(57)【要約】【課題】  試験片の位置を正確に設定することができ、試験片の寸法を精度よく測定することが可能な測寸装置を提供する。【解決手段】  試験片１の両端をその下方より支持して搬送する一対のコンベア１１と、このコンベア１１により搬送された試験片１を撮影することにより試験片１の幅を光学的に測定する幅測定機構３と、このコンベア１１により搬送された試験片１を上下方向から挟持することによりその上下方向の厚さを測定する厚さ測定機構４と、コンベア１１による試験片１の搬送経路上に配設され試験片１の両端部に当接可能な当たりブロック６とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料試験機により試験される試験片の寸法を測定する試験片の測寸装置において、
前記試験片の両端をその下方より支持して搬送する一対のコンベアと、
駆動源としてのモータを備え、前記一対のコンベアを同期して移動させる駆動機構と、
前記一対のコンベアにより搬送された試験片を、その上下方向から挟持することにより、前記試験片の上下方向の厚さを測定する厚さ測定機構と、
前記一対のコンベアにより前記試験片の搬送経路上に配設され、前記試験片の両端部に当接可能な当たり部材と、
を備えたことを特徴とする試験片の測寸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の試験片の測寸装置において、
前記一対のコンベアは、各々、弾性を有するベルト状部材より構成される試験片の測寸装置。
【請求項３】
請求項２に記載の試験片の測寸装置において、
前記試験片は、幅方向の寸法に比べて厚さ方向の寸法が小さいものであり、
前記一対のコンベアにより搬送された試験片を撮影することにより、当該試験片の幅を光学的に測定する幅測定機構をさらに備える試験片の測寸装置。
【請求項４】
請求項３に記載の試験片の測寸装置において、
前記一対のコンベア上に試験片を搬入し、あるいは、前記一対のコンベア上から試験片を排出する搬入搬出位置と、前記厚さ測定機構および前記幅測定機構により試験片の厚さおよび幅を測定する測定位置と、前記試験片の両端部を前記当たり部材に当接させる位置決め位置とを、この順に配置した試験片の測寸装置。
【請求項５】
請求項４に記載の試験片の測寸装置において、
前記駆動機構におけるモータの回転を制御する制御部をさらに備え、
当該制御部は、
前記駆動機構におけるモータの回転を制御することにより、前記一対のコンベアにより前記搬入搬出位置に搬入された試験片を前記位置決め位置に移動させて試験片の位置決めを行った後、前記一対のコンベアにより前記試験片を前記測定位置に移動させて試験片の試験片の厚さおよび幅を測定する試験片の測寸装置。
【請求項６】
請求項５に記載の試験片の測寸装置において、
前記制御部は、
前記駆動機構におけるモータの回転を制御することにより、前記一対のコンベアにより前記厚さ測定機構および前記幅測定機構により試験片の厚さおよび幅を測定した試験片を前記位置決め位置に移動させて試験片の位置決めを行った後、前記一対のコンベアにより前記試験片を前記搬入搬出位置に移動させる試験片の測寸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、材料試験機により試験される試験片の寸法を測定する試験片の測寸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、引っ張り試験を行う場合に使用される試験片は、母材よりその試験内容に対応した所定の寸法のものが切り出される。このとき、試験片の幅や厚さが設定値と異なっていた場合には、試験結果に誤差が生ずる。このため、材料試験を実行するに先立ち、試験片の厚さや幅を測定する測寸工程が実行される。そして、測寸の結果、試験片の寸法誤差が一定以上の場合には、その試験片は材料試験に不適なものであると認定して試験対象から除外される。また、その誤差が一定以下の場合には、材料試験を行うときの試験結果に対して、その寸法の誤差による補正を行うようにしている。
【０００３】
このような目的で試験片の厚さや幅を測定するときには、測寸装置が使用される。この測寸装置は、例えば、試験片を一対の測定素子により挟み込んで、その測定素子間の距離を計測することにより行われる（特許文献１参照）。そして、測寸装置に対する試験片の搬入と搬出とは、例えば、試験片を吸着保持する吸着パッドを備えた搬送ロボットにより実行される（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３２０６号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
測寸装置に搬送される試験片は、供給部にまとめて載置されているが、これらの試験片は、正確に位置決めされて載置されているわけではない。このため、搬送ロボットにより測寸装置の搬入部に搬送された試験片に位置ずれが生じている場合がある。また、吸着パッドを備えた搬送ロボットによる試験片の搬送時に、試験片の位置がずれる場合がある。このような位置ずれが生じた場合には、試験片の寸法を正確に測定することが不可能となる。
【０００６】
