JP6455390B2

JP6455390B2 - High temperature test apparatus and high temperature test method

Info

Publication number: JP6455390B2
Application number: JP2015202620A
Authority: JP
Inventors: 健岡村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2035-10-14
Also published as: JP2017075814A

Description

この発明は、高温炉内に配置した試験片に対し、試験力を負荷する高温試験装置および高温試験方法に関する。 The present invention relates to a high temperature test apparatus and a high temperature test method for applying a test force to a test piece arranged in a high temperature furnace.

高温下で試験片に試験荷重を加える試験装置として、テーブルと、テーブル上に立設された一対のねじ棹に両端を螺合させ、一対のねじ棹を同期して動作させることにより昇降するクロスヘッドとを備え、テーブルとクロスヘッドとの間の試験位置に配置した試験片を囲む管状の高温炉を配設した高温試験装置が知られている（特許文献１参照）。この種の高温試験装置では、テーブルとクロスヘッドとに取り付けた治具につかみ具を高温炉に挿通するように連結し、つかみ具に把持させた試験片を高温炉内で加熱しながら試験荷重を付与する。 As a test device that applies a test load to a test piece at a high temperature, a cross that goes up and down by screwing both ends to a table and a pair of screw rods erected on the table and operating the pair of screw rods synchronously 2. Description of the Related Art A high temperature test apparatus including a head and having a tubular high temperature furnace surrounding a test piece disposed at a test position between a table and a cross head is known (see Patent Document 1). In this type of high-temperature test equipment, the gripping tool is connected to a jig attached to the table and the crosshead so as to be inserted into the high-temperature furnace, and the test load held in the high-temperature furnace is heated while the test piece gripped by the gripping tool is heated. Is granted.

鋼鉄材料、耐熱材料などの高温条件下における引張試験に関し、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｇ０５６７（対応国際規格：ＩＳＯ６８９２−２）においては「鉄鋼材料および耐熱合金の高温引張試験方法」が規定されている。高温下での引張試験では、試験片を加熱する際の温度精度・温度分布が、この規格条件を満足している必要がある。このような試験のための高温試験装置に配設されている管状の高温炉は、抵抗加熱方式の発熱体（ヒーター）を備えた非密閉型の電気炉であり、炉外から流入する空気による炉内温度の変動が、試験片に貼設するなどして試験片の温度を直接測定する温度センサの読みに与える影響を最小限のものとなるように設計されている。 JIS (Japanese Industrial Standards) G0567 (corresponding international standard: ISO 6872-2) stipulates “High temperature tensile test method for steel materials and heat-resistant alloys” regarding tensile testing of steel materials and heat-resistant materials under high-temperature conditions. . In a tensile test at a high temperature, the temperature accuracy and temperature distribution when the test piece is heated must satisfy this standard condition. The tubular high-temperature furnace disposed in the high-temperature test apparatus for such a test is an unsealed electric furnace equipped with a resistance heating type heating element (heater), and is based on air flowing from outside the furnace. It is designed to minimize the influence of fluctuations in the furnace temperature on the reading of a temperature sensor that directly measures the temperature of the test piece, such as by sticking it to the test piece.

図３は、従来の高温炉１４０の温度制御を説明する概要図である。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the temperature control of the conventional high-temperature furnace 140.

試験片ＴＰは、接続ロッド２５ａを介して上治具２１に連結された上つかみ具２６と、接続ロッド２５ｂを介して下治具２２に連結された下つかみ具２７とに両端を把持され、高温炉１４０内に配置される。高温炉１４０は、上つかみ具２６と、試験片ＴＰと、下つかみ具２７とを覆う長さを有する管状高温炉であり、高温炉４０の内壁の、高温炉４０の長手方向における上段、中段、下段の３つの領域には、上つかみ具２６、試験片ＴＰ、下つかみ具２７をそれぞれ囲むように、ヒーター４１ａ、ヒーター４１ｂおよびヒーター４１ｃが配設されている。また、試験片ＴＰには、試験片ＴＰの温度を検出し測定するための３個の温度センサ１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃが試験片ＴＰの上段、中段、下段の位置にそれぞれ貼設されている。 The test piece TP is gripped at both ends by an upper grip 26 connected to the upper jig 21 via the connection rod 25a and a lower grip 27 connected to the lower jig 22 via the connection rod 25b. It is arranged in the high temperature furnace 140. The high temperature furnace 140 is a tubular high temperature furnace having a length that covers the upper gripping tool 26, the test piece TP, and the lower gripping tool 27, and the upper and middle stages of the inner wall of the high temperature furnace 40 in the longitudinal direction of the high temperature furnace 40. In the lower three regions, a heater 41a, a heater 41b and a heater 41c are disposed so as to surround the upper gripping tool 26, the test piece TP, and the lower gripping tool 27, respectively. In addition, three temperature sensors 143a, 143b, and 143c for detecting and measuring the temperature of the test piece TP are attached to the test piece TP at the upper, middle, and lower positions, respectively.

