JP2003139671A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料試験機における各種試験の動作手順を、
試験仕様に応じた試験実行プログラムとして容易に構築
して、試験機本体の動作を制御することができる材料試
験機を提供する。 【解決手段】 材料試験機の動作命令を動作ロジック用
アイコンとして、また動作命令の試験制御に用いる変数
を処理する変数処理機能を演算ロジックとしてシンボル
化し、これらのアイコンを選択的に指定して複数のアイ
コンのつながりとして材料試験機の動作手順を組み立て
る。特に動作ロジック用のアイコンを、動作に必要なパ
ラメータを参照しながら該動作を実行する動作命令と、
該動作の終了を判定し、動作終了後にその動作結果を記
録する結果記録命令とからなる手順の動作命令として設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、材料の圧縮や引張
等の材料試験をする試験機の各種動作手順を容易にプロ
グラム制御することができる材料試験機に関する。

【０００２】

【関連する技術背景】各種金属試料等の材料特性を評価
する材料試験は、該試料に引張や圧縮等の荷重を加え
て、その荷重と試料の変位（伸縮）と関係を求めること
によってなされる。この種の材料試験機は、通常、試料
（試験片）を装着して該試料に荷重または変位を加える
試験機本体と、この試験機本体の作動を制御する動力計
（コントローラ）とを備えている。そして、例えば動力
計に組み込まれたコントローラの制御の下で、予め設定
された試験実行プログラムとその実行パラメータとに従
って上記試験機本体を作動させながら、試験機本体に組
み込まれた荷重センサ（ロードセル）にて前記試料に加
えた荷重を検出し、また変位センサにて該試料に生じた
変位（伸縮）を検出するように構成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した材料
試験機を用いて実行される材料試験の形態には、引張試
験モード、圧縮試験モード、サイクル試験モード等の種
別があり、またその制御形態にも荷重制御モードや変位
制御モードがある。しかして前記コントローラに与えら
れる試験実行プログラムは、上述した各種の試験モード
毎に予め個別に作成されており、試験機本体にて実行す
る材料試験の形態（試験モード）に従って選択的に用い
られる。

【０００４】ちなみに引張／圧縮試験用の実行プログラ
ムは、概略的には、例えば図６に示すように制御パラメ
ータの入力ステップＳ１ａ、荷重センサにて検出される
荷重値のクリアステップＳ２ａ、初期荷重動作のステッ
プＳ３ａ、変位計にて検出される変位のクリアステップ
Ｓ４ａ、前述した実行パラメータに従って前記試料に引
張／圧縮荷重を加えるステップＳ５ａ、そして前記荷重
センサおよび変位センサにてそれぞれ検出される荷重値
と変位値とを、その試験結果として出力するステップＳ
６ａとして与えられる。

【０００５】しかしながら、材料試験の形態（試験モー
ド）に応じた試験実行プログラムを複数準備し、これを
コントローラに選択的に与えて試験機本体の作動を制御
するように構成された従来の材料試験機においては、例
えば試験仕様に応じて試験機本体の試験内容等を変更し
ようとした場合、上述した試験実行プログラムの全体を
見直して修正したり、或いは試験実行プログラムそのも
のを取り替える必要がある。この為にはアプリケーショ
ン開発技術を要する上、材料試験機（動力計）上にプロ
グラム開発環境を常に構築しておくことが必要であり、
しかもその作業が困難である等の問題があった。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、試験仕様に応じた試験実行プロ
グラムを簡易に構築して試験機本体の作動を制御するこ
とのできる材料試験機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る材料試験機は、試験片に荷重または変
位を加えてその材料特性を試験する試験機本体と、上記
試験機本体の作動を制御するコントローラとを具備して
いる。特に、前記コントローラは、前記試験機本体にお
ける各種の動作を指定する複数の動作命令をそれぞれ動
作ロジック用アイコンとしてシンボル化すると共に、前
記動作命令の実行手順の制御に用いる変数を取り扱う複
数の変数処理機能をそれぞれ演算ロジック用アイコンと
してシンボル化してなり、これらのアイコンを選択的に
指定して、複数のアイコンのつながりとして前記試験機
の動作手順を組み立てるプログラム手段を備えている。

