JP2011227007A - Material testing machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material testing machine capable of easily adjusting the center of axes.SOLUTION: Four pieces of strain gauges 61 are stuck at each of an upper, a middle, and a lower position of an adjustment test specimen 10a, that is, 12 pieces of the strain gauges 61 in total are stuck on the adjustment test specimen 10a. The strain gauges 61 stuck on the adjustment test specimen 10a are connected to a data logger 62 as a measuring means, and the detected values by the strain gauges 61 are recorded and stored. The data logger 62 is connected to a personal computer 65 equipped with a display 63 and a CPU and the like in a housing 64, and in the housing 64, strains at each of the upper, middle, and lower position of the adjustment test specimen 10a are calculated based on the detected values by strain gauges 61.

Description

この発明は、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整するための軸心調整装置を備えた材料試験機に関する。   The present invention relates to a material testing machine including a shaft center adjusting device for adjusting the shaft center of a gripping tool that holds a test piece.

このような材料試験機は、上つかみ具および下つかみ具によりその両端を把持した試験片に対して負荷を与えながら、ロードセルと変位検出器によりそのときの試験力と変位とを測定することにより、試験片の試験力−変位特性や、S−N線図を求める構成となっている。このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心が整合していないと、正確な材料試験を実行することができない。このため、このような材料試験機においては、上つかみ具と下つかみ具との軸心を調整するための軸心調整装置が配設されている。   Such a material testing machine measures the test force and displacement at that time with a load cell and a displacement detector while applying a load to the test piece gripped at both ends by the upper gripper and the lower gripper. The test force-displacement characteristic of the test piece and the SN diagram are obtained. In such a material testing machine, an accurate material test cannot be performed unless the axes of the upper gripper and the lower gripper are aligned. For this reason, in such a material testing machine, a shaft center adjusting device for adjusting the shaft centers of the upper gripping tool and the lower gripping tool is provided.

また、このような軸心調整を行う材料試験機として、例えば、試験片に取り付けた複数の歪みゲージの検出値に基づいて、下つかみ具を設けたXYステージの位置を自動調整することにより、軸心のズレを補正できる材料試験機が提案されている(特許文献1参照)。   In addition, as a material testing machine that performs such axis adjustment, for example, by automatically adjusting the position of the XY stage provided with the lower gripper based on the detection values of a plurality of strain gauges attached to the test piece, A material testing machine capable of correcting axial misalignment has been proposed (see Patent Document 1).

特開昭64−31033号公開JP-A 64-31033 published

ところで、オペレータが軸心調整を行う場合には、現在の軸心のズレの程度を的確に把握し、その状況に応じた調整操作を確実に実行する必要がある。特に、繰返し回数が10以下の低サイクル疲労試験と呼ばれる材料試験では、上つかみ具と下つかみ具との軸心のズレが試験データの精度や信頼性に及ぼす影響が大きくなるため、精度の高い軸心調整が要求される。このため、このような精度の高い軸心調整は、オペレータにとって精度を出すために比較的長い時間が費やされる困難な作業となっている。 By the way, when the operator performs the shaft center adjustment, it is necessary to accurately grasp the current degree of shaft center shift and to reliably perform the adjustment operation according to the situation. In particular, in a material test called a low cycle fatigue test with a number of repetitions of 10 4 or less, the axial misalignment between the upper gripper and the lower gripper has a greater effect on the accuracy and reliability of the test data. High axial alignment is required. For this reason, such a highly accurate axis adjustment is a difficult task for the operator, in which a relatively long time is spent in order to achieve accuracy.

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、オペレータが軸心調整に必要とする情報を視覚的に容易に把握できるように情報表示を充実させることにより、軸心調整を容易に行うことが可能な材料試験機を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and facilitates adjustment of the axis by enhancing the information display so that the operator can easily grasp the information required for the adjustment of the axis. An object of the present invention is to provide a material testing machine that can be used for the following.

請求項1に記載の発明は、複数の調整ネジを操作することにより、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整する軸心調整装置を備えた材料試験機であって、試験片に負荷を加える負荷手段と、試験片の異なる複数の高さ位置ごとに貼設される複数の歪みゲージと、前記複数の歪みゲージからの信号を記録する計測手段と、前記計測手段からの信号に基づいて、試験片の歪み方向と歪み量を複数の高さ位置ごとに算出する演算手段と、前記演算手段により算出された複数の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量を、複数の高さ位置の負荷軸に略直交する面ごとに表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。   The invention described in claim 1 is a material testing machine including an axis adjusting device that adjusts the axis of a gripping tool that holds a test piece by operating a plurality of adjusting screws, Based on the signal from the measurement means, the load means for applying the load, the plurality of strain gauges affixed at different height positions of the test piece, the measurement means for recording signals from the plurality of strain gauges, Calculating a strain direction and a strain amount of the test piece for each of a plurality of height positions, and calculating a strain direction and a strain amount for each of the plurality of height positions calculated by the calculation means with a plurality of height positions. Display means for displaying each surface substantially orthogonal to the load axis.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記表示手段は、前記軸心調整装置における調整ネジを表示するとともに、前記調整ネジの操作メッセージを、前記演算手段により算出された複数の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量に基づいて表示する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the display unit displays an adjustment screw in the shaft center adjustment device, and an operation message of the adjustment screw is calculated by the calculation unit. Further, the display is based on the strain direction and the strain amount for each of the plurality of height positions.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記表示手段は、複数の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量を立体的に表示する。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the display means stereoscopically displays a strain direction and a strain amount for each of a plurality of height positions.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発明において、前記複数の歪みゲージは、試験片の同一高さ位置において等間隔に貼設される。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of strain gauges are affixed at equal intervals at the same height position of the test piece.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発明において、前記調整ネジは、つかみ具の位置を調整するための位置調整ネジと、つかみ具の角度を調整するための角度調整ネジである。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the adjustment screw adjusts an angle of the gripping tool and a position adjusting screw for adjusting a position of the gripping tool. It is an angle adjustment screw for