また、測寸時に試験片を一対の測定素子により挟み込むときに、試験片に位置ずれが生ずる場合もある。さらに、測寸時に試験片を一対の測定素子により挟み込んだときに、試験片が試験片の支持部より離隔して試験片に位置ずれが生ずる場合もある。このように測寸時に試験片の位置ずれが生じた場合には、後工程である材料試験時において、試験片の位置ずれに起因する測定不良が生ずる場合もある。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、試験片の位置を正確に設定することができ、試験片の寸法を精度よく測定することが可能な測寸装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、材料試験機により試験される試験片の寸法を測定する試験片の測寸装置において、前記試験片の両端をその下方より支持して搬送する一対のコンベアと、駆動源としてのモータを備え、前記一対のコンベアを同期して移動させる駆動機構と、前記一対のコンベアにより搬送された試験片を、その上下方向から挟持することにより、前記試験片の上下方向の厚さを測定する厚さ測定機構と、前記一対のコンベアにより前記試験片の搬送経路上に配設され、前記試験片の両端部に当接可能な当たり部材とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のコンベアは、各々、弾性を有するベルト状部材より構成される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記試験片は、幅方向の寸法に比べて厚さ方向の寸法が小さいものであり、前記一対のコンベアにより搬送された試験片を撮影することにより、当該試験片の幅を光学的に測定する幅測定機構をさらに備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記一対のコンベア上に試験片を搬入し、あるいは、前記一対のコンベア上から試験片を排出する搬入搬出位置と、前記厚さ測定機構および前記幅測定機構により試験片の厚さおよび幅を測定する測定位置と、前記試験片の両端部を前記当たり部材に当接させる位置決め位置とを、この順に配置している。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記駆動機構におけるモータの回転を制御する制御部をさらに備え、当該制御部は、前記駆動機構におけるモータの回転を制御することにより、前記一対のコンベアにより前記搬入搬出位置に搬入された試験片を前記位置決め位置に移動させて試験片の位置決めを行った後、前記一対のコンベアにより前記試験片を前記測定位置に移動させて試験片の試験片の厚さおよび幅を測定する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記制御部は、前記駆動機構におけるモータの回転を制御することにより、前記一対のコンベアにより前記厚さ測定機構および前記幅測定機構により試験片の厚さおよび幅を測定した試験片を前記位置決め位置に移動させて試験片の位置決めを行った後、前記一対のコンベアにより前記試験片を前記搬入搬出位置に移動させる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、当たり部材の作用により、コンベアによる試験片の搬送時にその位置決めを実行することができる。このため、試験片の位置を正確に設定することができ、試験片の寸法を精度よく測定することが可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、試験片の挟持位置に誤差が生じた場合にも、コンベアの弾性によりこれを吸収することができる。このため、試験片の挟持位置について一定の誤差が許容されるとともに、試験片の挟持工程における試験片の位置ずれを防止することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、試験片の厚さを挟持動作により測定する厚さ測定機構を利用してその厚さが小さい試験片の厚さを正確に測定できるとともに、試験片の幅を光学的に測定する幅測定機構を利用して試験片の幅を正確かつ容易に測定することが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、搬入搬出位置と、測定位置と、位置決め位置とをこの順に配置したことから、当たり部材を固定した状態においても、コンベアによる試験片の搬送動作のみで試験片の位置決めと測定とを実行することが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、位置決め位置において位置決めが行われた後の試験片の寸法を、測定位置において測定することができる。このため、試験片の寸法を精度よく測定することが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、寸法を測定した後の試験片を、位置決め位置において位置決めを行った後に搬入搬出位置に移動させることから、後工程である材料試験時において試験片の位置ずれを防止することができ、正確な材料試験を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係る測寸装置の平面図である。
