(57)【要約】【課題】試験終了時における試験片の状態に係わらず、試験後の試験片を確実に回収することのできる材料試験機を提供する。【解決手段】試験終了時の試験片Ｗを把持して回収する試験片回収機構４ａ，４ｂの回収動作を、試験終了時における試験片Ｗの状態に応じて自動的に変更することによって、試験片Ｗの伸び量や破断の有無に係わらず、試験後の試験片Ｗを確実に回収することを可能とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片の両端部を把持する一対の掴み具のうちの一方を、負荷機構の駆動により他方に対して離隔させることにより、試験片に対して引張負荷を加える材料試験機において、
試験終了時の試験片を把持して所定の位置に回収する試験片回収機構と、その試験片回収機構を、あらかじめ設定されている複数の回収動作のいずれかの動作で駆動制御する制御手段と、試験の終了時における試験片の状態を判別する判別手段を備え、上記制御手段は、上記判別手段により判別された試験片の状態に応じた動作で上記試験片回収機構を駆動制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
上記判別手段は、試験終了時におけるクロスヘッドの位置と、試験片に作用する試験力の測定結果に基づき、試験終了時における試験片の破断の有無と伸びの大きさを判別すること特徴とする請求項１に記載の材料試験機。
【請求項３】
上記試験片回収機構は、上記一対の掴み具にそれぞれ対応する２つの把持・搬送機構からなり、移動側の掴み具に対応する把持・搬送機構は当該移動側の掴み具を装着して移動する部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の材料試験機。
【請求項４】
上記制御手段は、上記判別手段により試験片が破断していないと判別されたとき、試験片に作用している荷重抜く向きに上記一方の掴み具を移動させた後、上記試験片回収機構による回収動作を実行するように構成されていること特徴とする請求項１，２または３に記載の材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は材料試験機に関し、更に詳しくは、引張試験の終了後に、試験済みの試験片を自動的に回収する機能を有する材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
引張試験行う材料試験機においては、一般に、試験片の両端部を一対の掴み具で把持し、その一方を他方に対して離隔させることによって、試験片に引張負荷を加える。通常の材料試験機においては、テーブルと、そのテーブルに対して上下方向に接近・離隔するクロスヘッドが設けられ、テーブルの上面とクロスヘッドの下面にそれぞれ掴み具を取り付ける。
【０００３】
このような材料試験機を用いて、複数の試験片に対して連続的に引張試験を行う場合、試験後の試験片を自動的に回収する装置を備えたものが実用化されている。従来の試験片自動回収装置としては、例えば各掴み具に対応してそれぞれ試験片を把持して搬送する機構を設け、これらの把持・搬送機構をあらかじめ設定された動作で駆動制御することにより、試験後の試験片を把持して回収ボックス等に回収するように構成されたものなどが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような従来の試験片自動回収装置を備えた材料試験機においては、一連の試験片の引張試験後の試験片の状態がほぼ一定であれば回収装置が有効に機能するが、試験片の伸び量が比較的大きく相違したり、あるいは破断の有無によっては、回収が困難となる場合があった。
【０００５】
本発明の目的は、試験後の試験片の状態に係わらず、試験後の試験片を確実に回収することのできる材料試験機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の材料試験機は、試験片の両端部を把持する一対の掴み具のうちの一方を、負荷機構の駆動により他方に対して離隔させることにより、試験片に対して引張負荷を加える材料試験機において、試験終了時の試験片を把持して所定の位置に回収する試験片回収機構と、その試験片回収機構を、あらかじめ設定されている複数の回収動作のいずれかの動作で駆動制御する制御手段と、試験の終了時における試験片の状態を判別する判別手段を備え、制御手段では、判別手段により判別された試験片の状態に応じた動作で試験片回収機構を駆動制御することによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００７】
