JP2009276070A - Material testing machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that the main power supply of a material testing machine body has to be once cut off before a load cell is replaced on the way of a material test and the main power supply closed again after another load cell and a connection cable are connected. <P>SOLUTION: A voltage of 3.3 V is applied to the power supply line connected to a digital input/output port. The consumed current of a memory circuit 6 is about several mA while the digital input/output port maximally supplies a current of 24 mA per line, so that a sufficient power supply capacity is provided as the power supply of the memory circuit 6. After the power supply line of a memory circuit 9 is set to 3.3 V, stored data is read through the signal line of the memory circuit 6. Thereafter, the power supply line and the signal line are entirely held to 0 V. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、供試体の試験を行うために用いる検出器と材料試験機本体との着脱技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for attaching and detaching a detector used for testing a specimen and a material testing machine main body.

供試体の材料試験を実施する前段階として、供試体に適した特性のロードセルを取り付ける必要がある。また、材料試験の途中でロードセルを交換する際には、材料試験機本体のメイン電源をひとたび切断し、新たなロードセルおよび接続ケーブルを接続した後に、再びメイン電源を投入することが行われている。
他方、いわゆる活線挿抜を前提としたホットスワップ対応システムについては数多く知られている(たとえば、特許文献1)。
特開2000−267951号公報
It is necessary to attach a load cell having characteristics suitable for the specimen as a step before performing the material test of the specimen. Also, when replacing the load cell in the middle of a material test, the main power source of the material testing machine main body is once cut off, and after connecting a new load cell and connection cable, the main power source is turned on again. .
On the other hand, many hot-swappable systems based on so-called hot-swapping are known (for example, Patent Document 1).
JP 2000-267951 A

しかしながら、従来から用いられているロードセルをそのまま使用していわゆる活線挿抜を行うためには、接続ケーブル用コネクタの電源コンタクト端子を信号コンタクト端子より長くした特殊のコネクタを使用しなければならず、従来から使用されている専用ケーブルをそのまま使用することはできなかった。すなわち、材料試験機のメイン電源を投入したまま従来から有る専用ケーブルの着脱を行うと、専用ケーブルのコネクタ内部に実装されているメモリICを破損してしまうなどの不都合があった。   However, in order to perform so-called hot-swap using the load cell that has been used conventionally, a special connector in which the power contact terminal of the connector for the connection cable is longer than the signal contact terminal must be used. Conventional dedicated cables cannot be used as they are. In other words, if the conventional dedicated cable is attached or detached while the main power supply of the material testing machine is turned on, there is a problem that the memory IC mounted inside the connector of the dedicated cable is damaged.

本発明は、供試体に負荷される試験力または供試体に生じる変位量に対応した検出器の出力信号を、ケーブルユニットを介して入力する材料試験機において、前記ケーブルユニット内に実装されている能動回路に対して駆動電力を供給するデジタル入出力ポートと、前記能動回路を所定の動作状態にする期間中のみ、前記デジタル入出力ポートから前記駆動電力を供給させる第1のポート制御手段と、前記能動回路が前記所定の動作状態にない期間中は、前記能動回路の電源ラインおよび信号ラインを所定の電位に保持させておく第2のポート制御手段とを備えたものである。
ここで、前記デジタル入出力ポート、前記第1のポート制御手段および前記第2のポート制御手段は、プログラム可能なゲートアレイを用いて構成することができる。
また、前記ケーブルユニット内に実装されている能動回路としてメモリ回路を含み、所定のアクセス期間中に前記メモリ回路から読み出した記憶内容に基づいて、前記検出器の出力信号を校正することができる。
前記ケーブルユニットは前記能動回路に加えて受動回路を実装しており、前記受動回路に含まれている受動素子と、前記能動素子に含まれているメモリ回路から所定のアクセス期間中に読み出した記憶内容との組み合わせに基づいて、前記検出器からの出力信号を校正することができる。
さらに、前記ケーブルユニットが材料試験機本体に接続されたことを検出する結合検出回路を備え、前記第1のポート制御手段は、前記結合検出回路から送出される接続確認信号に応答して前記能動回路に駆動電力を供給させる。
前記第1のポート制御手段は、外部から与えられた校正指示に応答して、前記能動回路に電力を供給させることもできる。
さらに、前記能動回路から所定のアクセス期間中に読み出した記憶内容と、前記受動回路に含まれている受動素子とに基づいて、前記検出器からの出力信号を増幅する計装アンプゲイン調整手段を備えた構成をとることができる。
また、報知手段を用いることにより、前記能動回路が所定の動作状態にある期間中には前記ケーブルユニットの取り外し禁止を知らせることができる。
The present invention is mounted in the cable unit in a material testing machine for inputting a detector output signal corresponding to a test force applied to the specimen or a displacement generated in the specimen through the cable unit. A digital input / output port for supplying drive power to the active circuit; and a first port control means for supplying the drive power from the digital input / output port only during a period in which the active circuit is in a predetermined operation state; During a period when the active circuit is not in the predetermined operation state, a second port control means for holding the power supply line and the signal line of the active circuit at a predetermined potential is provided.
Here, the digital input / output port, the first port control means, and the second port control means can be configured using a programmable gate array.
In addition, a memory circuit can be included as an active circuit mounted in the cable unit, and the output signal of the detector can be calibrated based on the stored contents read from the memory circuit during a predetermined access period.
The cable unit is mounted with a passive circuit in addition to the active circuit, and the passive element included in the passive circuit and the memory read out from the memory circuit included in the active element during a predetermined access period Based on the combination with the content, the output signal from the detector can be calibrated.
Further, a coupling detection circuit for detecting that the cable unit is connected to the material testing machine main body is provided, and the first port control means is responsive to a connection confirmation signal sent from the coupling detection circuit. Drive power is supplied to the circuit.
The first port control means may supply power to the active circuit in response to a calibration instruction given from outside.
Further, an instrumentation amplifier gain adjusting means for amplifying an output signal from the detector based on the storage content read from the active circuit during a predetermined access period and the passive element included in the passive circuit. It is possible to take a configuration provided.
Further, by using the notification means, it is possible to notify the prohibition of the removal of the cable unit during the period in which the active circuit is in a predetermined operation state.

