(57)【要約】本開示は、材料試験装置におけるクロスヘッド移動の速度を検証するシステムに関する。線形変位装置が、材料試験装置のクロスヘッドに取り付けられる。線形変位装置は、試験中のクロスヘッドの位置及び変位を測定する。タイマー間隔カウンターにより、試験中のクロスヘッドの移動時間を測定する。この測定は、位置値の差を経過時間によって除算したものに基づいて、クロスヘッド移動の平均速度の正確な計算を可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料試験装置におけるクロスヘッドの速度を計算する方法において、
材料試験装置のクロスヘッドに線形変位測定装置を設けるステップと、
タイマーを設けるステップと、
前記線形変位測定装置を用いて開始時間における線形変位を測定するステップと、
前記タイマーを用いて前記開始時間における時間を測定するステップと、
前記開始時間から終了時間まで前記材料試験装置の前記クロスヘッドを移動させるステップと、
前記線形変位測定装置を用いて終了時間における線形変位を測定するステップと、
前記タイマーを用いて前記終了時間における時間を測定するステップと、
前記開始時間及び前記終了時間における測定された線形変位及び時間を用いて前記クロスヘッドの平均速度を計算するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記線形変位測定装置は、前記材料試験装置の前記クロスヘッドに取り付けられる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記線形変位測定装置はデジタル信号を生成する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記線形変位測定装置からの前記デジタル信号を受信するリニアエンコーダーを設けるステップを更に含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記リニアエンコーダーからの出力を受信するコンピューティングデバイスを設けるステップを更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記タイマーはタイマー間隔カウンターである請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記タイマー間隔カウンターは前記コンピューティングデバイスと通信する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記コンピューティングデバイスは前記材料試験装置と通信する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記コンピューティングデバイスと前記リニアエンコーダーとの間の通信、前記コンピューティングデバイスと前記タイマー間隔カウンターとの間の通信、及び前記コンピューティングデバイスと前記材料試験装置との間の通信は、それぞれ第１のＵＳＢ接続、第２のＵＳＢ接続、及び第３のＵＳＢ接続によって行われる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
材料試験装置におけるクロスヘッドの速度を計算するシステムにおいて、
材料試験装置のクロスヘッドにおける線形変位測定装置と、
タイマーとを具備し、
前記線形変位測定装置は、開始時間における線形変位を測定し、
前記タイマーは、前記開始時間における時間を測定し、
前記材料試験装置の前記クロスヘッドは、前記開始時間から終了時間まで移動し、
前記線形変位装置は、終了時間における線形変位を測定し、
前記タイマーは、前記終了時間における時間を測定し、
前記開始時間及び前記終了時間における測定された線形変位及び時間を用いて、前記クロスヘッドの平均速度を計算するコンピューティングデバイスを具備しているシステム。
【請求項１１】
前記線形変位測定装置は、前記材料試験装置の前記クロスヘッドに取り付けられる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記線形変位測定装置はデジタル信号を生成する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記線形変位測定装置からの前記デジタル信号を受信するリニアエンコーダーを更に備える請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記リニアエンコーダーからの出力を受信するコンピューティングデバイスを更に備える請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記タイマーはタイマー間隔カウンターである請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記タイマー間隔カウンターは前記コンピューティングデバイスと通信する請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コンピューティングデバイスは前記材料試験装置と通信する請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コンピューティングデバイスと前記リニアエンコーダーとの間の通信、前記コンピューティングデバイスと前記タイマー間隔カウンターとの間の通信、及び前記コンピューティングデバイスと前記材料試験装置との間の通信は、それぞれ第１のＵＳＢ接続、第２のＵＳＢ接続、及び第３のＵＳＢ接続によって行われる請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１８年６月２９日に出願された米国特許出願第１６／０２３，０３６号の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく優先権を主張する。