JP6078990B2 - 材料試験機 - Google Patents

Description

この発明は、試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機に関する。

このような材料試験機においては、試験片の両端部を一対のつかみ具により把持した状態で、つかみ具の一方を他方に対して近接または離隔させることによって試験片に負荷を与えている。一般的には、一対のつかみ具のうちの一方は、テーブルに対して固定されており、他方のつかみ具は負荷機構の駆動によりテーブルに対して昇降するクロスヘッドに支持されている。そして、試験片の両端部をこれらのつかみ具で把持した状態でクロスヘッドを昇降させることにより、試験片に負荷を与える構成となっている。

このような材料試験機においては、リターンボタンが配設されている。このリターンボタンが押圧された場合には、クロスヘッドが原点位置まで移動するリターン動作（原点復帰動作）が実行される。また、特許文献１には、つかみ具に関する情報を予め取得しておき、つかみ具を装着した後につかみ具間距離を設定することにより、つかみ具の種類にかかわらず設定されたつかみ具間距離が得られるように自動的にクロスヘッドが移動する材料試験機が開示されている。

特開２００２−３６５１８８号公報

このような材料試験機において、つかみ具を形状の異なるものと交換した場合や、形状の異なる試験片を使用する場合等においては、つかみ具間距離やつかみ具とサンプルの間の距離が変更されることから、原点をリセット(再設定)する必要がある。原点のリセット作業を行わないまま、リターン操作を行った場合には、つかみ具同士が衝突して破損を生じたり、衝突による衝撃によりロードセルに破損を生じたりする可能性がある。

しかしながら、作業者はこのリセット作業の実行を忘れる場合がある。また、特許文献１に記載されたような構成を採用したとしても、つかみ具間距離の設定等を誤った場合には、同様の問題が発生する。

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、リターン動作時に治具同士の衝突を効果的に防止することが可能な材料試験機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機において、前記試験片を把持する一対のつかみ具と、前記一対のつかみ具のうちの一方を支持して移動することにより、前記一対のつかみ具間の距離を変更して前記試験片に試験力を付与するクロスヘッドと、前記クロスヘッドの原点位置を記憶する記憶部と、前記クロスヘッドを原点位置に移動させるためのリターン操作部と、前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶するためのリセット操作部と、電源の投入後、前記リセット操作部が操作されるまで、前記リターン操作部が操作されても前記クロスヘッドの原点位置への移動を禁止する原点復帰禁止部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機において、前記試験片を把持する一対のつかみ具と、前記一対のつかみ具のうちの一方を支持して移動することにより、前記一対のつかみ具間の距離を変更して前記試験片に試験力を付与するクロスヘッドと、前記クロスヘッドの原点位置を記憶する記憶部と、前記クロスヘッドを原点位置に移動させるためのリターン操作部と、電源投入時および／または材料試験の開始時に、前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる原点位置再設定部とを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機において、前記試験片を把持する一対のつかみ具と、前記一対のつかみ具のうちの一方を支持して移動することにより、前記一対のつかみ具間の距離を変更して前記試験片に試験力を付与するクロスヘッドと、前記クロスヘッドの原点位置を記憶する記憶部と、前記クロスヘッドを原点位置に移動させるためのリターン操作部と、前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶するためのリセット操作部と、電源の投入後、前記リセット操作部が操作されるまで、前記リターン操作部が操作されても前記クロスヘッドの原点位置への移動を禁止する原点復帰禁止部と、電源投入時または材料試験の開始時に、前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる原点位置再設定部とを備え、前記原点復帰禁止部および前記原点位置再設定部を制御することにより、前記リセット操作部が操作されるまで前記リターン操作部が操作されても前記クロスヘッドの原点位置への移動を禁止する第１の動作と、電源投入時に前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる第２の動作と、材料試験の開始時に前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる第３の動作の少なくとも一つを実行する制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電源の投入後にリセット操作部が操作されるまでリターン動作を禁止することから、リセット操作を行わずにリターン動作が実行されてつかみ具同士が衝突するという現象を効果的に防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、電源投入時および／または材料試験の開始時に原点位置を現在のクロスヘッドの位置に再設定することから、リセット操作を行わずにリターン動作が実行されてつかみ具同士が衝突するという現象を効果的に防止することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、第１、第２、第３動作の少なくとも一つを実行することにより、リセット操作を行わずにリターン動作が実行されてつかみ具同士が衝突するという現象を効果的に防止することが可能となる。

