(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
形鋼の引張試験方法であって、
前記形鋼の試験片、及びカメラを準備する第１ステップと、
前記試験片のうち、引っ張り方向において離間した二か所に目印を付ける第２ステップと、
前記二か所の目印を前記カメラにより撮像しながら、前記試験片を引っ張って破断させる第３ステップと、
前記第３ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、前記試験片が破断したときの前記二か所の目印間の距離を測定する第４ステップと、
前記第３ステップで前記試験片を引っ張る前の前記試験片の基準状態における前記二か所の目印間の距離、及び、前記第４ステップで測定した前記二か所の目印間の距離に基づき、前記試験片の伸びを測定する第５ステップと、
を備え、
前記第１ステップにおいて、前記第３ステップで前記試験片を引っ張って破断させるための引張装置をさらに準備し、
前記引張装置は、
前記試験片の一方端を把持するための第１把持機構と、
前記試験片の他方端を把持するための第２把持機構と、
前記第１及び前記第２把持機構の動作を制御するための制御装置と、を有し、
前記第３ステップにおいて、前記第１及び前記第２把持機構により前記試験片を把持させた状態で、前記第１及び前記第２把持機構の少なくともいずれかを前記引っ張り方向に移動させることにより、前記試験片を引っ張って破断させ、
前記第１ステップにおいて、前記引張装置で前記試験片を引っ張っているときに前記試験片に生じる応力を測定するための応力測定装置をさらに準備し、
前記第３ステップにおいて、前記制御装置は、前記応力測定装置による測定値に基づき得られる前記試験片の応力ひずみ曲線において、前記応力が最大値を過ぎたあとの領域で前記応力が前記最大値よりも所定値だけ小さくなった時点から、前記第１及び前記第２把持機構の相対速度が遅くなるように、前記第１及び前記第２把持機構の少なくともいずれかを前記引っ張り方向に移動させることを特徴とする、形鋼の引張試験方法。
【請求項２】
前記二か所の目印は、それぞれ、前記試験片の厚み方向又は幅方向に延びる直線状であり、
前記第３ステップにおいて、前記試験片を前記試験片の長さ方向に引っ張って破断させ、
前記試験片の基準状態において、前記二か所の目印間の距離は、前記試験片の長さ方向において、１８０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下であり、
前記試験片が破断するとき、前記二か所の目印間の距離は、３２０ｍｍ以下である、請求項１に記載の形鋼の引張試験方法。
【請求項３】
前記第１ステップにおいて、前記カメラは、前記二か所の目印それぞれに対して一台ずつ設けられる、請求項１又は２に記載の形鋼の引張試験方法。
【請求項４】
前記第１ステップにおいて、前記試験片とは別個に前記形鋼の基準試験片をさらに準備し、
前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記基準試験片の少なくとも二か所に基準目印を付ける第６ステップと、
前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記少なくとも二か所の基準目印間の距離を測定する第７ステップと、
前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記少なくとも二か所の基準目印を前記カメラにより撮像する第８ステップと、
前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記第７ステップで測定した前記少なくとも二か所の基準目印間の距離、及び、前記第８ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、前記少なくとも二か所の基準目印間の距離と前記画像又は前記映像の画素との相関関係を決定する第９ステップと、をさらに備え、
前記第４ステップにおいて、前記第３ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に加えて、前記第９ステップで決定した前記相関関係に基づき、前記試験片が破断したときの前記二か所の目印間の距離を測定する、請求項１乃至３のいずれかに記載の形鋼の引張試験方法。
【請求項５】
前記第３ステップにおいての、前記カメラから前記目印までの前記カメラの光軸方向における距離と、前記第７ステップにおいての、前記カメラから前記基準目印までの前記カメラの光軸方向における距離と、が同じである、請求項４に記載の形鋼の引張試験方法。
【請求項６】
前記第２ステップにおいて、前記試験片の表面に下地処理を施したうえで、前記試験片に前記二か所の目印を付ける、請求項１乃至５のいずれかに記載の形鋼の引張試験方法。
【請求項７】
前記第１ステップにおいて、前記試験片を搬送するためのロボットをさらに準備し、
前記第３ステップにおいて、前記ロボットにより前記試験片を前記引張装置に設置する、請求項１乃至６のいずれかに記載の形鋼の引張試験方法。
【請求項８】
前記第１ステップにおいて、前記第３ステップを行ったあとに前記第１及び前記第２把持機構に貼り付いた前記試験片の欠片を前記第１及び前記第２把持機構から取り除くために、前記第１及び前記第２把持機構を介して前記試験片の欠片に衝撃を加える衝撃装置をさらに準備する、請求項１乃至７のいずれかに記載の形鋼の引張試験方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の形鋼の引張試験方法を行うための引張試験装置であって、
少なくとも、前記第３ステップで前記二か所の目印を撮像するための前記カメラと、前記第３ステップで前記試験片を引っ張って破断させるための前記引張装置と、前記引張装置で前記試験片を引っ張っているときに前記試験片に生じる応力を測定するための前記応力測定装置と、を備えることを特徴とする、引張試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形鋼の引張試験方法、及び形鋼の引張試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、特許文献１で提案されているような形鋼の引張試験方法が知られている。
【０００３】
特許文献１では、一対の荷重平衡組立体により、形鋼の試験片の両端部を把持し、人間又は機械が、一対の荷重平衡組立体を互いに離間させていくことで、試験片が破断されるまで該試験片を引っ張る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３５１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、一般に、特許文献１のような従来からある形鋼の引張試験方法では、試験片のうち、引っ張り方向において離間した二か所に目印が付けられており、試験片を引っ張る前の該試験片の基準状態における二か所の目印間の距離、及び、引っ張って破断した試験片の欠片同士を突き合わせた状態における二か所の目印間の距離に基づき、試験片の伸びを測定する。しかし、このような方法では、試験片の伸びを測定するのに手間や時間が掛かってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、容易に試験片の伸びを測定することが可能な、形鋼の引張試験方法、及び形鋼の引張試験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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る形鋼の引張試験方法は、前記形鋼の試験片、及びカメラを準備する第１ステップと、前記試験片のうち、引っ張り方向において離間した二か所に目印を付ける第２ステップと、前記二か所の目印を前記カメラにより撮像しながら、前記試験片を引っ張って破断させる第３ステップと、前記第３ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、前記試験片が破断したときの前記二か所の目印間の距離を測定する第４ステップと、前記第３ステップで前記試験片を引っ張る前の前記試験片の基準状態における前記二か所の目印間の距離、及び、前記第４ステップで測定した前記二か所の目印間の距離に基づき、前記試験片の伸びを測定する第５ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離を測定することができる。