(57)【要約】【課題】  極めて簡易な構成でありながら、材料試験時において試験力をより正確に測定することが可能な材料試験機および材料試験方法を提供する。【解決手段】  第１ロータリエンコーダ３７により取得された上アームの高さ位置に基づいて、記憶部９２に記憶したテーブルからその高さ位置に対応する補正値を呼び出すとともに、第２ロータリエンコーダ３８により取得された下アームの高さ位置に基づいて、記憶部９２に記憶したテーブルからその高さ位置に対応する補正値を呼び出す。そして、呼び出された一対の補正値により、ロードセル１５により測定された試験力を補正する。【選択図】        図４
2014238285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片の両端を把持する上つかみ具および下つかみ具と、
前記上つかみ具と前記下つかみ具との間隔を変更することにより試験片に試験力を付与する試験力付与機構と、
前記試験片に付与された試験力を検出するための試験力検出器と、
前記試験片における標線間の伸びを検出するための変位計と、
を備えた材料試験機において、
前記変位計は、
試験片における上側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え、前記試験片に試験力が付与されることで昇降する上アームと、
前記上アームと同程度の重量を有する第１カウンターウエイトと、
第１プーリに巻回されるとともに、その両端が前記上アームおよび前記第１カウンターウエイトと接続された第１索体と、
前記上アームの高さ位置を検出するための第１高さ位置検出器と、
試験片における下側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え、前記試験片に試験力が付与されることで昇降する下アームと、
前記下アームと同程度の重量を有する第２カウンターウエイトと、
第２プーリに巻回されるとともに、その両端が前記下アームおよび前記第２カウンターウエイトと接続された第２索体と、
前記上アームの高さ位置を検出するための第２高さ位置検出器と、
を備えるとともに、
前記第１高さ位置検出器で検出した上アームの高さ位置と、前記第２高さ位置検出器で検出した下アームの高さ位置とに基づいて、前記試験力検出器で検出した試験力を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記補正手段は、
前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係と、前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とを記憶する記憶部と、
前記第１高さ検出器により検出した上アームの高さ位置と、前記第２高さ位置検出器により検出した下アームの高さ位置と、前記記憶部に記憶した前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係および前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とから、前記試験力検出器で検出した試験力を補正する補正部と、
を備える材料試験機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の材料試験機において、
前記第１索体および前記第２索体は、歯付きベルトである材料試験機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の材料試験機において、
前記第１高さ位置検出器は前記第１プーリに連結された第１ロータリエンコーダであり、
前記第２高さ位置検出器は前記第２プーリに連結された第２ロータリエンコーダである材料試験機。
【請求項５】
試験片の両端を上つかみ具および下つかみ具により把持して、前記上つかみ具と前記下つかみ具との間隔を変更することにより試験片に試験力を付与し、試験力検出器により試験力を検出するとともに、試験片における上側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え前記試験片に試験力が付与されることで昇降する上アームと、前記上アームと同程度の重量を有する第１カウンターウエイトと、第１プーリに巻回されるとともにその両端が前記上アームおよび前記第１カウンターウエイトと接続された第１索体と、前記上アームの高さ位置を検出するための第１高さ位置検出器と、試験片における下側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え前記試験片に試験力が付与されることで昇降する下アームと、前記下アームと同程度の重量を有する第２カウンターウエイトと、第２プーリに巻回されるとともにその両端が前記下アームおよび前記第２カウンターウエイトと接続された第２索体と、前記上アームの高さ位置を検出するための第２高さ位置検出器と、を備えた変位計により、前記試験片における標線間の伸びを検出する材料試験方法において、