【０００８】また、前記プログラム手段は、前記動作ロ
ジック用アイコンを、動作の実行に必要なパラメータを
参照しながら該動作を実行する動作実行命令と、該動作
の終了を判定し、動作実行終了後にその実行結果を記録
する結果記録命令とからなる手順の動作命令としてそれ
ぞれ設定し、これらの複数の動作ロジック用アイコン、
および前記複数の演算ロジック用アイコンをアイコン表
示画面に一覧表示すると共に、このアイコン表示画面に
おいて選択的に指定されたアイコンにより特定される試
験の実行に必要なパラメータを、その項目名と共に子画
面に表示する手段と、上記アイコン表示画面において選
択的に指定されたアイコンを所定の動作設定画面に表示
すると共に、この動作設定画面に表示された複数のアイ
コンのつながりの順序を編集して前記材料試験機本体の
動作手順を組み立てる手段とを備えることを特徴として
いる。

【０００９】また本発明は、更に請求項２に記載するよ
うに前記動作ロジック用アイコンにより指定された命令
形態に対応付けて記憶された動作命令の制御に用いる変
数（実行パラメータ）を修正する手段を備え、該実行パ
ラメータの修正により、試験仕様に応じた試験を行い得
るようにしたことを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る材料試験機について説明する。図１は本発明の一実施
形態に係る材料試験機の概略的な構成を示しており、１
０は試験片Ｓに荷重または変位を加える試験機本体、２
０は試験機本体１０の作動を制御すると共に、前記試験
機本体１０に組み込まれた荷重センサ１１および変位セ
ンサ１２によってそれぞれ検出される荷重と変位とを収
集して前記試験片Ｓの材料特性を求める動力計（計測制
御部）である。

【００１１】ちなみに図１に例示する試験機本体１０
は、いわゆる油圧駆動型の万能試験機であって、上記試
験機本体１０は、概略的には上部クロスヘッド１３と下
部クロスヘッド１４とを有し、ラム（油圧シリンダ）１
５の作動により、例えば上記クロスヘッド１３、１４間
に装着された金属材料等の試験片Ｓに荷重または変位を
加える如く構成される。

【００１２】尚、上記ラム１５は前記動力計２０の制御
の下で油圧サーボシステム１６により駆動される。しか
して前記荷重センサ１１は、例えばラム１５を駆動する
圧力（油圧）から前記試験片Ｓに加えられる荷重を検出
する如く設けられ、また変位センサ１２は前記ラム１５
の移動量を検出する如く設けられる。ここに、図中１７
は試験片Ｓの伸びを光学的に検出する伸び計である。

【００１３】一方、動力計２０は、ＣＰＵを主体として
構成されるコントローラ２１と、このコントローラ２１
の作動に必要なプログラム等を記憶するメモリ２２とを
備える。そしてコントローラ２１は、操作パネル３０か
ら与えられる指示に従って後述するようにメモリ２２か
ら試験実行プログラムを求め、該試験実行プラグラムに
より示される材料試験の動作手順を順に実行する。この
材料試験の実行は、例えば前記油圧サーボシステム１６
の作動を制御することで前述したラム１５を駆動するこ
とによってなされる。

【００１４】さて、この材料試験機が特徴とするところ
は、図２に例示するように材料試験機の動作手順を設計
する（組み立てる）為のマン・マシン・インターフェー
スとして機能する操作パネル３０を備えている点であ
る。すなわち、この操作パネル３０（ディスプレイ）に
は複数のアイコンを一覧表示するアイコン表示画面４０
と、このアイコン表示画面４０において選択的に指定さ
れたアイコンが登録されて、複数のアイコンのつながり
の順序を編集して前記材料試験機の動作手順を組み立て
る為の動作設定画面５０とが表示される。

