(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と移動部材にそれぞれ取り付けられる一対のつかみ具により試験片の両端部を把持するとともに、上記移動部材を固定部材に対して接近／離隔する方向に移動させる駆動機構を備えた材料試験機において、
つかみ具間距離を設定する設定手段と、あらかじめ登録される複数種のつかみ具の形状情報および寸法情報を記憶する記憶手段と、上記一対のつかみ具が視野内に収まるように配置された撮影手段と、その撮影手段の出力を取り込んで試験機に取り付けられているつかみ具の形状を認識する画像処理手段と、その画像処理手段による認識結果に基づいて上記記憶手段の内容から該当のつかみ具の寸法情報を読み出し、その寸法情報を用いてつかみ具間距離が上記設定手段により設定されたつかみ具間距離となるよう上記駆動機構を制御して移動部材を位置決めする初期位置制御手段を備えていることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
上記撮影手段の出力を用いて、試験中における試験片の引張方向への伸びおよび／またはそれに直交する方向への幅変化を計測する計測用画像処理手段を有していることを特徴とする請求項１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する。
【０００２】
【従来の技術】
材料試験機においては、一般に、試験片の両端部を一対のつかみ具により把持した状態で、つかみ具の一方を他方に対して接近または離隔することによって、試験片に負荷を与える。通常、一対のつかみ具のうち一方はテーブルに、他方は駆動機構の駆動によりそのテーブルに対して接近／離隔する方向に移動するクロスヘッドに、それぞれ取り付けられ、試験片の両端部をこれらのつかみ具で把持した状態でクロスヘッドを移動させることによって試験片に負荷を与えるように構成されている。
【０００３】
ここで、引張試験をはじめとする各種材料試験においては、図２に例示するように、試験開始当初におけるつかみ具間の距離Ｌ、つまり試験片Ｗを把持した状態で負荷を与える前の状態におけるつかみ具Ｃ1 ，Ｃ2 間の距離Ｌは、試験結果に重大な影響を及ぼすため、このつかみ具間距離は規格等に則って正確にセットする必要がある。
【０００４】
従来の材料試験機においては、以上のようなつかみ具間距離を設定するために、一対のつかみ具Ｃ1 ，Ｃ2 をテーブルＴとクロスヘッドＨに取り付けた後、オペレータがマニュアル操作によってクロスヘッドＨを移動させつつ、つかみ具間距離Ｌをもの指し等を用いて測定し、クロスヘッドＨの位置決めを行っている。これは、つかみ具の種類によって図２に示す寸法δ1 およびδ2 が相違するために、設定しようとするつかみ具間距離Ｌのみに基づいてクロスヘッドＨの絶対位置、例えばテーブルＴの表面からの距離Ａが一義的には定まらないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の材料試験機におけるつかみ具間距離の設定作業は、オペレータにとって面倒な作業であり、しかも、つかみ具を交換するたびに再度つかみ具間距離を設定し直さなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、つかみ具を装着するとともに、つかみ具間距離を設定するだけで、つかみ具の種類に係わらず自動的に設定されたつかみ具間距離が得られるようクロスヘッド等の移動部材を位置決めすることのできる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ため、本発明の材料試験機は、固定部材と移動部材にそれぞれ取り付けられる一対のつかみ具により試験片の両端部を把持するとともに、上記移動部材を固定部材に対して接近／離隔する方向に移動させる駆動機構を備えた材料試験機において、つかみ具間距離を設定する設定手段と、あらかじめ登録される複数種のつかみ具の形状情報および寸法情報を記憶する記憶手段と、上記一対のつかみ具が視野内に収まるように配置された撮影手段と、その撮影手段の出力を取り込んで試験機に取り付けられているつかみ具の形状を認識する画像処理手段と、その画像処理手段による認識結果に基づいて上記記憶手段の内容から該当のつかみ具の寸法情報を読み出し、その寸法情報を用いてつかみ具間距離が上記設定手段により設定されたつかみ具間距離となるように上記駆動機構を制御して移動部材を位置決めする初期位置制御手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００８】
