(57)【要約】【課題】安価且つ単純な構造でありながら、被測定物の形状に左右させることなく、安定して引張強度の測定を行うことのできる引張強度測定方法及びこれを実現する引張強度測定装置の構造について提案する。【解決手段】被測定物１５を略一定方向に引っ張る引張手段１１と、被測定物１５にかかる張力を測定する力測定手段１３と、被測定物１５に引張力を加える少なくとも二カ所の把持部のうち、一又は複数を、引張手段１１による引張方向と略直交する方向に自在に移動可能とする可動機構１２とを備えて、引張強度測定装置１０を構成した。被測定物１５を引っ張って引張強度を測定するとともに、可動機構１２による把持部の移動を計測し、これに基づいて被測定物１５の形状異常を検出するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物を少なくとも二カ所で把持して引張力を与え引張強度を測定する方法であって、
被測定物の一又は複数の把持部を引張方向に対して略直交する方向に自在に移動可能とした状態で、被測定物を引っ張り、引張強度を測定する
ことを特徴とする引張強度測定方法。
【請求項２】
前記被測定物の把持部の移動を測定し、
測定された被測定物の把持部の移動に応じて被測定物の良・不良を判定する、
請求項１に記載の引張強度測定方法。
【請求項３】
被測定物を少なくとも二カ所で把持して引張力を与え引張強度を測定する装置であって、
被測定物の一の把持部を固定する固定手段と、
被測定物の他の把持部を略一定方向に引っ張る引張手段と、
被測定物にかかる張力を測定する力測定手段と、
被測定物の一又は複数の把持部を、引張手段による引張方向と略直交する方向に自在に移動可能とする可動機構とを、
備えて成ることを特徴とする引張強度測定装置。
【請求項４】
前記可動機構を、互いに直交するように配置した二組のリニアガイドで構成する、
請求項３に記載の引張強度測定装置。
【請求項５】
前記可動機構による把持部の移動を計測する手段を設ける、
請求項３又は請求項４に記載の引張強度測定装置。
【請求項６】
前記把持部の移動に関して、良・不良の範囲を設定し、
座標の移動を計測する手段にて計測した把持部の移動が良・不良のいずれの範囲に属するかを判断して、被測定物の形状異常を検出する、
請求項５に記載の引張強度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合強度又は接続強度の評価等に利用される引張強度を測定する、方法及び装置に関する。詳しくは、引張強度測定方法及び引張強度測定装置に関して、被測定物の形状に左右されることなく、安定して精度の高い引張強度を測定することを可能とするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接合強度又は接続強度を評価するために引張強度の値を良・不良の判断基準として採用することがあり、被評価物の引張強度の測定が引張強度測定装置にて行われる。
一般に、引張強度測定装置には、被測定物の一側を把持する把持具を備えた力測定手段と、被測定物の他側を固定する固定具と、被測定物を略一定方向に引っ張る引張手段とが備えられる。
そして、引張強度測定においては、被測定物が破損（剥離）するか、又は、張力（引張力）が所定の力に達するまで、被測定物が一定方向に引き離される。各瞬間において、被測定物に加わる張力が力測定手段によって測定されるとともに、被測定物が破損するときに被測定物に加わる張力が引張強度として記録される。
【０００３】
上述の引張強度測定装置において、被測定物が引き離される方向が、張力ベクトルの方向となる。しかし、被測定物の形状によっては、引張手段により被測定物が引っ張られることにより発生する張力ベクトルの方向から、外れた方向に力成分が発生することがある。例えば、図５に示すように、測定手段にて把持された被測定物の二の把持部を結ぶ直線上に、接合部が配置されないような場合である。このような場合、力測定手段にて測定された値によって決定される引張強度と、被測定物が実際持つ引張強度とが大きく異なることがあり、良品が不良品として評価されてしまうという不具合が生じる。