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記複数の歪みゲージは、試験片の同一高さ位置において4個備えられるとともに、前記位置調整ネジおよび前記角度調整ネジは、それぞれ4方向からつかみ具の位置および角度を調整する。   The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the plurality of strain gauges are provided at the same height position of the test piece, and the position adjusting screw and the angle adjusting screw are: Adjust the position and angle of the gripper from 4 directions.

請求項1に記載の発明によれば、表示手段に、試験片の歪み方向と歪み量を複数の高さ位置の負荷軸に略直交する面ごとに表示することから、オペレータがこれらの情報を視覚的に容易に把握することができ、軸心調整に費やす時間を短縮することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, the display means displays the strain direction and strain amount of the test piece for each plane substantially orthogonal to the load axes at a plurality of height positions. It can be easily grasped visually, and the time spent for adjusting the axis can be shortened.

請求項2に記載の発明によれば、表示手段に、軸心調整装置の調整ネジと調整ネジの操作メッセージを、演算手段により算出された複数の高さ位置ごとの歪み量と歪み方向に基づいて表示することから、オペレータが必要な調整操作を視覚的に容易に把握することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, on the display unit, the adjustment screw of the shaft center adjustment device and the operation message of the adjustment screw are displayed on the basis of the distortion amount and the distortion direction for each of the plurality of height positions calculated by the calculation unit. Display, it is possible for the operator to easily grasp the necessary adjustment operation visually.

請求項3に記載の発明によれば、表示手段は、複数の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量を立体的に表示することから、オペレータがこれらの情報をより視覚的に容易に把握することが可能となる。   According to the invention described in claim 3, since the display means displays the distortion direction and the distortion amount for each of the plurality of height positions in three dimensions, the operator can easily grasp the information visually. It becomes possible.

請求項4に記載の発明によれば、複数の歪みゲージが試験片の同一高さ位置において等間隔に貼設されることから、高さ位置ごとの歪み方向と歪み量を正確に算出することが可能となる。   According to the invention described in claim 4, since a plurality of strain gauges are affixed at equal intervals at the same height position of the test piece, the strain direction and the strain amount for each height position can be accurately calculated. Is possible.

請求項5に記載の発明によれば、位置調整ネジと角度調整ネジで調整することから、より精密な軸心調整を行うことが可能となる。   According to the invention described in claim 5, since the adjustment is performed by the position adjusting screw and the angle adjusting screw, it becomes possible to perform a more precise axial center adjustment.

請求項6に記載の発明によれば、試験片の同一高さ位置に4個の歪みゲージを貼設し、位置調整ネジと角度調整ネジのそれぞれが4方向からつかみ具の位置および角度を調整することから、4個の歪みゲージの貼設位置と、位置調整ネジと角度調整ネジの調整方向を対応させることができ、より正確な歪み方向と歪み量の算出と、容易かつ精密な軸心調整を行うことが可能となる。   According to the invention described in claim 6, four strain gauges are affixed at the same height position of the test piece, and the position adjusting screw and the angle adjusting screw adjust the position and angle of the gripper from four directions, respectively. Therefore, it is possible to associate the position of the four strain gauges with the adjustment direction of the position adjustment screw and the angle adjustment screw, calculate the distortion direction and the amount of distortion more accurately, and make the axis easy and precise. Adjustments can be made.

この発明に係る材料試験機の概要図である。1 is a schematic diagram of a material testing machine according to the present invention. 軸心調整装置13の概要図である。It is a schematic diagram of the axial center adjustment apparatus. 軸心調整装置13における角度調整用カラー部材134付近の平面概要図である。6 is a schematic plan view of the vicinity of an angle adjusting collar member in the shaft center adjusting device. FIG. 軸心調整装置13における位置調整用カラー部材135付近の平面概要図である。6 is a schematic plan view of the vicinity of a position adjusting collar member 135 in the shaft center adjusting device 13. FIG. テスト用試験片10aの歪みを測定する様子を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the distortion of the test specimen 10a for a test is measured. テスト用試験片10aにおける歪みゲージ61の貼設位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the sticking position of the strain gauge 61 in the test piece 10a for a test. 軸心のズレとそれに対応する軸心調整装置13の調整操作を示す表示例である。It is an example of a display which shows misalignment of an axial center, and adjustment operation of the axial center adjustment apparatus 13 corresponding to it. 軸心のズレとそれに対応する軸心調整装置13の調整操作を示す他の表示例である。It is another example of a display which shows misalignment of an axial center, and adjustment operation of the axial center adjustment apparatus 13 corresponding to it. 他のテスト用試験片10aにおける歪みゲージ61の貼設位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the sticking position of the strain gauge 61 in the test piece 10a for another test. 他のテスト用試験片10aにおける歪みゲージ61の貼設位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the sticking position of the strain gauge 61 in the test piece 10a for another test.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1はこの発明に係る材料試験機の概要図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a material testing machine according to the present invention.

