JP2657535B2 - 引張試験機に於ける試験片供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、引張試験機に於ける試験片供給装置に係
わり、更に詳しくは多数の試験片を一度セットすれば、
試験片を引張試験機に順次自動的供給して連続的に、効
率良く試験を行うことが出来る引張試験機に於ける試験
片供給装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ゴム、樹脂、繊維などの材料の弾性率，伸長応
力，或いは破断時の伸びなどの引張特性を測定する引張
試験装置は、上記材料からなる試験片の両端をそれぞれ
試験装置のチャックで把持し、一方のチャックを移動さ
せて試験片を引っ張り、伸長変形を与えるように構成さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来の引張試験装置に於ける試験片を試験
機のチャックに自動供給する装置としては、例えば、特
公昭55−13295号公報，特公昭55−13296号公報，特公昭
62−18853号公報に開示されているように、数十枚ある
いは数百枚の試験片を垂直方向に積み上げた状態で、取
付け装置に設けられた吸着パッドで、試験片を順次上側
から吸着して順次試験機のチャックにクランプさせるよ
うにした装置や、特開昭63−233350号公報に開示されて
いるように、試験片毎にチャックを取付けて回転盤上に
セットするようにした装置が提案されている。

然しながら、上記のような従来の試験片自動供給装置
の場合には、長時間、例えば夜間（８時間前後）におい
て無人化で試験を行いたいために、数百枚の試験片を重
ねた状態で積上げた場合、試験片の材質や、重量及び湿
度等で試験片同志が密着し、吸着パッドで試験片を吸着
した場合、試験片数枚を同時に吸着してしまい、チャッ
クにクランプすることができないことから試験機が停止
してしまい引張試験を行うことができないと言う問題が
あった。

また、種々の試験片の引張試験を行うために途中にお
いて試験片の入れ替えをする場合にも、上記のように、
数十枚あるいは数百枚の試験片を垂直方向に積み上げた
状態では、簡単に入れ替えが困難であると共に、試験片
を捜すことも難しいと言う問題があった。

また、試験片毎にチャックを取付ける必要があり、ま
た取外しの時間もかかり、更に大量に試験片をセットす
ることができないと言う問題があり、また試験片の保持
方向が垂直方向のために、長時間この状態で保持される
と、温度によっては試験片自身が自重で変形してしまう
と言う問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる従来の問題点に着目して案出され
たもので、多数の同一または異種の試験片をカセット化
して一度セットすれば、後は試験片同志が密着したりす
ることなく試験機に自動的に供給して、長時間にわたっ
て無人化で自動的に引張試験を行うことができ、また試
験途中において試験片の入れ替えを行う場合にも容易に
行うことが出来ると共に、効率の良い引張試験を行うこ
とができる引張試験機に於ける試験片供給装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、試験片を水平状
態で載置する複数段の棚板を備えたカセットと、このカ
セットを複数個配設可能なカセット載置台と、このカセ
ット載置台に載置されている各カセットを所定位置まで
搬出させる搬出手段と、前記搬出されたカセットの各棚
板上に載置された試験片を、引張試験機の取付け装置と
接続する試験片搬送台上まで押し出す押出手段とで構成
したことを要旨とするものである。

〔発明の作用〕

この発明は、上記のように構成され、カセット載置台
に、複数段の各棚板に試験片を収容した複数個のカセッ
トを載置しておき、そしてカセット載置台から順次カセ
ットを搬出させると共に、このカセットから一枚毎試験
片を試験片搬送台上まで押出し、この搬送台上で、標線
付着装置により試験片の所定位置に測定マークを付着す
る。そして、試験片を取付け装置を介して引張試験機本
体のチャックに取付けると共に、試験片に引張荷重を加
えながら引張試験機本体の側部に設置された非接触伸び
センサーにより、前記試験片の測定マークの変化を測定
して、試験片の引張特性を測定することにより、試験片
を一枚毎確実に供給して、長時間にわたって無人化で引
張試験を行うことが出来ることを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下添付図面に基いて、この発明の実施例を説明す
る。

第１図は、この発明を実施した引張試験装置の全体斜
視図、第２図は引張試験装置１の概略平面図、第３図は
第２図の正面図、第４図は第３図の一部切欠した拡大断
面図を示し、この引張試験装置１は、主として、試験片
Ｗの自動供給装置２と、この自動供給装置２から供給さ
れた試験片Ｗをクランプして引張試験を行う引張試験機
本体３と、引張試験機本体３による試験片Ｗの引張特性
を測定するテレビカメラ等の非接触伸びセンサー４とで
構成されている。