この米国特許出願の内容は、引用することによって、その全内容があらゆる目的で本明細書の一部をなす。
【０００２】
本開示は、材料試験装置におけるクロスヘッド移動の速度を検証するシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来技術において、限定はしないがＡＳＴＭ  Ｅ２６５８に従った応力／歪み解析等の材料試験は、繰返し可能かつ予測可能な試験機速度を必要とすることが知られている。機械速度の測定に用いられる装置は、クロスヘッド速度の測定に用いることができる。クロスヘッド速度値の正確性は、材料試験結果の正確性にとって必要不可欠である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本開示の目的は、材料試験装置におけるクロスヘッドの速度の計算及び検証の改善をもたらすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的及び他の目的は、クロスヘッドが或る時間にわたって移動する距離を測定することによる、クロスヘッド移動の検証によって達成される。内部の時間カウンターが、試験機のクロスヘッドに取り付けられた線形変位装置と組み合わせて用いられる。双方の装置は、較正され、アメリカ国立標準技術研究所等の公認の国立計量研究所を通じた国際単位系（ＳＩ）に対する計測トレーサビリティを提供する。
【０００６】
本開示の更なる目的及び利点は、以下の説明及び添付図面から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示のシステムの一実施形態の概略図である。
【図２】本開示のシステムの一実施形態の時間間隔計の上面斜視図である。
【図３】本開示のシステムの一実施形態のタイマー間隔計の背面パネルの内面の斜視図である。
【図４】本開示のシステムの一実施形態のタイマー間隔計の背面パネルの外面の斜視図である。
【図５】本開示のシステムの一実施形態のタイマー間隔計の背面斜視図である。
【図６Ａ】本開示の一実施形態の線形変位装置の一実施形態の伸長形態における平面図である。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態の線形変位装置の一実施形態の後退形態における平面図である。
【図７】本開示の一実施形態の線形変位装置の一実施形態の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、いくつかの図面を通して同様の符号が同様の要素を示しているこれらの図面を詳細に参照すると、図１がシステム１００の概略図であることが見て取られる。限定はしないが応力／歪み測定装置等の材料試験機１０が提供される。材料試験装置１０は、通常、フレーム１２を備え、また、試料又は試験サンプルを把持し、サンプルに負荷又は応力を与えることにより、サンプルの歪みを引き起こす第１のジョー１４及び第２のジョー１６を更に備える。応力と歪みとの相関、及び破断又は他の不良に対する閾値が、材料試験の結果として通常得られる。
【０００９】
線形変位装置１０２が、クロスヘッド又は材料試験機１０における他の好適な場所に取り付けられ、線形変位を表すデジタル信号を（通常、限定はしないが１５ピンのＤ型コネクタ１０４を介して）リニアエンコーダー１０６（通常、限定はしないがHeidenhain社のＮＤ−２８７）の入力部１０７に送信する。リニアデコーダー１０６は、信号を、出力部１０８（通常、９ピンのＤ型コネクタ）を介して、アプリケーションプログラム（通常、限定はしないがＣａｌｐｒｏソフトウェア）を実行するコンピューター１１２（又は他の処理装置）の第１のポート１１０（通常、限定はしないがＵＳＢポート）に送信する。コンピューター１１２は、タイマー間隔カウンター１１８のポート１１７（通常、限定はしないがＵＳＢポート）に接続される第２のポート１１４（通常、限定はしないがＵＳＢポート）を更に備える。コンピューター１１２は、変位を測定しているときのみ用いられる材料試験機１０のサービスポートコネクタ２０に接続される第３のポート１１６（通常、限定はしないがＵＳＢポート）を更に備える。
【００１０】
内部のタイマーカウンター１１８は、電源、コンピューターソフトウェア通信、並びに国内標準及び国際標準に対する較正のための外部トリガー接続に対するインターフェース接続を有する汎用デュアルチャネルパルス入力カウンター（universal dual-channel pulse input counter）を含む。タイマー間隔カウンターは、カリフォルニア州コスタメサ所在のLaurel Electronic Inc.社から購入される。このタイマー間隔カウンターは、時間カウンターとして機能するという特定の要件を伴い、部品番号Ｌ５０２０５ＦＲ−ＩＮＳで示される。
