JP2000258322A

JP2000258322A - 材料試験機

Info

Publication number: JP2000258322A
Application number: JP11066046A
Authority: JP
Inventors: Tomio Niwa; 冨美夫丹羽; Mitsunari Takakura; 晃成高倉
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】材料試験機の使い勝手をよくして、試験の手
間を省く。【解決手段】試験機本体を駆動制御する動力計におい
て、制御部２０ｃの操作表示パネル部１のパネル面から
試験片の形状（丸棒、矩形、パイプ）を選択し、寸法を
入力する。入力された寸法に基づいて試験片の断面積を
自動計算する。計算結果を試験条件に用いる。複数の試
験片の試験を行う。試験結果のデータのうち試験条件に
応じて不用なデータがあればデリートするものとして操
作表示パネル部１から入力設定する。デリートする不用
なデータを外して自動的に統計量の演算を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試験片に負荷を加
える試験機本体と、該試験機本体を駆動制御する動力計
とを備えた材料試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、材料試験機による試験には様々な
方法があり、試験の目的や、試験片の種類や形状など、
個々の試験条件に応じて試験機の動作を制御する必要が
ある。また、試験片に負荷を加える試験機本体には動力
計が備えられており、この動力計により油圧等の制御を
行って試験機本体の駆動が制御される。そして、動力計
に試験に応じた試験条件（各種のパラメータ）を設定す
ることで、試験機本体の動作が制御される。

【０００３】また、材料試験は、試験片数本を１ロット
として行い、個別データおよび統計処理により評価する
ことが多いが、従来は、例えば最大荷重値は動力計のピ
ーク表示器から読み取り、最大荷重時の変位は荷重表示
器および変位表示器を同時に監視しながら読み取ってい
る。そして、最大応力は最大荷重値と試験片の断面積の
計算から求め、それぞれ、紙に手書きして記録を残して
おき、これらの記録に基づいて評価するようにしてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、試験条件に応
じた各種のパラメータを設定する作業は煩雑な作業であ
り、試験に手間がかかるという問題がある。例えば、最
大応力等を求めるためには試験片の断面積（負荷方向と
直交する断面の断面積）を設定しておく必要があり、従
来は、試験片の断面積を電卓等で計算し、その断面積を
動力計のコンソールパネルから入力するようにしてい
た。また、試験結果は手書きで記録してその記録に基づ
いて統計処理等を行うようにしている。このため、従来
の材料試験機では、断面積の計算や統計処理など、計算
が面倒であり、使い勝手が悪く、試験に手間を要すると
いう問題があった。本発明は、材料試験機において使い
勝手をよくし、試験の手間を省くことを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の材料
試験機は、試験片に負荷を加える試験機本体と、該試験
機本体を駆動制御する動力計とを備え、該動力計に設定
された試験条件に応じて複数の試験片についての試験を
行うように制御する制御部を有する材料試験機におい
て、前記制御部に、各種情報を表示する表示手段と、前
記試験片の形状および寸法の情報を入力する入力手段
と、該入力手段で入力された形状および寸法の情報に基
づいて、前記試験片の該試験片に加える負荷の方向に直
交する面の断面積を演算する断面積演算手段と、該複数
の試験片で得られた荷重と変位のデータから統計演算を
行って試験片の特性値を求める統計演算手段とを備え、
前記断面積演算手段で演算された断面積を前記試験条件
として複数の試験片についての試験を行うとともに、前
記複数の試験片の試験終了後に、統計演算により試験片
の特性値を求めるようにしたことを特徴とする。

【０００６】本発明の請求項２の材料試験機は、請求項
１の構成を備え、前記統計演算手段が、前記複数の試験
片で得られた荷重と変位のデータから不用なデータを排
除して統計演算を行えるようにしたことを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項３の材料試験機は、請求項
１または請求項２の構成を備え、前記統計演算として、
荷重と変位の最大値、最小値、平均値および標準偏差の
演算を行うことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に
係る材料試験機のブロック図である。試験機本体１０は
下端を固定された試験片Ｓの状態に荷重を加える上部ク
ロスヘッド１０ａと、上部クロスヘッド１０ａを駆動す
るラム（油圧シリンダ）１０ｂ、ラム１０ｂのストロー
クを検出するラムストローク検出器１０ｃ、ラム１０ｂ
に接続されてラムのシリンダ内圧を荷重値として検出す
る荷重検出機１０ｄ、試験辺Ｓの伸びを検出する伸び計
１０ｅを備えている。なお、ラム１０ｂは油圧サーボシ
ステムＡによる油圧で駆動される。

