(57)【要約】【課題】材料試験機に取り付けたロードセルの温度特性を安定化させるための待機時間を短くすることができるプレヒーティング装置、その装置を備えた材料試験機および歪みゲージ式センサのプレヒーティング方法を提供する。【解決手段】ロードセルのプレヒーティング装置１は、電源回路１１、レギュレータ１２、切り換えスイッチ１３およびコネクタ１４を有する。電源回路１１は、商用電源から供給された交流電圧を所定の直流電圧に変換する。レギュレータ１２は、入力電圧を所定の電圧に変圧して出力する。切り換えスイッチ１３によりレギュレータ１２の出力電圧を設定する。コネクタ１４は、ロードセル２をレギュレータ１２と電気的に接続させる。【選択図】図１
2009281917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪みゲージ式センサを用いる材料試験機とともに使用されるプレヒーティング装置であって、
前記歪みゲージ式センサの実使用状態と同じ電圧または電流を前記歪みゲージ式センサに供給するセンサ駆動手段を備えることを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプレヒーティング装置において、
前記歪みゲージ式センサとして、２つ乃至２の倍数の数の歪みゲージをブリッジ接続したロードセルを用いることを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプレヒーティング装置において、
前記歪みゲージ式センサとして、少なくとも１つの歪みゲージを備えた伸び計もしくは変位計を用いることを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプレヒーティング装置において、
前記センサ駆動手段は、前記歪みゲージ式センサに供給する電圧または電流を切り換えるための切換手段を有することを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプレヒーティング装置において、
前記センサ駆動手段は、複数種類の歪みゲージ式センサに対して、各センサに適合するセンサ駆動電圧またはセンサ駆動電流を同時に供給することを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプレヒーティング装置において、
前記歪みゲージ式センサに対して実使用状態と同じ電圧または電流を所定の時間にわたって供給したことを検知するタイマ手段をさらに備え、前記タイマ手段からの出力に基づいて前記歪み式センサの温度特性が安定したことを判定する、ことを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプレヒーティング装置において、
前記歪みゲージ式センサに対して実使用状態と同じ電圧または電流を供給した後に、前記歪みゲージ式センサの抵抗値変化が安定したことを検知する検出手段をさらに備え、前記検出手段からの出力に基づいて前記歪み式センサの温度特性が安定したことを判定する、ことを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載のプレヒーティング装置において、
前記歪み式センサの温度特性が安定したことを報知する報知手段をさらに備えることを特徴とするプレヒーティング装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプレヒーティング装置を備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項１０】
材料試験機に使用される歪みゲージ式センサに、前記歪みゲージ式センサの実使用状態と同じ電圧または電流を、前記材料試験機に他の歪みゲージセンサが使用されている間に供給することを特徴とする歪みゲージ式センサのプレヒーティング方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の歪みゲージ式センサのプレヒーティング方法において、
前記歪みゲージ式センサとして、２つ乃至２の倍数の数の歪みゲージをブリッジ接続したロードセルを用いることを特徴とする歪みゲージ式センサのプレヒーティング方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の歪みゲージ式センサのプレヒーティング方法において、
前記歪みゲージ式センサとして、少なくとも１つの歪みゲージを備えた伸び計もしくは変位計を用いることを特徴とする歪みゲージ式センサのプレヒーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪みゲージ式センサを用いて実際に試験または測定を開始する前に行うプレヒーティング技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブリッジ接続された複数の歪みゲージで試験力を検出するロードセルが従来技術として知られている（たとえば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−２４７８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ロードセルを使用する場合、ブリッジ接続された複数の歪みゲージの温度を同一にするため、試験機に取り付けたロードセルをしばらくの間放置して安定化させる必要がある。このため、ロードセルを頻繁に交換しなければならないとき、ロードセルを取り付けた後の待機時間が長くなるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るプレヒーティング装置は、歪みゲージ式センサを用いる材料試験機とともに使用されるプレヒーティング装置であって、歪みゲージ式センサの実使用状態と同じ電圧または電流を歪みゲージ式センサに供給するセンサ駆動手段を備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、ある歪みゲージ式センサで試験または測定を行っている間に、他の歪みゲージ式センサをプレヒートして温度特性を安定化させることができるので、他の歪みゲージ式センサを用いて試験または測定を開始するための待機時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に説明する実施の形態では、歪みゲージ式センサとして、２つ乃至２の倍数の数の歪みゲージをブリッジ接続したロードセルを用いる場合について説明していく。
