JP2000509491A - 鋳物砂試験用の装置およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 鋳物砂を試験するための鋳物砂試験装置、方法およびシステム（１００）が提供される。コンピュータ鋳物砂試験システム（１００）が、鋳物砂の所定の特性を検出して信号を発生するための、少なくとも一つのセンサを含む。このセンサに結合されたプロセッサが、発生信号を処理する。ディスプレイ（１１０）が、このプロセッサによって連動的に制御され、発生信号に応じた所定の試験情報を表示する。ユーザ選択を受け入れて試験情報を表示するための、予め想定された表示（１０８）が自動的に生成される。生成される試験情報表示の内容は、リアルタイム応力−歪曲線、この応力−歪曲線を利用した複数の計算値などである。

Description

【発明の詳細な説明】 鋳物砂試験用の装置およびシステム 発明の分野 この発明は、コンピュータによる鋳物砂の試験方法、装置およびシステムに関 するものである。 従来技術の説明 鋳物砂を試験するための既知の装置は、鋳物砂の多くの重要な特性を効果的に 見極めていない。既知の鋳物砂試験装置は、一般的に複雑ではあるが、試験され ている鋳物砂を効果的に利用するための適切な調整または再調整を容易にするよ うな情報を僅かしか与えてくれない。以下の説明と請求の範囲で用いる鋳物砂と いう用語は、ベントナイト、すなわち粘土によって結合された砂であって、よく 生砂と呼ばれる砂や、化学的に結合された砂を含むものと解すべきである。また 、以下の説明と請求の範囲で用いる「圧力」と「力」という用語は、互いに言い 換え可能で、類似した意味を持ち、また「歪」と「変形」という用語も互いに言 い換え可能である。 鋳物砂を試験するための改良された方法、装置およびシステムが必要とされる 。粘土によって結合された砂、すなわち生砂の引張り試験用の改良された装置を 提供することが望ましい。また、改良された生砂圧縮試験装置を提供することが 望ましい。さらに、改良された生砂せん断変形装置を提供することが好ましい。 さらにまた、改良された鋳物砂コールド・シェル（cold shell）引張り試験装置 を提供することが好ましい。 発明の大要 本発明の主な目的は、鋳物砂を試験するための改良された方法、装置およびシ ステムを提供することにある。本発明の別の重要な目的は、応力−歪試験曲線が 得られるような鋳物砂試験方法およびシステムを提供するとともに、所定の試験 情報を自動的に生成し、電子的に表示するような方法およびシステムを提供する ことと；性能およびコスト問題を解決するような方法およびシステムを提供する ことと；従来技術の装置の欠点の多くを克服するような方法およびシステムを提 供することにある。 要約して言えば、鋳物砂を試験するための鋳物砂試験装置、方法およびシステ ムが提供される。コンピュータ鋳物砂試験システムが、鋳物砂の所定の特性を検 出し、信号を発生するための、少なくとも一つのセンサを含む。このセンサに結 合されたプロセッサが発生信号を処理する。ディスプレイが、このプロセッサに よって連動的に制御され、発生信号に応じた所定の試験情報を表示する。 ユーザ選択を受け入れた試験情報を表示するための、予め規定された表示が自 動的に生成される。生成される試験情報表示の内容は、リアルタイム応力−歪曲 線、この応力−歪曲線を利用した複数の計算値などである。 図面の簡単な説明 本発明は、以上その他の目的および利点とともに、次の図面に示す本発明の好 適な実施例についての以下の詳細な説明から極めてよく理解されるであろう。 図１は、本発明に従って鋳物砂試験用コンピュータシステムを示す概略ブロッ ク図である。 図２は、本発明に従って図１の鋳物砂試験コンピュータシステムを、より詳細 に示す概略ブロック図である。 図３および４は、本発明に従った図１の鋳物砂試験コンピュータシステムによ って生成される例示的な試験表示を示す図である。 図５Ａおよび５Ｂはともに、本発明に従って鋳物砂試験の主要プロセスを示す フローチャートである。 図６は、本発明に従って鋳物砂試験の較正プロセスを示すフローチャートであ る。 図７Ａおよび７Ｂはともに、本発明に従った鋳物砂試験の試験データ処理およ び表示方法を示すフローチャートである。 図８は、本発明に従った図１のせん断変形試料筒および鋳物砂試験コンピュー タシステムとともに、せん断変形試験用付属装置を示す斜視図である。 図９は、図８のせん断変形試験用付属装置を示す斜視図である。 図１０は、図８のせん断変形試料筒を示す平面図である。 図１１は、図８のせん断変形試験用付属装置の動作を示す部分立面図である。 図１２は、本発明に従った図１の鋳物砂試験コンピュータシステムのためのコ ールド・シェル引張り試験用付属装置を示す斜視図である。 