【０００９】動力計２０は、荷重値等をデジタル表示す
るデジタル表示パネル２０ａ、パルスモータで指針を駆
動させて荷重値をアナログ表示する指示計２０ｂ、試験
時に油圧サーボシステムＡ、デジタル表示パネル２０ａ
および指示計２０ｂを自動制御する制御部２０ｃ、およ
び非常停止ボタン２０ｄを備えている。動力計２０に
は、試験機本体１０のラムストローク検出器１０ｃ、荷
重検出器１０ｄ、伸び計１０ｅの出力が入力され、これ
らの出力に基づいてデジタル表示パネル２０ａと指示計
２０ｂで荷重値が表示され、さらにデジタル表示パネル
２０ａでは荷重、ピーク荷重、変位等が表示される。

【００１０】図２は動力計２０の要部を示すブロック図
であり、制御部２０ｃはＣＰＵ２を備えたマイクロコン
ピュータで構成されている。ＣＰＵ２はＲＯＭ３に記憶
されている制御プログラムに基づいてＲＡＭ４のワーキ
ングエリアを使用して動力計２０の全体の制御を行う。
ＥＥＰＲＯＭ５は試験条件等の設定値を記憶しておくも
のであり、操作表示パネル部１は試験条件や試験片の形
状および寸法の情報の入力、各試験条件や入力情報の表
示等を行うものである。また、プリンタイン６は統計演
算結果を出力するものである。インターフェース（Ｉ／
Ｆ）７には、デジタル表示パネル２０ａ、指示計２０
ｂ、非常停止ボタン２０ｄが接続され、さらに、ラムス
トローク検出器１０ｃ、荷重検出器１０ｄ、伸び計１０
ｅの出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３１，
３２，３３、油圧サーボシステムＡに制御信号を出力す
る制御回路３４がそれぞれ接続されている。

【００１１】以上の構成により、ＣＰＵ２は、ラムスト
ローク検出器１０ｃ、荷重検出器１０ｄ、伸び計１０ｅ
の出力をデジタルデータとして取り込むとともに、デジ
タル表示パネル２０ａ、指示計２０ｂにそれぞれデジタ
ルデータを出力し、計測値のデジタル表示や指示計によ
る指針表示を行う。また、各種計測値のデータはＲＡＭ
４の所定の記憶領域に格納し、この格納された計測デー
タ（荷重と変位のデータ）に基づいて統計演算を行い、
プリンタ６から統計演算の結果をプリントアウトする。
また、後述説明するように、操作表示パネル部１の入力
操作に応じて試験片の断面積の演算処理を行い、さらに
入力操作に応じてＥＥＰＲＯＭ５に対する試験条件の書
込みや読出しを行って試験条件の設定処理等を行う。

【００１２】なお、ＣＰＵ２は、各種試験時に非常停止
ボタン２０ｄが操作されると、油圧サーボシステムＡを
制御して試験機本体１０の動作を停止する。

【００１３】図３は操作表示パネル部１のパネル面を示
す図であり、操作表示パネル部１は液晶表示器１１と操
作スイッチ群１２を備えており、操作スイッチ群１２に
は、テンキー１２ａとその他の多数の操作キーが配設さ
れている。なお、以下の説明で各キーを示すとき、図３
の各キーに印された文字を“[ ]”の括弧書きで主に説
明する。

【００１４】この実施形態では各種の試験条件が複数の
ユーザーに対応して条件ファイルとしてＥＥＰＲＯＭ５
に記憶されている。操作スイッチ群１２の [USER ID]キ
ーとその他のキーの操作によりユーザーＩＤを入力し
て、[READ]キーの操作で条件ファイルを開き、[LOAD]キ
ー、[STRAIN]キー、…等の操作で条件を選択すると、例
えば図４に示したような断面積計算モードの表示が液晶
表示器１１に表示される。なお、図４は、[STRAIN]キー
を操作して定速歪み制御モードのときの表示例である。