本発明によれば、ケーブルユニット内に実装されている能動回路に対して、所定の動作期間中のみデジタル入出力ポートから駆動電力を供給し、それ以外の期間中には能動回路の電源ラインおよび信号ラインを所定の電位に保持する構成としてあるので、材料試験機のメイン電源を投入したまま検出器およびケーブルユニットの着脱ができるようになる。しかも、従来から使用されているケーブルユニットについては、何ら変更を加えることなく、そのまま使用することができる。   According to the present invention, the driving power is supplied from the digital input / output port only during a predetermined operation period to the active circuit mounted in the cable unit, and during the other period, the power line of the active circuit and Since the signal line is held at a predetermined potential, the detector and the cable unit can be attached and detached while the main power supply of the material testing machine is turned on. Moreover, the conventionally used cable unit can be used as it is without any changes.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用した材料試験機の全体構成を模式的に示した図である。材料試験機本体MTMには、ケーブルユニットCUを介して、ロードセルLCが接続されている。ケーブルユニットCUには、ロードセルLCの電気的キャリブレーションを実行するために、後に詳述するメモリ回路6および抵抗素子8A,8Bを内蔵している。材料試験機本体MTMは、ケーブルユニットCUを接続するためのコネクタCN1を備えている。   FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a material testing machine to which the present invention is applied. A load cell LC is connected to the material testing machine main body MTM via a cable unit CU. The cable unit CU incorporates a memory circuit 6 and resistance elements 8A and 8B, which will be described in detail later, in order to perform electrical calibration of the load cell LC. The material testing machine main body MTM includes a connector CN1 for connecting the cable unit CU.

ケーブルユニットCUは、材料試験機本体MTMに接続するためのコネクタCN2と、ロードセルLCに接続するためのコネクタCN3とを備えている。材料試験機本体MTMに接続するためのコネクタCN2は、コネクタユニット2の一部として構成されている。このコネクタユニット2は、コネクタCN2と直結された基板4を内蔵している。   The cable unit CU includes a connector CN2 for connecting to the material testing machine main body MTM and a connector CN3 for connecting to the load cell LC. A connector CN2 for connecting to the material testing machine main body MTM is configured as a part of the connector unit 2. The connector unit 2 includes a substrate 4 directly connected to the connector CN2.

基板4上には、メモリ回路6および抵抗器8A,8Bを搭載してある。ロードセルLCの特性は用途に応じて様々な種類があるばかりでなく、同一の製品名であっても電気的特性が異なっている。また、全く同一の製品名であっても、その特性には製造工程あるいは組立工程に起因した違いがみられる。そこで、基板4上に搭載してあるメモリ回路6の記憶内容、および、抵抗器8A,8Bの抵抗値は、ロードセルLCの固有特性に適合した内容に設定されている。   On the substrate 4, a memory circuit 6 and resistors 8A and 8B are mounted. There are various types of characteristics of the load cell LC depending on the application, and even the same product name has different electrical characteristics. Even if the product names are exactly the same, there are differences in their characteristics due to the manufacturing process or assembly process. Therefore, the storage contents of the memory circuit 6 mounted on the substrate 4 and the resistance values of the resistors 8A and 8B are set to contents suitable for the specific characteristics of the load cell LC.

