【手続補正書】
【提出日】平成27年2月18日(2015.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置が直線的に移動する変位部材の変位量をプーリの回転量に変換して検出する変位検出器であって、
前記変位部材に接続され、張力が与えられた状態で前記プーリに回巻され、前記変位部材の移動に伴って移動するワイヤーと、
前記プーリに接続され、前記プーリの回転を検出してパルス信号を出力するロータリエンコーダからなる回転検出手段と、
前記回転検出手段が出力したパルス信号のパルスレートを変換するパルスレート変換部と、
前記パルスレート変換部により変換された信号を計数するとともに、該計数値を前記変位量に換算する計数処理部と、
を備えることを特徴とする変位検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の変位検出器において、
前記パルスレート変換部は、電子ギア分子と電子ギア分母の値でギア比が決定される電子ギアを備え、
前記電子ギア分子の値を、予め規定した複数の値の内のいずれかに変更する切換手段を備える変位検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の変位検出器において、
前記電子ギア分子の値を補正し、補正した前記電子ギア分子の値を前記パルスレート変換部に与える補正手段をさらに備える変位検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の変位検出器において、
前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の回転角とその回転角に対応付けた補正値とを表す校正値テーブルに基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた前記電子ギア分子の値を決定する変位検出器。
【請求項５】
請求項３に記載の変位検出器において、
前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の補正値を表す正弦波の回転角と、前記正弦波の大きさおよびオフセット量を設定し、前記正弦波の回転角と、前記正弦波の大きさおよびオフセット量に基づいて、その回転角に対応付けた補正値を算出し、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた前記電子ギア分子の値を決定する変位検出器。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の変位検出器において、
前記パルスレート変換部は、
入力された１つの信号ごとに前記切換手段により設定した所定の値を加えた前記電子ギア分子の正または負の値に前記電子ギア分子の値の正または負の逆符号となる前記電子ギア分母の値を加算する動作を繰り返し、加算後の値を積算値として保持する累算器と、
前記回転検出手段が検出した信号が正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記電子ギア分母の正または負の値を累算器に加える値として選択するセレクタと、を備え、
前記積算値に前記電子ギア分子の値を加算したときの値と前記電子ギア分母の値との比較に基づいて信号を出力するとともに、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が前記電子ギア分母の値の２倍と等しいまたは前記電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が前記電子ギア分母の値と等しいまたは前記電子ギア分母の値より大きくなるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が前記電子ギア分母の値より小さくなるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力する変位検出器。
【請求項７】
材料試験を行う際に使用され、材料試験に供される試験片に取り付けられて該試験片の伸びを計測するためのレバーを備える伸び測定装置であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の変位検出器を備え、
前記変位部材は前記レバーであることを特徴とする伸び測定装置。
【請求項８】
互いに対向する一対の負荷部材の間に試験片を配設し、前記一対の負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより該試験片に対して引張負荷を加えつつ該試験片の伸びを測定する材料試験機であって、
前記試験片の伸びを請求項７に記載の伸び測定装置により測定することを特徴とする材料試験機。
【請求項９】
互いに対向する一対の負荷部材の間に試験片を配設し、前記一対の負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより該試験片に対して引張または圧縮試験を行う材料試験機であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の変位検出器を備え、
前記変位部材は前記一対の負荷部材のうちの前記一方であることを特徴とする材料試験機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】変位検出器、伸び測定装置および材料試験機
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、試験片に対して引張試験または圧縮試験などの材料試験を行う際に用いられる変位検出器および伸び測定装置、さらには、それらを含む材料試験機に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
