特許 7563240 測寸装置、および、試験機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】測寸装置、および、試験機

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/06 20060101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

G01N3/06

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021034280

(22)【出願日】2021-03-04

(65)【公開番号】P2022134840

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-07-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 俊介

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０５５６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３８１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１３０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３０１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１６６４４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験片を測寸する測寸装置であって、
試験片の測寸方向の第一の面に接触する当接部材と、
試験片の前記測寸方向の第二の面に接触する測定子と、
前記測定子を前記測寸方向に相対移動自在に保持するブラケットと、
前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する非接触式センサと、を備え、
前記ブラケットは、前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片を測寸する場合に、試験片に接近する接近位置に向けて移動することにより前記測定子を試験片に接触させると共に、前記測定子が試験片に接触した後には前記ブラケットが前記測定子に対して相対的に移動することにより前記接近位置に移動し、
前記非接触式センサは、前記当接部材と前記測定子とが前記試験片に接触する場合に前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する、
測寸装置。

【請求項2】

前記測定子は、前記測寸方向に延びる軸部を有し、
前記ブラケットには、軸受けが支持され、
前記軸受けには、前記軸部が前記測寸方向に摺動可能に保持される、
請求項１に記載の測寸装置。

【請求項3】

前記ブラケットは、鉛直方向に移動可能に支持されることにより前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、
前記測定子は、前記ブラケットに鉛直方向に移動自在に支持されている、
請求項１又は２に記載の測寸装置。

【請求項4】

前記当接部材を前記測寸方向に沿って移動させる第一の移動機構と、
前記ブラケットを前記測寸方向に沿って移動させる第二の移動機構と、
前記第一の移動機構および前記第二の移動機構を制御する制御装置と、を備え、
前記測定子は、前記当接部材に対向する位置で移動可能に保持され、
前記制御装置は、試験片を測寸する場合に、前記第一の移動機構を制御して前記当接部材を試験片の測寸をする測寸位置に移動させると共に、前記第二の移動機構を制御して前記ブラケットを前記接近位置に移動させて前記測定子を試験片に接触させる、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の測寸装置。

【請求項5】

前記制御装置は、試験片を測寸する場合に、前記当接部材と前記測定子との間に試験片が無い状態で、前記当接部材を前記測寸位置に移動させると共に、前記ブラケットを前記接近位置に移動させて前記測定子を前記当接部材に接触させる、
請求項４に記載の測寸装置。

【請求項6】

試験片を測寸する測寸装置と、測寸された試験片に試験荷重を付与する試験装置と、を備えた試験機であって、
前記測寸装置は、
試験片の測寸方向の第一の面に接触する当接部材と、
試験片の前記測寸方向の第二の面に接触する測定子と、
前記測定子を前記測寸方向に相対移動自在に保持するブラケットと、
前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する非接触式センサと、を備え、
前記ブラケットは、前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片を測寸する場合に、試験片に接近する接近位置に向けて移動することにより前記測定子を試験片に接触させると共に、前記測定子が試験片に接触した後には前記ブラケットが前記測定子に対して相対的に移動することにより前記接近位置に移動し、
前記非接触式センサは、前記当接部材と前記測定子とが前記試験片に接触する場合に前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する、
試験機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測寸装置、および、試験機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、チャックにより試験片の両端を把持し、この試験片にチャックを介して試験荷重を加え、試験片の破断試験などを行う試験機が知られている。この種の試験では、試験片の個体差の影響を取り除くため、試験力は、試験力を試験片の断面積で除した応力の単位で評価される。そのため、試験機が、試験片の寸法を測定する測寸装置を備えている場合がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の測寸装置は、スピンドルの変位量を検出するセンサとデジタルカウンタから成るリニアゲージを備え、一対の測寸圧子で試験片を挟持して試験片を押しつけ、測寸圧子の変位をリニアゲージにより測定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－３８１４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、リニアゲージで変位を測定する場合には、測定子を押し当てて寸法測定するため、寸法測定時には、材料に荷重を与えることとなる。よって、柔らかい材料の試験片は、押し当て力により変形してしまい、変形前の寸法を適切に測定し難いという課題があった。一方、リニアゲージを用いない非接触式センサでの寸法測定では、押し当て力を気にすることなく測定をできるが、材料の表面の色や光沢、凹凸などの影響を受け易く安定した検出が難しいという課題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、様々な材料の試験片を適切に測寸することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様は、試験片を測寸する測寸装置であって、試験片の測寸方向の第一の面に接触する当接部材と、試験片の前記測寸方向の第二の面に接触する測定子と、前記測定子を前記測寸方向に相対移動自在に保持するブラケットと、前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する非接触式センサと、を備え、前記ブラケットは、前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片を測寸する場合に、試験片に接近する接近位置に向けて移動することにより前記測定子を試験片に接触させると共に、前記測定子が試験片に接触した後には前記ブラケットが前記測定子に対して相対的に移動することにより前記接近位置に移動し、前記非接触式センサは、前記当接部材と前記測定子とが前記試験片に接触する場合に前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する、測寸装置に関する。