そして、試験片を引っ張る前の該試験片の基準状態における二か所の目印間の距離、及び、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離に基づき、該試験片の伸びを測定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、容易に試験片の伸びを測定することが可能な、形鋼の引張試験方法、及び形鋼の引張試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る引張試験装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、試験片、照明装置及び二台のカメラの配置関係を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で用いられる基準試験片及び試験片の斜視図であり、（Ａ）が基準試験片を示す図、（Ｂ）が試験片を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、引張装置に把持された状態の基準試験片をカメラで撮像している様子を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、三か所の基準目印間の距離と画像又は映像の画素との相関関係を決定している様子を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、副カメラにより試験片の刻印を読み取っている様子を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、試験片の三か所の厚みを測定している様子を示す概略図であり、（Ａ）が試験片の長さ方向の一方端側の厚みを測定している図、（Ｂ）が試験片の長さ方向の中央の厚みを測定している図、（Ｃ）が試験片の長さ方向の他方端側の厚みを測定している図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、ロボットにより試験片を引張装置に設置している様子を示す概略図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、引張装置により試験片を引っ張って破断している様子を示す概略図であり、（Ａ）が試験片を引っ張り始めた状態の図、（Ｂ）が試験片が破断するときの図、（Ｃ）が試験片が破断したあとの図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、試験片を引っ張っているときに該試験片に生じる応力ひずみ曲線を示す概略図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、ロボットにより試験片の欠片を引張装置から取り除いている様子を示す概略図であり、（Ａ）が下把持機構から試験片の欠片を取り除いている図、（Ｂ）が上把持機構から試験片の欠片を取り除いている図、（Ｃ）が上及び下把持機構から試験片の欠片を取り除いたあとの図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る引張試験装置で、ロボットにより上把持機構から試験片の欠片を取り除く作業を、衝撃装置により補助している様子を示す概略図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る引張試験装置の衝撃装置の動作を概略的に示す断面図であり、（Ａ）がシリンダ内にエアを注入する前の初期状態を示す図、（Ｂ）がシリンダ内にエアを注入したあとピストンが先端側に移動したときの図、（Ｃ）がシリンダ内にエアを注入したあとピストンが基端側に戻ってきたときの図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る引張試験方法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】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る引張試験装置について図面を参照して説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１２】
（引張試験装置１０）
図１は、本実施形態に係る引張試験装置を示す概略図である。本実施形態に係る引張試験装置１０は、形鋼の試験片Ｔの引張試験を行い、該試験片Ｔの伸びを測定するために用いられる。図１に示すように、引張試験装置１０は、試験片Ｔを引っ張って破断させるための引張装置２０と、試験片Ｔの二か所に付けられた目印Ｌａ、Ｌｂ（図２参照）を撮像するための図１において破線で示す二台のカメラ１１ａ、１１ｂと、を備える。
【００１３】
（引張装置２０）
図１に示すように、引張装置２０は、基台２１と、試験片Ｔの長さ方向の一方端を把持するための上把持機構３０（第１把持機構）と、試験片Ｔの長さ方向の他方端を把持するための下把持機構４０（第２把持機構）と、基台２１上に立設され、上及び下把持機構３０、４０を支持するための四本の支柱２２ａ〜２２ｄと、を有する。また、引張装置２０は、上及び下把持機構３０、４０の動作を制御するための制御装置６０をさらに有する。
【００１４】
（ロボット７０）
図１に示すように、引張試験装置１０は、試験片Ｔを搬送するためのロボット７０をさらに備える。ロボット７０は、引張装置２０に隣接して配置される。ロボット７０は、六つの関節軸を有するいわゆる垂直多関節ロボットである。すなわち、ロボット７０は、基台７１と、その基端部が基台７１に連結され、六つの関節軸を含むロボットアーム７２と、ロボットアーム７２の先端に設けられ、試験片Ｔを保持するためのロボットハンド７３と、を有する公知の構造である。
【００１５】
（カメラ１１ａ、１１ｂ）
図２は、本実施形態に係る引張試験装置で、試験片、照明装置及び二台のカメラの配置関係を示す概略図である。なお、図２では、見た目の煩雑さを避けるため、引張装置２０などの図示を省略してある。図２に示すように、カメラ１１ａは、試験片Ｔが引張装置２０に把持された状態において、該試験片Ｔの上側に位置する目印Ｌａを撮像するために設けられる。一方、カメラ１１ｂは、試験片Ｔが引張装置２０に把持された状態において、試験片Ｔの下側に位置する目印Ｌｂを撮像するために設けられる。カメラ１１ａ、１１ｂは、互いに同じ型番の製品を用いることが好ましい。カメラ１１ａ、１１ｂは、それぞれ、制御装置６０に接続される。
【００１６】
引張試験装置１０は、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像される画像又は映像を鮮明にするために、引張装置２０に把持された状態の試験片Ｔを光で照らす照明装置１３ａ、１３ｂをさらに備える。
【００１７】
カメラ１１ａ、１１ｂは、それぞれ、光軸が水平面内を延びるように、試験片Ｔの正面に配置される。カメラ１１ａ、１１ｂは、それぞれ、水平方向において試験片Ｔから距離Ｄ１（例えば、３００ｍｍ程度）離れて配置される。また、カメラ１１ａ、１１ｂは、鉛直方向において互いに距離Ｄ２（例えば、２００ｍｍ程度）離れて配置される。
【００１８】
照明装置１３ａは、カメラ１１ａよりも僅かに試験片Ｔ側で該カメラ１１ａよりも上方に配置され、主として試験片Ｔの目印Ｌａ及びその周辺を照らすように配置される。一方、照明装置１３ｂは、カメラ１１ｂよりも僅かに試験片Ｔ側で該カメラ１１ｂよりも下方に配置され、主として試験片Ｔの目印Ｌｂ及びその周辺を照らすように配置される。
【００１９】
（基準試験片ＢＴ、試験片Ｔ）
図３は、本実施形態に係る引張試験装置で用いられる基準試験片及び試験片の斜視図であり、（Ａ）が基準試験片を示す図、（Ｂ）が試験片を示す図である。
【００２０】
図３（Ａ）に示すように、基準試験片ＢＴは、直方体状である。換言すれば、基準試験片ＢＴは、長さ方向において幅が均一な板状である。基準試験片ＢＴの長さ方向における一方側の端面には、トレーサビリティのための試験片番号が示された基準刻印ＢＳが彫られている。
【００２１】
基準試験片ＢＴの幅方向における一方側の側面のうち、長さ方向における一方側の部分には、基準試験片ＢＴの厚み方向に延びる直線状の基準目印ＢＬａ〜ＢＬｃが付けられている。基準目印ＢＬａ〜ＢＬｃは、基準試験片ＢＴの長さ方向において互いに等間隔に並列される。すなわち、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｃは、試験片Ｔの引っ張り方向に対応する方向において互いに離間している。
【００２２】
基準試験片ＢＴの幅方向における一方側の側面のうち、長さ方向における他方側の部分には、基準試験片ＢＴの厚み方向に延びる直線状の基準目印ＢＬｄ〜ＢＬｆが付けられている。基準目印ＢＬｄ〜ＢＬｆは、基準試験片ＢＴの長さ方向において互いに等間隔に並列される。すなわち、基準目印ＢＬｄ〜ＢＬｆは、試験片Ｔの引っ張り方向に対応する方向において互いに離間している。
【００２３】
なお、基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離、基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離は、互いに等しくすることが好ましい。また、後述するように試験片Ｔを上側に引っ張って該試験片Ｔの伸びを測定することを考慮して、基準試験片ＢＴの一方側の端面（換言すれば、基準試験片ＢＴの、基準目印ＢＬａに近い側の端面）から基準目印ＢＬａまでの距離は、基準試験片ＢＴの他方側の端面（換言すれば、基準試験片ＢＴの、基準目印ＢＬｆに近い側の端面）から基準目印ＢＬｆまでの距離よりも短いことが好ましい。
【００２４】
なお、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆは、それぞれ、基準試験片ＢＴの表面に下地処理ＳＴを施したうえで、該基準試験片ＢＴに付けられてもよい。このとき、例えば、下地処理が白色であり、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆが、それぞれ、黒色であってもよい。
【００２５】
基準試験片ＢＴは、例えば、耐熱性及び耐食性を有するステンレスなどの材料から成形されてもよいし、或いは、試験片Ｔと同じ材料から同様の製法により成形されてもよい。なお、試験片Ｔの製法については後述する。
【００２６】