ここで、本発明においては、上記撮影手段の出力を用いて、試験中における試験片の引張方向への伸びおよび／またはそれに直交する方向への幅変化を計測する計測用画像処理手段を有した構成（請求項２）を採用することができる。
【０００９】
本発明においては、材料試験機に取り付けたつかみ具が視野内に入るように設けた撮影手段の出力を画像処理することにより、そのつかみ具の形状を認識し、その認識結果に基づいてあらかじめ記憶手段に登録している内容からそのつかみ具の寸法情報を読み出すことにより、オペレータが任意のつかみ具を材料試験機に取り付けても、それが登録されているものであれば、つかみ具間距離が設定値に一致するように、自動的にクロスヘッド等の移動部材が移動し、もの指し等を用いたマニュアル操作による移動部材の位置決めが不要となる。また、つかみ具形状を認識するかわりに、つかみ具にバーコードを貼ることにより、そのバーコードにて寸法情報を読み出すことも可能である。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、上記した撮影手段がつかみ具を視野内に入れるものであり、試験中の試験片の撮影信号から試験片の伸びや幅変化を計測する公知のビデオ式の伸び計並びにビデオ信号を用いた幅変化の計測機能において用いる撮影手段と同等の視野に設定されることを利用し、これらを一つの撮影手段で兼用させることで、これらの各機能に要するコストの実質的な低減を達成することができる。
【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。
【００１２】
試験機本体１は、テーブル１１の上に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。各ねじ棹１２ａ，１２ｂは駆動装置１４によって回転が与えられ、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】
試験片Ｗは、テーブル１１とクロスヘッド１３にそれぞれ装着されたつかみ具１５ａ，１５ｂによってその両端部が把持され、その状態でクロスヘッド１３を上昇させることによって、試験片Ｗに引張荷重が加えられる。
【００１４】
クロスヘッド１３の変位は変位センサ１６によって検出され、また、試験片Ｗに作用する荷重はロードセル１７によって検出され、その各検出信号はアンプ２１ａ，２１ｂを介してＡ−Ｄ変換器２２ａ，２２ｂによってデジタル化された後、制御装置３０に取り込まれる。
【００１５】
また、一方のねじ棹１２ａのカバーには、ＣＣＤカメラ４０が固定されており、このＣＣＤカメラ４０は、一対のつかみ具１５ａ，１５ｂおよびこれらに把持された試験片Ｗを含む領域を視野内に収まるように固定されている。このＣＣＤカメラ４０の出力は、画像ボード（キャプチャーボード）４１を介して制御装置３０に取り込まれる。
【００１６】
制御装置３０は、実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされているプログラムに従って各種機能を実行するのであるが、説明の簡素化のために、この図１においては機能ごとのブロックの集合として図示している。
【００１７】
制御装置３０には、各種データや設定値などを入力するためのキーボードやスキャナー等を含む入力装置６０が接続されており、この入力装置６０により、複数種類のつかみ具の形状情報と寸法情報とを登録することができ、その入力されたつかみ具に関する情報は、つかみ具情報記憶部３１に格納される。また、この入力装置６０により、試験開始当初におけるつかみ具間距離Ｌを入力することができ、このつかみ具間距離Ｌは後述する初期位置演算部３７に取り込まれる。
【００１８】
前記した変位センサ１６およびロードセル１７により検出された変位データおよび荷重データは、それぞれ制御装置３０のデータ処理部３２に取り込まれる。また、クロスヘッド１３の駆動機構１４は、駆動制御部３３からの制御信号によって動作する。
【００１９】
そして、画像ボード４１を介したＣＣＤカメラ４０による撮影データは、計測用画像処理部３４と、つかみ具識別用画像処理部３５の双方の画像処理に供される。