この発明に係る材料試験機の概要図である。 第１実施形態に係る制御部２３を含む材料試験機の制御系を示すブロック図である。 第２実施形態に係る制御部２３を含む材料試験機の制御系を示すブロック図である。 第３実施形態に係る制御部２３を含む材料試験機の制御系を示すブロック図である。

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。

この材料試験機は、テーブル１６と、床面に立設された一対の支柱１９と、各支柱１９の内部におけるテーブル１６上に鉛直方向を向く状態で回転可能に立設された一対のねじ棹１１と、これらのねじ棹１１に沿って移動可能なクロスヘッド１３と、このクロスヘッド１３を移動させて試験片１０に対して試験力を付与するための負荷機構３０とを備える。なお、図１においては、一対の支柱１９のうち紙面左側の支柱１９を取り払った状態を図示している。

クロスヘッド１３は、一対のねじ棹１１に対して、図示を省略したナットを介して連結されている。各ねじ棹１１の下端部は、負荷機構３０に連結されており、負荷機構３０における動力源としての後述するモータ３１からの動力が、一対のねじ棹１１に伝達される構成となっている。一対のねじ棹１１が同期して回転することにより、クロスヘッド１３は、これら一対のねじ棹１１に沿って昇降する。

クロスヘッド１３には、試験片１０の上端部を把持するための上つかみ具２１が付設されている。一方、テーブル１６には、試験片１０の下端部を把持するための下つかみ具２２が付設されている。引っ張り試験を行う場合には、試験片１０の両端部をこれらの上つかみ具２１および下つかみ具２２により把持した状態で、クロスヘッド１３を上昇させることにより、試験片１０に試験力（引張荷重）を負荷する。このときに、試験片１０に作用する試験力はロードセル１４によって検出され、制御部２３に入力される。また、試験片１０は、図示を省略したカメラを備えた伸び計、または、接触式の伸び計によりその変位量が測定される。

図２は、第１実施形態に係る制御部２３を含む材料試験機の制御系を示すブロック図である。

制御部２３はＣＰＵ等を備えるコンピュータやシーケンサーによって構成される。図１およびこの図に示すように、この制御部２３には、液晶ディスプレイ等からなる表示部２５と、タッチパネル２６と、マウスおよびキーボード等を有する入力部２４と、ロードセル１４と、負荷機構３０が接続される。そして、制御部２３は、ロードセル１４からの試験力データや図示を省略した伸び計からのデータを取り込んで、データ処理を実行する。このような制御部２３での演算等の処理により、試験片１０に対する試験力と試験片１０における標点間の距離の変位量が求められる。

この制御部２３は、記憶部２７と接続されている。この記憶部２７には、クロスヘッド１３の原点位置が記憶されている。

この図に示すように、上述した負荷機構３０は、クロスヘッド１３を昇降するためのモータ３１を備える。クロスヘッド１３の昇降動作は、制御部２３がモータ３１を制御することにより制御される。また、上述した入力部２４は、クロスヘッド１３を原点位置に移動させるためのリターン操作部としてのリターンボタン２８と、記憶部２７に記憶した原点位置を現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して再度記憶部２７に記憶するためのリセット操作部としてのリセットボタン２９とを備える。リターンボタン２８の操作信号とリセットボタン２９の操作信号は、入力部２４より制御部２３に送信される。

なお、タッチパネル２６には、上述した入力部２４におけるリターンボタン２８およびリセットボタン２９と同様の機能を有する一対の操作ボタンが表示される。入力部２４におけるリターンボタン２８およびリセットボタン２９を操作する代わりに、このタッチパネル２６に表示されたリターンボタン２８に相当するボタンおよびリセットボタン２９に相当するボタンを操作するようにしてもよい。

さらに、この第１実施形態に係る制御部２３は、材料試験機の電源の投入後、入力部２４におけるリセットボタン２９が操作されるまで、入力部２４におけるリターンボタン２８が操作された場合であっても、クロスヘッド１３の原点位置への移動を禁止するための原点復帰禁止部４１を備える。

この第１実施形態に係る制御部２３を有する材料試験機においては、材料試験機の電源が投入された後、リセットボタン２９が操作されたか否かを監視している。材料試験に使用する上つかみ具２１や下つかみ具２２、あるいは、試験片１０の種類に対応した適切な位置にクロスヘッド１３を移動させた状態でリセットボタン２９が操作され、リセット動作が実行された場合には、原点復帰禁止部４１は、リターンボタン２８が操作されたときに、モータ３１の駆動によりクロスヘッド１３が移動して原点位置に復帰することを許容する。この時には、リセットボタン２９が操作されたときのクロスヘッド１３の位置が、新たな原点位置として記憶部２７に記憶される。

