JPH0720028A - 物性測定装置 - Google Patents
物性測定装置Info
- Publication number
- JPH0720028A JPH0720028A JP16143493A JP16143493A JPH0720028A JP H0720028 A JPH0720028 A JP H0720028A JP 16143493 A JP16143493 A JP 16143493A JP 16143493 A JP16143493 A JP 16143493A JP H0720028 A JPH0720028 A JP H0720028A
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- Japan
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- Measurement Of Force In General (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】特殊雰囲気下に配設される試料の荷重と変形の
状態を略リアルタイムで精度良く測定できるようにす
る。 【構成】重り５で荷重を試料Ｗに加え、加重に応じて増
大する試料Ｗの変形量を測定する。そのために、駆動機
構８及びロードセル９を用いて重り５の基準点Ｑとフレ
ーム３の基準点Ｐとの間でプローブ１０を往復動させ、
又、試料Ｗを持ち上げその移動距離と荷重からマイクロ
コンピュータ１２が物性を割り出す。
状態を略リアルタイムで精度良く測定できるようにす
る。 【構成】重り５で荷重を試料Ｗに加え、加重に応じて増
大する試料Ｗの変形量を測定する。そのために、駆動機
構８及びロードセル９を用いて重り５の基準点Ｑとフレ
ーム３の基準点Ｐとの間でプローブ１０を往復動させ、
又、試料Ｗを持ち上げその移動距離と荷重からマイクロ
コンピュータ１２が物性を割り出す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温や高圧などの特殊
雰囲気下に配設される試料の荷重と変形の状態を精度良
く測定することの可能な物性（特に剛性）測定装置に関
するものである。
雰囲気下に配設される試料の荷重と変形の状態を精度良
く測定することの可能な物性（特に剛性）測定装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特殊雰囲気下に配設される試料
として耐熱材料がある。耐熱材料は高温下で使用される
が、試料の剛性がどのような状態で変化するかを把握す
る事が、品質の良い製品を得るために極めて重要な課題
とされてきた。
として耐熱材料がある。耐熱材料は高温下で使用される
が、試料の剛性がどのような状態で変化するかを把握す
る事が、品質の良い製品を得るために極めて重要な課題
とされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来では特
殊雰囲気下における試料の剛性を実際に測定するのは困
難とされていたため、試料を外力により振動させ、その
共振点から間接的に剛性を求めていた。しかし、この動
的な方法では大きな変形が与えられず、測定に誤差が入
り易いという問題があった。
殊雰囲気下における試料の剛性を実際に測定するのは困
難とされていたため、試料を外力により振動させ、その
共振点から間接的に剛性を求めていた。しかし、この動
的な方法では大きな変形が与えられず、測定に誤差が入
り易いという問題があった。
【０００４】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、炉を始めとして、特殊雰囲気下に配
設される試料の荷重と変形の関係を精度良く測定できる
ようにした剛性測定装置を提供することを目的としてい
る。
れたものであって、炉を始めとして、特殊雰囲気下に配
設される試料の荷重と変形の関係を精度良く測定できる
ようにした剛性測定装置を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
【０００６】すなわち、本発明に係る剛性測定装置は、
試料を保持するフレームと、試料に荷重を加えることが
できる重りと、この重りの一部に設定した基準点と前記
フレームの一部に設定した基準点とに接触し得る位置に
配設され、該重りを持ち上げることができるプローブ
と、このプローブの端部に掛かる荷重を検出する第１の
検出手段と、該プローブ端部の変位を検出する第２の検
出手段と、該プローブを昇降駆動する駆動機構と、前記
第１の検出手段の検出結果を利用して駆動機構を制御し
