JP2002214095A - Material tester - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属、ゴム、食品
等さまざまな試料に対して引張、圧縮、曲げ、引き裂き
などの材料試験を行う材料試験機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material testing machine for performing a material test such as tension, compression, bending, and tearing on various samples such as metal, rubber, and food.
【０００２】[0002]
【従来の技術】材料試験機の目的は、試験片を保持して
引張、圧縮、曲げ、引き裂き等の各種強度試験を行い、
負荷した荷重すなわち試験力（この試験力を試験片の断
面積で除した値を表わす応力と称する場合もある。）と
変位（変位の割合を示す歪みと称する場合もある。）と
の関係からその試験片の材質特性を評価することにある
が、試験力対変位の関係から各種の特性値を取得するこ
ともまた重要な目的の一つである。2. Description of the Related Art The purpose of a material testing machine is to hold a test piece and perform various strength tests such as tension, compression, bending, and tearing.
From the relationship between the applied load, that is, the test force (sometimes referred to as stress representing a value obtained by dividing the test force by the cross-sectional area of the test piece) and the displacement (sometimes referred to as strain indicating the ratio of displacement). One of the important purposes is to evaluate the material characteristics of the test piece, and to obtain various characteristic values from the relationship between the test force and the displacement.
【０００３】例えば、従来の材料試験機に金属の試験片
を取り付けて引張試験を行うと、試験力（応力）とそれ
に対する変位の離散的なデータ、あるいは図６に示すよ
うな試験力と変位の関係を示す曲線（以下単に「試験力
−変位曲線」という）をアナログチャート上に取得する
ことができる。なお、この試験力−変位曲線は以前にお
いては、応力−歪み曲線（ＳＳ曲線）と称していたもの
である。For example, when a metal test piece is attached to a conventional material testing machine and a tensile test is performed, discrete data of a test force (stress) and its displacement, or a test force and a displacement as shown in FIG. (Hereinafter simply referred to as “test force-displacement curve”) can be obtained on an analog chart. Note that this test force-displacement curve was previously called a stress-strain curve (SS curve).
【０００４】ところで、この試験力−変位曲線上には、
次のような特性値が点在している。まず、Ａ点の試験力
は、比例限度と呼ばれ、フックの法則に従う最大試験力
値である。これより試験力がある値以上になると、試験
力を取り除いても試験片は元の形状に戻らなくなる。す
なわちこの限界点が弾性限度と呼ばれるＢ点である。さ
らに試験力がＢ点を越えると、ほぼ一定の試験力におい
て変位が増大する領域に入り、この領域の始まり点ＣＵ
での試験力が上降伏点、終わり点ＣＬでの試験力が下降
伏点である。さらに、下降伏点を過ぎて試験力が増大す
ると、引張り強さと呼ばれる最大試験力のＤ点に到達す
る。そして、このＤ点を過ぎると試験力は次第に低下
し、破断強さと呼ばれるＥ点に到達し試験片は破断され
る。上記のような特性値を求めるには、従来、試験力の
減少率などの一定のパラメータを数値として入力して材
料の特性値を求めたり、引張試験での試験力−変位曲線
をアナログチャートに記録し、特性値の存在ポイントを
目視により求めるなどの方法が用いられている。On the test force-displacement curve,
The following characteristic values are scattered. First, the test force at point A is called the proportional limit, and is the maximum test force value according to Hooke's law. If the test force exceeds a certain value, the test piece will not return to its original shape even if the test force is removed. That is, this limit point is a point B called an elastic limit. When the test force further exceeds the point B, it enters a region where the displacement increases at a substantially constant test force, and the starting point C U of this region is increased.
Test force upper yield point, the test force at the end point C L is below the yield point. Further, as the test force increases past the falling yield point, it reaches point D, the maximum test force, called tensile strength. Then, after the point D, the test force gradually decreases, and reaches a point E called breaking strength, and the test piece is broken. Conventionally, to obtain the characteristic values as described above, a constant parameter such as a reduction rate of the test force is input as a numerical value to obtain a characteristic value of the material, or a test force-displacement curve in a tensile test is converted into an analog chart. For example, a method of recording and visually finding an existing point of the characteristic value is used.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の材料試験機では
上記のような手段により特性値を取得することができる
が、材料試験における試験力の減少率などは、試験サン
プルにより個体差があり、一定のパラメータでは、特性
値を求めるのが難しい場合がある。また、図６の点線で
示したような試験力が減少しない試験サンプルもあり、
この場合にはＤ点は存在せず、その特性値を求めること
は不可能であり、場合によっては本来必要なデータとは
かけ離れたＦ点での数値を求めてしまうこともある。In the conventional material testing machine, the characteristic value can be obtained by the above-described means. However, the reduction rate of the test force in the material test and the like vary from test sample to test sample. For certain parameters, it may be difficult to determine the characteristic value. There are also test samples in which the test force does not decrease as shown by the dotted line in FIG.