図１３は、図１２のコールド・シェル引張り試験用付属装置の平面図である。 図１４は、図１３の線１３−１３に沿って切ったコールド・シェル引張り試験 用付属装置の断面図である。 図１５は、図１２のコールド・シェル引張り試験用付属装置に用いる試料を示 す拡大平面図である。 図１６は、本発明に従った図１の鋳物砂試験コンピュータシステムのための生 砂引張り試験用付属装置を示す斜視図である。 図１７は、図１６の生砂引張り試験用付属装置の生砂引張り試験試料筒を示す 端面平面図である。 図１８は、図１７の線１８−１８に沿って切った生砂引張り試験試料筒の断面 図である。 図１９は、図１６の生砂引張り試験試料筒の側面図で、本発明に従ったこの試 料筒に入れて試験さるべき生砂試料が準備されている状態を示す。 実施例の詳細な説明 本発明によれば、ユーザ選択を受け入れるために予め規定された表示を自動的 に生成し、鋳物砂試料すなわち試験されている試料に関する試験情報の表示を自 動的に生成する鋳物砂試験法およびコンピュータ鋳物砂試験システムが提供され る。生成される試験情報表示の内容は、試験されている試料に関するリアルタイ ム応力−歪曲線、およびこの応力−歪曲線を利用した複数の計算値などである。 ここで図面を参照すると、本発明に基づいて構成された鋳物砂試験用コンピュ ータシステムが図１および２に示され、全体が参照番号１００で表されている。 コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、従来型の付属試験装置、すなわち強 さ試験用付属装置の複数個を収納するためのハウジング１０６によって支持され た可動アーム１０２およびジョー支持体（jaw support）１０４を含む。 可動アーム１０２とジョー支持体１０４とは、本発明の図８〜１１について説 明されるせん断変形試験用付属装置８００と、図１２〜１５について説明される コールド・シェル引張り試験用付属装置１２００と、図１６〜１９について説明 される生砂引張り試験用付属装置１６００などの新規な付属試験装置をも受け入 れる。コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、本発明のユーザ選択を受け入 れるためのキーボード・パネル１０８と、予め規定された複数メニュー、動作パ ラメータおよび試験結果を表示するためのディスプレイすなわちモニタ１１０と を含む。 図２について説明する。コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、図５Ａ、 ５Ｂ、６、７Ａ、７Ｂについて説明されるように、本発明の鋳物砂試験法の実施 に適するようにプログラムされたＩＤＥ多機能１１２を含むマイクロプロセッサ ・マザーボード、すなわちマイクロプロセッサ１１２を備える。コンピュータ鋳 物砂試験システム１００は、オプションとして、ユーザすなわちオペレータの入 力選択を受け入れるためのキーボード１１４とマウス１１６とを有する。コンピ ュータ鋳物砂試験システム１００は、プログラムと試験データとパラメータ・デ ータとを記憶するために、マイクロプロセッサ１１２に結合されたダイナミック ・ランダムアクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）などのメモリ１２２を含む。コンピュ ータ鋳物砂システム１００は、ハードディスク・メモリ１２４とフロッピーディ スク１２６とを設けている。 コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、内部ＰＣ ＤＯＳバス１２９によ ってマイクロプロセッサ１１２に結合された、ディスプレイ１１０駆動用のＶＧ Ａカード１２８を含む。コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、それぞれ「 ロードセル信号」と「ＬＶＤＴ信号」と表示された線で示されるような、試験さ れている鋳物砂試料の強さを表わす信号と歪を表わす信号とを受信するための信 号調節ボード１３０を備える。「歪信号」と「応力信号」とが、信号調節ボード １３０に結合されたアナログ入力ボード１３２に加えられる。コンピュータ鋳物 砂試験システム１００は、Ｖ１およびＶ２と表示された線のところで試験制御信 号を供給するディジタル出力ボード１３４を含む。内部ＰＣ ＤＯＳバス １２９は、１００の構成要素間の連絡を容易にしてくれる。コンピュータ鋳物砂 試験システム１００は、１１０Ｖ ＡＣ線路などのＡＣ電源と主スイッチ１３７ との間に結合された電力線フィルタ１３６を備える。スイッチング電源１３８は 、「電源」と表示された線で示されるような低電圧入力をマイクロプロセッサ１ １２と信号調整ボード１３０とに供給する。 コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、主スイッチ１３７と電源１４２と に結合された「降圧」電源変圧器１４０を含む。電源１４２は、制御信号Ｖ１、 Ｖ２を受信し、試験を開始および停止させるための可動アーム１０２を動かすよ う連動的に制御される一対の電磁弁（Ｖ１、Ｖ２）１５４、１５６に、「Ｖ１用 信号」、「Ｖ２用信号」の線のところ電磁弁制御信号を供給する。試験さるべき 鋳物砂試料１４４が、可動アーム１０２によって支持された特定の付属試験装置 の内部に充填される。アーム１０２の運動方向は、図２の「試験時の運動方向」 と表示された矢印で示される。コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、線形 可変変位トランスデューサ（ＬＶＤＴ）１４６とロードセル１４８とを設けてい る。ＬＶＤＴ１４６は、試験されている鋳物砂試料１４４の歪を表わす信号を発 生し、ロードセル１４８は応力を表わす信号を発生する。コンピュータ鋳物砂試 験システム１００は、可動アーム１０２に油圧ブレーキをかけるための油だめ１ ５０を備える。それは、普通の場合はブレーキには圧搾空気を用いるが、そうす ると生成される応力−歪曲線に変化をきたすことがあるので、それを避けるため である。制御弁１５２が油だめ１５０と可動アーム１０２とに結合されている。 流量制御弁１５８が電磁弁Ｖ１、１５４に接続され、流量制御弁１６０が電磁弁 Ｖ２、１５６に接続されている。 図３および４は、本発明による鋳物砂試験コンピュータシステム１００によっ て生成された典型的な試験表示を示す。はじめに図３について説明する。鋳物砂 試料１４４の試験について、図示の生砂圧縮応力−歪曲線が、力、歪、走行速度 の値とともにリアルタイムで生成される。ＭＡＸ ＳＩＧＭＡで表される最大応 力値が認識され表示される。応力−歪曲線における０応力からＭＡＸ ＳＩＧＭ Ａまでの第一の面積Ｗ１が計算され、American Foundrymen's Society(ＡＦＳ) （米国鋳造者協会）の慣用単位を取るか、メートル法を取るかというユーザ選択 に応じて、Ｆｔ Ｌｂｓか、ジュールの単位で、その数値が「Ｗ１」の下に表示 される。また、応力−歪曲線におけるＭＡＸ ＳＩＧＭＡからＥ２までの第二の 面積Ｗ２が計算され、表示される。Ｅ２値は、ＭＡＸ ＳＩＧＭＡの後に来る、 ユーザの選択したカットオフ値であって、例えばＭＡＸ ＳＩＧＭＡの５０％な いし７５％など、ユーザの選択した、ＭＡＸ ＳＩＧＭＡのパーセンテージであ る。図４に示すように、もう一つのユーザ選択値Ｅ１からＥ２までの下降直線部 分が計算され、計算値「Ｗ２」の下に表示される。下降する傾きの計算値はＥで 表される。ユーザ選択値Ｅ１は、ＭＡＸ ＳＩＧＭＡの別のパーセンテージで、 例えばＭＡＸ ＳＩＧＭＡの８０％ないし８５％でもよい。 次に図５Ａおよび５Ｂについて説明すると、本発明による鋳物砂試験の主要プ ロセスを示すフローチャートが示してある。ブロック５００で開始される逐次ス テップは、ブロック５０２で示すようなユーザメインメニュー選択から始まり、 ブロック５１２のユーザ出口選択で終わる。ブロック５０２では、主画面が主要 メニュー選択と現試験状態バー（current status bar）とを表示する。コンピュ ータ鋳物砂試験システム１００は、ユーザが使いやすいウィンドウ・タイプの環 境で動作するよう構成されている。機器のセットアップと操作とは、一連のプル ダウンメニューとコマンドバーとによって簡単化されている。 ブロック５０２でのユーザ試験選択に応じて、試験選択メニューがブロック５ ０４で示す通り開かれ、ユーザの選択する試験が特定される。ブロック５０４で 開かれた試験選択メニューによって、オペレータは、圧縮強さ、せん断強さ、せ ん断変形、割れ強さ（splitting strength）、横二重せん断強さ(transverse do uble shear strength)、中子引張り強さ、ホット・シェル(hot shell)およびコ ールド・シェル引張り強さ、生砂引張り強さ、中子横強さ、シェル横強さ、ホッ ト・シェル横強さなど、複数の砂試験選択の中から試験を選ぶことが可能になる 。マイクロプロセッサ１１２は、システム１００がこれから実施しようとする応 力試験の種類を表示する。これは、オペレータがブロック５０２で試験選択入力 をすれば変更することができる。この後、図５Ｂの入力点Ｂの後に逐次操作が継 続される。 ユーザのファイル選択に応じて、ブロック５０５で示すようにファイル・メニ ューが開かれる。ユーザのクリア選択に応じて、ブロック５０６で示すようにク リア・メニューが開かれる。ユーザの評価選択に応じて、ブロックで示すように 、現在表示されている試験データ値の評価が実施され、図４で示すようなＥが計 算され、計算されたＥについて下降直線が描かれる。