図３（Ｂ）に示すように、試験片Ｔは、板状であり、長さ方向において幅が均一な平行部Ｔａと、平行部Ｔａの長さ方向における一方端に設けられ、平行部Ｔａよりも幅が大きい掴み部Ｔｂと、平行部Ｔａの長さ方向における他方端に設けられ、掴み部Ｔｂと同じ形状である掴み部Ｔｃと、を有する。掴み部Ｔｂの端面（換言すれば、試験片Ｔの一方側の端面）には、トレーサビリティのための試験片番号が示された刻印Ｓが彫られている。
【００２７】
平行部Ｔａの幅方向における一方側の側面のうち、掴み部Ｔｂ側の部分には、試験片Ｔの厚み方向に延びる直線状の目印Ｌａが付けられている。また、平行部Ｔａの幅方向における一方側の側面のうち、掴み部Ｔｃ側の部分には、試験片Ｔの厚み方向に延びる直線状の目印Ｌｂが付けられている。すなわち、目印Ｌａ、Ｌｂは、引っ張り方向において離間している。
【００２８】
なお、目印Ｌａ、Ｌｂは、それぞれ、基準目印ＢＬａ、ＢＬｂと同様に、試験片Ｔの表面に下地処理ＳＴを施したうえで、該試験片Ｔに付けられてもよい。このとき、例えば、下地処理が白色であり、目印Ｌａ、Ｌｂが、それぞれ、黒色であってもよい。
【００２９】
試験片Ｔの大きさや形状などにもよるが、該試験片Ｔを引っ張る前の該試験片Ｔの基準状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離は、例えば、１８０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下である。また、試験片Ｔが破断するとき、例えば、目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離は、３２０ｍｍ以下である。この試験片Ｔが破断するときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の最大距離は、例えば、距離Ｄ１、Ｄ２（図２参照）及び後述する撮像範囲Ｒａ、Ｒｂ（図４参照）などによって規定される。
【００３０】
試験片Ｔは、例えば、日本産業規格（ＪＩＳ）又は船級に基づき、一つの溶鋼から形鋼（例えば、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼、又は平鋼など）を製造し、製造した形鋼から切り出すことで成形されてもよい。
【００３１】
図４は、本実施形態に係る引張試験装置で、引張装置に把持された状態の基準試験片をカメラで撮像している様子を示す概略図である。ここで、図４に基づき、上及び下把持機構３０、４０の詳細な構造について説明する。
【００３２】
図４に示すように、上把持機構３０は、一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂと、該一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂよりも内側に配置される一対の上摺動部３６ａ、３６ｂと、を有する。
【００３３】
一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂは、鉛直方向に延びる上把持機構３０及び下把持機構４０の中心軸線Ｃに沿った鉛直面に対して互いに面対称である。一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂは、それぞれ、下面３２と、該下面３２の内側端縁から上側に延びる被摺動面３３と、を有する。被摺動面３３は、下面３２から上側に向かうに連れて上把持機構３０の幅方向の外側へと広がるように傾斜する。
【００３４】
一対の上摺動部３６ａ、３６ｂは、一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂと同様に、中心軸線Ｃに沿った鉛直面に対して互いに面対称である。一対の上摺動部３６ａ、３６ｂは、それぞれ、下面３７と、該下面３７の外側端縁から上側に延びる摺動面３８と、該下面３７の内側端縁から上側に延びる把持面３９と、を有する。摺動面３８は、下面３２から上側に向かうに連れて、被摺動面３３に対応する角度で、上把持機構３０の幅方向の外側へと広がるように傾斜する。把持面３９は、中心軸線Ｃに沿った鉛直面と平行である。把持面３９には、試験片Ｔの掴み部Ｔｂに当接する当接部材５１が設けられる。
【００３５】
一対の上摺動部３６ａ、３６ｂは、中心軸線Ｃに沿った鉛直面に対して互いに面対称である状態を保ちつつ、上摺動部３６ａの摺動面３８が上被摺動部３１ａの被摺動面３３上を摺動し、同様に、上摺動部３６ｂの摺動面３８が上被摺動部３１ｂの被摺動面３３上を摺動する。このとき、一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂそれぞれの被摺動面３３と、一対の上摺動部３６ａ、３６ｂそれぞれの摺動面３８とが上記のように傾斜しているので、一対の上摺動部３６ａ、３６ｂが上側に摺動するに連れて、該一対の上摺動部３６ａ、３６ｂそれぞれの把持面３９同士の間隔が大きくなる。
【００３６】
下把持機構４０は、上把持機構３０を上下反転した構造であり、上記した一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂに対応する一対の下被摺動部４１ａ、４１ｂと、上記した一対の上摺動部３６ａ、３６ｂに対応する一対の下摺動部４６ａ、４６ｂと、を有する。一対の下被摺動部４１ａ、４１ｂは、それぞれ、上面４２及び被摺動面４３を有する。また一対の下摺動部４６ａ、４６ｂは、それぞれ、上面４７、摺動面４８及び把持面４９を有する。一対の下摺動部４６ａ、４６ｂそれぞれの把持面４９には、試験片Ｔの掴み部Ｔｃに当接する当接部材５２が設けられる。
【００３７】
一対の下摺動部４６ａ、４６ｂは、中心軸線Ｃに沿った鉛直面に対して互いに面対称である状態、及び一対の上摺動部３６ａ、３６ｂを上下反転した状態を保ちつつ、下摺動部４６ａの摺動面４８が下被摺動部４１ａの被摺動面４３上を摺動し、下摺動部４６ｂの摺動面４８が下被摺動部４１ｂの被摺動面４３上を摺動する。
【００３８】
上把持機構３０において、一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂに対して一対の上摺動部３６ａ、３６ｂを摺動させることで、一対の上摺動部３６ａ、３６ｂそれぞれの把持面３９同士の間隔を調整することができる。また、下把持機構４０において、上把持機構３０と上下反転した状態を保ちつつ、一対の下被摺動部４１ａ、４１ｂに対して一対の下摺動部４６ａ、４６ｂを摺動させることで、一対の下摺動部４６ａ、４６ｂそれぞれの把持面４９同士の間隔を調整することができる。これにより、一対の上摺動部３６ａ、３６ｂそれぞれの把持面３９同士の間隔と、一対の下摺動部４６ａ、４６ｂそれぞれの把持面４９同士の間隔とは、常に互いに同じとなる。
【００３９】
上記のように、一対の上摺動部３６ａ、３６ｂそれぞれの把持面３９同士の間隔、及び一対の下摺動部４６ａ、４６ｂそれぞれの把持面４９同士の間隔を調整できるので、上及び下把持機構３０、４０は、図４に示すように、基準試験片ＢＴ（及び試験片Ｔ）の厚みに応じて適切に該基準試験片ＢＴ（同前）を把持することが可能となる。
【００４０】
（基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆと画素Ｐとの相関関係の決定）
ここで、図４及び図５に基づき、引張試験装置１０を用いて、基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、及び基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離と、カメラ１１ａにより撮像される画像又は映像の画素Ｐとの相関関係を決定し、かつ、基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離と、カメラ１１ｂにより撮像される画像又は映像の画素Ｐとの相関関係を決定する態様の一例について説明する。図５は、本実施形態に係る引張試験装置で、三か所の基準目印間の距離と画像又は映像の画素との相関関係を決定している様子を示す概略図である。
【００４１】
まず、基準試験片ＢＴに付けられた基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離、基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離を予め測定しておく。
【００４２】
次に、図４に示すように、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆが引張装置２０の正面に現れるように、基準試験片ＢＴの掴み部ＢＴｂを上把持機構３０で把持し、基準試験片ＢＴの掴み部ＢＴｃを下把持機構４０で把持する。
【００４３】
さらに、図４において破線で示すカメラ１１ａによる撮像範囲Ｒａ内に基準目印ＢＬａ〜ＢＬｃが位置するように該撮像範囲Ｒａを調整し、カメラ１１ａにより基準目印ＢＬａ〜ＢＬｃを撮像する。同様に、同図において破線で示すカメラ１１ｂによる撮像範囲Ｒｂ内に基準目印ＢＬｄ〜ＢＬｆが位置するように該撮像範囲Ｒｂを調整し、カメラ１１ｂにより基準目印ＢＬｄ〜ＢＬｆを撮像する。
【００４４】
ここで、上記したように、カメラ１１ａ、１１ｂは互いに同じ型番の製品であることが好ましい。また、例えば、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像される画像又は映像の画素Ｐ、及び撮像範囲Ｒａ、Ｒｂの大きさなどは互いに同等であることが好ましい。なお、上記した場合に限定されず、カメラ１１ａ、１１ｂは互いに異なる型番の製品であってもよい。また、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像される画像又は映像の画素Ｐ、及び撮像範囲Ｒａ、Ｒｂの大きさなどは互いに異なっていてもよい。