ロードセルLCについて電気的キャリブレーションを行うための校正用固有データ,型名(種類および容量を示す),製造番号を記憶させたメモリ回路6、および、ロードセルの最大歪みを抵抗値に置き換えるための抵抗器8A,8Bが必要となるので、それぞれのロードセルLCとケーブルユニットCUは、常に一対として使用される。実際に、ロードセルLCとケーブルユニットCUは一対としてユーザに納品される。また修理完了時において、ロードセルLCとケーブルユニットCUは、一対としてユーザに引き渡される。   Calibration specific data for performing electrical calibration of the load cell LC, a model name (indicating the type and capacity), a memory circuit 6 storing a manufacturing number, and a resistor for replacing the maximum strain of the load cell with a resistance value Since the devices 8A and 8B are required, the load cell LC and the cable unit CU are always used as a pair. Actually, the load cell LC and the cable unit CU are delivered to the user as a pair. When the repair is completed, the load cell LC and the cable unit CU are delivered to the user as a pair.

図2は、材料試験機本体MTM,ケーブルユニットCU,ロードセルLCの電気的接続態様を示した回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical connection mode of the material tester main body MTM, the cable unit CU, and the load cell LC.

材料試験機本体MTMは、デジタル回路10およびアナログ回路12を備えている。本実施の形態では、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いてデジタル回路10を構成している。さらに、メイン電源14およびメイン電源スイッチ16を備えている。デジタル回路10として、図2には、複数の入出力ポートを備えたデジタルI/O回路および結合検出回路18のみを描いてある。結合検出回路18は、ループバック信号を常時モニタすることにより、ケーブルユニットCUが材料試験機本体MTMに接続されているか否かを判定する。   The material testing machine main body MTM includes a digital circuit 10 and an analog circuit 12. In the present embodiment, the digital circuit 10 is configured using an FPGA (Field Programmable Gate Array). Further, a main power supply 14 and a main power switch 16 are provided. As the digital circuit 10, FIG. 2 shows only a digital I / O circuit having a plurality of input / output ports and a coupling detection circuit 18. The coupling detection circuit 18 determines whether or not the cable unit CU is connected to the material testing machine main body MTM by constantly monitoring the loopback signal.

ケーブルユニットCUは、図1において説明したメモリ回路6および抵抗器8A,8Bのほか、材料試験機本体MTMから送信されたループバック信号を材料試験機本体MTMに戻すための短絡回路を備えている。メモリ回路6の電源ラインおよび信号ラインは、コネクタCN1およびCN2を介して、材料試験機本体MTMのデジタル入出力ポートに接続される。同様に、ループバック信号を材料試験機本体MTMに戻すための短絡回路も、コネクタCN1およびCN2を介して結合検出回路18接続される。ロードセルLCの電気的キャリブレーションを行うための抵抗器8A,8Bは、コネクタCN1およびCN2を介して、材料試験機本体MTMのアナログ回路12に接続される。   The cable unit CU includes a short circuit for returning a loopback signal transmitted from the material tester main body MTM to the material tester main body MTM in addition to the memory circuit 6 and the resistors 8A and 8B described in FIG. . The power supply line and the signal line of the memory circuit 6 are connected to the digital input / output port of the material testing machine main body MTM via the connectors CN1 and CN2. Similarly, a short circuit for returning the loopback signal to the material tester main body MTM is also connected to the coupling detection circuit 18 via the connectors CN1 and CN2. Resistors 8A and 8B for performing electrical calibration of the load cell LC are connected to the analog circuit 12 of the material testing machine main body MTM via connectors CN1 and CN2.

ロードセルLCは公知のブリッジ回路を有しており、コネクタCN4を介して、ケーブルユニットCUのコネクタCN3と接続される。あるいは必要に応じて、コネクタCN3とコネクタCN4との間には延長ケーブル(図示せず)が接続される。   The load cell LC has a known bridge circuit and is connected to the connector CN3 of the cable unit CU via the connector CN4. Alternatively, an extension cable (not shown) is connected between the connector CN3 and the connector CN4 as necessary.