ブロック５０８では、評価 ルーチンが、下降直線を作成し、現在表示されている応力−歪曲線からＥを計算 する。ブロック５０８ではまた、データ検索選択を用いて、過去の試験曲線を現 試験の図面上にロードして、多重応力−歪曲線を評価し、一つの画面上に表わす ことができる。現試験は、ハードディスク１２４やフロッピーディスク１２６に 容易に保存したり、ボード１３４のＲＳ−２３２ポートを介して容易に移出した りすることができる。ユーザのセットアップ選択に応じて、ブロック５０５で示 すようにセットアップ・メニューが開かれる。 図５Ｂについて説明する。試験逐次ステップは、ブロック５１４で示すように 、引き続き、選択された試験に対する制御センタをロードする。例えば、ブロッ ク５１４でロードされた生砂圧縮強さ試験制御センタは、プロット面積、試験情 報表示、最大指標(maximum indicator)、リアルタイム・メータ（real time met ers）、現試験状態バー、メニューバーなどを表示する。この制御画面は、生砂 圧縮試験用に生成される操作表示である。圧縮試験を実行すると、コンピュータ 鋳物砂試験システム１００は、リアルタイム応力−歪曲線と、強さ、歪、アーム 走行速度のリアルタイム数値と、圧縮強さ、変形の最大値を表示する。この生成 される表示には、各試験後に応力−歪曲線を最大表示サイズにしてくれる画面自 動ズーミング（拡大）機能もある。各試験後、試験情報パネルは、圧縮率、最大 生砂圧縮強さ、最大強さ時の変形、例えば図３、４に示す最大力以前の応力−歪 曲線における面積Ｗ１、最大力以後の応力−歪曲線における面積Ｗ２、下降する 傾きＥを含む、システム１００によって計算された所定の試験データを表示する 。比較のために、複数の応力−歪曲線を表示することもできる。 ブロック５１４では、中子引張り強さに関して、試験制御センタは、リアルタ イム引張り強さ結果、最大引張り強さ、試験情報表示、現試験状態バー、メニュ ー・バーを表示する。中子引張り強さ試験制御センタによって、オペレータは四 つまでの引張り強さ試験を実行することが可能になる。コンピュータ鋳物砂試験 システム１００は、平均引張り強さを自動的に計算し、表示する。 判断ブロック５１６で示すように、正しいツールがインストールされているか どうかの確認が実施される。もし正しいツールがインストールされておれば、図 ７Ａのブロック７０８で示すように、逐次ステップが、引続き試料を充填する。 逆に、正しいツールがインストールされていない場合には、判断ブロック５１８ で示すように、ホット・シェル引張り試験を選択するかどうかの確認が行われる 。もしホット・シェル引張り試験が選択されなければ、ブロック５２０で示すよ うに、適切な試験用付属装置が取り付けられ、逐次操作が判断ブロック５１６に 戻る。逆に、ホット・シェル引張り試験が選択されれば、システム１００はブロ ック５２２で示すように、電源を遮断される。次に、ブロック５２４で示すよう に、ホット・シェル試験用付属装置とホット・シェル制御器が取り付けられる。 この後、コンピュータ鋳物砂試験システム１００は、ブロック５２６で示すよう に、電源を投入され、マイクロプロセッサ１１２を再度立ち上げ、ホット・シェ ル制御器を起動する。ブロック５２８で示すように、ホット・シェル制御器にと って望ましい試験温度が設定される。次にブロック５３０で示すように、ホット ・シェル制御器にとって望ましい試験時間が設定される。その後、逐次ステップ は、引き続き図７Ａのブロック７０８で試料を充填する。 図６について説明すると、電子式ロードセル１４８とＬＶＤＴ １４６とをデ ィジタル方式で較正するために用いる較正ルーチンの逐次ステップが示してある 。システム１００の進歩したこの較正機能によって、仕事場で(in shop)簡単に 較正をすることができる。電子式ロードセル１４８およびＬＶＤＴ １４６を較 正するには、開始から終了まで数分あれば十分である。もしシステム１００が較 正されていなければ、オペレータは装置を分解せずに補正することができる。こ の較正プロセスを用いれば、コンピュータ鋳物砂試験システム１００による自己 変形試験が容易になる。この機能によって、システム１００は歪測定を自動調節 し、増加している荷重下で運転している間に装置部品に生じる変形を吸収するこ とが可能になる。 較正プロセスが、ブロック６００で示す通り開始され、ブロック６０２で示す ようにユーザ・セットアップの選択から始まる。判断ブロック６０４で示すよう に、ユーザが力の較正を選択するかどうかの確認が行われる。もしユーザが力を 較正するという選択を始めておれば、ブロック６０６で示すように力較正ルーチ ンが開始される。ブロック６０８で示すように、機械的歪ゲージが取り付けられ る。