プローブを基準点間で移動させる制御手段と、プローブ
が基準点間で移動したときに前記第２の検出手段の検出
結果を通じてプローブ端部の移動量を求めその移動量か
ら荷重に対する試料の変形量を算出する演算手段とを具
備してなることを特徴とする。
試料を保持するフレームと、試料に荷重を加えることが
できる重りと、この重りの一部に設定した基準点と前記
フレームの一部に設定した基準点とに接触し得る位置に
配設され、該重りを持ち上げることができるプローブ
と、このプローブの端部に掛かる荷重を検出する第１の
検出手段と、該プローブ端部の変位を検出する第２の検
出手段と、該プローブを昇降駆動する駆動機構と、前記
第１の検出手段の検出結果を利用して駆動機構を制御し
プローブを基準点間で移動させる制御手段と、プローブ
が基準点間で移動したときに前記第２の検出手段の検出
結果を通じてプローブ端部の移動量を求めその移動量か
ら荷重に対する試料の変形量を算出する演算手段とを具
備してなることを特徴とする。
【０００７】
【作用】このような構成のものであれば、駆動機構によ
ってプローブを駆動した場合に、プローブが移動してフ
レームの一部に設定した基準点又は重りの一部に設定し
た基準点に接触するごとに、第１の検出手段が検出する
荷重値が変化する。そして、制御手段がそれを契機に駆
動機構をリターンさせる。このような作動が繰り返され
て、プローブはフレーム側の基準点と重り側の基準点と
の間で往復動する。また、これに伴って第２の検出手段
がプローブ上端部の変位を検出する。
ってプローブを駆動した場合に、プローブが移動してフ
レームの一部に設定した基準点又は重りの一部に設定し
た基準点に接触するごとに、第１の検出手段が検出する
荷重値が変化する。そして、制御手段がそれを契機に駆
動機構をリターンさせる。このような作動が繰り返され
て、プローブはフレーム側の基準点と重り側の基準点と
の間で往復動する。また、これに伴って第２の検出手段
がプローブ上端部の変位を検出する。
【０００８】ところで、試料に荷重を加えると試料が軟
らかいほどより大きく変形する。そして、重り側の基準
点は試料の変形量に等しい距離だけ移動する。一方、フ
レーム側の基準点は不動である。したがって、プローブ
を基準点間で変位させたとき、演算手段により求められ
るプローブ端部の移動量は試料が変形した分に応じて変
化する。そして、この演算手段がかかる移動量から試料
の変形量を算出し、試料の剛性として取り扱う。
らかいほどより大きく変形する。そして、重り側の基準
点は試料の変形量に等しい距離だけ移動する。一方、フ
レーム側の基準点は不動である。したがって、プローブ
を基準点間で変位させたとき、演算手段により求められ
るプローブ端部の移動量は試料が変形した分に応じて変
化する。そして、この演算手段がかかる移動量から試料
の変形量を算出し、試料の剛性として取り扱う。
【０００９】しかして、このような構成のものであれ
ば、１本のプローブを用いるだけで試料の剛性を測定す
ることができる。そのため、炉などの特殊雰囲気に配設
される試料に対してプローブをセットできさえすれば、
試料の昇温と並行してほぼリアルタイムで試料の剛性を
継続して測定することが可能になる。
ば、１本のプローブを用いるだけで試料の剛性を測定す
ることができる。そのため、炉などの特殊雰囲気に配設
される試料に対してプローブをセットできさえすれば、
試料の昇温と並行してほぼリアルタイムで試料の剛性を
継続して測定することが可能になる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１を参照して
説明する。
説明する。
【００１１】この剛性測定装置は、例えばセラミックス
の板状の試料に適用されるもので、炉胴１内に設けられ
た炉床２に、頂板３ａと底板３ｂの間を柱３ｃで連結し
た構造のフレーム３を載置し、このフレーム３の底板３
ｂ上に試料Ｗの両端を保持させるようにしている。この
フレーム３の頂板部３ａの上面に本発明の基準点Ｐが設
定されている。また、そのフレーム３の頂板部３ａに孔
３ｄを穿設し、その孔３ｄに重り５の下端部５ｂを挿通
して、試料Ｗに添接させている。この重り５の上端部５
ａの下面に本発明の基準点Ｑが設定されている。
の板状の試料に適用されるもので、炉胴１内に設けられ
た炉床２に、頂板３ａと底板３ｂの間を柱３ｃで連結し
た構造のフレーム３を載置し、このフレーム３の底板３
ｂ上に試料Ｗの両端を保持させるようにしている。この
フレーム３の頂板部３ａの上面に本発明の基準点Ｐが設
定されている。また、そのフレーム３の頂板部３ａに孔