【図２】この発明に係る測寸装置の側面図である。
【図３】この発明に係る測寸装置の厚さ測定機構付近を示す拡大図である。
【図４】この発明に係る測寸装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】測寸動作を模式的に示す説明図である。
【図６】測寸動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る測寸装置の平面図であり、図２はその側面図である。また、図３は、この発明に係る測寸装置の厚さ測定機構付近を示す拡大図である。
【００２２】
この発明に係る測寸装置は、比較的薄型の試験片１に対して厚さの測定と幅の測定とを実行するものであり、試験片１を搬送するための搬送機構２と、試験片１の幅を測定するための幅測定機構３と、試験片１の厚さを測定するための厚さ測定機構４と、幅測定機構３および厚さ測定機構４を搬送機構２による試験片１の搬送方向と直交する方向に移動させるための移動機構５とを備える。
【００２３】
搬送機構２は、断面形状が円形のベルト状部材から構成される一対の無端状のコンベア１１を備える。このコンベア１１は、試験片１の両端をその下方から支持して搬送するためのものである。このコンベア１１は、例えば、ウレタンゴム等の、所定の弾性を有し、その表面が一定以上の摩擦係数を有する樹脂から構成される。
【００２４】
一対のコンベア１１は、各々、駆動プーリ１２と、一対の従動プーリ１３、１４と、ガイドプーリ１５との間に巻回されている。一対の駆動プーリ１２のうちの一方は、モータ１６の回転軸１７とカップリング１８を介して連結されている。また、一対の駆動プーリ１２は、軸１９により互いに連結されている。このため、一対のコンベア１１は、モータ１６の駆動により回転する駆動プーリ１２の駆動を受け、互いに同期して移動する。
【００２５】
一対のコンベア１１による試験片１の搬送経路には、一対の当たりブロック６が配設されている。また、一対のコンベア１１による試験片１の搬送経路には、投光部２１と、この投光部２１から出射して試験片１の搬送経路を斜めに通過した光線を受講する受光部２２とを備え、後述する搬入搬出位置Ａにおける試験片１の有無を検出するためのセンサ機構が配設されている。同様に、一対のコンベア１１による試験片１の搬送経路には、投光部２３と、この投光部２３から出射して試験片１の搬送経路の端部を下方に向けて通過した光線を受講する受光部２４とを備え、後述する厚さ測定位置Ｃにおける試験片１の有無を検出するためのセンサ機構が配設されている。
【００２６】
試験片１の幅を測定するための幅測定機構３は、その内部にＬＥＤを備えた光照射部２５と、その内部にコンベア１１による試験片１の移動方向に延びるＣＣＤラインセンサを備えた撮影部２６から構成される。光照射部２５におけるＬＥＤから光を照射することにより、試験片１の平面画像が撮影部２６のラインセンサにより撮影される。そして、この試験片１の画像は、図示しない画像処理部により画像処理され、試験片１の幅方向の寸法が計算される。
【００２７】
なお、この幅測定機構３における光照射部２５は、アーム２７を介して後述する架台２９と連結されており、撮影部２６は、アーム２８を介して架台２９と連結されている。このため、幅測定機構３における光照射部２５と撮影部２６とは、架台２９と同期して移動する。
【００２８】
図３に示すように、試験片１の厚さを測定するための厚さ測定機構４は、一対の測寸圧子３１を各々支持する上アーム３２および下アーム３３を備える。上アーム３２には、試験片１の厚さの測定に使用するゲージ３４が付設されている。また、下アーム３３には、下アーム３３を上昇させることにより一対の測寸圧子３１により試験片１を挟持させるためのモータ３５が付設されている。上アーム３２および下アーム３３は、架台２９と連結するスライド機構３６の作用により、個別に昇降可能となっている。また、上アーム３２、下アーム３３、ゲージ３４およびモータ３５等は、架台２９に対して全体が昇降可能な状態で、バネ３７の作用により支持されている。
【００２９】
幅測定機構３および厚さ測定機構４を搬送機構２による試験片１の搬送方向と直交する方向に移動させるための移動機構５は、架台２９を装置本体の側板４２に対してスライド可能に支持するスライド機構４１を備える。このスライド機構４１は、架台２９を、幅測定機構３および厚さ測定機構４とともに、一対のコンベア１１による試験片１の搬送方向と直交する方向に案内する。
【００３０】
また、このスライド機構４１と平行に、モータ４５の駆動により回転するボールねじ４３が配設されている。このボールねじ４３は、架台２９に付設されたナット４４と螺合している。このため、架台２９は、モータ４５の駆動をうけ、一対のコンベア１１による試験片１の搬送方向と直交する方向に往復移動可能となっている。そして、架台２９を試験片１の搬送方向と直交する方向に移動させた場合には、架台２９に連結された幅測定機構３と厚さ測定機構４も、架台２９と同期して移動する。
【００３１】