前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係と、前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とを記憶する記憶工程と、
前記第１高さ検出器により検出した上アームの高さ位置と、前記第２高さ位置検出器により検出した下アームの高さ位置と、前記記憶工程において記憶した前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係および前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とから、前記試験力検出器で検出した試験力を補正する補正工程と、
を備えることを特徴とする材料試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片に試験力を付与するとともに、そのときの標線間の変位を測定する材料試験機および材料試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような材料試験機は、試験片の両端を上つかみ具および下つかみ具により把持して、上つかみ具と下つかみ具との間隔を変更することにより試験片に試験力を付与し、このときの試験力を試験力検出器により検出するとともに、試験片における標線間の変位を変位計により検出する構成を有する。
【０００３】
このような材料試験機に使用される変位計は、伸び計とも呼称されるものであり、試験片における上側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備えた上アームと、この上アームと同程度の重量を有する第１カウンターウエイトと、第１プーリに巻回されるとともにその両端が上アームおよび第１カウンターウエイトと接続された第１ワイヤーと、第１プーリの回転角度位置を検出する第１ロータリエンコーダと、試験片における下側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備えた下アームと、この下アームと同程度の重量を有する第２カウンターウエイトと、第２プーリに巻回されるとともにその両端が下アームおよび第２カウンターウエイトと接続された第２ワイヤーと、第２プーリの回転角度位置を検出する第２ロータリエンコーダと、を備えるものが使用されている（特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２１００７号公報
【特許文献２】特開２００１−８３０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の材料試験機は、上アームおよび下アームと同程度の重量を有する第１、第２カウンターウエイトの作用により、上アームおよび下アームを極めて小さな力で昇降させることが可能となる。このため、試験片を上アームおよび下アームにおける各接触子により挟持した状態においても、試験片に付与された試験力を正確に測定することが可能となる。
【０００６】
しかしながら、上アームおよび下アームが大きく上昇した場合においては、第１プーリおよび第２プーリにおける左右両側の第１ワイヤーおよび第２ワイヤーの長さが異なることにより第１ワイヤーおよび第２ワイヤーの重量の差の影響が無視できなくなる。すなわち、上アームが大きく上昇した場合においては、第１プーリにおける上アーム側に接続された第１ワイヤーの総重量が、カウンターウエイト側に接続された第１ワイヤーの総重量より小さくなる。同様に、下アームが大きく上昇した場合においては、第２プーリにおける下アーム側に接続された第２ワイヤーの総重量が、カウンターウエイト側に接続された第２ワイヤーの総重量より小さくなる。
【０００７】
このような第１、第２ワイヤーの総重量の差は、上アームおよび下アームを昇降させるために必要な力に影響を与えることになり、その結果、材料試験時に試験力検出器により検出した試験力に基づく材料試験の精度に影響を与えることになる。このような問題は、上アームおよび下アームの位置の測定精度を向上させることを目的として、第１、第２ワイヤーに替えて第１、第２ワイヤーより重量の大きい歯付きベルト等を使用した場合に、さらに顕著となる問題である。
【０００８】
このような問題に対応するため、第１、第２ワイヤーを一対のプーリに巻回されたエンドレス構造のものとし、上アームおよび下アームの位置にかかわらず各プーリの両側のワイヤーの重量が常に一定となる構成を採用することも考えられるが、このような構成を採用した場合には、装置構造が複雑となり、また、装置コストも上昇するという問題を生ずる。
【０００９】
