(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度測定機構を備えた材料試験機において、
測温抵抗体と、
前記測温抵抗体が摂氏ゼロ度を測定したときの当該測温抵抗体の抵抗値と等しい抵抗値を有する第１の抵抗器と、
前記測温抵抗体が最大測定温度を測定したときの当該測温抵抗体の抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の抵抗器と、
増幅回路と、
前記第１の抵抗器、前記第２の抵抗器および前記測温抵抗体を、前記増幅回路に選択的に接続する切替スイッチと、
表示部と、
前記試験片の変位量を測定する変位量測定手段と、
前記増幅回路からの信号に基づいて前記測温抵抗体で測定した温度を前記表示部に表示させるとともに、前記変位測定手段により測定された材料試験時の前記試験片の変位量を前記表示部に表示させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記切替スイッチにより前記第１の抵抗器と前記増幅回路が接続されたときに前記表示部に摂氏ゼロ度が表示され、前記切替スイッチにより前記第２の抵抗器と前記増幅回路とが接続されたときに前記表示部に最大測定温度がフルスケールとして表示されるように温度表示制御を行うとともに、前記変位量測定手段により測定された最大測定変位がフルスケールとして表示されるように変位量表示制御を行うことを特徴とする材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料試験機において、例えば樹脂等の試験片に対して引っ張り試験等を行う場合においては、材料試験時の雰囲気温度を測定する場合がある。また、材料試験時に試験片の温度を制御しながら材料試験を行う場合もある。特許文献１には、試験片の周囲の温度を制御する雰囲気炉を備えた材料試験機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８３２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３は、従来の材料試験機において、温度センサ９１で測定した温度を表示部９４に表示するための構成を示すブロック図である。
【０００５】
温度センサ９１で計測した温度を材料試験機本体９３のアナログ電圧入力ポートから取り込む場合においては、温度センサ９１側においては、温度センサ用アンプ９２を利用して、温度センサ９１のアナログ電圧出力におけるゼロボルト電圧調整とフルスケール電圧調整を行うとともに、温度を電圧に変換するときの係数について、ゼロボルト出力時の温度と単位温度あたりの電圧の傾きとの両方の設定を行う必要がある。また、材料試験機本体９３側においては、アナログ電圧入力ポートにおけるゼロボルト電圧調整とフルスケール電圧調整を行うとともに、温度を電圧に変換するときの係数について、ゼロボルト入力時の温度と単位温度あたりの電圧の傾きとの両方の設定を行う必要がある。
【０００６】
また、材料試験機本体９３側において、温度を電圧に変換するときの係数について、ゼロボルト入力時の温度と単位温度あたりの電圧の傾きとの設定を行うときには、その基準となる基準電圧電源を準備する必要がある。このため、これらの作業は極めて煩雑なものとならざるを得ない。
【０００７】
このため、例えば、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢを利用して、デジタル通信により温度情報をコンピュータに取り込む手法を採用することも考えられるが、この場合においては、専用のプロトコルを実装したソフトウエアが必要となる。
【０００８】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基準電圧電源を準備したり煩雑な調整を行うことなく、材料試験時の温度を表示することが可能な材料試験機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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、温度測定機構を備えた材料試験機において、測温抵抗体と、前記測温抵抗体が摂氏ゼロ度を測定したときの当該測温抵抗体の抵抗値と等しい抵抗値を有する第１の抵抗器と、前記測温抵抗体が最大測定温度を測定したときの当該測温抵抗体の抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の抵抗器と、増幅回路と、前記第１の抵抗器、前記第２の抵抗器および前記測温抵抗体を、前記増幅回路に選択的に接続する切替スイッチと、表示部と、前記試験片の変位量を測定する変位量測定手段と、前記増幅回路からの信号に基づいて前記測温抵抗体で測定した温度を前記表示部に