(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
治具で装着された供試体に負荷を与える負荷手段と、
前記負荷手段により前記供試体に作用する試験力あるいは変位量を検出する検出手段と
、
前記治具の装着を検出する治具検出手段と、
試験結果を表示する表示モニタと、
設定した試験条件で試験を開始させる試験開始手段と、
前記治具を試験開始位置へ復帰させる復帰手段と、
前記検出手段からの出力信号および前記治具検出手段からの検出信号に基づいて前記表示モニタを表示駆動する制御手段とを備え、
前記治具が装着されない状態で前記復帰手段を操作した場合、前記制御手段により前記治具が非装着であることを警告する警告画面が前記表示モニタに表示され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、さらに、前記復帰手段による前記治具の復帰を禁止する手段を備え、前記治具検出手段により前記治具の装着が検出されないときは、前記制御手段により、前記治具が非装着であることを警告する警告画面が、前記表示モニタに表示されると共に、前記禁止手段により、前記復帰手段による復帰動作が禁止されることを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の材料試験機において、前記負荷手段による試験開始を指示する指示手段と、前記試験開始が指示されると前記禁止手段による復帰動作禁止を解除する解除手段とをさらに備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項４】
治具で装着された供試体に負荷を与える負荷手段と、
前記負荷手段により前記供試体に作用する試験力あるいは変位量を検出する検出手段と
、
前記治具の装着を検出する治具検出手段と、
試験結果を表示する表示モニタと、
前記供試体の試験力を検出するロードセルと、
前記ロードセルからの出力信号および前記治具検出手段からの検出信号に基づいて前記表示モニタを表示駆動する制御手段とを備え、
前記治具が装着されない状態で前記ロードセルのキャリブレーション操作を行った場合、前記制御手段により、前記治具が非装着であることを警告する警告画面が、前記表示モニタに表示されることを特徴とする材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、プラスチック、ゴム等の各種素材で製造された種々の供試体の強度を評価する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、材料試験機では、治具により供試体を装着して試験を行っている。たとえば、特許文献１に記載されている材料試験機では、上つかみ具と下つかみ具により供試体の上下両端を把持して引張力や圧縮力を与えている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１０６９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来は治具の装着を作業者の目視で行っているため、ややもすると、治具非装着状態でロードセルのキャリブレーションを行ったり、試験開始指示を行うことがあり、信頼性の向上が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る本発明の材料試験機は、治具で装着された供試体に負荷を与える負荷手段と、負荷手段により前記供試体に作用する試験力あるいは変位量を検出する検出手段と
、治具の装着を検出する治具検出手段と、試験結果を表示する表示モニタと、設定した試験条件で試験を開始させる試験開始手段と、治具を試験開始位置へ復帰させる復帰手段と、検出手段からの出力信号および治具検出手段からの検出信号に基づいて前記表示モニタを表示駆動する制御手段とを備え、治具が装着されない状態で前記復帰手段を操作した場合、制御手段により治具が非装着であることを警告する警告画面が前記表示モニタに表示されることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の材料試験機において、さらに、復帰手段による治具の復帰を禁止する手段を備え、治具検出手段により治具の装着が検出されないときは、制御手段により、治具が非装着であることを警告する警告画面が、表示モニタに表示されると共に、禁止手段により、復帰手段による復帰動作が禁止されることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の材料試験機において、負荷手段による試験開始を指示する指示手段と、試験開始が指示されると禁止手段による復帰動作禁止を解除する解除手段とをさらに備えることを特徴とする。