次に、図2の回路動作を説明する。まず、材料試験機本体MTMから送信されたループバック信号の戻りを結合検出回路18が検出すると、材料試験機本体MTMにケーブルユニットCUが接続されたものと判定する。そして、ループバック信号が安定的に検出された時に、デジタル入出力ポートに接続されている電源ラインに3.3V(ボルト)の電圧を供給する。メモリ回路6の消費電流が数ミリアンペア程度であるのに対して、このデジタル入出力ポートは、1ライン当たり最大24mA(ミリアンペア)を供給することができるので、メモリ回路6の電源としては十分な電力供給能力を備えている。   Next, the circuit operation of FIG. 2 will be described. First, when the coupling detection circuit 18 detects the return of the loopback signal transmitted from the material testing machine main body MTM, it is determined that the cable unit CU is connected to the material testing machine main body MTM. When a loopback signal is stably detected, a voltage of 3.3 V (volt) is supplied to the power supply line connected to the digital input / output port. Since the current consumption of the memory circuit 6 is about several milliamperes, this digital input / output port can supply a maximum of 24 mA (milliampere) per line. Has supply capability.

メモリ回路6の電源ラインを3.3Vにした後、メモリ回路6の信号ラインを介して記憶データを読み出す。その後には、電源ラインおよび信号ラインを全て0V(=アース電位)に保持する。ここで、メモリ回路6の信号ラインについても0Vに固定する理由は、メモリ回路6の信号ラインがハイレベルになったことに起因して、保護回路(図示せず)により電源ラインにハイレベルの電源電圧が誘起されることがあるからである。   After the power supply line of the memory circuit 6 is set to 3.3 V, the stored data is read through the signal line of the memory circuit 6. Thereafter, the power supply line and the signal line are all maintained at 0 V (= ground potential). Here, the reason why the signal line of the memory circuit 6 is also fixed to 0 V is that the signal line of the memory circuit 6 becomes high level, and the power line is set to high level by the protection circuit (not shown). This is because a power supply voltage may be induced.

このように、メモリ回路6へのアクセスが終了した後の待機時には、メイン電源スイッチ16をオフすることなく、ケーブルユニットCUを取り外すことができる。なお、材料試験機本体MTMのアナログ回路12には、受動素子である抵抗器8A,8Bが接続されているので、電源電圧に関して考慮する必要はない。   In this manner, the cable unit CU can be removed without turning off the main power switch 16 during standby after access to the memory circuit 6 is completed. Since the resistors 8A and 8B, which are passive elements, are connected to the analog circuit 12 of the material testing machine main body MTM, there is no need to consider the power supply voltage.

メモリ回路6へのアクセス期間中には、インジケータあるいはスピーカなどの報知装置(図示せず)を用いて、ケーブルユニットCUの取り外し禁止をユーザに知らせることができる。例えば、コネクタユニット2(図1参照)にLED点滅警告灯(図示せず)を設けるのが好適である。   During the access period to the memory circuit 6, it is possible to notify the user that the cable unit CU is prohibited from being removed using a notification device (not shown) such as an indicator or a speaker. For example, it is preferable to provide an LED blink warning light (not shown) on the connector unit 2 (see FIG. 1).

図3は、メモリ回路6から読み出した校正データに基づいて電気的キャリブレーションを行うための回路図である。ここでいう電気的キャリブレーションとは、ユーザ側で計装アンプのゲイン調整を行う際に、電気的処理のみによりゲイン調整を完了させることを意味する。より正確に述べると、校正された実負荷をロードセルLCに実際に与えることなく仮想的な負荷を電気的に再現することにより、計装アンプのゲインをユーザが校正することである。   FIG. 3 is a circuit diagram for performing electrical calibration based on the calibration data read from the memory circuit 6. The electrical calibration here means that the gain adjustment is completed only by electrical processing when the gain adjustment of the instrumentation amplifier is performed on the user side. More precisely, the user calibrates the gain of the instrumentation amplifier by electrically reproducing the virtual load without actually applying the calibrated actual load to the load cell LC.

図3の破線で囲まれている部分は材料試験機本体MTMを示す。ここで、20はメモリ回路6から校正用データを読み出すための読み出し回路、22はロードセル用の計装アンプ、24は計装アンプ22のゲインを調整するためのゲイン制御回路、35は計装アンプ22の出力電圧を測定する電圧測定回路、42は制御盤、50は制御盤42に取り付けられている表示器である。   The part enclosed with the broken line of FIG. 3 shows the material testing machine main body MTM. Here, 20 is a read circuit for reading calibration data from the memory circuit 6, 22 is an instrumentation amplifier for load cells, 24 is a gain control circuit for adjusting the gain of the instrumentation amplifier 22, and 35 is an instrumentation amplifier. A voltage measurement circuit for measuring the output voltage 22, 42 is a control panel, and 50 is a display attached to the control panel 42.

