JPS63233350A - 引張試験装置 - 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） 本発明は引張試験装置、特に、恒温槽内の気体の温度が
一５０℃〜＋２００℃の苛酷な条件のもとて複数の試料
を自動的に供給し試験する引張試験装置に関する。

（従来の技術とその問題点） 従来の引張試験装置は、例えば、恒温槽内の気体の温度
が一３０℃〜−５０℃等の極めて苛酷な低温度において
、試料例えば、所定形状のゴム試料の引張試験を行う場
合、ゴム試料は、恒温槽の扉を開いて、恒温槽の内部に
設けられた引張試験機の一対の上下試料把持手段に人手
によって一個だけ取付けた後、引張試験を行いゴム試料
の張力を測定する。次いで、次のゴム試料は、再び恒温
槽の扉を開いて、引張試験機に取付けていた。しかしな
がら、多数のゴム試料の引張試験を行う場合、ゴム試料
を取付ける毎に恒温槽の扉を開くと、外部の高い温度（
または高温度試験の場合は低い温度）の気体が恒温槽内
に入り、恒温槽の内部の気体の温度が上昇（降下）する
。そこで、引張試験を実施する所定の温度に回復するま
でに、例えば、１時間も待ち時間が必要となり、試験の
能率が悪いという問題点があった。

また、ゴム試料の引張試験と同時にゴム試料の伸度を測
定する場合、恒温槽の外部から扉の窓部を透してゴム試
料の表面の標線を人手によって目視により追跡して測定
していた。しかしながら、測定が人手によるため、また
、扉の窓部のガラスに低温のために水分が凝結したり霜
で曇って試料の標線が鮮明に見えにくいため効率が悪く
測定精度が悪いという問題点があった。

また、複数のゴム試料の引張試験を自動的に実施するた
め、試料供給装置および試料把持装置の作動に空気を用
いる機器や、ロボットハンドによるものも考えられるが
、空気を用いる機器は低温で空気中の水分の凝結が起こ
り作動しなかったり、また、ロボットハンドの場合、可
動部分に用いる可撓性部材が硬化して使用できないとい
う問題点がある。さらに、作動の安全性、信頼性および
精度も不充分で使用できないという問題点があった。

そこで本発明は、恒温槽の扉を開閉することなく、複数
の試料の引張および伸度の測定を人手によらずに、かつ
能率性、安全性、信頼性および精度の高い試験が実施で
きる引張試験装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本願の第１発明は、内部の気体の温度が一定に保持され
た恒温槽と、恒温槽内に収納され複数の試料を把持する
試料保持体と、試料保持体に把持された各試料に係合し
張力を計測する張力計測手段と、試料保持体に着脱自在
に連結され試料の張力を計測するとき試料保持体を下方
に移動させる移動手段と、第１の試料の張力の計測が終
了すると試料保持体をその軸線を中心に所定角度だけ回
転させ第２の試料の計測に移り、このような試料の計測
を行うための回転移動を所定量だけ繰り返す回転手段と
、を備えたことを特徴としている。

また、本願の第２発明は、内部の気体の温度が一定に保
持されるとともに内部を透視可能な窓部を有する恒温槽
と、恒温槽内に収納され複数の試料を把持する試料保持
体と、試料保持体に把持された各試料に係合し張力を計
測する張力計測手段と、恒温槽の外部から恒温槽の窓部
を通して試料の張力の計測と同時に恒温槽の外部から恒
温槽の窓部を通して試料の伸度を計測する伸度計測手段
と、試料保持体に着脱自在に連結され試料の張力を計測
するとき試料保持体を下方に移動させる移動手段と、第
１の試料の張力の計測が終了すると試料保持体をその軸
線を中心に所定角度だけ回転させ第２の試料の計測に移
り、このような試料の計測を行うための回転移動を所定
量だけ繰り返す回転手段と、を備えたことを特徴として
いる。