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、極めて簡易な構成でありながら、材料試験時において試験力をより正確に測定することが可能な材料試験機および材料試験方法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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、試験片の両端を把持する上つかみ具および下つかみ具と、前記上つかみ具と前記下つかみ具との間隔を変更することにより試験片に試験力を付与する試験力付与機構と、前記試験片に付与された試験力を検出するための試験力検出器と、前記試験片における標線間の伸びを検出するための変位計と、を備えた材料試験機において、前記変位計は、試験片における上側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え、前記試験片に試験力が付与されることで昇降する上アームと、前記上アームと同程度の重量を有する第１カウンターウエイトと、第１プーリに巻回されるとともに、その両端が前記上アームおよび前記第１カウンターウエイトと接続された第１索体と、前記上アームの高さ位置を検出するための第１高さ位置検出器と、試験片における下側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え、前記試験片に試験力が付与されることで昇降する下アームと、前記下アームと同程度の重量を有する第２カウンターウエイトと、第２プーリに巻回されるとともに、その両端が前記下アームおよび前記第２カウンターウエイトと接続された第２索体と、前記上アームの高さ位置を検出するための第２高さ位置検出器と、を備えるとともに、前記第１高さ位置検出器で検出した上アームの高さ位置と、前記第２高さ位置検出器で検出した下アームの高さ位置とに基づいて、前記試験力検出器で検出した試験力を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補正手段は、前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係と、前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とを記憶する記憶部と、前記第１高さ検出器により検出した上アームの高さ位置と、前記第２高さ位置検出器により検出した下アームの高さ位置と、前記記憶部に記憶した前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係および前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とから、前記試験力検出器で検出した試験力を補正する補正部と、を備える。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記第１索体および前記第２索体は、歯付きベルトである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第１高さ位置検出器は前記第１プーリに連結された第１ロータリエンコーダであり、前記第２高さ位置検出器は前記第２プーリに連結された第２ロータリエンコーダである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、試験片の両端を上つかみ具および下つかみ具とより把持して、前記上つかみ具と前記下つかみ具との間隔を変更することにより試験片に試験力を付与し、試験力検出器により試験力を検出するとともに、試験片における上側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え前記試験片に試験力が付与されることで昇降する上アームと、前記上アームと同程度の重量を有する第１カウンターウエイトと、第１プーリに巻回されるとともにその両端が前記上アームおよび前記第１カウンターウエイトと接続された第１索体と、前記上アームの高さ位置を検出するための第１高さ位置検出器と、試験片における下側の標線部分を挟持するための一対の接触子を備え前記試験片に試験力が付与されることで昇降する下アームと、前記下アームと同程度の重量を有する第２カウンターウエイトと、第２プーリに巻回されるとともにその両端が前記下アームおよび前記第２カウンターウエイトと接続された第２索体と、前記上アームの高さ位置を検出するための第２高さ位置検出器と、を備えた変位計により、前記試験片における標線間の伸びを検出する材料試験方法において、前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係と、前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とを記憶する記憶工程と、前記第１高さ検出器により検出した上アームの高さ位置と、前記第２高さ位置検出器により検出した下アームの高さ位置と、前記記憶工程において記憶した前記上アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係および前記下アームの高さ位置とそのときの前