電気的キャリブレーションを行うに先立って、まずロードセルLCに与える荷重を零にした状態で、測定値Xが零となるように計装アンプ22のオフセット成分を調整する。次に、抵抗器8A,8Bをロードセルのブリッジ回路に接続することにより、ロードセルの最大歪み(すなわち、仮想的な最大負荷)を電気的に実現する。このときの測定値X’が、メモリ回路6に記憶されている値Xと等しくなるように、計装アンプ22のゲインを調整する。このゲイン調整は、計装アンプ22のゲイン調整用ツマミ(図示せず)を手動で操作してもよいが、本実施の形態ではゲイン制御回路24により自動的にゲイン調整を実行する。以上により、ユーザが行う電気的キャリブレーション操作が終了する。 Prior to the electrical calibration, the offset component of the instrumentation amplifier 22 is adjusted so that the measured value X becomes zero with the load applied to the load cell LC set to zero. Next, by connecting the resistors 8A and 8B to the bridge circuit of the load cell, the maximum distortion of the load cell (that is, the virtual maximum load) is electrically realized. The gain of the instrumentation amplifier 22 is adjusted so that the measured value X ′ at this time becomes equal to the value X 0 stored in the memory circuit 6. For this gain adjustment, a gain adjustment knob (not shown) of the instrumentation amplifier 22 may be manually operated. In the present embodiment, the gain control circuit 24 automatically performs gain adjustment. Thus, the electrical calibration operation performed by the user is completed.

結合検出回路18によりケーブルユニットCUの接続が確認された後に上述した電気的キャリブレーションを実行するほか、材料試験を行っている途中でユーザが必要に応じて校正指示を与えることにより、電気的キャリブレーションを実行してもよい。   After the connection detection circuit 18 confirms the connection of the cable unit CU, the above-described electrical calibration is performed. In addition, the user gives a calibration instruction as necessary during the material test, so that the electrical calibration is performed. May be executed.

図4は、図1ないし図3に示した構成を備えた材料試験機を示す全体構成図である。本図において、LCはロードセル、CUはケーブルユニットである。31Aおよび31Bは一対の支柱であり、その内部にはモータ(図示せず)により回転されるボールねじ(図示せず)が内装されている。32はクロスヘッドであり、上記ボールねじの回転に応じて上下に移動する。34は基台、36はクロスヨークである。38は上つかみ具であり、ロードセルLCを介してクロスヘッド32に接続されている。40は下つかみ具であり、基台34に接続されている。42は制御盤であり、図示しない負荷機構の制御のみならず、表示器50(図3参照)および各種インタフェース回路(図示せず)ならびに各種データ処理を行うための演算回路(図示せず)を備えている。KKは伸び計である。以上の各構成要素により、本実施の形態による材料試験機44を構成する。   FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a material testing machine having the configuration shown in FIGS. 1 to 3. In this figure, LC is a load cell and CU is a cable unit. 31A and 31B are a pair of struts, and a ball screw (not shown) rotated by a motor (not shown) is housed therein. A cross head 32 moves up and down in accordance with the rotation of the ball screw. Reference numeral 34 denotes a base, and 36 denotes a cross yoke. Reference numeral 38 denotes an upper gripping tool, which is connected to the crosshead 32 via the load cell LC. Reference numeral 40 denotes a lower gripping tool, which is connected to the base 34. Reference numeral 42 denotes a control panel that includes not only a load mechanism (not shown) but also a display 50 (see FIG. 3), various interface circuits (not shown), and an arithmetic circuit (not shown) for performing various data processing. I have. KK is an extensometer. The material testing machine 44 according to the present embodiment is constituted by the above constituent elements.