【0006】

本発明の第２の態様は、試験片を測寸する測寸装置と、測寸された試験片に試験荷重を付与する試験装置と、を備えた試験機であって、前記測寸装置は、試験片の測寸方向の第一の面に接触する当接部材と、試験片の前記測寸方向の第二の面に接触する測定子と、前記測定子を前記測寸方向に相対移動自在に保持するブラケットと、前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する非接触式センサと、を備え、前記ブラケットは、前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片を測寸する場合に、試験片に接近する接近位置に向けて移動することにより前記測定子を試験片に接触させると共に、前記測定子が試験片に接触した後には前記ブラケットが前記測定子に対して相対的に移動することにより前記接近位置に移動し、前記非接触式センサは、前記当接部材と前記測定子とが前記試験片に接触する場合に前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する、試験機に関する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の第１の態様および第２の態様によれば、試験片に接触する測定子の測寸方向の位置を検出することで、試験片の測寸方向の長さを測寸できる。このとき、測定子はブラケットに対して測寸方向に移動自在であるため、ブラケットを接近位置に移動させて測定子を試験片に接触させる際に、試験片に不要な負荷がかかることを抑制しながら、測定子を試験片に接触させることができる。よって、柔らかい試験片を精度良く測寸できる。また、測定子を介すので、試験片に光沢等があっても非接触センサの検出結果に基づいて精度良く測寸できる。したがって、様々な材料の試験片を適切に測寸することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る自動材料試験機の概略正面図である。

【図2】自動材料試験機で移送されるパレットの平面図である。

【図3】測寸装置の正面図である。

【図4】測寸装置の側面図である。

【図5】測寸装置の測寸開始前の状態を示す模式図である。

【図6】測寸装置の動作を示す模式図であり、ゼロ点検出動作を示す図である。

【図7】測寸装置の動作を示す模式図であり、試験片の測寸動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

【0010】

［１．第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る自動材料試験機１の概略正面図である。
本実施形態の試験機の一例としての自動材料試験機１は、試験片Ｔに対して試験力としての試験荷重を付与することにより、試験片Ｔの引張力及び伸びを測定する。

【0011】

自動材料試験機１は、試験片供給装置１０と、試験装置３０と、試験片回収装置５０と、制御装置１００と、を備える。

【0012】

試験片供給装置１０は、試験装置３０に試験片Ｔを供給する。試験片供給装置１０は、試験片Ｔをパレット１１に収容した状態で収納する収納供給部１２と、収納供給部１２からパレット１１が搬送される搬送台１３と、搬送台１３に供給されたパレット１１から試験片Ｔを試験装置３０に搬送する搬送装置２０と、収納供給部１２から搬送台１３にパレット１１を搬送する際に試験片Ｔの測寸を行う測寸装置７０と、を備える。

【0013】

収納供給部１２は、試験片Ｔが収められた複数のパレット１１を、例えば、上下に重ねて収納する。収納供給部１２は、いずれか一つのパレット１１が図示しない棒状の引き出し用の部材で引き出されて搬送台１３に移送可能に構成されている。

【0014】

搬送台１３には、収納供給部１２からパレット１１が供給される。搬送台１３は、収納供給部１２から供給されたパレット１１が載置されるテーブル１３Ａと、テーブル１３Ａ上でパレット１１をガイドする複数のローラー１３Ｂと、を備える。搬送台１３では、パレット１１がローラー１３Ｂによってガイドされて移動されることで、パレット１１上の試験片Ｔが順次、所定の被取出位置に配置される。

【0015】

搬送装置２０は、吸着パッド２９を備えたアーム２６を備える。搬送装置２０は、搬送台１３にセットされたパレット１１から、吸着パッド２９により試験片Ｔを一片ずつ取り出して保持し、試験片Ｔを試験装置３０に搬送、供給する。搬送装置２０は、試験片Ｔを試験装置３０の所定位置にセットする。

【0016】

測寸装置７０は、収納供給部１２から搬送台１３にパレット１１を搬送する際に試験片Ｔを測寸する。測寸装置７０の計測信号は制御装置１００に入力される。

【0017】

試験装置３０は、試験片供給装置１０から供給された試験片Ｔに試験荷重を付与して試験片Ｔを試験する。
試験装置３０は、台座３１を有する。台座３１の上部にはテーブル３２が設けられている。テーブル３２には、鉛直方向上方に延びる支柱３３が立設されている。支柱３３は、自動材料試験機１の幅方向に一対設けられている。支柱３３の上部には、一対の支柱３３の間に延びるクロスヨーク３４が架け渡されている。支柱３３の内部には、図示しないねじ棒が設けられている。ねじ棒はボールネジで構成されている。ねじ棒には、クロスヘッド３５の両端が図示しないナットを介して連結されている。クロスヘッド３５は、ねじ棒の回転によりテーブル３２に対して昇降する。なお、ねじ棒は、図示しないモータにより回転駆動される。

【0018】

クロスヘッド３５には、ロードセル３６が設置されている。ロードセル３６には、継手３７が取り付けられる。継手３７は、下方に延びている。継手３７の下端には、上チャック（掴み具）３８が接続されている。上チャック３８には、不図示のシリンダ装置が配置されている。不図示のシリンダ装置が作動することにより、上チャック３８は幅方向に開閉される。上チャック３８には、起立された状態の試験片Ｔの上側の端部Ｔａが掴まれる。試験片Ｔは、上チャック３８の掴み中心Ｌ上に配置される。

【0019】

上チャック３８の下方には、下チャック（掴み具）３９が配置される。下チャック３９は、接手４０を介してテーブル３２の上面に固定される。下チャック３９は、上下対称な点以外は、上チャック３８と同様に構成される。下チャック３９には、起立された状態の試験片Ｔの下側の端部Ｔｂが掴まれる。試験片Ｔは、下チャック３９の掴み中心Ｌ上に配置される。

【0020】

上チャック３８及び下チャック３９により試験片Ｔが掴まれた状態で、上チャック３８がクロスヘッド３５と共に昇降する。これにより、上チャック３８と下チャック３９との間に掴まれた試験片Ｔには、試験力が付与される。この際に、ロードセル３６は、継手３７を介して、上チャック３８が付与する試験力を計測する。ロードセル３６の計測信号は制御装置１００に入力される。

【0021】

上チャック３８及び下チャック３９の右側には、試験片回収装置５０が配置されている。試験片回収装置５０は、試験装置３０から試験片Ｔを回収する。
試験片回収装置５０は、上チャック３８に対応して設けられた上部回収装置５１と、下チャック３９に対応して設けられた下部回収装置６１とを備える。

