(57)【要約】【課題】試験条件を誤ることなく容易に入力することができる材料試験機の提供。【解決手段】材料試験機は、試験片の材質形状情報に関連付けられた試験条件を複数記憶している補助記憶装置１４と、被検体の材質形状情報（材質や形状や寸法）と試験条件とが入力される入力操作部３とを備え、制御装置１において、被検体ＴＰの材質形状情報と補助記憶装置１４に記憶された試験条件とに基づいて、被検体ＴＰに対する試験条件の適切範囲を算出し、その適切範囲に基づく試験条件情報を通知して、入力される試験条件が適切範囲内となるようにユーザの入力を補助する入力補助部、例えば、適切範囲を表示する表示モニタ１０とを備える。その結果、材料試験に慣れていないユーザであっても、試験条件情報に基づいて試験条件を容易に設定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片の材質形状情報に関連付けられた試験条件を複数記憶している記憶部と、
被検体の材質形状情報と試験条件とが入力される入力部と、
前記被検体の材質形状情報と前記記憶部に記憶された試験条件とに基づいて、前記被検体に対する試験条件の適切範囲を算出する算出部と、
前記適切範囲に基づく試験条件情報を通知して、入力される試験条件が前記適切範囲内となるようにユーザの入力を補助する入力補助部とを備えた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、
前記入力補助部は、前記入力された試験条件が前記適切範囲から逸脱している場合に、逸脱していることをユーザに通知することを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記入力補助部は、前記適切範囲をユーザに通知することを特徴とする材料試験機。
【請求項４】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記入力補助部は、前記適切範囲内の推奨値を前記被検体に対する試験条件として自動的に設定することを特徴とする材料試験機。
【請求項５】
請求項４に記載の材料試験機において、
前記入力補助部は、前記推奨値を自動的に設定するとともに、前記適切範囲をユーザに通知することを特徴とする材料試験機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記記憶部は、試験終了後に、該試験の試験条件を試験片の材質形状情報と関連付けて記憶することを特徴とする材料試験機。
【請求項７】
コンピュータに、
入力された被検体の材質形状情報、記憶部に記憶されている試験条件とに基づいて、被検体に対する試験条件の推奨範囲を算出する手順と、
入力された試験条件が前記推奨範囲から逸脱している場合に、逸脱していることをユーザに通知する手順と、
試験終了後に、該試験の試験条件を試験片の材質形状情報と関連付けて前記記憶部に記憶させる手順とを実行させるための材料試験機用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料試験機および材料試験機用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属やゴムなどの試験片に対して、引張試験、圧縮試験、引き裂き試験等を行う材料試験器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この材料試験機では、試験片の材質および形状や試験内容に応じて、試験の際の制御パラメータを設定する必要がある。
【０００３】
生産現場の品質管理のように同一の試験片で同じ試験を繰り返し行うような状況においては、過去に登録した制御パラメータを呼び出すだけで適切に試験を行うことができる。一方、種々の材料や形状の試験片を検査するような職場においては、過去に行った類似試験の知識や経験に基づいて制御パラメータを設定するのが一般的であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１４６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、熟練したオペレータであれば過去の経験に基づいて制御パラメータを設定することは可能であるが、試験に慣れていない初心のオペレータの場合には、設定を誤って適切な試験が行えない場合がある。また、熟練者であっても制御パラメータの設定に時間がかかり、作業効率の向上が図れないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明による材料試験機は、試験片の材質形状情報に関連付けられた試験条件を複数記憶している記憶部と、被検体の材質形状情報と試験条件とが入力される入力部と、被検体の材質形状情報と記憶部に記憶された試験条件とに基づいて、被検体に対する試験条件の適切範囲を算出する算出部と、適切範囲に基づく試験条件情報を通知して、入力される試験条件が前記適切範囲内となるようにユーザの入力を補助する入力補助部とを備えたことを特徴とする。