In this case, the point D does not exist, and it is impossible to obtain the characteristic value. In some cases, the numerical value at the point F far from the originally required data may be obtained.
【０００６】さらに、アナログチャートから目視により
特性点を見つけ、そのポイントから試験力あるいは変位
を読み取るのは、非常に手間がかかる上に精度に欠ける
という問題がある。本発明はこのような事情に鑑みてな
されたものであって、試験片の試験結果から適正な特性
値が容易に求められる材料試験機を提供することを目的
とする。Further, there is a problem that it is very troublesome to find a characteristic point from an analog chart visually and read the test force or displacement from the point, and the accuracy is low. The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a material testing machine capable of easily obtaining an appropriate characteristic value from a test result of a test piece.
【０００７】[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、試験片に試験力を負荷する
試験力負荷機構と、該試験片からの試験力および変位を
検出する試験力・変位検出手段と、その試験力・変位検
出信号から試験片の試験力および変位を計測し、その計
測結果をオペレーションパネルに表示するとともに、前
記試験力負荷機構に制御信号を送出する計測制御装置と
を備えた材料試験機において、前記オペレーションパネ
ルに計測により得られる試験力−変位曲線を画面表示
し、その試験力−変位曲線上の１点あるいは数点を指、
マウスあるいはポインティングデバイスにより指定し、
その点の試験力の値および変位の値をオペレーションパ
ネル画面に表示するとともに、前記計測制御装置に記憶
するようにしたことを特徴とするものである。また、上
記構成において、オペレーションパネル画面に選択した
複数の試験片の試験力−変位曲線の特性およびそれらの
特性値の平均値を表示するようにしたことを特徴とする
ものである。本発明の材料試験機は上記のように構成さ
れており、試験片の個体差を認識して適正な特性値を得
ることができる。In order to achieve the above object, a material testing machine according to the present invention comprises a test force loading mechanism for applying a test force to a test piece, and a test force and a displacement from the test piece. A test force / displacement detecting means for measuring the test force / displacement of the test piece from the test force / displacement detection signal, displaying the measurement result on an operation panel, and sending a control signal to the test force loading mechanism. In a material testing machine having a measurement control device, a test force-displacement curve obtained by measurement is displayed on the operation panel on a screen, and one or several points on the test force-displacement curve are indicated by a finger.
Specify by mouse or pointing device,
The test force value and the displacement value at that point are displayed on the operation panel screen and stored in the measurement control device. Further, in the above configuration, the characteristics of the test force-displacement curve of the selected test pieces and the average value of the characteristic values are displayed on the operation panel screen. The material testing machine of the present invention is configured as described above, and can obtain an appropriate characteristic value by recognizing the individual difference of the test piece.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を詳細
に説明する。図１は本発明の材料試験機により試験片１
１の引張試験を行う場合の構成を示す概略構成図であ
る。本材料試験機は、モータ１、歯車２、３、４、ネジ
棒５、６及びクロスヘッド７からなるクロスヘッド昇降
機構と、前記クロスヘッド７およびテーブル８に係着さ
れたつかみ具９、１０からなる試験片把持機構から構成
される試験力負荷機構と、前記クロスヘッド７上に配設
され、試験力を検出するための荷重センサ１２と、テー
ブル８上部に配設され、例えばエンコーダのような変位
センサ１３からなる試験力・変位検出手段と、前記試験
力センサ１２および変位検出センサ１３からの試験力検
出信号１２ａおよび変位検出信号１３ａを計測し、オペ
レーションパネル３０に表示するとともに、前記試験力
負荷機構にモータ制御信号１ａを出力する計測制御装置
２０から構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. FIG. 1 shows a test piece 1 using the material testing machine of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a configuration in the case of performing a tensile test of No. 1. This material testing machine includes a crosshead elevating mechanism including a motor 1, gears 2, 3, 4, screw rods 5, 6 and a crosshead 7, and grippers 9, 10 engaged with the crosshead 7 and the table 8. A test force loading mechanism composed of a test piece gripping mechanism comprising: a load sensor 12 disposed on the crosshead 7 for detecting a test force; and a load sensor 12 disposed on the upper portion of the table 8 such as an encoder. Test force / displacement detecting means including a simple displacement sensor 13, measuring the test force detection signal 12 a and the displacement detection signal 13 a from the test force sensor 12 and the displacement detection sensor 13, and displaying them on an operation panel 30, The measurement control device 20 outputs a motor control signal 1a to the force load mechanism.