【0022】

上部回収装置５１は、試験片Ｔを回収する回収機構５２と、回収機構５２を上チャック３８が掴んだ試験片Ｔに対向可能に支持する支持機構５３とを備える。
上部回収装置５１は、クロスヘッド３５に固定されており、クロスヘッド３５と共に昇降可能である。上部回収装置５１では、回収機構５２が上チャック３８に対向する回収位置と、上チャック３８から退避する退避位置との間を駆動可能に構成されており、回収機構５２が回収位置に移動した場合に試験片Ｔが回収され、回収機構５２が退避位置に移動した場合に、回収された試験片Ｔが破棄される。

【0023】

下部回収装置６１は、上部回収装置５１に対応して、回収機構５２に対応する回収機構６２と、支持機構５３に対応する支持機構６３とを備える。下部回収装置６１は、上部回収装置５１と上下逆に配置され、支持機構６３がテーブル３２の上面に固定されている点以外は、上部回収装置５１と同様に構成される。下部回収装置６１は、下チャック３９に対する相対的な高さが一定に保持される。

【0024】

図２は、自動材料試験機１で移送されるパレット１１の平面図である。図２では、パレット１１に収められる試験片Ｔを仮想線で示している。
本実施形態の測寸装置７０には、試験片Ｔはパレット１１に収容された状態で搬送される。パレット１１は、トレー状の収容容器である。パレット１１は、複数の試験片Ｔが互いに平行に平置きされる平面視略矩形板状のベース板１１Ａを有する。ベース板１１Ａ上には、各試験片Ｔを位置決めする幅方向一対の試験片位置決めバー１１Ｂがねじ止め固定される。試験片位置決めバー１１Ｂのそれぞれには、試験片Ｔの端部Ｔａ、Ｔｂに係合する複数の位置決め凹部１１Ｂ１が等間隔に設けられており、各位置決め凹部１１Ｂ１に、試験片Ｔの端部Ｔａ、Ｔｂを係合させて、試験片Ｔがベース板１１Ａに並べられる。これにより、各試験片Ｔが所定の位置に位置決めされる。ベース板１１Ａには、試験片Ｔの配置位置毎に上下方向（鉛直方向）に貫通する開口１１Ａ１が形成されており、開口１１Ａ１を跨ぐように各試験片Ｔが平置き状態（倒伏した状態）で並べて収められる。

【0025】

一片の試験片Ｔは、厚みが均一に構成された縦長の板材である。試験片Ｔは、平面視で見た場合、両側の端部Ｔａ、Ｔｂに比べ、それら端部Ｔａ、Ｔｂ同士を繋ぐ中間部Ｔｃが幅狭に形成されており、いわゆるダンベル形状を成している。両側の端部Ｔａ、Ｔｂは、試験装置３０において、チャック３８、３９に装着される箇所である。これら端部Ｔａ、Ｔｂの間に試験力を加えたときの中間部Ｔｃの変化（変形等）が試験装置３０によって測定される。
なお、かかる試験片Ｔには、例えば日本産業規格Ｋ６２５１に規定されたダンベル状試験片を用いることが可能であるが、本実施形態では、日本産業規格Ｋ６２５１で規定された試験片以外の試験片Ｔ、例えば、日本産業規格Ｋ６２５１で規定された試験片とは異なる材料の試験片Ｔを用いることができる。

【0026】

図３は、測寸装置７０の正面図である。図４は、測寸装置７０の側面図である。以下、本実施形態の説明においては、図３の測寸装置７０を基準にして、上下、左右、前後を用いる。なお、パレット１１の幅方向が左右方向に対応する。また、パレット１１の移送方向が前後方向に対応する。
測寸装置７０は、収納供給部１２と搬送装置２０との間に配置される。本実施形態の測寸装置７０は、搬送装置２０にセットされる前の試験片Ｔの厚み（平置き状態の試験片Ｔの上下方向の長さ）Ｗを測寸する。本実施形態では、測寸方向が上下方向に対応し、試験片Ｔの厚み方向に対応する。

【0027】

測寸装置７０は、パレット１１が移送される測厚台７１を有する。測厚台７１の上面には、幅方向両端部に、ガイドローラ７２が設けられている。ガイドローラ７２は、引き出し用の部材により移送されるパレット１１を、前後方向にガイドする。
測厚台７１の幅方向中央部には、下方に開口する開口７１Ａが形成されている。開口７１Ａの下方には、規制板７３が配置される。規制板７３は測厚台７１に跨って開口７１Ａを閉塞するように支持されている。規制板７３には、上下方向に貫通する円形状の貫通孔７３Ａが形成されている。

【0028】

規制板７３の下方には、第一の移動機構の一例としての下側昇降シリンダ８１が配置されている。本実施形態の下側昇降シリンダ８１は、エアシリンダである。下側昇降シリンダ８１は、外観箱状のシリンダ本体８１Ａと、上下方向に延びるシリンダロッド８１Ｂとを備える。シリンダロッド８１Ｂは、シリンダ本体８１Ａに対して上方に伸縮可能に支持される。シリンダロッド８１Ｂは、図示しないエア供給源からエアが供給されることにより、シリンダ本体８１Ａに対して上方に伸縮する。シリンダロッド８１Ｂの上端（先端）には、当接部材の一例としての測厚部材８２が支持される。測厚部材８２は、シリンダロッド８１Ｂが、シリンダ本体８１Ａに対して上下方向に伸縮することで、図３の実線で示す待機位置Ｐ０と、図３の破線で示す測寸位置Ｐ１との間を昇降する。

