(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試体に繰返し荷重を加える材料試験機において、
前記繰返し荷重または前記供試体の変位量を検出する検出手段と、
前記供試体に繰返し荷重を加える各サイクルにおいて検出された変位量または荷重の最大値と最小値との差から計算した振幅の変動率を演算し、この変動率が所定値を越えたタイミングで、前記検出手段で検出される変位量または荷重を記憶保持する制御手段とを備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
供試体に繰返し荷重を加える材料試験機において、
前記繰返し荷重または前記供試体の変位量を検出する検出手段と、
前記供試体に繰返し荷重を加える各サイクルにおいて検出された変位量または荷重の最大値と最小値との差から計算した振幅の変動率を演算し、この変動率が所定値を越えると試験を終了する制御手段とを備えることを特徴とする材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供試体に繰返し荷重を加えて疲労試験を行なう材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
繰返し荷重による疲労試験においては、従来、予めデータ記憶保持のタイミングとなる複数のデータ記憶基準荷重と、試験終了のタイミングとなる試験終了基準荷重をそれぞれ入力しておき、検出された荷重がデータ記憶基準荷重を下回るたびに次のサイクルのデータを記憶保持し、検出された荷重が試験終了基準荷重を下回るとアクチュエータを停止して試験を終了している。
【０００３】
したがって、操作者は供試体の材質などから予め適正な基準荷重を想定して入力する必要があり、熟練度が必要であった。また、新素材などでは基準荷重を適切に設定するのが困難な場合もあった。
【０００４】
本発明の目的は、データ記憶保持のタイミングや試験終了のタイミングとなる基準値を予め入力する必要のない疲労試験に適した材料試験機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１による材料試験機は、供試体に繰返し荷重を加える材料試験機において、前記繰返し荷重または前記供試体の変位量を検出する検出手段と、前記供試体に繰返し荷重を加える各サイクルにおいて検出された変位量または荷重の最大値と最小値との差から計算した振幅の変動率を演算し、この変動率が所定値を越えたタイミングで、前記検出手段で検出される変位量または荷重を記憶保持する制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項２による材料試験機は、供試体に繰返し荷重を加える材料試験機において、前記繰返し荷重または前記供試体の変位量を検出する検出手段と、前記供試体に繰返し荷重を加える各サイクルにおいて検出された変位量または荷重の最大値と最小値との差から計算した振幅の変動率を演算し、この変動率が所定値を越えると試験を終了する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１では、振幅変動率が所定値を越えるとデータを記憶し、請求項２では振動率が所定値を越えると試験を終了する。
【０００７】
【実施の形態】
図１〜図３により本発明による材料試験機の一実施の形態を説明する。図１に示すように、材料試験機は、油圧アクチュエータなどからなり供試体に繰返し荷重を与える試験機駆動部１と、供試体に負荷される荷重を検出して検出信号を送出するロードセルや供試体の変位量を検出して検出信号を送出する変位計等の計測器２と、試験機駆動部１を予め定めた条件で駆動するために駆動命令信号を送出するとともに、計測器２から送出されてくる検出信号の計測値を各サイクルごとに所定の時間間隔で採取するとともに、各サイクルごとに計測値のピーク値（最大値と最小値）を検出する制御装置３とを備える。また、材料試験機は、制御装置３から送出される採取データ、ピーク値を入力して各種データ処理を実行し、データ処理の結果に応じてデータ採取命令や試験停止命令を制御装置３に送出するパーソナルコンピュータ４と、パーソナルコンピュータ４のデータ処理結果等を表示するディスプレイモニタ５とを備える。