入力補助部は、入力された試験条件が適切範囲から逸脱している場合に、逸脱していることをユーザに通知するようにしても良いし、また、適切範囲をユーザに通知するようにしても良いし、適切範囲内の推奨値を被検体に対する試験条件として自動的に設定するようにしても良いし、推奨値を自動的に設定するとともに、適切範囲をユーザに通知するようにしても良い。
さらに、試験終了後に、該試験の試験条件を試験片の材質形状情報と関連付けて記憶部に記憶するようにしても良い。
請求項７の発明による材料試験機用プログラムは、コンピュータに、入力された被検体の材質形状情報、記憶部に記憶されている試験条件とに基づいて、被検体に対する試験条件の推奨範囲を算出する手順と、入力された試験条件が推奨範囲から逸脱している場合に、逸脱していることをユーザに通知する手順と、試験終了後に、該試験の試験条件を試験片の材質形状情報と関連付けて記憶部に記憶させる手順とを実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、試験条件を誤ることなく容易に入力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による材料試験機の一実施の形態を示したものであり、材料試験機の概略構成を示すブロック図である。図１に示す材料試験機は、試験機本体部２と、試験機本体部２の制御および試験データの蓄積のための制御装置１と、材料試験機で行われる試験条件の設定や、試験後のデータ処理方法の設定をユーザが行うための入出力操作部３とで構成される。
【０００９】
入出力操作部３は、表示モニタ１０、キーボード１１、ポインティングデバイスであるマウス１２などで構成される。ユーザは、キーボード１１あるいはマウス１２を介して試験片に関する情報（材質および形状）、試験の種類やモード、試験時の制御パラメータ等の条件を入力する。そのときの設定条件や実験結果などはＣＲＴなどの表示モニタ１０に表示される。
【００１０】
制御装置１はコンピュータおよびその周辺装置で構成され、入出力操作部３を介してユーザにより設定された試験条件に基づいて試験機本体部２を駆動制御する。さらに、制御装置１は試験機本体部２より試験データを逐次取得し、試験終了後にはデータを処理してその結果を表示モニタ１０に表示する。これら制御処理およびデータ処理は制御装置１により実行されるソフトウェアによって行われる。なお、制御装置１にはデータの処理結果を打ち出すためにプリンタ１３と、ソフトウェアやデータを記憶保持するための補助記憶装置１４が接続されている。記憶保持されるデータとしては、試験モードや後述する制御パラメータ、試験結果データなどがある。
【００１１】
試験機本体部２は、試験片ＴＰに対して引張や圧縮などの荷重を加え、そのときの試験片ＴＰの挙動を調べるものであり、テーブル２２の上に立設された一対のねじ棹２３、２４の上端にはヨーク２５が横架されるとともに、ねじ棹２３、２４にクロスヘッド２６が螺合される。クロスヘッド２６にはロードセル２７を介して上つかみ具２８が設けられ、テーブル２２には下つかみ具２９が設けられている。試験片ＴＰは、これら上つかみ具２８および下つかみ具２９によって両端を把持される。
【００１２】
テーブル２２にはモータ３１および変速機３２が設置され、これらモータ３１および変速機３２でねじ棹２３，２４が回転駆動されてクロスヘッド２６が昇降する。モータ３１はモータドライバ３３を介して制御装置１によって制御される。クロスヘッド２６の昇降にともない、上つかみ具２８および下つかみ具２９により把持された試験片ＴＰに引張荷重または圧縮荷重が与えられる。試験片ＴＰに与えられる荷重はロードセル２７により検出され、ヘッドアンプ３７、Ａ／Ｄコンバータ３８を介して制御装置１に入力される。
【００１３】
変速機３２には、エンコーダ３５が設置され、変速機３２の回転あるいはねじ棹２３、２４の回転に応じたパルス信号を出力する。このエンコーダ３５からのパルス信号はカウンタ３６でカウントされ、このカウント結果が制御装置１に入力される。制御装置１はカウンタ３６からの入力や変速機３２の変速比、そしてねじ棹２３、２４のねじピッチなどに基づいて試験片ＴＰの変位を検出する。
【００１４】
試験機本体部２には試験の開始および停止を指示するためのスイッチ３０が設けられている。ユーザが上述したように入出力操作部３で試験方法や試験後のデータ処理方法などを設定した後、スイッチ３０を操作することにより試験機本体部２は作動を開始する。なお、入出力操作部３を介して開始指令を入力するようにしても良い。