【0029】

測厚部材８２は、上下方向に延びる円柱状の本体部８２Ａを有する。本体部８２Ａは規制板７３の貫通孔７３Ａに沿って上下方向に移動する。本体部８２Ａの上方には、本体部８２Ａよりも小径の当接部８２Ｂが形成されている。当接部８２Ｂは、本体部８２Ａと同心状に配置される。当接部８２Ｂは、パレット１１の開口１１Ａ１の開口幅よりも小径に形成されており、開口１１Ａ１に進入して、上面８２Ｂ１が試験片Ｔの下面（測寸方向の第一の面）Ｔ１に当接可能に構成される。当接部８２Ｂの上面８２Ｂ１は平滑に形成されている。

【0030】

本体部８２Ａの下部には、フランジ状のストッパ部８２Ｃが形成されている。ストッパ部８２Ｃは、規制板７３の下方に配置される。ストッパ部８２Ｃは、規制板７３の貫通孔７３Ａよりも径が大きく形成されている。ストッパ部８２Ｃは、規制板７３の下面に接触して、測厚部材８２が上方に移動することを規制する。測厚部材８２が規制板７３で上方に移動することが規制された場合に、当接部８２Ｂの上面８２Ｂ１がパレット１１のベース板１１Ａと略同じ高さに移動するように構成されている。本実施形態では、当接部８２Ｂの上面８２Ｂ１がパレット１１のベース板１１Ａよりも少しだけ高くなるように構成されている。これにより、パレット１１が変形していたり、試験片Ｔが反っていても、測厚部材８２が、パレット１１上の試験片Ｔの下面Ｔ１に当接し易くなっている。

【0031】

図３に示すように、測厚台７１の上方には、門形のフレーム７４が支持される。フレーム７４は、測厚台７１から上方に延びる幅方向一対の脚部７４Ａを有する。脚部７４Ａは、ガイドローラ７２よりも幅方向外側で測厚台７１に固定される。脚部７４Ａの上端（先端）には、左側の脚部７４Ａと右側の脚部７４Ａとの間を接続する架橋部７４Ｂが支持されている。

【0032】

架橋部７４Ｂには、第二の移動機構の一例としての上側昇降シリンダ９１が支持されている。本実施形態の上側昇降シリンダ９１は、エアシリンダである。上側昇降シリンダ９１は、外観箱状のシリンダ本体９１Ａと、上下方向に延びるシリンダロッド９１Ｂとを備える。シリンダ本体９１Ａは、屈曲板状のステー７６（図４参照）を介して架橋部７４Ｂに固定される。ステー７６は、固定部材７７（図４参照）で架橋部７４Ｂに固定される。

【0033】

シリンダロッド９１Ｂは、シリンダ本体９１Ａに対して下方に伸縮可能に支持される。シリンダロッド９１Ｂは、図示しないエア供給源からエアが供給されることにより、シリンダ本体９１Ａに対して下方に伸縮する。シリンダロッド９１Ｂの下端（先端）には、ブラケット９２が支持される。ブラケット９２は、シリンダロッド９１Ｂが、シリンダ本体９１Ａに対して上下方向に伸縮することで、測厚台７１から離間した図３の実線で示す離間位置Ｑ０と、測厚台７１に接近した図３の二点鎖線で示す接近位置Ｑ１との間を昇降する。

【0034】

ブラケット９２は、シリンダロッド９１Ｂに固定されたＬ字状の第一ブラケット９２Ａを有する。第一ブラケット９２Ａは、左右方向に延びる基部９２Ａ１と、基部９２Ａ１の右端から上方に延びる延出部９２Ａ２とを備える。基部９２Ａ１がシリンダロッド９１Ｂに対して上下方向に延びる固定部材９２Ａ３で固定される。延出部９２Ａ２には、Ｌ字状の第二ブラケット９２Ｂが固定される。第二ブラケット９２Ｂは、下方に延びる基部９２Ｂ１と、基部９２Ｂ１の下端から幅方向内側に延出する延出部９２Ｂ２とを備える。基部９２Ｂ１は、第一ブラケット９２Ａの延出部９２Ａ２に対して左右方向に延びる固定部材９２Ｂ３で固定される。第二ブラケット９２Ｂの延出部９２Ｂ２の先端には、長板状の第三ブラケット９２Ｃが固定される。第三ブラケット９２Ｃは、測厚部材８２の上方に延出する。第三ブラケット９２Ｃは、基部が、上下方向に延びる固定部材９２Ｃ１で延出部９２Ｂ２に固定される。第三ブラケット９２Ｃの先端には、厚み方向に貫通する貫通孔９２Ｃ２が形成されている。貫通孔９２Ｃ２には、軸受けの一例としてのブッシュ９３が装着されている。ブッシュ９３は滑り軸受けである。軸受けとしては、ブッシュ９３に代えて、ボールを備えたリニアブッシュなどでもよい。

【0035】

ブッシュ９３には、上下方向に延びる測定子９４が支持される。
測定子９４は、上下方向に延びる柱状の軸部９４Ａを有する。軸部９４Ａは、ブッシュ９３の内径に応じた外径を有しており、ブッシュ９３に挿入されてブッシュ９３に対して摺動可能に保持される。これにより、軸部９４Ａは、摩擦の低減された状態で上下方向に摺動自在に支持されると共に、軸部９４Ａが上下方向に対して傾斜することが抑制された状態で保持される。測定子９４の上下方向に延びる中心線Ｌａは、測厚部材８２の上下方向に延びる中心線Ｌａに一致するように構成される。

【0036】

軸部９４Ａの下端（測寸方向の第一端）には、円板状の当接部９４Ｂが支持される。当接部９４Ｂは、測厚部材８２の当接部８２Ｂと同様の円板状に形成されている。当接部９４Ｂの下面９４Ｂ１は平滑に形成されており、試験片Ｔの上面（測寸方向の第二の面）Ｔ２に当接する。