【００１５】尚、アイコン表示画面４０は、複数種の動
作ロジック用アイコンを表示する第１のアイコン表示領
域４１と、複数種の演算ロジック用アイコンを表示する
第２のアイコン表示領域４２とを備えている。ちなみに
第１のアイコン表示領域４１に表示される複数種の動作
ロジック用アイコンは、材料試験機における各種の試験
を指定する複数の動作命令を、例えば図３(ａ)に例示す
るようにそれぞれその動作命令を象徴するアイコン
（絵）としてシンボル化したものである。これらの動作
ロジック用アイコンは、材料試験の形態（試験モード）
に応じて準備されることは言うまでもない。

【００１６】また第２のアイコン表示領域４２に表示さ
れる複数種の演算ロジック用アイコンは、前記動作命令
の動作手順の制御に用いる変数を取り扱う判定処理等の
複数の変数処理機能を、例えば図３(ｂ)に例示するよう
にそれぞれその変数処理機能を象徴するアイコン（絵）
としてシンボル化したものである。従ってこれらのアイ
コン（絵）から、その動作命令や変数処理機能が、視覚
的に容易に、且つ明確に認識し得るようになっている。

【００１７】さて、これらのアイコンは、前記操作パネ
ル３０の画面（アイコン表示画面４０）上においてマウ
ス（図示せず）等により操作されるカーソル４３を用い
て選択的に指定され、例えばドラッグ・ドロップするこ
とにより前記動作設定画面５０に登録される。またアイ
コンを選択的に指定して該アイコンをクリックすること
で、そのアイコンにより特定される動作の実行に必要な
パラメータが、その項目名と共に子画面６０に表示され
るようになっている。この子画面６０は、前記操作パネ
ル３０の画面上において前述したアイコン表示画面４０
上に重ねてウィンドウ表示される。そしてこの子画面６
０を用いて、前記パラメータの設定（選択やデータ入
力）が行われ、当該アイコンにより特定された動作命令
に対応付けて登録されるようになっている。

【００１８】そして前記動作設定画面５０における前記
材料試験機の動作手順の組み立て（動作手順設計）は、
複数のアイコンのつながりの順序を編集することにより
行われる。具体的には、例えば前述したドラッグ・ドロ
ップによるアイコンの登録位置を指定することにより、
或いはアイコンの登録解除とその再登録の処理操作によ
り、複数のアイコンのつながり順序の編集処理が実行さ
れる。尚、「切り取り」「貼り付け」「移動」等の編集
コマンドを用いて複数のアイコン間のつながりの順序を
変更しながら材料試験機の動作手順設計を行うように構
成しても良い。

【００１９】しかしてコントローラ２１は、上述した如
く動作設定画面５０上において複数のアイコンのつなが
りとして作成された材料試験機の動作手順に従い、この
動作手順（アイコン）をコンパイルすることで該材料試
験機を作動させる為の動作手順（試験プログラム）を作
成する。そして所定の動作命令を受けて上記試験プログ
ラムを実行することで材料試験機を作動させてその試験
動作を制御し、所定の試験処理を実行させるものとなっ
ている。

【００２０】上述のように、本発明における材料試験機
が特に特徴とするところは、動作ロジック用アイコン
を、図４に示すようにその動作の実行に必要なパラメー
タを参照しながら該動作を実行する動作命令と、該動作
の終了を判定し、動作終了後にその動作結果を記録する
結果記録命令とからなる手順の動作命令としてそれぞれ
設定している点にある。

【００２１】即ち、この動作ロジック用アイコンにより
示される動作命令は、先ずその動作条件を特定するパラ
メータを参照するパラメータ参照命令１、参照したパラ
メータに従って該動作を実行する動作命令２、動作の終
了を判定する判定処理３、そして動作の終了が判定され
たとき、その動作結果を記録する結果記録命令４とから
なる。上記判定処理３は動作の実行中に前記パラメータ
参照命令１を繰り返し実行させることで、アイコンによ
り特定された動作命令の実行中におけるパラメータの変
更、具体的には動作条件の変更や調整を可能とするもの
である。このような判定処理３を備え、パラメータを参
照しながら動作命令を実行することで、例えば実試験を
モニタしながらパラメータを調整して材料試験機の動作
の円滑化を図ったり、該材料試験機を意図した（期待し
た）とおりに動作させるように調整することが可能とな
る。

