乗算し、出力信号
をサーボ増幅器に入力する乗算手段と、試料長計測手段
と力計測手段の出力信号を入力する入出力インターフェ
ースと、インターフェースの出力信号を入力して粘弾性
データを処理する処理手段とを有する粘弾性測定装置が
提供される。
【０００６】
【作用】歪速度は、材料の変形速度を材料の長さで割っ
たものとして定義されているから、歪速度と材料の長さ
を掛けると変形速度が得られる。すなわち上記サーボシ
ステムのサーボ増幅器は、歪速度設定手段からの出力信
号と試料長計測手段の出力信号との乗算を行う乗算手段
からの出力が入力されるので、このサーボシステムは、
全体として以下の方程式により与えられる。
たものとして定義されているから、歪速度と材料の長さ
を掛けると変形速度が得られる。すなわち上記サーボシ
ステムのサーボ増幅器は、歪速度設定手段からの出力信
号と試料長計測手段の出力信号との乗算を行う乗算手段
からの出力が入力されるので、このサーボシステムは、
全体として以下の方程式により与えられる。
【数１】Ｖ（ｔ）＋α＊ｈ＝０ ここでα ＝設定手段で与えられ歪速度（一定） Ｖ（ｔ）＝変形速度 ｈ（ｔ）＝試料長計測手段で与えられる試料長（時間の
関数） 変型速度Ｖ（ｔ）は、試料長の時間微分であるから数１
は、以下のごとく書き換えられる。
関数） 変型速度Ｖ（ｔ）は、試料長の時間微分であるから数１
は、以下のごとく書き換えられる。
【数２】 しかして、数２の微分方程式の解は、
【数３】 となる。すなわち、試料保持手段は、指数関数的に変位
する。
する。
【０００７】
【実施例】本発明の一実施例を、添付図を参照して、詳
細に説明する。図１において、粘弾性の試料Ｓが、第１
と第２の平板１，２の互い平行な対向平面間に狭持され
ており、第１平板１の中心には、スラスト軸２の先端が
固定され、第２の平板２の中心には、力検出器５の検出
軸４が固定されている。この二つの軸２，４からは、平
板１，２の対向平面に平行にアーム６，７が延出し、こ
のアーム６，７の自由端部間に試料長計測器８が狭持さ
れている。スラスト軸２の後端は、可動台９の中心に固
定されており、しかして可動台２は、ボールネジ機構１
０により並進できるようなっている。ボールネジ機構１
０は、サーボ増幅器１２の出力端子から出力信号により
動作されるサーボモータ１１に回転駆動される。サーボ
モータ１１の回転速度を回転計１３が検出し、その出力
信号がサーボ増幅器１２の一方の出力端子にフィードバ
ックされる。サーボモータ１１と回転計１３とサーボ増
幅器１２との組み合わせで速度制御サーボシステムが構
成される。サーボ増幅器１２の他方の入力端子には、乗
算器１４の出力信号が入力される。乗算器１４の入力端
子の一方にデジタル式歪速度設定器１５が接続され、さ
らに乗算器１４の他方の入力端子は、試料長計測器８の
出力端子と接続されている。この乗算器１４は、歪速度
設定器１５で設定される歪速度αと試料長ｈとの積αｈ
をサーボ増幅器１２に入力するものである。さらにこの
試料長計測器５の出力端子は、力検出器５の出力端子と
ともに入出力インターフェース１６に接続され、粘弾性
測定データをコンピュータなどのデータプロセッサ１７
に入力するようになっている。
細に説明する。図１において、粘弾性の試料Ｓが、第１
と第２の平板１，２の互い平行な対向平面間に狭持され
ており、第１平板１の中心には、スラスト軸２の先端が
固定され、第２の平板２の中心には、力検出器５の検出
軸４が固定されている。この二つの軸２，４からは、平
板１，２の対向平面に平行にアーム６，７が延出し、こ
のアーム６，７の自由端部間に試料長計測器８が狭持さ
れている。スラスト軸２の後端は、可動台９の中心に固
定されており、しかして可動台２は、ボールネジ機構１
０により並進できるようなっている。ボールネジ機構１
０は、サーボ増幅器１２の出力端子から出力信号により
動作されるサーボモータ１１に回転駆動される。サーボ
モータ１１の回転速度を回転計１３が検出し、その出力
信号がサーボ増幅器１２の一方の出力端子にフィードバ
ックされる。サーボモータ１１と回転計１３とサーボ増
幅器１２との組み合わせで速度制御サーボシステムが構
成される。サーボ増幅器１２の他方の入力端子には、乗
算器１４の出力信号が入力される。乗算器１４の入力端
子の一方にデジタル式歪速度設定器１５が接続され、さ
らに乗算器１４の他方の入力端子は、試料長計測器８の
出力端子と接続されている。この乗算器１４は、歪速度
設定器１５で設定される歪速度αと試料長ｈとの積αｈ
をサーボ増幅器１２に入力するものである。さらにこの
試料長計測器５の出力端子は、力検出器５の出力端子と
ともに入出力インターフェース１６に接続され、粘弾性