ここで、本発明においては、判別手段による具体的な判別の仕方としては、試験終了時におけるクロスヘッドの位置と、試験片に作用する試験力の測定結果に基づき、試験終了時における試験片の破断の有無と伸びの大きさを判別する仕方（請求項２）を好適に採用することができる。
【０００８】
また、本発明における試験片回収機構の構成としては、一対の掴み具にそれぞれ対応する２つの把持・搬送機構を設け、移動側の掴み具に対応する把持・搬送機構については当該移動側の掴み具を装着して移動する部材、例えばクロスヘッド、に取り付ける構成（請求項３）を採用することにより、把持・搬送機構の動作を簡素化することができる点において望ましい。
【０００９】
更に、本発明の材料試験機においては、上記制御手段による一連の動作の制御手順として、判別手段により試験片が破断していないと判別されたとき、試験片に作用している荷重抜く向きに上記一方の掴み具を移動させた後、上記試験片回収機構による回収動作を実行する手順を採用すること（請求項４）が、破断せずに試験を終了したときの試験片の回収を確実にすることができるが故に望ましい。
【００１０】
本発明は、試験片回収機構による試験片の回収動作をあらかじめ設定されている一定の動作とせずに、試験終了時における試験片の状態に応じた最適な動作を自動的に選択することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１１】
すなわち、本発明においては、試験終了時における試験片の状態、例えば伸び量の大小や破断の有無、を自動的に判別し、その判別結果に応じて試験片回収機構の動作を決定する。これにより、試験片の伸び量が種々に変化したり、あるいは破断したりしなかったりしても、試験後の試験片を確実に回収することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の全体構成を示す模式図である。
【００１３】
試験機本体１は、テーブル１１上に鉛直方向に沿った２本のねじ棹１２ａ，１２ｂを回動自在に支持し、その各ねじ棹１２ａ，１２ｂにクロスヘッド１３の両端部をナット（図示せず）を介して支持した構造を有し、減速装置を含む負荷用モータ１４を駆動してねじ棹１２ａ，１２ｂを回転させることにより、クロスヘッド１３が上下動するように構成されている。
【００１４】
クロスヘッド１３の下面と、テーブル１１の下面には、それぞれ掴み具１５ａおよび１５ｂが設けられており、これらの各掴み具１５ａ，１５ｂは、それぞれ空圧ユニット２から供給される高圧エアによって開閉する。試験片Ｗはその両端部がこれらの掴み具１５ａ，１５ｂに把持され、その状態でクロスヘッド１３を上昇させることによって引張荷重が加えられる。この引張荷重の負荷により試験片Ｗに作用する荷重はロードセル１６によって検出され、刻々とコントローラ３に取り込まれる。
【００１５】
クロスヘッド１３およびテーブル１１には、それぞれ試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂが取り付けられている。各試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂは、それぞれ鉛直軸の回りに旋回するアーム４１ａ，４１ｂの先端に、試験片Ｗを把持・開放すべく開閉動作する把持機構４２ａ，４２ｂを備えたものであって、これらの各試験片・搬送機構４ａ，４ｂは空圧ユニット２から供給される高圧エアによって動作する。各試験片・搬送機構４ａ，４ｂの掴み具１５ａ，１５ｂとの高さ関係は、上側の試験片・搬送機構４ａが上側の掴み具１５ａの下端よりも僅かに下方であり、下側の試験片・搬送機構４ｂが下側の掴み具１５ｂよりも僅かに上方である。
【００１６】
上記したコントローラ３は、負荷用モータ１４と、空圧ユニット２に含まれる各種制御弁、すなわち掴み具１５ａ，１５ｂの開閉制御用の方向制御弁と、試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂのアーム４１ａ，４１ｂの旋回用の方向制御弁並びに把持機構４２ａ，４２ｂの開閉用制御弁に対して駆動制御信号を供給する。