３個の温度センサ１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃのうち、上段と下段の温度センサ１４３ａ、１４３ｃは、それぞれの検出値を表示する温度モニタ１５５ａ、１５５ｃに接続され、中段の温度センサ１４３ｂは、温度モニタ付の温度調節器１５６に接続されている。また、高温炉１４０の上段、中段、下段の各領域に配設されたヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、それぞれ電力調整器１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃに接続され、さらに、電力調整器１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃは、可変抵抗器１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃを介して、中段の温度センサ１４３ｂの検出値が入力される温度モニタ付の温度調整器１５６に接続される。 Of the three temperature sensors 143a, 143b, and 143c, the upper and lower temperature sensors 143a and 143c are connected to temperature monitors 155a and 155c that display the detected values, and the middle temperature sensor 143b has a temperature monitor. The temperature controller 156 is connected. The heaters 41a, 41b, and 41c disposed in the upper, middle, and lower regions of the high-temperature furnace 140 are connected to the power regulators 151a, 151b, and 151c, respectively, and further, the power regulators 151a, 151b, and 151c. Is connected via a variable resistor 154a, 154b, 154c to a temperature regulator 156 with a temperature monitor to which the detection value of the middle temperature sensor 143b is input.

この温度調整器１５６は、中段の温度センサ１４３ｂの検出値を表示するとともに、中段の温度センサ１４３ｂの検出値に応じて、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの設定温度を一括して調整している。温度調整器１５６からの出力に対して、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの個々の容量の違いや炉外からの空気流入の影響等に対応したヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃへの入力の調整は、可変抵抗器１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃのそれぞれの抵抗値を変更することにより行っている。 The temperature adjuster 156 displays the detection value of the middle temperature sensor 143b and collectively adjusts the set temperatures of the heaters 41a, 41b, and 41c according to the detection value of the middle temperature sensor 143b. Adjustment of the input to the heaters 41a, 41b, 41c corresponding to the difference in individual capacity of the heaters 41a, 41b, 41c, the influence of air inflow from the outside of the furnace, etc. is variable with respect to the output from the temperature regulator 156 This is done by changing the resistance values of the resistors 154a, 154b, and 154c.

特開平１０−３８７７８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-38778

従来の高温炉１４０の温度調整は、試験片ＴＰの中央を測定点として制御を行う温度調整器１５６からの１つの出力に対して、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃがほぼ同じ挙動を示す。すなわち、温度調節器１５６の設定温度が上がれば、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃのすべての加熱温度が上がることになる。これは、試験片ＴＰの上下の測定点の入力に応じたヒーター４１ａおよびヒーター４１ｃの温度調整を個別に異なるタイミングで行うと、高温炉１４０内では、各ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃはそれぞれの加熱の影響を受け合うため、個別調整では試験片ＴＰの温度を目標温度に収束させることが難しくなり、かえって温度制御が不安定化するためである。したがって、従来は試験片ＴＰを加熱するときの温度の上げ下げを、３つのヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃで同時に行えるように１つの温度調節器１５６で設定温度の調整を行っていた。そして、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの炉内での配置や容量等の違いに応じた調整を、可変抵抗器１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃを用いて行っていた。 In the conventional temperature adjustment of the high-temperature furnace 140, the heaters 41a, 41b, and 41c exhibit substantially the same behavior with respect to one output from the temperature adjuster 156 that controls the center of the test piece TP as a measurement point. That is, if the set temperature of the temperature controller 156 increases, all the heating temperatures of the heaters 41a, 41b, and 41c increase. This is because when the temperature adjustment of the heater 41a and the heater 41c according to the input of the upper and lower measurement points of the test piece TP is individually performed at different timings, each heater 41a, 41b, 41c is heated in the high temperature furnace 140. This is because the individual control makes it difficult to converge the temperature of the test piece TP to the target temperature, and the temperature control becomes unstable. Therefore, conventionally, the set temperature is adjusted by one temperature controller 156 so that the temperature when the test piece TP is heated can be increased and decreased simultaneously by the three heaters 41a, 41b, and 41c. And adjustment according to the difference in arrangement | positioning, a capacity | capacitance, etc. in the furnace of the heaters 41a, 41b, 41c was performed using the variable resistors 154a, 154b, 154c.

一方で、可変抵抗器１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃの抵抗値の調整は、オペレータにとって難しい作業であり、最適な抵抗値の設定までに時間がかかるという問題があった。また、試験片ＴＰに温度センサ１４３ａを接触させて測定した温度に基づいてヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの加熱制御を行うため、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃから試験片ＴＰへの温度の伝わり方の遅さが制御遅れとなり、温度調節器１５６におけるＰＩＤ制御のオートチューニングが機能しないという問題が生じていた。さらに、制御遅れにより試験片ＴＰの温度が目標温度を超えてしまうと、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの加熱温度を下げても、試験片ＴＰが目標温度に下がるまでに時間がかり、試験規格に規定された温度条件を満たす高温試験を行うのが困難となる場合もある。 On the other hand, the adjustment of the resistance values of the variable resistors 154a, 154b, and 154c is a difficult task for the operator, and there is a problem that it takes time to set an optimum resistance value. Further, since the heating control of the heaters 41a, 41b, 41c is performed based on the temperature measured by bringing the temperature sensor 143a into contact with the test piece TP, the way in which the temperature is transmitted from the heaters 41a, 41b, 41c to the test piece TP is delayed. Therefore, there is a problem that the auto-tuning of PID control in the temperature controller 156 does not function. Furthermore, if the temperature of the test piece TP exceeds the target temperature due to a control delay, it takes time for the test piece TP to fall to the target temperature even if the heating temperature of the heaters 41a, 41b, 41c is lowered, and is specified in the test standard. It may be difficult to perform a high temperature test that satisfies the specified temperature conditions.