【００１５】図４の表示において、第１行目の「AREA
(mm²)」の表示は断面積計算モードであることを示して
おり、第２行目に試験片が丸棒である場合の直径ｄを入
力する入力ラインが、第３行目に試験片が矩形である場
合の幅ａと高さｂを入力する入力ラインが、第４行目に
試験片がパイプである場合の外形Ｄと内径ｄを入力する
入力ラインがそれぞれ表示される。そして、試験を行う
試験片の形状（円柱棒、角柱棒、パイプ）に応じてカー
ソルを上下に移動して入力ラインを選択すると、その入
力ラインの数字入力部を示す「♯」の位置にカーソルが
移動する。そこで、テンキー１２ａにより、試験片の形
状に応じた寸法のデータを入力する。

【００１６】この形状の選択と寸法のデータの入力が終
わり、操作スイッチ群１２の[CALC]キーを押すと、試験
片の断面積が演算され、その演算結果に基づいて、例え
ば図５のような試験条件が液晶表示器１１に表示され
る。この図５の試験条件の表示中には、第４行目に「(
AREA = 78.5 mm²) 」のように試験片の自動演算され
た断面積が表示されている。そして、この試験条件の表
示を確認した後、操作スイッチ群１２の [START]キーを
押すと試験が開始される。

【００１７】この実施形態の材料試験機では１ロット１
０個の試験片について、試験中の最大荷重値、最大荷重
時の変位、最大応力のデータをＲＡＭ４に格納するよう
になっており、試験中に最大の１０本になるとブザーが
鳴り、液晶表示器１１に終了を知らせるメッセージが表
示される。次に、操作スイッチ群１２の [LOT]キーを押
すと、図６のような表示が液晶表示器１１に表示され
る。ここで、図６の表示において、第１行目の「１．LA
ST DATA CANCEL」の表示は「最終データを消去して継続
する」を選択する選択肢を示し、第２行目の「２．LOT
END 」は「統計量を計算し、表示する」を選択する選択
肢を示しており、テンキー１２ａで [2]キーを押すと、
統計量の計算が実行され、計算結果が図７のように液晶
表示器１１に表示される。

【００１８】図７(A) ，(B) の表示において、第１行目
は統計量の種類を示す表示であり、「N = ##」は試験本
数、「 MAX」は最大値、「 MIN」は最小値、「 AVE」は
平均値、「SIGMA 」は標準偏差を示している。また、図
７(A) の表示において、第２行目は最大荷重を示し、第
３行目は最大荷重での変位を表している。また、図７
(B) の表示において、第１行目は試験結果の種類を示す
表示であり、「LOT NO.」は試験片番号、「P.LOAD:kN
」は最大荷重値、「STRO:mm 」は最大荷重時の変位、
「P.STRE:N/mm²」は最大応力をそれぞれ示している。な
お、図７(A) ，(B)，(C) の表示の第４行目において、
「NEXT->[SKIP]」の表示は次の画面へスクロールする操
作を、「BACK->[BS]」の表示は前の画面へスクロールす
る操作を示しており、これらの操作により、図７(A) か
ら図７(B) さらに図７(C) と、あるいは図７(C) から図
７(B) さらに図７(A) とそれぞれ画面を切り換えること
ができる。

【００１９】ここで、図７(A) ，(B) ，(C) の表示の第
４行目に「DEL->[C/N]」と表示されているが、この表示
は、不用な試験結果を統計計算の対象から外す操作を示
している。すなわち、操作スイッチ群１２の [C/N]キー
を押して、テンキー１２ａから試験番号（数字）を入力
すると、例えば図８に示したように、「LOT NO. 」ので
示される試験番号（この例では「２」）の前にデリート
マーク「＃」が表示され、不用なデータであることが示
される。そして、このデリートマーク「＃」が表示され
たデータを除いた残りのデータから統計量が再計算さ
れ、再表示される。なお、再表示された統計結果には図
８と同様に不用なデータとされた試験番号の前にはデリ
ートマーク「♯」が表示されるが、この画面でデリート
マーク「♯」の表示されている試験番号を指定すれば、
デリートマーク「♯」が消えて不用なデータとされた状
態が解除され、再度統計量が計算され、再表示される。