記試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とから、前記試験力検出器で検出した試験力を補正する補正工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１および請求項５に記載の発明によれば、従来の材料試験に対して特別な構成を追加することなく、材料試験時において、上アームおよび下アームの配置に対応して索体の重量の影響を考慮することにより、材料試験時の試験力をより正確に測定することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、上アームの高さ位置とそのときの試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係および下アームの高さ位置とそのときの試験力検出器で検出した試験力の補正値との関係とを利用して試験力検出器で検出した試験力を補正することにより、材料試験時の試験力をより正確に測定することが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、索体として比較的重量の大きな歯付きベルトを使用した場合においても、その重量の影響を考慮して、材料試験時の試験力をより正確に測定することが可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、第１、第２ロータリエンコーダの作用により、上アームおよび下アームの高さ位置を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る材料試験機１の概要図である。
【図２】変位計２の概要図である。
【図３】変位計２の要部を示す斜視図である。
【図４】この発明に係る材料試験機１の主要な制御系を示すブロック図である。
【図５】上アーム２１と第１カウンターウエイト３９との昇降状態を示す説明図である。
【図６】上アーム２１の移動距離と、そのときに上アーム２１を移動させるために必要な力との関係を示すグラフである。
【図７】この発明に係る材料試験機における材料試験時の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、この発明に係る材料試験機１の概要図である。なお、図１においては、変位計２における後述する標線設定棒２５および支持ブロック３１等の図示を省略している。
【００２１】
材料試験機１は、ベース１１上に立設された左右一対の支柱１２と、一対の支柱１２の最上部において左右に架け渡されたクロスヨーク１３からなるフレームに対して、昇降可能に配設されたクロスヘッド１４を備える。クロスヘット１４は、一対の支柱１２に内蔵されたねじ棹の作用により昇降する構成となっている。ベース１１上には、試験片１００の下端部を把持するための下チャック１７が配設されている。一方、クロスヘッド１４には、試験片１００の上端部を把持するための上チャック１６が、ロードセル１５を介して配設されている。
【００２２】
この材料試験機１においては、上チャック１６および下チャック１７により試験片１００の上下両端を把持したままクロスヘッド１４を上方に移動させることにより、試験片１００に対して引張力を付与する。このときに試験片１００に付与される引張荷重は、試験力として、上チャック１６に接続されたロードセル１５によって測定される。また、このときの試験片１００の伸びは、変位計２によって測定される。
【００２３】
次に、変位計２の構成について説明する。図２は、変位計２の概要図である。なお、図２においても、後述する標線設定棒２５および支持ブロック３１等の図示を省略している。
【００２４】
変位計２は、鉛直方向に向けて配設されたシャフト１０と、軸受２０の作用によりシャフト１０に対して昇降可能で、かつ、シャフト１０を中心に回動可能に配設された上アーム２１と、軸受３０の作用によりシャフト１０に対して昇降可能で、かつ、シャフト１０を中心に回動可能に配設された下アーム２２とを備える。上アーム２１の下面には、試験片１００における上側の標線部分を挟持するための後述する一対の接触子５１、５２を有する挟持部２３が付設されている。また、下アーム２２の上面には、試験片１００における下側の標線部分を挟持するための後述する一対の接触子５３、５４を有する挟持部２４が付設されている。
【００２５】
ここで、試験片１００における標線は、試験片１００自体に形成され、あるいは、書き込まれたものでもよく、また、試験片１００の表面に貼着された標線シールに記載されたものでもよい。さらには、この標線は、実際に試験片１００に表示されたものではなく、仮想的なものであってもよい。
【００２６】