【００１５】
《試験手順の説明》
図１に示すように試験片ＴＰを試験機本体部２にセッティングしたならば、入出力操作部３を操作して試験モードや試験条件等についての設定を行う。図２は設定手順の概略を示すフローチャートであり、この設定手順のプログラムは制御装置１によって実行される。ステップＳ１０では、制御装置１は、試験片ＴＰの材質や形状を入力する試験片設定画面１００を表示モニタ１０に表示する。
【００１６】
図３（ａ），（ｂ）は試験片設定画面１００の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、試験片設定画面１００においては、試験片ＴＰの材質形状情報である材質、形状、寸法、寸法単位およびバッチ数の設定が行われる。材質、形状および寸法単位については、予め用意されたものから選択するようになっている。材質、形状および寸法単位が表示される設定枠１０１，１０２，１０３は、それぞれプルダウンメニュー方式の表示枠になっている。例えば、材質を設定する場合には、図１のマウス１２を用いて矢印ボタン１０１ａ上にポインタ１０９を移動させ（図３（ｂ）を参照）、マウス１２の左ボタン１２Ｌを押し下げる操作（以後、この操作のことをクリックと呼ぶことにする）をすると、プルダウンメニュー１０１ｂが表示される。
【００１７】
プルダウンメニュー１０１ｂには選択可能な材質が上下方向に並べて表示される。初期状態では材質としてプラスチックが選択されているので、図３（ｂ）に示すプルダウンメニューの「プラスチック」の文字が選択状態になっている。例えば、試験片ＴＰが金属であった場合には、図３（ｂ）に示す画面においてポインタ１０９をプルダウンメニュー１０１ｂの「金属」の文字の位置に移動してその文字を選択状態とし、マウス１２をクリックする。そうすると、表示枠１０１の表示が金属に切り替わり、材質として金属が設定される。
【００１８】
形状および寸法単位についても、材質の場合と同様にプルダウンメニューから所望の項目を選択する。表示領域１０８には、設定枠１０２において選択された形状に対応したサンプル形状が表示される。図３（ａ）に示す例では「平板」の場合のサンプル形状が表示されている。寸法入力枠１０４〜１０６には、試験片ＴＰの寸法Ｔ（厚さ），Ｗ（幅），ＧＬＧ（つかみ具間距離）が入力される。寸法入力枠１０４〜１０６への数値の入力は、図１のキーボード１１により行われる。全ての項目の入力設定が完了したならば、画面右下に表示されている完了ボタン１０７をクリックする。
【００１９】
図２のステップＳ２０では、試験片設定画面１００における設定が完了したか否かを判定する。図３の試験片設定画面１００において完了ボタン１０７がクリックされると、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定され、ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では、図４に示す試験モード設定画面１１０を表示モニタ１０に表示する。
【００２０】
図４は試験モード設定画面１１０の一例を示す図である。試験モード設定画面１１０では試験実行に関わる基本的な条件が設定され、図４に示す例では試験モード、試験種類および単位の設定が行われる。設定枠１１１〜１１３はいずれもプルダウンメニュー方式の表示枠であって、それぞれプルダウンメニューから所望の項目を選択する。単位の設定枠１１３の場合、単位毎にプルダウンメニューが表示される。なお、試験モードとしては、例えば、単純な引張、圧縮、曲げ、ピール（剥がし）試験などに適用されるシングルモード、繰り返し負荷を実行するサイクルモード、様々な制御パターンを作成して実行するコントロールモードなどがある。試験種類としては、例えば、引張、圧縮、３点曲げ、ピールなどがある。全ての項目に対する設定が完了したら、完了ボタン１１４をクリックして試験モード設定画面１１０を終了する。
【００２１】
図２のステップＳ４０では、完了ボタン１１４がクリックされたか否かを判定する。上述したように試験モード設定画面１１０における設定が終了して完了ボタン１１４がクリックされると、ステップＳ４０においてＹＥＳと判定され、ステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０では、試験片設定画面１００および試験モード設定画面１１０において設定された条件と補助記憶装置１４に記憶された試験データベース（詳細は後述する）とに基づいて、後述する制御パラメータの適切範囲を算出する。
【００２２】