前記試験片Ｗの自動供給装置２は、複数個のカセット
５を配設可能に構成した回転テーブル等のカセット載置
台６と、このカセット載置台６上に、試験片Ｗを略水平
状態で載置する複数段の棚板７を備えた前記カセット５
と、前記カセット載置台６の上部に、前記カセット載置
台６上の各カセット５を所定位置まで搬出させるエアー
シリンダー等の搬出手段９と、更に前記カセット載置台
６の側部に、前記搬出手段９により搬出されたカセット
５の各棚板７上に載置された試験片Ｗを、引張試験機本
体３の取付け装置10と接続する試験片搬送台11上まで押
し出す押出手段12とで構成されている。

前記、自動供給装置２を構成するカセット載置台６
は、第１図及び第５図に示すように、複数個のカセット
５を放射状に載置可能な円盤状のテーブル13がシャフト
14を介して水平に設置され、該シャフト14は回転駆動モ
ータ15により一定の速度で、かつ一定の方向に回転する
ように構成されている。そして、カセット載置台６の上
部に設置された搬出手段９は、第５図に示すように、テ
ーブル13の上面と略水平方向に伸縮作動するエアーシリ
ンダーのロッド８の先端に、前記カセット５の上面に形
成された係合孔16と係合する出没可能な突起16aが形成
され、前記カセット５を引っ掛けてカセット載置台６の
側部に設置された昇降自在な支持テーブル17上まで搬出
させるように構成されている。なお、水平状態で支持さ
れた支持テーブル17は、昇降シリンダー18により垂直方
向に昇降するように支持され、後述するカセット５の各
棚板７の位置を押し出す押出手段12の位置に一致させる
ようにしている。

次に、試験片Ｗを略水平状態で載置する複数段の棚板
７を備えたカセット５は、第１図及び第６図〜第８図に
示すように、略方形状に形成された支持枠19の内部に、
試験片Ｗを水平に載置できる複数枚の棚板７が所定の間
隔で配設され、この支持枠19の前面側または裏面側の少
なくとも一方に、前記棚板７と直交する方向に二本の支
持棒20が取付けられている。

この二本の支持棒20は、カセット５の各棚板７上に試
験片Ｗをセットする場合、試験片Ｗの挿入作業性を良好
にするために、カセット５を横に寝かして各棚板７を垂
直状態にし、そして各棚板７間に試験片Ｗを挿入するも
のであるが、試験片Ｗの挿入後に試験片Ｗが撓んだり、
カセット５から脱落したりすると考えられるために、こ
れを有効に防止させる為と、試験片Ｗのセット位置を所
定位置に位置決めするために用いるものである。

従って、二本の支持棒20は、必ずしも棒状のものでな
くても良く、板状のものであってもよい。

前記、カセット５を構成する支持枠19の底部には、前
記自動供給装置２の円盤状のテーブル13に設けられたガ
イドレール21及び支持テーブル17上のガイドレール（図
示省略）と係合するガイド22が形成されている。

なお、上記のカセット５は、第６図（ｄ）及び第７図
（ｄ）に示すように、試験片Ｗの大きさにより若干大き
さが異なるが、全体の構成としては、全く同様である。
因に、第６図（ｄ）に示す試験片は、一般にJIS2号,JIS
3号試験片と呼称されるもので、大きさは（100×25×
２）mmであり、また第７図（ｄ）に示す試験片は、一般
にJIS1号試験片と呼称されるもので、大きさは（120×2
5×２）mmである。

また、第８図に示すカセット５に被せるケース23は、
試験片Ｗをセットしたカセット５を自動供給装置２の円
盤状のテーブル13上に挿入して配置する際や、テーブル
13の回転時等の振動等で棚板７間から試験片Ｗが迫り出
したり試験片Ｗが左右にずれるのを防止するためのもの
であって、予めカセット５にケース23を被せた後、テー
ブル13上に配置するようにしたものである。

なお、このケース23は、カセット５が支持テーブル17
上へ搬出させた時点で、第８図（ａ）に示すようなケー
ス脱着装置70により、取外されたり、被せられたりする
ものである。

即ち、ケース脱着装置70は、プレート71上にケース除
去シリンダ72が垂直に立設され、ケース除去シリンダ72
のロッド73の先端には、支持プレート74を介して複数本
の真空吸着パット75a,75bが吊設されている。

なお、76は支持プレート74のガイドロッドを示してい
る。上記のような構成のもとに、テーブル13上にケース
23が被った状態でカセット５が載置されると、上記のケ
ース除去シリンダ72が作動して真空吸着パット75a,75b
で吸着して持ち上げ、カセット５からケース23を自動的
に取外し、またカセット５内から試験片Ｗが全て取出さ
れた後、再び試験片Ｗを収容してテーブル13上に載置す
る際には、前述と同様にカセット５にケース23を自動的
に被せるようにしたものである。