ブロック６１０で示すように、機械的歪ゲージは特定の較正設定値まで負荷 される。その後、ブロック６１２で示すように、コンピュータ鋳物砂試験システ ム１００の力指示計は、機械的歪ゲージと比較される。もし力指示計が歪ゲージ と一致すれば、ブロック６１４で示すように、“done”（「成功」）が選ばれる 。逆に、一致しない場合は、ブロック６１６で示すように、オペレータは調節つ まみを用いて、応力指示計をリセットし、設定値と等しくする。すなわち、応力 指示計を歪ゲージと一致させる。次に、ブロック６２０で示すように、ハードデ ィスク１２４に記憶されたロードセル倍率器に関する情報はリセットされる。ロ ードセルからのミリボルト入力は、ブロック６２２で示すように、補正された倍 率だけ倍増される。これで、この力較正ルーチンは完了し、逐次操作はブロック ６００に戻る。 前記の場合と異なり、ユーザが力を較正するという選択をまだ始めていない場 合には、ブロック６２４で示すように、ユーザが変位の較正を選択するかどうか の確認が行われる。もし選択しなければ、逐次操作はブロック６００に戻る。変 位を較正するというユーザ選択がブロック６２４で確認された場合には、ブロッ ク６２６で示すように変位較正ルーチンが開始される。ブロック６２８で示すよ うに、ダイヤルゲージが取り付けられる。ブロック６３０で示すように空気圧シ リンダが取り付けられ、その後、ブロック６３２で示すように空気圧シリンダは 使用停止される。次に、判断ブロック６３４で示すように、コンピュータ鋳物砂 試験システム１００に取り付けられた歪指示計がダイヤルゲージと比較される。 もし歪指示計がダイヤルゲージと一致すれば、ブロック６３６で示すように“do ne”が選ばれる。逆に、歪指示計がダイヤルゲージと一致しない場合には、ブロ ック６３８で示すように、オペレータは調節つまみを用いてシステムの歪指示計 をリセットし、ダイヤルゲージと一致させる。それからブロック６４０で示すよ うに“done”が選ばれる。次に、ブロック６４２で示すように、ハードディスク １２４に記憶されたＬＶＤＴ倍率器に関する情報はリセットされる。 ＬＶＤＴからのミリボルト入力は、ブロック６４４で示すように、補正された倍 率だけ倍増される。これで、この変位較正ルーチンは完了し、逐次操作はブロッ ク６００に戻る。 図７Ａおよび７Ｂについて説明する。ブロック７０８で示すように、選択され た試験のための試料１４４は充填される。ブロック７０８での自動的な予備充填 調整によって、常に一定ではあるが、容易に変更できる試料予備充填が可能にな る。ブロック７１０で示すように、特定の選択された試験が開始される。図７Ｂ について説明しているように、特定の選択された試験についての処理および表示 に関する試験ルーチンがブロック７１４で示す通り実行される。判断ブロック７ １６で示すように、ユーザが試験データの保存を選択するかどうかの確認が行わ れる。もしユーザによって保存が選択されれば、ブロック７１８で示すようにフ ァイル・メニューが開かれ、ブロック７２０で示すように保存が選択される。ブ ロック７２１で示すように、現試験データは保存される。次に判断ブロック７２ ２で示すように、ユーザが試験データの印刷を選択するかどうかの確認が行われ る。もし保存がユーザによって選択されれば、ブロック７２６で示すようにファ イル・メニューが開かれ、ブロック７２８で示すように印刷が選択される。現試 験データは、ブロック７３０で示す通り印刷される。前記の場合と異なり、ブロ ック７１６で保存が選択されない場合には、判断ブロック７３２で示すように、 ユーザが試験データの印刷を選択するかどうかの確認が行われる。もし保存がユ ーザによって選択されれば、ブロック７２６で示すようにファイル・メニューが 開かれる。ブロック７３２で保存がユーザによって選択されない場合には、ブロ ック７３４で示すように、ユーザが追加の試験の実行を選択するかどうかの確認 が行われる。追加の試験が選択されていない場合には、ブロック７３６で示すよ うに、この一連の試験は終了する。逆に、追加の試験が選択されている場合には 、ブロック７３８で示すように、ユーザが現試験のクリア（消去）を選択するか どうかの確認が行われる。もしクリアを選択するならば、ブロック７４０で示す ようにクリア・メニューが選ばれ、ブロック７４２で示すように現試験はクリア される。この後、逐次ステップは、引き続きブロック７０８で試料を充填する。 ユーザが現試験のクリアを選択していない場合には、逐次ステップは、引き 続きブロック７０８で試料を充填する。 次に７Ｂについて説明する。特定の選択された試験についての処理および表示 に関する試験ルーチンが、初めに、ブロック７４４で示すような、強さなどのリ アルタイム試験データと、ブロック７４６で示すような歪と、ブロック７４８で 示すようなアーム１０２の走行速度とを表示する。