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、高温炉内の試験片を短時間で目標温度に到達させることができるとともに、安定した温度制御を行うことが可能な高温試験装置および高温試験方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a high-temperature test apparatus capable of allowing a test piece in a high-temperature furnace to reach a target temperature in a short time and performing stable temperature control. And to provide a high temperature test method.

請求項１に記載の発明は、一対のつかみ具により両端を把持された試験片を収容する高温炉を備え、前記試験片に対し、高温雰囲気下で試験力を付与する高温試験装置において、前記高温炉内には複数の領域のそれぞれに対応して複数のヒーターが設けられ、前記高温炉内における前記複数のヒーターの各々の近傍に配置されることによりヒーター付近温度を検出する複数のヒーター用温度センサと、前記複数のヒーターの温度を設定値に保つために前記複数のヒーターの各々を個別に調整する複数の温度調節器と、前記試験片と接触することにより前記試験片の温度を検出する複数の試験片用温度センサと、前記複数の試験片用温度センサの検出値と、前記複数のヒーター用温度センサの検出値とに基づいて、前記複数の温度調節器の温度設定値を設定する制御装置と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 includes a high-temperature furnace that contains a test piece gripped at both ends by a pair of gripping tools, and applies a test force to the test piece in a high-temperature atmosphere. A plurality of heaters are provided corresponding to each of the plurality of regions in the high temperature furnace, and are arranged in the vicinity of each of the plurality of heaters in the high temperature furnace, for detecting a temperature near the heater. A temperature sensor, a plurality of temperature regulators that individually adjust each of the plurality of heaters to maintain the temperature of the plurality of heaters at a set value, and a temperature of the test piece by detecting contact with the test piece Temperature of the plurality of temperature regulators based on the detection values of the plurality of test piece temperature sensors, the detection values of the plurality of test piece temperature sensors, and the detection values of the plurality of heater temperature sensors. Characterized in that and a control device for setting the value.

請求項２に記載の発明は、前記制御装置は、前記複数のヒーター用温度センサの検出値が所定の温度となるよう前記温度設定値を前記複数の温度調節器に設定した後に、前記複数の試験片用温度センサのうちの一つの検出値と前記ヒーター用温度センサのうちの一つの検出値との差分を計算したうえで、当該ヒーター用温度センサの近傍のヒーターの温度を調整する温度調節器における前記温度設定値を、先に設定された温度設定値に前記差分を加えた値となるよう設定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the control device sets the temperature set values in the plurality of temperature regulators so that detection values of the plurality of heater temperature sensors become a predetermined temperature, and then the plurality of temperature controllers. A temperature adjustment that adjusts the temperature of the heater in the vicinity of the heater temperature sensor after calculating the difference between the detected value of one of the temperature sensors for the test piece and the detected value of the temperature sensor for the heater. The temperature set value in the container is set to be a value obtained by adding the difference to the previously set temperature set value.

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の高温試験装置において、前記高温炉は、管状高温炉であり、前記複数の領域は、前記管状高温炉の長手方向において区切られた３つの領域である。 According to a third aspect of the present invention, in the high temperature test apparatus according to the first or second aspect, the high temperature furnace is a tubular high temperature furnace, and the plurality of regions are separated in a longitudinal direction of the tubular high temperature furnace. These are the three areas.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の高温試験装置において、前記３つの領域のそれぞれに対応する前記複数のヒーターの各々は、それぞれ容量が異なる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the high temperature test apparatus according to the third aspect, each of the plurality of heaters corresponding to each of the three regions has a different capacity.

請求項５に記載の発明は、一対のつかみ具により両端を把持された試験片を高温炉に収容して、前記試験片に対し、高温雰囲気下で試験力を付与する高温試験方法において、前記高温炉内の複数の領域のそれぞれに対応して設けられた複数のヒーターの近傍に配置された複数のヒーター用温度センサにより各ヒーター付近温度を検出する工程と、前記試験片に接触させた複数の試験片用温度センサにより前記試験片の温度を検出する工程と、前記複数の試験片用温度センサの検出値と、前記複数のヒーター用温度センサの検出値とに基づいて、前記複数のヒーターの温度を設定値に保つために前記複数のヒーターの各々を個別に調整する複数の温度調節器の温度設定値を設定する制御工程とを含み、前記制御工程は、前記複数の温度調節器に、前記温度設定値を設定した後に、前記複数の試験片用温度センサのうちの一つの検出値と前記ヒーター用温度センサのうちの一つの検出値との差分を計算する第１工程と、前記第１工程で計算対象となる温度を検出した当該ヒーター用温度センサの近傍のヒーターの温度を調整する温度調節器における前記温度設定値を、先に設定された温度設定値に前記差分を加えた値となるように設定する第２工程と、を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a high temperature test method in which a test piece held at both ends by a pair of gripping tools is accommodated in a high temperature furnace, and a test force is applied to the test piece in a high temperature atmosphere. Detecting a temperature in the vicinity of each heater with a plurality of heater temperature sensors disposed in the vicinity of a plurality of heaters provided corresponding to each of the plurality of regions in the high-temperature furnace, and a plurality in contact with the test piece Detecting the temperature of the test piece by the test piece temperature sensor, the detection values of the plurality of test piece temperature sensors, and the detection values of the plurality of heater temperature sensors. A temperature setting value of a plurality of temperature regulators that individually adjust each of the plurality of heaters in order to maintain the temperature of the plurality of heaters at a set value. A first step of calculating a difference between one detected value of the plurality of test piece temperature sensors and one detected value of the heater temperature sensors after setting the temperature set value; A value obtained by adding the difference to the previously set temperature set value in the temperature controller that adjusts the temperature of the heater in the vicinity of the heater temperature sensor that has detected the temperature to be calculated in one step And a second step that is set to be

