JPS63175756A - 非接触式全自動熱間線膨張率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はセラミック及び金属等の加熱昇温時における非
接触式全自動熱間線膨脹率測定装置に関するものである
。

「従来の技術」 セラミック等の熱間線膨脹率測定については、ＪＩＳ　
Ｒ２２０７、ＪＩＳ　Ｒ２６１７で接触式、非接触式が
規定されている。

非接触式に関しては、従来はゲージの付いた一対の望遠
鏡様のコンパレータで炉内の試料を覗き、４°（：／ｗ
ｉｎで１５００〜１６００°Ｃまで昇温（昇温そのもの
は従来から自動化されているが）しながら概略２０℃間
隔で人手で計測するものが主流である。

「発明が解決しようとする問題点」 しかるに、６時間余り拘束され、省力化上非常に問題で
あった。

「問題点を解決するための手段」、「作用」本発明は斯
る状況下において、測定精度が貰く、再現性に優れた装
置及びシステムを開発したもので、その要部とする所は
投光器としてのハロゲンランプと試料変位検出素子であ
る高集積ＣＣＤイメージセンサの組合せにあり、加熱炉
内の試料の両端を、高集積のＣＣＤイメージセンサ内蔵
の２台のカメラによって、加熱炉背部よりハロゲンラン
プによって照射された試料端の影の位置を直接光として
とらえ、各温度に於ける試料の変位を検出し、その熱間
線膨脹率を測定することを特徴とするもので、システム
的には加熱炉本体、プログラム温度制御部、変位検出部
、コントローラー部、データ処理部から構成されるもの
である。

次に各構成について述べる。

（１）加熱炉本体については既存の電気炉を用いる。

（２）プログラム温度制御部については電気炉内の温度
を予め決められた（プログラムされた）パターンに従っ
てＰ、Ｉ、Ｄデジタル温度制御を行う機構を用いる。

（３）変位検出部について、 （イ）投光器（光源）は試料の背部からの照明により、
ＣＣＤイメージセンサ上に試料の影を形成する上で重要
な構成であり、本発明ではＣＣＤイメージセンサにはハ
ロゲンランプが最も適していることを見出し、後述のフ
ィルターの作用とも相俟って、試料自身の輝き開始によ
り測定精度の悪化を来たす高温下でも優れた機能を発揮
する。

（ロ）特殊フィルターは試料とカメラレンズの間に構成
するもので高温下において試料から発生する赤外線を除
去し、ハロゲンランプの光線のみを通してＣＣＤイメー
ジセンサに対して高感度に受光出来るようにするものを
用いる。

（ハ）カメラレンズ及び接写リングは試料端の影及びハ
ロゲンランプ光線をＣＣＤイメージセンサ上に高精度に
導くために光学系上設計されたものを用いる。

（ニ）カメラ本体には高集積のＣＣＤイメージセンサが
内蔵されており、集積度は２，０００個以上が好ましく
、試料の変位を高精度に検出出来る。

該カメラ本体は後述のビデオメジャーコントローラによ
り管理されており、試料の変位を検出したデータをビデ
オメジャーコントローラに送る機能を有する。

（４）コントローラー部について、 （イ）ビデオメジャーコントローラはカメラ本体を管理
し、後述のプログラマブルコントローラの指令により、
試料の変位データ（２種類）の演算処理、信号変換を行
い、光ファイバーヲ介してプログラマブルコントローラ
に試料の変位データを送るもので斯る作業が出来るプロ
グラムが登載されている。

又、オシロスコープへカメラから送られた情報（試料の
設置位置、測定位置、明暗状態等）を送り、オシログラ
フで監視している。

（ロ）プログラマブルコントローラは後述のパーソナル
コンピュータからの指令により、ビデオメジャーコント
ローラからの試料の変位データ及びＰ、Ｒ熱電対からの
炉内温度データを読み込み、その演算処理、記憶、信号
変換を行い、光ファイバーを介して夫々のデータをパー
ソナルコンピュータに送るもので斯る作業が出来るプロ
グラムが登載されている。

（５）データ処理部（パーソナルコンピュータ関係）に
ついて、 パーソナルコンピュータ、フロッピィディスクユニット
、ＣＲＴ、プリンターからなり、試料の変位測定は一定
時間毎にプログラマブルコントローラに計測指令を出し
、測定されたデータ（試料の変位及び温度）をプログラ
マブルコントローラから読み込み、演算処理を行い、同
時にＣＲＴに表示及びプリンターにプリントアウトさせ
る。

各データはフロッピーディスクに記憶される。

測定後はフロッピーディスクから情報を読み取り、各種
の検索、各種の作表、グラフ作成（色別の重ね合せ可能
）を行うもので、斯る作業が出来るプログラムが登載さ
れている。