次に、前記カセット５の各棚板７上に載置された試験
片Ｗを、試験片搬送台11上まで押し出す押出手段12は、
第９図及び第10図に示すように、カセット５が支持テー
ブル17の側部に、支持フレーム24を介して駆動モータ25
が取付けられ、この駆動モータ25上に、支持プレート26
を介してガイドローラー27a,27bによりガイドされなが
ら水平方向に進退する試料押出し板28が設置されてい
る。

この試料押出し板28は、ラック29を取付けた支持部材
30上に、ビス31を介して水平に取付けられ、支持部材30
のラック29は、前記駆動モータ25の回転軸25aに取付け
たピニオン32と噛合している。従って、駆動モータ25が
回転駆動すると、ラック29,ピニオン32を介して支持部
材30上に取付けられている試料押出し板28が、前記ガイ
ドローラー27a,27bによりガイドされながら水平方向に
移動して、カセット５の各棚板７上に載置された試験片
Ｗを順次試験片搬送台11上まで押出すのである。

次に、前記自動供給装置２から供給された試験片Ｗを
クランプして引張試験を行う引張試験機本体３は、第１
図，第４図及び第10図に示すように、前記試験片搬送台
11と、この試験片搬送台11上に押出された試験片Ｗの所
定位置に測定マークＰを付す標線付着装置33と、測定マ
ークＰが付された試験片Ｗを、引張試験機本体３のチャ
ック部34に取付ける取付け装置10とで構成されている。

前記試験片搬送台11は、第１図及び第10図に示すよう
に、直列に配設された複数の試料搬送部材36が、ブラケ
ット37を介して支持部材38に取付けられ、この支持部材
38は、ナット39を介して駆動ネジ40に螺嵌している。駆
動ネジ40は、第４図に示すように、駆動力伝達機構41を
介して搬送モータ42に接続され、搬送モータ42が回転駆
動すると、駆動ネジ40が回転し、これによって支持部材
38にブラケット37を介して取付けられている試料搬送部
材36が試験片Ｗを載置した状態で所定の位置まで移動す
る。

また、前記試験片搬送台11上に設置された標線付着装
置33は、第１図に示すように、ペイント皿43に入れられ
ているペイントを、べンチマーカ44を介して試験片Ｗの
対称位置に測定マークＰとして付すもので、試験片Ｗが
黒い場合には、白いペイントを付し、また白い試験片Ｗ
の場合には、黒いペイントを付すのである。これは、非
接触伸びセンサー４により光学的に伸び特性を測定する
場合に、測定マークＰの位置を容易に把握出来るように
したものである。

次に、前記測定マークＰが付された試験片Ｗを、引張
試験機本体３のチャック部34に取付ける取付け装置10
は、試験片搬送台11の側部に設置され、この取付ける取
付け装置10は側面に複数の吸着パッド45を備えた吸着支
持部材46と、この吸着支持部材46を旋回または水平方向
に移動させる図示しない移動機構とで構成されている。

この吸着支持部材46の作動としては、第１図に示すよ
うに、測定マークＰが付された水平状態の試験片Ｗを、
吸着支持部材46の吸着パッド45で吸着し、そして吸着支
持部材46は約90度旋回して試験片Ｗを垂直状態にする。
この状態から、試験片伸張方向Ｘ−Ｘ、即ち引張試験機
本体３の垂直対称位置に待機するチャック部34まで水平
方向に移動し、ここでチャック部34に把持させるのであ
る。

引張試験機本体３としては、従来のものと同様なもの
を使用し、試験片Ｗをチャキングした状態でチャック部
34のクロスヘッド47の少なくとも一方、一般的には下方
を引っ張って、試験片Ｗに引張荷重を与えながらその引
張特性を測定するものである。なお、48はダスト排出
管,49は試験片排出部を示している。

前記引張試験装置本体３の側部に設置した非接触伸び
センサー４は、本願出願人が既に出願している。例えば
特願昭62−101845号に引張試験装置に於ける非接触伸び
センサーを使用するものである。

即ち、第11図に示す引張試験装置の51a,51bは、それ
ぞれ試験片Ｗの両端を把持する上部チャックと下部チャ
ックを示し、上部チャック51aは、一定位置に設置さ
れ、かつ上端側に引張荷重を検出するためのロードセル
52が連結されている。