請求項４に係る本発明の材料試験機は、治具で装着された供試体に負荷を与える負荷手段と、負荷手段により供試体に作用する試験力あるいは変位量を検出する検出手段と、治具の装着を検出する治具検出手段と、試験結果を表示する表示モニタと、供試体の試験力を検出するロードセルと、ロードセルからの出力信号および治具検出手段からの検出信号に基づいて前記表示モニタを表示駆動する制御手段とを備え、治具が装着されない状態でロードセルのキャリブレーション操作を行った場合、制御手段により前記治具が非装着であることを警告する警告画面が表示モニタに表示されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、治具装着／非装着を作業者が目視にて確認することなく、治具装着／非装着を検出することができるので、試験の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１〜図８に基づいて本発明の一実施の形態について説明する。
図１に示す材料試験機は、材料試験機本体１０と、本体１０を駆動制御する制御系２０とで構成される。材料試験機本体１０は、ベッド１１と、このベッド１１上に設置され、タイミングベルト１３を介してねじ支柱１２ａ，１２ｂを回転させるモータ１４と、モータ１４の側方でベッド１１に立設する一対のねじ支柱１２ａ，１２ｂと、このねじ支柱１２ａ，１２ｂに昇降可能に保持されるクロスヘッド１５と、クロスヘッド１５の中心下部に設けられたロードセル１６と、ロードセル１６に連結された上部治具１８ａと、テーブル１９に立設する下部治具１８ｂと、ねじ支柱１２ｂの上端に設けられた回転数センサ１１０とを備える。供試体ＳＰの上部を上部治具１８ａで挟み、供試体ＳＰの下部を下部治具１８ｂで挟み、供試体ＳＰは材料試験機に固定される。供試体ＳＰに負荷される試験力はロードセル１６で検出され、クロスヘッド１５の変位は、回転数センサ１１０で計測されるねじ支柱１２ｂの回転数により算出される。ロードセル１６と上部治具１８ａとの間には上部治具検出部１７ａが設けられ、テーブル１９と下部治具１８ｂとの間には下部治具検出部１７ｂが設けられている。
【０００７】
図２を参照して、上部治具検出部１７ａの構成の詳細について説明する。下部治具検出部１７ｂは、上部治具検出部１７ａとほぼ同一の構成を有するので説明を省略する。
【０００８】
上部治具検出部１７ａは、上部治具１８ａの上端に設けられた差込部３１を差し込むための差込穴３２とセンサ部３３とを有する。差込穴３２に差込部３１を差し込んだ上部治具１８ａは、上部治具検出１７ａおよび差込部３１に設けられた貫通穴に固定ピン３４を挿入することによって固定される。固定穴３２の底面には、センサ部３３の発光部３３ａと、受光部３３ｂとが設けられている。発光部３３ａはレーザ光を照射し、受光部３３ｂは反射したレーザ光を検出する。受光部３３ｂがレーザ光を検出すると、センサ部３３はレーザ光検出信号を制御回路２１に出力する。
【０００９】
上部治具検出部１７ａに上部治具１８ａが装着されている場合、発光部３３ａから照射されたレーザ光は差込部３１の端面３１ａで反射するので、受光部３３ｂは反射したレーザ光を検出する。一方、上部治具検出部１７ａに上部治具１８ａが装着されていない場合、発光部３３ａから照射したレーザ光が差込部端面３１ａから反射しないので、受光部３３ｂはレーザ光を検出しない。したがって、上部治具検出部１７ａからのレーザ光検出信号によって、上部治具１８ａの装着／非装着を検出することができる。
【００１０】
同様にして、下部治具検出部１７ｂから出力されるレーザ光検出信号によって下部治具１８ｂの装着／非装着を検出することができる。
【００１１】
図１を参照すると、試験機本体１０を制御する制御系２０は、制御回路２１、入出力装置２２などを備えている。
【００１２】
制御回路２１は、マイクロコンピュータとその周辺部品から構成される。制御回路２１は、ロードセル１６からの荷重信号と、回転数センサ１１０からの回転数信号とに基づいて、所定の試験条件で試験が行えるようにモータ１４を駆動するための制御信号を生成し、モータ１４へ出力する。また、上述したように、上部治具検出部１７ａおよび下部治具検出部１７ｂからのレーザ光検出信号によって、上部治具１８ａおよび下部治具１８ｂの治具装着／非装着を検出する。
【００１３】
入出力装置２２は、試験条件などを入力するタッチパネル２２ａやスイッチ２２ｂと、供試体ＳＰの荷重−変位特性など試験結果を出力する表示モニタ２２ｃとを備えている。
【００１４】
このような材料試験機による引っ張り試験は次の手順で行われる。