測定データをコンピュータなどのデータプロセッサ１７
に入力するようになっている。
【０００８】以上の実施例の構成の作動について以下に
説明する。被測定試料Ｓを第１と第２の平行板１，３間
に狭持し、歪速度設定器１５に歪速度αを設定する。乗
算器１４には、ここの設定歪み速度αと、試料長計測器
８から試料長ｈ（初期試料長ｈ0 ）が入力され、よって
乗算器１４からサーボ増幅器１２に、試料長と歪速度と
の積αｈが入力される。サーボシステムのサーボモータ
１１は、この入力値αｈに比例した速度で回転してボー
ルネジ機構１０を介して第１平板１を押して、試料Ｓを
圧縮する。この圧縮力は、力検出器５が検知され、入出
力インターフェース１６を介してデータプロセッサ１７
に入力する。さらに圧縮により試料長ｈが刻々変化する
が、この試料長ｈも試料長計測器８により計測され、デ
ータプロセッサ１７に送られる。これにより試料Ｓの粘
弾性測定がなされる。さらに刻々変化する試料長ｈは、
乗算器１４に入力されて、設定器１５からの歪速度αと
の積がとられてサーボ増幅器１２に入力される。以上本
発明を実施例の形で説明したが、本発明は、上記実施例
のみに限定されずに特許請求の範囲の項に記載される範
囲で様々に変更可能である。例えば、前記実施例では、
平行平板間に試料を挟んで、圧縮するようにして粘弾性
データを計測したが、試料の両端をつかみ具でつかんで
伸張させて粘弾性データを計測することも本発明の範囲
である。さらに以上の説明では、デジタル式歪設定器が
デジタルアナログ変換器を一体で有するものとの前提で
説明したが、アナログデジタル変換器を別体として設け
るようにしても良い。この場合、試料長計測器からの入
力もデジタル値として入力すれば、デジタルアナログ変
換を乗算器の後段で行うようにするとシステム機構を簡
略化できる。この場合掛算型デジタルアナログ変換器が
使用できる。
説明する。被測定試料Ｓを第１と第２の平行板１，３間
に狭持し、歪速度設定器１５に歪速度αを設定する。乗
算器１４には、ここの設定歪み速度αと、試料長計測器
８から試料長ｈ（初期試料長ｈ0 ）が入力され、よって
乗算器１４からサーボ増幅器１２に、試料長と歪速度と
の積αｈが入力される。サーボシステムのサーボモータ
１１は、この入力値αｈに比例した速度で回転してボー
ルネジ機構１０を介して第１平板１を押して、試料Ｓを
圧縮する。この圧縮力は、力検出器５が検知され、入出
力インターフェース１６を介してデータプロセッサ１７
に入力する。さらに圧縮により試料長ｈが刻々変化する
が、この試料長ｈも試料長計測器８により計測され、デ
ータプロセッサ１７に送られる。これにより試料Ｓの粘
弾性測定がなされる。さらに刻々変化する試料長ｈは、
乗算器１４に入力されて、設定器１５からの歪速度αと
の積がとられてサーボ増幅器１２に入力される。以上本
発明を実施例の形で説明したが、本発明は、上記実施例
のみに限定されずに特許請求の範囲の項に記載される範
囲で様々に変更可能である。例えば、前記実施例では、
平行平板間に試料を挟んで、圧縮するようにして粘弾性
データを計測したが、試料の両端をつかみ具でつかんで
伸張させて粘弾性データを計測することも本発明の範囲
である。さらに以上の説明では、デジタル式歪設定器が
デジタルアナログ変換器を一体で有するものとの前提で
説明したが、アナログデジタル変換器を別体として設け
るようにしても良い。この場合、試料長計測器からの入
力もデジタル値として入力すれば、デジタルアナログ変
換を乗算器の後段で行うようにするとシステム機構を簡
略化できる。この場合掛算型デジタルアナログ変換器が
使用できる。
【発明の効果】歪速度を設定器で随意に設定できて、容
易に大変形下での粘弾性特性が精度良く行えるのととも
に、従来のようにデジタル的に構成した指数関数を関数
発生器からサーボシステムに入力して位置制御するもの
でなく、またステップ状の変形をなくすことができるの
で、よって構成が簡単でしかして精度良い試料の変形制
御が可能である。さらに歪速度を設定器を介して容易に
設定変更が可能であるので、各種の粘弾性データが容易
にえられる。
易に大変形下での粘弾性特性が精度良く行えるのととも
に、従来のようにデジタル的に構成した指数関数を関数
発生器からサーボシステムに入力して位置制御するもの
でなく、またステップ状の変形をなくすことができるの
で、よって構成が簡単でしかして精度良い試料の変形制
御が可能である。さらに歪速度を設定器を介して容易に
設定変更が可能であるので、各種の粘弾性データが容易
にえられる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す概略構成図。
