(57)【要約】【課題】取り付けが容易であると共に、高精度に標点間距離を測定することができる標点間距離計測装置を提供する。【解決手段】試験片ＴＰの一方の標点Ｔ１に一端が取り付けられ、試験片の引張方向に沿って張架された第１ワイヤ１２と、試験片の他方の標点Ｔ２に一端が取り付けられ、前記引張方向に沿って張架された第２ワイヤ１３と、試験片から離間した位置に配置された軸体１４と、軸体１４に対して、軸方向に沿ってそれぞれ移動可能に取り付けられた第１及び第２取付部材１５，１６と、第１及び第２取付部材１５，１６間の距離変化量を計測する計測手段（１７，１８）とを備え、第１取付部材１５には、軸体１４の軸方向に沿って張架された第１ワイヤ１２の他端が取り付けられ、第２取付部材１６には、軸体１４の軸方向に沿って第１ワイヤ１２と略同一方向に張架された第２ワイヤ１３の他端が取り付けられる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張試験機に取り付けられた試験片の各標点間の距離を計測する装置であって、
前記試験片の一方の標点に一端が取り付けられ、前記試験片の引張方向に沿って張架された第１ワイヤと、
前記試験片の他方の標点に一端が取り付けられ、前記試験片の引張方向に沿って張架された第２ワイヤと、
前記試験片から離間した位置に配置された軸体と、
前記軸体に対して、当該軸体の軸方向に沿ってそれぞれ移動可能に取り付けられた第１取付部材及び第２取付部材と、
前記第１取付部材と前記第２取付部材との間の距離変化量を計測する計測手段とを備え、
前記第１取付部材には、前記軸体の軸方向に沿って張架された前記第１ワイヤの他端が取り付けられ、
前記第２取付部材には、前記軸体の軸方向に沿って前記第１ワイヤと略同一方向に張架された前記第２ワイヤの他端が取り付けられていることを特徴とする標点間距離計測装置。
【請求項２】
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの両端間に配置された滑車を更に備え、
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記滑車に支持されることによって、前記試験片と前記第１取付部材との間、及び、前記試験片と前記第２取付部材との間にそれぞれ張架されることを特徴とする請求項１に記載の標点間距離計測装置。
【請求項３】
前記一方の標点は、前記試験片の前記他方の標点が設けられた面と対向する面に設けられ、
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記試験片の引張方向に沿って互いに略同一方向に張架されることを特徴とする請求項１又は２に記載の標点間距離計測装置。
【請求項４】
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記試験片の引張方向に沿って互いに略同一方向に張架され、
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの何れか一方の内、前記試験片の標点間に延在する部分が石英製の棒状部材で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の標点間距離計測装置。
【請求項５】
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記試験片の引張方向に沿って互いに略反対方向に張架されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の標点間距離計測装置。
【請求項６】
前記試験片の各標点にそれぞれ固着される係止部材を更に備え、
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記係止部材に対して係脱自在に係合する係合部を具備することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の標点間距離計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、引張試験機において、試験片の引張強度や、降伏点靭性、延性等を測定する際に利用することができる試験片の標点間距離計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、引張試験機に取り付けられた試験片の各標点間の距離乃至伸びを計測する方法として、種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば、ケガキ線等の目印を長手方向に沿って所定間隔で設け、当該目印を撮