材料試験機は、たとえば、テーブルと、このテーブルに支柱を介して連結された上部クロスヘッドと、テーブルと上部クロスヘッドとを同期して昇降させるラムシリンダと、支柱に沿って昇降可能な下部クロスヘッドと、この下部クロスヘッドを昇降させる一対のネジ棹と、テーブルまたは上部クロスヘッドと下部クロスヘッドとの間に負荷される試験力を検出する力検出センサとを備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ところが、プーリの直径および円周長は加工誤差を含むものであり、ワイヤーの直径はワイヤー自体の伸び率により変化する。このため、ワイヤーの所定の移動量あたりのパルス数が、個々の変位検出器によりばらついてしまい、現実のロータリエンコーダ１回転あたりの負荷部材の移動量も計算値とは微妙に異なっている。このように、ロータリエンコーダ１回転あたりのラムシリンダのストローク精度や試験片の変位検出精度に影響が及んでいる。これに対し、ストローク精度や変位検出精度を規定値以内に収めるために直径の異なるワイヤーを複数用意しておき、目標精度を確保できるワイヤーに適宜張り替える等の対応がなされているが、ワイヤーの張り替えには手間がかかるという問題がある。また、プーリの加工精度をより精密なものとすることも考えられるが、装置が割高になるという問題がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
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、負荷部材の移動量の誤差を低減することができる変位検出器および伸び測定装置、さらには、それらを含む材料試験機を提供することを目的とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、位置が直線的に移動する変位部材の変位量をプーリの回転量に変換して検出する変位検出器であって、前記変位部材に接続され、張力が与えられた状態で前記プーリに回巻され、前記変位部材の移動に伴って移動するワイヤーと、前記プーリに接続され、前記プーリの回転を検出してパルス信号を出力するロータリエンコーダからなる回転検出手段と、前記回転検出手段が出力したパルス信号のパルスレートを変換するパルスレート変換部と、前記パルスレート変換部により変換された信号を計数するとともに、該計数値を前記変位量に換算する計数処理部と、を備えることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
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、前記パルスレート変換部は、電子ギア分子と電子ギア分母の値でギア比が決定される電子ギアを備え、前記電子ギア分子の値を、予め規定した複数の値の内のいずれかに変更する切換手段を備える。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電子ギア分子の値を補正し、補正した前記電子ギア分子の値を前記パルスレート変換部に与える補正手段をさらに備える。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の回転角とその回転角に対応付けた補正値とを表す校正値テーブルに基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた前記電子ギア分子の値を決定する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の補正値を表す正弦波の回転角と、前記正弦波の大きさおよびオフセット量を設定し、前記正弦波の回転角と、前記正弦波の大きさおよびオフセット量に基づいて、その回転角に対応付けた補正値を算出し、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた前記電子ギア分子の値を決定する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記パルスレート変換部は、入力された１つの信号ごとに前記切換手段により設定した所定の値を加えた前記電子ギア分子の正または負の値に前記電子ギア分子の値の正または負の逆符号となる前記電子ギア分母の値を加算する動作を繰り返し、加算後の値を積算値として保持する累算器と、前記回転検出手段が検出した信号が正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記電子ギア分母の正または負の値を累算器に加える値として選択するセレクタと、を備え、前記積算値に前記電子ギア分子の値を加算したときの値と前記電子ギア分母の値との比較に基づいて信号を出力するとともに、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が前記電子ギア分母の値の２倍と等しいまたは前記電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が前記電子ギア分母の値と等しいまたは前記電子ギア分母の値より大きくなるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が前記電子ギア分母の値より小さくなるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項７に記載の発明は、材料試験を行う際に使用され、材料試験に供される試験片に取り付けられて該試験片の伸びを計測するためのレバーを備える伸び測定装置であって、請求項１から６項のいずれか１項に記載の変位検出器を備え、前記変位部材は前記レバーであることを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項８に記載の発明は、互いに対向する一対の負荷部材の間に試験片を配設し、前記一対の負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより該試験片に対して引張負荷を加えつつ該試験片の伸びを測定する材料試験機であって、前記試験片の伸びを請求項７に記載の伸び測定装置により測定することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、互いに対向する一対の負荷部材の間に試験片を配設し、前記一対の負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより該試験片に対して引張または圧縮試験を行う材料試験機であって、請求項１から６のいずれか１項に記載の変位検出器を備え、前記変位部材は前記一対の負荷部材のうちの前記一方であることを特徴とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項１から請求項６に記載の発明によれば、プーリの回転を検出する検出手段が出力した信号のパルスレートを、パルスレート変換部により変換することにより、プーリのワイヤーを張り替えることなく、プーリおよびワイヤーの加工誤差を吸収し、ワイヤーの移動量から求められる負荷部材の移動量の誤差