この特定の試験に関するリア ルタイム応力−歪曲線は、ブロック７５０で示す通り計算され、表示される。こ れらのステップは、ブロック７５２で示すように、応力−歪曲線の終端のユーザ 選択値Ｅ２が同定されるまで繰り返される。次いで、ブロック７５４で示すよう に、試験結果が計算され、表示され、応力−歪曲線に合うようにＸおよびＹ軸が ズーミングされる。この後、逐次ステップは図７Ａのブロック７１６に戻り、ユ ーザが試験データの保存を選択するかどうかの確認を行う。 図８〜１１について説明すると、本発明のせん断変形試験用付属装置８００が 示してある。このせん断変形試験用付属装置８００は、全体が８０４で示される せん断変形試料管を収容するための、ほぼＣ字形の部材８０２を含む。ギザギサ を刻んだ取っ手の付いた試料保持組立体８０５が、せん断変形試料管８０４を支 持部材８０２内に保持するようオペレータによって調節される。図１０において 、試料管８０４は、外側に延在するフランジ８０７を有する上部部材８０６と、 下部環状部材８０８とを含む。この試料管下部部材８０８は、試験さるべき鋳物 砂を試料管８０４に充填するために用いられる独立の詰め込み用組立体の基底８ １０の内部に収納されている。試料管８０４を清掃し、位置合わせするために、 プラスチック・ワイパ環８１１が基底８１０によって支持されている。せん断変 形試験用付属装置８００は、ハウジング１０６によって支持されたジョー支持体 １０４の内部に収容された押し棒８１２を含む。この押し棒８１２には、図１１ に示すように、ねじ穴を付けた平坦な止め具８１４内に噛合されており、この止 め具８１４は、最初はジョー支持体１０４から間隔を空けて配置されている。せ ん断変形試験の間、押し棒８１２はハウジング１０６の方に移動し、止め具８１ ４がジョー支持体１０４と係合すると停止する。押し棒８１２は試料管下部部材 ８０８と係合し、試料管８０４内に収容された鋳物砂試料を、上部および下部試 料管部材８０６、８０８のそれぞれの相手面８０６Ａ、８０８Ａによって固 定される平面または軸において破断させる。その破断面は、図１１中に「破断面 」と表示してある。 図１２〜１５について説明する。本発明のコールド・シェル引張り試験用付属 装置１２００が示している。このコールド・シェル引張り試験用付属装置１２０ ０は、図１５に示すような従来風に構成された「ドッグボーン」（“dogbone” ）試料１４４Ａのコールド・シェル引張り試験に用いられる。コールド・シェル 引張り試験用付属装置１２００は、押しブリッジ１２０２と、試料１４４Ａを収 容するために配列された一対の可動ツール部材１２０４、１２０６を含む。ツー ル部材１２０４、１２０６と試料１４４Ａとは、支持部材１２０８によってある 平面内に支持されている。ツール部材１２０４は、枢支ピン１２１０によって、 押しブリッジ１２０２に連結されている。ツール部材１２０６は、枢支ピン１２ １２に取り付けられている。この枢支ピン１２１２によって、ツール部材１２０ ４、１２０６と押しブリッジ１２０２とがピン１２１２を軸にして、図示のよう に右から左に自由に枢動すなわち回転することが可能になる。本発明の特徴に基 づいて、複数のパッド１２１５がツール部材１２０４、１２０６に取り付けられ 、試料１４４Ａと係合して試料に加えられる引張り荷重を分散させるよう位置決 めされている。パッド１２１５はゴムなどの弾性材料で形成されている。パッド １２１５を使用すると、試料１４４Ａが中央のくびれ部に沿って破断するので、 ツール部材１２０４、１２０６がパッド１２１５の付いてない試料１４４Ａと直 接に係合する場合に起こる肩部破断を避けることができる。コールド・シェル引 張り試験用付属装置１２００は、ハウジング１０６によって支持されたジョー支 持体１０４の内部に収容された押し棒１２１６を含む。図１２において、アーム １０２の運動方向は「機械の運動方向」と表示された矢印で示され、試料１４４ Ａに加えられる引張り荷重の方向は「引張り荷重」と表示された矢印で示される 。 図１６〜１９について説明すると、本発明の生砂引張り試験用付属装置１６０ ０が示してある。この生砂引張り試験用付属装置１６００は、全体が１６０４で 示される生砂引張り試験試料管を収容するための一対の部材１６０２を含む。ギ ザギザを刻んだ取っ手の付いた試料保持組立体１６０５が、生砂引張 り試験試料管１６０４を支持部材１６０２で保持するようオペレータによって調 節される。図１７、１８、１９について説明すると、この生砂引張り試験試料管 １６０４は、上部および下部の結合部材１６０６、１６０８含み、上部部材１６ ０６はフランジ１６１０を有するよう構成されている。これらの上部および下部 部材は、図１８に示すように、ほぼ放物線形の内壁１６１２を画定する。