【０００８】
図２はパーソナルコンピュータ４で実行される処理手順の一例を示すもので、ステップＳ１では。制御装置３で検出した１サイクル中の最大値と最小値をサイクル数と対で読み込み、ステップＳ２で現在のサイクル数が基準振幅を採取するために予め定めたサイクル数か判定する。たとえば１００サイクル目を基準振幅採取サイクルに設定しておけば、１００サイクルまではステップＳ２が否定され、１００サイクル以降に肯定されてステップＳ３に進む。ステップＳ３では、１００サイクル以降の各サイクルにおいて、最大値と最小値の差から振幅を計算する。ステップＳ４では、基準振幅のデータが既に記憶済みか否かを判定し、記憶済みでない場合にはステップＳ５に進み、ステップＳ３で計算した振幅を基準振幅として記憶してステップＳ１に戻る。したがって、いったんステップＳ５で基準振幅を記憶した後にステップＳ３で計算される振幅は基準振幅ではなく、現在のサイクルの振幅である。
【０００９】
既に基準振幅が記憶済みあればステップＳ６で現在のサイクルの振幅と記憶した基準振幅とに基づいて、
【数１】
｛（基準振幅−現在のサイクルの振幅）／基準振幅｝×１００…（１）
から振幅変動率（％）を計算する。次いでステップＳ７で振幅変動率をデイスプレイモニタ５に表示する。この振幅変動率から供試体の疲労の程度、すなわち疲労試験の進行状況が把握できる。
【００１０】
本例では、制御装置３が各サイクルごとに所定の時間間隔でデータを採取するが、全データを試験結果として記憶することは記憶容量などから現実的でなく、特定時期の単一サイクルのデータまたは特定時期の連続した複数のサイクルのデータを周期的にパーソナルコンピュータ４側に送出して記憶保持するようにしている。そして、その特定時期を定めるにあたって振幅変動率を基準とするものである。データを記憶保持するタイミングとして予め複数の基準変動率が設定され、試験停止タイミングとして予め１つの試験停止基準変動率が設定されている。データ記憶基準変動率はたとえば１０％、２０％、３０％、４０％であり、試験停止基準変動率は５０％である。
【００１１】
ステップＳ８において、ステップＳ６で計算された振幅変動率がデータ記憶基準変動率を越えるたびにステップＳ９でデータ採取命令を制御装置３に送出する。次いで、ステップＳ１０で制御装置３からのデータ送信を待ち、受信されるとステップＳ１１でデータを記憶する。データ記憶基準変動率を越えるまではステップＳ８が否定されてステップＳ１２に進む。ステップＳ１１の実行後もステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ステップＳ６で計算された振幅変動率が試験停止基準変動率を越えたかを判定し、越えるまではステップＳ１に戻ってステップＳ１〜ステップＳ１２を繰返す。振幅変動率が試験停止基準変動率を越えるとステップＳ１３で制御装置３に停止命令を送出する。
【００１２】
図３は制御装置３側で実行される処理手順の一例を示すもので、まずステップＳ２１でパーソナルコンピュータ４から停止命令が送信されているか判定する。停止命令が送信されたらステップＳ３２に進み、試験機駆動部１に停止命令を送信して試験を終了する。ステップＳ２１が否定されるとステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４と進み、計測器２から送られてくる検出信号を所定の時間間隔でサンプリングし、１サイクル分のデータがサンプリングされるとステップＳ２５でそのサイクルの最大値と最小値を検出し、ステップＳ２６でパーソナルコンピュータ４に最大値と最小値を送信する。最大値と最小値はサイクル数（番号）とともに送信される。
【００１３】
ステップＳ２７では、パーソナルコンピュータ４からデータ記憶命令が送られてきたかを判定し、データ記憶命令が受信されるまではステップＳ２１に戻り、データ記憶命令の受信によりステップＳ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１に進み、データ記憶命令が受信された直後のひとつのサイクルのデータをサンプリングしてパーソナルコンピュータ４に送信する。
【００１４】
