(57)【要約】【目的】複数の試験片に同一の試験条件を設定する無線タグを用いた材料試験機を提供する。【構成】パレット１２には、試験条件が記録された無線タグ１２Ａが装着される。つかみ具７，８には、その種別、試験最大荷重などが記録された無線タグ３０が装着される。制御装置２０は、無線タグ３０から送信されたつかみ具種別や試験最大荷重をモニタ２４に表示する一方、無線タグ１２Ａから送信された試験条件をモニタ２４に表示する。治具情報と試験条件は比較される。たとえば、引張試験用つかみ具が装着されているとき、パレット１２の無線タグ１２Ａから読み込まれた試験条件が曲げ試験に設定されている場合には試験を禁止する。そして、曲げ試験に適した推奨治具をモニタ２４に表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた試験条件にしたがって治具を介して試験片に負荷を与える負荷手段と、
試験片搬送容器に設けられた無線タグとの間で情報を授受する通信手段と、
前記無線タグから送信され前記通信手段で受信した情報に基づいて、前記試験片搬送容器に収容された試験片の試験条件を認識し、その試験条件に基づいて前記負荷手段を制御して試験片に負荷を与え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】
予め定めた試験条件にしたがって治具を介して試験片に負荷を与える負荷手段と、
試験片に設けられた無線タグとの間で情報を授受する通信手段と、
前記無線タグから送信され前記通信手段で受信した情報に基づいて、前記試験片の試験条件を認識し、その試験条件に基づいて前記負荷手段を制御して試験片に負荷を与え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３】
請求項１または２材料試験機において、
前記治具の使用に関する情報（治具情報）を記録した無線タグを前記治具に設け、
前記制御手段から出力される試験条件と前記治具の無線タグから読み出される前記治具情報とを比較する比較手段と、
この比較手段による比較結果が不一致の場合に試験を禁止する禁止手段とをさらに有することを特徴とする材料試験機。
【請求項４】
請求項１の材料試験機において、
前記無線タグから出力される情報は前記搬送容器の識別番号であり、
前記制御手段は、前記識別番号と前記試験条件を対応づけたデータベースを有し、受信した識別情報に基づいて前記データベースから試験条件を検索して出力することを特徴とする材料試験機。
【請求項５】
請求項２の材料試験機において、
前記無線タグから出力される情報は前記試験片の識別番号であり、
前記制御手段は、前記識別番号と前記試験条件を対応づけたデータベースを有し、受信した識別情報に基づいて前記データベースから試験条件を検索して出力す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、複数の試験片に同一の試験条件を設定する材料試験機に関する。
【０００２】
【背景技術】
ゴムやプラスチックの試験片を試験する場合、複数の試験片に対して実施された試験の結果を平均した値が用いられる。そこで、試験に先立って、複数の試験片の試験条件をそれぞれ入力する必要がある。そのため、同一試験条件でありながら、複数の試験片のそれぞれに試験条件を設定する作業が煩雑である。
【０００３】
従来は、複数本の試験片を収容して搬送するパレットにバーコードを設け、バーコードに記録した試験条件などをリーダで読み取っている（特許文献１）。しかしながら、バーコードリーダは光学的に情報を読み取るため、設置個所が制約されるという問題がある。また、記録できる情報量にも制約がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２９８３６
【０００５】
本発明は、複数の試験片に同一の試験条件を設定する無線タグを用いた材料試験機を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明による材料試験機は、予め定めた試験条件にしたがって治具を介して試験片に負荷を与える負荷手段と、試験片搬送容器に設けられた無線タグとの間で情報を授受する通信手段と、無線タグから送信され通信手段で受信した情報に基づいて、試験片搬送容器に収容された試験片の試験条件を認識し、その試験条件に基づいて負荷手段を制御して試験片に負荷を与える制御手段とを備えることを特徴とする。