架台２９には、ドッグ４６が付設されている。このドッグ４６は、原点位置に配置された状態においてセンサ４７により検出される。そして、架台２９の一対のコンベア１１による試験片１の搬送方向と直交する方向の位置、すなわち、幅測定機構３と厚さ測定機構４の位置は、モータ４５の回転を図示しないエンコーダ等で測定することにより、常に監視されている。
【００３２】
図４は、この発明に係る測寸装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【００３３】
この測寸装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ７１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ７２と、論理演算を実行するＣＰＵ７３とから成る制御部７を備える。この制御部７は、インターフェース７４を介して、上述した厚さ測定機構４のゲージ３４およびモータ３５と、幅測定機構３と、搬送機構２のモータ１６と、移動機構５のモータ４５とに接続されている。なお、この制御部７は、モータ１６の回転を制御することにより、一対のコンベア１１による試験片１の搬送を制御する制御部として機能する。
【００３４】
次に、以上のように構成された測寸装置により試験片１を測寸する測寸動作について説明する。図５は、測寸動作を模式的に示す説明図である。また、図６は、測寸動作を示すフローチャートである。
【００３５】
測寸動作を実行するときには、最初に、試験片１を図１に示す搬入搬出位置Ａに搬入する（ステップＳ１）。このときには、図示しない試験片１の供給部に載置された試験片１を、例えば、吸着パッドを備えた搬送ロボットにより吸着保持して、搬入搬出位置Ａまで搬送し、一対のコンベア１１上に載置する。このときには、図５（ａ）において仮想線で示すように、試験片１は一対のコンベア１１に対して傾斜している場合もある。
【００３６】
次に、試験片１の位置決めを行う（ステップＳ２）。このときには、制御部７の制御によりモータ１６を回転させ、一対のコンベア１１を移動させることにより、そこの載置された試験片１を一対の当たりブロック６に向けて搬送する。そして、試験片１のいずれかの端部が当たりブロック６に当接した後もコンベア１１の移動を継続することにより、図５（ａ）において実線で示すように、試験片１がその搬送方向と直交する方向を向くことになり、試験片１の位置決めが実行される。この状態においては、試験片１は位置決め位置に配置されたことになる。
【００３７】
試験片１の位置決めが完了すれば、制御部７の制御によりモータ１６を逆回転させ、一対のコンベア１１を移動させることにより、そこの載置された試験片１を厚さ測定機構４における一対の測寸圧子３１の間の位置である厚さ測定位置Ｃ（図１および図５（ｂ）参照）に移動させ、試験片１の厚さを測定する（ステップＳ３）。
【００３８】
このときには、図３に示すモータ３５の駆動により、下方の測寸圧子３１を上昇させ、試験片１を一対の測寸圧子１により挟持する。そして、このときに上アーム３２に支持されたゲージ３４の下端部５１が下アーム３３に支持された押圧部５２により押圧される押圧量に基づいて、試験片１の厚さが測定される。
【００３９】
この試験片１の厚さの測定は、試験片１の３箇所で実行される。すなわち、最初の試験片１の厚さの測定が完了すれば、図１に示すモータ４５の駆動により、厚さ測定機構４を架台２９とともに、試験片１の搬送方向と直交する方向に所定距離だけ移動させ、その位置において、再度試験片の厚さを測定する。このような動作を２回繰り返すことにより、試験片１におけるその搬送方向と直交する方向に離隔した３箇所の位置において、厚さの測定が実行される。測定された試験片１の厚さのデータは、制御部７におけるＲＡＭ７２に記憶される。
【００４０】
この試験片１の厚さの測定時において、一対の測寸圧子３１による試験片１の挟持高さ位置が、一対のコンベア１１による試験片の支持位置より低かった場合には、試験片１が一対の測寸圧子３１に挟持されたときに、試験片１に高さの差による応力が付与されることになる。しかしながら、一対のコンベア１１は、弾性を有するウレタンゴム等の樹脂から構成されていることから、このコンベア１１の撓みにより、試験片１に付与される応力を小さくすることができる。
【００４１】
試験片１の両端部を剛性のある支持部材で支持した場合には、一対の測寸圧子３１による試験片１の挟持高さ位置が、一対のコンベア１１による試験片の支持位置より低かった場合に、試験片１が一対の測寸圧子３１に挟持されたときに、試験片１に高さの差による大きな応力が付与されることになる。このため、従来は、試験片１の搬送誤差や測寸圧子３１による挟持位置の誤差等を考慮し、一対の測寸圧子３１による試験片１の挟持高さ位置を、一対のコンベア１１による試験片１の支持位置よりかなり高めに設定していた。このため、一対の測寸圧子３１による試験片１の支持を解除した後において、試験片１が支持部材まで落下して試験片１の位置ずれが生じていた。
【００４２】
