JP4324726B2 - 材料試験機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験片の寸法を計測する寸法計測装置の測定結果を用いる材料試験機に関する。
【０００２】
【背景技術】
試験片の寸法を測定する寸法測定装置がたとえば特許文献１に示す公報に開示されている。しかし、従来の寸法測定装置では、試験片の測定箇所が多点の場合には、作業者がいちいち測定する個所に磁気スケールなどのプローブを位置決めする必要があり、測寸作業に不慣れな初心者には使いにくい装置であった。
【０００３】
【特許文献１】
実開平２−２１５０５号公報
【０００４】
本発明は、投入された試験片の寸法測定を自動化することができる寸法測定装置の測定結果を用いる材料試験機を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試験片の寸法計測結果と、試験条件とに基づいて前記試験片を負荷して評価する材料試験機において、試験片に設けられた無線タグとの間で情報を授受する通信手段と、無線タグから送信され通信手段で受信した試験片の形状情報と測定条件とに基づいて、投入された試験片の寸法を計測する計測手段と、計測手段で計測した試験片の寸法を通信手段により無線タグに記録する記録手段と、無線タグから読み込んだ寸法により試験条件を設定し、その設定された試験条件に基づいて試験片に負荷を与える負荷手段と、試験片に作用する荷重を検出する検出手段と、計測手段で計測され無線タグに記録されている試験片の寸法からその断面積を算出し、検出手段で検出した荷重と算出した断面積により応力を算出し、算出した応力の速度が予め定めた応力速度となるように試験片を負荷する負荷手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
―第１の実施の形態―
図１〜図６により本発明の一実施の形態による材料試験機を説明する。図１は材料試験機の正面図である。基台１の両側に一対の支柱２が立設され、一対の支柱２の上端はクロスヨーク３で接続されている。一対の支柱２の内部には不図示のねじ棹がそれぞれ支柱２に沿って配設され、クロスヘッド４にそれぞれ内設されているナットにねじ棹が螺合されている。すなわち、ねじ棹間にクロスヘッド４が横架され、ねじ棹の回転によりクロスヘッド４は昇降する。クロスヘッド４の下面にはロードセル６を介して上つかみ具７が設置され、基台１には下つかみ具８が設置されている。クロスヘッド４を上昇させて上下つかみ具間で試験片ＴＰに引張負荷を加える。リーダ／ライタ９は後述するように試験片ＴＰに装着した無線タグ１１から無線で測寸データを読み込み、その測寸データを制御装置２０へ送信する。
【０００７】
図１において、材料試験機で試験を行う試験片ＴＰの寸法は測寸装置３０で測定される。測定された試験片ＴＰは搬送ロボット１４の吸着パッド１５で吸着されて上下つかみ具７，８間に装着される。測寸装置３０は後述する。
【０００８】
図２に示すように試験片ＴＰには無線タグ１１が装着されている。無線タグ１１は半導体メモリを内蔵し、この半導体メモリには測寸情報として、たとえば試験片の形状と測定条件を示す測寸情報が記録される。試験片の形状とは、ダンベル型などであり、測定条件とは測定点数、測定間隔などである。
【０００９】
図１に示すように、測寸装置３０はこの測寸情報を受信するリーダ／ライター４０を備えている。半導体メモリには、リーダ/ライター４０を用いて誘導電磁波あるいは電波によって非接触でデータが書き込まれる。また、リーダ/ライター４０を用いて半導体メモリからデータが非接触で読み出される。
【００１０】
図３は、測寸装置３０の概略構成図である。測寸装置３０は、本体３１と、本体３１上で図示左右方向に移動する一対の横整列プレート３２，３３と、本体３１上で図示上下方向に移動する一対の縦整列プレート３４，３５と、横整列プレート３２に図示上下方向に移動可能に設けられた磁気スケール３６と、横整列プレート３３に磁気スケール３６と連動して図示上下方向に移動可能に設けられたあて板３７とを有する。各整列プレートは図示しない駆動機構により互いに逆方向に平行移動する。
【００１１】
測寸装置３０は、無線タグ１１から送られてくる測寸情報に基づいて測寸を行う。そのため、測寸装置３０は制御装置３８（図４）を備え、リーダ／ライタ４０との間でケーブルで信号の授受を行う。なお、図示は省略するが、本体３１には昇降テーブルが設けられ、測寸後、試験片ＴＰは測寸装置３０の上方まで上昇し、その位置で搬送ロボット１４の吸着パッド１５により吸着搬送される。
【００１２】