３ｄを穿設し、その孔３ｄに重り５の下端部５ｂを挿通
して、試料Ｗに添接させている。この重り５の上端部５
ａの下面に本発明の基準点Ｑが設定されている。
【００１２】一方、炉胴１には昇降アーム６を内有した
サブチャンバ７が連設されている。サブチャンバ７の内
部は炉胴１に設けた開口部１ａを介して該炉胴１の内部
と気密に連通している。昇降アーム６の上部６ａはサブ
チャンバ７を貫通して炉外の駆動機構８に昇降駆動可能
に保持されているとともに、その下端６ｂに第１の検出
手段であるロードセル９の固定端９ａを連結し、該ロー
ドセル９の自由端９ｂにプローブ１０を懸下させてい
る。そして、該プローブ１０の上端部１０ａに掛かる荷
重を検出するようにしている。また、前記昇降アーム６
の上端６ｃには第２の検出手段であるマグネスケール１
１が装着されており、このマグネスケール１１によりプ
ローブ上端部１０ａの変位を検出するようにしている。
サブチャンバ７が連設されている。サブチャンバ７の内
部は炉胴１に設けた開口部１ａを介して該炉胴１の内部
と気密に連通している。昇降アーム６の上部６ａはサブ
チャンバ７を貫通して炉外の駆動機構８に昇降駆動可能
に保持されているとともに、その下端６ｂに第１の検出
手段であるロードセル９の固定端９ａを連結し、該ロー
ドセル９の自由端９ｂにプローブ１０を懸下させてい
る。そして、該プローブ１０の上端部１０ａに掛かる荷
重を検出するようにしている。また、前記昇降アーム６
の上端６ｃには第２の検出手段であるマグネスケール１
１が装着されており、このマグネスケール１１によりプ
ローブ上端部１０ａの変位を検出するようにしている。
【００１３】プローブ１０は、長尺な棒状のもので、コ
字形をなすその下端部１０ｂに突出する接触部１０ｃを
形成しており、その接触部１０ｃを該プローブ１０の昇
降動作を通じてフレーム３側の基準点Ｐ又は重り５側の
基準点Ｑに接触させまた重り５を持ち上げ得るようにし
ている。
字形をなすその下端部１０ｂに突出する接触部１０ｃを
形成しており、その接触部１０ｃを該プローブ１０の昇
降動作を通じてフレーム３側の基準点Ｐ又は重り５側の
基準点Ｑに接触させまた重り５を持ち上げ得るようにし
ている。
【００１４】さらに、前記ロードセル９の検出信号ａ及
び前記マグネスケール１１の検出信号ｂを、本発明の制
御手段及び演算手段としての役割を担うマイクロコンピ
ュータ１２に入力している。このマイクロコンピュータ
１２は、ＣＰＵ１２ａ、メモリ１２ｂ及びインターフェ
ース１２ｃを備えた通常のシステムであり、メモリ１２
ｂ内に予め格納されている制御プログラムに従って所定
の演算を行い、制御信号ｃや演算データｄの出力等を行
うようにしている。すなわち、このマイクロコンピュー
タ１２は、ロードセル９の検出値がある設定値を上回っ
た場合に駆動機構８の駆動方向を下向きに切換え、逆に
ロードセル９の検出値がある設定値を下回った場合に駆
動機構８の駆動方向を上向きに切換えるための制御信号
ｃを出力する制御手段としての機能と、プローブ１０が
両基準点間Ｐ、Ｑで移動したときのマグネスケール１１
の検出値からプローブ上端部１０ａの移動量を求め、そ
の移動量から試料Ｗの変形量を算出する演算手段として
の機能とを営むようになっている。なお、データｄは図
示しない位置でモニタ等に表示させるようにしている。
び前記マグネスケール１１の検出信号ｂを、本発明の制
御手段及び演算手段としての役割を担うマイクロコンピ
ュータ１２に入力している。このマイクロコンピュータ
１２は、ＣＰＵ１２ａ、メモリ１２ｂ及びインターフェ
ース１２ｃを備えた通常のシステムであり、メモリ１２
ｂ内に予め格納されている制御プログラムに従って所定
の演算を行い、制御信号ｃや演算データｄの出力等を行
うようにしている。すなわち、このマイクロコンピュー
タ１２は、ロードセル９の検出値がある設定値を上回っ
た場合に駆動機構８の駆動方向を下向きに切換え、逆に
ロードセル９の検出値がある設定値を下回った場合に駆
動機構８の駆動方向を上向きに切換えるための制御信号
ｃを出力する制御手段としての機能と、プローブ１０が
両基準点間Ｐ、Ｑで移動したときのマグネスケール１１
の検出値からプローブ上端部１０ａの移動量を求め、そ
の移動量から試料Ｗの変形量を算出する演算手段として
の機能とを営むようになっている。なお、データｄは図
示しない位置でモニタ等に表示させるようにしている。
【００１５】次に、本実施例の作動を説明する。
【００１６】駆動機構８によってプローブ１０を駆動す
ると、プローブ１０が移動してフレーム３の基準点Ｐ又
は重り５の基準点Ｑに接触するごとに、ロードセル９が
検出する荷重値が変化する。そして、その信号ａを入力