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、各ヒーター付近を温度測定点として、対応する温度調節器により個別に各ヒーターの加熱温度を制御することから、制御遅れをなくし、ＰＩＤ制御のオートチューニングを行うことが可能となる。また、各ヒーターに対応する温度調節器により個別に各ヒーターの加熱温度を制御することで、試験規格で定められた試験片の温度分布や温度精度の条件を満足しやすくなり、高精度な高温試験の実行が可能となる。そして、試験片用温度センサの検出値と、複数のヒーター用温度センサの検出値とに基づいて、複数の温度調節器の温度設定値を設定するから、試験片の温度を正確に目標の温度とすることができる。さらに、従来のように、可変抵抗器による加熱調整を行わないため、可変抵抗器の調整にかける時間がなくなり、試験準備時間を短縮することが可能となる。 According to the first to fifth aspects of the present invention, the heating temperature of each heater is individually controlled by the corresponding temperature controller using the vicinity of each heater as a temperature measurement point, so that control delay is eliminated and PID control is performed. Auto tuning can be performed. In addition, by controlling the heating temperature of each heater individually with the temperature controller corresponding to each heater, it becomes easier to satisfy the conditions of temperature distribution and temperature accuracy of the test piece specified in the test standard, and high-precision high temperature The test can be executed. Since the temperature setting values of the plurality of temperature controllers are set based on the detection values of the temperature sensor for the test piece and the detection values of the temperature sensors for the heaters, the temperature of the test piece is accurately set to the target temperature. It can be. Furthermore, since the heating adjustment by the variable resistor is not performed as in the prior art, the time for adjusting the variable resistor is eliminated, and the test preparation time can be shortened.

請求項２および請求項５に記載の発明によれば、複数のヒーターのうち、主に試験片を加熱するヒーターなどの、試験片の温度変化への影響が大きな一つのヒーターを制御することができることから、より安定した温度制御を行うことが可能となる。 According to the second and fifth aspects of the invention, it is possible to control one of the plurality of heaters, such as a heater that mainly heats the test piece, that has a large influence on the temperature change of the test piece. As a result, more stable temperature control can be performed.

請求項３に記載の発明によれば、管状高温炉の長手方向において区切られた３つの領域において、ヒーター付近の温度を測定して、主に試験片を加熱するヒーターの加熱温度と、炉外からの空気の流入の影響を受けやすいヒーターの加熱温度とを個別の温度調節器で調節することから、ヒーターの配置と試験片との位置関係に応じた、より高精度な温度調節が可能となる。 According to the invention described in claim 3, in the three regions partitioned in the longitudinal direction of the tubular high-temperature furnace, the temperature in the vicinity of the heater is measured, and the heating temperature of the heater that mainly heats the test piece, and the outside of the furnace Since the heating temperature of the heater, which is easily affected by the inflow of air from the air, is adjusted with a separate temperature controller, it is possible to adjust the temperature with higher accuracy according to the positional relationship between the heater layout and the test piece. Become.

請求項４に記載の発明によれば、管状高温炉の長手方向において区切られた３つの領域に、炉内への空気の流入等を考慮して異なる容量のヒーターを配置することで、より精度の高い温度調節が可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the heaters having different capacities are arranged in three regions partitioned in the longitudinal direction of the tubular high-temperature furnace in consideration of the inflow of air into the furnace and the like. High temperature control is possible.

この発明に係る高温試験装置の概要図である。1 is a schematic view of a high temperature test apparatus according to the present invention. 高温炉の温度制御を説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the temperature control of a high temperature furnace. 従来の高温炉の温度制御を説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the temperature control of the conventional high temperature furnace.

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、この発明に係る高温試験装置の概要図である。図２は、高温炉４０の温度制御を説明する概要図である。なお、図２においては、高温炉４０の内部における試験片ＴＰ等の配置を示すとともに、温度制御装置５０内の制御回路を模式的に示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a high-temperature test apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the temperature control of the high-temperature furnace 40. In FIG. 2, the arrangement of the test pieces TP and the like inside the high-temperature furnace 40 is shown, and a control circuit in the temperature control device 50 is schematically shown.