図４に示すように、制御装置２０は、主にＣＰＵで構成される演算処理装置２１と、キーボード２２と、試験開始ボタン２３ａを有する制御パネル２３と、モニタ２４とを有する。上述したリーダ/ライター９および４０と測寸装置３０の制御装置３８は演算処理装置２１と接続されている。測寸結果と試験結果はモニタ２４に表示される。モータ２５は、ねじ棹を駆動するための電動モータであり、演算処理装置２１によりその駆動が制御される。測寸情報は、試験に先立って作業者がキーボード２２から入力し、演算処理装置２１からリーダ/ライター９を経由して無線タグ１１の半導体メモリに記憶される。なお、このとき試験片ＴＰはリーダ/ライター９との間で近距離通信可能な箇所に設置する。
【００１３】
測寸装置３０による測寸方法について説明する。作業者が試験片ＴＰを測寸装置３０に投入すると、測寸装置３０は測寸を開始する。図５は測寸装置３０の制御装置３８で実行される手順を示すフローチャートである。
【００１４】
ステップＳ１において、投入された試験片ＴＰの無線タグ１１の測寸情報をリーダ／ライタ４０を介して読み込む。これにより、試験片の測定点数と測定個所を決定する。ステップＳ２では、測寸に先立って、横整列プレート３２，３３と縦整列プレート３４，３５を互いに接近する方向に移動させて試験片ＴＰを測定に適した姿勢に整列する。ステップＳ３において、磁気スケール３６と当て板３７の位置を横整列プレート３３上で決定して試験片ＴＰの寸法を測定する。
【００１５】
たとえば測寸情報が多点測定の情報である場合、磁気スケール３６と当て板３７の位置を横整列プレート３３上で順番に移動して複数の位置で寸法を測定する。
ステップＳ３ではさらに、図３（ｃ）に示すように試験片ＴＰの厚さを測るべく処理も同様に行う。ステップＳ４において、測定データをいったん制御装置３８に送信して記憶する。制御装置３８は、複数の測定点のデータを平均して、試験片ＴＰの厚みと幅を算出して記憶する。ステップＳ５において、算出された平均厚さと平均幅データをリーダ／ライタ４０を介して無線タグ１１に送信して記録する。この測寸データは、後述するように、試験に先立って無線タグ１１からリーダ／ライタ９を介して制御装置２０に送信されて試験条件として利用する。ステップＳ６に進むと、測寸装置３０の昇降テーブルを上昇して試験片ＴＰを受け渡し位置へ駆動する。
【００１６】
試験開始ボタン２３ａが操作されると、材料試験機は試験片ＴＰに対する試験を開始する。この実施の形態では、制御装置２０で受信した無線タグ１１の測寸データに基づいて試験を行う。以下説明する。
【００１７】
図６は材料試験機の制御装置２０で実行される試験手順を示すフローチャートである。図６のステップＳ１１において、搬送ロボット１４は測寸装置３０の受け渡し位置の試験片ＴＰを吸着パッド１５で吸着し、上下つかみ具７，８間に試験片ＴＰを装着する。ステップＳ１２において、試験片ＴＰの無線タグ１１から測寸データを読み込む。例えば、試験条件として応力速度一定制御が設定されている場合は次のように測寸データを用いる。ステップＳ１３において、読み込まれた試験片ＴＰの幅平均と厚さ平均から断面積を算出する。ステップＳ１４においてモータ２５を駆動させて応力速度一定制御を開始する。制御装置２０はロードセル６から検出される荷重値を断面積で除して応力を算出し、この応力値が一定の速度で増加するように駆動モータ２５を制御する。ステップＳ１５で試験終了が判定されるまでステップＳ１４を繰り返し実行する。ステップＳ１５で試験終了と判定されると、この手順を終了する。
【００１８】
以上説明した実施の形態では、試験片ＴＰに無線タグ１１を取り付け、その無線タグ１１に試験片の測寸情報を記録する。測寸装置３０はリーダ/ライター４０を介してその情報を読み取り、測寸情報に基づいて複数の測定箇所を設定し、各箇所を自動測寸する。測寸データはリーダ/ライター４０を介して無線タグ１１に書き込まれる。試験に際して材料試験機は無線タグ１１から測寸データを読み込み、測寸データに基づいて応力速度一定制御を実行する。したがって、次のような作用効果を得ることができる。
【００１９】
（１）試験片の情報を測寸装置３０に予め入力することなく、投入された試験片に応じた自動測寸が可能となる。
（２）測寸データを作業者が材料試験機の制御装置２０に入力することなく、試験片の断面積を試験条件として自動設定でき、操作性が向上する。
【００２０】
−第２の実施の形態−
図７は、図２に示した無線タグ１１を装着した試験片ＴＰの自動材料試験機の一例を示す。試験片収納マガジン１０１の収納部１０１ａには、試験片ＴＰが積層して収容される。試験片収納マガジン１０１に収容された試験片ＴＰのうちの上端の試験片を吸着装置１０２に吸着して搬送装置１０３で搬送する。なお、モータ１０８を回転すると試験片受け板１０９が上方に上昇して１枚の試験片ＴＰを収納マガジン１０１の上部へ押し上げることができる。１１０はねじ棒である。