ステップＳ５５では、パラメータ設定画面１２０を表示モニタ１０に表示する。パラメータ設定画面１２０では、速度などの試験中の試験本体部２の動きを規定する制御パラメータが設定される。図５は、パラメータ設定画面１２０の一例を示したものであり、引張試験（シングルモード）の場合を示す。ユーザは、このパラメータ設定画面１２０において、数値入力枠１２１〜１２８に制御パラメータ値を入力する。
【００２３】
なお、ステップＳ３０における設定が図４に示すような設定の場合、すなわちシングルモードの引張試験の場合、上述したステップＳ５０においては、図５の数値入力枠１２１〜１２８の各々に関して適切範囲が算出される。補助記憶装置１４には、試験機による試験が行われる度にその試験条件が記憶されて試験データベースとして蓄積され、その試験データベースと試験片設定画面１００および試験モード設定画面１１０において設定された条件とに基づいて、各適切範囲の演算が行われる。試験条件としては、例えば、試験片の材質、形状、寸法、制御パラメータが含まれる。試験データベースは、試験モードおよび試験種類の組み合わせ毎に構築されている。図５に示す例の場合には、引張試験かつシングルモードの試験データベースが参照される。
【００２４】
例えば、図５のＶ３の値の適切範囲を算出する場合には、試験データベースの内から、Ｔ±δ1、Ｗ±δ2、ＧＬＧ±δ3の範囲に含まれるデータのＶ３の値を抽出し、最大値Ｖ３maxと最小値Ｖ３minを求める。この場合、Ｖ３の適切範囲はＶ３min以上かつＶ３max以下となる。
【００２５】
ステップＳ６０では、ユーザによる数値の入力があったか否かを判定する。ユーザが数値入力枠１２１〜１２８のいずれかに数値を入力すると、ステップＳ６０においてＹＥＳと判定されてステップＳ６２へと進む。一方、数値入力がない場合にはステップＳ７０へと進む。ステップＳ６２では、ユーザによって入力された数値が、ステップＳ５０により算出された適切範囲内であるか否かを判定する。例えば、数値入力枠１２２の値Ｖ３が入力された場合には、ステップＳ６２へ進んで、値Ｖ３がＶ３min≦Ｖ３≦Ｖ３maxを満たすか否かを判定する。ステップＳ６２においてＶ３min≦Ｖ３≦Ｖ３maxと判定されると、すなわち入力値が適切であると判定されるとステップＳ７０へ進み、適切範囲から逸脱していると判定されるとステップＳ６４へ進む。
【００２６】
ステップＳ６４では、警告表示１を表示モニタ１０に表示し、ステップＳ７０へ進む。警告表示１とは、図５に示すパラメータ設定画面１２０において数値入力枠１２２内の表示色を通常と異なる色にしたものである。例えば、数値入力枠１２２内を赤色表示して、ユーザに入力値が不適切であることを警告する。ユーザは、数値入力枠１２１〜１２８へ数値を入力したならば、図５に示すパラメータ設定画面１２０を完了するために完了ボタン１２９をクリックする。
【００２７】
ステップＳ７０では、完了ボタン１２９がクリックされたか否か、すなわち数値入力枠１２１〜１２８への数値入力が完了したか否かを判定する。完了ボタン１２９がクリックされないとステップＳ７０でＮＯと判定され、ステップＳ６０へ戻る。一方、完了ボタン１２９がクリックされるとステップＳ７０でＹＥＳと判定され、ステップＳ８０へ進む。ステップＳ８０では、各数値入力枠１２１〜１２８に入力されている値がそれぞれ適切範囲内か否かを判定する。ステップＳ８０では、適切範囲を外れた値が１つでもあった場合にはＮＯと判定され、ステップ９０に進んで表示モニタ１０上に警告表示２を行う。
【００２８】
図６は警告表示２の一例を示す図である。画面上のＯＫボタン１３０がクリックされると、ステップＳ１００でＹＥＳと判定されてステップＳ６０に戻り、図５に示すパラメータ設定画面１２０を表示モニタ１０に表示する。ユーザは、赤色表示された数値入力枠の数値を再入力する。その結果、入力値の全てが適切範囲に設定されると、ステップＳ８０でＯＫと判定され、一連の条件設定が終了する。この後、ユーザにより試験実行の指令操作が入力されると、設定された試験条件に基づいて試験機本体部２による試験が実行される。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、入力された数値が適切範囲から逸脱している場合に数値入力枠を赤色表示したが、入力値が適切範囲に対してオーバーの場合とアンダーの場合とで異なる色としても良い。そうすることで、入力値を再設定する場合の変更方向が容易に分かるようになる。
【００３０】
また、上述した例では、数値が入力された後に数値入力枠内の表示色を変更したが、図７に示すように適切範囲を表示してユーザの数値入力を手助けするようにしても良い。数値入力枠１２２上にポインタ１０９を置くと、図７に示すようなポップアップウィンドウ１４０が表示され、そのウィンドウ内に適切範囲が表示される。ユーザは表示された適切範囲を参考にＶ３の数値を入力すれば良い。なお、表示色の変更やポップアップウィンドウによる表示に代えて、音声による通知を行っても良い。
