(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片に負荷を与える負荷機構と、その負荷機構の駆動により試験片に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、その荷重による試験片の歪み並びに変位を検出する歪み検出手段および変位検出手段と、その荷重検出手段、歪み検出手段、および変位検出手段の各出力の少なくともいずれか一つの出力を用いて、試験片に対してあらかじめ設定されている刻々の負荷目標に一致するよう、上記負荷機構を刻々と制御する制御手段を備えた材料試験機において、
表示画面上に、互いに交差する２軸のうち、一方の軸を時間軸とするとともに、他方の軸には、荷重軸と、歪みまたは変位軸との合計２つの量の軸をとった座標を表示する表示手段と、その座標上に時間と荷重の関係、および、時間と歪みもしくは変位の関係を、それぞれに応じた種類の線を用いたグラフで描画するための入力手段を備え、上記制御手段は、その入力されたグラフ情報に従って上記負荷機構を制御するように構成されていること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】
本発明は材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料試験機においては、一般に、負荷機構を駆動して試験片に引張や圧縮等の荷重（試験力）を負荷しつつ、その荷重を検出するとともに、その荷重による試験片の歪みや変位を検出して、試験片の特性を調査する。試験片に対する経時的な負荷のかけ方、つまり負荷機構の制御の仕方としては、試験片に作用する荷重の速度を目標値に一致させる荷重速度制御や、試験片の歪みの変化速度を目標値に一致させる歪み速度制御、あるいは試験片ないしは負荷機構の変位の速度を一定の目標値に一致させる等速速度制御などが知られている。
【０００３】
以上のような負荷機構の制御の仕方は、試験に先立って一つもしくは複数を組み合わせて設定されるが、従来の材料試験機においては、負荷機構の制御の仕方の設定方法として、あらかじめ決められた試験制御のパターン中において、操作者がパラメータのみを設定または変更する方法と、試験機を動作させるコマンドを操作者に列挙させて入力させ、試験機側ではその順番に負荷機構の制御を行うことによって試験制御のパターンを設定する方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の材料試験機における試験制御のパターンの設定方法のうち、あらかじめ設定されているパターン中のパラメータのみを変更する方法では、多様化する制御の仕方に対応することができないという問題がある。
【０００５】
一方、試験機を動作させるコマンドを列挙させる方法では、実質的にプログラミング作業になってしまい、設定が困難であるばかりでなく、設定ミスをしてもそのことが判りにくいという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、試験制御のパターンを容易に、かつ、正確に設定することができ、しかも多様な制御に対応することが可能な材料試験機の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するめ、本発明の材料試験機は、試験片に負荷を与える負荷機構と、その負荷機構の駆動により試験片に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、その荷重による試験片の歪み並びに変位を検出する歪み検出手段および変位検出手段と、その荷重検出手段、歪み検出手段、および変位検出手段の各出力の少なくともいずれか一つの出力を用いて、試験片に対してあらかじめ設定されている刻々の負荷目標に一致するよう、上記負荷機構を刻々と制御する制御手段を備えた材料試験機において、表示画面上に、互いに交差する２軸のうち、一方の軸を時間軸とするとともに、他方の軸には、荷重軸と、歪みまたは変位軸との合計２つの量の軸をとった座標を表示する表示手段と、その座標上に時間と荷重の関係、および、時間と歪みもしくは変位の関係を、それぞれに応じた種類の線を用いたグラフで描画するための入力手段を備え、上記制御手段は、その入力されたグラフ情報に従って上記負荷機構を制御するように構成されていることによって特徴づけられる。
【０００８】
本発明は、試験制御のパターンは、主として時間と荷重の関係、および、時間と歪みもしくは変位の関係からなることを利用し、画面上に表示された一つの座標上に、時間と荷重の関係、および、時間と歪みもしくは変位の関係からなる試験制御のパターンを表す一つのグラフを操作者に入力させ、試験機ではこれを試験制御のパターンの設定内容として負荷機構を制御することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【０００９】
すなわち、画面上に時間軸に対して、荷重軸と、歪み軸もしくは変位軸が交差した座標を表示し、操作者がその座標上に時間−荷重、および、時間−歪みもしくは変位の関係からなるグラフで試験制御パターンを設定するように構成すれば、複雑な試験制御パターンであってもその入力が容易で、しかもその設定内容が正しいか否かを試験前に操作者が簡単に確認ないしは判別することができる。
【００１０】
ここで、本発明においては、一つの座標に時間−荷重、および、時間−歪みもしくは変位の関係を表すグラフを入力して表示するのであるが、時間と荷重の関係、および、時間と歪みもしくは変位の関係を、それぞれに応じた種類の線を用いたグラフで描画する構成を採用しているため、時間と荷重の関係と、時間と歪みもしくは変位の関係との識別を容易に行うことができる。
【００１１】
【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図であり、機械的構成を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１２】
この例における材料試験機は、試験機本体１と、後述する制御部２５等を内蔵したオペレーションパネル２を主体として構成されており、試験機本体１は、テーブル１１上に２本のねじ棹１２ａ，１２ｂを鉛直に配置するとともに、そのねじ棹１２ａ，１２ｂにクロスヘッド１３の両端部をナットを介して支承した構造を有している。そして、各ねじ棹１２ａ，１２ｂは駆動装置１４によって回動が与えられ、この駆動装置１４の駆動によってクロスヘッド１３が上下動するようになっている。