【０００９】図２は、前記計測制御装置２０の構成を示
したもので、前記変位検出信号１３ａは、信号変換器２
３により変位量に比例したディジタル信号に変換され、
また試験力検出信号１２ａは、サンプリングホールド２
１およびＡＤコンバータ２２により試験力に比例したデ
ィジタル信号に変換され、それぞれのディジタル信号
は、入力インターフェース２４を介してＣＰＵ２５ａ、
ＲＡＭ２５ｂ、ＲＯＭ２５ｃからなる演算制御部２５に
取り込まれ、演算処理によって計測データに変換されＲ
ＡＭ２５ｂに記憶されるとともに、入出力インターフェ
ース２６を介してオペレーションパネル３０に送出され
る。また、前記演算制御部２５から出力インターフェー
ス２７を介してモータ１にモータ制御信号１ａが送出さ
れる。FIG. 2 shows the configuration of the measurement control device 20. The displacement detection signal 13a is supplied to the signal converter 2
3 is converted into a digital signal proportional to the displacement,
Further, the test force detection signal 12a is the sampling hold 2
1 and a digital signal proportional to the test force by the AD converter 22, and the respective digital signals are input to the CPU 25 a via the input interface 24.
It is taken into an arithmetic control unit 25 composed of a RAM 25b and a ROM 25c, converted into measurement data by arithmetic processing, and
The data is stored in the AM 25 b and sent to the operation panel 30 via the input / output interface 26. Further, a motor control signal 1a is sent from the arithmetic control unit 25 to the motor 1 via the output interface 27.
【００１０】計測制御装置２０からのモータ制御信号１
ａによりモータ１を回転させると、その回転力は歯車２
を介して歯車３、４に伝達され、この歯車３、４の回転
軸に結合されたネジ棒５、６を回転させクロスヘッド７
を昇降させる。このクロスヘッド７の直線的な昇降運動
により、テーブル８とクロスヘッド７に係着されたつか
み具９、１０を介して把持された試験片１１に試験力が
負荷される。この試験片１１に働く試験力はクロスヘッ
ド７に取り付けられた荷重センサ１２によって検出され
試験力検出信号１２ａとして、また、試験片１１の伸び
は変位検出センサ１３によって検出され変位検出信号１
３ａとして前記計測制御装置２０に入力される。[0010] Motor control signal 1 from measurement control device 20
a, when the motor 1 is rotated by the
To the gears 3 and 4 to rotate the screw rods 5 and 6 coupled to the rotating shafts of the gears 3 and 4 to rotate the crosshead 7
Up and down. A test force is applied to the test piece 11 gripped by the linear lifting and lowering movement of the crosshead 7 via the table 8 and the grippers 9 and 10 fixed to the crosshead 7. The test force acting on the test piece 11 is detected by a load sensor 12 attached to the crosshead 7 and becomes a test force detection signal 12a. The elongation of the test piece 11 is detected by a displacement detection sensor 13 and the displacement detection signal 1a is detected.
3a is input to the measurement control device 20.
【００１１】図３はオペレーションパネル３０の画面に
表示される画像の一実施例を示したものである。このオ
ペレーションパネル３０の表面には、透明タッチパネル
のような位置センシングシートが重ねられ、画面上には
横軸を変位に採り、縦軸を試験力に採った試験力−変位
曲線と、各特性試験力を選択する選択ボタン３０ａと、
それに連動して特性変位名が変わる表示部３０ｃと、特
性試験力値を表示する表示部３０ｂと、特性変位値を表
示する表示部３０ｄと、これらの画面上の表示内容を前
記ＲＡＭ２５ｂに記憶させることを指令するＯＫボタン
３０ｅが設けられている。FIG. 3 shows an embodiment of an image displayed on the screen of the operation panel 30. A position sensing sheet such as a transparent touch panel is superimposed on the surface of the operation panel 30. On the screen, a horizontal axis represents a displacement, and a vertical axis represents a test force-displacement curve. A selection button 30a for selecting a force,
The display unit 30c that changes the characteristic displacement name in conjunction therewith, the display unit 30b that displays the characteristic test force value, the display unit 30d that displays the characteristic displacement value, and the display contents on these screens are stored in the RAM 25b. Is provided with an OK button 30e for instructing this.