【００２２】そして前記判定処理３により動作の終了が
判定され、次の動作命令の実行に移行する条件が整った
場合には、前述した結果記録命令４が実行される。この
結果記録命令４は、その動作によって得られる材料試験
機における動作結果、例えば荷重値や変位値等の試験機
の動作において重要なデータが記録される。このように
して動作ロジック用アイコンにより特定された動作命令
の実行の都度、その動作結果を記録することで、複数の
アイコンのつながりとして組み立てられた前記材料試験
機の動作が、意図した（期待した）通りに作動している
か否かの確認を容易に行い得るようになっている。尚、
このようにして記録される動作結果を、そのまま材料試
験機の作動による成果物を示す試験データとして用いる
ことも勿論可能である。

【００２３】また、このようにして動作ロジック用アイ
コンにより特定された動作命令を実行する都度、その動
作結果を記録しておけば、仮に材料試験機の一連した動
作手順に不具合がある場合であっても、その不具合の発
生箇所（動作命令）の特定を容易に、しかも迅速に行う
ことが可能となる。したがって材料試験機を遠隔監視す
る場合であっても、その記録データを参照することで材
料試験機の動作状態を的確に把握することが容易となる
等の利点がある。

【００２４】ところで前述したようにして複数のアイコ
ンを用いて材料試験機の動作手順を組み立てる際、前述
した動作ロジック用アイコンによる動作命令の特定だけ
ではなく、一般的にはその手順を分岐したりジャンプさ
せる為の判断処理が必要である。前述した演算ロジック
用アイコンは、このような判断処理に用いられる。しか
して演算ロジック用アイコンを用いて前記材料試験機の
動作手順を制御する場合、当然のことながら判断用のパ
ラメータとして変数が利用される。この変数は、例えば
前述した動作命令の動作条件を規定するパラメータの設
定処理と同様に、演算ロジック用アイコンをクリックす
ることで表示される子画面６０を用いて設定される。そ
して子画面６０上に表示される複数の変数［ａ,ｂ,〜
ｚ］を選択的に指定しながら、その変数が取り得る数値
の範囲を指定する等して前記材料試験機の動作手順を制
御する演算ロジック用アイコンが、前述した複数の動作
ロジック用アイコンのつながりとして設計される（組み
立てられる）動作手順に組み込まれる。

【００２５】ここで、本発明の材料試験機におけるプロ
グラムの設定例について、試験機本体１０のクロスヘッ
ド１３、１４間に装着された金属材料等の試験片Ｓに荷
重または変位を加える試験を例に説明する。圧縮／引張
試験は、例えば図５（ａ）にステップＳ１〜Ｓ１２の手
順として示すように試験モードを設定し、当該試験の実
行に必要な実行パラメータ、例えば目標量、試験速度、
サイクル回数、最大到達荷重や最大到達変位などを設定
した後、必要な初期化処理を行って実行される。そし
て、試験片Ｓに所定の荷重を加えながら、クロスヘッド
１３、１４を定速度変位動作させて実行される。

【００２６】このような試験プログラムを実現する場合
には、例えば図５（ｂ）に示すように先ずモード設定用
のアイコンａを設定し、このアイコンａに連ねてパラメ
ータ設定用のアイコンｂを設定する。その後、初期化位
置設定用アイコンｃ、荷重クリア用アイコンｄ、変位ク
リア用アイコンｅ、・・・を順に連ねることで、アイコ
ンａ〜ｌの並びからなる動作実行手順を設定する。尚、
アイコンａ〜ｌの並びの途中に適宜、別のアイコンを挿
入したり、アイコンの並びを変更する等してその動作手
順を修正することも勿論可能である。

【００２７】このようにして、複数のアイコンａ〜ｌの
並びとして試験機本体１０の動作実行手順を定義するだ
けで、図５（ｂ）に示すような処理手順のプログラムを
容易に設計することができる。しかも、アイコンａ〜ｌ
を用いて、試験機本体１０の動作を視覚的に確認（把
握）しながらプログラムを構築することができるので、
この設計作業が非常に容易であり、ミスの発生も抑える
ことができる。