【００４５】
また、上記したように、基準試験片ＢＴの一方側の端面から基準目印ＢＬａまでの距離が、基準試験片ＢＴの他方側の端面から基準目印ＢＬｆまでの距離よりも短いので、基準試験片ＢＴの一方側の端面から撮像範囲Ｒａの上端辺までの距離は、基準試験片ＢＴの他方側の端面から撮像範囲Ｒｂの下端辺までの距離よりも短いことが好ましい。
【００４６】
なお、このとき調整したカメラ１１ａによる撮像範囲Ｒａは、後に図９に基づき説明する試験片Ｔの目印Ｌａを撮像する際のカメラ１１ａによる撮像範囲Ｒａと同じ位置及び大きさである。換言すれば、カメラ１１ａから目印Ｌａまでの該カメラ１１ａの光軸方向における距離と、カメラ１１ａから基準目印ＢＬａまでの該カメラ１１ａの光軸方向における距離と、が同じである。なお、カメラ１１ｂによる撮像範囲Ｒｂについても同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
【００４７】
そして、図５に示すように、予め測定した基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、及び基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離、並びにカメラ１１ａにより撮像した画像又は映像に基づき、基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、及び基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離と、前記画像又は前記映像の画素Ｐとの相関関係を決定する。同様に、予め測定した基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離、並びにカメラ１１ｂにより撮像した画像又は映像に基づき、基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離と、前記画像又は前記映像の画素Ｐとの相関関係を決定する。
【００４８】
（試験片Ｔの伸びを測定する態様の一例）
図１及び図６〜１３に基づき、引張試験装置１０を用いて、試験片Ｔの伸びを測定する態様の一例について説明する。
【００４９】
まず、図１に示すように、ロボット７０に並設されたテーブル１４上に、複数の試験片Ｔを準備する。ここで、例えば、引張試験装置１０は、一度に最大５０本の試験片Ｔの伸びを測定できるように構成されてもよい。このような場合、例えば、５０本の試験片Ｔは、各々の刻印Ｓが後述する副カメラ１２（図１及び図６参照）で撮像できるように、厚み方向に２５本積み重ねたものを２つ隣接してテーブル１４上に配置されてもよい。
【００５０】
図６は、本実施形態に係る引張試験装置で、副カメラにより試験片の刻印を読み取っている様子を示す概略図である。
【００５１】
次に、図６に示すように、副カメラ１２により試験片Ｔの刻印Ｓに示された試験片番号を読み取る。副カメラ１２により読み取られた前記試験片番号は、制御装置６０へと送信される。
【００５２】
図７は、本実施形態に係る引張試験装置で、試験片の三か所の厚みを測定している様子を示す概略図であり、（Ａ）が試験片の長さ方向の一方端側の厚みを測定している図、（Ｂ）が試験片の長さ方向の中央の厚みを測定している図、（Ｃ）が試験片の長さ方向の他方端側の厚みを測定している図である。
【００５３】
さらに、図７に示すように、ロボットハンド７３により試験片Ｔの掴み部Ｔｂを保持し、ロボットアーム７２の姿勢を変更して、試験片Ｔをロボット７０に並設された断面測定装置１５まで搬送する。
【００５４】
断面測定装置１５は、上下方向に対向して配置された光学センサ１６ａ、１６ｂを有する。ロボット７０は、光学センサ１６ａ、１６ｂの間に試験片Ｔを挿入することで、試験片Ｔのうち、該試験片Ｔの長さ方向において目印Ｌａ、Ｌｂ間の部分の三か所の厚みを測定する。また、ロボット７０は、試験片Ｔの向きを変更し、光学センサ１６ａ、１６ｂの間に試験片Ｔを挿入することで、試験片Ｔのうち、該試験片Ｔの長さ方向において目印Ｌａ、Ｌｂ間の部分の三か所の幅を測定する。
【００５５】
上記のように測定した試験片Ｔの厚み又は幅に異常がなければ、ロボット７０により試験片Ｔを引張装置２０まで搬送する。一方、試験片Ｔの厚み又は幅に異常があれば（例えば、該試験片Ｔの三か所の厚み又は幅が許容値以上にバラ付いていることに基づき、制御装置６０により異常と判定された場合）、該試験片Ｔを引張装置２０以外の所定の場所まで搬送して以降の処理を行わない（すなわち、異常と判定した試験片Ｔを伸びの測定対象から除外する）。
【００５６】
図８は、本実施形態に係る引張試験装置で、ロボットにより試験片を引張装置に設置している様子を示す概略図である。
【００５７】
そして、図８に示すように、ロボット７０により試験片Ｔを引張装置２０に設置する。なお、ロボット７０は、制御装置６０に接続されており、該制御装置６０に記憶された試験片Ｔの試験片番号に基づき、引張装置２０に対する試験片Ｔの高さ位置を調整する。
【００５８】
例えば、図８に示すように、試験片Ｔの掴み部Ｔｂ側の端面が一対の上摺動部３６ａ、３６ｂの上面と同じ高さとなり、試験片Ｔの掴み部Ｔｃ側の端面が一対の下摺動部４６ａ、４６ｂの下面と同じ高さとなるように、上及び下把持機構３０、４０で試験片Ｔを把持する場合、一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂに対する一対の上摺動部３６ａ、３６ｂの高さ位置、一対の下被摺動部４１ａ、４１ｂに対する一対の下摺動部４６ａ、４６ｂの高さ位置、並びにロボット７０が試験片Ｔを搬送すべき高さ位置は、試験片Ｔの厚みに依存する。また、制御装置６０は、試験片Ｔの試験片番号に基づき、試験片Ｔの厚みを導出可能である。
【００５９】
上記の通りであるため、ロボット７０は、制御装置６０に記憶された試験片Ｔの試験片番号に基づき、該試験片Ｔが上及び下把持機構３０、４０により把持されるべき高さ位置まで該試験片Ｔを正確に搬送し、該試験片Ｔを上及び下把持機構３０、４０に適切に受け渡すことが可能である。
【００６０】
図９は、本実施形態に係る引張試験装置で、引張装置により試験片を引っ張って破断している様子を示す概略図であり、（Ａ）が試験片を引っ張り始めた状態の図、（Ｂ）が試験片が破断するときの図、（Ｃ）が試験片が破断したあとの図である。また、図１０は、本実施形態に係る引張試験装置で、試験片を引っ張っているときに該試験片に生じる応力ひずみ曲線を示す概略図である。
【００６１】
次に、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、目印Ｌａをカメラ１１ａにより撮像し、かつ、目印Ｌｂをカメラ１１ｂにより撮像しながら、引張装置２０により試験片Ｔを引っ張って破断させる。なお、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施形態では、上把持機構３０（換言すれば一対の上被摺動部３１ａ、３１ｂ及び一対の上摺動部３６ａ、３６ｂ）が、支柱２２ａ〜２２ｄ（図１参照）に設けられる昇降機構により、該支柱２２ａ〜２２ｄに対して昇降可能である。一方、下把持機構４０（換言すれば、一対の下被摺動部４１ａ、４１ｂ及び一対の下摺動部４６ａ、４６ｂ）は、支柱２２ａ〜２２ｄに固定されており、上把持機構３０のように該支柱２２ａ〜２２ｄに対して昇降しない。
【００６２】
ここで、図１に示すように、引張試験装置１０は、載置面に立設されたフレーム１９に固定される距離センサ１８ａ、１８ｂをさらに備える。距離センサ１８ａは、上把持機構３０に取り付けられた反射板１７ａとの距離を測定するために設けられ、距離センサ１８ｂは、下把持機構４０に取り付けられた反射板１７ｂとの距離を測定するために設けられる。すなわち、距離センサ１８ａ、１８ｂにより、上及び下把持機構３０、４０それぞれの高さ位置を測定することが可能である。距離センサ１８ａ、１８ｂは、それぞれ、制御装置６０に接続されている。制御装置６０は、距離センサ１８ａ、１８ｂによる測定値に基づき、上把持機構３０の昇降動作を制御可能である。
【００６３】
また、図１に示すように、引張試験装置１０は、引張装置２０で試験片Ｔを引っ張っているときに該試験片Ｔに生じる応力を測定するための応力測定装置８０をさらに備える。応力測定装置８０は、試験片Ｔに加わる引張荷重を測定するための図示しない荷重計と、該引張荷重の大きさを表示するための引張荷重表示器８２と、応力測定装置８０による測定値に基づき得られる試験片Ｔの応力ひずみ曲線（図１０参照）を表示するためのモニタ８４と、を有する。
【００６４】
応力測定装置８０は、制御装置６０に接続されている。そして、制御装置６０は、図１０に示す応力ひずみ曲線において、応力が最大値ＭＶを過ぎたあとの領域で該応力が最大値ＭＶよりも所定値Ｖだけ小さくなった時点Ｓから、上把持機構３０の上昇速度を遅くする。換言すれば、制御装置６０は、時点Ｓから上及び下把持機構３０、４０の相対速度が遅くなるように、上把持機構３０を試験片Ｔの長さ方向に移動させる。
【００６５】