この材料試験機は、基台16と、この基台16上に立設された左右一対のねじ棹17と、左右一対のねじ棹17と螺合するナット部を備え、ねじ棹17に対して昇降するクロスヘッド23とを備える。クロスヘッド23には、上つかみ具11が、軸心調整装置13を介して付設されている。また、基台16には下つかみ具12が、ロードセル15を介して付設されている。試験片10は、その両端をこれらの上つかみ具11および下つかみ具12により把持される。   The material testing machine includes a base 16, a pair of left and right screw rods 17 erected on the base 16, and a nut portion screwed with the pair of left and right screw rods 17. And a cross head 23 that moves up and down. An upper grip 11 is attached to the cross head 23 via an axis adjusting device 13. In addition, the lower grip 12 is attached to the base 16 via a load cell 15. The both ends of the test piece 10 are gripped by the upper grip 11 and the lower grip 12.

一対のねじ棹17の下端部には、各々、同期ベルト22と係合する同期プーリー21が配設されている。また、この同期ベルト22は、モータ18の駆動により回転する同期プーリー19とも係合している。このため、一対のねじ棹17は、モータ18の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹17が同期して回転することにより、クロスヘッド23は、一対のねじ棹17の軸心方向に昇降する。   Synchronous pulleys 21 that engage with the synchronous belt 22 are disposed at the lower ends of the pair of screw rods 17, respectively. The synchronous belt 22 is also engaged with a synchronous pulley 19 that is rotated by driving of the motor 18. For this reason, the pair of screw rods 17 rotate in synchronization with the drive of the motor 18. Then, as the pair of screw rods 17 rotate in synchronization, the cross head 23 moves up and down in the axial direction of the pair of screw rods 17.

試験片10に負荷される試験力は、ロードセル15により検出される。また、試験片10の上下の標点間の変位量は、変位計14により検出される。ロードセル15および変位計14からの信号は図示しない制御回路に入力される。この制御回路は、ロードセル15および変位計14からの信号に基づいて、モータ18の駆動制御信号を作成する。これにより、モータ18の回転が制御され、引張や圧縮等の各種材料試験が行われる。   The test force applied to the test piece 10 is detected by the load cell 15. Further, the displacement amount between the upper and lower gauge points of the test piece 10 is detected by the displacement meter 14. Signals from the load cell 15 and the displacement meter 14 are input to a control circuit (not shown). The control circuit creates a drive control signal for the motor 18 based on signals from the load cell 15 and the displacement meter 14. Thereby, the rotation of the motor 18 is controlled, and various material tests such as tension and compression are performed.

図2は、軸心調整装置13の概要図である。   FIG. 2 is a schematic diagram of the shaft center adjusting device 13.

この軸心調整装置13は、クロスヘッド23と上つかみ具11との間に介在されるものであり、クロスヘッド23と上つかみ具11とを連結する連結軸131と、この連結軸131の中央部に固定された枠部材139と、枠部材139の内部で連結軸131の外周部に配設され、クロスヘッド23に固定された角度調整用カラー部材134と、枠部材139の内部で連結軸131の外周部に配設され、上つかみ具11に固定された位置調整用カラー部材135とを備える。   The shaft center adjusting device 13 is interposed between the cross head 23 and the upper gripper 11, and includes a connection shaft 131 that connects the crosshead 23 and the upper gripper 11, and a center of the connection shaft 131. A frame member 139 fixed to the section, an angle adjusting collar member 134 disposed on the outer periphery of the connecting shaft 131 inside the frame member 139 and fixed to the crosshead 23, and a connecting shaft inside the frame member 139. A position adjusting collar member 135 disposed on the outer periphery of 131 and fixed to the upper gripping tool 11;

連結軸131は、角度調整用カラー部材134、枠部材139および位置調整用カラー部材135を貫通するとともに、連結軸131の上端部は取付板132と螺合しており、連結軸131の下端部は上つかみ具11と螺合している。また、取付板132は、一組のジャッキボルト133を介してクロスヘッド23と連結されている。このため、一組のジャッキボルト133を利用して取付板132をクロスヘッド23に対して上方に移動させることにより、上つかみ具11を所定の力でクロスヘッド23に対して締結することができる。   The connecting shaft 131 passes through the angle adjusting collar member 134, the frame member 139, and the position adjusting collar member 135, and the upper end portion of the connecting shaft 131 is screwed with the mounting plate 132. Is screwed to the upper grip 11. The mounting plate 132 is connected to the cross head 23 via a set of jack bolts 133. For this reason, the upper gripper 11 can be fastened to the crosshead 23 with a predetermined force by moving the mounting plate 132 upward with respect to the crosshead 23 using a set of jack bolts 133. .

枠部材139は、連結軸131に螺合して固定された支持部137と、連結軸131の周囲を囲う矩形状の枠部136とから構成される。支持部137の上面には、半球状の凸部138が形成されており、角度調整用カラー部材134の下面にはこの凸部138と対応する形状を有する半球状の凹部が形成されている。また、支持部137の下面は平面状となっており、平面状の位置調整用カラー部材135の上面と当接している。   The frame member 139 includes a support portion 137 that is screwed and fixed to the connecting shaft 131, and a rectangular frame portion 136 that surrounds the connecting shaft 131. A hemispherical convex portion 138 is formed on the upper surface of the support portion 137, and a hemispherical concave portion having a shape corresponding to the convex portion 138 is formed on the lower surface of the angle adjusting collar member 134. Further, the lower surface of the support portion 137 has a planar shape, and is in contact with the upper surface of the planar position adjusting collar member 135.