【００２８】このように利用者の所望する試験モード
（試験手順）に適合するように、動作ロジック用アイコ
ンを複数のアイコンのつながりとして動作設定画面５０
から設定入力するだけで、試験機本体１０の動作手順を
容易に組み立てることができる。尚、本発明は上述した
実施形態に限定されるものではない。例えば各アイコン
の種別とその数は、材料試験機における各種の試験動作
（試験処理機能）に応じて定めれば良いものであり、動
作命令の実行に必要なパラメータについてもその処理動
作に応じて定めれば良いことは言うまでもない。また処
理結果の記録についても、どのデータを記録するかを前
述した子画面を用いて選択し得るように構成することも
可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
験実行プログラムのアプリケーション開発技術に関する
知識を有していなくても、試験の標準的な手順に従って
アイコンを順に指定するだけで、簡易にその試験仕様に
応じた実行形態の試験実行プログラムを構築することが
できる。また動作手順の並びを変更したり、動作ロジッ
ク用アイコンにより指定される命令形態に付随する実行
パラメータを修正・変更するだけで、その試験条件を簡
易に、しかも的確に修正することができる。更には動作
ロジック用アイコンによって特定の命令を実行する都
度、その処理結果が記録されるので材料試験機が意図し
た動作手順どおりに作動しているか否かを確認すること
が容易であり、例えば動作手順の不具合箇所を見出すこ
とも容易である等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る材料試験機の概略構
成を示す図。

【図２】本発明の一実施形態に係る材料試験機における
操作パネルの画面の例を示す図。

【図３】動作ロジック用アイコン及び演算ロジック用ア
イコンの例を示す図。

【図４】本発明に係る動作ロジック用アイコンが有する
動作命令の実行手順を示す機能構成図。

【図５】動作ロジック用アイコンと演算ロジック用アイ
コンとを用いて動作手順が制御される試験実行プログラ
ムの例を示す図。

【図６】従来の試験実行プログラムの例を示す図。

【符号の説明】

１０ 試験機本体 １１ 荷重センサ １２ 変位センサ １３、１４ クロスヘッド １５ ラム １６ 油圧サーボシステム ２０ 動力計 ２１ コントローラ ２２ メモリ ３０ 操作パネル ４０ アイコン表示画面 ４１、４２ アイコン表示領域 ４３ カーソル ５０ 動作設定画面 ６０ 子画面 Ｓ 試験片

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験片に荷重または変位を加えてその材
   料特性を試験する試験機本体と、上記試験機本体の作動
   を制御するコントローラとを具備した材料試験機であっ
   て、 前記コントローラは、前記試験機本体における各種の動
   作を指定する複数の動作命令をそれぞれ動作ロジック用
   アイコンとしてシンボル化すると共に、前記動作命令の
   実行手順の制御に用いる変数を取り扱う複数の変数処理
   機能をそれぞれ演算ロジック用アイコンとしてシンボル
   化してなり、 これらのアイコンを選択的に指定して、複数のアイコン
   のつながりとして前記試験機の動作手順を組み立てるプ
   ログラム手段を備え、 このプログラム手段は、前記動作ロジック用アイコン
   を、動作の実行に必要なパラメータを参照しながら該動
   作を実行する動作実行命令と、該動作の終了を判定し、
   動作実行終了後にその実行結果を記録する結果記録命令
   とからなる手順の動作命令としてそれぞれ設定し、 これらの複数の動作ロジック用アイコン、および前記複
   数の演算ロジック用アイコンをアイコン表示画面に一覧
   表示すると共に、このアイコン表示画面において選択的
   に指定されたアイコンにより特定される試験の実行に必
   要なパラメータを、その項目名と共に子画面に表示する
   手段と、 上記アイコン表示画面において選択的に指定されたアイ
   コンを所定の動作設定画面に表示すると共に、この動作
   設定画面に表示された複数のアイコンのつながりの順序
   を編集して前記材料試験機本体の動作手順を組み立てる
   手段とを備えることを特徴とする材料試験機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の材料試験機において、 前記動作ロジック用アイコンにより指定された命令形態
   に対応付けて記憶された動作命令の制御に用いる変数を
   修正する手段を備えることを特徴とする材料試験機。