−実施の形態による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下に列挙する作用・効果を奏することができる。
(1)材料試験機本体のデジタル入出力ポートからケーブルユニットCU内に実装されているメモリ回路6に対して駆動電力を供給し、メモリ回路6へのアクセスが終了した後には、メモリ回路6の電源ラインおよび信号ラインをアース電位に保持しておくので、材料試験機本体のメイン電源を投入したまま、ケーブルユニットCUを着脱することができる。
すなわち従来の材料試験機では、ロードセルLCを交換するたびに材料試験機本体のメイン電源スイッチを切る必要があったが、本実施の形態によればそのような煩わしさから解放されることができる。たとえば材料試験の最中に、図5に例示するような4種類のロードセルを交換しなければならないときにも、メイン電源スイッチに触れることなくいわゆる活線挿抜に相当する機能を実現することができる。
(2)メモリ回路6の電源ラインおよび信号ラインを接続するデジタル入出力ポートは、市販されているFPGAを用いて構成してあるので、従来からあるハードウェア構成を変更することなく、材料試験機本体のメイン電源スイッチ16を投入したままケーブルユニットCUを着脱することができる。
(3)メモリ回路6から読み出した校正用データと、ロードセルの最大歪み(すなわち、仮想的な最大負荷)を電気的に実現する抵抗器8A,8Bを用いて、ロードセルの出力信号を校正することができるので、ロードセルおよびケーブルユニットを交換するたびに行う校正処理操作を極めて容易かつ迅速に実行することができる。
(4)ケーブルユニットCUが材料試験機本体に接続されたことを検出する結合検出回路18を備えているので、結合検出回路18から送出される接続確認信号に応答してメモリ回路6に駆動電力を供給することができる。
(5)材料試験中の作業者から与えられた校正指示に応答して、メモリ回路6に電力を供給させるので、材料試験を行っている途中でも必要に応じて電気的キャリブレーションを実行することができる。
(6)ゲイン制御回路24を用いてロードセル用計装アンプ22のゲインを自動調整するので、手動によることなく、自動的に電気的キャリブレーションを実行することができる。
(7)メモリ回路6へのアクセス期間中には、ケーブルユニットCUの取り外し禁止を知らせるLEDが点滅するので、その点滅が無い時であれば、材料試験機本体のメイン電源スイッチ16を投入したまま、いつでもケーブルユニットCUを着脱することができる。
-Effects and effects of the embodiment-
According to the present embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(1) After driving power is supplied to the memory circuit 6 mounted in the cable unit CU from the digital input / output port of the main body of the material testing machine and access to the memory circuit 6 is completed, the memory circuit 6 Since the power supply line and the signal line are kept at the ground potential, the cable unit CU can be attached and detached while the main power supply of the material testing machine main body is turned on.
That is, in the conventional material testing machine, it is necessary to turn off the main power switch of the material testing machine body every time the load cell LC is replaced, but according to the present embodiment, it can be freed from such troublesomeness. . For example, even when four types of load cells as illustrated in FIG. 5 have to be replaced during the material test, a function corresponding to so-called hot-swapping can be realized without touching the main power switch. .
(2) Since the digital input / output port for connecting the power supply line and the signal line of the memory circuit 6 is configured using a commercially available FPGA, a material testing machine can be used without changing the conventional hardware configuration. The cable unit CU can be attached and detached while the main power switch 16 of the main body is turned on.
(3) Calibrating the output signal of the load cell using the calibration data read from the memory circuit 6 and the resistors 8A and 8B that electrically realize the maximum distortion (that is, the virtual maximum load) of the load cell. Therefore, the calibration processing operation performed each time the load cell and the cable unit are replaced can be executed very easily and quickly.
(4) Since the coupling detection circuit 18 for detecting that the cable unit CU is connected to the material testing machine main body is provided, drive power is supplied to the memory circuit 6 in response to the connection confirmation signal sent from the coupling detection circuit 18. Can be supplied.
(5) Since electric power is supplied to the memory circuit 6 in response to a calibration instruction given by an operator during material testing, electrical calibration is performed as necessary even during material testing. Can do.
(6) Since the gain of the load cell instrumentation amplifier 22 is automatically adjusted using the gain control circuit 24, electrical calibration can be automatically executed without manual operation.
(7) During the access period to the memory circuit 6, the LED for notifying the removal of the cable unit CU flashes. If there is no flashing, the main power switch 16 of the material testing machine main body is kept on. The cable unit CU can be attached and detached at any time.