この高温試験装置は、テーブル１８と、床面に立設された一対の支柱１９内に配設された一対のねじ棹に両端を螺合するクロスヘッド２３と、ねじ棹の下端に接続され一対のねじ棹を同期して回転させる駆動機構３０と、駆動機構３０の動作を制御する制御部３１と、試験片ＴＰを内部に配置する高温炉４０と、高温炉４０の温度を調節する温度制御装置５０とを備える。 This high-temperature test apparatus is connected to a table 18, a cross head 23 that is screwed at both ends to a pair of screw rods disposed in a pair of support posts 19 standing on the floor, and a pair connected to the lower ends of the screw rods. The drive mechanism 30 that rotates the screw rods synchronously, the control unit 31 that controls the operation of the drive mechanism 30, the high-temperature furnace 40 in which the test piece TP is disposed, and the temperature control that adjusts the temperature of the high-temperature furnace 40 Device 50.

クロスヘッド２３は、一対のねじ棹の回転に応じて、支柱１９に沿って昇降し、クロスヘッド２３には、ロードセル２４、上治具２１、接続ロッド２５ａを介して上つかみ具２６が連結される。テーブル１８には、下治具２２、接続ロッド２５ｂを介して下つかみ具２７が連結される。ロードセル２４が検出した試験力は、制御部３１に入力される。 The cross head 23 moves up and down along the support column 19 according to the rotation of the pair of screw rods, and the upper grip 26 is coupled to the cross head 23 via the load cell 24, the upper jig 21, and the connecting rod 25a. The A lower grip 27 is coupled to the table 18 via a lower jig 22 and a connecting rod 25b. The test force detected by the load cell 24 is input to the control unit 31.

試験片ＴＰは、両端に雄ねじ付きのつかみ部を持った丸棒状試験片であり、この実施形態の上つかみ具２６および下つかみ具２７には、試験片ＴＰの両端を螺着させる雌ねじ部が設けられている。上つかみ具２６と下つかみ具２７は、耐熱性材料から構成され、高温炉４０の炉内に挿通される。 The test piece TP is a round bar-shaped test piece having grips with male threads at both ends, and the upper gripping tool 26 and the lower gripping tool 27 of this embodiment have female threaded portions for screwing both ends of the test specimen TP. Is provided. The upper gripping tool 26 and the lower gripping tool 27 are made of a heat-resistant material and are inserted into the furnace of the high temperature furnace 40.

高温炉４０は、テーブル１８に立設された支柱（図示せず）に支持された管状高温炉であり、半割れ式に開閉可能となっている。高温炉４０を開くことにより、試験片ＴＰの出し入れが可能である。また、この高温炉４０は、抵抗加熱方式の発熱体（ヒーター）を備えた電気炉であり、高温炉４０の内壁の、高温炉４０の長手方向における上段、中段、下段の３つの領域には、上つかみ具２６、試験片ＴＰ、下つかみ具２７をそれぞれ囲むように、ヒーター４１ａ、ヒーター４１ｂおよびヒーター４１ｃが配設されている。なお、これらのヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、炉外からの空気の流入や炉内での空気の流れによる加熱ロスを考慮して、異なる容量のものを使用している。すなわち、高温炉４０の下段のヒーター４１ｃ、上段のヒーター４１ａ、中段のヒーター４１ｂの順に容量が大きく、目標温度への到達時間が速いものを使用している。この実施形態では、炉内への空気の流入等を考慮して異なる容量のヒーターを配置することで、より精度の高い温度調節が可能としている。 The high-temperature furnace 40 is a tubular high-temperature furnace supported by a column (not shown) erected on the table 18, and can be opened and closed in a half-cracked manner. By opening the high temperature furnace 40, the specimen TP can be taken in and out. The high-temperature furnace 40 is an electric furnace equipped with a resistance heating type heating element (heater), and the inner wall of the high-temperature furnace 40 has three regions in the longitudinal direction of the high-temperature furnace 40: an upper stage, a middle stage, and a lower stage. The heater 41a, the heater 41b, and the heater 41c are disposed so as to surround the upper gripping tool 26, the test piece TP, and the lower gripping tool 27, respectively. These heaters 41a, 41b, and 41c have different capacities in consideration of heating loss due to inflow of air from outside the furnace and air flow in the furnace. That is, the lower heater 41c, the upper heater 41a, and the middle heater 41b in the order of the high-temperature furnace 40 are used in the order of the capacity and the time to reach the target temperature is fast. In this embodiment, more accurate temperature control is possible by arranging heaters with different capacities in consideration of the inflow of air into the furnace.

ヒーター４１ａの近傍には、ヒーター４１ａ付近の温度を検出して測定するヒーター用温度センサ４７ａが配設され、ヒーター４１ｂの近傍には、ヒーター４１ｂ付近の温度を測定するヒーター用温度センサ４７ｂが配設され、ヒーター４１ｃの近傍には、ヒーター４１ｃ付近の温度を測定するヒーター用温度センサ４７ｃが配置される。また、試験片ＴＰには、試験片ＴＰの温度を検出し測定するための３個の温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃが試験片ＴＰの上段、中段、下段の位置にそれぞれ貼設されている。 A heater temperature sensor 47a that detects and measures the temperature near the heater 41a is disposed near the heater 41a, and a heater temperature sensor 47b that measures the temperature near the heater 41b is disposed near the heater 41b. A heater temperature sensor 47c that measures the temperature near the heater 41c is disposed near the heater 41c. In addition, three temperature sensors 43a, 43b, and 43c for detecting and measuring the temperature of the test piece TP are attached to the test piece TP at the upper, middle, and lower positions, respectively.