【0037】

軸部９４Ａの上端（測寸方向の第二端）には、円板状の抜け止め部９４Ｃが形成されている。抜け止め部９４Ｃは貫通孔９２Ｃ２およびブッシュ９３よりも大きく形成されている。抜け止め部９４Ｃにより、測定子９４が自重でブラケット９２から抜け落ちることが規制される。抜け止め部９４Ｃの上方には、円板状の被検出部９４Ｄが形成されている。被検出部９４Ｄの上面９４Ｄ１は平滑に形成されている。

【0038】

ブラケット９２が離間位置Ｑ０（図３の実線）に保持されている場合、測定子９４は、抜け止め部９４Ｃにより、ブラケット９２に自重で吊り下がった状態に保持される。そして、ブラケット９２が接近位置Ｑ１（図３の二点鎖線）に移動する際には、測定子９４は吊り下がった状態でブラケット９２と共に接近位置Ｑ１に向けて移動する。この際に、測定子９４の当接部９４Ｂが試験片Ｔ等に当接すると、測定子９４の下方への移動が規制され、ブラケット９２のみが接近位置Ｑ１に移動する。よって、ブラケット９２が接近位置Ｑ１に移動することにより、測定子９４は試験片Ｔの厚み（上下方向の長さ）Ｗに基づいた位置に保持される。測定子９４は、試験片Ｔの厚みＷに基づいた位置に留まるため、測定子９４の位置に基づいて試験片Ｔの厚みＷを検出することが可能となる。

【0039】

測定子９４の上方には、非接触式センサ９５が配置される。非接触式センサ９５は、屈曲板状のステー７８（図４参照）を介して架橋部７４Ｂに固定される。ステー７８は固定部材７９（図４参照）で架橋部７４Ｂに固定される。非接触式センサ９５は、例えば、反射型のレーザセンサである。非接触式センサ９５は、測定子９４の測寸方向の位置の一例として、非接触式センサ９５から測定子９４までの距離λを検出する。本実施形態の非接触式センサ９５は、測定子９４の上面９４Ｄ１までの距離λを検出する。非接触式センサ９５の検出信号は、制御装置１００に入力される。

【0040】

図１に示すように、自動材料試験機１には、自動材料試験機１の各部を制御する制御装置１００が並置されている。制御装置１００は、自動材料試験機１を中枢的に制御する装置であり、自動材料試験機１との間で信号を送受信可能に接続される。
制御装置１００が自動材料試験機１から受信する信号は、測寸装置７０が出力する計測信号や、ロードセル３６が出力する計測信号、制御や試験に要する適宜の信号である。
制御装置１００が自動材料試験機１へ送信する信号は、試験片供給装置１０の制御信号、チャック３８、３９の図示しないシリンダ装置の制御信号や、図示しないネジ棒のモータの制御信号、回収装置５１、６１の制御信号、その他の制御や試験に要する適宜の信号である。

【0041】

制御装置１００はコンピュータを備え、このコンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリデバイスと、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などのストレージ装置と、制御装置１００や各種の周辺機器などを接続するためのインターフェース回路と、を備える。そして、プロセッサがメモリデバイス又はストレージ装置に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、自動材料試験機１の各種の機能を実現する。

【0042】

図５は、測寸装置７０の測寸開始前の状態を示す模式図である。図５は、測厚部材８２が待機位置Ｐ０に移動し、ブラケット９２が離間位置Ｑ０に移動した状態を示す。
図６は、測寸装置７０の動作を示す模式図であり、ゼロ点検出動作を示す図である。図６は、測厚部材８２と測定子９４との間に試験片Ｔが無い状態で、測厚部材８２が測寸位置Ｐ１に移動し、ブラケット９２が接近位置Ｑ１に移動した状態を示す。
図７は、測寸装置７０の動作を示す模式図であり、試験片Ｔの測寸動作を示す図である。図７は、測厚部材８２と測定子９４との間に試験片Ｔが有る状態で、測厚部材８２が測寸位置Ｐ１に移動し、ブラケット９２が接近位置Ｑ１に移動した状態を示す。

【0043】

本実施形態の制御装置１００は、自動材料試験機１が試験を開始する場合に、測寸装置７０のゼロ点検出動作を実施する。すなわち、制御装置１００は、下側昇降シリンダ８１を制御して測厚部材８２を待機位置Ｐ０（図５参照）から測寸位置Ｐ１（図６参照）に移動させる。また、制御装置１００は、上側昇降シリンダ９１を制御して、ブラケット９２を離間位置Ｑ０（図５参照）から接近位置Ｑ１（図６参照）に移動させて、測定子９４を測厚部材８２に当接させる。この状態で、制御装置１００は、非接触式センサ９５の検出信号を取得し、基準面としての当接部８２Ｂに測定子９４が接触した場合の距離λをゼロ点λ０として検出する。そして、制御装置１００は、下側昇降シリンダ８１を制御して測厚部材８２を測寸位置Ｐ１から待機位置Ｐ０に移動させる。また、制御装置１００は、上側昇降シリンダ９１を制御してブラケット９２を接近位置Ｑ１から離間位置Ｑ０に移動させる。

【0044】

制御装置１００は、ゼロ点検出動作が終了すると、試験の制御を実行する。すなわち、制御装置１００は、収納供給部１２を制御して収納供給部１２からパレット１１を搬送台１３に供給させる。制御装置１００は、図示しないモータで引き出し用の部材を制御して、パレット１１を収納供給部１２から引き出し、図４に示すように、試験片Ｔの幅中心（前後中心）Ｌｔ（図２参照）が測寸装置７０の測寸の位置、すなわち、測厚部材８２と測定子９４の中心線Ｌａに一致するようにパレット１１を移動させる。制御装置１００は、パレット１１上の試験片Ｔが測寸の位置に移動すると、測寸装置７０を制御して、試験片Ｔの厚みＷを測寸する。