像した画像を画像処理して標点間距離（伸び）を計測する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、試験片の各標点を測定用のアーム対で両側から挟持し、試験片の伸長に応じた前記アーム対の回転変位量を測定することにより、標点間距離（伸び）を計測する方法や、ナイフエッジと挟持手段を介して試験片の各標点にそれぞれアームを係止し、試験片の伸長に応じた両アームの回転変位量を歪ゲージで測定することにより、標点間距離（伸び）を計測する方法なども提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４６５３６号公報
【特許文献２】
特開平６−５８８５７号公報
【特許文献３】
特開２００２−１９５８０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、目印を撮像して標点間距離を計測する方法では、引張試験機が試験片の加熱手段や冷却手段を備える場合、当該加熱手段等が撮像装置の視野内に入り、目印を撮像できなくなったり、測定誤差要因になったりするという問題がある。例えば、引張試験機が高周波誘導加熱方式の加熱手段を備える場合を例にあげれば、試験片の周囲に巻回された加熱コイルを形成する各導線の隙間から目印を撮像しなけらばならず、試験片の伸長に応じて目印が導線に遮られたり、或いは、画像処理する際に目印と共に撮像された導線部分が誤差要因になったりするという問題がある。また、試験片を高温に加熱する場合には、熱揺らぎによって撮像画像自体の精度が悪化するという問題もある。
【０００７】
また、試験片にアームを接触させて、その回転変位量から標点間距離を計測する方法では、目印を撮像して計測する場合と同様に、試験片にアームを取り付けようとする際に、加熱手段等が干渉し易く、取り付けが極めて困難であるという問題がある。また、試験片とアームや挟持手段との間で比較的大きな熱伝導が生じるために、アーム等が試験片に接触する部分と非接触部分との間で加熱や冷却のムラが発生し、高精度の熱影響試験を実施し難いという問題もある。さらには、アームの回転変位量を測定する歪ゲージ等のセンサが、試験片から比較的近い位置に設置されることになるため、当該センサが試験片からの熱影響を受け易く、計測精度の低下を招いてしまうという問題もある。
【０００８】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、加熱手段や冷却手段を有する引張試験機に適用する場合であっても、当該加熱手段等の制約を受け難く取り付けが容易であると共に、試験片との間での相互の熱影響が少なく、高精度に標点間距離を測定することができる装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するべく、本発明は、請求項１に記載の如く、引張試験機に取り付けられた試験片の各標点間の距離を計測する装置であって、前記試験片の一方の標点に一端が取り付けられ、前記試験片の引張方向に沿って張架された第１ワイヤと、前記試験片の他方の標点に一端が取り付けられ、前記試験片の引張方向に沿って張架された第２ワイヤと、前記試験片から離間した位置に配置された軸体と、前記軸体に対して、当該軸体の軸方向に沿ってそれぞれ移動可能に取り付けられた第１取付部材及び第２取付部材と、前記第１取付部材と前記第２取付部材との間の距離変化量を計測する計測手段とを備え、前記第１取付部材には、前記軸体の軸方向に沿って張架された前記第１ワイヤの他端が取り付けられ、前記第２取付部材には、前記軸体の軸方向に沿って前記第１ワイヤと略同一方向に張架された前記第２ワイヤの他端が取り付けられていることを特徴とする標点間距離計測装置を提供するものである。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、試験片の各標点に、引張方向に沿って張架された第１及び第２ワイヤの一端が取り付けられる一方、当該第１及び第２ワイヤの他端は、軸体の軸方向に沿って移動可能に取り付けられた第１及び第２取付部材にそれぞれ取り付けられる。また、前記第１及び第２ワイヤの他端は、前記軸体の軸方向に沿って張架される。従って、試験片の標点間距離、つまり試験片の引張方向に沿った距離が変化すれば、当該変化量が、第１及び第２ワイヤを介して、第１及び第２取付部材間の距離を変化させることになる。請求項１に係る発明は、斯かる第１及び第２取付部材間の距離変化量を計測手段で計測するように構成されているため、これにより、標点間距離の変化量、ひいては標点間距離を計測することが可能である。
【００１１】