（作用） 本願の第１発明に係る引張試験装置は、恒温槽内に複数
の試料を把持する試料保持体と、各試料に係合し張力を
計測する張力計測手段と、試料の張力を計測するとき試
料保持体を移動させる移動手段と、第１の試料の張力の
計測が終了すると試料保持体を所定角度だけ回転させ第
２の試料の計測に移り、このような試料の計測を行うた
めの回転移動を所定量だけ繰り返す回転手段と、が設け
られているので、試料の張力を計測するに際し、恒温槽
内に収納された試料保持体の試料は張力計測手段に係合
し、試料保持体を移動手段により下方に移動させて試料
の張力を計測手段により計測する。そして、第１の試料
の張力の計測が終了すると回転手段により試料保持体を
所定角度だけ回転させ、第２の試料の計測に移る。この
ような回転移動が所定量の試料の計測が行われるまで、
繰り返される。このため、試料保持体の所定量の試料は
恒温槽内でその扉を開閉することなく、張力の計測が継
続して実施される。

また、試料保持体に把持された所定量の試料の張力の計
測が終了すると、試料保持体は移動手段に着脱自在に連
結されているので、恒温槽の扉を開閉して試料保持体を
移動手段から脱着して新しい試料保持体に取り換えられ
る。

また、本願の第２発明に係る引張試験装置は、本願の第
１発明の構成に加えて、恒温槽の内部を透視可能な窓部
を有する恒温槽と、試料保持体に把持された試料が張力
の計測と同時に試料の伸度を計測する伸度計測手段、と
、が設けられているので、恒温槽の外部から窓部を透視
して恒温槽の内部の試料はその張力の計測と同時に恒温
槽の外部から恒温槽の窓部を通して試料の伸度の計測を
実施する。第１の試料の張力の計測が終了すると回転手
段により試料保持体を所定角度だけ回転させ、第２の試
料の計測に移る。このような回転移動が所定量の試料の
計測が行われるまで、繰り返される。このため、試料保
持体の所定量の試料は恒温槽内でその扉を開閉すること
なく、張力の計測および伸度の計測が継続して実施され
る。

（実施例） 次に、本願の実施例を図面に基づいて説明する。

第１．２図は本願の第１発明に係る引張試験装置の一実
施例を示す図である。まず、構成について説明する。第
１図において、■は引張試験装置であり、引張試験袋Ｗ
１は恒温槽２を有している。

恒温槽２は図示していないパイプを介して低温の熱源に
連結されており、恒温槽２内部には低温の気体が低温の
熱源から循環されて、内部の気体の温度が、例えば、−
５０℃に一定に保持されている。

恒温槽２内の図示する計測開始位置には２０個の試料３
を円周上に図の上下方向に配置した円筒形の試料保持体
５が収納されている。試料保持体５は、第２図に示すよ
うに、円板状の基板部５ａの円周上にネジ４止めされた
２０個の柱状の支持枠５ｂを有している。第２図は３つ
の支持枠５ｂを示し、５Ａはその断面図、５Ｉｌはその
正面図、５Ｃはその一部側面図を示している。試料３は
第２図５゜に示すように、その上下端部３ａをワニロ状
の一対の上下把持部材６Ａおよび６ｓのそれぞれの一端
部６Ａｌｌおよび６１１．に挟持されている。上把持部
材６Ａの中央部６Ａｌｌには係合体８が上把持部材６、
に直交するよう固定され、支持枠５ｂの７字状の上端部
５Ｃに着脱自在に係合している。上把持部材６Ａの他端
部６　ＡＣには棒状の係合体９が係止され、第２図５Ａ
に示すように、後述の張力計測手段２１の計測棒２３の
係合部２３；ｌに着脱自在に係合している。この保合は
、試料保持体５が前述の計測開始位置に位置するとき、
１つの上把持部材６の他端部６Ａｃにおいてなされてい
る。また、下把持部材６．の他端部６Ｉｌｂは隣接する
２つの支持枠５ｂ間の基板部５ａにネジ７止めされてい
る。基板部５ａの下側には試料保持体５の軸線Ｐを通る
円柱状のの支持部５ｄが設けられている。