そして、そのロードセル52が検出した引張荷重は、増
幅器53を介して中央演算部54に入力されるようになって
いる。

一方、下部チャック51bは、ギャボックス55を介して
モータ56の駆動により上下移動を行い、上記試験片Ｗに
引張荷重を与えるようになっている。このモータ56は、
モータ制御部57を介して上記中央演算部54からの指令に
よって駆動されるようになっている。

上下のチャック51a,51bを含む引張機構は、冷却コイ
ル58を有する恒温槽59の内部に収容されている。また、
恒温槽59の側面には、二重ガラスの透視部60が設けら
れ、外部から目視することが出来るようになっている。
上記透視部60の空間部61には、乾燥した熱風が通され、
ガラス面に露結によるくもりが発生しないようにしてあ
る。

この恒温槽59は、低温下での試験片Ｗの特性を測定す
るために付設されたものであり、常温条件での特性を測
定するものについては、必ずしも必要ではない。

上記透視部60の外側には、内側の引張機構を望むよう
に非接触伸びセンサー４を構成する二台のTVカメラ61,6
2が設置されている。それぞれのTVカメラ61,62は、第12
図A,Bのように、検出した電気信号を映像回路63で処理
し、それを中央演算部54へ入力するようになっている。
また、この映像回路63で処理された出力信号は、モニタ
ーTV64によってモニタリングできるようになっている。

即ち、第12図A,Bは、試験片Ｗを長手方向に引張りな
がら二台のTVカメラ61,62により引張試特性を測定する
原理を示すものであり、試験片Ｗち引張荷重を加えて伸
長させながら、試験片Ｗを二台のTVカメラ61,62で撮像
すると、第12図Ａに示すように、走査線HSの方向を試験
片Ｗの引張方向と直交させる時は、その出力信号は、第
12図Ｂに示すように測定マークP,P（標線）に対応する
部分P₀,P_oが他の部分に比べて高いレベルになって現れ
る。

従って、この二台のTVカメラ61,62の出力信号のう
ち、一定レベルE₁以上の信号のみを処理回路で取り出
し、上記の測定マークP,Pの間隔Ｌに対応した時間間隔
の信号だけを得、その信号から測定マークP,P間の距離
Ｌを求めれば良い。

また上記、二台のカメラのうちの一方のTVカメラ61は
ズームレンズ付であり、その全視野が引張初期の局部領
域に限定されて拡大走査するもので、主として試験片Ｗ
の低伸張領域を検出するようになっている。

このような全視野が局部領域に限定されることによ
り、微小な変位までを高精度に読み取ることが出来るよ
うになっている。

例えば、このTVカメラ61としてCCDカメラ・TJ−22A I
I型を使用し、その全視野をズームレンズによって例え
ば25mmの局部領域に限定し、また垂直の画素数のうち有
効画素数を450本にするものである。

また、試験片ＷとしてJIS3号による通常引張試験を行
い、この試験片Ｗを引張って初期の測定マークＰ−Ｐ間
の距離20mmを上記全視野限界の25mmまで25％の伸張を加
えたとする。そうすると、このTVカメラによって読み取
れる変位は、25mm/450本＝0.05mm/本まで極めて高精度
なものとなる。

二台のカメラのうちの他方のTVカメラ62は、ズームレ
ンズを付けておらず、その全視野は試験片Ｗが破断する
までの全引張変形領域を望むようになっており、主とし
て試験片Ｗの高伸張領域を検出するようになっている。

上記二台のTVカメラ61,62は、中央演算部54の指令に
より、引張試験開始時の低伸張領域では、前者のTVカメ
ラ61が走査を行うが、次いで試験片Ｗが予め設定された
伸張率を越えて高伸張領域まで伸びると、カメラの作動
が切換わって後者のTVカメラ62が走査を行うようにな
る。

また、中央演算部54は、モータ制御部57を介して下部
チャック51bの引張速度も変化させるように制御してい
る。

そして、上記低伸張領域では低速度にするが予め設定
された伸張率を越える高伸張領域になると、これよりも
速い通常速度に切換えるようにしている。

このような操作によって測定された試験片Ｗの引張特
性の結果は、中央演算部54からプリンター65に出力され
る。66は、測定に必要なデータを入力するキーボードで
ある。

上述したように、上記の引張試験装置は、少なくとも
二台のTVカメラ61,62を併設し、その一台を低伸張領域
専用の高精度伸び計とし、また他の一台を通常の伸び計
とし、試験片Ｗが予め設定した伸張率まで伸びたとき
に、自動的にTVカメラを高精度伸び計から通常の伸び計
に切換えるようにしている。従って、試験片Ｗの引張開
始から切断までの伸張率を正確に読み取ることが可能と
なり、特に低伸張領域においての伸張率（0.2〜20％）
を、±0.2％の精度まで読み取ることが可能である。

