JP4085543B2

JP4085543B2 - 材料試験機用計測制御装置

Info

Publication number: JP4085543B2
Application number: JP2000002662A
Authority: JP
Inventors: 光宏毛利; 晃平遠山; 新一高田; 均平木; 昭夫上田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: JP2001194281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、引張試験、圧縮試験、あるいは曲げ試験等を行う材料試験機に係り、特に試験機本体に対して試験条件の設定や負荷の制御および試験状態の計測表示等を行う材料試験機のための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このように各種試験を一台の試験機本体で行い得る試験機は通称万能試験機と言われているが、この万能試験機は通常は試験片への負荷は油圧により行う形式のものである。すなわち、図８に示すとおり試験機本体ＴＨにおける下方の基台ＫＰには、図示していないが油圧シリンダ（ラムシリンダ）が設置され、このシリンダにて上クロスヘッドＵＣや機台ＤＰを下クロスヘッドＤＣに対し上方に作動させ、試験片ＴＰに負荷を与えるものである。図示例の場合は両クロスヘッドＵＣ、ＤＣ間に試験片ＴＰが把持されているので引張試験が行われるが、試験片が下方クロスヘッドＤＣと機台ＤＰとの間に介在される時は圧縮試験や曲げ試験が行われる。そして、このような試験機本体ＴＨの油圧シリンダに対して圧油を供給する油圧源は、試験機本体ＴＨとは別個に併設された計測制御装置ＣＤに設けられている。
【０００３】
この計測制御装置ＣＤは、箱状をなし上方に操作台を有する枠体（以下装置台という）で、この装置台ＢＤの内下方には、油圧発生機すなわち電動機と、この電動機により駆動される油圧ポンプ、さらには圧油を前記シリンダに供給する油圧供給系、制御系等が設置されている。また、この装置台ＢＤには試験状態の一つである荷重値を刻々表示するアナログ式表示機Ｈが設置されている。この表示機Ｈは油圧シリンダの内圧、すなわち負荷に相応する油圧を機械式ないし電気的に計力し、その電気的信号によって表示するものである。したがって、この計測制御装置のことを計力機と称する場合もある。この油圧計測機構は試験機本体側に設けられる場合もあるが、この装置台ＢＤの内方に設置される場合もある。
他方、装置台ＢＤの上面部ＳＤには、油圧発生機駆動用のスイッチ群や負荷の制御を行うための操作つまみ等が設置されている。試験条件の設定や計測荷重値の表示の変更、調整、試験状態の表示を制御するスイッチ群も装置台ＢＤの上面に設けられている。
【０００４】
このような計測制御装置は、スイッチ技術や制御操作技術の発展、そして液晶表示等を中心とする表示技術の進展の中で各種機器の構造、配置、そして外観等が改良されてきた。
たとえば、試験中における荷重値を計測し表示する表示機については、指針式のアナログ表示方式から数値を表示するデジタル表示方式が採用されている（特開平１−２４２９３６号「材料試験機」）。また、アナログ方式とデジタル方式を併用する方式も提案されている（特開平５−８７５９５号「材料試験機」）。他方、油圧源駆動オンオフを行うスイッチ群も押しボタン式からシートスイッチ、さらには接触形のスイッチ、すなわちタッチ式スイッチに代えられ操作部の改良が進められている。
【０００５】
さらには液晶表示技術との組み合わせによるタッチパネル方式の操作部が提案されている。この方式では装置台ＢＤの上方に操作部を突設し、この突設形操作部の前面にタッチパネル式の表示機を設置したものである。この操作部にて試験条件の設定、負荷の制御、そして荷重値の表示等が行われる。材料試験機本体の機能、形式が上記と異なる材料試験機についての計測制御装置で、パソコン上に一体的に液晶表示機を起伏自在にさせるものも提案されている（実開昭６２−１１５１０６号「測定機器」）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来における材料試験機の計測制御装置は、種々の改良がなされてきてはいるが、大形化し、また操作性に問題を有している。