温度制御装置５０には、各ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃに通電する電流を調整する電力調整器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの加熱温度をそのときの温度設定値に保つため温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、および、シーケンサー５３が配置される。 The temperature controller 50 includes a temperature controller 51a, 51b, 51c for adjusting the current to be supplied to each heater 41a, 41b, 41c, and a temperature for maintaining the heating temperature of the heaters 41a, 41b, 41c at the temperature set value at that time. Adjusters 52a, 52b, 52c and a sequencer 53 are arranged.

ヒーター４１ａは、電力調整器５１ａを介して温度調節器５２ａに接続され、ヒーター４１ｂは、電力調整器５１ｂを介して温度調節器５２ｂに接続され、ヒーター４１ｃは、電力調整器５１ｃを介して温度調節器５２ｃに接続される。温度調節器５２ａはヒーター用温度センサ４７ａに、温度調節器５２ｃはヒーター用温度センサ４７ｂに、温度調節器５２ｃはヒーター用温度センサ４７ｃに、それぞれ接続される。各温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、１つのシーケンサー５３に接続される。なお、各温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、温度モニタ付きの温度調節器であり、各ヒーター用温度センサ４７ａ、４７ｂ、４７ｃの温度検出値を表示する。 The heater 41a is connected to the temperature regulator 52a via the power regulator 51a, the heater 41b is connected to the temperature regulator 52b via the power regulator 51b, and the heater 41c is temperature controlled via the power regulator 51c. Connected to the regulator 52c. The temperature controller 52a is connected to the heater temperature sensor 47a, the temperature controller 52c is connected to the heater temperature sensor 47b, and the temperature controller 52c is connected to the heater temperature sensor 47c. Each temperature controller 52 a, 52 b, 52 c is connected to one sequencer 53. Each temperature controller 52a, 52b, 52c is a temperature controller with a temperature monitor, and displays the temperature detection value of each heater temperature sensor 47a, 47b, 47c.

シーケンサー５３は、この発明における温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの温度設定値を設定し制御する制御装置であり、このシーケンサー５３には、試験片ＴＰの上段、中段、下段の位置にそれぞれ貼設されている試験片用温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃの温度検出値が入力される。また、シーケンサー５３には、各温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを介して、各ヒーター用温度センサ４７ａ、４７ｂ、４７ｃの温度検出値も入力される。 The sequencer 53 is a control device that sets and controls the temperature setting values of the temperature controllers 52a, 52b, and 52c in the present invention. The sequencer 53 is attached to the upper, middle, and lower positions of the test piece TP, respectively. The detected temperature values of the test piece temperature sensors 43a, 43b, and 43c are input. The sequencer 53 also receives temperature detection values of the heater temperature sensors 47a, 47b, 47c via the temperature controllers 52a, 52b, 52c.

シーケンサー５３では、各ヒーター用温度センサ４７ａ、４７ｂ、４７ｃの検出値と試験片用温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃの検出値との差分が算出され、その差分に基づき、温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの温度設定値が設定される。 The sequencer 53 calculates the difference between the detected values of the heater temperature sensors 47a, 47b, and 47c and the detected values of the test piece temperature sensors 43a, 43b, and 43c, and based on the difference, the temperature controllers 52a, 52b, A temperature set value of 52c is set.

上述した構成を有する高温試験装置で、高温試験を実行するときには、まず、半割れ式に開閉する高温炉４０を開いて、試験片ＴＰを上つかみ具２６および下つかみ具２７に把持させる。そして、高温炉４０を閉め、各ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃによる加熱を開始する。このとき、温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの温度設定値は、試験の目的に応じた、目標温度（所定の温度）に設定される。各ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの加熱温度が目標温度に到達したか否かは、各温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃに表示される各ヒーター用温度センサ４７ａ、４７ｂ、４７ｃの検出値をオペレータが目視で確認するとともに、シーケンサー５３への検出値の入力により確認される。 When performing a high temperature test with the high temperature test apparatus having the above-described configuration, first, the high temperature furnace 40 that opens and closes in a half-cracked manner is opened, and the test piece TP is held by the upper gripping tool 26 and the lower gripping tool 27. And the high temperature furnace 40 is closed and the heating by each heater 41a, 41b, 41c is started. At this time, the temperature setting values of the temperature controllers 52a, 52b, and 52c are set to a target temperature (predetermined temperature) according to the purpose of the test. Whether the heating temperature of each heater 41a, 41b, 41c has reached the target temperature or not is determined by the operator based on the detection value of each heater temperature sensor 47a, 47b, 47c displayed on each temperature controller 52a, 52b, 52c. While confirming visually, it confirms by the input of the detected value to the sequencer 53.