図3は、軸心調整装置13における角度調整用カラー部材134付近の平面概要図である。   FIG. 3 is a schematic plan view of the vicinity of the angle adjusting collar member 134 in the shaft center adjusting device 13.

この角度調整用カラー部材134は、平面視において矩形状の形状を有し、その外周面は、枠部材139における枠部136と螺合する4本のネジ141、142、143、144の先端部と当接している。このため、4本のネジ141、142、143、144を調整することにより、枠部材139を連結軸131とともに傾斜させて上つかみ具11の角度を調整することが可能となる。すなわち、4本のネジ141、142、143、144のうち、互いに対向する2本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材139の半球状の凸部138を角度調整用カラー部材134の半球状の凹部に沿って移動させることにより、枠部材139を連結軸131とともに傾斜させることが可能となる。そして、この連結軸131の傾斜に伴って、上つかみ具11が傾斜する。   The angle adjusting collar member 134 has a rectangular shape in a plan view, and an outer peripheral surface thereof is a front end portion of four screws 141, 142, 143, and 144 that are screwed with the frame portion 136 of the frame member 139. Abut. For this reason, by adjusting the four screws 141, 142, 143, and 144, the frame member 139 can be inclined together with the connecting shaft 131 to adjust the angle of the upper gripper 11. That is, of the four screws 141, 142, 143, 144, one of the two screws facing each other is loosened and the other is tightened, and the hemispherical convex portion 138 of the frame member 139 is moved to the angle adjusting collar member. The frame member 139 can be tilted together with the connecting shaft 131 by being moved along the hemispherical concave portion 134. As the connecting shaft 131 is inclined, the upper gripper 11 is inclined.

図4は、軸心調整装置13における位置調整用カラー部材135付近の平面概要図である。   FIG. 4 is a schematic plan view of the vicinity of the position adjusting collar member 135 in the shaft center adjusting device 13.

この位置調整用カラー部材135は、平面視において矩形状の形状を有し、その外周面は、枠部材139における枠部136と螺合する4本のネジ151、152、153、154の先端部と当接している。このため、4本のネジ151、152、153、154を調整することにより、枠部材139を連結軸131とともに移動させて上つかみ具11の位置を調整することが可能となる。すなわち、4本のネジ151、152、153、154のうち、互いに対向する2本のネジの一方を緩め一方を締めた状態で、枠部材139を位置調整用カラー部材135の上面に沿って移動させることにより、枠部材139を連結軸131とともに位置調整用カラー部材135に対して相対的に移動させることが可能となる。そして、この連結軸131の相対的な移動に伴って、上つかみ具11が移動する。   The position adjusting collar member 135 has a rectangular shape in plan view, and an outer peripheral surface thereof is a tip portion of four screws 151, 152, 153, and 154 that are screwed into the frame portion 136 of the frame member 139. Abut. Therefore, by adjusting the four screws 151, 152, 153, and 154, the position of the upper gripper 11 can be adjusted by moving the frame member 139 together with the connecting shaft 131. That is, of the four screws 151, 152, 153, 154, the frame member 139 is moved along the upper surface of the position adjusting collar member 135 in a state where one of the two screws facing each other is loosened and the other screw is tightened. By doing so, the frame member 139 can be moved relative to the position adjusting collar member 135 together with the connecting shaft 131. Then, the upper gripper 11 moves with the relative movement of the connecting shaft 131.

上述したように、この軸心調整装置13においては、4本のネジ141、142、143、144および4本のネジ151、152、153、154に相当するネジを調整することにより、連結軸131の位置および角度の調整が可能となっている。すなわち、上つかみ具11の位置および角度を調整することにより、上つかみ具11と下つかみ具12の負荷軸、すなわち軸心の調整が可能となっている。   As described above, in the shaft center adjusting device 13, the connecting shaft 131 is adjusted by adjusting the screws corresponding to the four screws 141, 142, 143, 144 and the four screws 151, 152, 153, 154. The position and angle can be adjusted. That is, by adjusting the position and angle of the upper gripper 11, the load axes of the upper gripper 11 and the lower gripper 12, that is, the shaft center can be adjusted.

図5は、テスト用試験片10aの歪みを測定する様子を示す概要図である。図6は、テスト用試験片10aにおける歪みゲージ61の貼設位置を示す説明図である。   FIG. 5 is a schematic diagram showing how the strain of the test specimen 10a is measured. FIG. 6 is an explanatory view showing a position where the strain gauge 61 is attached in the test specimen 10a.

上つかみ具11と下つかみ具12との軸心の歪み方向と歪み量は、歪みゲージ61を貼設したテスト用試験片10aを、上つかみ具11と下つかみ具12に把持させた状態と、その状態でさらに軽い負荷(例えば20N程度)をテスト用試験片10aに与えた状態とで計測される。歪みゲージ61は、図6に示すように、テスト用試験片10aの上・中・下の異なる高さ位置に各4個、合計12個貼設される。   The strain direction and amount of axial center of the upper gripping tool 11 and the lower gripping tool 12 are as follows: the test specimen 10a on which the strain gauge 61 is attached is gripped by the upper gripping tool 11 and the lower gripping tool 12. In this state, measurement is performed with a lighter load (for example, about 20 N) applied to the test specimen 10a. As shown in FIG. 6, four strain gauges 61 are affixed at four different height positions on the upper, middle, and lower sides of the test specimen 10a.