上アーム２１の後端に配設されたネジ３３には、第１歯付きベルト４１が接続されている。この第１歯付きベルト４１のネジ３３とは逆側の端部には、第１カウンターウエイト３９が接続されており、また、この第１歯付きベルト４１は第１歯付きプーリ３５に巻回されている。軸受２０、上アーム２１およびそこに接続された各種の部品の総重量と第１カウンターウエイト３９の重量とは釣り合っており、上アーム２１は小さな力で昇降可能となっている。第１歯付きプーリ３５の回転量は第１歯付きプーリ３５と同軸状に配設された第１ロータリエンコーダ３７により測定され、第１歯付きプーリ３５の回転量と直径等から、上アーム２１の昇降距離が計算される。
【００２７】
同様に、下アーム２２の後端に配設されたネジ３４には、第２歯付きベルト４２が接続されている。この第２歯付きベルト４２のネジ３４とは逆側の端部には、第２カウンターウエイト４０が接続されており、また、この第２歯付きベルト４２は第２歯付きプーリ３６に巻回されている。軸受３０、下アーム２２およびそこに接続された各種の部品の総重量と第２カウンターウエイト４０の重量とは釣り合っており、下アーム２２は小さな力で昇降可能となっている。第２歯付きプーリ３６の回転量は第２歯付きプーリ３６と同軸状に配設された第２ロータリエンコーダ３８により測定され、第２歯付きプーリ３６の回転量と直径等から、下アーム２２の昇降距離が計算される。
【００２８】
図３は、変位計２の要部を示す斜視図である。
【００２９】
上アーム２１は、上述したように、軸受２０の作用により、シャフト１０に対して昇降可能で、かつ、シャフト１０を中心に回動可能に配設されている。上アーム２１の下面には、試験片１００における上側の標線部分を挟持するための一対の接触子５１、５２を有する挟持部２３が付設されている。これらの接触子５１、５２は、試験片１００における上側の標線部分を挟持するための互いに近接する挟持位置と、試験片１００を挟持状態から開放するための互いに離隔する挟持位置との間を移動可能となっている。
【００３０】
この上アーム２１の下面には、標線設定棒２５が下方に向けて配設されている。この標線設定棒２５は、上アーム２１の接触子５１、５２による試験片１００の挟持位置と上アーム２１の接触子５３、５４による試験片１００の挟持位置との距離を、試験片１００における標線間の距離（ＧＬ／Ｇａｕｇｅ  Ｌｅｎｇｔｈ）と一致させる目的で使用されるものである。
【００３１】
下アーム２２は、上述したように、軸受３０の作用により、シャフト１０に対して昇降可能で、かつ、シャフト１０を中心に回動可能に配設されている。この下アーム２２は、支持ブロック３１により支持されている。下アーム２２の上面には、試験片１００における下側の標線部分を挟持するための一対の接触子５３、５４を有する挟持部２４が付設されている。これらの接触子５３、５４は、試験片１００における下側の標線部分を挟持するための互いに近接する挟持位置と、試験片１００を挟持状態から開放するための互いに離隔する挟持位置との間を移動可能となっている。
【００３２】
図４は、この発明に係る材料試験機１の主要な制御系を示すブロック図である。
【００３３】
この発明に係る材料試験機１は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭおよび制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等から構成され、装置全体を制御する制御部９０を有する。この制御部９０は、後述するように、上アーム２１の高さ位置と下アーム２２の高さ位置とに基づいて、ロードセル１５で検出した試験力を補正する補正手段として機能する。
【００３４】
また、この制御部９０は、上アーム２１の高さ位置とそのときのロードセル１５で検出した試験力の補正値との関係と、下アーム２２の高さ位置とそのときのロードセル１５で検出した試験力の補正値との関係とを記憶する記憶部９２と、上アーム２１の高さ位置と、下アーム２２の高さ位置と、記憶部９２に記憶した上アーム２１の高さ位置とそのときの試験力の補正値との関係および下アーム２２の高さ位置とそのときの試験力の補正値との関係とから、ロードセル１５で検出した試験力を補正する補正部９１とを備える。さらに、この制御部９０は、上述した第１ロータリエンコーダ３７、第２ロータリエンコーダ３８およびロードセル１５と接続されている。
【００３５】
以上の構成を有する材料試験機１により試験片１００に対して材料試験を実行するときには、最初に、試験片１００の両端を材料試験機１の上チャック１６および下チャック１７により把持する。このときには、材料試験を行う試験片１００に対応する標線設定棒２５が、上アーム２１に配設されているものとする。また、上アーム２１における接触子５１、５２と下アーム２２における接触子５３、５４とは、予め、互いに離隔する方向に移動しているものとする。
【００３６】
この状態でオペレータは、上アーム２１または下アーム２２のいずれか一方を持ち、上アーム２１における接触子５１、５２と下アーム２２における接触子５３、５４とを試験片１００を挟持するのに適した位置に移動させる。このときには、上アーム２１と下アーム２２とは、これらの上アーム２１および下アーム２２が標線設定棒２５等により互いに連結されていることから、互いに同期して回動する。そして、上アーム２１における接触子５１、５２と下アーム２２における接触子５３、５４との距離は、標線設定棒２５の作用により、予め試験片１００における標線間の距離となっていることから、試験片１００の上下の標線部分を、上アーム２１における接触子５１、５２と下アーム２２における接触子５３、５４とにより容易に挟持することが可能となる。