ここで、第１及び第２取付部材が取り付けられる軸体は、試験片から離間した位置に配置（離間距離は、第１及び第２ワイヤの長さに応じて、適宜設定可能である）されるため、第１及び第２取付部材や計測手段の位置も試験片から離間した位置に配置される。従って、試験片の周囲は、第１及び第２ワイヤを試験片の引っ張り方向に沿って取り付けるスペースを確保するだけで良く、加熱手段や冷却手段を有する引張試験機に適用する場合であっても、当該加熱手段等の制約を受け難く、取り付けが容易であるという利点を有する。また、第１及び第２ワイヤの線径を小さくできるため、試験片と第１及び第２ワイヤとの間での相互の熱影響が少ない上、計測手段等の位置を試験片から離間させることができるため、高精度に標点間距離を測定することが可能である。さらに、第１取付部材に取り付けられた第１ワイヤと、第２取付部材に取り付けられた第２ワイヤとが、略同一方向に張架される。従って、第１ワイヤ及び第２ワイヤが、加熱された試験片からの輻射熱によって熱膨張したとしても、当該熱膨張に起因した第１及び第２取付部材の移動方向は同一の方向となるため、両ワイヤの熱膨張量が同程度であれば、第１及び第２取付部材間の距離には影響せず、高精度に標点間距離を測定することができる。
【００１２】
好ましくは、請求項２に記載の如く、前記標点間距離計測装置は、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの両端間に配置された滑車を更に備え、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記滑車に支持されることによって、前記試験片と前記第１取付部材との間、及び、前記試験片と前記第２取付部材との間にそれぞれ張架される。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、滑車を適用することにより、第１及び第２ワイヤを容易に張架することが可能である。
【００１４】
好ましくは、請求項３に記載の如く、前記一方の標点は、前記試験片の前記他方の標点が設けられた面と対向する面に設けられ、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記試験片の引張方向に沿って互いに略同一方向に張架される。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、第１及び第２ワイヤを試験片の引張方向に沿って互いに略同一方向に張架する場合（例えば、縦型の引張試験機に適用する場合であって、第１及び第２ワイヤを共に鉛直上方向に張架する場合）に、第１ワイヤを取り付ける標点と、第２ワイヤを取り付ける標点とが試験片の互いに対向する面に設けられるため、両ワイヤが干渉することなく取り付けが容易であるという利点を有する。
【００１６】
好ましくは、請求項４に記載の如く、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記試験片の引張方向に沿って互いに略同一方向に張架され、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの何れか一方の内、前記試験片の標点間に延在する部分が石英製の棒状部材で形成される。
【００１７】
第１及び第２ワイヤを試験片の引張方向に沿って互いに略同一方向に張架する場合、第１及び第２ワイヤの何れか一方に試験片の標点間に延在する部分が生じることになる。つまり、例えば、縦型の引張試験機に適用する場合であって、第１及び第２ワイヤを共に鉛直上方向に張架し、第１ワイヤを上側の標点、第２ワイヤを下側の標点にそれぞれ取り付ければ、第２ワイヤに試験片の標点間に延在する部分が生じる。斯かる延在部分は、試験片に対向するため、試験片を加熱した場合の熱影響を受け易く、これにより両ワイヤの熱膨張量に差が生じ、第１及び第２取付部材間の距離を変化させるおそれがある。当該両ワイヤの熱膨張量の差に起因した両取付部材間の距離変化は、標点間距離の計測誤差に通じるものである。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、前記延材部分を熱膨張率の小さい石英製の棒状部材で形成するため、両ワイヤの熱膨張量の差を低減し、より一層高精度に標点間距離を測定することが可能である。
【００１９】
或いは、請求項５に記載の如く、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記試験片の引張方向に沿って互いに略反対方向に張架してもよい。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、第１及び第２ワイヤを試験片の引張方向に沿って互いに略反対方向に張架する（例えば、縦型の引張試験機に適用する場合であって、第１ワイヤを鉛直上方向に張架し、第２ワイヤを鉛直下方向に張架する）ため、前述した延在部分が生じず、或いは、第１及び第２ワイヤ共に延在部分が生じ、両ワイヤの熱膨張量の差が生じ難いことになって、より一層高精度に標点間距離を測定することが可能である。