図5に示すように、テスト用試験片10aに貼設された歪みゲージ61は、計測手段であるデータロガー62に接続される。データロガー62は、歪みゲージ61の検出値を記録しその結果を保存する計測機器であり、この実施形態では、同一高さ位置の歪みゲージ61ごとにデータロガー62を各1台備えている。   As shown in FIG. 5, the strain gauge 61 affixed to the test specimen 10a is connected to a data logger 62 that is a measuring means. The data logger 62 is a measuring device that records the detection value of the strain gauge 61 and stores the result, and in this embodiment, one data logger 62 is provided for each strain gauge 61 at the same height position.

各データロガー62は、表示手段であるディスプレイ63と、筐体64内部にROM,RAM,および演算手段であるCPU等を備えたパーソナルコンピュータ65とに接続される。そして、筐体64内において、歪みゲージ61の検出値に基づいて、テスト用試験片10aの上・中・下の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量が算出される。   Each data logger 62 is connected to a display 63 that is a display means and a personal computer 65 that includes a ROM, a RAM, and a CPU that is a calculation means in a housing 64. In the housing 64, based on the detection value of the strain gauge 61, the strain direction and strain amount are calculated for each of the upper, middle, and lower height positions of the test specimen 10a.

次に、歪み方向と歪み量の算出方法の一例を説明する。まず、データロガー62により記録されパーソナルコンピュータ65に送られた各歪みゲージ61の検出値から、各歪みゲージ61の位置ごとの歪み(G1〜G12)が計算される。図6に示すように、歪みゲージ61は同一高さ位置において等間隔に4つ貼設されていることから、その高さ位置の負荷軸に略直交する面において、向かい合う2個の歪みゲージ61間を結ぶ対角線が直交することになる。その直交する対角線のそれぞれをX軸方向およびY軸方向と規定して、上位置のX軸方向の歪み=(G1−G3)/2および上位置のY軸方向の歪み=(G2−G4)/2から、上位置の負荷軸に略直交する面における歪み方向と歪み量を表す(X,Y)座標を求める。同様に、中位置のX軸方向の歪み=(G5−G7)/2および中位置のY軸方向の歪み=(G6−G8)/2から、中位置の負荷軸に略直交する面における(X,Y)座標、そして、下位置のX軸方向の歪み=(G9−G11)/2および上位置のY軸方向の歪み=(G10−G12)/2から、下位置の負荷軸に略直交する面における(X,Y)座標を求める。なお、座標原点は、上・中・下の高さ位置における面と負荷軸が交わる点としている。   Next, an example of a method for calculating the strain direction and the strain amount will be described. First, the strain (G1 to G12) for each position of each strain gauge 61 is calculated from the detected value of each strain gauge 61 recorded by the data logger 62 and sent to the personal computer 65. As shown in FIG. 6, since four strain gauges 61 are affixed at equal intervals at the same height position, the two strain gauges 61 facing each other on a plane substantially perpendicular to the load axis at the height position. The diagonal lines connecting them are orthogonal. Each of the orthogonal diagonal lines is defined as an X-axis direction and a Y-axis direction, and an upper-position distortion in the X-axis direction = (G1-G3) / 2 and an upper-position distortion in the Y-axis direction = (G2-G4). / 2, the (X, Y) coordinates representing the strain direction and strain amount in a plane substantially orthogonal to the upper load axis are obtained. Similarly, from the distortion at the middle position in the X-axis direction = (G5-G7) / 2 and the distortion at the middle position in the Y-axis direction = (G6-G8) / 2, the surface is substantially orthogonal to the load axis at the middle position ( From the X, Y) coordinates, and the distortion in the X-axis direction at the lower position = (G9−G11) / 2 and the distortion in the Y-axis direction at the upper position = (G10−G12) / 2, The (X, Y) coordinates in the orthogonal plane are obtained. Note that the coordinate origin is the point where the load axis intersects the surface at the upper, middle and lower height positions.

また、この実施形態では、X軸は、上述した軸心調整装置13におけるネジ141とネジ142とを結ぶ線、および、ネジ151とネジ152とを結ぶ線と略同一であり、Y軸は、上述した軸心調整装置13におけるネジ143とネジ144とを結ぶ線、および、ネジ153とネジ154とを結ぶ線と略同一である。なお、X軸およびY軸の数値の単位は、マイクロストレイン(με)である。歪みは、単位長さ当たりの変形量で表されるため無次元量であるが、歪み計測に関する技術分野では、歪みを表す単位として慣習的にストレイン(ε:strain)が使用されている。このため、この実施形態においても数値の単位としてストレインを用いている。   In this embodiment, the X axis is substantially the same as the line connecting the screw 141 and the screw 142 and the line connecting the screw 151 and the screw 152 in the axis adjusting device 13 described above, and the Y axis is This is substantially the same as the line connecting the screw 143 and the screw 144 and the line connecting the screw 153 and the screw 154 in the axis adjusting device 13 described above. Note that the unit of numerical values for the X-axis and the Y-axis is microstrain (με). Strain is a dimensionless amount because it is represented by the amount of deformation per unit length, but in the technical field related to strain measurement, strain (ε: strain) is conventionally used as a unit representing strain. For this reason, in this embodiment as well, a strain is used as a numerical unit.