第１図において、１２は移動手段であり、移動手段１２
は恒温槽２の上下梁部２ａに回転自在に支持された一対
の回転螺軸１３を有し、回転螺軸１３は図外のモーター
により回転される。回転螺軸１３に直交して設けられた
クロスへフド１４の両端部１４ａが螺合し、クロスヘッ
ド１４の中央部には連結体１５が設けられている。連結
体１５は前記試料保持体５の支持部５ｄに着脱自在に連
結している。回転螺軸１３の回転によりクロスヘッド１
４は上下に移動し、試料保持体５を上下に移動させる。

移動手段１２は回転螺軸１３、クロスヘッド１４、連結
体１５およびモーターから構成される。１６は回転手段
であり、回転手段１６は恒温槽２の上側の架台２ｂ上に
固定されたモーター１７と、モーター１７の回転を恒温
槽２内に伝達する軸方向溝を有するスプライン軸１８と
、スプライン軸１８の回転を減速して試料保持体５の支
持部５ｄに伝達する減速機工９とを有している。

試料３の張力の計測が終了すると、回転手段１６のモー
ター１７が回転し、モーター１７の回転は、スプライン
軸１８および減速機１９を介しぞ試料保持体５をその軸
線Ｐを中心に所定角度（３６０°／２０）だけ回転させ
、次回の試料の計測に移る。このような試料の計測を行
うための回転移動が所定量（２０回）だけ操り返す。２
１は張力計測手段であり、張力計測手段２１は恒温槽２
の上側の架台２ｂ上に取付けられた重力計、例えば、ロ
ードセル２２を有している。ロードセル２２は下方に恒
温槽２内に延在する計測棒２３に連結し、計測棒２３の
下端部には係合部２３ａが設けられている。計測棒２３
の係合部２３ａは、回転手段１６により試料保持体５が
所定の角度だけ回転すると、一つの上把持部材６Ａの他
端部６Ａｃとの保合がとかれ、隣接する次の上把持部材
６Ａの他端部６Ａｃに係合する。移動手段１２により試
料保持体５の下把持部材６．が下方に移動し試料３．は
伸張して試料３の張力をロードセル２２により計測する
。２５は扉であり、５Ｈ５を開閉して試料３を把持する
試料把持体５は恒温槽２内のクロスへラド１４上の連結
体１５に取付けられる。

次に、作用について説明する。

試料３の張力を計測する際、各試料３は予め、第２図に
詳細に示すように、恒温槽２の外部で上下把持部材６．
および６Ｂの一端部６Ａａおよび６Ｂ１に把持され、試
料保持体５に取付けられる。試料３を把持する試料保持
体５は恒温槽２内の気体の温度が一５０℃に一定に保持
された引張試験装置１の扉２５を開けて、恒温槽２内の
計測開始位置にあるクロスヘッド１４の連結体１５に取
付けられる。

恒温槽２内の気体の温度が一５０℃の一定になると、回
転手段１６のモーター１７が回転し、試料保持体５の第
１の試料３旧が所定位置まで回転し、上把持部材６Ａの
他端部６ａｃが張力計測手段２１の計測棒２３の係合部
２３ａに係合する。次いで、移動手段１２のモーターが
作動し回転螺軸１３が回転し、クロスヘッド１４に連結
された試料保持体５が一定速度で下方に移動する。試料
保持体５にネジ７止めされた下把持部材６．は下方へ移
動して、試料３は伸張して張力を生じロードセル２２に
より計測される。

クロスへラド１４は試料３が切断するまで下方に移紘し
て試料３の張力（切断力）を計測する。試料３は切断し
て上部試料３Ａと下部試料３．とに分離する。試料３が
切断すると、クロスへラド１４は上方に移動し始め、試
料保持体５の支持枠５ｂの係合部５ｃに切断した上部試
料３Ａを把持する上把持部材６Ａの係合体８が係合する
まで上昇する。