したマイクロコンピュータ１２がその荷重変化ごとに制
御信号ｃを出力し、駆動機構８の駆動方向を切換える。
そのため、プローブ１０はフレーム３側の基準点Ｐと重
り５側の基準点Ｑとの間で移動させられる。そして、こ
れに伴ってマグネスケール１１がプローブ上端部１０ａ
の変位を検出し、その変位信号ｂをマイクロコンピュー
タ１２に入力する。
ると、プローブ１０が移動してフレーム３の基準点Ｐ又
は重り５の基準点Ｑに接触するごとに、ロードセル９が
検出する荷重値が変化する。そして、その信号ａを入力
したマイクロコンピュータ１２がその荷重変化ごとに制
御信号ｃを出力し、駆動機構８の駆動方向を切換える。
そのため、プローブ１０はフレーム３側の基準点Ｐと重
り５側の基準点Ｑとの間で移動させられる。そして、こ
れに伴ってマグネスケール１１がプローブ上端部１０ａ
の変位を検出し、その変位信号ｂをマイクロコンピュー
タ１２に入力する。
【００１７】一方、重り５によって荷重が加えられる
と、該重り５は試料Ｗが軟らかいほど下に変位する。そ
して、重り５側の基準点Ｑは試料Ｗの変形量に等しい距
離だけ沈降する。一方、フレーム３側の基準点Ｐは不動
である。したがって、プローブ１０を移動範囲で変位さ
せたとき、プローブ１０に加わる荷重Ｗとプローブ上端
部１０ａの変位量Ｘは図３に示すように変化する。ここ
で、プローブ１０が剛体であれば試料Ｗの変形量は図３
から求めることができる。同図において、点１はプロー
ブ１０の移動下限であり、点２はプローブ１０と重り５
の接点であり、点３は試料Ｗと重り５の接点であり、点
４はプローブ１０の移動上限である。なお、プローブ１
０の弾性が無視できないときは、プローブ下端の全移動
量Ｌからプローブ１０が重り５に接触する前の移動量ｌ
1 と重り５が試料Ｗから離れた後の移動量ｌ2 を差引く
ことにより、試料Ｗの変形量が算出できる。一方、この
実施例において一定荷重をかけたときの試料Ｗの変形を
測定するのであれば、ｌ1 の測定だけで十分である。
と、該重り５は試料Ｗが軟らかいほど下に変位する。そ
して、重り５側の基準点Ｑは試料Ｗの変形量に等しい距
離だけ沈降する。一方、フレーム３側の基準点Ｐは不動
である。したがって、プローブ１０を移動範囲で変位さ
せたとき、プローブ１０に加わる荷重Ｗとプローブ上端
部１０ａの変位量Ｘは図３に示すように変化する。ここ
で、プローブ１０が剛体であれば試料Ｗの変形量は図３
から求めることができる。同図において、点１はプロー
ブ１０の移動下限であり、点２はプローブ１０と重り５
の接点であり、点３は試料Ｗと重り５の接点であり、点
４はプローブ１０の移動上限である。なお、プローブ１
０の弾性が無視できないときは、プローブ下端の全移動
量Ｌからプローブ１０が重り５に接触する前の移動量ｌ
1 と重り５が試料Ｗから離れた後の移動量ｌ2 を差引く
ことにより、試料Ｗの変形量が算出できる。一方、この
実施例において一定荷重をかけたときの試料Ｗの変形を
測定するのであれば、ｌ1 の測定だけで十分である。
【００１８】なお、各部の具体的な構成は上述した実施
例のみに限定されるものではない。例えば、図２に示す
ように、フレーム１０３の下方に重り１０５を配置した
り、スペーサを兼ねたバイアス用の重り１００を置いて
一定の荷重を常に加えておくようにしてもよい。また、
荷重を２カ所で加えたり、隙間εを小さくして試料Ｗの
変形量を制限してもよい。さらに、重りの下端部を針状
にして試料に埋没するようにすれば試料の軟化を測定す
ることもできる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形が可能である。一方、本発明の応用とし
て、試料の粘性、塑性、クリープ等を測定することがで
きる。さらに、試料の降伏や極限強さ等を測定すること
も可能である。
例のみに限定されるものではない。例えば、図２に示す
ように、フレーム１０３の下方に重り１０５を配置した
り、スペーサを兼ねたバイアス用の重り１００を置いて
一定の荷重を常に加えておくようにしてもよい。また、
荷重を２カ所で加えたり、隙間εを小さくして試料Ｗの
変形量を制限してもよい。さらに、重りの下端部を針状
にして試料に埋没するようにすれば試料の軟化を測定す
ることもできる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形が可能である。一方、本発明の応用とし
て、試料の粘性、塑性、クリープ等を測定することがで
きる。さらに、試料の降伏や極限強さ等を測定すること
も可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明の物性測定装置は、以上説明した