一方、材料試験機の電源が投入された場合、最初にリセットボタン２９が押されるまでの間は、表示部２５およびタッチパネル２６にリセット操作を促すメッセージを表示する。この注意メッセージは例えば「リセット操作を行ってください」という内容のものである。また、メッセージ表示部中にもリセットボタンがあり、これが押された場合、リセットボタン２９が押された時と同じ、原点位置の再設定処理が行われる。原点位置の再設定が行われない状態でリターンボタン２８が操作された場合においては、原点復帰禁止部４１は、リターンボタン２８が操作された場合であっても、クロスヘッド１３が原点位置に向けて移動することを禁止すると共に、警告音を発生させる。リセットボタン２９またはメッセージ表示部中のリセットボタン操作により、クロスヘッド１３の位置が、新たな原点位置として記憶部２７に記憶されるとメッセージが消え、リターンボタン２８の操作が可能になる。

この第１実施形態に係る制御部２３を有する材料試験機においては、電源の投入後に、クロスヘッド１３が適切な位置に配置されたときにリセット動作が行われてリセットボタン２９が操作されるまでリターン動作を禁止することから、リセット操作を行わずにリターン動作が実行されて上つかみ具２１と下つかみ具２２とが衝突するという現象を効果的に防止することが可能となる。

次に、この発明の第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係る制御部２３を含む材料試験機の制御系を示すブロック図である。

制御部２３はＣＰＵ等を備えるコンピュータやシーケンサーによって構成される。図１およびこの図に示すように、この制御部２３には、液晶ディスプレイ等からなる表示部２５と、タッチパネル２６と、マウスおよびキーボード等を有する入力部２４と、ロードセル１４と、負荷機構３０が接続される。そして、制御部２３は、ロードセル１４からの試験力データや図示を省略した伸び計からのデータを取り込んで、データ処理を実行する。このような制御部２３での演算等の処理により、試験片１０に対する試験力と試験片１０における標点間の距離の変位量が求められる。

この制御部２３は、記憶部２７と接続されている。この記憶部２７には、クロスヘッド１３の原点位置が記憶されている。

この図に示すように、上述した負荷機構３０は、クロスヘッド１３を昇降するためのモータ３１を備える。クロスヘッド１３の昇降動作は、制御部２３がモータ３１を制御することにより制御される。また、上述した入力部２４は、クロスヘッド１３を原点位置に移動させるためのリターン操作部としてのリターンボタン２８と、記憶部２７に記憶した原点位置を現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して再度記憶部２７に記憶するためのリセット操作部としてのリセットボタン２９とを備える。リターンボタン２８の操作信号とリセットボタン２９の操作信号は、入力部２４より制御部２３に送信される。

なお、タッチパネル２６には、上述した入力部２４におけるリターンボタン２８およびリセットボタン２９と同様の機能を有する一対の操作ボタンが表示される。入力部２４におけるリターンボタン２８およびリセットボタン２９を操作する代わりに、このタッチパネル２６に表示されたリターンボタン２８に相当するボタンおよびリセットボタン２９に相当するボタンを操作するようにしてもよい。

さらに、この第２実施形態に係る制御部２３は、材料試験機の電源投入時または材料試験の開始時に、記憶部２７に記憶されている原点位置を、現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して、再度記憶部２７に記憶させるための原点位置再設定部４２を備える。

この第２実施形態に係る制御部２３を有する材料試験機においては、材料試験機の電源が投入された時、材料試験を開始するとき、あるいはその両方の時に、原点位置再設定部４２が、記憶部２７に記憶されている原点位置を、現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して、再度記憶部２７に記憶させる。すなわち、この材料試験機においては、材料試験機の電源が投入された時、材料試験を開始するとき、あるいはその両方の時に、そのときのクロスヘッド１３の位置が、新たな原点位置として記憶部２７に記憶される。

この第２実施形態に係る制御部２３を有する材料試験機においては、材料試験機の電源が投入された時、材料試験を開始するとき、あるいはその両方の時に、衝突等が生じていない現在のクロスヘッド１３の位置を原点位置として再設定することから、操作者が間違って行う想定外の操作による場合も含めて、いつリターン動作が実行されても、上つかみ具２１と下つかみ具２２とが衝突するという現象を効果的に防止することが可能となる。