【００２１】
好ましくは、請求項６に記載の如く、前記標点間距離計測装置は、前記試験片の各標点にそれぞれ固着される係止部材を更に備え、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは、前記係止部材に対して係脱自在に係合する係合部を具備するように構成される。
【００２２】
請求項６に係る発明によれば、試験片の各標点に固着される係止部材に対して係脱自在に係合する係合部によって第１及び第２ワイヤが取り付けられる構成であるため、試験片への両ワイヤの脱着や、試験片自体の脱着が簡便となる他、係止部材の固着位置を選択する自由度も高く、試験片の形状の影響を受け難いという利点を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る標点間距離計測装置を適用した引張試験機の全体構成を概略的に示す図であり、（ａ）は左側面図を、（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。また、図２は、図１に示す試験片の周辺を拡大して示す図であり、（ａ）は左側面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は一部断面で示す正面図をそれぞれ示す。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る引張試験機１００は、縦型（引張方向が鉛直方向）の引張試験機であって、架台１と、下部プレート２と、支柱３と、上部プレート４と、上部チャック５と、下部チャック６と、上部シャフト７と、下部シャフト８と、チャンバー９とを具備する試験機本体の他、下部プレート２に取り付けられ、鉛直下方向の引張力を発生させる油圧シリンダー１０と、上部プレート４に取り付けられ、引張力を検出するロードセル１１とを備えている。試験片ＴＰは、上部チャック５と下部チャック６との間に取り付けられ、加熱手段（図示せず）で直接通電加熱できるように構成されている。
【００２６】
ここで、図１及び図２に示すように、本実施形態に係る標点間距離計測装置は、試験片ＴＰの上部標点Ｔ１と下部標点Ｔ２との間の距離Ｌを計測する装置であって、試験片ＴＰの上部標点Ｔ１に一端が取り付けられ、試験片ＴＰの引張方向に沿って張架された第１ワイヤ１２と、試験片ＴＰの下部標点Ｔ２に一端が取り付けられ、試験片ＴＰの引張方向に沿って張架された第２ワイヤ１３とを備えている。また、本実施形態に係る標点間距離計測装置は、試験片ＴＰから離間した位置に配置された軸体としてのリニアガイド１４と、リニアガイド１４に対して、当該リニアガイド１４の軸方向に沿ってそれぞれ移動可能に取り付けられた第１取付部材としての上部ワイヤホルダー１５及び第２取付部材としての下部ワイヤホルダー１６とを備えている。また、本実施形態に係る標点間距離計測装置は、上部ワイヤホルダー１５と下部ワイヤーホルダー１６との間の距離変化量を計測するための計測手段として、上部に配置されたレーザ距離計１７と、下部に配置されたレーザ距離計１８とを備えている。さらに、本実施形態に係る標点間距離計測装置は、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３の両端間に配置された滑車１９、２０を更に備えている。
【００２７】
上部レーザ距離計１７から出射されるレーザ光ＬＡ１は、チャンバー９が具備する光学窓９１を介して、上部ワイヤホルダー１５が具備する検出プレート１５１に到達し、当該検出プレート１５１で反射した光が上部レーザ距離計１７によって検出され、上部レーザ距離計１７と検出プレート１５１との距離が測定される。一方、下部レーザ距離計１８から出射されるレーザ光ＬＡ２は、チャンバー９が具備する光学窓９２を介して、下部ワイヤホルダー１６が具備する検出プレート１６１に到達し、当該検出プレート１６１で反射した光が下部レーザ距離計１８によって検出され、下部レーザ距離計１８と検出プレート１６１との距離が測定される。従って、上部レーザ距離計１７及び下部レーザ距離計１８で測定した距離から、上部ワイヤホルダー１５と下部ワイヤホルダー１６との間の距離変化量を演算することが可能である。なお、検出プレート１５１及び１６１は、アルミ合金であるジュラルミン（ＪＩＳ規格Ｈ４０００又はＨ４０４０で規定されている材料記号Ａ２０１７）で形成されている。