（２）試験片搬送容器に無線タグを設ける代わりに試験片に無線タグを設けて、同様に試験を行ってもよい。
（３）上記材料試験機において、治具の使用に関する情報（治具情報）を記録した無線タグを治具に設けることもできる。この場合、材料試験機は、制御手段から出力される試験条件と治具の無線タグから読み出される治具情報とを比較する比較手段と、この比較手段による比較結果が不一致の場合に試験を禁止する禁止手段とをさらに有するようにしてもよい。
（４）無線タグから出力される情報は、試験条件そのものではなく、搬送容器や試験片の識別番号でもよい。この場合、制御手段は、識別番号と試験条件を対応づけたデータベースを有し、受信した識別情報に基づいてデータベースから試験条件を検索して出力するように構成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
―第１の実施の形態―
図１〜図５により本発明の一実施の形態による材料試験機を説明する。図１は材料試験機の正面図である。基台１の両側に一対の支柱２が立設され、一対の支柱２の上端はクロスヨーク３で接続されている。一対の支柱２の内部には不図示のねじ棹がそれぞれ支柱２に沿って配設され、クロスヘッド４にそれぞれ内設されているナットにねじ棹が螺合されている。すなわち、ねじ棹間にクロスヘッド４が横架され、ねじ棹の回転によりクロスヘッド４は昇降する。クロスヘッド４の下面にはロードセル６を介して上つかみ具７が設置され、基台１には下つかみ具８が設置されている。クロスヘッド４を上昇させて上下つかみ具間で試験片ＴＰに引張負荷を加える。
【０００８】
試験片ＴＰはパレット１２に収容され、ベルトコンベア１３で搬送される。試験片取り付けロボット１４はパレット１２から１枚の試験片ＴＰを吸着装置１５で吸着して上下つかみ具７，８に取り付ける。
【０００９】
図２は５本のゴム試験片を収容して材料試験機へ搬送するパレット１２を示す。パレット１２にはいわゆる無線タグ１２Ａが装着されている。無線タグ１２Ａは半導体メモリを内蔵している。半導体メモリには、リーダ／ライター１６を用いて誘導電磁波あるいは電波によって非接触でデータが書き込まれる。また、リーダ／ライター１６を用いて半導体メモリからデータが非接触で読み出される。なお、リーダ／ライター１６は無線タグ１２Ａの通信可能領域内に設置されている。図１の例では、試験片取り付けロボット１４に設置されている。
【００１０】
第１の実施の形態では、パレット１２の無線タグ１２Ａには、材料試験機の試験条件が記録され、材料試験機はこの試験条件にしたがって試験を行う。試験条件として、引張／圧縮／曲げの試験種別、試験片材質、試験片寸法形状、試験速度、最大荷重、最大変位、データの出力形式などが記録される。
【００１１】
上下つかみ具７，８の構造は略同様であり、図３にその概略構成を示す。つかみ具７，８は、連結ロッド７１、８１と、つかみ具本体７２、８２と、一対のくさび状のつかみ歯７３，８３とを有する。つかみ歯の試験片把持面にはやすり目が形成されている。つかみ具本体７２，８２は対向するテーパ面を有し、このテーパ面にそれぞれつかみ歯７３，８３が摺動可能に保持されている。つかみ具本体７２，８２と一対のつかみは７３，８３との負荷軸方向の相対位置関係を図示しない機構により変更して一対のつかみ歯間に試験片ＴＰを挟持することができる。試験片ＴＰの把持力は、試験片ＴＰに引張力が作用したときのつかみ歯７３，８３のくさび効果で増加する。
【００１２】
つかみ具本体７２，８２には、上述した無線タグ１２Ａと同様の無線タグ３０が装着されている。無線タグ３０の半導体メモリにはリーダ／ライター３１を用いて誘導電磁波あるいは電波によって非接触でデータが書き込まれ、また、読み出される。リーダ／ライター３１は無線タグ３０の通信可能領域内に設置されている。図１の例では、クロスヘッド４と基台１に設置されている。
【００１３】