−変形例−
本実施の形態による各構成要素は、以下に列挙するよう変形することができる。
(1)上述した実施の形態では、ロードセルを材料試験機本体に接続するためのケーブルユニットについて説明したが、ロードセルに限定することなく、伸び計あるいは変位計を材料試験機本体に接続できることは勿論である。例えば、差動トランスを用いた伸び計あるいは静電式変位計を、ケーブルユニットを介して接続することができる。但し、ロードセルの場合には抵抗器を用いて実負荷を電気的に実現しているが、差動トランスを用いた伸び計あるいは静電式変位計を接続する場合には、リアクタンス素子を含んだ受動回路を用いて実変位を電気的に実現する必要がある。
(2)上述した実施の形態では、デジタル入出力ポートから電力供給する能動回路としてメモリ回路6を使用したが、メモリ回路に限らず、他のデジタルICあるいはリニアICを使用することができる。
(3)上述した実施の形態では、メモリ回路6へのアクセスが終了した後には、電源ラインのみならず信号ラインもアース電位に保持するようデジタル入出力ポートを設定したが、他の能動デバイスを用いる場合には、その種類,正論理であるか負論理であるか,電源電圧はどのように規定されているか,保護回路の機能はどのようなものであるか、といった条件を考慮して電源ラインおよび信号ラインの電位を所定の電位に設定する必要がある。これらの条件は設計事項であるので、詳細な記述は省略する。
(4)上述した実施の形態では、メモリ回路6へのアクセスが終了した後はいつでもケーブルユニットCUを取り外すことが可能であるが、より安全な取り外しを実現するために、ユーザの取り外し指示に応答して、メモリ回路6へのアクセスを禁止するよう構成することも可能である。具体的には、入力装置(図示せず)を操作することによりケーブルコネクタCUの取り外しを制御盤42に伝達したときには、図示しない制御回路からアクセス禁止割り込みを発生させる。
-Modification-
Each component according to the present embodiment can be modified as listed below.
(1) In the above-described embodiment, the cable unit for connecting the load cell to the material testing machine main body has been described. However, it is of course possible to connect an extensometer or a displacement meter to the material testing machine main body without being limited to the load cell. It is. For example, an extensometer or an electrostatic displacement meter using a differential transformer can be connected via a cable unit. However, in the case of a load cell, an actual load is electrically realized using a resistor, but when an extensometer or a differential displacement meter using a differential transformer is connected, a reactance element is included. It is necessary to electrically realize the actual displacement using a passive circuit.
(2) In the embodiment described above, the memory circuit 6 is used as an active circuit for supplying power from the digital input / output port. However, the present invention is not limited to the memory circuit, and other digital ICs or linear ICs can be used.
(3) In the above-described embodiment, after the access to the memory circuit 6 is completed, the digital input / output port is set so that not only the power supply line but also the signal line is held at the ground potential. When using the power supply, consider the conditions such as the type, whether it is positive logic or negative logic, how the power supply voltage is specified, and what the function of the protection circuit is. It is necessary to set the potential of the line and the signal line to a predetermined potential. Since these conditions are design matters, detailed description is omitted.
(4) In the embodiment described above, the cable unit CU can be removed at any time after the access to the memory circuit 6 is completed. However, in order to realize safer removal, the user responds to the removal instruction. Thus, it is possible to prohibit access to the memory circuit 6. Specifically, when the removal of the cable connector CU is transmitted to the control panel 42 by operating an input device (not shown), an access prohibition interrupt is generated from a control circuit (not shown).

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。
実施の形態と、上記変形例の一つもしくは複数とを組み合わせ得ることは、勿論である。また、変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
また、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications unless the features of the present invention are impaired.
It goes without saying that the embodiment can be combined with one or more of the above-described modified examples. Further, the modification examples can be combined in any way.
Further, other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

本発明を適用した材料試験機の全体構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the whole structure of the material testing machine to which this invention is applied. 材料試験機本体MTM,ケーブルユニットCU,ロードセルLCの電気的接続態様を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the electrical connection aspect of material tester main body MTM, cable unit CU, and load cell LC. メモリ回路6から読み出した校正データに基づいて電気的キャリブレーションを行うための回路図である。3 is a circuit diagram for performing electrical calibration based on calibration data read from the memory circuit 6. FIG. 図1ないし図3に示した構成を備えた材料試験機を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the material testing machine provided with the structure shown in FIG. ロードセルの交換について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about replacement | exchange of a load cell.

符号の説明Explanation of symbols

2 コネクタユニット
4 基板
6 メモリ回路
8A,8B 抵抗器
10 デジタル回路
12 アナログ回路
14 メイン電源
16 メイン電源スイッチ
20 読み出し回路
22 計装アンプ
24 ゲイン制御回路
35 電圧測定回路
38 上つかみ具
40 下つかみ具
42 制御盤
50 表示器
CU ケーブルユニット
CN1〜CN4 コネクタ
LC ロードセル
MTM 材料試験機本体
2 Connector unit 4 Substrate 6 Memory circuit 8A, 8B Resistor 10 Digital circuit 12 Analog circuit 14 Main power supply 16 Main power switch 20 Reading circuit 22 Instrumentation amplifier 24 Gain control circuit 35 Voltage measurement circuit 38 Upper grip 40 Lower grip 42 Control panel 50 Display unit CU Cable unit CN1 to CN4 Connector LC Load cell MTM Material testing machine body