上述した算出方法により求められた各(X,Y)座標は、上・中・下の高さ位置ごとの後述する座標図71にプロットされ、ディスプレイ63に表示される。図7は、軸心のズレとそれに対応する軸心調整装置13の調整操作を示す表示例である。   Each (X, Y) coordinate obtained by the above-described calculation method is plotted on a coordinate map 71 described later for each of the upper, middle, and lower height positions and displayed on the display 63. FIG. 7 is a display example showing the misalignment of the shaft center and the adjustment operation of the shaft center adjusting device 13 corresponding thereto.

この表示例では、上・中・下の高さ位置ごとの座標図71を、負荷軸である中心軸を基準として立体的に表示している。オペレータは、このような立体表示により、座標図71にプロットされた(X,Y)座標の中心軸からのズレ、すなわち軸心のズレをイメージとして視覚的に把握することができる。   In this display example, the coordinate diagram 71 for each of the upper, middle, and lower height positions is displayed three-dimensionally based on the central axis that is the load axis. The operator can visually grasp the deviation of the (X, Y) coordinates plotted in the coordinate map 71 from the central axis, that is, the deviation of the axial center, as an image by such a stereoscopic display.

また、この表示例では、軸心調整装置13を模した調整ネジの配置図72と、座標図71に表示された軸心のズレ(歪み方向と歪み量)の度合いに対応する、調整操作が必要な調整ネジを矢印で指し示すとともに、具体的な調整ネジの操作を操作メッセージ表示部73に表示している。なお、調整ネジの配置図72のA00、A90、A180、A270は、それぞれ図3に示す、角度調整ネジであるネジ144、141、143、142に相当する。また、調整ネジの配置図72のC00、C90、C180、C270は、それぞれ図4に示す、位置調整ネジであるネジ154、151、153、152に相当する。   Further, in this display example, an adjustment operation corresponding to the degree of misalignment (distortion direction and distortion amount) of the axis displayed on the coordinate diagram 71 and the arrangement diagram 72 of the adjustment screw simulating the axis adjustment device 13 is performed. A necessary adjustment screw is indicated by an arrow, and a specific operation of the adjustment screw is displayed on the operation message display unit 73. 72. A00, A90, A180, and A270 in FIG. 72 correspond to the screws 144, 141, 143, and 142 that are angle adjustment screws shown in FIG. In addition, C00, C90, C180, and C270 in FIG. 72 correspond to the screws 154, 151, 153, and 152 that are position adjustment screws shown in FIG.

操作メッセージ表示部73に表示する操作メッセージの内容は、軸心のズレの度合いに対応させて、位置調整および角度調整のそれぞれについて、パーソナルコンピュータ65の筐体64内の記憶部(ROM等)に格納されている。   The contents of the operation message displayed on the operation message display unit 73 are stored in a storage unit (ROM or the like) in the housing 64 of the personal computer 65 for each of the position adjustment and the angle adjustment in accordance with the degree of axial misalignment. Stored.

次に、軸心調整について説明する。軸心調整は、まず位置調整、次に角度調整の順で行なわれる。例えば、上・中・下の高さ位置ごとの座標図71において、図7に示すように、それぞれの(X,Y)座標が中心軸と平行な同一軸線上にないときには、まず、上・中・下の座標が同一軸線上となるように上・下の座標を中の座標に近づける操作が行なわれる。この操作は、ネジ151、152、153、154を操作する位置調整である。そのときには、操作メッセージ表示部73に、記憶部から読み出された「C90を緩めて、C270を締めて下さい。」等の操作メッセージが表示される。そして、オペレータは、その操作メッセージに従って調整ネジを操作し、位置調整を行う。しかる後、中の座標をさらに座標中心に近づける操作が行われる。この操作は、ネジ141、142、143、145を操作する角度調整である。このときには、操作メッセージ表示部73に、図7に示すように記憶部から読み出された「A270を緩めて、A90を締めて下さい。」等の操作メッセージが表示される。そして、オペレータは、その操作メッセージに従って調整ネジを操作し、角度調整を行う。   Next, axial center adjustment will be described. The axial center adjustment is performed in the order of position adjustment and then angle adjustment. For example, in the coordinate diagram 71 for each of the upper, middle and lower height positions, as shown in FIG. 7, when the respective (X, Y) coordinates are not on the same axis parallel to the central axis, An operation is performed to bring the upper and lower coordinates closer to the middle coordinate so that the middle and lower coordinates are on the same axis. This operation is position adjustment for operating the screws 151, 152, 153, and 154. At that time, an operation message such as “Loose C90 and tighten C270” read from the storage unit is displayed on the operation message display unit 73. Then, the operator operates the adjustment screw according to the operation message to adjust the position. Thereafter, an operation of bringing the inside coordinates closer to the coordinate center is performed. This operation is an angle adjustment for operating the screws 141, 142, 143, and 145. At this time, an operation message such as “Loose A270 and tighten A90” read from the storage unit as shown in FIG. 7 is displayed on the operation message display unit 73. Then, the operator operates the adjustment screw according to the operation message to adjust the angle.