【００１２】前記選択ボタン３０ａは押されるごとに、
表示は例えば比例限界試験力、弾性限界試験力、上降伏
点試験力のように変化し、前記表示部３０ｃは連動して
その表示を比例限界変位、弾性限界変位、上降伏点変位
のように変化する。例えば、図３に示すように前記選択
ボタン３０ａで上降伏点試験力を選択すると表示部３０
ｃに上降伏点変位が表示される。そして、試験力−変位
曲線上の１点ＣＵを指あるいはマウスにより選択する
と、前記特性試験力を表示する表示部３０ｂには５Ｎ、
特性変位を表示する表示部３０ｄには５ｍｍ等が表示さ
れる。この状態で、ＯＫボタン３０ｅを押すと、画面上
の表示情報は前記入出力インターフェース２６を介し
て、制御演算部２５のＲＡＭ２５ｂに記憶される。Each time the selection button 30a is pressed,
The display changes like, for example, a proportional limit test force, an elastic limit test force, and an upper yield point test force, and the display unit 30c interlocks and displays the display as a proportional limit displacement, an elastic limit displacement, and an upper yield point displacement. Change. For example, when the upper yield point test force is selected with the selection button 30a as shown in FIG.
The upper yield point displacement is displayed in c. The test force - if a point C U on displacement curve selected by a finger or mouse, the display unit 30b for displaying the characteristic test force 5N,
5 mm or the like is displayed on the display section 30d for displaying the characteristic displacement. When the OK button 30e is pressed in this state, the display information on the screen is stored in the RAM 25b of the control calculation unit 25 via the input / output interface 26.
【００１３】図４は、本材料試験機による試験片１１の
特性値の取得手順を示したものである。本材料試験機に
試験片１１を保持して、引張試験をスタートさせると、
オペレーションパネル３０上に試験力−変位曲線が表示
される（ＳＴ１）。この状態で選択ボタン３０ａを押し
て上降伏点試験力にすると（ＳＴ２）、「オペレーショ
ンパネル上にポイントしてください」という表示が出る
（ＳＴ３）。そこで試験力−変位曲線上の最初のピーク
値を指でポイントすると（ＳＴ４）、ポイントされた点
の試験力値が表示部３０ｂに、変位値は表示部３０ｄに
表示される（ＳＴ５）。この数値を記憶するには、「Ｏ
Ｋ」ボタン３０ｅを押す。すると、ポイントされた点の
試験力値と変位値はＲＡＭ２５ａに記憶される。FIG. 4 shows a procedure for obtaining the characteristic values of the test piece 11 by the present material testing machine. When the tensile test is started by holding the test piece 11 in the material testing machine,
The test force-displacement curve is displayed on the operation panel 30 (ST1). In this state, when the selection button 30a is pressed to set the upper yield point test force (ST2), a display "point on the operation panel" appears (ST3). Then, when the first peak value on the test force-displacement curve is pointed with a finger (ST4), the test force value at the point pointed is displayed on the display unit 30b, and the displacement value is displayed on the display unit 30d (ST5). To store this number,
"K" button 30e is pressed. Then, the test force value and the displacement value at the point pointed are stored in the RAM 25a.
【００１４】図５は、オペレーションパネル３０の表示
画面の他の実施例を示したものである。前記選択ボタン
３０ａに平均値を算出するための選択位置「特性試験力
平均値」を設ける。選択ボタン３０ａがこの位置にある
とき、オペレーションパネル３０の画面上に、前記ＲＡ
Ｍ２５ｂに記憶された同一種類の複数の試験力−変位曲
線を表示すると同時に、これら複数の試験力−変位曲線
から求められた各特性値の平均値が表示部３０ｂに、
「特性変位平均値」名が表示部３０ｃに、特性変位平均
値が表示部３０ｄに表示される。これにより、各試験力
−変位曲線のばらつきの評価を容易にし、得られる平均
値は同一種類の代表的な特性値として用いることができ
る。本発明の特徴は、画面上に試験力−変位曲線を表示
し、その曲線の傾斜やピーク点などの特性値が存在する
ポイントを指、マウスあるいはポインティングデバイス
等により指定し、その特性値の試験力と変位を求めるも
のであり、実施例の構成に限定されるものではない。例
えば演算制御部２５とオペレーションパネル３０をパソ
コンで構成させることもできる。FIG. 5 shows another embodiment of the display screen of the operation panel 30. In FIG. The selection button 30a is provided with a selection position "average value of characteristic test force" for calculating the average value. When the selection button 30a is at this position, the RA is displayed on the screen of the operation panel 30.