【００３７】
試験片１００を上アーム２１における接触子５１、５２と下アーム２２における接触子５３、５４とにより挟持すれば、材料試験機１により材料試験を開始する。このときには、試験片１００の上端を把持している上チャック１６が上昇を始めると、試験片１００は引き伸ばされ、それに伴って上アーム２１と下アーム２２がそれぞれ上方に移動していく。この移動量は図２に示す第１ロータリエンコーダ３７および第２ロータリエンコーダ３８によって測定され、上アーム２１の移動量と下アーム２２の移動量の差が試験片１００の伸び量として測定される。そして、このようにして得られた試験片１００の伸び量と、図１に示すロードセル１５によって測定された試験力とに基づいて、試験片１００に対する材料試験についての演算が行われる。
【００３８】
このとき、上アーム２１および下アーム２２の高さ位置によっては、第１歯付きベルト４１および第２歯付きベルト４２の重量により、上アーム２１および下アーム２２を上昇させるために必要な力が変化することから、それがロードセル１５により検出した試験力に基づく材料試験の精度に影響を与えることになる。このため、この発明に係る材料試験機１においては、上アーム２１の高さ位置と、下アーム２２の高さ位置と、記憶部９２に記憶した上アーム２１の高さ位置とそのときの試験力の補正値との関係および下アーム２２の高さ位置とそのときの試験力の補正値との関係とから、ロードセル１５で検出した試験力を補正する構成を採用している。
【００３９】
以下、この点について説明する。図５は、上アーム２１と第１カウンターウエイト３９との昇降状態を示す説明図である。
【００４０】
図５（ａ）は、上アーム２１と第１カウンターウエイト３９とが略同一の高さ位置に配置された状態を示している。この状態においては、第１歯付きプーリ３５に巻回された上アーム２１側の歯付きベルト４１と第１カウンターウエイト３９側の歯付きベルト４１の長さは、いずれも、Ｌ１となっている。このため、第１歯付きプーリ３５に巻回された上アーム２１側の歯付きベルト４１と第１カウンターウエイト３９側の歯付きベルト４１の重量は、おおよそ同一である。
【００４１】
一方、図５（ｂ）に示すように、上アーム２１が上昇し、これに伴って第１カウンターウエイト３９が下降した場合においては、第１歯付きプーリ３５に巻回された上アーム２１側の歯付きベルト４１の長さはＬ１より短いＬ３となり、第１歯付きプーリ３５に巻回された第１カウンターウエイト３９側の歯付きベルト４１の長さはＬ１より長いＬ２となる。このため、第１歯付きプーリ３５に巻回された第１カウンターウエイト３９側の歯付きベルト４１の長さが上アーム２１側の歯付きベルト４１の長さより長くなり、歯付きベルト４１による重量は、第１歯付きプーリ３５に巻回された第１カウンターウエイト３９側で大きくなり、上アーム２１側の歯付きベルト４１側で小さくなることになる。
【００４２】
図６は、上アーム２１の移動距離と、そのときに上アーム２１を移動させるために必要な力との関係を示すグラフである。
【００４３】
このグラフは、上アーム２１が、図５（ａ）に示す状態から８００ｍｍ上昇する間に、上アーム２１を移動させるために必要な力がどのように変化するかを示すものである。なお、このグラフの横軸は、上アーム２１に上昇距離であり、縦軸は上アーム２１を上昇させるのに必要となる力である。このグラフにおいては、上アーム２１が上昇することで、第１歯付きプーリ３５に巻回された第１カウンターウエイト３９側の歯付きベルト４１の長さが上アーム２１側の歯付きベルト４１の長さより長くことにより、歯付きベルト４１による重量が、第１歯付きプーリ３５に巻回された第１カウンターウエイト３９側で大きくなり、上アーム２１側の歯付きベルト４１側で小さくなることで、上アーム２１を移動させるために必要な力が徐々に小さくなることが示されている。
【００４４】
図１に示すロードセル１５による試験力の検出値は、試験片１００に付与された力と、上アーム２１および下アーム２２を昇降させるときに生ずる力の合計値となっている。そして、上アーム２１および下アーム２２を昇降させるときに生ずる力は、予め、オフセット値として考慮されている。しかしながら、図６に示すように、材料試験を実行しているときに上アーム２１および下アーム２２を昇降させるときに生ずる力が変化した場合には、試験片１００に付与された試験力を正確に測定することができないことになる。このため、この発明に係る材料試験機１においては、上アーム２１および下アーム２２の高さ位置に応じて、ロードセル１５で検出した試験力を補正する構成を採用している。
【００４５】