オペレータが軸心調整のため調整ネジを操作している間も、歪みゲージ61からのデータはデータロガー62により計測および記録がされており、座標図71には、リアルタイム座標が表示される。オペレータは、ディスプレイ63の表示を見ながら軸心調整を行ない、上・中・下の高さ位置ごとの軸心のズレがいずれも閾値内となれば、ほぼ軸心調整はできたものと判断して、操作を終了する。なお、ここでの閾値は、例えば、X軸およびY軸において半径50マイクロストレイン程度のズレを想定している。   The data from the strain gauge 61 is measured and recorded by the data logger 62 while the operator operates the adjusting screw for adjusting the axis, and real-time coordinates are displayed in the coordinate diagram 71. The operator adjusts the axis while viewing the display on the display 63, and determines that the axis has been substantially adjusted if the deviation of the axis at each of the upper, middle, and lower height positions is within the threshold value. To finish the operation. Note that the threshold here is assumed to be a deviation of about 50 microstrain in the X-axis and Y-axis, for example.

図8は、軸心のズレとそれに対応する軸心調整装置13の調整操作を示す他の表示例である。この表示例は、図7に示す座標図71に替えて、上・中・下の高さ位置ごとの軸心のズレを各高さ位置の2次元図である座標図74に示している。   FIG. 8 is another display example showing the misalignment of the shaft center and the adjustment operation of the shaft center adjusting device 13 corresponding thereto. In this display example, in place of the coordinate diagram 71 shown in FIG. 7, the shift of the axial center for each of the upper, middle and lower height positions is shown in a coordinate diagram 74 which is a two-dimensional view of each height position.

この表示例の座標図74のように、上・中・下の高さ位置ごとの2次元図を、X軸およびY軸のスケールをあわせて縦方向に整列させるレイアウトを行った場合でも、軸心のズレの全体イメージを視覚的に把握することができる。   As shown in the coordinate diagram 74 of this display example, even when a two-dimensional diagram for each of the upper, middle, and lower height positions is arranged so that the scales of the X and Y axes are aligned in the vertical direction, the axis You can visually grasp the whole image of the misalignment of the mind.

このように、上述した2つの表示例では、上・中・下の高さ位置ごとの軸心のズレをそれぞれ表示することで、オペレータが軸心のズレをイメージとして把握できるため、軸心調整の方向性がオペレータにとって理解しやすいものとなっている。また、現状の軸心のズレから、どの調整ネジをどのように調整すればよいのかを、調整ネジの配置図72と操作メッセージ表示部73に示しているので、オペレータは、それらの情報をイメージとして視覚的に容易に把握でき、調整操作を容易に行うことが可能となる。さらに、これらの表示例に、(X,Y)座標の具体的な数値等を同時に表示させ、より軸心調整に必要とされる情報の表示を充実させるようにしてもよい。   In this way, in the two display examples described above, by displaying the misalignment of the axial center for each of the upper, middle and lower height positions, the operator can grasp the misalignment of the axial center as an image, so the axial center adjustment Is easy for the operator to understand. In addition, the adjustment screw layout diagram 72 and the operation message display section 73 indicate which adjustment screw should be adjusted based on the current axial misalignment. Can be easily grasped visually, and adjustment operations can be easily performed. Further, in these display examples, specific numerical values of the (X, Y) coordinates may be displayed at the same time to enhance the display of information necessary for adjusting the axis.

また、上述した実施形態では、軸心調整装置13が上つかみ具11側のみに配設されており、下つかみ具12はロードセルを介して基台16に固定されているため、上つかみ具11の位置および角度変更の影響を受けやすいテスト用試験片10aの上・中の位置に歪みゲージ61を貼設し、それらの位置の軸心のズレに基づいて軸心調整を行うことも可能である。   In the embodiment described above, the shaft center adjusting device 13 is disposed only on the upper gripper 11 side, and the lower gripper 12 is fixed to the base 16 via the load cell. It is also possible to attach strain gauges 61 to the upper and middle positions of the test specimen 10a, which are easily affected by the position and angle change, and adjust the axial center based on the misalignment of the axial centers of those positions. is there.

また、上述した実施形態では、テスト用試験片10aの同一高さ位置において4個の歪みゲージ61を貼設しているが、歪みゲージ61を等間隔に貼設していれば3個であってもよい。すなわち、規定した座標系において、各高さ位置の平面における歪み方向と歪み量をあらわす(X,Y)座標が求められればよく、同一高さ位置における歪みゲージ61の個数は4個に限定されるものではない。   In the above-described embodiment, four strain gauges 61 are attached at the same height position of the test specimen 10a for testing. However, if the strain gauges 61 are attached at equal intervals, the number is three. May be. That is, in the specified coordinate system, it is only necessary to obtain (X, Y) coordinates representing the strain direction and strain amount in the plane at each height position, and the number of strain gauges 61 at the same height position is limited to four. It is not something.