まず、計測制御装置の装置台上にタッチパネル式の操作部を突設した構成のものにおいては、装置台の大形化、重量化を招来するとともに、装置台の上面から突設しているので障害物となり装置台上面を広く利用できない。すなわち、装置台の上面で資料を拡げてみたり他の作業を必要とする場合でも突設の操作部が障害となる。さらに、操作部の操作面もその傾きが固定されているので操作しにくい等の欠点を有している。さらに、操作部が突設されているためアナログ方式の表示機等の設置を必要とする場合でもそれは不可能で、試験状況の進行を観察しにくく、視覚観察の充実化が図れないという欠点を有している。また、上記パソコン上に液晶表示機を起伏させるようにした計測制御装置については、パソコンと制御部が別体で構造も複雑であり、パソコンの上面も凹凸が存在するなど上記と同様の問題を有し、また装置台上にアナログ表示機等を設置できない欠点も有している。
本発明はこのような問題点を解決する材料試験機用計測制御装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、試験片に対し引張試験、圧縮試験等を行う材料試験機の試験条件の設定や負荷の制御および試験状態の計測表示等を行う計測制御装置において、この計測制御装置の上面部に対して、試験条件の設定機構、負荷の制御機構、試験状態の表示機構を備えたタッチパネル形の操作器を起伏可能に設置し、前記操作器は前記材料試験機の稼動中にも倒伏可能であり、さらに、前記操作器を倒伏したときにはその操作面が前記上面部の上面に合致するようにすることを特徴とする。
したがって、このタッチパネル形の操作器は計測制御装置の上面部内に出没可能となり計測制御装置の上面を広く利用でき、しかも試験条件の設定や負荷の制御などの操作に際しては起立させるので、操作は容易に行うことができる。また、このタッチパネル自体にて荷重値等が表示され、視覚情報の充実化が図られ、試験操作を正確、容易ならしめる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が提供する計測制御装置を図示例に示される実施例にしがたって説明する。
【０００９】
図１は本発明による計測制御装置を試験機本体と併設した状態を示す図である。図においてＣＢは試験機本体ＴＨと計測制御装置ＭＤとを連接する油圧系の接続部である。計測制御装置ＭＤの構成は上述のとおりで、その装置台１の内方には油圧発生機構（図示せず）等が内設されている。
試験機本体ＴＨは、機台６内のラムシリンダ（図示せず）により機台６自体が上下動し、この動きが支柱７を介して上クロスヘッド８に伝えられ、上下両クロスヘッド８、９間に把持された試験片１１に引張荷重を与える。１０は下クロスヘッド９を上下動させるためのねじ棒で、基台１２に植設され機台６の上面を貫通している。
【００１０】
他方、計測制御装置ＭＤ側には、装置台１の上面部１Ｄにアナログ式表示機２が設置されている。４は油圧供給量を制御するためのつまみであり、また５はクロスヘッド昇降用のスイッチおよび油圧源ポンプの作動ＯＮ、ＯＦＦ用のスイッチで、これらも装置台１の上面部１Ｄ上に設置されている。こららの構成は従来と変わるところではない。
【００１１】
本発明は以上のような構成において装置台１の上面部１Ｄに対して、タッチパネル形の操作器３を起伏可能に設置した点を特徴とするものである。図１の状態はこの操作器３が起立された状態を示している。
図２は、このタッチパネル形の操作器３を設置した計測制御装置ＭＤのみを取り出して示す斜視図であるが、図２においてはこの操作器３は上面部１Ｄの上面に倒伏された状態が示されている。なお、図２において１Ｓは試験機本体ＴＨとの接続部である油圧系の貫通部であり、またＫは非常停止スイッチである。
【００１２】