表示させるとともに、前記変位測定手段により測定された材料試験時の前記試験片の変位量を前記表示部に表示させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記切替スイッチにより前記第１の抵抗器と前記増幅回路が接続されたときに前記表示部に摂氏ゼロ度が表示され、前記切替スイッチにより前記第２の抵抗器と前記増幅回路とが接続されたときに前記表示部に最大測定温度がフルスケールとして表示されるように温度表示制御を行うとともに、前記変位量測定手段により測定された最大測定変位がフルスケールとして表示されるように変位量表示制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、基準電圧電源を準備したり、煩雑な調整作業を行ったりすることなく、測温抵抗体により測定した温度を表示部に容易に表示することが可能となる。
【００１１】
また、材料試験時の試験片の変位量を表示するための表示部に温度表示を行うことが可能となる。このため、例えば、既存の装置に温度測定機能を付加する場合においても、新たに表示部を追加する必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明を適用する材料試験機の概要図である。
【図２】この発明に係る材料試験機の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】従来の材料試験機において、温度センサ９１で測定した温度を表示部９４に表示するための構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明を適用する材料試験機の概要図である。
【００１４】
この材料試験機は、テーブル１６と、このテーブル１６上に鉛直方向を向く状態で回転可能に立設された一対のねじ棹１１、１２と、これらのねじ棹１１、１２に沿って移動可能なクロスヘッド１３と、このクロスヘッド１３を移動させて試験片１０に対して試験力を付与するための負荷機構３０とを備える。
【００１５】
クロスヘッド１３は、一対のねじ棹１１、１２に対して、図示を省略したナットを介して連結されている。各ねじ棹１１、１２の下端部には、負荷機構３０におけるウォーム減速機３２、３３が連結されている。このウォーム減速機３２、３３は、負荷機構３０の駆動源であるサーボモータ３１と連結されており、サーボモータ３１の回転がウォーム減速機３２、３３を介して、一対のねじ棹１１、１２に伝達される構成となっている。サーボモータ３１の回転によって、一対のねじ棹１１、１２が同期して回転することにより、クロスヘッド１３は、これらのねじ棹１１、１２に沿って昇降する。
【００１６】
クロスヘッド１３には、試験片１０の上端部を把持するための上つかみ具２１が付設されている。一方、テーブル１６には、試験片１０の下端部を把持するための下つかみ具２２が付設されている。引っ張り試験を行う場合には、試験片１０の両端部をこれらの上つかみ具２１および下つかみ具２２により把持した状態で、クロスヘッド１３を上昇させることにより、試験片１０に試験力（引張荷重）を負荷する。
【００１７】
このときに、試験片１０に作用する試験力はロードセル１４によって検出され、制御部２３に入力される。また、試験片１０における標点間の距離の変位量は、変位計１５により測定され、制御部２３に入力される。また、試験片１０付近の雰囲気温度は、温度測定ユニット２５を利用して測定され、増幅回路２４で増幅された後、制御部２３に入力される。
【００１８】
制御部２３はコンピュータやシーケンサーおよびこれらの周辺機器によって構成されており、ロードセル１４および変位計１５からの試験力データおよび変位量データを取り込んでデータ処理を実行する。サーボモータ３１は、この制御部２３により、フィードバック制御される。また、制御部２３は、温度測定ユニット２５から増幅回路２４を介して入力された信号を処理する。また、この制御部２３は、材料試験時の試験片１０の変位量を表示するための表示部４１と接続されている。
【００１９】
図２は、この発明に係る材料試験機の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【００２０】
この材料試験機は、測温抵抗体としてのＮＴＣサーミスタ５１と、摂氏０度相当固定抵抗器５２と、摂氏５０度相当固定抵抗器５３とから構成される温度測定ユニット２５を備える。この温度測定ユニット２５は、切替スイッチ５４および増幅回路２４を介して、材料試験機本体における制御部２３と接続されている。温度測定ユニット２５からの信号は、増幅回路２４により増幅され、アナログ電圧出力として制御部２３におけるアナログ電圧入力ポートに出力される。
【００２１】