図9および図10は、他のテスト用試験片10aにおける歪みゲージ61の貼設位置を示す説明図である。このように、軸心調整に用いるテスト用試験片10aの形状は、上述した実施形態における丸棒状のものに限定されるものではなく、図9に示す厚板状のもの、もしくは図10に示す薄板状のものであっても、それらのテスト用試験片10aの上、中、下の異なる高さ位置に歪みゲージ61をそれぞれ4枚貼り付けることにより、各歪みゲージ61の位置ごとの歪み(G1〜G12)から算出された異なる高さ位置ごとの軸心のズレに基づいて軸心調整を行うことが可能である。   FIG. 9 and FIG. 10 are explanatory diagrams showing the attachment position of the strain gauge 61 in another test specimen 10a for testing. As described above, the shape of the test specimen 10a used for adjusting the shaft center is not limited to the round bar shape in the above-described embodiment, but is the thick plate shape shown in FIG. 9 or shown in FIG. Even in the case of a thin plate, by attaching four strain gauges 61 at different height positions above, inside, and below the test specimens 10a, strain at each position of each strain gauge 61 ( It is possible to adjust the axial center based on the deviation of the axial center for each different height position calculated from G1 to G12).

10 試験片
10a テスト用試験片
11 上つかみ具
12 下つかみ具
13 軸心調整装置
14 変位計
15 ロードセル
17 ねじ棹
18 モータ
23 クロスヘッド
61 歪みゲージ
62 データロガー
63 ディスプレイ
64 筐体
65 パーソナルコンピュータ
71 座標図
72 調整ネジの配置図
73 操作メッセージ表示部
131 連結軸
132 取付板
133 ジャッキボルト
134 角度調整用カラー部材
135 位置調整用カラー部材
136 枠部
137 支持部
138 凸部
139 枠部材
141 ネジ
142 ネジ
143 ネジ
144 ネジ
151 ネジ
152 ネジ
153 ネジ
154 ネジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Test piece 10a Test piece 11 Upper grip 12 Lower grip 13 Axis center adjustment device 14 Displacement meter 15 Load cell 17 Screw rod 18 Motor 23 Crosshead 61 Strain gauge 62 Data logger 63 Display 64 Housing 65 Personal computer 71 Coordinate Fig. 72 Adjustment screw layout 73 Operation message display 131 Connection shaft 132 Mounting plate 133 Jack bolt 134 Angle adjustment collar member 135 Position adjustment collar member 136 Frame portion 137 Support portion 138 Convex portion 139 Frame member 141 Screw 142 Screw 143 Screw 144 Screw 151 Screw 152 Screw 153 Screw 154 Screw

Claims (6)

複数の調整ネジを操作することにより、試験片を把持するつかみ具の軸心を調整する軸心調整装置を備えた材料試験機であって、
試験片に負荷を加える負荷手段と、
試験片の異なる複数の高さ位置ごとに貼設される複数の歪みゲージと、
前記複数の歪みゲージからの信号を記録する計測手段と、
前記計測手段からの信号に基づいて、試験片の歪み方向と歪み量を複数の高さ位置ごとに算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された複数の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量を、複数の高さ位置の負荷軸に略直交する面ごとに表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
A material testing machine provided with an axis adjustment device that adjusts the axis of a gripping tool that holds a test piece by operating a plurality of adjustment screws,
A load means for applying a load to the test piece;
A plurality of strain gauges affixed at a plurality of different height positions of the test piece;
Measuring means for recording signals from the plurality of strain gauges;
Based on the signal from the measuring means, calculating means for calculating the strain direction and strain amount of the test piece for each of a plurality of height positions;
Display means for displaying the strain direction and the strain amount for each of the plurality of height positions calculated by the computing means for each plane substantially orthogonal to the load axis at the plurality of height positions;
A material testing machine characterized by comprising:
請求項1に記載の材料試験機において、
前記表示手段は、前記軸心調整装置における調整ネジを表示するとともに、前記調整ネジの操作メッセージを、前記演算手段により算出された複数の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量に基づいて表示する材料試験機。
The material testing machine according to claim 1,
The display means displays an adjustment screw in the shaft center adjustment device, and displays an operation message of the adjustment screw based on a distortion direction and a distortion amount for each of a plurality of height positions calculated by the calculation means. Material testing machine.
請求項1または請求項2に記載の材料試験機において、
前記表示手段は、複数の高さ位置ごとの歪み方向と歪み量を立体的に表示する材料試験機。
In the material testing machine according to claim 1 or 2,
The display means is a material testing machine that three-dimensionally displays strain directions and strain amounts at a plurality of height positions.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の材料試験機において、
前記複数の歪みゲージは、試験片の同一高さ位置において等間隔に貼設される材料試験機。
In the material testing machine according to any one of claims 1 to 3,
The plurality of strain gauges are material testing machines that are affixed at equal intervals at the same height position of the test piece.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の材料試験機において、
前記調整ネジは、つかみ具の位置を調整するための位置調整ネジと、つかみ具の角度を調整するための角度調整ネジである材料試験機。
The material testing machine according to any one of claims 1 to 4,
The material testing machine, wherein the adjusting screw is a position adjusting screw for adjusting the position of the gripping tool and an angle adjusting screw for adjusting the angle of the gripping tool.
請求項5に記載の材料試験機において、
前記複数の歪みゲージは、試験片の同一高さ位置において4個備えられるとともに、前記位置調整ネジおよび前記角度調整ネジは、それぞれ4方向からつかみ具の位置および角度を調整する材料試験機。
The material testing machine according to claim 5,
The plurality of strain gauges are provided with four pieces at the same height position of the test piece, and the position adjusting screw and the angle adjusting screw adjust the position and angle of the gripper from four directions, respectively.
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