【００２８】
上部ワイヤホルダー１５には、リニアガイド１４の軸方向に沿って張架された第１ワイヤ１２の他端が取り付けられ、下部ワイヤホルダー１６には、リニアガイド１４の軸方向に沿って第１ワイヤ１２と略同一方向に張架された第２ワイヤ１３の他端が取り付けられている。より具体的には、第１ワイヤ１２は、上部チャック５に固定された滑車１９に支持されて鉛直上方向に張架され、上部チャック５に固定され、滑車１９の水平方向に配置された滑車２０に支持されて水平方向に張架された後、上部ワイヤホルダー１５に取り付けられている。第２ワイヤは、滑車１９に支持されて鉛直上方向に張架され、滑車２０に支持されて水平方向に張架された後、下部ワイヤホルダー１６に取り付けられている。なお、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３の他端には、それぞれ圧着端子が取り付けられており、当該圧着端子をボルト締めすることにより、上部ワイヤホルダー１５及び下部ワイヤホルダー１６にそれぞれ取り付けられている。また、上部ワイヤホルダー１５には、第２ワイヤ１３に干渉しないようにするべく、第２ワイヤ１３が通過する領域に切り欠きが設けられている。
【００２９】
本実施形態に係る標点間距離計測装置は、以上に説明した構成を有するため、試験片ＴＰの標点間距離Ｌ、つまり試験片ＴＰの引張方向に沿った距離が変化すれば、当該変化量が、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３を介して、上部ワイヤホルダー１５及び下部ワイヤホルダー１６間の距離を変化させることになる。斯かる上部ワイヤホルダー１５及び下部ワイヤホルダー１６間の距離変化量を上部レーザ距離計１７と下部レーザ距離計１８とで計測すれば、標点間距離Ｌの変化量、ひいては標点間距離Ｌを計測することが可能である。
【００３０】
ここで、リニアガイド１４は、試験片ＴＰから離間した位置に配置（離間距離は、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３の長さに応じて、適宜設定可能である）されるため、上部ワイヤホルダー１５、下部ワイヤホルダー１６、上部レーザ距離計１７、下部レーザ距離計１８の位置も試験片ＴＰから離間した位置に配置されることになる。従って、試験片ＴＰの周囲は、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３を試験片ＴＰの引っ張り方向に沿って取り付けるスペースを確保するだけで良く、本実施形態のように加熱手段の他、冷却手段を有する引張試験機に適用する場合であっても、当該加熱手段等の制約を受け難く、取り付けが容易であるという利点を有する。また、本実施形態では、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３の線径を小さくしており（線径０．２〜０．３ｍｍφの鉄製ワイヤを適用している）、試験片ＴＰと第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３との間での相互の熱影響が少ない上、レーザ距離計１７、１８の位置を試験片ＴＰから離間させることができるため、高精度に標点間距離Ｌを測定することが可能である。さらに、上部ワイヤホルダー１５に取り付けられた第１ワイヤ１２と、下部ワイヤホルダー１６に取り付けられた第２ワイヤ１３とが、各ホルダー１５、１６に対して、略同一方向（鉛直上方向）に張架されているため、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３が、加熱された試験片ＴＰからの輻射熱によって熱膨張したとしても、当該熱膨張に起因した各ホルダー１５、１６の移動方向は同一の方向（鉛直下方向）となるため、両ワイヤ１２、１３の熱膨張量が同程度であれば、各ホルダー１５、１６間の距離には影響せず、高精度に標点間距離Ｌを測定することができる。
【００３１】
なお、図２に示すように、本実施形態においては、好ましい態様として、上部標点Ｔ１が、試験片ＴＰの下部標点Ｔ２が設けられた面と対向する面に設けられており、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３は、試験片ＴＰの引張方向に沿って互いに略同一方向（鉛直上方向）に張架されている。また試験片ＴＰの各標点Ｔ１、Ｔ２には、それぞれフック状の係止部材２１、２２が固着（本実施形態では溶着）されており、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３は、それぞれ係止部材２１、２２に対して係脱自在に係合する係合部を有するように構成されている。より具体的には、第１ワイヤ１２の一端は、環状に形成されており、当該環状の係合部がフック状の係止部材２１と係合する構成とされている（第２ワイヤ１３については後述する）。