【０００７】
図１および図２を参照して本発明の一実施形態におけるロードセルのプレヒーティング装置を説明する。このプレヒーティング装置１は歪みゲージ式センサを用いる材料試験機とともに使用される。また、材料試験における歪みゲージ式センサの使用に先立って、歪みゲージ式センサに電流を供給し、歪み式センサを温める。図１は、ロードセルのプレヒーティング装置１の構成を説明するためのブロック図である。プレヒーティング装置１は、電源回路１１、出力電圧制御用レギュレータ１２、切り換えスイッチ１３およびコネクタ１４を有する。電源回路１１は、商用電源から供給された交流電圧を所定の直流電圧に変換する回路である。レギュレータ１２は、入力された直流電流または交流電流の電圧を所定の出力電圧に変換して出力する装置である。なお、交流電流で駆動するロードセルの場合は、電源回路１１は所定の交流電流に変換して交流電流がレギュレータ１２に入力されるようにし、所定の電圧の交流電流が出力されるようにしてもよい。
【０００８】
切り換えスイッチ１３は、ユーザの操作によりレギュレータ１２の出力電圧を設定する。コネクタ１４は、ケーブルユニットＣＵのコネクタ２２と嵌着して、ロードセル２をレギュレータ１２と電気的に接続させる。
【０００９】
ロードセル２がプレヒーティング装置１と接続されると、後に詳述する材料試験機（図４参照）に取り付けられたときと同じ電圧がロードセル２に供給される。その結果として、ロードセル２には実際の使用状態と同じ電流が流れるので、ロードセル２の温度特性を試験開始前に安定化しておくことができる。
【００１０】
ロードセル２は、２つ乃至２の倍数の数の、とくに２〜６個の歪みゲージをブリッジ接続したセンサである。ロードセル２は、ケーブルユニットＣＵを介してプレヒーティング装置１と接続するためのコネクタ２４Ｂを有する。ケーブルユニットＣＵは、後に詳述するように（図３参照）、コネクタ２２とケーブル２３とコネクタ２４Ａとを備えている。
【００１１】
プレヒーティング装置１は、複数のコネクタ１４を備え、複数のコネクタ１４について、それぞれレギュレータ１２および切り換えスイッチ１３が設けられている。これにより、材料試験機に取り付けられたときに供給される電圧が異なる複数のロードセル２を、プレヒーティング装置１に同時に取り付けることができる。
【００１２】
図２は、プレヒーティング装置１の外観を説明するための図である。切り換えスイッチ１３、コネクタ１４および状態表示ランプ１５を１つのユニットとして、４つのユニットが並列に配置されている。
【００１３】
状態表示ランプ１５は、ロードセル２への電圧供給およびロードセル２の温度特性安定化完了をユーザに報知する。ロードセル２がプレヒーティング装置１に接続され、規定の電圧がロードセル２へ供給されると、状態表示ランプ１５は消灯から赤色の点灯に変わる。ロードセル２に規定の電圧が所定時間供給されると、ロードセル２の温度特性が安定化したことを報知するために、状態表示ランプ１５の点灯色は赤色から緑色に変化する。
【００１４】
規定の電圧が供給されているロードセル２は、プレヒーティング装置１の上面１ａに載置される。外気の影響を小さくしてロードセル２の温度特性をさらに安定化させるために、プレヒーティング装置１の上面１ａを覆う蓋１６が設けられている。
【００１５】
図３は、ケーブルユニットＣＵの全体構成を示す説明図である。ケーブルユニットＣＵは、プレヒーティング装置１に接続するためのコネクタ２２と、ロードセル２に接続するためのコネクタ２４Ａとを備えている。プレヒーティング装置１に接続するためのコネクタ２２は、コネクタユニット５２の一部として構成されている。このコネクタユニット５２は、コネクタ２２と直結された基板５４を内蔵している。基板５４上には、メモリ回路５６および抵抗器５８Ａ，５８Ｂを搭載してある。ロードセル２の特性は用途に応じて様々な種類があるばかりでなく、同一の製品名であっても電気的特性が異なっている。また、全く同一の製品名であっても、その温度特性には製造工程あるいは組立工程に起因した違いがみられる。そこで、基板５４上に搭載してあるメモリ回路５６の記憶内容、および、抵抗器５８Ａ，５８Ｂの抵抗値は、ロードセル２１の固有特性に適合した内容に設定されている。
【００１６】
ロードセル２については、型名（種類および容量を示す），製造番号などを記憶させたメモリ回路５６、および、ロードセル２の最大歪みを抵抗値に置き換えるための抵抗器５８Ａ，５８Ｂが必要となるので、それぞれのロードセル２とケーブルユニットＣＵは、常に一対として使用される。実際に、ロードセル２とケーブルユニットＣＵは一対としてユーザに納品される。また修理完了時において、ロードセル２とケーブルユニットＣＵは、一対としてユーザに引き渡される。
【００１７】
次に、プレヒーティング装置１の使用方法を説明する。
（１）切り換えスイッチ１３を操作して、ロードセル２に供給される電圧を、ロードセル２が材料試験機に取り付けられたときに供給される電圧に設定する。
（２）ロードセル２に接続されているケーブルユニットＣＵのコネクタ２２をプレヒーティング装置１のコネクタ１４に嵌め込み、ロードセル２をプレヒーティング装置１の上面１ａに載置する。
（３）状態表示ランプ１５が赤色から緑色に変わったことを確認して、プレヒーティング装置１からロードセル２を外す。