図３は、上方荷重値を表示する表示機が載置されていない計測制御装置ＫＤを示している。そして装置台１の上面部１Ｄに対して、タッチパネル形の操作器３が起伏可能に設置されている。その他の構成は図２と同一である。なお、この図３においては、操作器３は起立された状態（使用状態）が示されている。図２と図３に示されるそれぞれのタッチパネル形の操作器３は共に同一の器械である。
【００１３】
このタッチパネル形の操作器３は、図４、図５に示されるように、試験条件の設定、負荷の制御、および試験状態の表示等が行えるよう、それぞれのための機構が装備されている。この操作器３は液晶表示（ＬＣＤ）によるものである。
すなわち、図４はこのタッチパネル形の操作器３の正面から見た図で、上方にはタッチパネル部３Ｐが配置され、下方にはスイッチ部３Ｓが配置されている。このタッチパネル部３Ｐは液晶形の表示機で、荷重値等の表示を行うとともに試験条件の設定のためのキースイッチ群や制御のためのキースイッチ群が表示され、それらへのスイッチへのタッチ（指先による接触、押圧）によって信号入力が行われるよう機能するのである。図４に示すようにタッチパネル部３Ｐは４区分に分けられており、上方の数値表示部Ｐ１、図形表示部Ｐ２、試験条件等の設定部Ｐ３、そして切換スイッチ部Ｐ４である。こららの具体例は図５に示すとおりである。
【００１４】
まず、数値表示部Ｐ１の左方には試験荷重値、すなわち試験力を表示し、右方には試験片１１の伸び、具体的にはクロスヘッド８のストローク（右方）を大きな数字で表示する。ワンタッチでそれぞれ応力値や変化値に変えることもできるようになっている。また、図形表示部Ｐ２では図５に示すとおりマス目が表示され、この面に試験状態のＳ−Ｓ（応力−歪）曲線Ｓがリアルタイムで表示されるようになっている。したがって、このＳ−Ｓ曲線Ｓとアナログ式表示機２とを同時的に観察することができ、試験の推移、状況をより的確に知ることができる。
【００１５】
また、試験条件等の設定部Ｐ３には図５に示すとおり試験動作や設定された試験条件が表示される。この条件設定等は、切換スイッチ部Ｐ４における切換スイッチを選択することによってこの操作器３の画面Ｐ３に設定用キーを表示させることにより行い得るようになっている。たとえば、試験片１１の破断を検出し、試験を自動的に停止させたり、試験機を自動的に原点に復帰させたりすることもできるようになっている。記録計などを接続した場合は、試験力の出力信号がフルスケールを超える直前に自動的に試験力レンジを切り換えることもできる。
【００１６】
さらに、試験機のラムシリンダをワンタッチで原点に復帰されるオートリターン機能やサイクル試験時には、試験片１１に加えられた繰り返し負荷数を表示でき、あるいは設定したサイクル数にて試験を終了したりさせるサイクルカウント機能も行い得るようになっている。さらには、この操作器３の表示面の表示言語は日本語と英語の選択ができるバイリンガル機能も有している。また、切換スイッチ部Ｐ４の切り換えにより材料試験機の説明図、操作マニュアルの表示、故障修理解説の表示なども行い得るようになっている。
【００１７】
また、試験機の動作をアイコン化したボタンによって視覚的に操作することもでき、操作ミスの防止や試験効率の向上につながる。さらには試験の種類別に試験条件をファイルしておくことができ、各試験ごとの試験条件時の操作を容易かつ正確ならしめることができる。これら諸機能が内蔵されたパソコンと液晶表示方式、そしてタッチ方式の協働により可能になっている。
【００１８】
ところで、このタッチパネル形の操作器３は図６（Ａ）に示すとおり、支軸３Ｓを介して上面部１Ｄに設置されている。図６（Ａ）において破線で示される操作器３は倒伏状態を示し、２点鎖線は起立状態を示している。この起立時の傾斜角度は、操作者がアナログ式表示機２とともにこの操作器３の画面を同時的に観察できるような角度に任意に設定できるようにされている。この設定のためには、支軸３Ｓが上面部１Ｄのフレームに一定の摩擦を有して保持され、傾斜状態においても自重で元の状態（破線状態）に復帰しない程度の保持力が作用するようにされている。なお、この所望傾斜角度での固定維持方法として支軸１Ｓが上面部１Ｄのフレームに対して回転自在で、所望の傾斜角度においてねじ締めにより支軸１Ｓを前記フレームに対して固定させるようにしてもよい。