制御装置６０は、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ｂ）の画像又は映像に加えて、基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、及び基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離とカメラ１１ａにより撮像した画像又は映像の画素Ｐとの相関関係、並びに基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離とカメラ１１ｂにより撮像した画像又は映像の画素Ｐとの相関関係に基づき、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離を測定する。
【００６６】
なお、試験片Ｔを引っ張る前の該試験片Ｔの基準状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離は、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ａ）の画像又は映像などに基づき測定されてもよいし、或いは、試験片Ｔに目印Ｌａ、Ｌｂを付ける際に予め測定しておいてもよい。
【００６７】
そして、制御装置６０は、試験片Ｔを引っ張る前の該試験片Ｔの基準状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離、並びに、図９（Ｂ）の画像又は映像及び前記相関関係に基づき測定した目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離に基づき、試験片Ｔの伸びを測定する。
【００６８】
図１１は、本実施形態に係る引張試験装置で、ロボットにより試験片の欠片を引張装置から取り除いている様子を示す概略図であり、（Ａ）が下把持機構から試験片の欠片を取り除いている図、（Ｂ）が上把持機構から試験片の欠片を取り除いている図、（Ｃ）が上及び下把持機構から試験片の欠片を取り除いたあとの図である。
【００６９】
図１１（Ａ）に示すように、試験片Ｔが破断したあと、試験片Ｔの欠片Ｔ１が上把持機構３０に把持され、試験片Ｔの欠片Ｔ２が下把持機構４０に把持された状態となる。そして、同図に示すように、下把持機構４０に把持された欠片Ｔ２をロボットハンド７３で把持し、下把持機構４０から欠片Ｔ２を解放することで、下把持機構４０からロボットハンド７３に欠片Ｔ２を受け渡す。このようにして、ロボット７０により、下把持機構４０から欠片Ｔ２を取り除くことができる。
【００７０】
なお、上記したように、一対の下被摺動部４１ａ、４１ｂに対する一対の下摺動部４６ａ、４６ｂの高さ位置は、試験片Ｔの厚みに依存し、かつ、制御装置６０は、試験片Ｔの試験片番号に基づき、該試験片Ｔの厚みを導出可能である。したがって、制御装置６０は、一対の下被摺動部４１ａ、４１ｂそれぞれの上面４２と、一対の下摺動部４６ａ、４６ｂそれぞれの上面４７と、の高さ方向における距離を導出可能である。また、制御装置６０は、距離センサ１８ａ、１８ｂによる測定値に基づき、下把持機構４０の高さ位置を導出可能である。
【００７１】
上記のように導出した情報に基づき、制御装置６０は、ロボットハンド７３を適切な高さ位置に移動させ、下把持機構４０からロボットハンド７３に欠片Ｔ２を確実に受け渡すことが可能となる。
【００７２】
図１１（Ｂ）に示すように、下把持機構４０から欠片Ｔ２を取り除いたあと、上把持機構３０に把持された欠片Ｔ１をロボットハンド７３で把持し、上把持機構３０から欠片Ｔ１を解放することで、上把持機構３０からロボットハンド７３に欠片Ｔ１を受け渡す。このようにして、ロボット７０により、上把持機構３０から欠片Ｔ１を取り除き、図１１（Ｃ）に示す状態とすることができる。
【００７３】
なお、制御装置６０が、ロボットハンド７３を適切な高さ位置に移動させ、上把持機構３０からロボットハンド７３に欠片Ｔ１を確実に受け渡す態様の詳細は、上記した下把持機構４０からロボットハンド７３に欠片Ｔ２を確実に受け渡す態様と同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
【００７４】
（衝撃装置９０）
図１２は、本実施形態に係る引張試験装置で、ロボットにより上把持機構から試験片の欠片を取り除く作業を、衝撃装置により補助している様子を示す概略図である。また、図１３は、衝撃装置の動作を概略的に示す断面図であり、（Ａ）がシリンダ内にエアを注入する前の初期状態を示す図、（Ｂ）がシリンダ内にエアを注入したあとピストンが先端側に移動したときの図、（Ｃ）がシリンダ内にエアを注入したあとピストンが基端側に戻ってきたときの図である。
【００７５】
図１２及び図１３に示すように、上摺動部３６ａの背面の下面３７近傍には、衝撃装置９０が取り付けられる。衝撃装置９０は、シリンダ９１と、シリンダ９１内を往復運動可能なピストン９６と、を有する。
【００７６】
シリンダ９１の基端には、シリンダ９１内にエアを注入するための注入孔９２ａが設けられる。また、シリンダ９１の側面には、該シリンダ９１内に注入されたエアを外部へと排出するための排出孔９２ｂが設けられる。さらに、シリンダ９１の先端には、ピストン９６の軸部９７の先端部分が貫通するための貫通孔９２ｃが設けられる。
【００７７】
シリンダ９１の内部空間の基端側には、シリンダ９１と同軸状に基端バネ部材９３ａが設けられる。基端バネ部材９３ａは、その基端がシリンダ９１の内部空間の基端面に固定される。一方、シリンダ９１の内部空間の先端側には、シリンダ９１及び基端バネ部材９３ａと同軸状に先端バネ部材９３ｂが設けられる。先端バネ部材９３ｂは、その基端がシリンダ９１の内部空間の先端面に固定される。
【００７８】
ピストン９６は、シリンダ９１と同軸状の軸部９７を有する。上記したように、軸部９７の先端部分は、ピストン９６の貫通孔９２ｃを貫通する。ピストン９６は、軸部９７の基端に設けられる基端フランジ９８ａと、軸部９７の中央に設けられる中央フランジ９８ｂと、をさらに有する。また、ピストン９６は、基端フランジ９８ａから軸部９７とは反対側に突出し、基端バネ部材９３ａ内に挿入される位置決め部９９をさらに有する。位置決め部９９が基端バネ部材９３ａに挿入されることで、ピストン９６は、ピストン９６の軸方向に直交する平面内で位置決めされつつ、シリンダ９１内を軸方向に往復運動することができる。
【００７９】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）に基づき、衝撃装置９０の動作を詳細に説明する。
【００８０】
図１３（Ａ）に示すように、シリンダ９１内にエアを注入する前の初期状態において、ピストン９６の基端フランジ９８ａが、シリンダ９１の排出孔９２ｂよりも基端側に位置する。このとき、基端バネ部材９３ａが基端フランジ９８ａを先端側に付勢する付勢力（以下、単に「基端バネ部材９３ａによる付勢力」と言う）と、先端バネ部材９３ｂが軸部９７及び中央フランジ９８ｂを介して基端フランジ９８ａを基端側に付勢する付勢力（以下、単に「先端バネ部材９３ｂによる付勢力」と言う）と、が釣り合った状態である。
【００８１】
次に、図１３（Ｂ）に白抜き矢印で示すように、シリンダ９１内に注入孔９２ａからエアを注入する。このようにエアを注入した直後は、同図において黒塗り矢印で示すように、基端バネ部材９３ａによる付勢力と、シリンダ９１の内部空間において基端フランジ９８ａよりも基端側に存在するエアが基端フランジ９８ａを先端側に付勢する圧力（以下、単に「基端側のエアによる圧力」と言う）との合力が、先端バネ部材９３ｂによる付勢力と、シリンダ９１の内部空間において基端フランジ９８ａよりも先端側に存在するエアが基端フランジ９８ａを基端側に付勢する圧力（以下、単に「先端側のエアによる圧力」と言う）との合力よりも大きくなるので、基端フランジ９８ａ（換言すれば、ピストン９６）が先端側へと移動する。
【００８２】
シリンダ９１内に注入孔９２ａからエアを注入して一定時間経過すると、図１３（Ｂ）に示すように、基端フランジ９８ａが排出孔９２ｂよりも先端側に位置するようになる。これにより、同図に白抜き矢印で示すように基端側のエアが排出孔９２ｂから排出され、かつ、基端フランジ９８ａが基端バネ部材９３ａから離間するので、基端バネ部材９３ａによる付勢力と基端側のエアによる圧力との合力が小さくなる。一方、基端フランジ９８ａが先端側に移動し、シリンダ９１の内部空間において基端フランジ９８ａよりも先端側の体積が小さくなるので、先端側のエアによる圧力が大きくなる。上記の通りであるため、図１３（Ｂ）に黒塗り矢印で示すように、基端バネ部材９３ａによる付勢力と基端側のエアによる圧力との合力が、先端バネ部材９３ｂによる付勢力と先端側のエアによる圧力との合力よりも小さくなるので、基端フランジ９８ａ（換言すれば、ピストン９６）が基端側へと押し戻される。
【００８３】
そして、図１３（Ｂ）の状態からさらに一定時間経過すると、図１３（Ｃ）に示すように、基端フランジ９８ａが基端側へと押し戻され、該基端フランジ９８ａが排出孔９２ｂよりも基端側に位置するようになる。これにより、同図において白抜き矢印で示すように先端側のエアが排出孔９２ｂから排出され、かつ、中央フランジ９８ｂが先端バネ部材９３ｂから離間するので、先端バネ部材９３ｂによる付勢力と先端側のエアによる圧力との合力が小さくなる。一方、基端フランジ９８ａが基端側に移動し、シリンダ９１の内部空間において基端フランジ９８ａよりも基端側の体積が小さくなるので、先端側のエアによる圧力が大きくなる。また、基端フランジ９８ａが基端バネ部材９３ａに当接するので、基端バネ部材９３ａによる付勢力も大きくなる。上記の通りであるため、図１３（Ｃ）に黒塗り矢印で示すように、基端バネ部材９３ａによる付勢力と基端側のエアによる圧力との合力が、先端バネ部材９３ｂによる付勢力と先端側のエアによる圧力との合力よりも再び大きくなるので、基端フランジ９８ａ（換言すれば、ピストン９６）が先端側へと押し戻される。