生砂試 料が試料管１６０４内に充填されると、図１９で各々“F”と表示された一対の 矢印によって示されるような向かい合った圧縮力(compacting forces)が生砂試 料に加えられる。この生砂引張り試験用付属装置１６００は、ハウジング１０６ によって支持されたジョー支持体１０４の内部に収容された押し棒１６１２を含 む。押し棒１６１２は、ねじを切ってあって、ねじ穴を付けた平坦な止め具１６ １４内に収容されている。この止め具１６１４は、最初はジョー支持体１０４か ら間隔を空けて配置されている。生砂引張り試験の間、押し棒１６１２はハウジ ング１０６の方に移動し、止め具１６１４がジョー支持体１０４と係合すると停 止する。押し棒１６１２は等化ブリッジ１６１６に連結されているが、この等化 ブリッジ１６１６は、押し棒１６１２の及ぼす力を等しく分割し、一対の押し棒 １６１５によって試料管フランジ部材１６１０に均等な二つの力を伝える。この 二等分された力は、フランジ１６１０上の対称的に配置された二つの点に加えら れ、試料管１６０４内に収容された鋳物砂試料を、上部および下部試料管部材１ ６０６、１６０８のそれぞれの相手面１６０６Ａ、１６０８Ａによって画定され る平面または軸において、引張り荷重のもとで破断させる。その破断面は、図１ ６中に「破断面」と表示してある。 本発明を、図面に示した本発明の実施例の詳細について説明してきたが、これ らの詳細は、添付された請求の範囲の本発明の範囲を制限しようと意図されたも のではない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鋳物砂を試験するためのシステムであって、 前記鋳物砂の試料に加えられる力に応じた前記鋳物砂への力および歪特性を 検出するとともに、力を表わす信号と歪を表わす信号とを発生するためのセン サ手段と； 前記発生した力表示信号および歪表示信号を処理するために前記センサ手段 に結合されたプロセッサ手段と； 該プロセッサ手段が、ユーザの較正選択を受け入れるための手段と、ユーザ の選択した較正調整を受け入れるための、前記ユーザの較正選択に応じた手段 とを有することと； 前記プロセッサ手段に結合され、該プロセッサ手段によって連動的に制御さ れる表示手段であって、前記発生した力表示信号および歪表示信号に応じた応 力−歪曲線を表示するための表示手段と； を含むことを特徴とする鋳物砂試験システム。 ２．前記プロセッサ手段が、力指示計の基準値を同定するための手段を含むこと を特徴とする、請求項１に記載のシステム。 ３．前記プロセッサ手段が、歪指示計の基準値を同定するための手段を含むこと を特徴とする、請求項１に記載のシステム。 ４．前記センサ手段が、前記鋳物砂の試料に加えられる力に応じた、前記鋳物砂 の前記力表示信号を発生するためのロードセルを含むことを特徴とする、請求 項１に記載のシステム。 ５．前記センサ手段が、前記鋳物砂の試料に加えられる力に応じた、前記鋳物砂 の前記歪指示信号を発生するための線形可変変位トランスデューサを含むこと を特徴とする、請求項１に記載のシステム。 ６．ハウジングと； 該ハウジングによって支持された可動アームと； 該可動アームに取り付けられた付属試験装置と； 該付属試験装置が鋳物砂試料を収容することと； を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。 ７．前記可動アームに取り付けられた前記付属試験装置がせん断変形試験用付属 装置を含み、該せん断変形試験用付属装置がせん断変形試料管を収容するため の部材を含み、前記せん断変形試料管が鋳物砂試料を収容し； 前記せん断変形試料管が第一および第二の部材を有し、前記せん断変形試験 用付属装置が、前記第一および第二の試料管部材によって固定される平面で前 記鋳物砂試料を破断するために、前記第一および第二の試料管部材うちの一つ と係合する押し棒を有することを特徴とする、請求項６に記載のシステム。 ８．前記可動アームに取り付けられた前記付属試験装置がコールド・シェル引張 り試験用付属装置を含み、 該コールド・シェル引張り試験用付属装置が、支持部材と、試料を収容する ための、前記支持部材により支持された一対の可動ツール部材と、該ツール部 材に取り付けられた複数のパッドであって、前記試料と係合して、該試料に加 えられる引張り荷重を分散させるパッドと、を含むことを特徴とする、請求項 ６に記載の鋳物砂試験システム。 ９．前記パッドが弾性材料で形成されていることを特徴とする、請求項８に記載 の鋳物砂試験システム。 10．