【０００４】
上記不具合を解消するために、例えば、特許文献１では、引張試験を実施するための装置であって、引張方向と略直交する方向に引張手段の位置調整を可能とすることによって、測定される引張強度の精度を高める技術が公開されている。
この技術は、基板へのボンディングワイヤの接合強度を測定するための装置において、ボンディングワイヤのワイヤループの最高点をカメラで捉えた映像にて検出し、常に、把持具がボンディングワイヤのワイヤループの最高点を把持するように、基板を保持固定している台の位置を自動制御させる機構を備えたものである。これにより、把持具にて常にボンディングワイヤのワイヤループの最高点を把持して測定が行われ、張力のばらつきの低減が図られている。
【特許文献１】特開２００４−３７４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術では、位置を検出し、これに合わせるために台を駆動制御している。従って、制御が複雑となったり、駆動装置を備えたりすることになり、装置が高価なものとなってしまう。
そこで、本発明では、安価且つ単純な構造でありながら、被測定物の形状に左右させることなく、安定して引張強度の測定を行うことのできる引張強度測定方法及びこれを実現する引張強度測定装置の構造について提案する。
また、引張強度の測定のみではなく、溶接位置や溶接形状等の接合異常を検出することもできる、引張強度測定方法及びこれを実現する引張強度測定装置の構造について提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、被測定物を少なくとも二カ所で把持して引張力を与え引張強度を測定する方法であって、被測定物の一又は複数の把持部を引張方向に対して略直交する方向に自在に移動可能とした状態で、被測定物を引っ張り、引張強度を測定するものである。
【０００８】
請求項２においては、前記被測定物の把持部の移動を測定し、測定された被測定物の把持部の移動に応じて被測定物の良・不良を判定するものである。
【０００９】
請求項３においては、被測定物を少なくとも二カ所で把持して引張力を与え引張強度を測定する装置であって、被測定物の一の把持部を固定する固定手段と、被測定物の他の把持部を略一定方向に引っ張る引張手段と、被測定物にかかる張力を測定する力測定手段と、被測定物の一又は複数の把持部を、引張手段による引張方向と略直交する方向に自在に移動可能とする可動機構とを、備えて成るものである。
【００１０】
請求項４においては、前記可動機構を、互いに直交するように配置した二組のリニアガイドで構成するものである。
【００１１】
請求項５においては、前記可動機構による把持部の移動を計測する手段を設けるものである。
【００１２】
請求項６においては、前記把持部の移動に関して、良・不良の範囲を設定し、座標の移動を計測する手段にて計測した把持部の移動が良・不良のいずれの範囲に属するかを判断して、被測定物の形状異常を検出するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、被測定物の接合部（又は接続部）そのものの強度をより精度良く測定でき、計測される引張強度のばらつきを低減させることができ、測定精度を高めることができる
【００１５】
請求項２においては、被測定物の引張強度のみならず、形状異常を検出することで、被測定物の良・不良の判断を精度良くすることができる。
【００１６】
請求項３においては、被測定物の接合部（又は接続部）そのものの強度をより精度良く測定でき、計測される引張強度のばらつきを低減させることができ、測定精度を高めることができる。
【００１７】
請求項４においては、可動機構は、特別な動力や制御を要しないので、安価且つ簡易に構成することができる。
【００１８】
請求項５においては、把持部の移動を、被測定物の良・不良の判断材料とすることができる。
【００１９】