【００２０】
計測用画像処理部３４は、試験中における試験片Ｗの像を画像処理することにより、試験片Ｗの刻々の伸びと幅（荷重軸に直交する方向への寸法）の変化を求め、その結果をデータ処理部３２に供給する。
【００２１】
データ処理部３２では、変位センサ１６による変位データと、ロードセル１７による荷重データ、および計測用画像処理部３４による伸びと幅変化の計測結果を、例えば荷重−伸び曲線等として相互に関連付けてデータ記憶部３６に格納するとともに、表示器５０に表示する。また、このデータ処理部３２は、試験中において、制御量として設定されている物理量を駆動制御部３３に供給し、駆動制御部３３では、その物理量をあらかじめ設定されている目標値にフィードバックすることにより、試験片Ｗに目標値通りの負荷が加えられるようにクロスヘッド１３を駆動すべく駆動機構１４に制御信号を供給する。
【００２２】
つかみ具識別用画像処理部３５は、試験の開始前におけるつかみ具間距離Ｌの設定時において、ＣＣＤカメラ４０からの出力を画像処理し、つかみ具１５ａ，１５ｂの形状を認識し、その認識結果を初期位置演算部３７に供給する。初期位置演算部３７では、そのつかみ具１５ａ，１５ｂの形状認識結果に基づいて、つかみ具情報記憶部３１に登録されているつかみ具情報から、該当のものの寸法情報（図２におけるδ1 およびδ2 に相当の寸法）を読み出し、前記した入力装置６０を介して設定されたつかみ具間距離Ｌが得られるクロスヘッド１３の絶対位置（図２におけるＡ、従ってＡ＝Ｌ＋δ1 ＋δ2 ）を算出する。この算出結果は駆動制御部３３に送られ、駆動機構１４を駆動制御してクロスヘッド１３を自動的にその位置にまで移動させる。
【００２３】
従って、以上の本発明の実施の形態によると、オペレータは適宜のつかみ具を試験機本体１に対して取り付けるともに、入力装置６０を通じてつかみ具間距離Ｌを設定するだけでよく、これにより、クロスヘッド１３が自動的にそのつかみ具間距離Ｌが得られる位置に移動する。
【００２４】
なお、以上の実施の形態においては、撮影手段としてのＣＣＤカメラ４０を１台だけ設けた例を示したが、より広い視野範囲を必要とする場合には、複数台のＣＣＤカメラを配置し、その全体によって試験空間を撮影するように構成してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、材料試験機に取り付けられたつかみ具を撮影手段によって撮影し、その出力の画像処理によってそのつかみ具の形状を認識し、あらかじめ登録されているつかみ具情報のなかから該当のつかみ具の寸法情報を読み出し、その寸法情報を用いて、クロスヘッド等の移動側のつかみ具が取り付けられている部材を、設定されているつかみ具間距離が得られる位置にまで自動的に移動させるので、オペレータは、つかみ具間距離の設定に際して、適宜のつかみ具を取り付けてつかみ具間距離を入力するだけでよく、もの指し等を用いてつかみ具間距離を測定しながらクロスヘッドをマニュアル移動させていた従来のつかみ具間距離の設定作業に比して、その労力を大幅に軽減させることができる。
【００２６】
また、請求項２に係る発明のように、以上のつかみ具の形状を認識すべくつかみ具を撮影する撮影手段を、試験中において試験片を撮影して伸び等を計測するための撮影手段と兼用させると、それぞれの機能に必要とするコストを実質的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、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】つかみ具間距離Ｌの設定方法の説明図である。
【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  駆動機構
１５ａ，１５ｂ  つかみ具
１６  変位センサ
１７  ロードセル
３０  制御装置
３１  つかみ具情報記憶部
３２  データ処理部
３３  駆動制御部
３４  計測用画像処理部
３５  つかみ具認識用画像処理部
３６  データ記憶部
３７  初期位置演算部
４０  ＣＣＤカメラ
４１  画像ボード
５０  表示器
６０  入力装置
Ｗ  試験片
【図１】
0004390032.tif 000002
【図２】
0004390032.tif 000003