このため、第１試料３Ｎ＋の切断した上部試料３Ａと下
部試料３．とは元の同一の支持枠５ｂに保持される。次
いで、第１の試料の張力の計測が終了すると、恒温槽２
の扉２５は閉じたまま、回転手段１６のモーター１７が
回転して試料保持体５はその軸線Ｐを中心に所定角度（
１８°）だけ回転され、隣接する第２の試料、３ｓｚを
把持する上把持部材６Ａの係合体８が計測棒２３の係合
部２３ａに係合する。

恒温槽２の扉２５は閉じたままであるので、恒温槽２の
内部の気体の温度は所定の一５０℃で一定である。この
ため、第２試料３Ｎ□の計測は直ちに開始される。すな
わち、移動手段１２のモーターが作動し、試料保持体５
が下方に移動して、第１試料３１の場合と同様に、第２
試料３，１２の張力の計測に移る。このような試料３の
計測を行うための回転移動を試料保持体５に把持された
２０個の試料３の張力がすべて計測されるまで繰り返さ
れる。

本発明に係る引張試験装置は、２０個の試料を把持する
試料保持体５と、第１の試料３の張力の計測が終了する
と試料保持体５を所定角度（１８°）だけ回転して、第
２の試料の計測に移り、この回転移動が２０回繰り返す
回転手段１６とが設けられているので、試料の張力の計
測は恒温槽２の扉２５を開閉することな〈実施できる。

このため、恒温槽２の内部の気体の温度の回復を待つ時
間が不要であり、試料３は、試料保持体５の２０個の試
料の張力の計測が終了するまで継続して計測できる。従
来に比較して約１／２０の極めて短い時間に計測ができ
、引張試験の能率が大幅に向上できる。

また、人手は試料保持体５を恒温槽２内のクロスヘッド
１４上の連結体１５に取付ける場合のみであるので、試
験のための人手が大幅に減少できる。

また、試料３の張力を計測した後の上部試料３、と下部
試料３．とは元の同一の支持枠５ｂに保持され一緒に回
収されるので、試料３の切断面の観察ができ試料３の特
性の解析が容易になる。

また、試料３は、試料保持体５の回転に伴って恒温槽２
内を移動するので、試料３の温度のばらつきが小さくな
り、試料３の温度が均一化される。

このため、一定の温度の試料３について張力の計測がな
され、試料３の試料精度が大幅に向上できる。

次に、本願の第２発明につき説明する。

第３．４図は本願の第２発明に係る引張試験装置の一実
施例を示す図である。まず、構成について説明する。第
３図において、本願の第１発明と同じ構成には同じ符号
をつけ説明を省略する。３１は引張試験装置であり、引
張試験装置３１は、恒温槽２のｆｆ１２５に窓部３３を
有している。窓部３３の表側および裏側にはそれぞれ多
重の透明な表ガラス層３４および裏ガラス層３５が設け
られている。扉２５の窓部３３の表ガラス層３４と裏ガ
ラス層３５との間には、図示していない熱風源より乾燥
熱風が循環されている。この乾燥熱風の循環により表ガ
ラス層３４および裏ガラスＪｉ３５の結露および霜の発
生が防止され、窓部３３の外側から恒温槽２の内部が透
視可能になされている。３８は標線追跡機であり、標線
追跡機３８は、扉２５の前方（図の左側）に扉２５から
離隔し、上下のヒンジ３９により回動自在に設けられて
いる。標線追跡機３８は、第４図に示すように、上下方
向に移動可能な２組の非接触の光電式の追跡体４０を有
している。各追跡体４０は、試料３の張力の計測と同時
に試料３上の上下の所定の標線４３上に追跡光４１を発
射し、標′ｆａ４３を追跡する。各追跡体４０は、試料
３上の標線４３の中心の移動に伴って下方に移動し、そ
の移動量を計測する。この移動量は標線追跡機が有する
演算、整理機能により、試料３の伸度を演算する。さら
に、同時に、張力計測手段２１により計測された張力の
データにより各伸度における弾性率を演算し、これらの
結果を整理して出力する。