請求項６においては、被測定物の引張強度のみならず、形状異常を検出することで、被測定物の良・不良の判断を精度良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る引張強度測定装置の構成を示すブロック図、図２は引張強度測定装置の斜視図、図３はばらつき低減効果の一例を示す図表である。図４は接合異常を検出するための良・不良範囲の設定例を示す図表である。
図５は引張強度測定装置にセットされた状態の被測定物の様子を示す図、図６は引張強度を計測している状態の被測定物の様子を示す図である。
【００２１】
図１に示す如く、本発明の実施例に係る引張強度測定装置１０は、被測定物１５を引っ張る引張手段１１と、被測定物１５に加わる張力を測定する力測定手段１３と、引張手段１１と力測定手段１３との間に設けられた可動機構１２と、被測定物１５を固定するための測定台１４と、座標計測部１８ａや表示部１８ｂを備えた制御装置１８等、から成る。
【００２２】
そして、被測定物１５は、その一側が、測定台１４に固定された保持具１６に把持固定され、その他側が、力測定手段１３の下部から延出された測定ロッド２６の端部に備えられた把持具１７に把持固定される。すなわち、引張手段１１による引っ張り力が加えられる被測定物１５の二カ所の把持部は、一方が把持具１７に把持固定された部分であり、他方は、保持具１６にて把持固定された部分となる。
【００２３】
なお、本実施例においては、引張強度測定装置１０にて被測定物１５を略垂直方向に引っ張って引張強度を測定する。但し、被測定物１５を略水平方向に引っ張って引張強度を測定する構成としたり、引張強度測定装置１０にて被測定物１５を二カ所以上の複数箇所で把持して略垂直方向と略水平方向との両方向に引っ張って引張強度を測定する構成としたりすることもできる。
【００２４】
また、本実施例において、説明のために、略垂直（上下）方向をＺ方向とし、Ｚ方向に略直交する略水平方向（図１の紙面左右方向）をＸ方向とし、Ｘ方向に略直交する略水平方向（図１の紙面前後方向）をＹ方向とする。
【００２５】
引張手段１１は、油圧式、電動式、又は、手動式であって、Ｚ方向に把持具１７を移動させることのできる手段である。本実施例では、引張手段１１は油圧式のシリンダであって、制御装置１８の制御を受けてシリンダに備えられたロッド１１ａが伸縮することにより、把持具１７が上下方向に移動される。
引張手段１１にて把持具１７を移動させることにより、保持具１６と把持具１７とに両端を固定された被測定物１５がＺ方向に引っ張られ、又は、圧縮されることになる。
【００２６】
可動機構１２は、把持具１７を、引張手段１１による引張り方向（Ｚ方向）と略直交する方向（Ｘ−Ｙ方向）に自在に移動可能とするための手段である。
本実施例では、図２にも示す如く、略直交方向に配置された二組のリニアガイド（Ｘ方向リニアガイド２０ｘ・Ｙ方向リニアガイド２０ｙ）にて可動機構１２が構成される。
【００２７】
Ｘ方向リニアガイド２０ｘは、Ｘ方向に延在するＸ方向レール２１と、該Ｘ方向レール２１に摺動自在に嵌合されたＸ方向ブロック２２とで構成される。Ｘ方向レール２１は、引張手段１１に備えられたロッド１１ａの下部に連結固定される。
Ｘ方向レール２１上を、Ｘ方向ブロック２２は自在に摺動することが可能であり、摺動摩擦を低減するためにベアリング等の摩擦低減機構（図示せず）が備えられ、Ｘ方向ブロック２２は比較的小さな荷重でも容易に移動することができる。
【００２８】
Ｙ方向リニアガイド２０ｙは、Ｙ方向に延在するＹ方向レール２３と、該Ｙ方向レール２３に摺動自在に嵌合されたＹ方向ブロック２４とで構成される。Ｙ方向レール２３は、Ｘ方向ブロック２２の下部に連結固定され、また、Ｙ方向ブロック２４の下部には力測定手段１３が連結固定される。
Ｙ方向レール２３上を、Ｙ方向ブロック２４は自在に摺動することが可能であり、摺動摩擦を低減するためにベアリング等の摩擦低減機構（図示せず）が備えられ、Ｙ方向ブロック２４は比較的小さな荷重でも容易に移動することができる。
【００２９】