まず、試験条件を設定する。クロスヘッド１５の高さ位置を調整して、上部治具１８ａおよび下部治具１８ｂに挟んで供試体ＳＰの両端を把持する。試験開始指示により、モータ１４を駆動してクロスヘッド１５を上昇させて引っ張り試験を行う。なお、上下の治具を圧縮用治具に交換すれば、クロスヘッド１５を下降させて、圧縮試験を行うことができる。
【００１５】
次に引っ張り試験の操作手順について、図２〜６を参照して説明する。ユーザは、予め試験条件を設定しているものとする。
【００１６】
図３は試験を開始するための試験開始画面４０を説明するための図である。試験開始画面４０には、試験力表示欄４１ａ、変位表示欄４１ｂ、試験力ゼロボタン４２ａ、変位ゼロボタン４２ｂ、キャリブレーションボタン４３ａ、高速リターンボタン４３ｂ、試験開始ボタン４３ｃ、試験終了ボタン４３ｄ、クロスヘッド移動ボタン４４、試験ボタン４５および条件ボタン４６が表示される。
【００１７】
試験力表示欄４１ａは、ロードセル１６が検出した試験力を表示する表示欄であり、変位表示欄４１ｂは、回転数センサ１１０が検出したクロスヘッド１５の移動量を表示する表示欄である。
【００１８】
試験力ゼロボタン４２ａは、試験力表示欄４１ａの試験力の表示をゼロにするためのボタンである。試験力ゼロボタン４２ａを押圧した後に供試体ＳＰに負荷を与え始めることにより、試験力ゼロボタン４２ａを押圧したときの試験力をゼロとしたときの試験力、つまり、検出された試験力と試験力ゼロボタン４２ａを押圧した時に検出された試験力との差分が試験力表示欄４１ａに表示される。
【００１９】
変位ゼロボタン４２ｂは、変位表示欄４１ｂの変位の表示をゼロにするためのボタンである。変位ゼロボタン４２ｂを押圧した後に供試体ＳＰに負荷を与え始めることにより、変位ゼロボタン４２ｂを押圧したときの変位をゼロとしたときの変位、つまり、検出された変位と変位ゼロボタン４２ｂを押圧した時に検出された変位との差分が変位表示欄４１ｂに表示される。
【００２０】
キャリブレーションボタン４３ａは、ロードセル１６をキャリブレーションするためのボタンである。ロードセル１６は、供試体ＳＰを取り付けなくても、上部治具１８ａの自重に応じた信号を出力する。したがって、上部治具１８ａを装着したときにロードセル１６が検出する試験力がゼロと検出されるようにキャリブレーションが行われる。
【００２１】
高速リターンボタン４３ｂは、クロスヘッド１５の位置を前回の試験開始時の位置に高速に戻すためのボタンである。供試体ＳＰの試験が終了後、高速リターンボタン４３ｂを押圧すると、上下治具をそれぞれ試験開始位置へ高速で復帰できる。これにより速やかに供試体ＳＰを材料試験機に装着することができ、材料試験の効率を向上することができる。
【００２２】
試験開始ボタン４３ｃは、試験を開始するためのボタンである。試験開始ボタン４３ｃを押圧すると、設定した試験条件にて試験が開始される。試験終了ボタン４３ｄは、試験を終了するためのボタンである。
【００２３】
クロスヘッド移動ボタン４４はクロスヘッド上昇（速度大）ボタン４４ａ、クロスヘッド上昇（速度小）ボタン４４ｂ、クロスヘッド下降（速度小）ボタン４４ｃおよびクロスヘッド下降（速度大）ボタン４４ｄから構成される。
【００２４】
クロスヘッド上昇（速度大）ボタン４４ａはクロスヘッド１５を速い速度で上昇させるボタンであり、クロスヘッド上昇（速度小）ボタン４４ｂは遅い速度でクロスヘッド１５を上昇させるボタンである。クロスヘッド下降（速度小）ボタン４４ｃは遅い速度でクロスヘッド１５を下降させるボタンであり、クロスヘッド下降（速度大）ボタン４４ｄは速い速度でクロスヘッド１５を下降させるボタンである。
【００２５】
クロスヘッド上昇（速度大）ボタン４４ａとクロスヘッド下降（速度大）ボタン４４ｄとを押圧することによって、クロスヘッド１５の大まかな位置調整を行い、クロスヘッド上昇（速度小）ボタン４４ｂとクロスヘッド下降（速度小）ボタン４４ｃとを押圧することによって、クロスヘッド１５の位置の微調整を行う。
【００２６】
試験ボタン４５は、試験開始画面４０を表示するためのボタンである。条件ボタン４６は、試験条件を設定するための表示画面を表示するためのボタンである。試験開始画面４０以外の表示画面でも試験ボタン４５および条件ボタン４６は表示される。
【００２７】
上部治具１８ａ、下部治具１８ｂが装着されていないときに、ユーザがキャリブレーションボタン４３ａを押圧すると、図４に示す警告画面５０が表示され、ロードセル１５のキャリブレーションは行われない。警告画面５０には、「治具が取り付けられていませんので、キャリブレーションはできません」という警告文５１とともに戻るボタン５２が表示される。戻るボタン５２は試験開始画面４０に戻るためのボタンである。
【００２８】