【００８４】
上記のようにピストン９６が繰り返し往復運動することで、ピストン９６の先端部分が上摺動部３６ａを繰り返し叩く。これにより、衝撃装置９０は、上摺動部３６ａを介して試験片Ｔの欠片Ｔ１に繰り返し衝撃を加えることができる。なお、上摺動部３６ｂ及び一対の下摺動部４６ａ、４６ｂそれぞれにも、同様の衝撃装置９０が取り付けられてもよい。なお、衝撃装置９０を設けることによる効果については後述する。
【００８５】
（効果）
本実施形態に係る引張試験装置１０は、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ｂ）の画像又は映像に基づき、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離を測定することができる。そして、試験片Ｔを引っ張る前の該試験片Ｔの基準状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離、及び、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離に基づき、該試験片Ｔの伸びを測定することができる。これにより、例えば、従来のように、試験片Ｔの基準状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離、及び、引っ張って破断した試験片Ｔの欠片Ｔ１、Ｔ２同士を突き合わせた状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離に基づき、試験片Ｔの伸びを測定する場合と比較して、容易に試験片Ｔの伸びを測定することが可能となる。
【００８６】
また、本実施形態では、目印Ｌａ、Ｌｂが、それぞれ、試験片Ｔの厚み方向に延びる直線状であり、試験片Ｔの基準状態において、目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離は、試験片Ｔの長さ方向において、１８０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下であり、試験片Ｔを該試験片Ｔの長さ方向に引っ張って破断させ、該試験片Ｔが破断するとき、目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離は、３２０ｍｍ以下であるため、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ｂ）の画像又は映像に基づき、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離を正確に測定することができる。これにより、試験片Ｔの伸びの測定精度が向上する。
【００８７】
さらに、本実施形態では、カメラ１１ａ、１１ｂが、目印Ｌａ、Ｌｂそれぞれに対して一台ずつ設けられるので、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離をいっそう正確に測定することができる。これにより、試験片Ｔの伸びの測定精度がいっそう向上する。
【００８８】
そして、本実施形態では、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ｂ）の画像又は映像に加えて、基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、及び基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離とカメラ１１ａにより撮像した画像又は映像の画素Ｐとの相関関係、並びに基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離とカメラ１１ｂにより撮像した画像又は映像の画素Ｐとの相関関係に基づき、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離を測定するので、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離をいっそう正確に測定することができる。これにより、試験片Ｔの伸びの測定精度がいっそう向上する。
【００８９】
また、本実施形態では、カメラ１１ａから目印Ｌａまでの該カメラ１１ａの光軸方向における距離と、カメラ１１ａから基準目印ＢＬａまでの該カメラ１１ａの光軸方向における距離と、が同じであるため、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離をいっそう正確に測定することができる。同様に、カメラ１１ｂから目印Ｌｂまでの該カメラ１１ｂの光軸方向における距離と、カメラ１１ｂから基準目印ＢＬｂまでの該カメラ１１ｂの光軸方向における距離と、が同じであるため、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離をいっそう正確に測定することができる。上記の通りであるため、試験片Ｔの伸びの測定精度がいっそう向上する。
【００９０】
さらに、本実施形態では、試験片Ｔの表面に下地処理ＳＴを施したうえで、該試験片Ｔに目印Ｌａ、Ｌｂを付けるので、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ｂ）の画像又は映像に基づき、目印Ｌａ、Ｌｂを判別し易くなる。これにより、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離をいっそう正確に測定することができる。その結果、試験片Ｔの伸びの測定精度がいっそう向上する。なお、基準試験片ＢＴの基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆについても同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
【００９１】
また、本実施形態に係る引張試験装置１０は、試験片Ｔを搬送するためのロボット７０をさらに備えるので、該ロボット７０により容易に試験片Ｔを引張装置２０に設置することができる。さらに、引っ張って破断した試験片Ｔの欠片Ｔ１、Ｔ２を該ロボット７０により容易に引張装置２０から取り除くことができる。
【００９２】
そして、本実施形態に係る引張試験装置１０は、応力測定装置８０をさらに備え、該応力測定装置８０による測定値に基づき得られる試験片Ｔの応力ひずみ曲線において、応力が最大値ＭＶよりも所定値Ｖだけ小さくなった時点Ｓから、上把持機構３０の上昇速度を遅くするので、試験片Ｔが破断するときの目印Ｌａ、Ｌｂの速度を遅くすることができる。これにより、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ｂ）の画像又は映像に基づき、目印Ｌａ、Ｌｂを判別し易くなるので、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離をいっそう正確に測定することができる。その結果、試験片Ｔの伸びの測定精度がいっそう向上する。
【００９３】
また、本実施形態に係る引張試験装置１０は、上及び下把持機構３０、４０を介して試験片Ｔの欠片Ｔ１、Ｔ２に衝撃を加える衝撃装置９０をさらに備える。ここで、引張装置２０は、試験片Ｔを破断させるために、該試験片Ｔを比較的大きな力で引っ張る必要がある。この際、試験片Ｔの掴み部Ｔｂが上把持機構３０による把持位置からずれないように、かつ、試験片Ｔの掴み部Ｔｃが下把持機構４０による把持位置からずれないように、上及び下把持機構３０、４０が、該試験片Ｔの掴み部Ｔｂ、Ｔｃを比較的大きな力で把持する必要がある。
【００９４】
上記の通りであるため、引っ張って破断したあとの試験片Ｔの欠片Ｔ１が、上把持機構３０による把持から解放されたあと、上把持機構３０の当接部材５０に貼り付いてしまう場合がある。そこで、例えば、ロボット７０により上把持機構３０から欠片Ｔ１を取り除く際に、上把持機構３０による欠片Ｔ１の把持を解放しつつ（又は上把持機構３０による欠片Ｔ１の把持を解放したあと）、上把持機構３０の当接部材５０に貼り付いた欠片Ｔ１をロボットハンド７３により掴んで該欠片Ｔ１を揺らし、かつ、衝撃装置９０により上把持機構３０を介して欠片Ｔ１に繰り返し衝撃を加えることで、上把持機構３０の当接部材５０から欠片Ｔ１を引き剥がすことができる。
【００９５】
（形鋼の引張試験方法の一例）
最後に、図１４に基づき、形鋼の引張試験方法の一例について説明する。なお、ここでは、上記した引張試験装置１０を用いて行われる引張試験方法の一例について説明する。
【００９６】
まず、試験片Ｔ、基準試験片ＢＴ、カメラ１１ａ、１１ｂ、引張装置２０、ロボット７０、及び応力測定装置８０を準備するステップＳ１（第１ステップ）を行う。このとき、例えば、５０本の試験片Ｔ及び１本の基準試験片ＢＴが準備されてもよい。また、例えば、副カメラ１２、照明装置１３ａ、１３ｂ、テーブル１４、断面測定装置１５、距離センサ１８ａ、１８ｂ、制御装置６０、及び衝撃装置９０などがさらに準備されてもよい。
【００９７】