At the same time as displaying the plurality of test force-displacement curves of the same type stored in M25b, the average value of each characteristic value obtained from the plurality of test force-displacement curves is displayed on the display unit 30b.
The “characteristic displacement average value” name is displayed on the display unit 30c, and the characteristic displacement average value is displayed on the display unit 30d. This facilitates the evaluation of the variation of each test force-displacement curve, and the obtained average value can be used as a representative characteristic value of the same type. A feature of the present invention is that a test force-displacement curve is displayed on a screen, and a point at which a characteristic value such as a slope or a peak point of the curve exists is designated by a finger, a mouse, a pointing device, or the like, and the characteristic value is tested. It is for obtaining the force and the displacement, and is not limited to the configuration of the embodiment. For example, the arithmetic control unit 25 and the operation panel 30 can be configured by a personal computer.
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明の材料試験機は、従来アナログチ
ャート上で目視で求めていたのと同様の方法で特性値が
求められるので、過去のノウハウが生かせられる上、降
伏点など、従来、試験力の減少がないと求められていな
かった特性値を求めることができる。また、パラメータ
設定など設定の手間が省け、効率的な試験を行うことが
できる。According to the material testing machine of the present invention, the characteristic value can be obtained by the same method as that conventionally obtained by visual observation on an analog chart. It is possible to obtain a characteristic value that has not been obtained without a decrease in the test force. In addition, it is possible to save time and effort for setting parameters and the like, and to perform an efficient test.
【図１】本発明の実施例による材料試験機の概略構成図
である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a material testing machine according to an embodiment of the present invention.
【図２】実施例に係わる計測制御装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a measurement control device according to the embodiment.
【図３】実施例に係わるオペレーションパネルの画面図
である。FIG. 3 is a screen view of an operation panel according to the embodiment.
【図４】計測手順を示す概略フローチャート図である。FIG. 4 is a schematic flowchart showing a measurement procedure.
【図５】実施例に係わる他のオペレーションパネルの画
面図である。FIG. 5 is a screen view of another operation panel according to the embodiment.
【図６】材料試験機により得られる試験力ー変位特性図
である。FIG. 6 is a graph showing test force-displacement characteristics obtained by a material testing machine.
１…モータ ２、３、４…歯車 ５、６…ネジ棒 ７…クロスヘッド ８…テーブル ９、１０…つかみ具 １１…試験片 １２…荷重センサ １２ａ…試験力検出信号 １３…変位センサ １３ａ…変位検出信号 ２０…計測制御装置 ３０…オペレーションパネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor 2, 3, 4 ... Gear 5, 6 ... Screw rod 7 ... Cross head 8 ... Table 9, 10 ... Gripping tool 11 ... Test piece 12 ... Load sensor 12a ... Test force detection signal 13 ... Displacement sensor 13a ... Displacement Detection signal 20: Measurement control device 30: Operation panel
Claims (2)
と、該試験片からの試験力および変位を検出する試験力
・変位検出手段と、その試験力・変位検出信号から試験
片の試験力および変位を計測し、その計測結果をオペレ
ーションパネルに表示するとともに、前記試験力負荷機
構に制御信号を送出する計測制御装置とを備えた材料試
験機において、前記オペレーションパネルに計測により
得られる試験力と変位の関係を示す曲線を画面表示し、
この試験力と変位の関係を示す曲線上の１点あるいは数
点を指、マウスあるいはポインティングデバイスにより
指定し、その点の試験力値および変位値をオペレーショ
ンパネル画面に表示するとともに、前記計測制御装置に
記憶するようにしたことを特徴とする材料試験機。1. A test force loading mechanism for applying a test force to a test piece, a test force / displacement detecting means for detecting a test force and a displacement from the test piece, and a test force / displacement detecting means for detecting the test force / displacement from the test force / displacement detection signal. In a material testing machine that measures a test force and a displacement, displays the measurement result on an operation panel, and sends a control signal to the test force loading mechanism, the material is obtained by measurement on the operation panel. Display a curve showing the relationship between test force and displacement on the screen,
One or several points on the curve indicating the relationship between the test force and the displacement are designated by a finger, a mouse or a pointing device, and the test force value and the displacement value at that point are displayed on an operation panel screen. A material testing machine characterized in that it is stored in a memory.
の試験片の試験力と変位の関係を示す曲線およびそれら
の特性値の平均値を表示するようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の材料試験機。2. The material according to claim 1, wherein a curve indicating the relationship between the test force and the displacement of the plurality of selected test pieces and an average value of their characteristic values are displayed on the operation panel screen. testing machine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004391A JP2002214095A (en) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | Material tester |
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|---|---|
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