Claims (8)

供試体に負荷される試験力または供試体に生じる変位量に対応した検出器の出力信号を、ケーブルユニットを介して入力する材料試験機において、
前記ケーブルユニット内に実装されている能動回路に対して駆動電力を供給するデジタル入出力ポートと、
前記能動回路を所定の動作状態にする期間中のみ、前記デジタル入出力ポートから前記駆動電力を供給させる第1のポート制御手段と、
前記能動回路が前記所定の動作状態にない期間中は、前記能動回路の電源ラインおよび信号ラインを所定の電位に保持させておく第2のポート制御手段と、
を備えることを特徴とする材料試験機。
In a material testing machine that inputs a test force applied to a specimen or an output signal of a detector corresponding to a displacement generated in the specimen through a cable unit,
A digital input / output port for supplying drive power to an active circuit mounted in the cable unit;
First port control means for supplying the driving power from the digital input / output port only during a period in which the active circuit is in a predetermined operating state;
A second port control means for holding a power supply line and a signal line of the active circuit at a predetermined potential during a period when the active circuit is not in the predetermined operation state;
A material testing machine comprising:
請求項1に記載の材料試験機において、
前記デジタル入出力ポート、前記第1のポート制御手段および前記第2のポート制御手段は、プログラム可能なゲートアレイを用いて構成することを特徴とする材料試験機。
The material testing machine according to claim 1,
The material testing machine, wherein the digital input / output port, the first port control means, and the second port control means are configured using a programmable gate array.
請求項1または2に記載の材料試験機において、
前記ケーブルユニット内に実装されている能動回路としてメモリ回路を含み、所定のアクセス期間中に前記メモリ回路から読み出した記憶内容に基づいて、前記検出器の出力信号を校正することを特徴とする材料試験機。
The material testing machine according to claim 1 or 2,
A material including a memory circuit as an active circuit mounted in the cable unit, and calibrating an output signal of the detector based on stored contents read from the memory circuit during a predetermined access period testing machine.
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記ケーブルユニットは前記能動回路に加えて受動回路を実装しており、前記受動回路に含まれている受動素子と、前記能動素子に含まれているメモリ回路から所定のアクセス期間中に読み出した記憶内容との組み合わせに基づいて、前記検出器からの出力信号を校正することを特徴とする材料試験機。
In the material testing machine according to any one of claims 1 to 3,
The cable unit is mounted with a passive circuit in addition to the active circuit, and the passive element included in the passive circuit and the memory read out from the memory circuit included in the active element during a predetermined access period A material testing machine that calibrates an output signal from the detector based on a combination with contents.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記ケーブルユニットが材料試験機本体に接続されたことを検出する結合検出回路をさらに備え、前記第1のポート制御手段は、前記結合検出回路から送出される接続確認信号に応答して前記能動回路に駆動電力を供給させることを特徴とする材料試験機。
In the material testing machine according to any one of claims 1 to 4,
And further comprising a coupling detection circuit for detecting that the cable unit is connected to the material testing machine main body, wherein the first port control means responds to a connection confirmation signal sent from the coupling detection circuit. A material testing machine characterized in that a driving power is supplied to the machine.
請求項3ないし5のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記第1のポート制御手段は、外部から与えられた校正指示に応答して、前記能動回路に電力を供給させることを特徴とする材料試験機。
In the material testing machine according to any one of claims 3 to 5,
The first port control means causes the active circuit to supply power in response to a calibration instruction given from the outside.
請求項4ないし6のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記能動回路から所定のアクセス期間中に読み出した記憶内容と、前記受動回路に含まれている受動素子とに基づいて、前記検出器からの出力信号を増幅する計装アンプゲイン調整手段をさらに備えることを特徴とする材料試験機。
In the material testing machine according to any one of claims 4 to 6,
Instrumentation amplifier gain adjustment means for amplifying the output signal from the detector based on the stored contents read from the active circuit during a predetermined access period and the passive element included in the passive circuit is further provided. A material testing machine.
請求項1ないし7のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記能動回路が所定の動作状態にある期間中には、前記ケーブルユニットの取り外し禁止を知らせる報知手段をさらに備えることを特徴とする材料試験機。
The material testing machine according to any one of claims 1 to 7,
A material testing machine further comprising an informing means for notifying the removal of the cable unit during a period in which the active circuit is in a predetermined operation state.
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