また、試験機本体１には操作パネル５が設けられており、この操作パネル５の該当のスイッチを操作することによって、コントローラ３を介して試験片Ｗの掴み具１５ａ，１５ｂによる把持や、試験の開始指令を与えることができる。
【００１７】
さて、コントローラ３では、試験の開始指令により負荷用モータ１４の駆動によりクロスヘッド１３を上昇させて試験を開始した後、あらかじめ設定されている試験終了条件、例えば試験中に試験片Ｗが破断した時点、あるいは試験片Ｗが規定の伸びに達した時点、もしくは試験片Ｗに作用する荷重が規定値に達した時点などの条件が満たされた時点で負荷用モータ１４を停止してクロスヘッド１３を停止させる。そして、その試験終了時点における試験片Ｗの状態を以下に示すように判別し、その判別結果に応じた動作のもとに、試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂを駆動制御し、試験後の試験片Ｗを図１において試験機本体１の手前側に配置された回収ボックス６内に回収する。
【００１８】
図２はコントローラ３に書き込まれている試験片Ｗを回収するためのプログラムの内容を示すフローチャートであり、以下、この図２を参照しつつ試験片Ｗの回収動作について詳細に説明する。
【００１９】
このプログラムは試験終了時にスタートし、まず、クロスヘッド１３の位置があらかじめ設定されている高さ以上か否かにより、試験終了時点における試験片Ｗの伸びが大きいか否かを判別し、次いでロードセル１６から刻々と取り込んだ荷重データから、試験片Ｗが破断しているか否かを判別する。そして、この２種の判別により試験片Ｗの状態を４種類のうちのいずれかに弁別し、それぞれの状態に応じた動作で上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂによる試験片Ｗの回収を行う。つまり、試験終了時点における試験片Ｗの状態に応じて、上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂは、Ａ〜Ｄの４種類の動作のうちいずれかが自動的に選択されて実行に移される。なお、以下の説明において、上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂの原点位置は、回収ボックス６の上方とする。
【００２０】
試験片Ｗが大きく伸びずに破断している場合には、動作Ａのもとに試験片Ｗを回収する。その動作手順を図３にフローチャートで示す。この動作Ａにおいては、まず、上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂを同時に試験片Ｗ側に旋回させて、破断により上下に分離した試験片Ｗをそれぞれに対応する試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂによって把持した後、上下の掴み具１５ａ，１５ｂを開く。次いで、上側の試験片把持・搬送機構４ａを回収ボックス６の上方の原点位置にまで復帰させ、把持機構４２ａを開いて試験片Ｗの上半分を回収ボックス６内に投棄する。その後、下側の試験片把持・搬送機構４ｂを回収ボックス６の上方の原点位置に復帰させ、把持機構４２ｂを開いて試験片Ｗの下半分を回収ボックス６内に投棄する。投棄動作を上側と下側を別々にして、上側を先にする理由は、同時もしくは下側を先にすると、上側の投棄時に試験片Ｗの上半分が下側の試験片把持・搬送機構４ｂに当たって回収ボックス６内に入らない可能性があるためである。
【００２１】
試験片Ｗが大きく伸びず、破断せずに試験が終了している場合には、動作Ｂのもとに試験片Ｗを回収する。その動作手順を図４にフローチャートで示す。この動作Ｂにおいては、まず、クロスヘッド１３を若干下降させて試験片Ｗに作用している荷重を抜いた後に、上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂを同時に試験片Ｗ側に旋回させて試験片Ｗの上部および下部をそれぞれ把持し、次いで上下の掴み具１５ａ，１５ｂを開く。その後、上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂを同時に回収ボックス６の上方にまで復帰させ、把持機構４２ａ，４２ｂを同時に開いて試験片Ｗを回収ボックス６内に投棄する。
【００２２】