上記可動機構１２においては、Ｘ方向レール２１上をＸ方向ブロック２２がＸ方向に自在に移動することができ、また、Ｙ方向レール２３上をＹ方向ブロック２４がＹ方向に自在に移動することができるので、把持具１７を備えた力測定手段１３は、引張手段１１に対してＸ−Ｙ方向（Ｘ−Ｙ平面上）に自在に移動することが可能となる。
【００３０】
そして、可動機構１２には、制御装置１８の座標計測部１８ａが接続され、可動機構１２にて移動した把持具１７側の把持部のＸ−Ｙ座標が測定され、記録される。
保持具１６側の把持部と引張手段１１とを結ぶ直線上に、把持具１７側の把持部が至るときがＸ−Ｙ座標の基準点とされ、座標計測部１８ａではこの基準点からの把持具１７側の把持部の座標の移動（位置変化）が計測され、制御装置１８の表示部１８ｂに表示されるとともに、記録される。
なお、本実施例においては、座標計測部１８ａにて、Ｘ方向ブロック２２のＸ方向レール２１に対する移動距離と、Ｙ方向ブロック２４のＹ方向レール２３に対する移動距離とが計測されることによって、把持具１７側の把持部のＸ−Ｙ座標が決定される。
【００３１】
前記力測定手段１３は、例えば、プッシュプルゲージ、フォースゲージ等の引っ張られる力を測定する手段である。
前述の如く、力測定手段１３の上部は、可動機構１２に連結されている。一方、力測定手段１３の下方からは力測定手段１３の構成部材である測定ロッド２６が延出され、該測定ロッド２６の端部に被測定物１５を挟持する把持具１７が備えられる。
力測定手段１３は制御装置１８に接続されており、力測定手段１３にて測定された張力は、表示部１８ｂにて表示され、記録される。
【００３２】
前記把持具１７には、チャック機構が備えられ、被測定物１５の一端を把持したり、開放したりすることができる。但し、被測定物１５の形状によっては、把持具１７の代わりにフック状の係止具を設けることもでき、被測定物１５に応じて適宜変更することが好ましい。前述の如く、被測定物１５と把持具１７との接点が、把持具１７側の把持部となる。
また、前記保持具１６は、例えば、バイス（万力）等の、被測定物１５の一端を固定することのできる部材である。前述の如く、被測定物１５と保持具１６との接点が、保持具１６側の把持部となる。
【００３３】
上述の構成の引張強度測定装置１０において、以下のようにして、引張強度を計測する。
被測定物１５は、図５にも示す如く、一側端部が保持具１６に保持固定され、他側端部が把持具１７に挟持固定される。この状態において、制御装置１８の制御を受けた引張手段１１にて把持具１７がＺ方向に移動され、被測定物１５が略一定荷重で引っ張られる。
【００３４】
引張手段１１による被測定物１５の引っ張りは、被測定物１５が剥離（破損）するまで継続される。この間、断続的に力測定手段１３にて張力が計測され、表示部１８ｂにて表示・記録される。但し、力測定手段１３にて計測される張力が予め設定された所定の値となったときまで、引張りを継続する構成とすることもできる。
そして、被測定物１５が剥離したときの、力測定手段１３にて計測された張力と、座標計測部１８ａにて計測された把持具１７側の把持部のＸ−Ｙ座標とが、表示部１８ｂに表示・記録される。このときの張力が、測定された被測定物１５の引張強度とされる。制御装置１８では、この引張強度が、予め設定された値の範囲内にあるか否かが判断され、被測定物１５の良・不良が判断される。
【００３５】
本発明に係る引張強度測定装置１０では、可動機構１２にて把持具１７側の把持部がＸ−Ｙ方向に自在に移動することができる。従って、引張手段１１にて把持具１７側の把持部がＺ方向に移動するうちに、被測定物１５の形状や接合位置等によって、図６に示す如く、把持具１７側の把持部はＸ−Ｙ方向に移動する。
【００３６】
このように、保持具１６側の把持部に対して把持具１７側の把持部が相対的に移動することによって、計測する被測定物１５の接合部１５ａ（又は接続部）が、保持具１６側の把持部と把持具１７側の把持部とを結ぶ直線上により近い位置に至ることができる。これにより、引張手段１１により被測定物１５が引っ張られることにより発生する張力ベクトルの方向から外れた方向に発生する力成分や、接合部１５ａ以外で発生する力成分を抑制することができ、より好ましい状態で引張強度を測定することができる。