前記可動アームに取り付けられた前記付属試験装置が生砂引張り試験用付属 装置を含み、該生砂引張り試験用付属装置が生砂引張り試験試料管を収容する ための部材を含み、前記生砂引張り試験試料管が生砂試料を収容し； 前記生砂引張り試験試料管が第一および第二の部材を有し、該第一および第 二の生砂引張り試験試料管部材のうちの一つが、外側に延在するフランジを備 え、前記生砂引張り試験用付属装置が、前記フランジ付き部材と係合して前記 生砂試料をある平面で破断する一対の押し棒を含むことを特徴とする、請求項 ６に記載の鋳物砂試験システム。 11．前記生砂引張り試験試料管が、ほぼ放物線形の内壁を有することを特徴とす る、請求項５に記載の鋳物砂試験システム。 12．前記プロセッサ手段が、前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、最大応 力値ＭＡＸ ＳＩＧＭＡおよび最大歪値Ｅ ＭＡＸを同定するための手段を含 むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。 13．前記プロセッサ手段が、前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、前記応 力−歪曲線におけるゼロ歪から前記同定された最大歪値Ｅ ＭＡＸまで広がる 第一の面積Ｗ１を計算するための手段を含むことを特徴とする、請求項１２に 記載のシステム。 14．前記プロセッサ手段が、前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、前記応 力−歪曲線における前記同定された最大歪値Ｅ ＭＡＸから、前記最大強さ値 の後に来る所定のカットオフ値Ｅ２までの第二の面積Ｗ２を計算するための手 段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。 15．前記プロセッサ手段が、ユーザの選択した試験パラメータを受け入れるため の手段を含み、また前記ユーザ選択の試験パラメータが、前記所定のカットオ フ値Ｅ２を含むことを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。 16．前記プロセッサ手段が、前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、前記所 定のカットオフ値Ｅ２の時の最大変形値を同定するための手段を含むことを特 徴とする、請求項１４に記載のシステム。 17．前記プロセッサ手段が、前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、前記最 大力値Ｅ ＭＡＸの後に来る第一および第二のユーザ選択値Ｅ１、Ｅ２の間の 線の傾きＥを計算するための手段を含むことを特徴とする、請求項１４に記載 のシステム。 18．前記プロセッサ手段が、前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、試験の 初めから前記第二の所定値Ｅ２までの変形を同定するための手段を含むことを 特徴とする、請求項１４に記載のシステム。 19．プロセッサ装置とディスプレイとを含むコンピュータ試験システムを用いて 、鋳物砂を試験する方法であって、 前記鋳物砂の試料に加えられる力に応じた前記鋳物砂への力および歪特性を 検出するとともに、力を表わす信号と歪を表わす信号とを発生する工程と； 前記プロセッサ装置を利用して、前記発生した力表示信号および歪表示信号 を処理し、前記鋳物砂の前記歪表示信号および前記力表示信号に応じた応力− 歪曲線を生成する工程と； 前記プロセッサ装置を利用して、ユーザの較正調節を受け入れる工程と； 前記プロセッサ装置を利用して、前記ディスプレイを連動的に制御し、前記 生成された応力−歪曲線を表示する工程と； を含むことを特徴とする鋳物砂試験法。 20．前記生成された応力−歪曲線を利用して、前記生成された応力−歪曲線にお ける試験初期値から最大力値Ｅ ＭＡＸまでの面積Ｗ１を計算する工程を更に 含むことを特徴とする、請求項１９に記載の鋳物砂試験法。 21．前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、前記最大力値の後に来る第一お よび第二のユーザ選択値Ｅ１、Ｅ２間の線の傾きＥを同定する工程を更に含む ことを特徴とする、請求項２０に記載の鋳物砂試験法。 22．前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、試験の初めから前記第二のユー ザ選択値Ｅ２までの変形を同定する工程を更に含むことを特徴とする、請求項 ２１に記載の鋳物砂試験法。 23．前記鋳物砂の前記応力−歪曲線を利用して、前記応力−歪曲線における前記 同定された最大力値Ｅ ＭＡＸから、前記最大力値の後に来る前記第二のユー ザ選択値Ｅ２までの第二の面積Ｗ２を同定する工程を更に含むことを特徴とす る、請求項２２に記載の鋳物砂試験法。