ここで、切替スイッチ５４は、ＮＴＣサーミスタ５１と、摂氏０度相当固定抵抗器５２と、摂氏５０度相当固定抵抗器５３とを選択的に増幅回路２４に接続する機能を有する。この切替スイッチ５４としては、マニュアルで切替動作を実行するものを使用してもよく、また、電気信号等に基づいて自動的に切替可能なものを使用してもよい。
【００２２】
温度測定ユニット２５におけるＮＴＣサーミスタ５１は、温度の上昇に対してその抵抗値が減少するサーミスタである。このＮＴＣサーミスタ５１は、温度と抵抗値とがほぼ比例関係となることから、温度検出用に広く使用されている。
【００２３】
温度測定ユニット２５における摂氏０度相当固定抵抗器５２は、ＮＴＣサーミスタ５１が摂氏ゼロ度を測定したときの抵抗値と等しい抵抗値を有している。すなわち、ＮＴＣサーミスタ５１における温度と抵抗値との関係は、ＮＴＣサーミスタ５１の製造メーカにより公表されている。このため、この摂氏０度相当固定抵抗器５２の抵抗値は、ＮＴＣサーミスタ５１が摂氏ゼロ度を測定したときの抵抗値となるように設定される。
【００２４】
同様に、温度測定ユニット２５における摂氏５０度相当固定抵抗器５３は、ＮＴＣサーミスタ５１が摂氏５０度を測定したときの抵抗値と等しい抵抗値を有している。すなわち、摂氏５０度相当固定抵抗器５３の抵抗値は、摂氏０度相当固定抵抗器５２と同様、ＮＴＣサーミスタ５１が摂氏５０度を測定したときの抵抗値となるように設定されている。
【００２５】
なお、この実施形態に係る材料試験機においては、温度測定ユニット２５における最大測定温度を摂氏５０度に設定している。また、この材料試験機においては、変位計１５の最大測定変位は５０ｍｍとなっている。すなわち、この材料試験機においては、温度のフルスケール値は摂氏５０度であり、変位のフルスケール値は５０ｍｍとなっている。
【００２６】
以上のような構成を有する材料試験機においては、温度測定ユニット２５の設置時に、材料試験機本体における制御部２３のアナログ電圧入力ポートの調整を行う。この場合においては、最初に、切替スイッチ５４を切り換えて、摂氏０度相当固定抵抗器５２と増幅回路２４とを接続する。この状態において、制御部２３のアナログ電圧入力ポートのゼロを調整する。すなわち、この状態において、表示部４１の表示が０度となるように、制御部２３において調整を実行する。
【００２７】
次に、切替スイッチ５４を切り換えて、摂氏５０度相当固定抵抗器５３と増幅回路２４とを接続する。この状態において、制御部２３のアナログ電圧入力ポートのフルスケールを調整する。すなわち、この状態において、表示部４１の表示がフルスケール、すなわち５０度となるように、制御部２３において調整を実行する。
【００２８】
しかる後、切替スイッチ５４を切り換えて、ＮＴＣサーミスタ５１と増幅回路２４とを接続する。また、変位計１５による変位の測定値に対する表示部４１の表示がフルスケール、すなわち最大測定変位である５０ｍｍとなるように、制御部２３において調整を実行する。
【００２９】
以上の調整工程を実行した後に、材料試験を行う。この材料試験時には、温度測定ユニット２５におけるＮＴＣサーミスタ５１を使用しての温度測定工程が実行される。このときには、制御部２３においてゼロおよびフルスケールの調整が行われていることから、ＮＴＣサーミスタ５１により測定した温度を正確に表示部４１に表示することが可能となる。また、この表示部４１には、試験片１０の変位量が表示される。
【００３０】
上述したように、この発明に係る材料試験機においては、基準電圧電源を準備したり煩雑な調整を行うことなく、材料試験時の温度を表示することが可能となる。このため、稼働中の材料試験機に温度検出機能を追加する場合等においても、その作業は容易となる。また、ＮＴＣサーミスタ５１により検出した温度を、試験片１０の変位量を表示するための表示部４１に表示することができることから、温度表示のための表示部を追加することなく、稼働中の材料試験機に温度検出機能を追加することが可能となる。
【００３１】
なお、上述した実施形態においては、測温抵抗体としてＮＴＣサーミスタを使用しているが、その他のサーミスタを使用してもよく、また、サーミスタ以外の測温抵抗体を使用してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 試験片
１１ ねじ棹
１２ ねじ棹
１３ クロスヘッド
１４ ロードセル
１５ 変位計
１６ テーブル
２１ 上つかみ具
２２ 下つかみ具
２３ 制御部
２４ 増幅回路
２５ 温度測定ユニット
３０ 負荷機構
３１ サーボモータ
４１ 表示部
５１ ＮＴＣサーミスタ
５２ 摂氏０度相当固定抵抗器
５３ 摂氏５０度相当固定抵抗器
５４ 切替スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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