ユーザは、警告文５１によって、上部治具１８ａ、下部治具１８ｂが装着されていないことを認識できる。戻るボタン５２を押圧することによって試験開始画面４０に戻り、上部治具１８ａ、下部治具１８ｂを装着して、再びキャリブレーションボタン４３ａを押圧することによってキャリブレーションを行うことができる。
【００２９】
上部治具１８ａ、下部治具１８ｂが装着されていないときに、ユーザが高速リターンボタン４３ｂ、試験開始ボタン４３ｃを押圧すると、図４に示す警告画面５０が表示され、高速リターンや試験開始が行われない。また、高速リターンボタン４３ｂを押圧した場合には、「治具が取り付けられていませんので、高速リターンはできません」という警告文による高速リターン禁止の警告画面が表示され、試験開始ボタン４３ｃを押圧した場合には、「治具が取り付けられていませんので、試験開始できません」という警告文による試験禁止の警告画面が表示される。
【００３０】
上部治具１８ａ、下部治具１８ｂが装着されている場合であっても、上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの交換が検出された場合、１度試験を開始した後、つまり試験開始ボタン４３ｃが押圧された後でないと高速リターンや試験開始は行われない。
【００３１】
上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの交換が検出された後、試験開始ボタン４３ｃが押圧されていないときに高速リターンボタン４３ｂを押圧すると、図５に示す高速リターン禁止の警告画面６０が表示される。警告画面６０には、「治具交換後に試験開始ボタンが押圧されていませんので、高速リターンはできません」という警告文６１とともに戻るボタン５２が表示される。
【００３２】
ユーザは、警告文６１によって、取り付けた上部治具１８ａ、下部治具１８ｂが交換された後、手動で調整されていないことを認識する。そして、クロスヘッド移動ボタン４４を操作して上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの位置を調整し、供試体ＳＰを上下治具にセットして試験開始ボタン４３ｃを押圧し、試験を行う。
【００３３】
ユーザが試験開始ボタン４３ｃを押圧して試験を開始すると、図６に示す試験表示画面７０が表示モニタ２２ｃに表示される。試験表示画面７０には、試験力表示欄４１ａ、変位表示欄４１ｂ、試験力−変位曲線表示欄７１、試験停止ボタン７２、試験ボタン４５および条件ボタン４６が表示される。
【００３４】
試験力−変位曲線表示欄７１は、現在計測中の供試体ＳＰの試験力−変位曲線をリアルタイムで表示する表示欄である。試験停止ボタン７２は、試験を途中で停止するボタンである。
【００３５】
次に、本発明の実施形態における試験操作禁止処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。高速リターンの禁止処理を一例として説明する。図７の処理は、表示モニタ２２ｃに表示された試験ボタン４５が押圧するとスタートするプログラムにより、制御回路２１において実行される。
【００３６】
ステップＳ７０１では、試験開始画面４０を表示モニタ２２ｃに表示する。ステップＳ７０２では、タッチパネル２２ａの押圧検出によって、高速リターンボタン４３ｂが押圧されたか判定する。押圧された場合はステップＳ７０２が肯定判定され、ステップＳ７０３へ進む。押圧されていない場合はステップＳ７０２を繰り返す。
【００３７】
ステップＳ７０３では、フラグＭの値が０であるか判定する。このフラグＭの値が０であるか１であるかによって高速リターンを許可するか禁止するかを決定する。フラグＭの値は、後述するフラグ算出処理によって算出される。フラグＭの値が０の場合はステップＳ７０３が肯定判定され、ステップＳ７０４へ進む。フラグＭの値が１の場合はステップＳ７０３が否定判定され、ステップＳ７０５へ進む。ステップＳ７０４では、クロスヘッド１５の位置を前回の試験開始時の位置に高速に戻し、高速リターンを実施する。ステップＳ７０５では、高速リターンを実施せずに、高速リターン禁止の警告画面５０，６０を表示モニタ２２ｃに表示する。
【００３８】
次に、本発明の実施形態におけるフラグ算出処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。フラグ算出処理は、試験操作禁止処理に並行して行われる。図８の処理は、試験機本体１０および制御系２０の電源を入れるとスタートするプログラムにより、制御回路２１において実行される。
【００３９】