を低減することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項４または請求項５に記載の発明によれば、ロータリエンコーダの回転角の関数として表される補正値を算出し、ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する補正手段を備えることから、プーリとロータリエンコーダの回転軸の偏心によって発生する、ロータリエンコーダ１回転未満のワイヤー移動量の誤差を補正することが可能となる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、パルスレート変換部は累算器を備え、累算器が保持する積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍以上になるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の１倍以上になるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し，積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくなるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力することから、一連の出力信号の不連続点の位置を等間隔に分配することができ、プーリおよびワイヤーの加工誤差等を一定の間隔に分散して吸収させてパルスの全体的な接続を滑らかなものとすることが可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、プーリおよびワイヤーを利用した伸び測定装置に請求項１から６に記載された変位検出器を使用するから、プーリおよびワイヤーの加工誤差等を吸収して伸び量の測定を正確に行うことができる。
請求項８に記載の発明によれば、試験片の伸び測定に請求項７に記載の伸び測定装置を使用するから、プーリおよびワイヤーの加工誤差等を吸収して試験片の伸び量の測定を正確に行うことができる。
請求項９に記載の発明によれば、試験片に負荷を与える負荷部材の変位量測定に請求項１から６に記載された変位検出器を使用するから、プーリおよびワイヤーの加工誤差等を吸収して負荷部材のストローク量の測定を正確に行うことができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
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はこの発明に係る変位検出器を備えている材料試験機の概要図であり、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
ラムシリンダ２５は、シリンダ室２５ａに圧油を供給することによりラム２５ｂが伸長する構成を有する。そして、ラム２５ｂが伸長することにより、テーブル２１、一対の支柱２２および上部クロスヘッド２４が同期して上昇する。このテーブル２１および上部クロスヘッド２４の上昇により、引張試験を行うときには上つかみ具３１および下つかみ具３２によりその両端を把持された試験片１０に引張荷重が付与され、圧縮試験を行うときには圧盤２８とテーブル２１との間に配置された試験片１１に圧縮荷重が付与される。このラムシリンダ２５の動作は、ラムシリンダ２５に圧油を供給する油圧源３８により駆動制御される。そして、この油圧源３８は、制御部３５により制御される。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ロータリエンコーダ５１が正方向に回転し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合、アキュムレータ７２の値が＋４０００となったときに、アキュムレータ７２の値に−「分母」の値−２０００を加算（ステップＳ７）した後のアキュムレータ７２の値は＋２０００となる。さらにその後に、ＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力がなく出力タイミング信号が発生（ステップＳ５）した場合、レジスタ７６に保持されている値は＋２０００であるため、第１比較器７４による比較結果はレジスタ＝分母となる（ステップＳ６）。そうすると、セレクタ７３より−「分母」の−２０００が選択されて加算器７７に加えられ、ＵＰパルスが出力される（ステップＳ７）。すなわち、ロータリエンコーダ５１が正方向に回転し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合の例では、２０００回の入力信号のうちの２回は、１の入力パルスに対してＵＰパルスを２出力することがあることになる。これは、ロータリエンコーダ５１のパルスレートが電子ギア分子／電子ギア分母＝２００２／２０００の電子ギア比率での変換を受けていると言える。なお、ロータリエンコーダ５１が逆方向に回転し、ＤＯＷＮパルスが入力された場合や、ロータリスイッチ６１の設定により電子ギア分子の値が異なる場合でも、同様の考え方が成立する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
なお、アドレス生成部８１ではパルスカウンタを利用しているが、このパルスカウンタは、メモリ９１に記憶した校正値を呼び出すアドレスが得られるものであればよく、パルスカウンタに限定されない。このパルスカウンタは、上述したパルスレート変換回路６０からの出力パルスを計数するカウンタ６２とは別のものである。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
この実施形態では、上述した第２実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の位相に応じて補正した電子ギア分子の値をパルスレート変換回路６０に与える構成としている。一方で、この実施形態では、パルスレート変換回路６０に与える電子ギア分子の値を求める補正回路９０に、メモリ９２、乗算器９３および加算器９４を備え、さらにメモリ９２、乗算器９３、加算器９４のそれぞれに、ロータリスイッチ９５、９６、９７が接続されている。なお、ロータリスイッチ９５、９６、９７は、上述した第１実施形態におけるロータリスイッチ６１と同様に、１６段階に切換可能な構成となっている。しかし、これらロータリスイッチ９５、９６、９７の切換数は、１６段階に限定されるものではない。