次に、基準試験片ＢＴに基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆを付けるステップＳ２（第６ステップ）を行う。なお、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆは、基準試験片ＢＴの表面に下地処理ＳＴを施したうえで、該基準試験片ＢＴに付けられてもよい。
【００９８】
さらに、基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離、基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離を測定するステップＳ３（第７ステップ）を行う。
【００９９】
次に、引張装置２０により基準試験片ＢＴを把持させた状態で、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｃをカメラ１１ａにより撮像し、基準目印ＢＬｄ〜ＢＬｆをカメラ１１ｂにより撮像するステップＳ４（第８ステップ）を行う。
【０１００】
さらに、ステップＳ３で測定した基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、及び基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離と、ステップＳ４でカメラ１１ａにより撮像した画像又は映像の画素Ｐと、の相関関係を決定し、かつ、ステップＳ３で測定した基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離と、ステップＳ４でカメラ１１ｂにより撮像した画像又は映像の画素Ｐと、の相関関係を決定するステップ５（第９ステップ）を行う。
【０１０１】
次に、試験片Ｔのうち、引っ張り方向において離間した二か所に目印Ｌａ、Ｌｂを付けるステップＳ６を行う（第２ステップ）。なお、目印Ｌａ、Ｌｂは、試験片Ｔの表面に下地処理ＳＴを施したうえで、試験片Ｔに付けられてもよい。
【０１０２】
さらに、目印Ｌａをカメラ１１ａにより撮像し、目印Ｌｂをカメラ１１ｂにより撮像しながら、引張装置２０により試験片Ｔを引っ張って破断させるステップＳ７（第３ステップ）を行う。このとき、ロボット７０により試験片Ｔを引張装置２０に設置してもよい。また、ステップＳ７を行う前に、副カメラ１２により試験片Ｔの刻印Ｓを撮像してもよい。さらに、ステップＳ７を行う前に、断面測定装置１５により試験片Ｔの三か所の厚み及び三か所の幅を測定し、この測定値に基づき試験片Ｔに異常を確認した場合は、該試験片Ｔを引張装置２０以外の所定の場所まで搬送し、該試験片Ｔに対して以降の処理を行わないようにしてもよい。
【０１０３】
次に、ステップＳ７でカメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した画像又は映像に基づき、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離を測定するステップＳ８（第４ステップ）を行う。このとき、ステップＳ７でカメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した画像又は映像に加えて、ステップＳ５で決定した相関関係に基づき、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離が測定されてもよい。また、試験片Ｔの応力ひずみ曲線において、応力が最大値ＭＶを過ぎたあとの領域で該応力が最大値ＭＶよりも所定値Ｖだけ小さくなった時点Ｓから、上把持機構３０の上昇速度を遅くしてもよい（換言すれば、上及び下把持機構３０、４０の相対速度を遅くしてもよい）。
【０１０４】
最後に、試験片Ｔの基準状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離、及び、ステップＳ８で測定した目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離に基づき、試験片Ｔの伸びを測定するステップＳ９（第５ステップ）を行う。なお、試験片Ｔの基準状態における目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離は、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した図９（Ａ）の画像又は映像などに基づき測定されてもよいし、或いは、試験片Ｔに目印Ｌａ、Ｌｂを付ける際に予め測定しておいてもよい。また、このステップＳ８を行ったあとで、ロボット７０により、下把持機構４０から同試験片Ｔの欠片Ｔ２を取り除き、上把持機構３０から試験片Ｔの欠片Ｔ１を取り除いてもよい。さらに、このようにロボット７０により欠片Ｔ１、Ｔ２を取り除く作業を、衝撃装置９０により補助してもよい。
【０１０５】
上記したステップＳ１〜Ｓ９を行うことで、容易に試験片Ｔの伸びを測定することが可能となる。なお、例えば、ステップＳ１で５０本の試験片Ｔを準備し、ステップＳ６で５０本の試験片Ｔそれぞれに目印Ｌａ、Ｌｂを付けることで、最初にステップＳ１〜Ｓ９を一通り行ったあと、ステップＳ７〜Ｓ９のみを繰り返し行い、効率良く５０本の試験片Ｔの伸びを測定することが可能となる。
【０１０６】
さらに、例えば、５０本の試験片Ｔの伸びを測定する前（換言すれば、最初にステップＳ１〜Ｓ６を行うとき）、２５本の試験片Ｔの伸びを測定したあと、及び、５０本の試験片Ｔの伸びを全て測定したあとのそれぞれで、基準目印ＢＬａをカメラ１１ａにより撮像し、基準目印ＢＬｂをカメラ１１ｂにより撮像するステップＳ４、並びに、ステップＳ３で測定した基準目印ＢＬａ、ＢＬｂ間の距離、基準目印ＢＬｂ、ＢＬｃ間の距離、基準目印ＢＬｄ、ＢＬｅ間の距離、及び基準目印ＢＬｅ、ＢＬｆ間の距離と、ステップＳ４でカメラ１１ａ、１１ｂにより撮像した画像又は映像の画素Ｐと、の相関関係を決定するステップＳ５が行われてもよい。これにより、試験片Ｔが破断したときの目印Ｌａ、Ｌｂ間の距離をいっそう正確に測定することができる。その結果、試験片Ｔの伸びの測定精度がいっそう向上する。
【０１０７】
（変形例）
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【０１０８】
上記実施形態では、目印Ｌａをカメラ１１ａにより撮像し、目印Ｌｂをカメラ１１ｂにより撮像する場合について説明した（換言すれば、二か所の目印それぞれに対してカメラが一台ずつ設けられる場合について説明した）。しかし、この場合に限定されず、目印Ｌａ、Ｌｂを一台のカメラ１１ａで撮像してもよい。
【０１０９】
上記実施形態では、下把持機構４０が固定され、上把持機構３０が上昇することで、試験片Ｔを引っ張って破断させる場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、上把持機構３０が上昇することに加えて、下把持機構４０が下降することで、試験片Ｔを引っ張って破断させてもよいし、或いは、上把持機構３０が固定され、下把持機構４０が下降することで、試験片Ｔを引っ張って破断させてもよい。
【０１１０】
上記実施形態では、距離センサ１８ａ、１８ｂ（及び反射板１７ａ、１７ｂ）により、上及び下把持機構３０、４０それぞれの高さ位置を測定し、この測定値に基づき、上把持機構３０の上昇速度を制御する場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、例えば、試験片Ｔを引っ張っているときに、カメラ１１ａ、１１ｂにより撮像している画像又は映像から目印Ｌａ、Ｌｂの速度を導出し、導出した前記速度に基づき、上把持機構３０の上昇速度を制御してもよい。或いは、精度を向上させるために、前段と後段の両方に基づき、上把持機構３０の上昇速度を制御してもよい。
【０１１１】
上記実施形態では、目印Ｌａ、Ｌｂが試験片Ｔの厚み方向に延びる直線状であり、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆが基準試験片ＢＴの厚み方向に延びる直線状である場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、例えば、目印Ｌａ、Ｌｂが試験片Ｔの幅方向に延びる直線状であり、基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆが基準試験片ＢＴの幅方向に延びる直線状であってもよい。
【０１１２】
上記実施形態では、基準試験片ＢＴに六つの基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆが付けられ、該基準目印ＢＬａ〜ＢＬｆがカメラ１１ａ、１１ｂにより撮像される場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、基準試験片ＢＴには、少なくとも二か所の基準目印が付けられれば良く、該少なくとも二か所の基準目印それぞれを一台のカメラにより撮像してもよい。或いは、該少なくとも二か所の基準目印を少なくとも一台のカメラにより撮像してもよい。
【０１１３】
（まとめ）
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る形鋼の引張試験方法は、前記形鋼の試験片、及びカメラを準備する第１ステップと、前記試験片のうち、引っ張り方向において離間した二か所に目印を付ける第２ステップと、前記二か所の目印を前記カメラにより撮像しながら、前記試験片を引っ張って破断させる第３ステップと、前記第３ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、前記試験片が破断したときの前記二か所の目印間の距離を測定する第４ステップと、前記第３ステップで前記試験片を引っ張る前の前記試験片の基準状態における前記二か所の目印間の距離、及び、前記第４ステップで測定した前記二か所の目印間の距離に基づき、前記試験片の伸びを測定する第５ステップと、を備えることを特徴とする。