【００３２】
本実施形態に係る標点間距離計測装置は、以上に説明したように、第１ワイヤ１２を取り付ける上部標点Ｔ１と、第２ワイヤ１３を取り付ける下部標点Ｔ２とが試験片ＴＰの互いに対向する面に設けられるため、両ワイヤ１２、１３が干渉することなく取り付けが容易であるという利点を有する。また、試験片ＴＰの各標点Ｔ１、Ｔ２に固着される係止部材２１、２２に対して係脱自在に係合する係合部によって第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３が取り付けられる構成であるため、試験片ＴＰへの両ワイヤ１２、１３の脱着や、試験片ＴＰ自体の脱着が簡便となる他、係止部材２１、２２の固着位置を選択する（各標点Ｔ１、Ｔ２を選択することに等しい）自由度も高く、試験片ＴＰの形状の影響を受け難いという利点を有する。
【００３３】
さらに、図２に示すように、本実施形態においては、好ましい態様として、第２ワイヤ１３の試験片ＴＰの標点間に延在する部分が石英製の棒状部材１３１で形成されている。棒状部材１３１の先端には開口部が形成されており、当該開口部が、フック状の係止部材２２に対して係脱自在に係合する係合部としての役割を果たしている。前記延在部分は、試験片ＴＰに近接して対向するため、試験片ＴＰを加熱した場合の熱影響を受け易く、これにより両ワイヤ１２、１３の熱膨張量に差が生じ、上部ワイヤホルダー１５及び下部ワイヤホルダー１６間の距離を変化させるおそれがある。当該両ワイヤ１２、１３の熱膨張量の差に起因した両ワイヤホルダー１５、１６間の距離変化は、標点間距離の計測誤差に通じるものである。本実施形態では、前記延材部分を熱膨張率の小さい石英製の棒状部材１３１で形成しているため、両ワイヤ１２、１３の熱膨張量の差を低減し、より一層高精度に標点間距離を測定することが可能であるという利点を有する。
【００３４】
以下、図３を参照して、上部レーザ距離計１７及び下部レーザ距離計１８によって、上部ワイヤホルダー１５及び下部ワイヤホルダー１６間（検出プレート１５１及び検出プレート１６１間）の距離変化量を計測することにより、標点間距離を測定できることを、より具体的に説明する。
【００３５】
図３は、標点間距離の測定原理を説明する説明図である。図３において、検出プレート１５１、１６１は、初期状態でそれぞれ＊１に示す位置、加熱過程時にそれぞれ＊２で示す位置、引張過程時にそれぞれ＊３で示す位置にあるものとする。つまり、実際には、引張試験機１００は、加熱過程において引張力を付加する（加熱過程と引張過程とが混在する）のであるが、説明の便宜上、図３では、加熱過程と引張過程とを別個に説明している。
【００３６】
ここで、初期状態における標点Ｔ１、Ｔ２間の距離をＬ０、初期状態におけるプレート間距離をＬ０’、初期状態における上部レーザ距離計１７の計測した距離をＬ１、初期状態における下部レーザ距離計の計測した距離をＬ２とする。
【００３７】
また、加熱過程時における上部標点Ｔ１の移動量をΔＬｄ１、加熱過程時における下部標点Ｔ２の移動量をΔＬｄ２、加熱過程時における第１ワイヤ１２の熱膨張量をΔＬｗ１、加熱過程時における第２ワイヤ１３の熱膨張量をΔＬｗ２とする。
【００３８】
このとき、加熱過程時における検出プレート１５１の移動量ΔＬｄ１’＝ΔＬｄ１−ΔＬｗ１となり、加熱過程時における検出プレート１６１の移動量ΔＬｄ２’＝ΔＬｄ２−ΔＬｗ２となる。従って、プレート間距離Ｌ０’の加熱過程時における変化量（後述するＳＩＧ３（加熱）に相当する）は、
｜（Ｌ１−ΔＬｄ１’）−（Ｌ２＋ΔＬｄ２’）｜
＝｜（Ｌ１−Ｌ２）−（ΔＬｄ１’−ΔＬｄ２’）｜  ・・・（１）
で表すことができる。
【００３９】
ここで、上部レーザ距離計１７のコントローラ１７１から出力される距離測定信号をＳＩＧ１（初期状態ではＬ１となる）、下部レーザ距離計１８のコントローラ１８１から出力される距離測定信号をＳＩＧ２（初期状態ではＬ２となる）、両信号に基づきプレート間距離の変化量を演算出力する演算装置２３から出力される信号をＳＩＧ３とする。初期状態において、ＳＩＧ３＝｜ＳＩＧ１−ＳＩＧ２｜＝０となるように設定すると、｜Ｌ１−Ｌ２｜＝０  ・・・（２）
となる。
【００４０】
上記式（１）及び式（２）より、プレート間距離Ｌ０’の加熱過程時における変化量として出力されるＳＩＧ３（加熱）は、
ＳＩＧ３（加熱）＝｜−（ΔＬｄ１’−ΔＬｄ２’）｜
＝｜−ΔＬｄ１’＋ΔＬｄ２’｜
＝｜−（ΔＬｄ１−ΔＬｗ１）＋（ΔＬｄ２−ΔＬｗ２）｜