【００１３】
また、引張試験を行う場合、図１のようにクロスヘッド１３の下面とテーブル１１の上面に、互いに対向する上下の掴み具１５ａ，１５ｂが設けられ、その一対の掴み具１５ａ，１５ｂにより試験片Ｗの両端を把持した状態で、クロスヘッド１３を上昇させることによって、試験片Ｗに引張荷重が加えられる。そして、試験中に試験片Ｗに作用する荷重は、クロスヘッド１３側に設けられたロードセル３によって刻々と検出されるとともに、試験片Ｗの変位あるいは伸びは、試験片Ｗに装着された伸び計４によって刻々と検出される。
【００１４】
ロードセル３および伸び計４の出力は、それぞれに対応してオペレーションパネル２内に設けられているアンプ２１および２２によって増幅された後、Ａ−Ｄ変換器２３，２４によってデジタル化され、刻々と制御部２５にサンプリングされる。
【００１５】
制御部２５はＣＰＵとその周辺機器を含むコンピュータを主体とするものであって、Ａ−Ｄ変換器２３を介してサンプリングしたロードセル３からの刻々の荷重データと、Ａ−Ｄ変換器２４を介してサンプリングした伸び計４からの標点間の変位データ、および、その刻々の変位データを当初の標点間距離で除して得られる伸びデータを、付属のメモリ２６に逐次格納していくとともに、以下に示すようにあらかじめ設定されている試験制御の目標パターンに基づき、試験片Ｗにその試験制御の目標パターン通りの負荷が加えられるように、上記の各データのいずれかを検出値として駆動装置１４をフィードバック制御する。また、制御部２５には、当該制御部２５からの指令に基づく表示を行うためのＣＲＴ等の表示器２７と、制御部２５に対して各種指令を与えるためのキーボード２８ａおよびマウス２８ｂと、試験結果等をプリントするためのプリンタ２９が接続されている。
【００１６】
さて、制御部２５には、上記のように駆動装置１４を制御する制御用のプログラムのほかに、試験制御のパターンを設定するための設定用のプログラムがインストールされており、この設定用のプログラムが選択されると、まず、表示器２７に、時間軸を一方の軸にとり、荷重軸と、歪み軸もしくは変位軸を他方の軸にとって２次元の座標を表示する。そして、操作者に対して、その座標上に、所望の試験制御のパターンに対応するグラフをマウス２８ｂを用いて描画させる。このグラフが入力されると、その入力内容がメモリ２６に格納されるとともに、その状態で試験の開始を指令すると、制御部２５はそのグラフに基づき、刻々のサンプリングデータがグラフに則って推移するように駆動装置１４を制御する。
【００１７】
図２に表示器２７の表示例を示す。この例においては、横軸に時間軸を、縦軸に荷重軸と、歪み軸もしくは変位軸をとった座標を表示し、その座標上に時間−荷重、時間−歪み、および時間−変位の関係からなる試験制御のパターンを一つのグラフにより設定している。ここで、グラフ上における時間−荷重、時間−歪み、および時間−変位の識別は、線種（もしくは線の色）を相違させることによって行っている。また、この例においては、あるデータがあらかじめ設定された値に達した時点を制御の切り換え点とすることも可能となっており、例えば上降伏点、耐力のほか、任意の選択できるデータ値が設定値に到達した時点を制御の切り換え点とする複数の中間点の設定も可能となっている。
【００１８】
この図２の例における設定内容をより詳しく説明すると、試験を開始した後、図中ａで示す時点まで荷重（試験力）速度制御を行う。この荷重速度制御は、時間軸と荷重軸上におけるグラフの傾きにより時間−荷重の関係を表すことができ、荷重データの値がＬ１に達したａ点から、時間Ｔ１後の図中ｂで示される時点まで荷重データが一定となるように保持される。次に、ｂ点から等速速度制御に切り換えられ、変位データがＤ１に達する図中ｃで示す時点から歪み速度制御に切り換えられる。なお、等速速度制御および歪み速度制御においては、時間軸と変位軸上、および時間軸と歪み軸上におけるグラフの傾きにより変位速度を表し、あるいは時間−歪みの関係を表すことができる。そして、歪み速度制御中において、中間点１として、荷重データの値があらかじめキーボード２８ａにより設定されている値に達した図中ｄで示した時点で、再び荷重速度制御に切り換えて荷重データがｄ点における値を保持するように制御し、その制御を時間Ｔ２だけ継続した後、図中ｅで示す時点で等速速度制御により変位が０になる図中ｆで示す時点にまで負荷を解除して試験を終える。
【００１９】
以上の実施の形態によると、表示器２７に表示された座標上に、試験制御のパターンに対応するグラフを入力することによってその設定を行うことができ、複雑なパターンに対応することが可能であり、また、その設定作業も容易で、しかもプログラミングする場合に比して試験開始前に設定ミス等があれば簡単に見つけることができる。
【００２０】
なお、以上の実施の形態では、引張試験の制御パターンの設定について述べたが、他の試験に対しても同様の設定の仕方で対処することができ、また、試験機本体１の構造等については、上記した構造のほか、他の任意の公知の構造のものに本発明を適用し得ることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、試験制御のパターンを画面上に表示されている座標上にグラフの形で設定することができるので、複雑な制御パターンであっても対処可能で、しかもその設定作業が簡単であり、設定ミス等を冒しても試験前に容易に発見することができ、簡単かつ正確な設定が可能となる。しかも、グラフによって試験制御パターンを設定することにより、試験に必要な時間の把握や、実際の試験結果を表す例えばＳＳカーブ等との対比により、試験制御精度なども簡単に調べることができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】図１の実施の形態の表示器２７の表示例の説明図である。
【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  駆動装置
１５ａ，１５ｂ  掴み具
２  コントロールパネル
２１，２２  アンプ
２３，２４  Ａ−Ｄ変換器
２５  制御部
２６  メモリ
２７  表示器
２８ａ  キーボード
２８ｂ  マウス
２９  プリンタ
３  ロードセル
４  歪み計
Ｗ  試験片
【図１】
0004206614.tif 000002
【図２】
0004206614.tif 000003