一方で、各ヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃと試験片ＴＰとの間には距離があり、高温炉４０の上下の、上つかみ具２６および下つかみ具２７の挿入口からは外気が流入する。そして、試験片用温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃで検出される試験片ＴＰの温度は、目標温度よりも低い温度となる。このため、シーケンサー５３で、各ヒーター用温度センサ４７ａ、４７ｂ、４７ｃの検出値と試験片用温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃの検出値との差分を算出し、それらの差分のうち、試験片ＴＰを主に加熱しているヒーター４１ｂの温度調節器５２ｂの温度設定値に試験片用温度センサ４３ｂの検出値とヒーター用温度センサ４７ｂの検出値との差分を加算した値を、新たな温度設定値として温度調節器５２ｂに再設定し、再加熱する。このような温度制御が、試験片用温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃの検出値が、試験規格を満足する温度分布となるように、繰り返し実行される。 On the other hand, there is a distance between the heaters 41 a, 41 b, 41 c and the test piece TP, and outside air flows from the insertion holes of the upper gripper 26 and the lower gripper 27 above and below the high temperature furnace 40. The temperature of the test piece TP detected by the test piece temperature sensors 43a, 43b, and 43c is lower than the target temperature. Therefore, the sequencer 53 calculates the difference between the detection values of the heater temperature sensors 47a, 47b, 47c and the detection values of the test piece temperature sensors 43a, 43b, 43c, and among these differences, the test piece TP The value obtained by adding the difference between the detected value of the test piece temperature sensor 43b and the detected value of the heater temperature sensor 47b to the temperature set value of the temperature controller 52b of the heater 41b that mainly heats the The value is reset in the temperature controller 52b and reheated. Such temperature control is repeatedly executed so that the detected values of the test piece temperature sensors 43a, 43b, and 43c have a temperature distribution that satisfies the test standard.

このような高温炉４０の温度制御では、試験片ＴＰの温度が目標温度を超えることがないため、従来のように、試験片ＴＰの温度が目標温度を超えた後に、試験片ＴＰの温度が目標温度まで下がるのを待つ時間が発生しない。したがって、試験片ＴＰを早く目標温度に到達させることができ、安定した温度制御を行うことが可能となる。 In such temperature control of the high-temperature furnace 40, since the temperature of the test piece TP does not exceed the target temperature, the temperature of the test piece TP is increased after the temperature of the test piece TP exceeds the target temperature as in the conventional case. There is no time to wait for the target temperature to drop. Accordingly, the test piece TP can be quickly reached the target temperature, and stable temperature control can be performed.

上述した例では、温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの温度設定値を、試験の目的に応じた所定の温度に設定した後に、ヒーター用温度センサ４７ａ、４７ｂ、４７ｃのうちのヒーター用温度センサ４７ｂの検出値と試験片用温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃのうち試験片用温度センサ４３ｂの検出値との差分を算出し（第１工程）、試験片用温度センサ４３ｂの検出値とヒーター用温度センサ４７ｂの検出値との差分を加えた値を、新たな温度設定値として温度調節器５２ｂに再設定（第２工程）する制御をシーケンサー５３に実行させている。すなわち、主に試験片ＴＰを加熱するヒーター４１ｂの温度調節を行う温度調節器５２ｂのみの温度設定値を変更している。一方で、試験片用温度センサ４３ａ、４３ｃの検出値と目標温度の差が所定の範囲外である場合には、試験片用温度センサ４３ａの検出値とヒーター用温度センサ４７ａの検出値との差分を温度調節器５２ａの設定値に加算、および／または、試験片用温度センサ４３ｃの検出値とヒーター用温度センサ４７ｃの検出値との差分を温度調節器５２ｃの設定値に加算する、温度設定値の再設定をシーケンサー５３に実行させてもよい。 In the above-described example, the temperature setting values of the temperature controllers 52a, 52b, and 52c are set to a predetermined temperature according to the purpose of the test, and then the heater temperature sensor 47b among the heater temperature sensors 47a, 47b, and 47c. The difference between the detected value of the test piece and the detected value of the test piece temperature sensor 43b among the test piece temperature sensors 43a, 43b, 43c is calculated (first step), and the detected value of the test piece temperature sensor 43b and the heater temperature are calculated. The sequencer 53 executes control to reset the value obtained by adding the difference from the detection value of the sensor 47b to the temperature controller 52b as a new temperature setting value (second step). That is, only the temperature setting value of the temperature controller 52b that adjusts the temperature of the heater 41b that mainly heats the test piece TP is changed. On the other hand, when the difference between the detection values of the test piece temperature sensors 43a and 43c and the target temperature is outside the predetermined range, the detection value of the test piece temperature sensor 43a and the detection value of the heater temperature sensor 47a The difference is added to the set value of the temperature controller 52a, and / or the difference between the detected value of the test piece temperature sensor 43c and the detected value of the heater temperature sensor 47c is added to the set value of the temperature controller 52c. The setting value may be reset by the sequencer 53.