また、上記実施例のように、引張速度も予め設定した
伸張率で切換えるようにすると、低速度の低伸張領域で
は、低伸張モジュラスを測定し、次いで通常速度の高伸
張領域では高伸張モジュラスを測定するようにすること
が出来る。

そのため、１回の試験で複数の引張特性を同時に測定
することが出来るようになる。

なお、上記の実施例では、二台のTVカメラ61,62を使
用して試験片Ｗの引張特性を測定しているが、この実施
例に限定されず、TVカメラの台数を増やば、更に高精度
な引張特性を測定することが可能となる。

この発明は、上記のように構成され、カセット載置台
６に、複数段の各棚板７に試験片Ｗを収容した複数個の
カセット５を載置しておき、そしてカセット載置台５か
ら順次カセット５を搬出させると共に、このカセット５
から一枚毎試験片Ｗを試験片搬送台11上まで押出し、こ
の搬送台11上で、標線付着装置33により試験片Ｗの所定
位置に測定マークP,Pを付着する。そして、試験片Ｗを
取付け装置10を介して引張試験機本体３のチャック部34
に取付けると共に、試験片Ｗに引張荷重を加えながら引
張試験機本体３の側部に設置された非接触伸びセンサー
４により、上述したような前記試験片Ｗの測定マークの
変化を測定して、試験片Ｗの引張特性を測定するのであ
る。

このような装置により、試験片Ｗを一枚毎確実に供給
して、長時間にわたって無人化で引張試験を行うことが
出来、また非接触伸びセンサー４による引張試験を行う
ので、試験片がチャック部から破断したり、チャック部
から滑る等の問題も有効に防止出来るのである。

なお、カセット載置台６からカセット５を搬出して、
試験片Ｗの押出し、引張試験機本体３までの供給作動及
び引張試験操作までの一連の工程を具体的に示したのが
第13図に示すフローチャートである。

〔発明の効果〕

この発明は、上記のように試験片を水平状態で載置す
る複数段の棚板を備えたカセットと、このカセットを複
数個配設可能なカセット載置台と、このカセット載置台
に載置されている各カセットを所定位置まで搬出させる
搬出手段と、前記搬出されたカセットの各棚板上に載置
された試験片を、引張試験機の取付け装置と接続する試
験片搬送台上まで押し出す押出手段とで構成したので、
多数の同一または異種の試験片をカセット化して一度セ
ットすれば、後は試験片同志が密着したりすることなく
試験機に自動的に供給して、長時間にわたって無人化で
自動的に引張試験を行うことができる効果があり、また
試験途中において試験片の入れ替えを行う場合にも容易
に行うことが出来、更に試験片の段取りも容易に行うこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施した引張試験装置の全体斜視
図、第２図は引張試験装置１の概略平面図、第３図は第
２図の正面図、第４図は第３図の一部切欠した拡大断面
図、第５図はカセット載置台上からカセットを搬出する
搬出手段の拡大正面図、第６図（ａ）はカセットの平面
図、第６図（ｂ）はカセットの正面図、第６図（ｃ）は
カセットの側面図、第６図（ｄ）はカセットの棚板に載
置されている試験片の側面図、第７図（ａ）〜（ｄ）
は、他の試験片を収容するカセットの他の実施例を示す
第６図（ａ）〜（ｄ）と同様な図、第８図はカセットと
ケースとを示す斜視図、第８図（ａ）はケースの脱着装
置を示す斜視図、第９図はカセットから試験片を押出す
押出手段の平面図、第10図は第９図の正面図、第11図は
非接触伸びセンサーによる引張試験装置の概略構成図、
第12図Ａ及びＢは、非接触伸びセンサーによる引張試験
方法を示す原理説明図、第13図は試験片の供給工程を示
すフローチャートである。 １……引張試験装置、２……試験片Ｗの自動供給装置、
３……引張試験機本体、５……カセット、６……カセッ
ト載置台、７……棚板、９……搬出手段、10……取付け
装置、11……試験片搬送台、12……押出手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−235846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−112943（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−95285（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−92237（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片を水平状態で載置する複数段の棚板
   を備えたカセットと、このカセットを複数個配設可能な
   カセット載置台と、このカセット載置台に載置されてい
   る各カセットを所定位置まで搬出させる搬出手段と、前
   記搬出されたカセットの各棚板上に載置された試験片
   を、引張試験機の取付け装置と接続する試験片搬送台上
   まで押し出す押出手段とで構成したことを特徴とする引
   張試験機に於ける試験片供給装置。