【0045】

具体的には、制御装置１００は、下側昇降シリンダ８１を制御して測厚部材８２を待機位置Ｐ０（図５参照）から測寸位置Ｐ１（図７参照）に移動させ、測厚部材８２を試験片Ｔの下面Ｔ１に当接させる。また、制御装置１００は、上側昇降シリンダ９１を制御してブラケット９２を離間位置Ｑ０（図５参照）から接近位置Ｑ１（図７参照）に移動させて、測定子９４を試験片Ｔの上面Ｔ２に当接させる。この状態で、制御装置１００は、非接触式センサ９５の検出信号を取得し、試験片Ｔの上面Ｔ２に測定子９４が接触した場合の距離λを検出値λ１として検出する。制御装置１００は、ゼロ点λ０と検出値λ１との大きさの差分を演算することにより、当接部８２Ｂと当接部９４Ｂとの間の上下方向の長さ、すなわち、試験片Ｔの厚みＷ（＝λ０－λ１）を算出する。そして、制御装置１００は、下側昇降シリンダ８１を制御して測厚部材８２を測寸位置Ｐ１から待機位置Ｐ０に移動させる。また、制御装置１００は、上側昇降シリンダ９１を制御してブラケット９２を接近位置Ｑ１から離間位置Ｑ０に移動させる。これにより、一片の試験片Ｔの測寸が終了する。

【0046】

制御装置１００は、試験片Ｔの測寸が終了すると、引き出し用の部材によりパレット１１を移動させて、次の試験片Ｔを測寸する位置に移動させて同様に試験片Ｔの厚みＷを測寸する。また、制御装置１００は、測寸された試験片Ｔを搬送装置２０に対向する所定の被取出位置（搬送装置２０で吸着する位置）に移動させて、搬送装置２０を制御して、試験片Ｔを、上チャック３８と、下チャック３９とにセットする。そして、制御装置１００は、試験装置３０を制御して試験片Ｔの試験を行い、その後、試験片回収装置５０を制御して試験片Ｔを回収する。試験力は、試験片の厚みＷなどに基づいて演算されて処理される。
制御装置１００は、各試験片Ｔに対して、上述の一連の試験の工程を繰り返す。

【0047】

本実施形態の測寸装置７０では、非接触式センサ９５は、直接、試験片Ｔを検出するのではなく、測定子９４を介して検出する構成である。また、測定子９４は、測定子９４を上下方向に移動させるブラケット９２に対してブッシュ９３を介して上下方向に移動自在に支持されている。
よって、測定子９４はブッシュ９３を介してブラケット９２に保持されるため、ブラケット９２が相対的に移動してもブラケット９２から摩擦力を受け難くなっている。このため、ブラケット９２を下方に移動させる上側昇降シリンダ９１からの力が、測定子９４には作用し難く、測定子９４を介して試験片Ｔに押し当て力が作用し難くなっている。このため、測定子９４の自重のみが試験片Ｔに作用し易くなっており、測定子９４を軽くすることで、試験片Ｔが凹むことを容易に回避し易くなっている。測定子９４は、試験片Ｔの厚みＷに基づいた位置に留まるため、例えば、スポンジなどの柔らかい試験片Ｔであっても、測定子９４の位置に基づいて試験片Ｔの厚みＷを精度よく検出することが可能となる。

【0048】

また、ブラケット９２と測定子９４とが鉛直方向に摺動する構成であるため、ブラケット９２を上昇させることで、測定子９４は自重でブラケット９２に対して相対的に移動し抜け止め部９４Ｃがブラケット９２に接触して吊り下がった所定の位置に戻すことができる。よって、ブラケット９２に対する測定子９４の移動する構成を簡素化することができる。

【0049】

本実施形態によれば、次のような効果を奏する。

【0050】

本実施形態の測寸装置７０は、試験片Ｔを測寸する測寸装置７０であって、試験片Ｔの測寸方向の下面Ｔ１に接触する測厚部材８２と、試験片Ｔの測寸方向の上面Ｔ２に接触する測定子９４と、測定子９４を測寸方向に移動自在に保持するブラケット９２と、測定子９４の測寸方向の位置を検出する非接触式センサ９５と、を備え、ブラケット９２は、測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片Ｔを測寸する場合に、試験片Ｔに接近する接近位置Ｑ１に移動することにより測定子９４を試験片Ｔに接触させ、非接触式センサ９５は、測厚部材８２と測定子９４とが試験片Ｔに接触する場合に測定子９４の測寸方向の位置を検出する。

【0051】

したがって、試験片Ｔに接触する測定子９４の測寸方向の位置を検出することで、試験片Ｔの測寸方向の厚みＷを測寸できる。このとき、測定子９４はブラケット９２に対して測寸方向に移動自在であるため、ブラケット９２を接近位置Ｑ１に移動させて測定子９４を試験片Ｔに接触させる際に、試験片Ｔに不要な負荷がかかることを抑制しながら、測定子９４を試験片Ｔに接触させることができる。よって、柔らかい試験片Ｔを精度良く測寸できる。また、測定子９４を介すので、試験片Ｔに光沢等があっても非接触式センサ９５の検出結果に基づいて精度良く測寸できる。したがって、様々な材料の試験片Ｔを適切に測寸することができる。

【0052】

本実施形態では、測定子９４は、測寸方向に延びる軸部９４Ａを有し、ブラケット９２には、ブッシュ９３が支持され、ブッシュ９３には、軸部９４Ａが測寸方向に摺動可能に保持される。

【0053】

したがって、測定子９４を測寸方向に移動自在に支持させる際に、軸線方向に傾斜することを抑制することができる。

【0054】

また、本実施形態では、ブラケット９２は、鉛直方向に移動可能に支持されることにより測寸方向に沿って移動可能に支持され、測定子９４は、ブラケット９２に鉛直方向に移動自在に支持されている。

【0055】

したがって、試験片Ｔが測寸される方向が鉛直方向であるため、測定子９４が試験片Ｔに接触する場合に、試験片Ｔには測定子９４の重量のみがかかり易い構成である。よって、測定子９４の重量を調節することにより、試験片Ｔに付与される負荷を調節することができる。

【0056】

また、本実施形態では、測厚部材８２を測寸方向に沿って移動させる下側昇降シリンダ８１と、ブラケット９２を測寸方向に沿って移動させる上側昇降シリンダ９１と、下側昇降シリンダ８１および上側昇降シリンダ９１を制御する制御装置１００と、を備え、測定子９４は、測厚部材８２に対向する位置で移動可能に保持され、制御装置１００は、試験片Ｔを測寸する場合に、下側昇降シリンダ８１を制御して測厚部材８２を試験片Ｔの測寸をする測寸位置Ｐ１に移動させると共に、上側昇降シリンダ９１を制御してブラケット９２を接近位置Ｑ１に移動させて測定子９４を試験片Ｔに接触させる。
したがって、測厚部材８２と測定子９４とで試験片Ｔを挟んで測寸でき、試験片Ｔに反りがあっても試験片Ｔを測寸できる。

【0057】

また、本実施形態では、制御装置１００は、試験片Ｔを測寸する場合に、測厚部材８２と測定子９４との間に試験片Ｔが無い状態で、測厚部材８２を測寸位置Ｐ１に移動させると共に、ブラケット９２を接近位置Ｑ１に移動させて測定子９４を測厚部材８２に接触させる。

【0058】

したがって、測定子９４が測厚部材８２に接触する場合の測定子９４の位置を基準にして測定子９４の位置を検出することができ、試験片Ｔを精度良く測寸できる。

【0059】

本実施形態の自動材料試験機１は、試験片Ｔを測寸する測寸装置７０と、測寸された試験片Ｔに試験荷重を付与する試験装置３０と、を備えた自動材料試験機１であって、測寸装置７０は、試験片Ｔの測寸方向の下面Ｔ１に接触する測厚部材８２と、試験片Ｔの測寸方向の上面Ｔ２に接触する測定子９４と、測定子９４を測寸方向に移動自在に保持するブラケット９２と、測定子９４の測寸方向の位置を検出する非接触式センサ９５と、を備え、ブラケット９２は、測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片Ｔを測寸する場合に、試験片Ｔに接近する接近位置Ｑ１に移動することにより測定子９４を試験片Ｔに接触させ、非接触式センサ９５は、測厚部材８２と測定子９４とが試験片Ｔに接触する場合に測定子９４の測寸方向の位置を検出する。

【0060】

したがって、試験片Ｔに接触する測定子９４の測寸方向の位置を検出することで、試験片Ｔの測寸方向の厚みＷを測寸できる。このとき、測定子９４はブラケット９２に対して測寸方向に移動自在であるため、ブラケット９２を接近位置Ｑ１に移動させて測定子９４を試験片Ｔに接触させる際に、試験片Ｔに不要な負荷がかかることを抑制しながら、測定子９４を試験片Ｔに接触させることができる。よって、柔らかい試験片Ｔを精度良く測寸できる。また、測定子９４を介すので、試験片Ｔに光沢等があっても非接触式センサ９５の検出結果に基づいて精度良く測寸できる。したがって、様々な材料の試験片Ｔを適切に測寸することができる。

【0061】

［２．変形例］
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、および応用が可能である。

【0062】

上述した実施形態において、非接触式センサ９５は、測定子９４に対して上方（測寸方向の第二側）に配置されて測定子９４までの距離λを検出する反射型のセンサの構成を説明したが、例えば、測定子９４の移動方向に直交する幅方向に配置されて測定子９４の位置を検出する透過型の非接触式センサでもよい。

【0063】

上述した実施形態において、試験開始起動時に、ゼロ点λ０を検出する構成を説明したが、例えば、パレット１１毎にゼロ点λ０を検出する構成でもよい。また、試験片Ｔ毎にゼロ点λ０を検出する構成にしてもよい。

【0064】

上述した実施形態では、移動機構の一例としての昇降シリンダ８１、９１として、エアシリンダによる構成を説明したが、油圧シリンダや、電動アクチュエータによるシリンダでもよい。

【0065】

上述した実施形態では、当接部材として移動可能な測厚部材８２があることが望ましい。しかし、測厚部材８２が省略された構成でもよい。すなわち、測厚部材８２に代えて、パレット１１が試験片Ｔの下面Ｔ１に当接する当接部材に対応してもよい。

【0066】

上述した実施形態では、測厚部材８２と測定子９４とがそれぞれ一つずつ設けられた構成を説明したが、試験片Ｔの複数の部分の厚みＷを測寸する場合には、測寸する部分に応じて、測厚部材８２と測定子９４とをそれぞれ設けてもよい。また、例えば、スライド駆動機構を設け、一対の測厚部材８２と測定子９４とを試験片Ｔの測寸する部分にスライドさせて試験片Ｔを測寸してもよい。

【0067】

上述した実施形態では、昇降シリンダ８１、９１により、測厚部材８２および測定子９４が試験片Ｔの鉛直方向の厚みＷを測定する構成を説明したが、例えば、鉛直方向に移動する移動機構に代えて、水平方向に移動する移動機構にして、水平方向の長さで試験片の厚みＷを測定してもよい。すなわち、試験片Ｔが起立した状態で厚みＷが測寸される構成でもよい。

【0068】

上述した例示的な実施形態、及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0069】

（第１項）
一態様に係る測寸装置は、試験片を測寸する測寸装置であって、試験片の測寸方向の第一の面に接触する当接部材と、試験片の前記測寸方向の第二の面に接触する測定子と、前記測定子を前記測寸方向に移動自在に保持するブラケットと、前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する非接触式センサと、を備え、前記ブラケットは、前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片を測寸する場合に、試験片に接近する接近位置に移動することにより前記測定子を試験片に接触させ、前記非接触式センサは、前記当接部材と前記測定子とが前記試験片に接触する場合に前記測定子の前記測寸方向の位置を検出してもよい。

【0070】

第１項に記載の測寸装置によれば、試験片に接触する測定子の測寸方向の位置を検出することで、試験片の測寸方向の長さを測寸できる。このとき、測定子はブラケットに対して測寸方向に移動自在であるため、ブラケットを接近位置に移動させて測定子を試験片に接触させる際に、試験片に不要な負荷がかかることを抑制しながら、測定子を試験片に接触させることができる。よって、柔らかい試験片を精度良く測寸できる。また、測定子を介すので、試験片に光沢等があっても非接触式センサの検出結果に基づいて精度良く測寸できる。したがって、様々な材料の試験片を適切に測寸することができる。

【0071】

（第２項）
第１項に記載の測寸装置において、前記測定子は、前記測寸方向に延びる軸部を有し、前記ブラケットには、軸受けが支持され、前記軸受けには、前記軸部が前記測寸方向に摺動可能に保持されてもよい。

【0072】

第２項に記載の測寸装置によれば、測定子を測寸方向に移動自在に支持させる際に、軸線方向に傾斜することを抑制することができる。

【0073】

（第３項）
第１項又は第２項に記載の測寸装置において、前記ブラケットは、鉛直方向に移動可能に支持されることにより前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、前記測定子は、前記ブラケットに鉛直方向に移動自在に支持されていてもよい。

【0074】

第３項に記載の測寸装置によれば、試験片が測寸される方向が鉛直方向であるため、測定子が試験片に接触する場合に、試験片には測定子の重量のみがかかり易い構成である。よって、測定子の重量を調節することにより、試験片に付与される負荷を調節することができる。

【0075】

（第４項）
第１項乃至第３項のいずれか一項に記載の測寸装置において、前記当接部材を前記測寸方向に沿って移動させる第一の移動機構と、前記ブラケットを前記測寸方向に沿って移動させる第二の移動機構と、前記第一の移動機構および前記第二の移動機構を制御する制御装置と、を備え、前記測定子は、前記当接部材に対向する位置で移動可能に保持され、前記制御装置は、試験片を測寸する場合に、前記第一の移動機構を制御して前記当接部材を試験片の測寸をする測寸位置に移動させると共に、前記第二の移動機構を制御して前記ブラケットを前記接近位置に移動させて前記測定子を試験片に接触させてもよい。

【0076】

第４項に記載の測寸装置によれば、当接部材と測定子とで試験片を挟んで測寸でき、試験片に反りがあっても試験片を測寸できる。

【0077】

（第５項）
第４項に記載の測寸装置において、前記制御装置は、試験片を測寸する場合に、前記当接部材と前記測定子との間に試験片が無い状態で、前記当接部材を前記測寸位置に移動させると共に、前記ブラケットを前記接近位置に移動させて前記測定子を前記当接部材に接触させてもよい。

【0078】

第５項に記載の測寸装置によれば、測定子が当接部材に接触する場合の測定子の位置を基準にして測定子の位置を検出することができ、試験片を精度良く測寸できる。

【0079】

（第６項）
一態様に係る試験機は、試験片を測寸する測寸装置と、測寸された試験片に試験荷重を付与する試験装置と、を備えた試験機であって、前記測寸装置は、試験片の測寸方向の第一の面に接触する当接部材と、試験片の前記測寸方向の第二の面に接触する測定子と、前記測定子を前記測寸方向に移動自在に保持するブラケットと、前記測定子の前記測寸方向の位置を検出する非接触式センサと、を備え、前記ブラケットは、前記測寸方向に沿って移動可能に支持され、試験片を測寸する場合に、試験片に接近する接近位置に移動することにより前記測定子を試験片に接触させ、前記非接触式センサは、前記当接部材と前記測定子とが前記試験片に接触する場合に前記測定子の前記測寸方向の位置を検出してもよい。

【0080】

第６項に記載の試験機によれば、試験片に接触する測定子の測寸方向の位置を検出することで、試験片の測寸方向の長さを測寸できる。このとき、測定子はブラケットに対して測寸方向に移動自在であるため、ブラケットを接近位置に移動させて測定子を試験片に接触させる際に、試験片に不要な負荷がかかることを抑制しながら、測定子を試験片に接触させることができる。よって、柔らかい試験片を精度良く測寸できる。また、測定子を介すので、試験片に光沢等があっても非接触式センサの検出結果に基づいて精度良く測寸できる。したがって、様々な材料の試験片を適切に測寸することができる。

【符号の説明】

【0081】

１ 自動材料試験機（試験機）
１１ パレット（当接部材）
３０ 試験装置
７０ 測寸装置
８１ 下側昇降シリンダ（第一の移動機構）
８２ 測厚部材（当接部材）
９１ 上側昇降シリンダ（第二の移動機構）
９２ ブラケット
９３ ブッシュ（軸受け）
９４ 測定子
９４Ａ 軸部
９５ 非接触式センサ
１００ 制御装置
Ｐ１ 測寸位置
Ｑ１ 接近位置
Ｔ 試験片
Ｔ１ 下面（第一の面）
Ｔ２ 上面（第二の面）
Ｗ 厚み（長さ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】