(57)【要約】【課題】アームを試験片の所定に位置に正確且つ簡便に取り付けることができる変位測定装置を提供すること。【解決手段】材料試験機の基台９に立設されたガイドレール１２に、上アーム１６と下アーム１７を往復移動可能に保持する。上アーム１６および下アーム１７の位置並びに試験片１００を把持する上つかみ部６および下つかみ部７の位置をリニアスケール１５で検出し、上つかみ部６と下つかみ部７の中央位置Ｃを算出し、この中央位置Ｃに対し等距離且つ所定のゲージ長（２×ｄ）をとる原点位置に上アーム１６および下アーム１７を移動して、試験片１００に取り付ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドレールと、
前記ガイドレールに往復移動可能に保持された上アームおよび下アームと、
前記上アームおよび下アームを移動させる駆動手段と、
前記上アームおよび下アームの位置を検出する第１の検出手段と、
試験片を把持する上つかみ部および下つかみ部の位置を検出する第２の検出手段と、
前記第２の検出手段の検出結果により前記上つかみ部と下つかみ部との間の中央位置を算出し、前記中央位置に対し等距離且つ所定のゲージ長をとる原点位置を算出し、前記第１の検出手段の検出結果に基づいて、前記上アームおよび下アームを前記原点位置へ移動するように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする材料試験機用変位測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の変位測定装置において、
前記第２の検出手段は前記第１の検出手段で兼用され、前記上アームおよび下アームをそれぞれ前記上つかみ部および下つかみ部に当接させたときの前記第１の検出手段の検出結果に基づいて、前記上つかみ部および下つかみ部の位置を検出することを特徴とする材料試験機用変位測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の変位測定装置において、
前記第２の検出手段は、前記上アームおよび下アームのそれぞれに設けられた非接触変位センサからの信号によって前記上つかみ部および下つかみ部の位置を検出することを特徴とする材料試験機用変位測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の変位測定装置において、
前記上アームおよび下アームは、アクチュエータにより開閉して前記試験片に着脱されることを特徴とする材料試験機用変位測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の変位測定装置を用いた変位測定方法において、
前記上つかみ部と下つかみ部の中央位置を算出する工程と、
前記上アームおよび下アームを前記中央位置に対し等距離且つ所定のゲージ長をとる原点位置に移動する工程と、
前記試験片に対する負荷試験の終了を判定する工程と、
前記終了判定により、前記上アームおよび下アームを前記試験片から取り外し、前記原点位置に復帰させる工程とを有することを特徴とする変位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験片の負荷による変位を測定する変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レバー式の伸び測定装置の上下一対のレバー（アーム）を試験片負荷方向に移動可能にし、上下のアームの間隔がゲージ長となるように上下のアームの間にゲージ治具を挟んで、下アームがストッパに当接するまでアクチュエータによって上アームを移動させるものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２８１３４９号公報（第２頁、図１、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上下のアームは、上下のつかみ具で把持された試験片の中央部分に所定のゲージ長で取り付けるのが好ましいが、従来の伸び測定装置では、ゲージ治具とストッパによってアームの取り付け位置を決めていた。そのため、試験片の中央部分に所定のゲージ長で正確にアームを取り付ける作業は煩雑であり、試験片によってアームの取り付け位置が異なると、採取した試験データの信頼性にも問題が生じる。
【０００５】
本発明は、アームを試験片の所定に位置に正確且つ簡便に取り付けることができる変位測定装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の材料試験機用変位測定装置は、ガイドレールと、ガイドレールに往復移動可能に保持された上アームおよび下アームと、上アームおよび下アームを移動させる駆動手段と、上アームおよび下アームの位置を検出する第１の検出手段と、試験片を把持する上つかみ部および下つかみ部の位置を検出する第２の検出手段と、第２の検出手段の検出結果により上つかみ部と下つかみ部との間の中央位置を算出し、中央位置に対し等距離且つ所定のゲージ長をとる原点位置を算出し、第１の検出手段の検出結果に基づいて、上アームおよび下アームを原点位置へ移動するように駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