１，３ 第１と第２の平行平板（保持手段） ２ スラスト軸 ４ 検出軸 ５ 力検出器（力検出手段） ６，７ アーム ８ 試料長計測器（伸張検出手段） ９ 可動台 １０ ボールネジ機構 １１ サーボモータ（駆動手段） １２ サーボ増幅器 １３ 回転計 １４ 乗算器（乗算手段） １５ 歪速度設定器（歪速度入力手段） １６ 入出力インターフェース １７ データプロセッサ
Claims (1)
- 【請求項１】 サーボ増幅器と、該サーボー増幅器の出
力信号で速度制御される駆動手段と、該駆動手段の作動
速度を検出し、検出信号を前記サーボ増幅器の入力にフ
ィードバックする速度検出手段とを有するサーボシステ
ムと、試料の両端をそれぞれ保持し、一方が前記駆動手
段に結合されて変位するようにされた一対の試料保持手
段と、前記一対の試料保持手段の他方と係合して試料に
作用する力を計測する力検出手段と、前記一対の試料保
持手段の間の距離を測定する該試料長計測手段と、歪速
度を設定するための設定手段と、該設定手段の出力信号
と前記試料長計測手段の出力信号とを入力して乗算し、
出力信号を前記サーボ増幅器に入力する乗算手段と、前
記試料長計測手段と前記力計測手段の出力信号を入力す
る入出力インターフェースと、該インターフェースの出
力信号を入力して粘弾性データを処理する処理手段とを
有する粘弾性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229799A JPH0674886A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 粘弾性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229799A JPH0674886A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 粘弾性測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674886A true JPH0674886A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16897856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4229799A Pending JPH0674886A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 粘弾性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0674886A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002357520A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 粘弾性測定装置 |
| JP2011530063A (ja) * | 2008-08-01 | 2011-12-15 | マルバーン インストゥルメンツ リミテッド | レオメータ制御システム |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4229799A patent/JPH0674886A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002357520A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 粘弾性測定装置 |
| JP2011530063A (ja) * | 2008-08-01 | 2011-12-15 | マルバーン インストゥルメンツ リミテッド | レオメータ制御システム |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20050920 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051117 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060627 |
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| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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