【００１１】
タイマー間隔カウンター１１８は、線形変位装置１０２と併せて用いることで、クロスヘッド及び材料試験装置１０におけるアクチュエーター速度のその場での検証を可能にする。タイマー間隔カウンター１１８は、コンピューター１１２（材料試験ソフトウェアを実行する）と通信し、コンピューター１１２は、カウンターのリセット、スタート、カウンターのストップ、及び経過時間をミリ秒まで読み取るのに必要な通信及びコマンドを提供する。これにより、材料試験装置１０の設定速度を、時間及び変位の測定基準から導出される実際の速度と比較する能力がもたらされる。タイマー間隔カウンター１１８は、国際単位系（ＳＩ）に対する時間測定のトレーサビリティを提供する基準を用いて較正される。
【００１２】
タイマー間隔カウンター１１８の内部、タイマー間隔カウンター１１８の背面パネルの内側、タイマー間隔カウンター１１８の背面パネルの外側、及びタイマー間隔カウンター１１８の背面が、図２、図３、図４、及び図５にそれぞれ示されている。これらの図には、ポート１１７（コンピューター１１２及び関連するソフトウェアを制御し、それらとデータ通信するためのパネルマウントＵＳＢケーブルＢｔｏＢ−Ｆ／Ｍとして示されている）、ジャック１１９（較正中のタイマー間隔カウンター１１８のトリガーのために用いられる７５Ωの凹型ＢＮＣジャックはんだ接点シャーシコネクタ（recessed BNC jack-to-solder point chassis connector））、及びパワーエントリーモジュールレセプタクル１２１が含まれ、これらの全ては、タイマー間隔カウンター１１８の動作モジュール１２３と通信する。
【００１３】
線形変位装置１０２が、図６Ａ、図６Ｂ、及び図７に示されている。線形プローブ２０２が、シャーシ２０４及びベローズ２０５によって摺動可能に取り付けられ、収納される。線形プローブ２０２の遠位端部２０６は、材料試験機１０のクロスヘッドに係合する先端部２０８を受ける。ベローズ２０５の第１の端部２０７は、シャーシ２０４に取り付けられ、ベローズ２０５の第２の端部２０９は、先端部２０８に取り付けられる。シャーシ２０４は、線形プローブ２０２のシャーシ２０４への挿入を測定し、それにより先端部２０８の線形変位を測定する電子機器を備える。この線形変位情報は、図１に更に示されているようなコネクタ１０４（限定はしないが１５ピンのＤ型コネクタ１０４等）によって通信される。
【００１４】
材料試験は、材料試験機１１０の制御ソフトウェア内で設定された速度でクロスヘッドの移動を開始することによって始動される。クロスヘッドが移動する際、線形変位装置１０２により、クロスヘッドの実際の変位を測定する。この変位は、リニアエンコーダー１０６上に表示される。そして、現場サービスエンジニア等のユーザーは、コンピューター１１２のソフトウェアにおける検証を始動し、そのとき、変位値がコンピューター１１２のソフトウェアに読み込まれ、時間間隔カウンター１１８が始動する。所定時間が満了すると、ユーザーは試験を停止し、そのとき、線形変位装置１０２によって計算された変位が再び記録され、時間間隔カウンター１１８が停止し、コンピューター１１２のソフトウェアに読み込まれる。ソフトウェアは、線形変位装置１０６の２つの読取り値間の変位における変化を求め、タイマー間隔カウンター１１８の読取り値から計算される試験の経過時間で除算し、実際の試験速度を求める。ソフトウェアは、機械制御ソフトウェアによる設定速度を、上記で計算された実際の速度と比較し、材料試験機１１０の速度における誤差を求める。
【００１５】
このように、いくつかの上述した目的及び利点は、最も効果的に達成される。本発明の好ましい実施形態が、本明細書において詳細に開示及び説明されてきたが、本発明は、それによって決して限定されるものでないことが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００１６】
１０    材料試験装置
１２    フレーム
１４    第１のジョー
１６    第２のジョー
２０    サービスポートコネクタ
１００    システム
１０２    線形変位装置
１０４    Ｄ型コネクタ
１０６    線形変位装置
１０７    入力部
１０８    出力部
１１０    第１のポート
１１２    コンピューター
１１４    第２のポート
１１６    第３のポート
１１７    ポート
１１８    タイマー間隔カウンター
１１９    ジャック
１２１    パワーエントリーモジュールレセプタクル
１２３    動作モジュール
２０２    線形プローブ
２０４    シャーシ
２０５    ベローズ
２０６    遠位端部
２０７    第１の端部
２０８    先端部
２０９    第２の端部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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