次に、この発明の第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態に係る制御部２３を含む材料試験機の制御系を示すブロック図である。

制御部２３はＣＰＵ等を備えるコンピュータやシーケンサーによって構成される。図１およびこの図に示すように、この制御部２３には、液晶ディスプレイ等からなる表示部２５と、タッチパネル２６と、マウスおよびキーボード等を有する入力部２４と、ロードセル１４と、負荷機構３０が接続される。そして、制御部２３は、ロードセル１４からの試験力データや図示を省略した伸び計からのデータを取り込んで、データ処理を実行する。このような制御部２３での演算等の処理により、試験片１０に対する試験力と試験片１０における標点間の距離の変位量が求められる。

この制御部２３は、記憶部２７と接続されている。この記憶部２７には、クロスヘッド１３の原点位置が記憶されている。

この図に示すように、上述した負荷機構３０は、クロスヘッド１３を昇降するためのモータ３１を備える。クロスヘッド１３の昇降動作は、制御部２３がモータ３１を制御することにより制御される。また、上述した入力部２４は、クロスヘッド１３を原点位置に移動させるためのリターン操作部としてのリターンボタン２８と、記憶部２７に記憶した原点位置を現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して再度記憶部２７に記憶するためのリセット操作部としてのリセットボタン２９とを備える。リターンボタン２８の操作信号とリセットボタン２９の操作信号は、入力部２４より制御部２３に送信される。

なお、タッチパネル２６には、上述した入力部２４におけるリターンボタン２８およびリセットボタン２９と同様の機能を有する一対の操作ボタンが表示される。入力部２４におけるリターンボタン２８およびリセットボタン２９を操作する代わりに、このタッチパネル２６に表示されたリターンボタン２８に相当するボタンおよびリセットボタン２９に相当するボタンを操作するようにしてもよい。

さらに、この第３実施形態に係る制御部２３は、材料試験機の電源の投入後、入力部２４におけるリセットボタン２９が操作されるまで、入力部２４におけるリターンボタン２８が操作された場合であっても、クロスヘッド１３の原点位置への移動を禁止するための原点復帰禁止部４１と、材料試験機の電源投入時または材料試験の開始時に、記憶部２７に記憶されている原点位置を、現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して、再度記憶部２７に記憶させるための原点位置再設定部４２とを備える。

この第３実施形態に係る制御部２３を有する材料試験機においては、リセットボタン２９が操作されるまでリターンボタン２８が操作されてもクロスヘッド１３の原点位置への移動を禁止する第１の動作と、電源投入時に記憶部２７に記憶した原点位置を現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して再度記憶部２７に記憶させる第２の動作と、材料試験の開始時に記憶部２７に記憶した原点位置を現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して再度記憶部２７に記憶させる第３の動作のいずれかを予め選択しておく。この選択時には、第１の動作、第２の動作、第３の動作のいずれか一つを選択してもよく、これらの複数あるいは全てを選択してもよい。

第１の動作が選択された場合においては、材料試験機の電源が投入された後、リセットボタン２９が操作されたか否かを監視している。材料試験に使用する上つかみ具２１や下つかみ具２２、あるいは、試験片１０の種類に対応した適切な位置にクロスヘッド１３を移動させた状態でリセットボタン２９が操作され、リセット動作が実行された場合には、原点復帰禁止部４１は、リターンボタン２８が操作されたときに、モータ３１の駆動によりクロスヘッド１３が移動して原点位置に復帰することを許容する。この時には、リセットボタン２９が操作されたときのクロスヘッド１３の位置が、新たな原点位置として記憶部２７に記憶される。一方、材料試験機の電源が投入された後、リセットボタン２９が操作されることなしにリターンボタン２８が操作された場合においては、原点復帰禁止部４１は、リターンボタン２８が操作された場合であっても、クロスヘッド１３が原点位置に向けて移動することを禁止する。そして、この場合においては、原点復帰禁止部４１は、表示部２５およびタッチパネル２６に警告メッセージを表示し、あるいは、警告音を発生させる。また、電源投入後において、最初にリセットボタン２９が押されるまでの間は表示部２５にリセット操作を促すための例えば「リセット操作を行ってください」という注意メッセージの表示を行う。