【００２１】
搬送途中でリーダ／ライター１０４で無線タグ１１の測寸情報を読取り、測寸情報を制御回路１０５のメモリに格納する。制御回路１０５は、メモリに格納された測寸情報に従って、測寸装置１０７の測寸条件を設定する。次に、試験片ＴＰを吸着装置１０２と搬送装置１０３により測寸装置１０７に搬送する。測寸装置１０７は、設定された測寸情報に基づいて試験片ＴＰの測寸を行う。測寸データは制御回路１０５に送信され、データ処理演算、たとえば、多点測定データの平均値処理などを実行する。測寸を終了した試験片１０２は、吸着装置１０２と搬送装置１０３で試験片ＴＰを材料試験機本体１０６にセットして、設定された試験条件に従って試験片ＴＰの試験を行う。試験条件は、たとえば上述した応力速度一定試験である。この例では、制御回路１０５で算出した平均値を用いて試験片断面積を算出する。
【００２２】
この自動材料試験機によれば、応力速度一定制御を指示するだけで、測寸装置１０７における測寸条件と材料試験機における試験条件を事前に入力する必要がない。その結果、作業性がよい材料試験機を提供できる。
【００２３】
以上の実施の形態における負荷手段は一対のねじ棹とクロスヘッド４で構成したが、その他、種々の形式の材料試験機の負荷機構を用いることができる。無線タグは、半導体メモリを備え、近距離通信により試験片に関する各種情報を授受できるものであって、試験片に装着できるものであれば、その形式は問わない。リーダ／ライタ９，４０は通信手段として機能する。計測手段は磁気スケール３６に限定されない。測寸装置３０として、ダンベル状試験片用として縦横に整列プレートを用いるものとしたが、整列される方式もこれに限定されない。試験条件として応力速度一定制御を説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、測定した試験データの出力処理の演算時に無線タグから読み込んだ寸法を使用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、試験片に無線タグを装着し、通信手段により無線タグの測寸に必要な測寸情報を無線で読み込み、その測寸情報により測寸条件を設定するようにしたので、測寸の自動化を図ることができる。測寸情報を記録したバーコードを光学式リーダにより読み込む方式に比べて、無線タグ方式を採用することにより、リーダとして機能する通信手段の設置自由度が向上する。また、無線タグに記録した測寸データを用いて試験条件を自動設定することができるので、材料試験機の試験条件設定作業が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による材料試験機の一実施の形態を示す図
【図２】試験片の斜視図
【図３】図１の測寸装置の概略構成を示す図
【図４】図１の制御装置を説明するブロック図
【図５】測寸用制御装置３８で実行される測寸処理手順を示すフローチャート
【図６】材料試験機の試験処理手順を示すフローチャート
【図７】本発明による材料試験機の他の実施の形態である自動材料試験機を示す図
【符号の説明】
４：クロスヘッド ７：上つかみ具
８：下つかみ具 ９，４０：リーダ／ライター
１１：無線タグ ２０：制御装置
３０：測寸装置 ３６：磁気スケール
３８：制御装置 ９，４０：リーダ／ライター

Claims (1)

1. 試験片の寸法計測結果と、試験条件とに基づいて前記試験片を負荷して評価する材料試験機において、
   前記試験片に設けられた無線タグとの間で情報を授受する通信手段と、
   前記無線タグから送信され前記通信手段で受信した試験片の形状情報と測定条件とに基づいて、投入された試験片の寸法を計測する計測手段と、
   前記計測手段で計測した前記試験片の寸法を前記通信手段により前記無線タグに記録する記録手段と、
   前記無線タグから読み込んだ前記寸法により前記試験条件を設定し、その設定された試験条件に基づいて前記試験片に負荷を与える負荷手段と、
   前記試験片に作用する荷重を検出する検出手段と、
   前記計測手段で計測され無線タグに記録されている前記試験片の寸法からその断面積を算出し、前記検出手段で検出した荷重と前記算出した断面積により応力を算出し、算出した応力の速度が予め定めた応力速度となるように前記試験片を負荷する前記負荷手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする材料試験機。

Images