【００１９】
また、この操作器３の操作面（表示面）側は、上面側になっていて、倒伏したときこの操作面が上面部１Ｄのフレームの上面に合致するようになっている。本発明が特許請求の範囲において特定する「起伏可能」の起伏は、このような上面部１Ｄへの倒伏を指している。もちろん操作器３の操作面が上面部１Ｄのフレームの上面に完全に合致することを指すものではなく、大体において合致し上面部１Ｄの上面が平坦状をなすことを指している。したがって、極端に突出するような状態は別として、多少の突出するような倒伏は本発明の技術範囲に含まれる。フレームの上面より下方に倒伏（埋没）する場合はもちろんその範囲に含まれる。
【００２０】
本発明においてこの操作器３の設置の仕方は、その操作面を必ずしも上方側に向けることに限定されるものではなく、図６（Ｂ）に示すように下方側に向けて設置することもできる。この場合、支軸３Ｓは上面部１Ｄの中央部側に位置させ矢印方向に操作器３を開閉、傾動させることになる。本発明はこのような変形実施例をも包含するものである。
【００２１】
本発明が提供する計測制御装置の構成は以上のとおりであるから、まず試験に際しては試験機本体ＴＨを図１に示すように試験準備態勢にする。その状態で操作器３を図６（Ａ）の破線状態から起立させて２点鎖線の状態にする。この場合操作器３の傾斜角度に設定する。そして、電源スイッチ３Ｗを入力し表示部Ｐ１〜Ｐ４に図５に示す画面を表示させ、試験条件の設定作業に移る。すなわち、スイッチ群Ｐ４における「試験条件」のキーにタッチして押し、試験条件等の設定部Ｐ３にて試験目的、試験片の種類、試験の種類、負荷速度等の条件設定を行う。この場合設定部Ｐ３には図５の表示と異なりキーボード等のテンキーが表示され、それらをタッチすることにより図５に示す試験速度等の設定を行うのである。試験条件の設定が終わると、つぎには上面部１Ｄにおける油圧源作動用のスイッチ５を操作し、油圧源を駆動させて負荷を開始する。
【００２２】
試験機本体ＴＨが作動を開始すると、負荷値や試験片１１の伸びが計測され、それらの値が操作器３に入力されるとともにアナログ表示機２にも入力され、それぞれの表示面にて表示されることになる。特に操作器３においては、図形表示部Ｐ２にＳ−Ｓ曲線Ｓが表示されアナログ表示と合わせて試験状態の正確な観察が可能となる。しかも操作器３の数値表示部Ｐ１にはその時の荷重値、伸び量が大きな数字でデジタル表示され、このように視覚情報の充実によって試験の推移が把握できる。
【００２３】
また、必要により操作器３の各種の機能、たとえば上記したオートリターン機能やサイクルカウント機能、あるいは試験力の電気式校正（キャリブレーション）や記録計、出力信号のフルスケールのレンジ切換機能などをワンタッチ操作で行う。そのことにより各種の試験や試験作業を順次的確に行うことができる。試験終了は油圧源スイッチ５の終了スイッチを押すことにより行われ、操作器３を装置台１の上面部１Ｄに対して倒伏させる。
【００２４】
なお、試験中において装置台１の上面部１Ｄ上で他の資料を広げてみる必要があるとか、操作器３の観察や操作が不要な場合は、必要によりこの操作器３を倒伏させることもできる。すると上面部１Ｄの上方が平坦となって広くなり作業に支障が生ぜず試験操作がより容易となる。
【００２５】
本発明が提供する計測制御装置の特徴は以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく種々の変形実施例を包含するものである。まず、材料試験機の種類であるが、「万能試験機」と称される試験機すなわち油圧負荷方式の試験機に限定されるものではなく、たとえばねじ送り機構による負荷方式の材料試験機の計測制御装置にも本発明は適用可能である。
【００２６】
特に、本発明の特徴の要部であるタッチパネル形の操作器３自体についてみると、図示例では正方形に近い板状矩形体をなし、その横幅は装置台１の上面部１Ｄの横幅の約１／３程度であるが、この横幅をより大きくし、たとえば１／２程度として表示面積を大きくすることもできる。さらに、大きさのみならず操作器３の設置位置を図示例のように中央でなく右端側ないしは左端側に設定することもできる。さらに形状も正方形に近い矩形体ではなく上半部を半円形にし、この上半部をアナログ表示部にするとともに下半部を図５に示すような画面とすることもできる。このような変形の操作器３Ｋは図７に示すとおりで、タッチパネル部３Ｐの上方にアナログ表示部２Ａが配置される。なお、このタッチパネル部３Ｐとアナログ表示部２Ａは、ともに液晶式表示器（ＬＣＤ）で構成される。このような操作器３Ｋはアナログ表示機２を設置していない計測制御装置に有益である。さらには操作器３を支持する支軸３Ｓの保持を装置台１上に設置した回転台上で行わせ、操作器３の向きを周囲多方向に向けさせるようにすることもできる。この場合、回転台の回転は駆動機構により行わせる方式とし、自在に向きが変わらないようにする。この操作器３の液晶表示部における表示内容のレイアウトについてであるが、図４、図５に示されるような区画に限定されず、種々の変形例が考えられる。試験条件の設定内容や負荷の制御の仕方、荷重力表示方法についても上記や図示例に限定されない。また、タッチパネル面をフレキシブルなものとすることもできる。また、図示例では装置台の上面前方を傾斜させ、この傾斜面に操作器を設置し操作性の良い例を示したが、傾斜面のない装置台の上面に設置することもでき、図示例には限定されない。本発明はこれらすべての変形実施例を包含する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明が提供する計測制御装置は、以上詳述したとおりであるから、計測制御装置における装置台とりわけその上面部の外観形状を簡略にしてかつ操作器の操作性を向上することができる。すなわち、操作器は上面部に対して起伏可能で、特に上面に倒伏できるので、装置台上方部は平坦な面を形成でき試験資料の閲覧や多用な利用をも保障する。と同時に、操作器は起立させることで操作を容易にし、特にアナログ表示機とを同時的に観察できるよう傾き角度が調節でき、視覚情報の充実を図ることができる。また、試験条件の設定や負荷の制御、および試験状態の表示操作等をタッチ方式にて容易に実現できるので必要なときに必要なキースイッチを表示でき、材料試験作業や諸操作の簡略化が図られるとともに誤操作が防止できて試験精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による計測制御装置を併設した材料試験機の外観を示す図である。
【図２】本発明による計測制御装置の外観を示す図である。
【図３】本発明による計測制御装置の外観を示す図である。
【図４】本発明の計測制御装置における操作器の操作画面を概略的に示す図である。
【図５】本発明の計測制御装置における操作器の操作画面を概略的に示す図である。
【図６】本発明の要部である操作器の取り付け構造を示す図である。
【図７】本発明の変形例の一例を示す図である。
【図８】従来における材料試験機全体の外観を示す図である。
【符号の説明】
１……装置台
１Ｄ……上面部
２……アナログ式表示機
３、３Ｋ……操作器
４……つまみ
５……油圧源スイッチ
６……機台
７……支柱
８……上クロスヘッド
９……下クロスヘッド
１０……ねじ棒
１１……試験片
ＣＢ……接続部
ＴＨ……試験機本体
ＭＤ、ＣＤ、ＫＤ……計測制御装置

Claims

試験片に対し引張試験、圧縮試験等を行う材料試験機の試験条件の設定や負荷の制御および試験状態の計測表示等を行う計測制御装置において、この計測制御装置の上面部に対して、試験条件の設定機構、負荷の制御機構、試験状態の表示機構を備えたタッチパネル形の操作器を起伏可能に設置し、前記操作器は前記材料試験機の稼動中にも倒伏可能であり、さらに、前記操作器を倒伏したときにはその操作面が前記上面部の上面に合致するようにすることを特徴とする材料試験機用計測制御装置。