すなわち、制御装置３は、パーソナルコンピュータ４からデータ記憶命令が送られてくるとその直後のひとつのサイクルのデータを所定時間間隔で採取してサイクル数とともにパーソナルコンピュータ４に送出する。パーソナルコンピュータ４は送られてきたデータをメモリに記憶する。こうして、後でデータ処理に使用するデータ数を極力減らして採取し、記憶容量の有効利用を図りつつ所要のデータを記憶することになる。また、制御装置３は、試験停止命令により試験機駆動部１に停止指令を送出して試験を終了する。
【００１５】
このような材料試験機によれば、予め基準振幅を採取するサイクル数を入力し、そのサイクル数に達すると検出信号の最大値と最小値の差から振幅を計算して基準振幅として記憶する。そして、それ以降は各サイクルごとに最大値と最小値から振幅を計算し、式（１）により各サイクルごとに振幅変動率を計算する。振幅変動率が１０、２０、３０、４０％を越えるごとに制御装置３は直後のサイクルのデータを採取してパーソナルコンピュータ４に送出し、パーソナルコンピュータ４はそのデータを記憶する。また、５０％を越えると制御装置３は試験を停止する。
【００１６】
したがって、従来のように基準荷重を予め予想して入力する必要がなく、熟練度を要求しない試験が可能となるばかりか、新素材のように疲労の程度を予測する基準荷重の予想が困難が場合でも、基準振幅を採取するサイクル数だけを設定するだけで、疲労の程度に応じたデータ採取と試験終了が可能となる。
【００１７】
また、変位フィードバック制御の両振り疲労試験では、検出信号の最大値（引張り最大荷重）は時間経過とともに変動し、最小値（圧縮最大荷重）は時間経過とともに変動する。圧縮側の片振り試験、引張り側の片振り試験では最大値と最小値の時間経過変動はそれぞれ異なる。ところが、従来のように最大値側の荷重を基準としてデータ採取や試験停止を判定すると、試験の種類によって必ずしも適切な周期でのデータ採取が行なわれないおそれがある。すなわち、疲労の程度は供試体の剛性の低下として捉えることができるが、最大荷重だけで剛性の低下を的確に捉えることはできない。本例のように、最大値と最小値の差である振幅と基準振幅とに基づいて振幅変動率を計算し、その変動率を監視する場合、剛性の低下が正しく把握できる。
【００１８】
以上の実施の形態では荷重の振幅変動率について説明したが、変位の振幅変動率を計算して同様にデータ記憶のタイミングと試験終了のタイミングを決定することもできる。また以上では、データ記憶命令の直後のひとつのサイクルのデータをパーソナルコンピュータ４で記憶するようにしたが、複数のサイクルのデータを記憶するようにしてもよい。さらに、データ記憶基準変動率や停止基準変動率は１０、２０、３０、４０、５０％に限定されず、適宜決定すればよい。基準振幅は試験中に適宜リセットすることもできる。
【００１９】
以上の実施の形態と請求項との対応において、計測器２が検出手段を、制御装置３やパーソナルコンピュータ４が制御手段をそれぞれ構成する。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明による材料試験機は、予め設定したサイクル数の検出信号の最大値と最小値の差を基準振幅として計算し、その後の各時点で計算した振幅と基準振幅とに基づいて振幅変動率を計算し、振幅変動率がデータ記憶基準値に達するとデータを採取記憶するようにし、あるいは、振幅変動率が試験停止基準値に達すると試験を終了するようにしたので、予め基準荷重値を入力せずにデータ記憶保持のタイミングや試験終了のタイミングが適切に設定でき、熟練度が必要のない操作性の良い材料試験機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による材料試験機における制御ブロックの一例を示す図
【図２】図１のパーソナルコンピュータ４で実行される処理手順を示すフローチャート
【図３】図１の制御装置３で実行される処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１  試験駆動部
２  計測器
３  制御装置
４  パーソナルコンピュータ
５  デイスプレイモニタ
【図１】
0003608273.tif 000002
【図２】
0003608273.tif 000003
【図３】
0003608273.tif 000004