JP3465832B2 - ロードセル及び材料試験機 - Google Patents

ロードセル及び材料試験機

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JP3465832B2 JP07840795A JP7840795A JP3465832B2 JP 3465832 B2 JP3465832 B2 JP 3465832B2 JP 07840795 A JP07840795 A JP 07840795A JP 7840795 A JP7840795 A JP 7840795A JP 3465832 B2 JP3465832 B2 JP 3465832B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロードセル及び材料試
験機に関し、例えば引張試験、圧縮試験、曲げ試験等の
荷重試験を実施する試験機に適用することができ、ロー
ドセルの定格に対応した識別コードをロードセルに割り
当てることにより、またこの識別コードを試験機本体側
で読み取ることにより、荷重較正等の設定作業を簡易か
つ確実に実行できるようにする。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の材料試験機においては、
試験片に荷重を加え、この荷重をロードセルで計測する
ように形成されている。このためこの種の試験機では、
ロードセルを交換可能に保持して、試験片に加える荷重
に対して最適定格のロードセルを選択使用できるように
なされている。
【0003】すなわちこの種の試験においては、試験機
に装着されたロードセルの銘板よりロードセルの定格を
確認し、必要に応じて既に装着されているロードセルを
最適定格のロードセルと交換する。続いて、試験機に装
着されたロードセルの定格に応じて、試験機本体側にロ
ードセルの定格を設定し、必要に応じて較正等の作業を
実行する。これによりこの種の試験機では、荷重較正等
の設定作業が実行され、正しい測定結果を得ることがで
きるようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが実際上、この
ようにして定格を確認して本体側のロードセル定格を設
定する場合、定格を誤って設定する場合がある。また定
格を誤って確認する場合もあり、さらに既に装着されて
いるロードセルについては、定格の確認作業自体煩雑な
問題もある。
【0005】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、この種の荷重較正等の設定作業を簡易かつ確実に実
行することができるロードセル及び材料試験機を提案し
ようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、試験機本体に交換可能に保持され
るロードセルにおいて、出力信号を出力する端子に加え
て複数の端子をコネクタに配置し、この複数の端子間の
開放及び短絡の配列により定格に対応する識別コードを
表すようにする。
【0007】また交換可能に保持したロードセルの荷重
を検出する材料試験機において、ロードセルのコネクタ
に、入力信号の端子に加えて配置された複数の端子間で
開放及び短絡を検出し、この開放及び短絡の配列により
先のロードセルに割り当てられた識別コードを検出し、
この識別コードよりロードセルの定格を検出し、入力信
号を較正した後、この検出した定格を基準にしてロード
セルの荷重を測定する。
【0008】
【作用】ロードセルにおいて、出力信号を試験機本体に
出力するコネクタの規定の端子間を開放又は短絡すれ
ば、試験機本体においては、簡易かつ確実に開放、短絡
の設定を検出することができる。これによりこれら開放
及び短絡の配列により定格に対応する識別コードを表す
ようにすれば、試験機本体側で、この識別コードにより
簡易に対応する定格を検出することができる。
【0009】さらに交換可能に保持したロードセルより
荷重を検出する材料試験機において、ロードセルより入
力信号を入力するコネクタについて、このコネクタの規
定端子間で、簡易かつ確実に開放、短絡の状態を検出す
ることができる。これにより予めロードセル側で定格に
対応するようにこれら開放及び短絡の配列により識別コ
ードを設定すれば、これら識別コードにより簡易かつ確
実にロードセルの定格を検出することができる。従って
入力信号を較正した後、この検出結果を基準にして荷重
を測定することができる。
【0010】
【実施例】以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施
例を詳述する。
【0011】図2は、本発明の一実施例に係る材料試験
機を示す正面図である。この材料試験機1は、略矩形形
状にフレームが形成された本体2に対して、上下に可動
し得るように移動クロスヘッド3が保持され、ロードセ
ル4がこの移動クロスヘッド3に交換可能に保持される
ようになされている。さらにこのロードセル4の先端に
は、所定の連結部材を介してつかみ具5が固定され、こ
のつかみ具5と対向するように本体2の下部に同様のつ
かみ具6が配置されるようになされている。これにより
材料試験機1では、つかみ具5及び6にそれぞれ試験片
7の両端を固定した後、移動クロスヘッド3を上下に移
動して試験片7に荷重を印加できるように形成されてい
る。
【0012】このロードセル4は、上端に15ピンのコ
ネクタ8が配置され、本体2に配置された信号処理部1
5(図1)より延長するケーブル9がこのコネクタ8に
接続される。これにより材料試験機1では、ロードセル
4を移動クロスヘッド3に装着した後、ケーブル9をコ
ネクタ8に接続するだけの簡易な作業で、所望のロード
セル4をセットできるようになされている。
【0013】さらに材料試験機1は、この本体2の側方
前面に、信号処理部15に接続された操作パネル10が
配置され、電源を投入して規定の設定動作が完了する
と、この操作パネル10を操作して引張試験、圧縮試験
等の試験項目を、各試験の条件と共に入力できるように
なされている。
【0014】図1は、この材料試験機1の計測回路を示
すブロック図であり、この計測回路は、コネクタ8及び
ケーブル9を介してロードセル4及び信号処理部15を
接続して形成される。
【0015】ここでロードセル4は、荷重に応じて抵抗
値が変化する歪みゲージ16〜19がブリッジ接続さ
れ、このブリッジの各接続中点がコネクタ8の第1〜第
4の端子に接続されるようになされている。これにより
ロードセル4は、このブリッジに規定の基準信号を入力
して、歪みゲージ16〜19の抵抗値の変化より荷重に
比例して信号レベルが変化する出力信号を検出すること
ができるようになされている。
【0016】さらにロードセル4は、コネクタ8の第5
の端子が接地され、歪みゲージ18及び19の接続中点
が較正用抵抗R1を介してコネクタ8の第6の端子に接
続されるようになされている。またロードセル4は、歪
みゲージ16及び17の接続中点が較正用抵抗R4を介
して較正用抵抗R2及びR3の一端に接続され、これら
較正用抵抗R2及びR3の他端がコネクタ8の第7及び
第8の端子にそれぞれ接続されるようになされている。
【0017】かくするにつきロードセル4において、抵
抗R2は、半固定抵抗で形成され、抵抗R1と、抵抗R
4及びR2の直列回路とをそれぞれ歪みゲージ19と歪
みゲージ16とに並列接続したとき(すなわち圧縮モー
ドでなる第1の較正モードでなる)、定格に対して規定
割合の圧縮荷重が加わった場合と同一割合でブリッジの
バランスが変化するように、予め調整されるようになさ
れている。
【0018】これに対して抵抗R3は、同様に半固定抵
抗で形成され、抵抗R1と、抵抗R4及びR3の直列回
路とをそれぞれ歪みゲージ18と歪みゲージ17とに並
列接続したとき(すなわち引張モードでなる第2の較正
モードでなる)、定格に対して規定割合の引っ張り荷重
が加わった場合と同一割合でブリッジのバランスが変化
するように、予め調整されるようになされている。
【0019】さらにロードセル4は、コネクタ8の残り
第9〜第15の端子のうち、第9の端子が共通端子に設
定され、この共通端子と残りの端子とが定格に対応して
短絡されるようになされている。これによりロードセル
4は、定格に対応する識別コードをコネクタ8の第10
〜第15端子に割り当てるようになされている。なおこ
の実施例では、第15の端子側がこの識別コードの最上
位ビットに割り当てられるようになされている。
【0020】すなわちこの実施例においては、コネクタ
8の第10〜第15の端子と端子9との間の短絡及び開
放をそれぞれ論理「0」及び「1」と規定し、図3に示
すように、この識別コードの最上位ビットが論理「1」
及び論理「0」のとき、それぞれ単位〔N〕及び〔g
f〕による定格であることを表すように規定する。又こ
の最上位ビットを除いた下位側5ビットにより、ロード
セル4の定格値を表すように順次論理値を設定する。例
えば図1の実施例では、識別コードは、「00100
1」となり、250〔kgf〕の定格値に対応するよう
に規定する。
【0021】なお識別コードが、値「000000」と
これに下位5ビットが対応する値「100000」につ
いては何ら定格が割り当てられない。これはこの種の識
別コードが割り当てられていないロードセルがセットさ
れた場合に、このロードセルを認識し、操作パネル10
から定格値を設定できるようにするためである。
【0022】この実施例においてロードセル4は、所定
の配線基板にコネクタ8を実装した後、コネクタ8をケ
ースに固定して保持するようになされ、コネクタ8のこ
れら端子間の短絡処理は、この配線基板上に近接して形
成されたパターン間を短絡して実行されるようになされ
ている。これによりロードセル4は、共通の基板を用い
て複数種類の定格に対応できるように形成なされ、また
この種の識別コード設定作業を、簡易な作業により十分
な信頼性を確保して実行できるようになされている。
【0023】入力ポート20は、コネクタ8の第10〜
第15の端子出力をマイクロコンピュータ21に出力
し、これにより信号処理部15では、ロードセル4に割
り当てられた識別コードをマイクロコンピュータ21で
検出できるようになされている。
【0024】選択回路22及び23は、マイクロコンピ
ュータ21により制御されて接点を切り換え、第1の較
正モード(圧縮モード)において、それぞれコネクタ8
の第1及び第2の端子を第7及び第6の端子と接続する
ことにより、抵抗R1と、抵抗R4及びR2の直列回路
とをそれぞれ歪みゲージ19及び16に並列接続する。
さらに選択回路22及び23は、第2の較正モード(引
張モード)において、それぞれコネクタ8の第1及び第
2の端子を第6及び第8の端子と接続することにより、
抵抗R1と、抵抗R4及びR3の直列回路とをそれぞれ
歪みゲージ18及び17に並列接続する。
【0025】これにより信号処理部15は、第1及び第
2の較正モードにおいて、ロードセル4に形成されたブ
リッジのバランスを故意に変化させ、予めロードセル4
側で抵抗R1〜R4により設定された変化量を検出でき
るようになされている。これに対して選択回路22及び
23は、通常のモードにおいて、接点を中点位置に保持
する(すなわち測定モードでなる)。
【0026】荷重検出部24は、マイクロコンピュータ
21より制御され、ケーブル9を介してロードセル4の
ブリッジに基準信号を出力すると共に、ケーブル9を介
してこのブリッジの出力信号を入力する。さらに荷重検
出部24は、この出力信号の信号レベルを検出し、検出
結果をマイクロコンピュータ21に出力する。
【0027】これにより荷重検出部24は、測定モード
においては、ロードセル4より荷重に比例する出力信号
を検出することができるようになされ、また第1及び第
2の較正モードにおいては、定格荷重に対応するロード
セル4の出力信号レベルを検出することができるように
なされている。荷重検出部24は、この出力信号の信号
レベルを検出する際に、マイクロコンピュータ21より
出力される感度補正データにより出力信号の信号レベル
を補正する。
【0028】マイクロコンピュータ21は、この材料試
験機1全体の動作を制御するシステム制御回路を形成
し、ロードセル4の定格を検出すると共に、第1及び第
2の較正モードと測定モードとに全体の動作モードを切
り換える。すなわちマイクロコンピュータ21は、入力
ポート20よりロードセル4に割り当てられた識別コー
ドを検出し、この識別コードを記憶する。
【0029】続いてマイクロコンピュータ21は、第1
及び第2の較正モードにおいて、荷重検出部24の検出
結果より荷重検出部24に感度補正データを出力し、こ
れによりロードセル4に対して荷重検出部24を較正す
る。これにより材料試験機1では、いちいちロードセル
4の定格を入力しなくても、自動的に定格を設定した
後、必要に応じて較正の処理を実行するようになされ、
測定開始前の手作業による設定作業を省略できるように
なされている。
【0030】かくしてマイクロコンピュータ21は、続
く測定モードにおいて、試験項目、試験条件が入力され
ると、これらの条件により移動クロスヘッド3を上下に
移動して試験片7に荷重を加え、荷重検出部24の検出
結果より、定格に対する荷重の割合を検出する。さらに
マイクロコンピュータ21は、予め検出した定格と、検
出された定格に対する荷重の割合とを乗算し、これによ
り算出した荷重を操作パネル10の単位表示に対応した
表記により表示し、また必要に応じて所定の記録装置に
出力する。
【0031】以上の構成において、材料試験機1は、試
験において必要とされる荷重に応じてロードセル4が交
換され、この交換の際、コネクタ8にケーブル9が接続
されることによりロードセル4が信号処理部15に接続
される。
【0032】これにより信号処理部15において、コネ
クタ8の第9の端子と第10〜第15の端子間で開放、
短絡の状態が検出され、これら開放及び短絡の配列によ
り表される識別コードよりロードセル4の定格が検出さ
れる。これにより設定処理が実行され、測定開始前の設
定作業が自動的に完了する。
【0033】以上の構成によれば、コネクタ8の端子間
を開放又は短絡の状態に設定し、この開放及び短絡の配
列によりロードセル4の定格に対応する識別コードを表
すことにより、ロードセル4と試験機本体とを接続する
だけで、簡易かつ確実に定格を設定することができる。
これにより測定開始前の手作業による設定作業を省略で
き、その分この種の作業を簡易かつ確実に実行すること
ができる。
【0034】なお上述の実施例においては、最上位ビッ
トで単位を表現し、残る5ビットで定格を表す場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて単
位を表すビットを省略してもよく、またビット数も種々
の値に選定することができる。
【0035】また上述の実施例においては、基板上のパ
ターンを短絡して識別コードを設定する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、いわゆるディップスイ
ッチ等により設定する場合等、種々の設定方法を広く適
用することができる。
【0036】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、コネクタ
の端子間を開放又は短絡し、この開放及び短絡の配列に
よりロードセルの定格を表す識別コードを設定したこと
により、またこのコネクタに設定された識別コードによ
り定格を設定することにより、ロードセルを接続するだ
けの簡易な作業で、定格を正しく設定することができ、
これによりこの種の設定作業を簡易かつ確実に実行する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による材料試験機の計測回路
を示すブロック図である。
【図2】図1の材料試験機の要部の構成を示す正面図で
ある。
【図3】ロードセルに割り当てられた識別コードを示す
図表である。
【符号の説明】
1 材料試験機 2 試験機本体 4 ロードセル 8 コネクタ 9 ケーブル 10 操作パネル 20 入力ポート 21 マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−167432(JP,A) 特開 昭63−30720(JP,A) 特開 昭58−173425(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/26 G01G 23/01

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試験機本体に交換可能に保持され、荷重に
    応じて変化する出力信号を、前記試験機本体に出力する
    ロードセルにおいて、 前記出力信号を前記試験機本体に出力するコネクタを有
    し、 前記コネクタは、前記出力信号を出力する端子に加えて
    複数の端子が配置され、前記複数の端子間を開放又は短
    絡し、前記開放及び短絡の配列により定格に対応する識
    別コードを表すようにしたことを特徴とするロードセ
    ル。
  2. 【請求項2】交換可能に保持したロードセルより入力さ
    れる入力信号に基づいて、前記ロードセルの荷重を測定
    する材料試験機において、 前記ロードセルに保持されたコネクタを介して前記入力
    信号を入力し、前記コネクタに前記入力信号を出力する
    端子に加えて配置された複数の端子間において、前記複
    数の端子間の開放及び短絡を検出し、前記開放及び短絡
    の配列により前記ロードセルに割り当てられた識別コー
    ドを検出し、 該検出した識別コードより前記ロードセルの定格を検出
    し、 前記入力信号を較正した後、該検出した定格を基準にし
    て前記ロードセルの荷重を測定することを特徴とする材
    料試験機。
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JP4957645B2 (ja) * 2008-05-12 2012-06-20 株式会社島津製作所 材料試験機
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JP5488329B2 (ja) * 2010-08-17 2014-05-14 株式会社島津製作所 材料試験機
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