この発明の高温試験装置では、高温炉４０の温度制御において、高温炉４０の長手方向である上・中・下段の３つの領域に配置されたヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの動作を対応する温度調節器５２ａ、５２ｂ、５２ｃで個別に調節していることから、試験片ＴＰの温度分布、温度精度を、試験規格で規定されている条件を満足しやすくすることができる。また、よりヒーター４１ａ、４１ｂ、４１ｃの実際の温度に近い温度であるヒーター用温度センサ４７ａ、４７ｂ、４７ｃの検出値を制御量に加えて温度制御をおこなっていることから、高精度な高温試験を実現することが可能となる。 In the high temperature test apparatus of the present invention, in the temperature control of the high temperature furnace 40, the temperature adjustment corresponding to the operation of the heaters 41a, 41b, 41c arranged in the three regions of the upper, middle and lower stages in the longitudinal direction of the high temperature furnace 40. Since the devices 52a, 52b, and 52c are individually adjusted, the temperature distribution and temperature accuracy of the test piece TP can be easily satisfied with the conditions specified in the test standard. In addition, since the temperature control is performed by adding the detected values of the heater temperature sensors 47a, 47b, 47c, which are temperatures closer to the actual temperatures of the heaters 41a, 41b, 41c, to the control amount, a highly accurate high temperature test is performed. Can be realized.

１８テーブル
１９支柱
２１上治具
２２下治具
２３クロスヘッド
２４ロードセル
２５接続ロッド
２６上つかみ具
２７下つかみ具
３０駆動機構
３１制御部
４０高温炉
４１ａ、４１ｂ、４１ｃヒーター
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ試験片用温度センサ
４７ａ、４７ｂ、４７ｃヒーター用温度センサ
５０温度制御装置
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ電力調整器
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ温度調節器
５３シーケンサー
１４０高温炉
１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ温度センサ
１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ電力調整器
１５５ａ、１５５ｃ温度モニタ
１５６温度調節器
ＴＰ試験片 18 Table 19 Column 21 Upper jig 22 Lower jig 23 Crosshead 24 Load cell 25 Connecting rod 26 Upper gripper 27 Lower gripper 30 Drive mechanism 31 Control unit 40 High temperature furnace 41a, 41b, 41c Heater 43a, 43b, 43c Test piece Temperature sensor 47a, 47b, 47c Heater temperature sensor 50 Temperature controller 51a, 51b, 51c Power regulator 52a, 52b, 52c Temperature regulator 53 Sequencer 140 High temperature furnace 143a, 143b, 143c Temperature sensor 151a, 151b, 151c Electric power Adjuster 155a, 155c Temperature monitor 156 Temperature controller TP Test piece

Claims

In a high-temperature test apparatus that includes a high-temperature furnace that accommodates a test piece gripped at both ends by a pair of gripping tools, and applies test force to the test piece in a high-temperature atmosphere,
In the high temperature furnace, a plurality of heaters are provided corresponding to each of the plurality of regions,
A plurality of heater temperature sensors for detecting a temperature near the heater by being disposed in the vicinity of each of the plurality of heaters in the high-temperature furnace;
A plurality of temperature regulators that individually adjust each of the plurality of heaters to maintain the temperature of the plurality of heaters at a set value;
A plurality of test strip temperature sensors for detecting the temperature of the test strip by contacting the test strip;
A control device configured to set temperature setting values of the plurality of temperature controllers based on detection values of the plurality of test piece temperature sensors and detection values of the plurality of heater temperature sensors;
A high-temperature test apparatus comprising:

The high temperature test apparatus according to claim 1,
The control device sets the temperature set value in the plurality of temperature regulators so that detection values of the plurality of heater temperature sensors become a predetermined temperature, and then selects one of the plurality of test piece temperature sensors. After calculating the difference between one detected value and one detected value of the heater temperature sensor, the temperature set value in the temperature controller for adjusting the temperature of the heater in the vicinity of the heater temperature sensor is A high temperature test apparatus, wherein the temperature setting value is set to a value obtained by adding the difference.

In the high temperature test apparatus according to claim 1 or 2,
The high temperature furnace is a tubular high temperature furnace,
The plurality of regions are high-temperature test apparatuses that are three regions partitioned in the longitudinal direction of the tubular high-temperature furnace.

The high temperature test apparatus according to claim 3,
Each of the plurality of heaters corresponding to each of the three regions is a high temperature test apparatus having a different capacity.

In a high temperature test method in which a test piece gripped at both ends by a pair of gripping tools is housed in a high temperature furnace, and a test force is applied to the test piece in a high temperature atmosphere.
Detecting each heater vicinity temperature by a plurality of heater temperature sensors disposed in the vicinity of a plurality of heaters provided corresponding to each of the plurality of regions in the high temperature furnace;
Detecting the temperature of the test piece by a plurality of temperature sensors for the test piece brought into contact with the test piece;
Based on the detection values of the plurality of test piece temperature sensors and the detection values of the plurality of heater temperature sensors, each of the plurality of heaters is individually set to maintain the temperature of the plurality of heaters at a set value. And a control step for setting temperature set values of a plurality of temperature controllers to be adjusted,
The control step includes
After setting the temperature set value in the plurality of temperature controllers, the difference between one detected value of the plurality of test piece temperature sensors and one detected value of the heater temperature sensor is calculated. A first step of
The temperature setting value in the temperature regulator that adjusts the temperature of the heater in the vicinity of the heater temperature sensor that has detected the temperature to be calculated in the first step is added to the previously set temperature setting value. A second step for setting the value to be
A high temperature test method comprising: