伸び計

材料試験用ひずみ測定装置 – ツビックローエルのコアコンピテンシー

伸び計は、荷重を受けた試験片の伸びを測定するために使用されるひずみ測定装置です。伸び計測はツビックローエルのコアコンピテンシーの1つです。

伸び計には、基本的に接触式と非接触式または光学式の2つの主なカテゴリがあります。接触式伸び計は、クリップ式とセンサーアーム式にさらに分類できます。非接触式または光学式伸び計には、ビデオ伸び計とレーザー伸び計が含まれます。

	接触式伸び計		光学式伸び計
	クリップオン伸び計	センサアーム伸び計	ビデオ伸び計	レーザー伸び計
アプリケーション	原標点距離が設定され、試験片スループットが低い標準アプリケーション向けのコスト効率の高いソリューション	さまざまな試験アプリケーションに簡単に適応可能	さまざまな試験アプリケーションに簡単に適応可能カメラベース：画像は、2D DIC などの追加評価目的に使用できます	高温下での測定用の特殊技術
試験片材料	本質的に硬い試験片	すべて	すべて (高感度試験片や高破壊エネルギー試験片を含む)	金属、セラミック、耐火材料、グラファイト、ガラス
温度	最大200℃まで	最大360℃まで	最大360℃まで	最大2000℃まで
操作	手動	手動から自動まで設定可能	自動：オペレーターの影響を受けず、試験結果の再現性が高い	自動：オペレーターの影響を受けず、試験結果の再現性が高い

伸び計のカテゴリ

アプリケーションに適した伸び計の選択をサポートさせて頂きます。

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伸び計とは？

伸び計は、負荷がかかった材料の伸びを測定するために使用されるひずみ測定装置です。

材料の伸びは、引張試験に関連する引っ張り力などの負荷を受けたときに生じる物理的変形です。引張荷重によって生じるひずみに加えて、伸び計は、周期的試験（疲労試験を含む）、圧縮試験、曲げ試験など、さまざまなタイプの負荷適用下での圧縮変形またはたわみの測定にも役立ちます。
伸び計は、試験片のひずみを直接測定します。これにより、他の試験コンポーネントからの測定の影響が排除され、精度が向上します。
ひずみ測定は、材料の特性値を決定するために必要です。引張弾性率、ヤング率、降伏点、破断時のひずみ、r値、ポアソン比は、伸び計で測定される一般的な値です。この情報は、材料を比較する際に不可欠であり、メーカーが、意図された目的で使用されるときに受ける負荷に耐えられるかどうかを判断するのに役立ちます。
伸び計は、さまざまな業界で使用され、さらに幅広い材料に使用されています。例としては、金属、プラスチック、繊維強化複合材料、エラストマー、フィルム、織物、ロープ、紙、木材などが挙げられます。

接触式伸び計

ひずみ測定用の接触式伸び計は、さらにセンサーアーム伸び計とクリップオン伸び計に分類できます。

センサアーム伸び計クリップオン伸び計

センサアーム伸び計

センサーアーム伸び計は、センサーアームに取り付けられたナイフエッジを介して試験片に直接取り付けられます。ひずみは、センサーアームの角度または移動距離の変化を評価することで測定されます。センサーアーム伸び計技術は実証済みで、理解しやすいものです。これらの伸び計は高度なモジュール性を備えているため、さまざまなテストタスクに簡単に適応して操作できます。コスト効率の高い手動伸び計から、オペレーターの介入をまったく受けず、試験結果の再現性を最大限に高めた完全自動システムまで。

クリップオン伸び計

クリップオン伸び計は、試験片スループットが低い標準テストタスク向けのコスト効率の高いソリューションです。試験片に直接取り付けられます。試験片からセンサーへの測定値の伝送は短く、堅牢であるため、測定精度が高くなります。

ただし、これらの伸び計には柔軟性がありません。設計の観点から、ほとんどの伸び計は原標点距離が設定されており、移動距離が制限されています。

光学式/非接触伸び計

ビデオ伸び計と光学式レーザー伸び計はカメラベースであるため非接触です。したがって、材料特性の判定には影響しません。非接触ひずみゲージのもう1つの利点は、損傷のリスクなしに、重要な試験片の破断点まで使用できることです。光学伸び計の初期ゲージ長は、ゲージマークで示されます。ツビックローエルのビデオ伸び計とレーザー伸び計も、手動でゲージマークを追加することなく使用できます。

光学式lightXtens伸び計は、発光ダイオードに基づいて動作します。この伸び計は、高延性材料 (エラストマー、ロープ、ホイル) または初期ゲージ長の大きい試験片 (スチールロープおよび撚線) の完全自動測定用に特別に設計されています。

ビデオ伸び計レーザー伸び計 lightXtens

ツビックローエルの伸び計を選ぶメリットは？

伸び計は、数十年にわたるアプリケーション技術の経験から生まれた当社のコアコンピタンスの1つです。
当社の伸び計は、他の試験コンポーネントとともに社内で開発および製造されており、完全な試験システムの互換性を保証します。
ツビックローエルの伸び計は、再現性と信頼性の高い試験結果を得るために伸び計の精度が不可欠であるため、標準要件を上回るように設計されています。

選択基準

ASTMやISOなどのほとんど全ての引張試験の規格では、ひずみ測定が必要とされています。それぞれの試験アプリケーションに最適な伸び計は、規格で定められた要件と試験片の材料特性によって異なります。

理想的な伸び計の決定は、6つの主な基準に基づいています。これらには、伸び計の精度、解像度、測定範囲、必要な測定値、伸び計が使用される試験温度など、満たさなければならない特性が含まれます。しかし、主な付加価値は、取り扱いの容易さ、学習曲線の短縮、機能の範囲、試験あたりのコスト、追加オプションによって提供される詳細情報などの機能によって提供されます。

材料と試験片の形状

最適な伸び計の選択プロセスは、材料と試験片の形状の基準から始まります

最大伸長: 必要な測定範囲の計算に重要また、伸びの少ない材料では、通常、より高いレベルの精度が求められます。
接触感度: 薄い材料や接触に敏感な材料をテストする場合、特殊なナイフエッジを備えたセンサーアーム伸び計を使用すると、試験片への影響を最小限に抑えることができます。光学伸び計は、試験片にまったく影響を与えないため、理想的なソリューションを提供します。
破壊挙動: 試験片が破断するまでのテストでは、伸び計が損傷していないことを確認することが重要です。破壊エネルギーが高い場合は、対応する安全機構を備えた光学伸び計またはセンサーアーム伸び計を使用する必要があります。
試験片の寸法: 試験片の寸法によっては、試験片の幅や厚さが極端に広いため、伸び計の選択が制限されます。
試験片の形状: 特別な課題が生じる可能性があります。たとえば、試験片へのアクセスを制限する不規則な形状のコンポーネントなどです。

試験シーケンスと規格

業界標準または会社標準に従ってテストしているかどうか: 試験シーケンスと必要な測定値は、重要な伸び計の特徴を明確に指定します。

負荷の種類: 伸び計が何に使用されているか: 引張、圧縮、曲げ、または周期的テスト一部の伸び計は、4 種類の負荷すべてに使用でき、試験タイプをすばやく変更できるように設計されています。
原標点距離: 通常、標準によって指定されます。伸び計でカバーされる測定範囲は、原標点距離と試験片の最大伸長に基づいています。
精度: 伸び計の精度に関しては、標準では通常、精度クラスまたは等級が参照されます。これらは、測定された偏差と解像度に基づいて伸び計の校正標準で定義されています (ISO 9513、ASTM E83)。
必要な測定値: 特定のテストで決定する測定値と、要件は？たとえば、モジュールはテストの開始時に決定されるため、対応する精度レベルがすでに設定されている必要があります。このレベルの精度は、適切な校正によって保証できます。
ISO 6892-1 メソッド A1 に準拠したクローズドループひずみ速度制御: このタイプのひずみ制御では、伸び計に特別な要件が課されます。試験速度が自動的に調整されるように、伸び計は現在のひずみ値を電子機器に継続的にフィードバックします (ツビックローエルでは、これは 1 秒あたり 2000 回です)。

試験環境

試験環境はどのようなもので、それが伸び計にどのような影響を与えますか？

試験温度: 温度条件下で試験する場合は、適切な伸び計を使用する必要があります。恒温槽または高温炉で使用するために特別に設計された伸び計があり、この環境で非常に高いレベルの精度を提供できます。
空調システムなどからの光の影響や対流により、非接触型光学伸び計の精度が制限されることがあります。
製造環境での試験に影響を与えるほこり、汚れ、振動には、堅牢で低感度の伸び計が必要です。

機能

機能性は付加価値と密接に関係しており、伸び計にはさらに多くの機能があります。

柔軟性: さまざまな用途、試験片の種類、機能に関して非常に柔軟性の高い伸び計は、複数の伸び計を必要としません。
オペレーターの影響: 信頼性の高い試験結果を得るために、オペレーターの影響を軽減または排除することはどの程度重要かオペレーターの影響は、偏差や試験結果のばらつきにつながる可能性があります。
自動化機能: 自動化機能により、オペレーターの影響を軽減し、排除することもできます。これにより、試験結果の繰り返し性と再現性が大幅に向上します。自動機能により、試験エリアの自動測定や測定ポイントのセンタリングから、原標点距離の自動設定やセンサーアームの取り付けと取り外しまで、介入が不要になります。
オプションによる付加価値: 光学伸び計は、カメラを介して試験片の大部分をキャプチャするため、測定からより多くの情報を収集できます。測定は、複数の測定ポイント、2D イメージ相関による全視野ひずみ評価、または試験片の不合格を防ぐ破断位置の自動判定で実行できます。
後付けオプション: これらは将来の投資の安全性を提供します。一部の伸び計は、最初から幅広い用途に対応します。その他の伸び計は、将来の時点で後付けすることで、追加の用途に簡単に適応できます。

ハンドリング

取り扱いの容易さは、ユーザーを最前線に置きます。

ユーザープロファイル: マシンを操作するのは誰か事前のトレーニングをほとんど受けない、試験手順をほとんど変更せずにテストを実行する、絶えず入れ替わる生産担当者でしょうか？それとも、試験シーケンスのすべての段階を非常に柔軟に制御し、幅広い機能にアクセスできるようにしたい専門家でしょうか？伸び計とソフトウェアは、ユーザーのタイプに応じて調整できます。
トレーニング要件: 自動化された機能により、トレーニング要件が大幅に削減されます。これには、直感的な操作、明確な構造、および操作手順への適応性を備えたソフトウェアプログラムが含まれます。
変更の労力: さまざまなアプリケーションを頻繁に変更する場合は、システムの変更に必要な労力も考慮する必要があります。変更にはどのくらいの時間がかかるか、1人で実行できるか、プロセス中にエラーが発生する可能性はあるかなどです。
試験片のマーキング: 試験片によっては、光学式伸び計で試験片のマーキングが必要になる場合と、そうでない場合があります。試験片と実行するテストに応じて調整できるさまざまなマーキングオプションに加えて、光学式システムではマーキングなしで測定することもできます。このような場合、試験片表面の粗さが使用され、ソフトウェアを介して試験片に仮想ゲージマークが適用されます。

予算とコスト

コストに関しては、取得後の数年間に焦点を当てることが重要です。

取得コスト: 最初は非常に重要ですが、伸び計 (およびシステム全体) の操作にかかるコストが低いため、取得コストの高さをすぐに補うことができます。
トレーニングのコストは、必要なトレーニングの量とシステムを使用するオペレーターの数によって異なります。
テストあたりのコストと可能な試験片スループット: オペレーターがシステムの操作に費やす時間が長いほど、テストの実行に必要な時間も長くなります。
システムの変換または変更に必要な時間: アプリケーションの変更に合わせてシステムを変更するには時間がかかります。良い例は、恒温槽を使用するときに必要な変換です。この場合、1 人の担当者が変更を行うことができれば、多くの時間を節約できます。
フォローアップテストのコスト: システムの精度と再現性の欠如により、追加コストが発生します。値のばらつきが大きすぎる場合は、入念なフォローアップテストが必要です。人件費に加えて、新しい材料費も発生します。したがって、信頼性の高いテスト結果がここで重要な役割を果たします。
メンテナンスコスト: 最後に、継続的なメンテナンス費用も重要です。摩耗しない部品や、ほこりの多い生産環境での使用のための特別な配置によって、メンテナンス費用を削減できます。