（４）ロードセル２を材料試験機に直ちに取り付ける。ロードセル２の温度特性はプレヒーティングにより既に安定しているので、材料試験の準備完了後、直ちに試験を開始することができる。
【００１８】
以上の実施形態によるプレヒーティング装置では次のような作用効果を奏する。
（１）ロードセル２の実使用状態と同じ電圧をロードセル２に供給するようにした。これにより、プレヒーティング完了後のロードセル２を材料試験機に取り付けた後、温度特性を安定化させるための待機時間をなくすことができる。
【００１９】
（２）ロードセル２に供給する電圧を切り換えるための切り換えスイッチ１３をユニットごとに設けた。これにより、材料試験に使用する各種のロードセルを同時にプレヒートすることができる。
【００２０】
（３）プレヒーティング装置１に複数のロードセル２を接続できるようにし、それぞれのロードセル２に供給する電圧を変えられるようにした。これにより、材料試験機に取り付けられたときに供給される電圧が異なるロードセル２を一度に取り付けることができ、ロードセル２を取り替えて行う試験の効率を向上させることができる。
【００２１】
（４）ロードセル２の温度特性が安定したことを報知する状態表示ランプ１５を備えているので、材料試験を行うユーザは、ロードセルの交換可能な時期を適確に把握することができる。
【００２２】
以上の実施形態の材料試験機を次のように変形することができる。
（１）ロードセル２に供給する電圧は、ロードセル２に内蔵された歪みゲージの温度が上昇する電圧であれば、材料試験機に取り付けられたときに供給される電圧に限定されない。ロードセル２は、材料試験機に取り付けられた後、歪みゲージが温かくなってから安定し、温かくなる時間を短縮できれば待機時間も短縮できるからである。
【００２３】
（２）図４に示すように、材料試験機３にプレヒーティング装置３１を備えるようにしてもよい。プレヒーティング装置３１は、材料試験機３の制御盤４４とケーブル４６を介して接続されている。ロードセル３２を材料試験機３に取り付けて試験を行っている間に、材料試験機３で次に使用するロードセル２のプレヒーティングを行うことができる。これにより、材料試験機３に取り付けた場合と同じ状態でロードセル２の温度特性を安定化させることができる。プレヒーティング装置３１には、ケーブルユニットＣＵを介して、プレヒーティング中のロードセル２が接続されている。
【００２４】
（３）所定の時間にわたって規定の電圧がロードセル２に供給されると、ロードセル２の温度特性が安定化したことをユーザに報知した。しかし、ロードセル２に含まれている歪みゲージの抵抗値を測定し、抵抗値が安定したらロードセル２の温度特性が安定化されたことをユーザに報知するようにしてもよい。このようにすることにより、ロードセル２が安定化したことを確実に検出することができる。
【００２５】
（４）ロードセル２に供給する電圧は、ユーザの切り換えスイッチ操作で決定された。しかし、プレヒーティング装置１が自動的に電圧を設定するようにしてもよい。この自動設定を行うために、メモリ回路５６（図３参照）に記録されている製品名，シリアル番号を材料試験機側で読み出すことにより、図示しない制御回路により規定の電圧を設定することができる。その結果として、ユーザの誤操作で誤った電圧がロードセル２に供給されるのを防止することができる。また、プレヒーティング装置１の上面１ａに重さ計測器を設けてロードセル２の重さを計測したり、ロードセル２の外観を撮像して認識させたりして、その計測結果または認識結果に基づいてプレヒーティング装置２が電圧を決定するようにしてもよい。
【００２６】
（５）プレヒーティング装置１によってプレヒートするセンサは、歪みゲージを用いたセンサであればロードセルに限定されない。たとえば、プレヒーティング装置１を使用して伸び計や変位計の温度特性を安定化させるようにしてもよい。
【００２７】
（６）プレヒートするロードセル２に電圧を供給するコネクタ１４は、複数（４個）であったが、１つであってもよい。
【００２８】
（７）これまで説明してきた実施の形態では、プレヒーティング装置にコネクタ１４を設け、そのコネクタ１４にケーブルユニットＣＵおよびロードセル２を接続する構成とした。しかし、材料試験機３の制御盤４４（図４参照）にコネクタ（図示せず）を設け、そのコネクタにケーブルユニットＣＵおよびロードセル２を接続してもよい。
【００２９】
（８）これまで説明してきた実施の形態では、ロードセル２に規定の電圧を供給する構成とした。しかし、歪みゲージ式センサの使用形態によっては、規定の電流を供給する構成とすればよい。この場合には、図１のレギュレータ１２に替えて、定電流回路を用いる。
【００３０】
実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
【００３１】
以上の説明はあくまで一例であり、発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態よるロードセルのプレヒーティング装置を示すブロック図である。
【図２】プレヒーティング装置の外観を説明するための図である。
【図３】ケーブルユニットの全体構成を示す説明図である。
【図４】プレヒーティング装置を備えた材料試験機を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，３１  プレヒーティング装置
２，３２  ロードセル
３  材料試験機
１１  電源回路
１２  レギュレータ
１３  切り換えスイッチ
１４，２２，２４Ａ，２４Ｂ，３３  コネクタ
１５  状態表示ランプ
１６  蓋
２１  ロードセル本体
ＣＵ  ケーブルユニット
【図１】
2009281917.tif 000003
【図２】
2009281917.tif 000004
【図３】
2009281917.tif 000005
【図４】
2009281917.tif 000006