【００３１】
また、他の例としては、図７の画面を表示した際に、各数値入力枠１２１〜１２８に算出された適切範囲内の値（例えば、中心値）が既に自動入力されているようにしても良い。この場合、ユーザにとって適切と思われる値であれば数値を変更する必要がないので、数値入力の手間が省ける。この場合にも図７に示すようなポップアップ表示を行えば、適切範囲を逸脱しないように数値変更を容易に行うことができる。
【００３２】
なお、試験実行後、試験結果が表示モニタ１０に表示される。その際に、実行された試験の試験条件（制御パラメータ）を試験片情報と関連付けて、補助記憶装置１４の試験データベースに追加登録する。その場合、試験終了後に追加登録するか否かの入力を求める画面を表示モニタ１０に表示し、ユーザに登録の可否を問うようにすれば、試験が適切に行われた場合（試験成功の場合）のデータのみを登録することが可能となる。
【００３３】
一方、試験結果項目が全て得られた場合に試験が成功したと判定し、そのときの試験条件を試験データベースに自動的に登録するようにしても良い。または、弾性率が計算できていれば、試験成功と判定しても良い。もちろん、試験データベースとして試験の成功・失敗に関わらず試験条件を蓄積した場合であっても、平均処理等の統計処理を施すことで失敗例データの影響を小さくすることができる。なお、装置の出荷段階では、標準的なデータが試験データベースとして補助記憶装置１４に記憶されているので、装置を初めて使用する場合には、予め記憶されている試験データベースに基づいて適切範囲などの演算を行う。
【００３４】
上述したように、本実施の形態の材料試験機においては、試験片ＴＰの材質形状情報に関連付けられた試験条件を複数記憶している記憶部１４と、被検体の材質形状情報（材質や形状や寸法）と試験条件とが入力される入力部３とを備え、算出部１において、被検体の材質形状情報と記憶部１４に記憶された試験条件とに基づいて、被検体に対する試験条件の適切範囲を算出し、その適切範囲に基づく試験条件情報を通知して、入力される試験条件が適切範囲内となるようにユーザの入力を補助する入力補助部１０とを備えた。その結果、材料試験に慣れていないユーザであっても、試験条件情報に基づいて試験条件を容易に設定することができる。
【００３５】
例えば、入力された試験条件が前記適切範囲から逸脱している場合に、逸脱していることを入力補助部１０によってユーザに通知することにより、誤入力が防止できる。
また、適切範囲をユーザに通知することで、ユーザは、試験条件をその適切範囲内の所望の値に容易に設定することができるとともに、作業効率の向上も図れる。
さらに、適切範囲内の推奨値を前記被検体に対する試験条件として自動的に設定することで、ユーザの入力作業を簡略化することができ、作業効率の向上をより図ることができる。なお、適切範囲をユーザに通知することで、試験条件の変更を容易に行うことが可能となる。
また、試験終了後に、該試験の試験条件を試験片の材質形状情報と関連付けて記憶部に記憶することにより、各ユーザに応じた試験データベースが構築される。その結果、より適切な試験条件情報が得られるようになり、材料試験機の使い勝手がより向上する。
【００３６】
なお、上述した実施の形態では、引張試験を例に説明したが、圧縮試験や曲げ試験等に関しても同様に適用できる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による材料試験機の一実施の形態を示す図である。
【図２】設定手順の概略を示すフローチャートである。
【図３】試験片設定画面１００の一例を示す図である。
【図４】試験モード設定画面１０１の一例を示す図である。
【図５】パラメータ設定画面１２０の一例を示す図である。
【図６】警告表示２の一例を示す図である。
【図７】ポップアップウィンドウ１４０を表示する場合のパラメータ設定画面１２０を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：制御装置、２：試験機本体部、３：入力操作部、１０：表示モニタ、１１：キーボード、１２：マウス、１４：補助記憶装置、１００：試験片設定画面、１０１〜１０３，１１１〜１１３：設定枠、１０４〜１０６：寸法入力枠、１１０：試験モード設定画面、１２０：パラメータ設定画面、１２１〜１２８：数値入力枠、１４０：ポップアップウィンドウ、ＴＰ：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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【図７】
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