第１の実施の形態では、つかみ具７，８の無線タグ３０の半導体メモリには、つかみ具本体７２，８２の識別番号、製造番号、製造年月日、購入年月日、引張／圧縮／曲げの試験種別、負荷容量などが記録される。これらの記録情報を総称して治具情報と呼び、治具情報に基づいて、試験条件の適否、最適な試験方法の提示、使用する計測器の適否を表示モニタ２４に表示する。
【００１４】
引張試験用つかみ具の種別として、主に金属、プラスチック試験片用の定位置くさび式つかみ具、あるいは、主にプラスチック、ゴム、布、織物用の平面型つかみ具がある。圧縮試験用圧盤の種別として、固定式圧盤や、実物試験に使用されるキーボード式圧縮試験治具などがある。また、曲げ試験用治具の種別として、プラスチック３点曲げ試験治具、小型試験用３点／４点曲げ試験治具、金属用３点曲げ試験治具などがある。
【００１５】
なお、上下つかみ具７，８のつかみ具本体７２，８２にそれぞれ設けられる無線タグ３０を区別する場合、上つかみ具７の無線タグに符号３０Ｕを、下つかみ具８の無線タグに符号３０Ｌを付して区別する。同様に、リーダ／ライター３１についても、上つかみ具用リーダ／ライターに符号３１Ｕを、下つかみ具用リーダ／ライターに符号３１Ｌを付して区別する。
【００１６】
材料試験機は制御装置２０を備えている。図４に示すように、この制御装置２０は、主にＣＰＵで構成される演算処理装置２１と、キーボード２２と、試験開始ボタン２３ａを有する制御パネル２３と、モニタ２４とを有する。上述したリーダ／ライター１６，３１Ｕ，３１Ｌおよびロボット１４は演算処理装置２１と接続されている。試験結果はモニタ２４に表示される。モータ２５は、ねじ棹を駆動するための電動モータであり、演算処理装置２１によりその駆動が制御される。試験条件は、試験に先立って作業者がキーボード２２から入力し、演算処理装置２１からリーダ／ライター１６を経由して無線タグ１２Ａの半導体メモリに記憶される。そして、試験を実行する際、無線タグ１２Ａから試験条件が読み出される。
【００１７】
図５は試験開始ボタン２３ａが操作されると実行されるプログラムの処理手順を示すフローチャートである。プログラムは演算処理装置２１に格納されている。ステップＳ２１において、リーダ／ライター３１を介して無線タグ３０の半導体メモリに記憶されている治具情報を読み込み、モニタ２４に表示する。
【００１８】
なお、この実施の形態では、上下つかみ具７、８は必ずセットで使用されることを前提にするため、上つかみ具用無線タグ３０Ｕとリーダ／ライター３１Ｕとの間でデータの授受を行うものとする。上下つかみ具７，８が必ずしもセットで使用されない場合もあり、その場合は、その旨を警告することが好ましい。
【００１９】
ステップＳ２１でつかみ具の情報を表示した後、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、リーダ／ライター１６を介してパレット１２の無線タグ１２Ａの半導体メモリに記憶されている試験条件を読み込み、モニタ２４に表示してステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、読み込んだ治具情報と試験条件の内容とを比較する。ステップＳ２３の比較の結果、治具情報と試験条件の内容が一致している場合、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、試験条件の内容にしたがって試験が行われる。ステップＳ２７において、試験終了が判定されるまで試験を続行し、試験終了が判定されると試験を終了する。
【００２０】
第１の実施の形態の材料試験機は、パレット１２に収容した５本のゴム試験片ＴＰに対して同一の試験条件で試験を行うものであり、ステップＳ２６，Ｓ２７による試験はおおよそ次のようにして実行される。ステップＳ２６において、ロボット１４は１枚の試験片ＴＰを吸着してつかみ具７，８に取り付ける。その後、試験条件に従って試験を行い、データを採取する。次いで、１枚目の試験片ＴＰを取り除き、ロボット１４により２枚目の試験片ＴＰを上下つかみ具７，８にセットし、同一の試験条件で試験を行いデータを採取する。ステップＳ２７において、５本の試験片ＴＰに対して試験が終了したことが判定されると、試験を終了する。
【００２１】