しかしながら、この発明に係る測寸装置においては、試験片１の搬送誤差や測寸圧子３１による挟持位置の誤差により、一対の測寸圧子３１による試験片１の挟持高さ位置が一対のコンベア１１による試験片の支持位置より低くなった場合においても、一対のコンベア１１の弾性力により、この誤差を吸収することができる。このため、一対の測寸圧子３１による試験片１の挟持高さ位置を、一対のコンベア１１による試験片１の支持位置と極めて近い位置に設定することが可能となる。これにより、一対の測寸圧子３１による試験片１の支持を解除した後に生ずる試験片１の落下による位置ずれを、有効に防止することが可能となる。
【００４３】
なお、この実施形態においては、試験片１の厚さは、比較的小さいものとなっている。このため、この試験片１の厚さを幅測定機構３のように試験片１を光学的に撮影してその厚さを測定する測定形態を採用した場合には、その測定誤差が大きくなる。このため、この測寸装置においては、試験片１の厚さを一対の測寸圧子３１により挟持して測定する構成を採用している。
【００４４】
試験片１の厚さの測定が完了したら、再度、試験片１の位置決めを行う（ステップＳ４）。このときには、ステップＳ２と同様、制御部７の制御によりモータ１６を回転させ、一対のコンベア１１を移動させることにより、そこの載置された試験片１を一対の当たりブロック６に向けて搬送する。そして、試験片１のいずれかの端部が当たりブロック６に当接した後もコンベア１１の移動を継続することにより、試験片１の位置決めを実行する。この状態においても、試験片１は位置決め位置に配置されたことになる。
【００４５】
試験片１の位置決めが完了すれば、制御部７の制御によりモータ１６を逆回転させ、一対のコンベア１１を移動させることにより、そこの載置された試験片１を幅測定機構３における光照射部２５と撮影部２６の間の位置である幅測定位置Ｂ（図１参照）に移動させ、試験片１の幅を測定する（ステップＳ５）。
【００４６】
このときには、光照射部２５におけるＬＥＤを点灯させて試験片１に対して光を照射し、試験片１の画像を撮影部２６内において試験片１の移動方向に延びるＣＣＤラインセンサにより測定する。そして、この試験片１の画像は、図示しない画像処理部により画像処理され、試験片１の幅方向の寸法が計算される。
【００４７】
この試験片１の幅の測定も、試験片１の３箇所で実行される。すなわち、最初の試験片１の幅の測定が完了すれば、図１に示すモータ４５の駆動により、幅測定機構３を架台２９とともに、試験片１の搬送方向と直交する方向に所定距離だけ移動させ、その位置において、再度、試験片１の幅を測定する。このような動作を２回繰り返すことにより、試験片１におけるその搬送方向と直交する方向に離隔した３箇所の位置において、幅の測定が実行される。測定された試験片１の幅のデータは、制御部７におけるＲＡＭ７２に記憶される。
【００４８】
なお、一般的に、試験片１の厚さが大きい場合には、試験片１を光学的に撮影してその幅を測定する幅測定機構３を使用してその幅を測定したときに、試験片１の姿勢によっては比較的大きな測定誤差が生ずる場合がある。しかしながら、この実施形態においては、試験片１の厚さは、比較的小さいものとなっている。このため、この試験片１の幅を、試験片１を光学的に撮影してその幅を測定する幅測定機構３を採用して測定した場合においても、試験片１の幅を精度よく測定することができる。また、試験片１の幅を非接触で測定することから、試験片１に位置ずれが生ずることはなく、また、測定工程を短時間で終了することが可能となる。
【００４９】
以上の工程が終了すれば、試験片１を搬出する（ステップＳ６）。このときには、制御部７の制御によりモータ１６を回転させ、一対のコンベア１１を移動させることにより、そこに載置された試験片１を図１に示す搬入搬出位置Ａまで搬送する。そして、この試験片１を、吸着パッドを備えた搬送ロボットにより吸着保持して搬出する。なお、試験片１の幅と厚さを測定した結果、試験片１の寸法誤差が一定以上の場合には、その試験片１は材料試験に不適なものであると認定され、排出部に搬送される。また、その誤差が一定以下の場合には、その試験片１は材料試験機に搬送され、材料試験が実行される。このときには、材料試験の試験結果に対して、試験片１の寸法の誤差による補正が行われる。
【符号の説明】
【００５０】
１      試験片
２      搬送機構
３      幅測定機構
４      厚さ測定機構
５      移動機構
６      当たりブロック
７      制御部
１１    コンベア
１２    駆動プーリ
１６    モータ
２５    光照射部
２６    撮影部
２９    架台
３１    測寸圧子
３２    上アーム
３３    下アーム
３４    ゲージ
３５    モータ
３６    スライド機構
３７    バネ
４３    ボールねじ
４５    モータ
Ａ      搬入搬出位置
Ｂ      幅測定位置
Ｃ      厚さ測定位置
【図１】
2011013061.tif 000003
【図２】
2011013061.tif 000004
【図３】
2011013061.tif 000005
【図４】
2011013061.tif 000006
【図５】
2011013061.tif 000007
【図６】
2011013061.tif 000008