【００２０】なお、上記の例では、不用なデータは試験
者の経験等によって試験者が選択するようにしている
が、自動的にデータを検査し、全ロット（１０本）の統
計演算の結果得られる平均値から所定量以上外れている
データ、あるいは標準偏差に基づいて、平均値との差が
以上に大きなデータ等を検索し、これらの不用なデータ
を除去して再度統計演算を自動的に行うようにしてもよ
い。

【００２１】このように、試験片の形状を選択しその試
験片の寸法を入力するだけで試験片の断面積が自動的に
演算され、試験条件として設定されるので、簡便な操作
で試験を開始することができる。また、試験終了時に、
不用なデータを削除して統計量を自動演算させることが
できるので、簡便な操作で試験結果を得ることができ
る。

【００２２】なお、上記の実施形態では、断面積の自動
演算と統計量の自動演算の両方を行えるような例につい
て説明したが、請求項１または請求項２に対応して、上
記の自動演算は何れか一方を備えているだけでもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の材料試験機によれば、動力計に試験片の形状および寸
法の情報を入力し、この入力された形状および寸法の情
報に基づいて試験片の断面積を演算し、この演算された
断面積を試験条件として試験を行うととともに、複数の
試験片で得られた荷重と変位のデータから前記試験条件
に応じた統計演算を行って試験片の特性値を求めるよう
にしたので、簡便な操作で試験を開始できるとともに、
簡便な操作で試験結果を得ることができ、材料試験機に
おいて使い勝手がよくなり、試験の手間を省くことがで
きる。

【００２４】本発明の請求項２の材料試験機によれば、
請求項１と同様の効果が得られるとともに、さらに、試
験条件に応じた不用なデータを排除して統計演算を行え
るようにしたので、より適正な試験結果が得られる。

【００２５】本発明の請求項３の材料試験機によれば、
荷重と変位の最大値、最小値、平均値および標準偏差が
自動的に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の材料試験システムのブロ
ック図である。

【図２】実施形態における動力計の要部を示すブロック
図である。

【図３】実施形態における操作表示パネル部のパネル面
を示す図である。

【図４】実施形態における断面積計算モードの表示例を
示す図である。

【図５】実施形態における断面積の計算結果を含む試験
条件の表示例を示す図である。

【図６】実施形態における統計量の計算を選択する画面
の表示例を示す図である。

【図７】実施形態における統計量の計算結果の表示例を
示す図である。

【図８】実施形態における不用なデータを選択する画面
の表示例を示す図である。

【符号の説明】

１操作表示パネル部２ＣＰＵ３ＲＯＭ４ＲＡＭ５ＥＥＰＲＯＭ１０試験機本体１１液晶表示器１２操作スイッチ群１２ａテンキー２０動力計２０ｃ制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験片に負荷を加える試験機本体と、該
試験機本体を駆動制御する動力計とを備え、該動力計に
設定された試験条件に応じて複数の試験片についての試
験を行うように制御する制御部を有する材料試験機にお
いて、前記制御部に、各種情報を表示する表示手段と、前記試
験片の形状および寸法の情報を入力する入力手段と、該
入力手段で入力された形状および寸法の情報に基づい
て、前記試験片の該試験片に加える負荷の方向に直交す
る面の断面積を演算する断面積演算手段と、該複数の試
験片で得られた荷重と変位のデータから統計演算を行っ
て試験片の特性値を求める統計演算手段とを備え、前記断面積演算手段で演算された断面積を前記試験条件
として複数の試験片についての試験を行うとともに、前
記複数の試験片の試験終了後に、統計演算により試験片
の特性値を求めるようにしたことを特徴とする材料試験
機。
【請求項２】前記統計演算手段が、前記複数の試験片
で得られた荷重と変位のデータから不用なデータを排除
して統計演算を行えるようにしたことを特徴とする材料
試験機。
【請求項３】前記統計演算として、荷重と変位の最大
値、最小値、平均値および標準偏差の演算を行うことを
特徴とする請求項１または請求項２記載の材料試験機。