ステップＳ２３の比較の結果、治具情報と試験条件の内容が一致していない場合、ステップＳ２４に進み、試験を禁止する処理を行う。たとえば、ねじ棹用駆動モータ２５の電源回路を開路する。その後、ステップＳ２５において、試験が禁止されたことをモニタ２４に表示するとともに、治具情報と試験条件が不一致であることをモニタ２４に警告表示する。
【００２２】
ステップＳ２３の比較結果が不一致と判定されるのは、たとえば、試験条件では引張試験が記録されているにもかかわらず、治具情報には曲げ試験用治具種別が記録されている場合である。この場合、治具の交換を促すメッセージを表示する。たとえば、「治具が違います。適切な治具に交換して下さい」と表示することができる。あるいは、図６に示すような推奨治具を一覧表形式で表示してもよい。
【００２３】
このように、この実施の形態の材料試験機では、複数本の試験片に対して同一試験条件で試験を行う場合、パレット１２に試験条件を記録した無線タグ１２Ａを設け、パレット１２とは離れたロボット１４に設置したリーダ／ライター１６で無線タグ１２Ａの情報を読み取るようにした。そして、試験開始ボタン２３ａが操作されると、つかみ具に装着した無線タグ３０から治具情報を読み出すとともに、パレット１２に装着した無線タグ１２Ａから試験条件を読み出して、両者の内容を比較する。両者の内容に不一致がある場合、制御装置２０は試験を禁止して治具が不適切であることを作業者に報知する。したがってつぎのような作用効果が得られる
【００２４】
（１）無線タグ１２Ａとリーダ／ライター１６との距離は近距離無線通信可能な値に設置することができ、自動材料試験機のように空間スペースに制約がある場合に、従来の光学式バーコードリーダに比べてリーダ／ライター１６の設置自由度が高くなる。
（２）治具情報と試験条件とを比較して治具の妥当性を判定するようにしたので、不適切な治具の使用による信頼性の低いデータ採取を未然に防止できる。
（３）治具情報と試験条件とを比較して治具が不適切であったときに、最適な推奨治具を一覧表形式で表示するようにすれば、経験の浅い作業者でも適切に治具を選択することができる。
【００２５】
治具情報と試験条件の内容をステップＳ２３で比較する際、次のような項目を比較してもよい。
（１）つかみ具の使用荷重と最大試験荷重
たとえば、つかみ具の使用荷重が１００ｋｇであるときに最大試験荷重が５００ｋｇの場合、試験を禁止して警告表示する。
（２）つかみ具の種別と試験片の材質
たとえば、つかみ具がプラスチック用であるときに試験片の材質が金属である場合、試験を禁止して警告表示する。
【００２６】
―第２の実施の形態―
無線タグ３０につかみ具の種別や試験最大荷重などの具体的個別的治具情報を記録することに代えて、治具の識別番号を無線タグ３０に記録してもよい。また、無線タグ１２Ａに試験荷重などの試験条件を具体的個別的に記録することに代えて、パレット１２の識別番号を無線タグ１２Ａに記録してもよい。この場合、識別番号に基づいて、演算処理装置２１のデータベースから、治具の種別や試験最大荷重などの具体的個別的治具情報と試験条件とを読み出す。このようにした第２の実施の形態の材料試験機について説明する。
【００２７】
第２の実施の形態の材料試験機では、無線タグ３０の半導体メモリにつかみ具の識別番号を書き込み、制御装置２０はリーダ／ライター３１を介して識別番号を読取る。また、無線タグ１２Ａの半導体メモリにパレット１２の識別番号を書き込み、制御装置２０はリーダ／ライター１６を介して識別番号を読取る。なお、つかみ具の識別番号とパレットの識別番号は事前にリーダ／ライター３１あるいは１６を介して無線タグ３０，１２Ａに記録しておく。制御装置２０の記憶領域には予め治具識別番号に対応した第１の記憶領域とパレット識別番号に対応した第２の記憶領域とが設定されている。第１の記憶領域につかみ具の種別、試験最大荷重などが書き込まれ、第２の記憶領域にパレットごとの試験条件が書き込まれている。すなわち、演算処理装置２１には治具のデータベースとパレットの試験条件のデータベースが識別番号ごとに設けられている。
【００２８】