試験片Ｗが大きく伸びた後、破断している場合には、動作Ｃのもとに試験片Ｗを回収する。その動作手順を図５にフローチャートで示す。この動作Ｃにおいては、まず、動作Ａと同様に、上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂを同時に試験片Ｗ側に旋回させて、破断により上下に分離した試験片Ｗをそれぞれに対応する試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂによって把持した後、上下の掴み具１５ａ，１５ｂを開く。次に、下側の試験片把持・搬送機構４ｂを回収ボックス６上に復帰させ、把持機構４２ｂを開いて下半分の試験片Ｗを回収ボックス６内に投棄する。次いでその下側の試験片把持・搬送機構４ｂを試験片Ｗ側に再び旋回させた後、上側の試験片把持・搬送機構４ａを回収ボックス６の上方にまで旋回させ、クロスヘッド１３を例えば原点位置にまで下降させたうえで、把持機構４２ａを開いて下半分の試験片Ｗを投棄する。最後に下側の試験片把持・搬送機構４ｂを旋回復帰させる。
【００２３】
この動作により、上半分の試験片Ｗの投棄時に下側の把持・搬送機構４ｂが邪魔になることなく、しかもクロスヘッド１３が下降して回収ボックス６に把持機構４２ａを近づけて投棄するため、確実に回収ボックス６内に投棄することができる。
【００２４】
試験片Ｗが大きく伸び、かつ、破断せずに試験を終了した場合には、動作Ｄのもとに試験片Ｗを回収する。その動作手順を図６にフローチャートで示す。この動作Ｄにおいては、まず、動作Ｂと同様に、クロスヘッド１３を若干下降させて試験片Ｗに作用している荷重を抜いた後に、上下の試験片把持・搬送機構４ａ，４ｂを同時に試験片Ｗ側に旋回させ、そのうち上側の試験片把持・搬送機構４ａにより試験片Ｗを把持する。その状態で下掴み具１５ｂを開く。これにより、破断せずに大きく伸びていた試験片Ｗが縮むので、その状態で上側の掴み具１５ａを開いて、上側の試験片把持・搬送機構４ａを回収ボックス６の上方の原点位置にまで旋回復帰させ、把持機構４２ａを開いて試験片Ｗを投棄する。このとき、下側の試験片把持・搬送機構４ｂは試験片Ｗ側に旋回しているので、試験片Ｗの落下時に干渉することがない。その後、下側の試験片把持・搬送機構４ｂを原点復帰させる。
【００２５】
なお、以上の実施の形態においては、試験終了時におけるクロスヘッド１３の位置から試験片Ｗの伸び量を、ロードセル１６の出力から試験片Ｗの破断の有無を判別したが、本発明は、これらの判別を他の手段により行ってもよい。例えば、ビデオカメラにより試験終了時の試験片を撮影し、そのビデオ出力を画像処理することによって試験片の伸び量と破断の有無を判別してもよい。
【００２６】
また、試験片把持・搬送機構の具体的構成については、上記した実施の形態で述べたものに限られることなく、他の公知の構成からなる機構を採用し得ることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、試験終了時における試験片の状態を自動的に判別し、その判別結果に応じた動作のもとに試験片の回収機構を制御するので、試験片の伸び量の大小や破断の有無に係わりなく、試験終了後の試験片を確実に回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるコントローラに書き込まれている試験片を回収するためのプログラムの内容を示すフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートにおける動作Ａの手順を示すフローチャートである。
【図４】図２のフローチャートにおける動作Ｂの手順を示すフローチャートである。
【図５】図２のフローチャートにおける動作Ｃの手順を示すフローチャートである。
【図６】図２のフローチャートにおける動作Ｄの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　試験機本体
１１　テーブル
１２ａ，１２ｂ　ねじ棹
１３　クロスヘッド
１４　負荷用モータ
１５ａ，１５ｂ　掴み具
１６　ロードセル
２　空圧ユニット
３　コントローラ
４ａ，４ｂ　試験片把持・搬送機構
４１ａ，４１ｂ　アーム
４２ａ，４２ｂ　把持機構
６　回収ボックス
Ｗ　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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