＝｜（−ΔＬｄ１＋ΔＬｄ２）＋（ΔＬｗ１−ΔＬｗ２）｜  ・・・（３）
となる。
【００４１】
ここで、式（３）における（−ΔＬｄ１＋ΔＬｄ２）は、試験片ＴＰにおける標点間の熱膨張分に相当し、（ΔＬｗ１−ΔＬｗ２）は、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３の熱膨張量の差に相当する。従って、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３の熱膨張量が同等であれば、式（３）は、ＳＩＧ３（加熱）＝｜（−ΔＬｄ１＋ΔＬｄ２）｜となり、試験片ＴＰにおける標点間の熱膨張分に相当する値が得られることになる。従って、初期状態における標点間距離Ｌ０が既知であれば、加熱過程時の標点間距離Ｌｄ０を計算することが可能である。
【００４２】
次に、引張過程時における上部標点Ｔ１の移動量をＬｔ１、引張過程時における下部標点Ｔ２の移動量をＬｔ２、引張過程時における検出プレート１５１の移動量をＬｔ１’、引張過程時における検出プレート１６１の移動量をＬｔ２’とすれば、プレート間距離Ｌ０’の引張過程時（加熱過程時も含む）における変化量ＳＩＧ３（引張）は、
｜（Ｌ１−ΔＬｄ１’−Ｌｔ１’）−（Ｌ２＋ΔＬｄ２’＋Ｌｔ２’）｜
＝｜（Ｌ１−Ｌ２）−（ΔＬｄ１’−ΔＬｄ２’）−（Ｌｔ１’−Ｌｔ２’）｜
＝｜（Ｌ１−Ｌ２）−（ΔＬｄ１’−ΔＬｄ２’）−（Ｌｔ１−Ｌｔ２）｜
・・・（４）
となる。
【００４３】
ここで、式（４）における（−Ｌｔ１＋Ｌｔ２）は、試験片ＴＰにおける標点間の引張力による伸び量分に相当する。従って、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３の熱膨張量が同等であれば、ＳＩＧ３（引張）として、試験片ＴＰにおける標点間の熱膨張分に、引張力による伸び量分を加えた値が得られることになる。従って、初期状態における標点間距離Ｌ０が既知であれば、引張過程時（加熱過程時も含む）の標点間距離Ｌｔ０を計算することが可能である。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る標点間距離計測装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る標点間距離計測装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は正面図を、（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
【００４５】
本実施形態に係る標点間距離計測装置は、適用する引張試験機が加熱手段として加熱コイル２４を用いた高周波誘導加熱方式を使用している点、上部ワイヤホルダー１５と下部ワイヤホルダー１６との間の距離変化量を計測する計測手段として、上部ワイヤホルダー１５に取り付けられたコイル２５１及び下部ワイヤホルダー１６に取り付けられたコア２５２を具備する差動トランス２５を使用している点、並びに、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３が、試験片ＴＰの引張方向に沿って互いに略反対方向（第１ワイヤ１２は鉛直上方向、第２ワイヤ１３は鉛直下方向）に張架されている点で、第１の実施形態と相違し、他の点は第１の実施形態と略同様の構成を有する。
【００４６】
本実施形態に係る標点間距離計測装置は、第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３を試験片ＴＰの引張方向に沿って互いに略反対方向に張架するため、試験片ＴＰの標点間に延在する部分が生じず、両ワイヤ１２、１３の熱膨張量の差が生じ難いことになって、高精度に標点間距離を測定することが可能である。また、延在部分が生じないため、第１の実施形態のように、計測精度をより一層高める上で、石英製の棒状部材を使用する必要もなく、ワイヤの構成が簡易になるという利点を有する。
【００４７】
また、上部ワイヤホルダー１５と下部ワイヤホルダー１６との間の距離変化量を計測する計測手段として、差動トランス２５を用いるため、第１の実施形態のように、上部レーザ距離計１７及び下部レーザ距離計１８の測定結果に基づき演算する必要もなく、差動トランス２５の出力から距離変化量を直接得ることができるという利点を有する。
【００４８】
なお、上部ワイヤホルダー１５と下部ワイヤホルダー１６との間の距離変化量を計測する手段として、第１の実施形態ではレーザ距離計を、第２の実施形態では差動トランスをそれぞれ用いたが、両者を逆にする、つまり、第１の実施形態で差動トランスを、第２の実施形態でレーザ距離計をそれぞれ用いる構成を採用することも無論可能である。また、本発明に係る計測手段としては、上記以外にも、ＬＥＤ、歪ゲージ、ポテンショメータ等を利用した各種の距離計測用センサを適用可能である。