図７のフローチャートを参照して第２の実施の形態の処理手順を説明する。試験開始ボタン２３ａが操作されたときに図７の処理が開始される。ステップＳ１１において、制御装置２０はリーダ／ライター３１を介して無線タグ３０からつかみ具の識別番号を読取る。また、制御装置２０はリーダ／ライター１６を介して無線タグ１２Ａからパレット１２の識別番号を読取る。ステップＳ１２において、演算処理装置２１に設けた治具データベースから識別番号に対応した治具情報を読み出し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、読み出した治具情報をモニタ２４に表示する。
【００２９】
ステップＳ１４において、演算処理装置２１に設けた試験条件データベースからパレット１２の識別番号に対応した試験条件を読み出し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、読み出した試験条件をモニタ２４に表示するとともに、試験条件に適したつかみ具の一覧も推奨つかみ具として表示する。
【００３０】
作業者は、このモニタ画面から判断して、装着されているつかみ具が推奨つかみ具一覧にあれば試験続行指示を入力する。これにより、ステップＳ１６が肯定されるとステップ１７で試験が開始され、ステップＳ１８で試験終了と判定されると試験が終了される。ステップＳ１５で表示される推奨つかみ具一覧内に装着されているつかみ具がない場合は、作業者は試験中断を指示する。この場合、ステップＳ１６が中断と判定され、この処理が終了する。
【００３１】
以上説明したように、第２の実施の形態の材料試験機では、試験機に装着されているつかみ具の識別番号を無線タグから読取り、演算処理装置２１のデータベースから読み取ったつかみ具情報をモニタ２４に表示する。また、パレット１２の識別番号を無線タグ１２Ａから読取り、演算処理装置２１のデータベースから読み取った試験条件と推奨治具とをモニタ２４に表示する。作業者は、モニタ２４に同時表示されているつかみ具が試験条件から作成した推奨つかみ具一覧に存在しないと判定すると、試験をいったん中断し、つかみ具が推奨つかみ具一覧に存在する場合、試験を行う。その結果、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３２】
−第３の実施の形態−
パレット１２に無線タグを設ける代わりに、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、試験片ＴＰに無線タグ７１を装着しても良い。この無線タグ７１にも上述した試験条件や識別番号が記録され、上述した説明と同様に材料試験機の治具と試験条件との合致／不一致を判定する。あるいは、上述した説明Ｓと同様の表示も行う。試験片７０はたとえば金属製であり、マガジンに一枚づつ積層されて収容される。積層に支障がないよう、図８（ｂ）に示すように、無線タグ７１を積層面である試験片側面や上下端面に装着することが好ましい。試験片ＴＰの積層面に溝を掘り、その溝内に無線タグ７１を収容してもよい。
【００３３】
図９は、図８に示すように試験片ＴＰに無線タグ７１を装着した場合の自動材料試験機の一例を示す。試験片収納マガジン１０１の収納部１０１ａには、試験片ＴＰが積層して収容される。試験片収納マガジン１０１に収容された試験片ＴＰのうちの上端の試験片を吸着装置１０２に吸着して搬送装置１０３で搬送する。なお、モータ１０８を回転すると試験片受け板１０９が上方に上昇して１枚の試験片ＴＰを収納マガジン１０１の上部へ押し上げることができる。１１０はねじ棒である。
【００３４】
搬送途中でリーダ／ライター１０４で無線タグ７１の情報を読取り、試験条件を制御回路１０５のメモリに格納する。制御回路１０５は、メモリに格納された試験条件に従って、材料試験機本体１０６の試験条件を設定する。次に、試験片ＴＰを吸着装置１０２と搬送装置１０３により測寸装置１０７に搬送し、試験片ＴＰの測寸を行った後、吸着装置１０２と搬送装置１０３で試験片ＴＰを材料試験機本体１０６にセットして、設定された試験条件に従って試験片ＴＰの試験を行う。
【００３５】
以上説明した第３の実施の形態では、試験片ＴＰに無線タグ７１を取り付け、その無線タグ７１に第１および第２の実施の形態と同様な情報を記録しておき、その情報を読み取ることにより自動試験機処理を行う。したがって、上述したのと同様な作用効果を得ることができる。