次に、作用について説明する。

試料３の張力を計測すると同時に試料３の伸度を計測す
る際、恒温槽２の窓部３３の表ガラス層３４と裏ガラス
Ｊｉｆ３５との間には乾燥熱風が循環され、表ガラス層
３４および裏ガラス層３５上の結露および霜の発生が防
止されるので、恒温槽２の内部の気体が一５０℃の極め
て低温であっても、扉２５の窓部３３は透明であり、恒
温槽２の内部の試料３は、恒温槽２の外部から鮮明に透
視可能である。

また、恒温槽２の外部には標線追跡機３８が設けられて
いるので、標線追跡機３８の追跡体４０は追跡体４０が
発射する追跡光４１により透明な窓部３３を透して試料
３上の標線４３の中心の移動を追跡する。

追跡体４０の移動量により試料３の伸度が試料３の張力
の計測と同時に行うことができる。このため、試料３の
伸度の計測データと張力の計測データから各伸度におけ
る弾性率が演算でき、試料３に関する弾性率を必要に応
じ任意に測定出来る。

（効果） 以上説明したように、本願の第１発明によれば、低温お
よび高温の苛酷な条件において、多数の例えば、２０個
の試料の張力の計測が継続的に極めて短時間に実施する
ことができ、引張試験の能率が大幅に向上できる。また
、これらの計測時の人手が大幅に減少できる。また、切
断した２つの試料が一緒に回収されるので、試料の切断
面の観察が容易にできる。また、均一な温度を有する試
料の計測ができ、計測の精度が大幅に向上できる。

また、本願の第２発明によれば、第１発明の効果に加え
て、各試料の伸度の計測が張力の計測と同時にでき、こ
れらのデータにより試料の弾性率を演算でき、多数の試
料の苛酷な温度における弾性特性を、極めて少ない人手
により能率よく、安全に、しかも精度よ（引張試験を実
施できる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本願の第１発明に係る引張試験装置の一実
施例を示す図であり、第１図はその全体断面図、第２図
はその要部拡大図である。第３．４図は本願の第２発明
に係る引張試験装置の一実施例を示す図であり、第３図
はその全体断面図、第４図はその作用を説明するための
要部拡大図である。 １．３１・・・・・・引張試験装置、 ２・・・・・・恒温槽、 ３・・・・・・試料、 ５・・・・・・試料保持体、 ６Ａ・・・・・・上把持部材、 ６、ｌ・・・・・・下把持部材、 １０・・・・・・張力計測手段、 １２・・・・・・移動手段、 １６・・・・・・回転手段、 ２１・・・・・・張力計測手段、 ３３・・・・・・窓部、 ３８・・・・・・標線追跡機、 ４３・・・・・・標線、 Ｐ・・・・・・軸線。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部の気体の温度が一定に保持された恒温槽と、
   恒温槽内に収納され複数の試料を把持する試料保持体と
   、試料保持体に把持された各試料に係合し張力を計測す
   る張力計測手段と、試料保持体に着脱自在に連結され試
   料の張力を計測するとき試料保持体を下方に移動させる
   移動手段と、第１の試料の張力の計測が終了すると試料
   保持体をその軸線を中心に所定角度だけ回転させ第２の
   試料の計測に移り、このような試料の計測を行うための
   回転移動を所定量だけ繰り返す回転手段と、を備えたこ
   とを特徴とする引張試験装置。
2. （２）内部の気体の温度が一定に保持されるとともに内
   部を透視可能な窓部を有する恒温槽と、恒温槽内に収納
   され複数の試料を把持する試料保持体と、試料保持体に
   把持された各試料に係合し張力を計測する張力計測手段
   と、恒温槽の外部から恒温槽の窓部を通して試料の張力
   の計測と同時に恒温槽の外部から恒温槽の窓部を通して
   試料の伸度を計測する伸度計測手段と、試料保持体に着
   脱自在に連結され試料の張力を計測するとき試料保持体
   を下方に移動させる移動手段と、第１の試料の張力の計
   測が終了すると試料保持体をその軸線を中心に所定角度
   だけ回転させ第２の試料の計測に移り、このような試料
   の計測を行うための回転移動を所定量だけ繰り返す回転
   手段と、を備えたことを特徴とする引張試験装置。