【００４９】
また、本発明に係る標点間距離計測装置を適用する引張試験機の加熱手段として、第１の実施形態では通電加熱方式を、第２の実施形態では高周波誘導加熱方式をそれぞれ用いたが、両者を逆にする、つまり第１の実施形態で高周波誘導加熱方式を、第２の実施形態で通電加熱方式をそれぞれ用いる構成を採用することも無論可能である。また、上記以外にも、イメージ炉、赤外線加熱方式、ヒータ加熱方式等、種々の加熱手段を具備する引張試験機について、本発明に係る標点間距離計測装置を適用することが可能である。その他、各種冷却手段を備える引張試験機や、加熱手段も冷却手段も具備しない引張試験機に適用することも無論可能である。
【００５０】
さらに、第１及び第２の実施形態では、縦型の引張試験機に適用する場合について説明したが、本発明に係る標点間距離計測装置は、これに限るものではなく横型（引張方向が水平方向）の引張試験機に適用することも可能である。また、軸体（リニアガイド１４）も、第１及び第２の実施形態のように、鉛直方向に延びるものに限らず、水平方向に延びる軸体を採用することも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る標点間距離計測装置は、試験片の各標点に、引張方向に沿って張架された第１及び第２ワイヤの一端が取り付けられる一方、当該第１及び第２ワイヤの他端は、軸体の軸方向に沿って移動可能に取り付けられた第１及び第２取付部材にそれぞれ取り付けられる。また、前記第１及び第２ワイヤの他端は、前記軸体の軸方向に沿って張架される。従って、試験片の標点間距離、つまり試験片の引張方向に沿った距離が変化すれば、当該変化量が、第１及び第２ワイヤを介して、第１及び第２取付部材間の距離を変化させることになる。請求項１に係る発明は、斯かる第１及び第２取付部材間の距離変化量を計測手段で計測するように構成されているため、これにより、標点間距離の変化量、ひいては標点間距離を計測することが可能である。
【００５２】
第１及び第２取付部材が取り付けられる軸体は、試験片から離間した位置に配置（離間距離は、第１及び第２ワイヤの長さに応じて、適宜設定可能である）されるため、第１及び第２取付部材や計測手段の位置も試験片から離間した位置に配置される。従って、試験片の周囲は、第１及び第２ワイヤを試験片の引っ張り方向に沿って取り付けるスペースを確保するだけで良く、加熱手段や冷却手段を有する引張試験機に適用する場合であっても、当該加熱手段等の制約を受け難く、取り付けが容易であるという利点を有する。また、第１及び第２ワイヤの線径を小さくできるため、試験片と第１及び第２ワイヤとの間での相互の熱影響が少ない上、計測手段等の位置を試験片から離間させることができるため、高精度に標点間距離を測定することが可能である。さらに、第１取付部材に取り付けられた第１ワイヤと、第２取付部材に取り付けられた第２ワイヤとが、略同一方向に張架される。従って、第１ワイヤ及び第２ワイヤが、加熱された試験片からの輻射熱によって熱膨張したとしても、当該熱膨張に起因した第１及び第２取付部材の移動方向は同一の方向となるため、両ワイヤの熱膨張量が同程度であれば、第１及び第２取付部材間の距離には影響せず、高精度に標点間距離を測定することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る標点間距離計測装置を適用した引張試験機の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示す試験片の周辺を拡大して示す図である。
【図３】図３は、標点間距離の測定原理を説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る標点間距離計測装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１２…第１ワイヤ    １３…第２ワイヤ    １４…軸体（リニアガイド）
１５…第１取付部材（上部ワイヤホルダー）
１６…第２取付部材（下部ワイヤホルダー）
１７…上部レーザ距離計    １８…下部レーザ距離計
１９，２０…滑車    １００…引張試験機    ＴＰ…試験片
Ｔ１…上部標点    Ｔ２…下部標点
【図１】
2004150856.tif 000003
【図２】
2004150856.tif 000004
【図３】
2004150856.tif 000005
【図４】
2004150856.tif 000006