【００３７】
さらに、この可動機構１２は特別な制御や動力を必要としない。また、構造は複雑ではない。このように、安価な構成で、外れた方向に発生する力成分や接合部以外で発生する力成分による測定値の誤差を低減するという課題の解消を実現している。
【００３８】
図３の図表では、本発明に係る引張強度測定装置１０を実施して得られた結果の一例として、被測定物１５としてバスバーとターミナルとの接合強度を２０サンプル測定した結果が示されている。
可動機構１２を備えない引張強度測定装置で測定した結果は、引張強度の平均値が６２．６Ｎであり、標準偏差は１５．４Ｎであった。一方、可動機構１２を備えた引張強度測定装置１０で測定した結果は、引張強度の平均値が６４．２Ｎであり、標準偏差は８．１Ｎであった。この結果から、平均値には殆ど相違が見られないが、可動機構１２を備えた引張強度測定装置１０では、測定値のばらつきが抑制されていることがわかる。
すなわち、引張強度の測定値が異常に高かったり低かったりすることがなく、接合部自体の強度をより精度良く測定できていることがわかる。
【００３９】
また、座標計測部１８にて計測された把持具１７側の把持部のＸ−Ｙ座標は、接合異常の検出のために利用される。
接合部の位置ずれ、突き合わせ位置の異常、接合部の形状異常等の、接合異常がある場合は、他の被測定物１５と比較して、引張強度測定時の把持具１７側の把持部のＸ−Ｙ座標に大幅にずれが生じる。
そこで、引張強度測定時の把持具１７側の把持部のＸ−Ｙ座標に関して予め良範囲と不良範囲とを設定し、良範囲に属するか否かで、良・不良の判定を行うことにより、接合異常の検出が可能となる。例えば、図４に示す如く、把持具１７側の把持部のＸ−Ｙ座標に関して予め良範囲と不良範囲とを設定し、良範囲に属するか否かを判断するのである。
【００４０】
上述の如く、本発明に係る引張強度測定装置１０では、引張強度と、把持部のＸ−Ｙ座標とのそれぞれに良・不良の基準値を設定し、いずれも良であった場合に、接合が良好であると判定する。
これにより、被測定物１５の接合部１５ａそのものの強度がより精度良く測定できるとともに、接合異常をも検出することができ、より精度の高い引張試験を行うことができる。
【００４１】
なお、上記実施例に係る引張強度測定装置１０では、可動機構１２にて被測定物１５の上部を把持する把持具１７側の把持部がＸ−Ｙ方向に自在に移動することができる構成としているが、被測定物１５の下部を保持する保持具１６側の把持部がＸ−Ｙ方向に自在に移動することができる構成としたり、被測定物１５の上部を把持する把持具１７と被測定物１５の下部を保持する保持具１６のそれぞれの把持部がＸ−Ｙ方向に自在に移動することができる構成としたりすることもでき、いずれにおいても上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例に係る引張強度測定装置の構成を示すブロック図。
【図２】引張強度測定装置の斜視図。
【図３】ばらつき低減効果の一例を示す図表。
【図４】接合異常を検出するための良・不良範囲の設定例を示す図表。
【図５】引張強度測定装置にセットされた状態の被測定物の様子を示す図。
【図６】引張強度を計測している状態の被測定物の様子を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０  引張強度測定装置
１１  引張手段
１２  可動機構
１３  力測定手段
１５  被測定物
１６  保持具
１７  把持具
１８  制御装置
１８ａ  座標計測部
１８ｂ  表示部
２０ｘ  Ｘ方向リニアガイド
２０ｙ  Ｙ方向リニアガイド
２１  Ｘ方向レール
２２  Ｘ方向ブロック
２３  Ｙ方向レール
２４  Ｙ方向ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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