また、第２の動作が選択された場合においては、材料試験機の電源が投入された時に、原点位置再設定部４２が、記憶部２７に記憶されている原点位置を、現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して、再度記憶部２７に記憶させる。すなわち、第２の動作が選択された場合においては、材料試験機の電源が投入された時に、そのときのクロスヘッド１３の位置が、新たな原点位置として記憶部２７に記憶される。

さらに、第３の動作が選択された場合においては、材料試験を開始する時に、原点位置再設定部４２が、記憶部２７に記憶されている原点位置を、現在のクロスヘッド１３の位置に再設定して、再度記憶部２７に記憶させる。すなわち、第３の動作が選択された場合においては、材料試験を開始する時に、そのときのクロスヘッド１３の位置が、新たな原点位置として記憶部２７に記憶される。

なお、上記第１から第３の動作のうち選択するのは１つに限られず、２つ以上を選択してもよい。例えば、第１と第３の動作の２つを選択することも可能であり、第２と第３の２つの動作を選択することも可能である。第１から第３の動作の３つ全てを選択しても材料試験機として動作する上での問題はない。

この第３実施形態に係る制御部２３を有する材料試験機においては、リセットボタン２９が操作されるまでリターン動作を禁止する動作と、材料試験機の電源が投入された時や、材料試験を開始する時に現在のクロスヘッド１３の位置を原点位置として再設定する動作とを選択して実行することから、材料試験を実行するときの作業態様に適合した動作で、上つかみ具２１と下つかみ具２２とが衝突するという現象を効果的に防止することが可能となる。

１０ 試験片
１１ ねじ棹
１３ クロスヘッド
１４ ロードセル
１６ テーブル
１９ 支柱
２１ 上つかみ具
２２ 下つかみ具
２３ 制御部
２４ 入力部
２５ 表示部
２６ タッチパネル
２７ 記憶部
２８ リターンボタン
２９ リセットボタン
３０ 負荷機構
３１ モータ
４１ 原点復帰禁止部
４２ 原点位置再設定部

Claims (3)

1. 試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機において、
   前記試験片を把持する一対のつかみ具と、
   前記一対のつかみ具のうちの一方を支持して移動することにより、前記一対のつかみ具間の距離を変更して前記試験片に試験力を付与するクロスヘッドと、
   前記クロスヘッドの原点位置を記憶する記憶部と、
   前記クロスヘッドを原点位置に移動させるためのリターン操作部と、
   前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶するためのリセット操作部と、
   電源の投入後、前記リセット操作部が操作されるまで、前記リターン操作部が操作されても前記クロスヘッドの原点位置への移動を禁止する原点復帰禁止部と、
   を備えたことを特徴とする材料試験機。
2. 試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機において、
   前記試験片を把持する一対のつかみ具と、
   前記一対のつかみ具のうちの一方を支持して移動することにより、前記一対のつかみ具間の距離を変更して前記試験片に試験力を付与するクロスヘッドと、
   前記クロスヘッドの原点位置を記憶する記憶部と、
   前記クロスヘッドを原点位置に移動させるためのリターン操作部と、
   電源投入時および／または材料試験の開始時に、前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる原点位置再設定部と、
   を備えたことを特徴とする材料試験機。
3. 試験片に対して試験力を付与することにより材料試験を実行する材料試験機において、
   前記試験片を把持する一対のつかみ具と、
   前記一対のつかみ具のうちの一方を支持して移動することにより、前記一対のつかみ具間の距離を変更して前記試験片に試験力を付与するクロスヘッドと、
   前記クロスヘッドの原点位置を記憶する記憶部と、
   前記クロスヘッドを原点位置に移動させるためのリターン操作部と、
   前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶するためのリセット操作部と、
   電源の投入後、前記リセット操作部が操作されるまで、前記リターン操作部が操作されても前記クロスヘッドの原点位置への移動を禁止する原点復帰禁止部と、電源投入時または材料試験の開始時に、前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる原点位置再設定部とを備え、前記原点復帰禁止部および前記原点位置再設定部を制御することにより、前記リセット操作部が操作されるまで前記リターン操作部が操作されても前記クロスヘッドの原点位置への移動を禁止する第１の動作と、電源投入時に前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる第２の動作と、材料試験の開始時に前記記憶部に記憶した原点位置を現在の前記クロスヘッドの位置に再設定して再度前記記憶部に記憶させる第３の動作の少なくとも一つを実行する制御部と、
   を備えたことを特徴とする材料試験機。
   

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