【０１１４】
上記構成によれば、カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離を測定することができる。そして、試験片を引っ張る前の該試験片の基準状態における二か所の目印間の距離、及び、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離に基づき、該試験片の伸びを測定することができる。その結果、容易に試験片の伸びを測定することが可能となる。
【０１１５】
前記二か所の目印は、それぞれ、前記試験片の厚み方向又は幅方向に延びる直線状であり、前記第３ステップにおいて、前記試験片を前記試験片の長さ方向に引っ張って破断させ、前記試験片の基準状態において、前記二か所の目印間の距離は、前記試験片の長さ方向において、１８０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下であり、前記試験片が破断するとき、前記二か所の目印間の距離は、３２０ｍｍ以下であってもよい。
【０１１６】
上記構成によれば、カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離を正確に測定することができる。これにより、試験片の伸びの測定精度が向上する。
【０１１７】
前記第１ステップにおいて、前記カメラは、前記二か所の目印それぞれに対して一台ずつ設けられてもよい。
【０１１８】
上記構成によれば、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離をいっそう正確に測定することができるので、試験片の伸びの測定精度がいっそう向上する。
【０１１９】
前記第１ステップにおいて、前記試験片とは別個に前記形鋼の基準試験片をさらに準備し、前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記基準試験片の少なくとも二か所に基準目印を付ける第６ステップと、前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記少なくとも二か所の基準目印間の距離を測定する第７ステップと、前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記少なくとも二か所の基準目印を前記カメラにより撮像する第８ステップと、前記第３乃至前記第５ステップを行う前に、前記第７ステップで測定した前記少なくとも二か所の基準目印間の距離、及び、前記第８ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、前記少なくとも二か所の基準目印間の距離と前記画像又は前記映像の画素との相関関係を決定する第９ステップと、をさらに備え、前記第４ステップにおいて、前記第３ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に加えて、前記第９ステップで決定した前記相関関係に基づき、前記試験片が破断したときの前記二か所の目印間の距離を測定してもよい。
【０１２０】
上記構成によれば、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離をいっそう正確に測定することができるので、試験片の伸びの測定精度がいっそう向上する。
【０１２１】
前記第３ステップにおいての、前記カメラから前記目印までの前記カメラの光軸方向における距離と、前記第７ステップにおいての、前記カメラから前記基準目印までの前記カメラの光軸方向における距離と、が同じであってもよい。
【０１２２】
上記構成によれば、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離をいっそう正確に測定することができるので、試験片の伸びの測定精度がいっそう向上する。
【０１２３】
前記第２ステップにおいて、前記試験片の表面に下地処理を施したうえで、前記試験片に前記二か所の目印を付けてもよい。
【０１２４】
上記構成によれば、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離をいっそう正確に測定することができるので、試験片の伸びの測定精度がいっそう向上する。
【０１２５】
前記第１ステップにおいて、前記第３ステップで前記試験片を引っ張って破断させるための引張装置をさらに準備し、前記引張装置は、前記試験片の一方端を把持するための第１把持機構と、前記試験片の他方端を把持するための第２把持機構と、前記第１及び前記第２把持機構の動作を制御するための制御装置と、を有し、前記第３ステップにおいて、前記第１及び前記第２把持機構により前記試験片を把持させた状態で、前記第１及び前記第２把持機構の少なくともいずれかを前記引っ張り方向に移動させることにより、前記試験片を引っ張って破断させてもよい。
【０１２６】
上記構成によれば、容易に試験片を引っ張って破断させることができる。
【０１２７】
前記第１ステップにおいて、前記試験片を搬送するためのロボットをさらに準備し、前記第３ステップにおいて、前記ロボットにより前記試験片を前記引張装置に設置してもよい。
【０１２８】
上記構成によれば、ロボットにより容易に試験片を引張装置に設置することができる。
【０１２９】
前記第１ステップにおいて、前記引張装置で前記試験片を引っ張っているときに前記試験片に生じる応力を測定するための応力測定装置をさらに準備し、前記第３ステップにおいて、前記制御装置は、前記応力測定装置による測定値に基づき得られる前記試験片の応力ひずみ曲線において、前記応力が最大値を過ぎたあとの領域で前記応力が前記最大値よりも所定値だけ小さくなった時点から、前記第１及び前記第２把持機構の相対速度が遅くなるように、前記第１及び前記第２把持機構の少なくともいずれかを前記引っ張り方向に移動させてもよい。
【０１３０】
上記構成によれば、カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、二か所の目印を判別し易くなるので、試験片が破断したときの二か所の目印間の距離をいっそう正確に測定することができる。その結果、試験片の伸びの測定精度がいっそう向上する。
【０１３１】
前記第１ステップにおいて、前記第３ステップを行ったあとに前記第１及び前記第２把持機構に貼り付いた前記試験片の欠片を前記第１及び前記第２把持機構から取り除くために、前記第１及び前記第２把持機構を介して前記試験片の欠片に衝撃を加える衝撃装置をさらに準備してもよい。
【０１３２】
上記構成によれば、引っ張って破断した試験片の欠片が引張装置に貼り付いた場合、該引張装置から該試験片の欠片を容易に引き剥がすことが可能となる。
【０１３３】
上記課題を解決するために、上記いずれかの形鋼の引張試験方法を行うための引張試験装置であって、少なくとも、前記第３ステップで前記二か所の目印を撮像するための前記カメラを備えることを特徴とする。
【０１３４】
上記構成によれば、容易に試験片の伸びを測定することが可能となる。
【符号の説明】
【０１３５】
１０  引張試験装置
１１ａ、１１ｂ  カメラ
２０  引張装置
３０  上把持機構（第１把持機構）
３１ａ、３１ｂ  一対の上被摺動部
３６ａ、３６ｂ  一対の上摺動部
４０  下把持機構（第２把持機構）
４１ａ、４１ｂ  一対の下被摺動部
４６ａ、４６ｂ  一対の下摺動部
６０  制御装置
７０  ロボット
８０  応力測定装置
９０  衝撃装置
Ｔ  試験片
Ｔ１、Ｔ２  欠片
Ｌａ、Ｌｂ  目印
ＢＴ  基準試験片
ＢＬａ〜ＢＬｆ  基準目印
Ｐ  画素
【要約】
【課題】容易に試験片の伸びを測定することが可能な、形鋼の引張試験方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る形鋼の引張試験方法は、前記形鋼の試験片、及びカメラを準備する第１ステップと、前記試験片のうち、引っ張り方向において離間した二か所に目印を付ける第２ステップと、前記二か所の目印を前記カメラにより撮像しながら、前記試験片を引っ張って破断させる第３ステップと、前記第３ステップで前記カメラにより撮像した画像又は映像に基づき、前記試験片が破断したときの前記二か所の目印間の距離を測定する第４ステップと、前記第３ステップで前記試験片を引っ張る前の前記試験片の基準状態における前記二か所の目印間の距離、及び、前記第４ステップで測定した前記二か所の目印間の距離に基づき、前記試験片の伸びを測定する第５ステップと、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１４【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
0006842593.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0006842593.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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