ように、重りで試料に荷重を加え、荷重に応じて増大す
る試料の変形を測定するために、駆動機構及び第１の検
出手段を用いて重りの基準点とフレームの基準点との間
でプローブを移動させ、また重りを持ち上げその移動距
離を第２の検出手段で検出して演算手段により試料の変
形量を算出するようにしたものである。そのため、プロ
ーブ１本をセットできさえすれば、炉を始めとする特殊
雰囲気下で試料の剛性、その他の物性を精度良く測定す
ることが可能になる。
ように、重りで試料に荷重を加え、荷重に応じて増大す
る試料の変形を測定するために、駆動機構及び第１の検
出手段を用いて重りの基準点とフレームの基準点との間
でプローブを移動させ、また重りを持ち上げその移動距
離を第２の検出手段で検出して演算手段により試料の変
形量を算出するようにしたものである。そのため、プロ
ーブ１本をセットできさえすれば、炉を始めとする特殊
雰囲気下で試料の剛性、その他の物性を精度良く測定す
ることが可能になる。
【図１】本発明の一実施例を示す要部断面図。
【図２】本発明の他の実施例を示す要部断面図。
【図３】本発明の一実施例に関して測定原理を説明する
ための図。
ための図。
Ｐ…フレーム側の基準点 Ｑ…重り側の基準点 Ｗ…試料 ３、１０３…フレーム ５、１０５…重り ８…駆動機構 ９…第１の検出手段（ロードセル） １０、１１０…プローブ １０ａ…プローブ上端部 １１…第２の検出手段（マグネスケール） １２…制御手段、演算手段（マイクロコンピュータ）
Claims (1)
- 【請求項１】試料を保持するフレームと、試料に荷重を
加えることができる重りと、この重りの一部に設定した
基準点と前記フレームの一部に設定した基準点とに接触
し得る位置に配設され、該重りを持ち上げることができ
るプローブと、このプローブの端部に掛かる荷重を検出
する第１の検出手段と、該プローブ端部の変位を検出す
る第２の検出手段と、該プローブを昇降駆動する駆動機
構と、前記第１の検出手段の検出結果を利用して駆動機
構を制御しプローブを基準点間で移動させる制御手段
と、プローブが基準点間で移動したときに前記第２の検
出手段の検出結果を通じてプローブ端部の移動量を求め
その移動量から荷重に対する試料の変形量を算出する演
算手段とを具備してなることを特徴とする物性測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16143493A JPH0720028A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 物性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16143493A JPH0720028A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 物性測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720028A true JPH0720028A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15735043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16143493A Pending JPH0720028A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 物性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720028A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013167512A (ja) * | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 高圧ガス中の試験装置 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP16143493A patent/JPH0720028A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013167512A (ja) * | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 高圧ガス中の試験装置 |
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