JPS6120517Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は加熱炉中に配置された試験片に内圧
を加えたとき生じる変形寸法を測定する内圧クリ
ープ試験装置に関する。

従来、管状試料片の内圧クリープ試験をする場
合には、ダイヤルゲージのバーを加熱炉中に差し
込み、その先端を試料片に接触させるようにして
いた。そのため高温にさらされているバーの膨張
による誤差やバーの先端が接触している試料片の
表面における状態による誤差、或いは試料片を回
転して管状試料片の数ケ所の角度における外径を
測定すると接触圧により試料片に傷がつきこれに
よつて生じる誤差などの問題があり、μｍオーダ
の測定は極めて不正確なものであつた。

本考案は、高温状態の試料片の変形寸法を非接
触で正確に測定することのできる内圧クリープ試
験装置を提供することを目的とする。

以下、本考案の一実施例について説明する。第
１図及び第２図に示すように基台１の中央部に投
光器２が配置され、この投光器２の周囲に３個の
加熱炉３，３，３が配置される。投光器２は３個
の投光レンズ２４，２４，２４から順次レーザビ
ームを発射し、このレーザビームは窓３５，３６
を通つて加熱炉３中を通過し受光器４，４，４に
入射する。

投光器２は、第３図に示すようにレーザ発振器
２１と、回転ミラー２２と、この回転ミラー２２
を駆動する同期モータ２３とを有し、レーザ発振
器２１から発射されたレーザビームを回転ミラー
２２によつて水平面内に回転させる。投光レンズ
２４は水平面内で放射状に拡がるレーザビームを
平行にするためのものである。

加熱炉３は例えば図に示すように電気炉からな
り、ヒータ部３１に光通路３３，３４が設けら
れ、窓３５，３６は耐熱ガラスでつくられる。炉
芯部３２には回転棒５１，５２により挾持された
管状試料片５が配置される。光通路３３を通るレ
ーザビームがこの試料片５を照射する。回転棒５
２には貫通孔が設けられており、図示しない圧力
源よりこの貫通孔を通して試料片５に内圧が加え
られる。この回転棒５１，５２はモータ５３、ベ
ルト・プーリ機構５４（第１図参照）により回転
される。受光器４は受光素子４１と受光レンズ４
２とからなり、加熱炉３中を通過してきたレーザ
ビームが受光レンズ４２を経て受光素子４１に入
射する。

試料片５には第４図に示すように圧力源６１か
ら電磁弁６２を経て調整された内圧が加えられ
る。この内圧は圧力検出器６３により検出され、
比較器６４において圧力設定器６５の設定圧力と
比較されて電磁弁６２が制御される。検出された
圧力は記録計６６に送られるとともにデジタル圧
力計７１を経てプリンタ７３によりプリントアウ
トされる。加熱炉３では、その温度を検出して温
度指示調整計６７及び電圧調整器６８によりヒー
タに加える電圧を調整して温度を一定のものとす
る。試料片５の実際の温度は別に検出されて記録
計６６に送られるとともにデジタル温度計７０を
経てプリンタ７３によりプリントアウトされる。
測寸器６９は投光器２を制御し受光器４からの信
号を受けて試料片５の外径を測定し、アナログ変
位記録計７２に送るとともにプリンタ７３により
プリウトアウトする。試料片５は前記したように
回転しており、例えば０度、45度、90度、135度
の各角度における外径寸法が測定される。

この測寸器６９は次のような原理で測定を行な
う。すなわち第５図に示すように回転ミラー２２
が回転することによりレーザビームが水平面内で
順次放射状に回転して行くことになるが、投光レ
ンズ２４により平行ビームとされ平行移動して行
く。そのため受光素子４１には試料片５の影に相
当する時間だけレーザビームが入射しないことに
なる。この受光素子４１の出力を増巾器８２で増
巾した後クロツク発生器８１からの一定周期のパ
ルスをゲート８３によりゲートすれば、カウンタ
８４により影の部分に相当する時間が計数され
る。こうしてカウンタ８４により試料片５の外径
寸法がデジタル値で計測される。なおレーザビー
ムの回転速度とゲートされるパルスとが完全に同
期されていなければならないので、前記のクロツ
ク発生器８１からモータドライバ８５にクロツク
信号を送り同期モータ２３を制御するようにして
いる。回転ミラー２２は例えば毎分3000回回転
し、10〜100回ほど計測を行なつてその平均値を
出力するようにする。