（２）請求項１の変位測定装置の第２の検出手段を第１の検出手段で兼用し、上アームおよび下アームをそれぞれ上つかみ部および下つかみ部に当接させたときの第１の検出手段の検出結果に基づいて、上つかみ部および下つかみ部の位置を検出することが好ましい。
さらに、変位測定装置の第２の検出手段は、上アームおよび下アームのそれぞれに設けられた非接触変位センサからの信号によって上つかみ部および下つかみ部の位置を検出するように構成することができる。
【０００８】
（３）上記の変位測定装置を用いた変位測定方法は、上つかみ部と下つかみ部の中央位置を算出する工程と、上アームおよび下アームを中央位置に対し等距離且つ所定のゲージ長をとる原点位置に移動する工程と、試験片に対する負荷試験の終了を判定する工程と、終了判定により、上アームおよび下アームを試験片から取り外し、原点位置に復帰させる工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による材料試験機用変位測定装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態による変位測定装置が取り付けられる材料試験機本体の構成を模式的に示す正面図である。図２は、本実施の形態による変位測定装置の構成を模式的に示す側面図（ａ）および正面図（ｂ）である。変位測定装置１０は、図１に示す試験片１００の前面または背面に設置される。
【００１０】
試験機本体１は、モータＭ、減速機２、ねじ棒３、クロスヘッド４、ヨーク５、上つかみ部６、下つかみ部７およびロードセル８を備えている。
【００１１】
変位測定装置１０は、一対の支柱１１、ガイドレール１２、一対のプーリ１３、一対のクラッチ付きパルスモータ１４、リニアスケール１５、上アーム１６、下アーム１７、一対のワイヤ１８および一対のバランスウエイト１９を備えている。以下、対をなしている構成部品については、必要に応じて「ａ」または「ｂ」の符号を追記して表す。
変位測定装置１０に対して各種操作を入力する制御パネル２０が変位測定装置１０に接続されている。制御パネル２０には、リセットボタン２１とスタートボタン２２が設けられている。
【００１２】
支柱１１は、試験機本体１の基台９上に、試験片１００の負荷方向に立設されている。ガイドレール１２およびリニアスケール１５は、一対の支柱１１ａ，１１ｂの間に設けられている。リニアスケール１５は、ガイドレール１２に取り付けられている。プーリ１３およびパルスモータ１４は、支柱１１の上端に設置され、プーリ１３の回転軸とパルスモータ１４の回転軸は連結されている。
【００１３】
ガイドレール１２には、それぞれ下アーム１７と上アーム１６が昇降可能に保持されている。一対のプーリ１３ａ、１３ｂには、それぞれワイヤ１８ａ、１８ｂが巻き廻わされ、ワイヤ１８ｂの一端に下アーム１７が接続され、他端にバランスウエイト１９が吊持されている。同様に、ワイヤ１８ａの一端に上アーム１６が接続され、他端にバランスウエイト１９が吊持されている。
【００１４】
図１において、試験機本体１は、モータＭの回転力を減速機２により減速し、１対のねじ棒３を回転させ、クロスヘッド４を昇降させる。固定側のヨーク５にはロードセル８を介して上つかみ部６が連結されており、可動側のクロスヘッド４には下つかみ部７が連結されている。試験片１００の両端を上つかみ部６と下つかみ部７で把持し、クロスヘッド４を下降させると、試験片１００には荷重が徐々に加わり、やがて破断に至る。この負荷試験は、制御パネル２０に設けられたスタートボタン２２を作業者が押すことによって開始する。
【００１５】
図２において、試験片１００は、上つかみ部６と下つかみ部７に把持されている。上アーム１６と下アーム１７の位置は、リセットされた状態、すなわち原点位置である。この原点位置で上アーム１６と下アーム１７は、それぞれ試験片１００を挟み込むように取り付けられる。このとき、上アーム１６と下アーム１７は、上つかみ部６と下つかみ部７の中央位置Ｃに対し、上下に等距離ｄだけ離れた位置にある。距離ｄの２倍がゲージ長である。なお、図示は省略するが、上アーム１６と下アーム１７は、それぞれ一対の開閉レバーと、この開閉レバーを開閉するアクチュエータを有し、アクチュエータにより開閉レバーを開閉させて上下のアーム１６，１７を試験片１００に着脱できるようになっている。
【００１６】
アーム移動時には、上アーム１６と下アーム１７を試験片１００から取り外して、パルスモータ１４のクラッチをＯＮにして、パルスモータ１４を回転させる。ワイヤ１８が移動してアームがガイドレール１２に沿って昇降する。
【００１７】
負荷試験中は、クラッチをＯＦＦにしておき、試験片１００の伸びに追従してアームがガイドレール１２に沿って昇降する。アームの位置は、リニアスケール１５により読み取られる。パルスモータ１４の回転、パルスモータ１４のクラッチのＯＮ／ＯＦＦおよびアームの試験片１００への取り付けは、制御パネル２０に設けられたリセットボタン２１を作業者が押すことによって、予めプログラムされた手順に即して実行される。
【００１８】