「実施例」 以下実施例について説明する。

第１図は本発明装置及びシステムの概略平面図である。

図中１は試料背部からの照明装置でハロゲンランプを光
源とする投影器からなり、光ファイバ−２で投光部３に
導き電気炉４の窓５から投光するものである。６は試料
である。試料の影の変位の計測は窓７から該部分に設け
た素通しのガラスフィルターを通して行う。該フィルタ
一部分は水冷構造としている。

次にカメラ９は特殊フィルター８２枚を先端に設けたレ
ンズ９−３　（２００ｍｍ　Ｆ　４）とカメラ本体９−
１を接写リング９−２（一般カメラの接写リングを接続
した５２０胴長さ）で接続したものからなり、カメラ本
体はＣＣＤイメージセンサ（集積度２０４８個）を内蔵
し、走査時間１〜１６ｍ５、検出感度１μｍ以下のもの
である。

カメラ本体とビデオメジャーコントローラ１０（入カニ
フォトカプラアイソレーション３点、出カニフォトカプ
ラアイソレーション７点）を光ファイバー１１で接続し
、更にプログラマブルコントローラ１２（制御方式ニス
ドアードブログラム方式）に光ファイバー１３で接続す
る。ビデオメジャーコントローラとオシロスコープ１６
も光ファイバー１７で接続する。

該プログラマブルコントローラへはＰ、Ｒ熱電対１４か
ら補償導線１５で接続される。

更にデータ処理部の中核を成すパーソナルコンピュータ
１８　（ＣＰＵ：１６ビツトマイクロプロセツサーフア
クトリータイプ、ＲＡＭ：　３８４にバイト）に光ファ
イバー１９で接続し、フロッピーディスクユニット２０
（５インチ、２ＨＤ、１Ｍバイト）、ＣＲＴ２１　（１
５インチカラーディスプレイ）、プリンター２２　（１
５インチ漢字カラープリンター）を構成する。

以上述べたような装置及びシステムで実際測定した結果
を次に示す。

第２図、第３図は高アルミナ質レンガについて同一個所
から採取した２試料について１５００°Ｃまで測定した
もので第２図が本発明による自動測定データを、第３図
が従来の手動式によるデータを示すが全く同じ結果を示
して居り、データの信頬性の点でも問題ないことを示し
ている。

むしろ測定およびデータ表示の精度の点では本発明の方
が優れているものと思われる。

第４図は珪石レンガについて同じく同一個所から採取し
た２試料について測定したもので、同一のカーブを画い
て居り再現性の点でも優れていることを示している。

「発明の効果」 以上本発明により、従来の自動昇温と併せて、熱間線膨
脹率測定、データ作成を自動化し省力化が図れる。精度
の高いデータが得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置の概略平面図、第２，３図は同一試
料に対する本発明による自動測定データ。 手動式データの対比図表、第４図は同一の２試料につい
ての本発明装置の測定結果を示す図表である。 １・・・照明装置、　２・・・光ファイバー、　３・・
・投光部、　４・・・電気炉、　５・・・窓、　６・・
・試料、７・・・窓、　　訃・・特殊フィルター、　　
９・・・カメラ、９−１・・・カメラ本体、９−２・・
・接写リング、９−３・・・レンズ、１０・・・ビデオ
メジャーコントローラ、　１１・・・光ファイバー、　
１２・・・プログラマブルコントローラ、　１３・・・
光ファイバー、　１４・・・Ｐ、Ｒ熱電対、１５・・・
補償導線、　１６・・・オシロスコープ、　１７・・・
光ファイバー、１８・・・パーソナルコンピュータ、１
９・・・光ファイバー、　２０・・・フロッピーディス
クユニット、　２１・・・ＣＲＴ、　２２・・・プリン
ター。 ンゾ菅×プ 黙ｍ遁４鎧鴻圀 ＪｉＪに４°Ｃ／介 がノβ ズ（くβ 石濁ａ町’に：４”ＣＩ骨

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非接触式全自動熱間線膨脹率測定装置であって、
   加熱炉内の試料の両端を、高集積のＣＣＤイメージセン
   サ内蔵の２台のカメラによって、加熱炉背部よりハロゲ
   ンランプによって照射された試料端の影の位置を直接光
   としてとらえ、各温度に於ける試料の変位を検出し、そ
   の熱間線膨脹率を測定することを特徴とする非接触式全
   自動熱間線膨脹率測定装置。
2. （２）測定装置が加熱炉本体、プログラム温度制御部、
   変位検出部、コントローラー部、データ処理部から構成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の非
   接触式全自動熱間線膨脹率測定装置。