JP2517576Y2

JP2517576Y2 - 材料試験機

Info

Publication number: JP2517576Y2
Application number: JP1991080725U
Authority: JP
Inventors: 浩一金地; 寿則布施
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2006-09-09
Also published as: JPH0523109U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、材料試験機、特に荷重
測定計のレンジ自動切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】供試体に圧縮力や引張力などの負荷を与
え、そのときの荷重と変位を測定し、この測定データに
基づいて荷重−変位曲線を記録したり、試験片の機械的
性質，特性などを求めるようにした材料試験機が知られ
ている。従来、このような材料試験機の荷重計測には、
オートレンジ切換機能を備えた荷重計測用増幅器が利用
され、検出荷重がフルスケールの９５％に達すると、低
レンジへ自動的に切換わり、増幅器の測定倍率を下げる
ことにより、試験片の荷重を破断に達するまで継続して
計測できるようになっている。

【０００３】図６は、増荷重時の荷重測定レンジが低レ
ンジへ自動的に切換えられたときのグラフである。この
図からも明らかなように、荷重計測用増幅器が「×５」
のレンジで作動しているとき、検出荷重がフルスケール
の９５％に達すると、レンジは「×２」に切換わる。そ
して、レンジ「×２」での検出荷重がフルスケールの９
５％に達すると、レンジは「×１」に切換わる。

【０００４】「×１」のレンジにおいて、増荷重される
試験片が破断すれば、破断点Ｐ１で荷重はゼロとなる。
また、プラスチック，あるいは銅などのように延性に富
んだ材料の場合には、変形を続けるのに要する荷重が破
線に示すように徐々に低下し、図６の横軸とクロスして
荷重がゼロになる点Ｐ２が破断点となる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の測定機器のレンジ自動切換装置では、増荷重
時にレンジを低位側へのみ切換える方式になっているた
め、低レンジでの荷重計測時に荷重が徐々に低下するよ
うな荷重−変位曲線の場合、その荷重を精度よく計測で
きず、強いては供試体の破断点検出に支障をきたす問題
があった。

【０００６】本考案の目的は、増荷重および減荷重の両
方にレンジ切換えを可能にした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】本考案は、供試体に負荷
される荷重を検出し相応の荷重信号を出力する荷重検出
手段と、前記荷重信号の測定レンジを設定するレンジ設
定手段と、前記荷重検出手段からの荷重信号により増荷
重か減荷重かを判別する判別手段と、前記判別手段によ
って、供試体に対する荷重が増荷重と判別された時は前
記荷重信号が前記測定レンジで決まるフルスケールの所
定の割合に達する毎に前記荷重信号に対する測定倍率が
１段下がる方向の指令を出力して前記レンジ設定手段の
レンジを順次切換えるとともに、供試体に対する荷重が
減荷重と判別された時は前記荷重信号が前記測定レンジ
で決まるフルスケールの前記所定の割合とは異なる所定
の割合に達する毎に前記荷重信号に対する倍率が１段上
がる方向の指令を出力して前記レンジ設定手段のレンジ
を順次切換える制御手段とを備えたことを特徴とする材
料試験機である。

【０００８】

【作用】判別手段により、供試体に対する荷重が増荷重
と判別され、検出された荷重がフルスケールの所定の割
合，例えばフルスケールの９５％以上になると、レンジ
設定手段の測定レンジが現在の荷重信号測定倍率より１
段低い方向へ切換えらえる。また、判別手段により、供
試体に対する荷重が減荷重と判別され、検出された荷重
がフルスケールの所定の割合，例えばフルスケールの３
０％以下になると、レンジ設定手段の測定レンジが現在
の荷重信号測定倍率より１段高い方向へ切換えらえる。
このため、増荷重，減荷重の両方にレンジ切換えをする
ことができ、高精度の荷重計測が可能となる。

【０００９】

【実施例】図２〜図５により本考案の一実施例を説明す
る。図２は、材料試験機におけるレンジ自動切換装置の
全体の構成を示すブロック図である。図２において、ロ
ードセル１１は、供試体（不図示）に負荷される引張
力，圧縮力などの荷重を検出し相応する荷重信号を出力
する。ロードセル１１の出力側には、荷重計測用のロー
ドアンプ１２が接続される。このロードアンプ１２は、
×１，×２，×５，×１０，×２０，×５０，×１００
の７段階の測定倍率にレンジ切換えできるレンジ切換部
１２ａを備えている。ロードアンプ１２から出力される
アナログ信号はＡ−Ｄコンバータ１３によりデジタル信
号に変換されて制御回路１４に送られる。

【００１０】制御回路１４は、全体を制御し管理する中
央処理装置（以下ＣＰＵという）１４１と、リードオン
リメモリ（以下ＲＯＭという）１４２と、ランダムアク
セスメモリ（以下ＲＡＭという）１４３と、入力インタ
フェース１４４および出力インタフェース１４５を備
え、これらはバス１４６を介してＣＰＵ１４１に接続さ
れている。

【００１１】ＲＯＭ１４２には、ロードセル１１からの
荷重信号が増荷重か減荷重かを判定するプログラム、増
荷重および減荷重時に荷重信号がそれぞれの測定レンジ
で決まるフルスケールの所定の割合になったかを判定す
るプログラム、およびレンジ切換プログラムなどが格納
される。また、ＲＡＭ１４３には、ＣＰＵ１４１での演
算結果および外部からの入力データ等が格納される。入
力インタフェース１４４には、Ａ−Ｄコンバータ１３が
接続される。出力インタフェース１４５には、上述のプ
ログラムを実行することにより得られるレンジ切換指令
データをデジタルコ−ドでロードアンプ１２のレンジ切
換部１２ａに送出するレンジ出力回路１５が接続されて
いる。

【００１２】次に、図３に示すフローチャートを参照し
てレンジ切換動作を説明する。供試体に対する引張，圧
縮，曲げなどの試験が開始されると、図３に示すレンジ
切換処理プログラムがスタートする。まず、ステップＳ
１において、ロードセル１１で検出される荷重信号をロ
ードアンプ１２およびＡ−Ｄコンバータ１３を通して制
御回路１４に取り込むことにより、増荷重時か否かを判
定する。肯定されたときはステップＳ２に進み、荷重信
号のレベルがフルスケールの９５％の値に達したか否か
を判定する。ここで、否定されたときはステップＳ１に
戻り、また、肯定されたときはステップＳ３に移行して
制御回路１４からレンジ出力回路１５を介してロードア
ンプ１２のレンジ切換部１２ａにレンジ切換指令を与
え、ロードアンプ１２の測定レンジを現在の測定レンジ
より１段低い測定倍率のレンジに切換える。

【００１３】例えば、フルスケールの９５％に達した現
時点のロードアンプ１２の測定倍率が×１００である場
合は、ステップＳ４に進み、ロードアンプ１２の測定倍
率を×５０のレンジに切換える。また、ステップＳ３に
おいて、現在のロードアンプ１２の測定倍率が×５０で
あるときはステップＳ５に進み、ロードアンプ１２の測
定倍率を×２０のレンジに切換える。同様にして、ロー
ドアンプ１２の測定倍率が×２０であるときはステップ
Ｓ６で×１０の測定倍率のレンジに、×１０の測定倍率
のときはステップＳ７で×５の測定倍率のレンジに、×
５の測定倍率のときはステップＳ８で×２の測定倍率の
レンジに、さらに×２の測定倍率のときはステップＳ９
で×１の測定倍率のレンジにそれぞれ切換える。そし
て、×１の測定倍率のときは、そのままステップＳ１０
へ進む。

【００１４】ステップＳ１０では、供試体が破断したか
を判定し、破断していなければ、ステップＳ３で切換え
られた測定レンジを保持した状態でステップＳ１に戻
る。また、破断したと判定されたときは、ステップＳ１
１に進み、ロードアンプ１２のレンジを試験前の最高レ
ンジ×１００に自動的に復帰させる。

【００１５】一方、ステップＳ１において、増荷重でな
いと判定された場合、すなわち、減荷重時と判定された
ときは、ステップＳ１２に進み、荷重信号のレベルがフ
ルスケールの３０％の値に達したか否かを判定する。こ
こで、否定されたときはステップＳ１に戻り、また、肯
定されたときはステップＳ１３に移行して制御回路１４
からロードアンプ１２のレンジ切換部１２ａにレンジ切
換指令を与え、ロードアンプ１２の測定レンジを、現在
の測定レンジより１段高い測定倍率のレンジに切換え
る。

【００１６】例えば、現在のロードアンプ１２の測定倍
率が×１である場合は、ステップＳ１４に進み、ロード
アンプ１２の測定倍率を×２のレンジに切換える。ま
た、ステップＳ１３において、現在のロードアンプ１２
の測定倍率が×２であるときはステップＳ１５に進み、
ロードアンプ１２の測定倍率を×５のレンジに切換え
る。同様にして、ロードアンプ１２の測定倍率が×５で
あるときはステップＳ１６で×１０の測定倍率のレンジ
に、×１０の測定倍率のときはステップＳ１７で×２０
の測定倍率のレンジに、×５０の測定倍率のときはステ
ップＳ１９で×１００の測定倍率のレンジにそれぞれ切
換える。そして、×１００の測定倍率のときは、そのま
まステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、供試体
に対する試験が終了したかを判定し、終了していなけれ
ばステップＳ１３で切換えられた測定レンジを保持した
状態でステップＳ１に戻る。また、終了していればステ
ップＳ１１に進み、ロードアンプ１２のレンジを試験前
の最高レンジ×１００に自動的に復帰させる。

【００１７】図４は、本実施例におけるフルオートレン
ジ切換えの一例を示すグラフである。この図４から明ら
かなように、荷重を増加方向に負荷したとき、ロードア
ンプの測定レンジは、×１００→×５０→×２０と順次
切換わり、そして、供試体が点Ｐ１で破断すると、ロー
ドアンプの測定レンジは×２０から×１００に自動的に
切換わる。

【００１８】図５は、本実施例におけるフルオートレン
ジ切換えの他の例を示すグラフである。この図５から明
らかなように、荷重を負荷したとき、ロードアンプの測
定レンジは、×１００→×５０→×２０と順次切換わっ
ていく。そして、荷重を負荷しているにも拘らず荷重信
号が減少方向に転じ、その荷重レベルがフルスケールの
３０％以下になると、ロードアンプのレンジが×５０の
測定倍率に切換えられる。その後、荷重がゼロになった
時点Ｐ２でロードアンプのレンジは試験前の最高レンジ
×１００に自動的に切換わる。

【００１９】このように本実施例にあっては、増荷重と
減荷重の両方にレンジ切換を行うことができるととも
に、供試体に対する減荷重時には、その荷重信号がフル
スケールの３０％以下になると、ロードアンプの測定レ
ンジを現在のレンジより１段高い方向へ切換えるように
しているため、銅，プラスチックなどのような延性に富
む材料の荷重変化を精度よく計測することができる。

【００２０】なお、上記実施例では、引張試験を想定し
て述べたが、曲げ試験，圧縮試験等についても同様に適
用できる。また、レンジを上げたり下げたりするフルス
ケールの割合は９５％や３０％に限定されないが、少な
くとも、レンジ切換時に出力値が９５％から３０％以下
に低下したり、逆に３０％から９５％以上に上昇したり
しないように、切換レンジに応じて種々の値に決定され
る。上記実施例の構成において、ロードセル１１が荷重
検出手段１０１を、ロードアンプ１２のレンジ切換部１
２ａがレンジ設定手段１０２を、制御回路１４が制御手
段１０３をそれぞれ構成する。

【００２１】

【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、増
荷重時には、例えば荷重信号がフルスケールの９５％以
上になると、測定レンジを現在のレンジより１段低い方
向へ切換えることができるとともに、減荷重時には、例
えば荷重信号がフルスケールの３０％以下になると、測
定レンジを現在のレンジより１段高い方向へ切換えるこ
とができるから、増荷重および減荷重の両方にレンジ切
換が可能になり、荷重を精度良く計測することができ
る。また、判別手段により、増荷重時であるか減荷重時
であるかを判別し、それぞれの場合に応じてレンジ切換
を行っているので、例えば、増荷重時に測定レンジが現
在のレンジより１段低い方向へ切換えられ、荷重信号が
たとえフルスケールの３０％以下になっても、それによ
ってレンジ切換えは行われず、ハンチング等は発生しな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のクレーム対応図である。

【図２】本考案の一実施例を示す材料試験機におけるレ
ンジ自動切換装置の全体構成を示すブロック図である。

【図３】本実施例におけるレンジ切換手順を示すフロー
チャートである。

【図４】本実施例によるレンジ切換の一例を示すグラフ
である。

【図５】本実施例によるレンジ切換の他の例を示すグラ
フである。

【図６】従来のレンジ切換を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ロードセル１２ロードアンプ１２ａレンジ切換部１４制御回路１０１荷重検出手段１０２レンジ設定手段１０３制御手段

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】供試体に負荷される荷重を検出し相応の
荷重信号を出力する荷重検出手段と、前記荷重信号の測
定レンジを設定するレンジ設定手段と、前記荷重検出手
段からの荷重信号により増荷重か減荷重かを判別する判
別手段と、前記判別手段によって、供試体に対する荷重
が増荷重と判別された時は前記荷重信号が前記測定レン
ジで決まるフルスケールの所定の割合に達する毎に前記
荷重信号に対する測定倍率が１段下がる方向の指令を出
力して前記レンジ設定手段のレンジを順次切換えるとと
もに、供試体に対する荷重が減荷重と判別された時は前
記荷重信号が前記測定レンジで決まるフルスケールの前
記所定の割合とは異なる所定の割合に達する毎に前記荷
重信号に対する倍率が１段上がる方向の指令を出力して
前記レンジ設定手段のレンジを順次切換える制御手段と
を備えたことを特徴とする材料試験機。