図７は、この発明に係る材料試験機１における材料試験時の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
この発明に係る材料試験機１で材料試験を実行する前には、上アーム２１の高さ位置とそのときのロードセル１５により検出された試験力の補正値との関係と、下アーム２２の高さ位置とそのときのロードセル１５により検出された試験力の補正値との関係とを示すテーブルを作成し、予め、図４に示す記憶部９２に記憶しておく（ステップＳ１）。この場合においては、上アーム２１と下アーム２２とを所定のストロークだけ昇降したときの、各高さ位置における上アーム２１を移動させるために必要な力と下アーム２２を移動させるために必要な力を測定し、各高さ位置における測定値をロードセル１５により検出された試験力の補正値としてテーブルの形式で記憶部９２に記憶しておく。
【００４７】
以上の準備段階が完了すれば、材料試験を開始する。このときには、上アーム２１および下アーム２２の位置を取得する(ステップＳ２)。すなわち、上アーム２１の高さ位置を第１ロータリエンコーダ３７により取得するとともに、下アーム２２の高さ位置を第２ロータリエンコーダ３８により取得する。このとき、第１、第２ロータリエンコーダとしてアブソリュート型のものを使用したときには、絶対位置から上アーム２１および下アーム２２の位置を取得し、インクリメンタル型のものを使用したときには、ゼロ点通過後の計測値により上アーム２１および下アーム２２の位置を取得する。
【００４８】
次に、先に記憶した補正値を呼び出す(ステップＳ３)。すなわち、第１ロータリエンコーダ３７により取得された上アーム２１の高さ位置に基づいて、記憶部９２に記憶したテーブルからその高さ位置に対応する補正値を呼び出すとともに、第２ロータリエンコーダ３８により取得された下アーム２２の高さ位置に基づいて、記憶部９２に記憶したテーブルからその高さ位置に対応する補正値を呼び出す。そして、呼び出された一対の補正値により、ロードセル１５により測定された試験力を補正する(ステップＳ４)。このときには、ロードセル１５により測定された試験力から、一対の補正値を減算することで、真の試験力を得ることができる。これら上アーム２１および下アーム２２の位置取得と、補正値の呼び出しと、試験力の補正は、図４に示す補正部９１により実行される。
【００４９】
補正後の試験力は、そのときの標線間の伸び量、すなわち、第１ロータリエンコーダ３７により取得された上アーム２１の高さ位置および第２ロータリエンコーダ３８により取得された下アーム２２の高さ位置とともに、記憶される(ステップＳ５)。このような動作は、試験片１００に対する材料試験が終了するまでの間、予め設定された一定時間毎に実行される(ステップＳ６)。
【００５０】
以上のように、この発明に係る材料試験機１においては、上アーム２１の高さ位置と、下アーム２２の高さ位置と、記憶部９２に記憶した上アーム２１の高さ位置とそのときの試験力の補正値との関係および下アーム２２の高さ位置とそのときの試験力の補正値との関係とから、ロードセル１５で検出した試験力を補正する構成を採用することから、上アーム２１および下アーム２２の配置に対応して第１、第２歯付きベルト４１、４２の重量の影響を考慮することにより、材料試験時の試験力を、従来以上に正確に測定することが可能となる。
【００５１】
なお、上述した実施形態においては、上アーム２１および下アーム２２を昇降駆動するために、タイミングベルト等とも呼称される歯付きベルト（コグドベルト）を使用したが、例えば、チェーンやワイヤー等の他の索状体を使用してもよい。この明細書で述べる索状体とは、上アーム２１および下アーム２２と第１カウンターウエイト３９および第２カウンターウエイト４０とをプーリを介して連結しうる構成を有する、各種のベルト状体あるいは紐状体を指す。
【符号の説明】
【００５２】
１      材料試験機
２      変位計
１０    シャフト
１１    ベース
１２    支柱
１３    クロスヨーク
１４    クロスヘッド
１５    ロードセル
１６    上チャック
１７    下チャック
２０    軸受
２１    上アーム
２２    下アーム
２３    挟持部
２４    挟持部
２５    標線設定棒
３０    軸受
３１    支持ブロック
３２    ネジ部材
３５    第１歯付きプーリ
３６    第２歯付きプーリ
３７    第１ロータリエンコーダ
３８    第２ロータリエンコーダ
３９    第１カウンターウエイト
４０    第２カウンターウエイト
４１    第１歯付きベルト
４２    第２歯付きベルト
５１    接触子
５２    接触子
５３    接触子
５４    接触子
９０    制御部
９１    補正部
９２    記憶部
１００  試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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