この実施例では１個の投光器２のみを用い、こ
の投光器２のまわりに複数の加熱炉３を円周上に
配置しそれぞれに受光器を設けることによつて、
回転ミラー２２の１回転で複数個の試料片５の外
径測定ができる。

加熱炉３の光通路３４には、プリズム２５，３
７（第３図）を配置したときにレーザビームが通
過するようになつており、回転棒５１がこのレー
ザビームにより照射される。回転棒５１は基準ゲ
ージとして形成されており、プリズム２５，３７
を配置したときに較正が行なえるようにしている
（内圧クリープ試験は300時間−４ケ月ほど行なわ
れることが多いので較正は例えば１週間ごとに行
なう）。なお基準ゲージを加熱炉３の内部に配置
せず加熱炉３の外部（例えば第３図に示すプリズ
ム３７の位置）に配置して較正を行なうようにし
てもよい。この場合基準ゲージの外径は試験片５
の外径よりも大きなものとする必要がある。この
場合には光通路３４は不要となる。

光通路３３は（光通路３４も）水平方向に細長
いスリツト状に形成されており、外部からの外乱
光を防ぐとともに炉中のゴミによるガラス面の汚
染を防ぐようにしている。

炉芯部３２は高温状態（例えば500℃）である
ためかげろう現象により誤差が生じるおそれがあ
る。この誤差を防ぐために炉芯部３２を真空状態
にするか或いはヘリウム、アルゴンなどの不活性
ガスを少量封入し、希薄な不活性ガス雰囲気中に
試料片５を配置することが望ましい。

上記の実施例では１個の投光器２からレーザビ
ームを水平面内で回転させるように構成して複数
の試料片を測定するようにしているが、第６図に
示すように１個の投光器２と１個の受光器４とを
配置し、ミラー９１，９２を経て通るレーザビー
ムが第１の試料片５を照射し、ミラー９３，９４
を経て通るレーザビームが第２の試料片５を照射
し、更にミラー９５，９６を通るレーザビームが
第３の試料片５を照射するように構成し、且つ、
１個の試料片５が照射されているときに他の関係
ないミラーは退避させるなどしてレーザビームの
通過に障害にならないように構成するようにして
もよい。こうすると第６図から分るように受光器
４も１個でよく、しかもレーザビームの通過距離
がどの試料片５の場合でも等しくなるので精度が
均一になり好ましい。

更に第７図に示すようにミラー９７，９８を図
示しないフレームなどにより一体に保持し、試料
片５の軸方向に平行に一体に移動させるようにし
てもよい。こうすると試料片５の変形寸法の軸方
向での分布を測定することができる。

以上、実施例について説明したように本考案に
よれば、光ビームにより高温下の試料片の変形寸
法を測定するようにしているため非接触で測定が
行なえ、試験片の破裂時などでも正確な測定が行
なえる。また、試料片を支持装置で回転させるよ
うにしているので、試料片の各方向での変形寸法
（ふくらみ等）を簡単に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の正面図、第２図は同平面
図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図は
同制御系統図、第５図は原理を示すための模式
図、第６図及び第７図は変形例をそれぞれ示すた
めに模式図である。 １……基台、２……投光器、２１……レーザ発
振器、２２……回転ミラー、２３……同期モー
タ、２４……投光レンズ、２５，３７……プリズ
ム、３……加熱炉、３１……ヒータ部、３２……
炉芯部、３３，３４……光通路、３５，３６……
窓、４……受光器、４１……受光素子、４２……
受光レンズ、５……試料片、５１，５２……回転
棒、５３……モータ、５４……ベルト・プーリ機
構、６１……圧力源、６２……電磁弁、６３……
圧力検出器、６４……比較器、６５……圧力設定
器、６６……記録計、６７……温度指示調整計、
６８……電圧調整器、６９……測寸器、７０……
デジタル温度計、７１……デジタル圧力計、７２
……アナログ変位記録計、７３……プリンタ、８
１……クロツク発生器、８２……増巾器、８３…
…ゲート、８４……カウンタ、８５……モータド
ライバ、９１〜９８……ミラー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加熱炉中に位置するよう試料片を支持し且つこ
   の試料片を回転させる支持装置と、この試料片に
   所定の内圧を加える加圧器と、前記加熱炉に設け
   られた光通路と、この光通路を通して前記試料片
   に光ビームを照射し、その影の長さにより前記試
   料片の外寸を測定する測寸器とを有してなる内圧
   クリープ試験装置。