ステップＳ８０１では、フラグＭの値を１とする。ステップＳ８０２では、上部治具検出部１７ａおよび下部治具検出部１７ｂから出力されるレーザ光検出信号により、上部治具１８ａおよび下部治具１７ｂが装着されているか判定する。装着されている場合はステップＳ８０２が肯定判定され、ステップＳ８０３へ進む。装着されていない場合はステップＳ８０２が否定判定され、ステップＳ８０１へ戻る。ステップＳ８０３では、タッチパネル２２ａの押圧検出によって、試験開始ボタン４４ｃが押圧されたか判定する。押圧された場合はステップＳ８０３が肯定判定され、ステップＳ８０４へ進む。押圧されていない場合はステップＳ８０３が否定判定され、ステップＳ８０２へ戻る。ステップＳ８０４では、フラグＭの値を０とする。
【００４０】
以上の実施形態による試験機では次のような作用効果を奏する。
（１）上部治具検出部１７ａおよび下部治具検出部１７ｂからのレーザ光検出信号によって、上部治具１８ａおよび下部治具１８ｂの治具装着／非装着を検出することができる。その結果、（ａ）治具装着／非装着を作業者が目視にて治具装着／非装着を検出する必要がなく、試験の信頼性が向上する。（ｂ）上部治具１８ａが非装着状態でロードセル１６のキャリブレーションを行うことを防止できる。（ｃ）上部治具１８ａ、下部治具１８ｂが交換されたことが検出できる。したがって、高速リターンを実行し、上部治具１８ａと下部治具１８ｂとが衝突して破損することを防止することができる。
【００４１】
（２）上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの差込部３１の端面３１ａにおけるレーザ光の反射を利用して、上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの装着／非装着を検出するので、簡単にしかも確実に上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの装着／非装着を検出することができる。
【００４２】
以上の実施形態の試験機を次のように変形することができる。
（１）発光部３３ａから照射する光線はレーザ光に限定されない。たとえば、レーザに代えてＬＥＤ（ Light Emitting Diode ）でもよい。
【００４３】
（２）上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの装着／非装着の検出は、フォトリフレクタに限定されない。たとえば、差込穴３２と差込部３１との接触によってオンオフするリミット推知や近接スイッチなどの非接触センサを用いて上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの装着／非装着検出してもよい。
【００４４】
（３）試験開始位置に復帰させるものであれば、試験操作禁止処理を行うものは高速リターンに限定されない。ゆっくり試験開始位置まで上部治具１８ａ、下部治具１８ｂの位置を復帰させる場合にも試験操作禁止処理を行ってもよい。
【００４５】
本発明は、治具の装着を検出する治具検出手段を備えることに特徴があり、このような特徴を有していれば、以上説明した実施の形態になんら限定されない。たとえば、材料試験機は実施の形態のものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態の材料試験機の構成を示すブロック図である。
【図２】上部治具検出部を説明するための図である。
【図３】試験開始画面を説明するための図である。
【図４】キャリブレーション禁止の警告画面を説明するための図である。
【図５】高速リターン禁止の警告画面を説明するための図である。
【図６】試験表示画面を説明する図である。
【図７】試験操作禁止処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】フラグ算出処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１７ａ  上部治具検出部            １７ｂ  下部治具検出部
１８ａ  上部治具                  １８ｂ  下部治具
２１  制御回路                    ２２  入出力装置
２２ａ  タッチパネル              ２２ｂ  スイッチ
２２ｃ  表示モニタ                ３１  差込部
３１ａ  端面                      ３２  差込穴
３３  センサ部                    ３３ａ  発光部
３３ｂ  受光部
【図１】
0004655911.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004655911.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004655911.tif 000009