【００３６】
以上では、つかみ具本体に無線タグ３０を装着し、この治具情報と試験条件とを比較する一例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。たとえば、無線タグをつかみ歯に装着してもよい。つかみ歯の無線タグから読み込まれる情報も本明細書の治具情報である。無線タグには治具情報としてつかみ歯の種別を記録することができる。つかみ歯が使用対象とする試験片材質と、試験条件から認識する試験片の材質が異な場合、試験を禁止するとともに、モニタ２４に警告する。モニタ２４には、試験条件から認識した試験片材質に最適なつかみ歯を推奨つかみ歯として表示することが好ましい。また、つかみ歯の各種情報をモニタ２４に表示してもよい。
【００３７】
無線タグをロードセルに装着してもよい。ロードセルの無線タグから読み込まれる情報も本明細書の治具情報である。無線タグには治具情報としてロードセル容量を記録することができる。この場合、ロードセル容量が１００ｋｇであるときに最大試験荷重が５００ｋｇの場合、試験を禁止するとともに、モニタ２４に警告する。モニタ２４に最適なロードセル容量を推奨ロードセルとして表示することが好ましい。また、ロードセル情報をモニタ２４に表示してもよい。
【００３８】
あるいは、無線タグを伸び計に装着してもよい。伸び計の無線タグから読み込まれる情報も本明細書の治具情報である。この場合の治具情報を伸び計の最大測定距離とした場合、最大測定距離が１０ｍｍであるときに試験条件としての最大測定伸びが２５ｍｍの場合、試験を禁止するとともに、モニタに警告する。モニタ２４に最適な最大測定距離を有する伸び計を推奨伸び計として表示することが好ましい。また、伸び計情報をモニタ２４に表示してもよい。
【００３９】
以上の実施の形態における負荷手段は一対のねじ棹とクロスヘッド４で構成したが、その他、種々の形式の材料試験機の負荷機構を用いることができる。制御手段も実施の形態に限定されない。また、無線タグは、半導体メモリを備え、近距離通信により治具の使用に関する各種情報を授受できるものであって、試験治具やパレットあるいは試験片に装着できるものであれば、その形式は問わない。試験片搬送容器をパレット１２で実現したが、１以上の試験片が収容できるものなら、その構造は問わない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、試験片搬送容器や試験片そのものに無線タグを装着し、通信手段により無線タグの試験条件や識別番号を無線で読み込むようにしたので、無線タグから情報を読み込む通信手段の設置自由度が従来のバーコードリーダに比べて向上し、自動材料試験機のように空間スペースに制約がある場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による材料試験機の一実施の形態を示す図
【図２】パレットの斜視図
【図３】図１のつかみ具の概略構成を示す図
【図４】図１の制御装置を説明するブロック図
【図５】第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャート
【図６】推奨つかみ具の表示例を示す図
【図７】第２の実施の形態の処理手順を示すフローチャート
【図８】無線タグを設けた試験片の斜視図
【図９】第３の実施の形態による材料試験機の一実施の形態を示す図
【符号の説明】
４：クロスヘッド            ７：上つかみ具
８：下つかみ具            ２０：制御装置
１２Ａ，３０，３０Ｕ，３０Ｌ：無線タグ
１５，３１，３１Ｕ、３１Ｌ：リーダ／ライター
【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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【図８】
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【図９】
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