以下、図３により、本実施の形態の変位測定装置を用いた伸び測定の手順を説明する。図３は、本発明の実施の形態による変位測定装置の作用を示す模式図である。試験片１００が上つかみ部６と下つかみ部７に把持された状態で、制御パネル２０のリセットボタン２１が作業者によって押釦されると、図３（ａ）〜（ｃ）の順に上アーム１６と下アーム１７が移動する。
【００１９】
▲１▼  リセットボタン２１が押釦される前は、上アーム１６と下アーム１７は任意の位置にある（図３（ａ）参照）。
【００２０】
▲２▼  リセットボタン２１が押釦されると、パルスモータ１４のクラッチがＯＮになり、下アーム１７は、下つかみ具７に当接するまで駆動されるとともに、上アーム１６は、上つかみ具６に当接するまで駆動される。パルスモータ１４へ入力するパルスに対するリニアスケール１５の出力変化が少ないことを検出して、上下のアームが上下のつかみ具に当接したことを検出する。この時の下アーム１７の位置と上アーム１６の位置は、リニアスケール１５の出力値から読み取られる（図３（ｂ）参照）。
【００２１】
▲３▼  上アーム１６の位置と下アーム１７の位置に基づいて、上下のつかみ具の中央位置Ｃ、すなわち、試験片の中心位置Ｃが算出される。予め入力されているゲージ長を中心位置Ｃから距離ｄづつ振り分け、下アーム１７と上アーム１６の取付け目標位置、すなわち原点位置が算出される。この原点位置は、不図示の制御部のメモリに記憶される。
【００２２】
▲４▼  上アーム１６と下アーム１７は、原点位置まで駆動される。原点位置の手前でパルスモータ１４を減速し、目標位置をオーバランせずに正しい位置で上下のアームを停止させる。上下のアームが閉じて試験片に取り付けられる（図３（ｃ）参照）。
【００２３】
▲５▼  スタートボタン２２が押釦されると、パルスモータ１４のクラッチがＯＦＦになり、試験機本体１のクロスヘッド４が下降して、試験片１００に負荷がかかる。試験片１００の伸びに応じて、上アーム１６と下アーム１７は、ガイドレール１２上を下降する。上アーム１６と下アーム１７では、下アーム１７の方が下降距離は大きい。不図示の制御部に、リニアスケール１５の値を試験片の伸びとして読み込むとともに、ロードセル８の出力値を試験片の負荷荷重として読み込む。
なお、上アーム１６と下アーム１７間の相対変位に応じた変位量を出力する作動トランスをアーム後端に設け、この作動トランスの出力を読み取り、伸び量とすれば、より精度良く伸びが計測できる。
【００２４】
▲６▼  予め定めた試験終了条件が成立すると、クロスヘッド４が停止して試験が終了する。試験終了条件とは、例えば試験片破断によるロードセル出力ゼロの条件である。
▲７▼  試験終了を判定すると、上下のアームが開いて試験片１００から取り外される。
▲８▼  次の試験片が上つかみ部６と下つかみ部７に把持された状態で、制御パネル２０のリセットボタン２１が作業者によって押釦されると、上記▲２▼〜▲７▼と同じ手順で負荷試験が行われる。
【００２５】
上記▲２▼〜▲７▼の手順は、制御パネル２０のリセットボタン２１とスタートボタン２２を押すだけで自動的に行われる。上下のアームを試験片１００に取り付けたり外したりする作業は、自動で行わず、作業者が実施してもよい。
【００２６】
本実施の形態では、上下のアームを上下のつかみ具に当接させて上下のつかみ具の中心位置Ｃを算出し、予め入力したゲージ長さにより上下のアームの取付け目標位置（原点位置）を算出し、その原点位置へ上下のアームを移動するようにしたので、試験片の中央に上下のアームを正しく取り付けることができる。その結果、複数の試験片を同一条件で試験する際、上下のアームを同一位置に取り付けることができ、試験データの信頼性が向上する。
【００２７】
以下、本実施の形態の変形例について述べる。本実施の形態の変位測定装置では、上下のつかみ具間の中心位置Ｃを算出する際、上下のアームを上下のつかみ具に当接させ、上下のアームの位置をリニアスケールの出力値で検出した。これに対し、上下のアームにそれぞれ発光素子と受光素子を設け、光学的につかみ具の位置を検出し、この出力値に基づいて上下のつかみ具間の中心位置Ｃを算出するように構成することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アームを試験片の所定に位置に正確且つ簡便に取り付けることができる変位測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る変位測定装置が取り付けられる材料試験機本体の構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る変位測定装置の構成を模式的に示す側面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る変位測定装置を用いた変位測定の手順を示す模式図である。
【符号の説明】
１：試験機本体
６：上つかみ部
７：下つかみ部
１０：変位測定装置
１１：支柱
１２：ガイドレール
１３：プーリ
１４：パルスモータ
１５：リニアスケール
１６：上アーム
１７：下アーム
２０：制御パネル
１００：試験片
【図１】
2004333382.tif 000003
【図２】
2004333382.tif 000004
【図３】
2004333382.tif 000005