JPH0213822A - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、例えば材料試験機などの測定機器のレンジ自
動切換装置に関する。

Ｂ、従来の技術 試験片に圧縮力や引張力などの負荷を与え、そのときの
荷重と伸びを測定し、荷重−伸び曲線を記録表示したり
、荷重と伸びのデータをいったんメモリに格納し、試験
後にデータ処理して試験片に関する各種の強度特性デー
タを得るようにした材料試験機が知られている。この種
の材料試験機では一般に、荷重計からの出力の分解能を
向上させるため、荷重計に接続されたロードアンプは複
数段の荷重測定レンジ（以下、単にレンジと呼ぶ）を備
え、低荷重時はフルスケールを小さくシ、高荷重時はフ
ルスケールを大きくしている。つまり、ロードアンプの
最大出力電圧値に対する荷重値をレンジ切換えによって
増減させて分解能を向上させている。

試験に際しては、最大荷重を予想して最適なレンジ（フ
ルスケール）を選択するが、試験中に検出荷型が予想最
大荷重を越えると荷重検出ができなくなるので、従来は
、検出荷重が予想最大荷重の９５％程度に達するとレン
ジを切換えフルスケールを大きくして試験を続行させて
いる。

第５図は、このような材料試験の荷重−伸び曲線を示し
、検出荷重がフルスケールの９５％時における伸びＳｌ
までは、例えばフルスケール１ｔ、Ｓｌを越えるとフル
スケール２ｔのようにレンジが切換わっている。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 このため、伸びが８１を越えた領域の荷重データの分解
能はＳｌまでの１／２になる。

ところで第５図中、ａは最大降伏点、ｂは最小降伏点を
示し、これら各点の荷重値は特性値と呼ばれ、試験片の
強度評価にとって非常に重要なファクタである。しかし
ながら、第５図のように、これら特性値の分解能は伸び
Ｓｌまでに比べて１７２になっており、データの精度が
不充分なことがある。特に、第４図のように最大降伏点
ａがフルスケール以下であり、かつその少し手前の荷重
値がフルスケールの９５％に達するような場合、すなわ
ち特性値がフルスケール９５％〜１００％の間に入るよ
うな場合には、レンジ切換えを行なわずに試験を続行し
、検出荷重が最小降伏点すを越えた後にレンジを切換え
れば、これら特性値が精度よく求まる。

本発明の目的は、このように精度よく種々の特性値を測
定できる測定機器のレンジ自動切換装置を提供すること
にある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 クレーム対応図である第１図により説明すると、本発明
に係るレンジ自動切換装置は、被測定物に働く物理量を
検出し相応する物理量信号を出力する物理量検出手段１
０１と、この物理量信号による物理量測定のレンジを設
定するレンジ設定手段１０２と、物理量による変化を検
出する変化検出手段１０３と、検出される物理量および
変化に基づいて特性値を求めるとともに各種のデータを
出力手段１０４に送出する信号処理手段１０５と、この
信号処理手段１０５により特性値が求められたことを判
定すると判定信号を出力する判定手段１０６と、物理量
信号がレンジで決まるフルスケールの所定の割合に達し
かつ判定信号が出力されていることを条件として、フル
スケールが大きくなるようにレンジ設定手段１０２によ
りレンジを切換える制御手段１０７とを具備することに
より、上述の問題点を解決する。

８１作用 検出された物理量、例えば荷重がフルスケールの所定の
割合、たとえば９５％に達するとともに特性値が検出さ
れると、フルスケールが大きくなるように物理量（荷重
）測定レンジが切換えられる。このため、特性値近傍の
物理量（荷重）データの分解能が高くなり、精度の高い
試験結果が得られる。

Ｆ、実施例 第２図〜第４図により本発明の一実施例を説明する。

第２図はレンジ自動切換装置の全体構成を示すブロック
図である。ここで、この装置が用いられる材料試験機（
測定機器）は、例えば昇降するクロスヘツドと固定テー
ブルとの間に上下一対の把持具を介して試験片を把持し
、クロスヘツドの昇降によって試験片を負荷するもので
ある。

荷重計１は、クロスヘツドに設置され把持具を介して試
験片（被測定物）に働く荷重（物理量）を検出し相応す
る荷重信号を出力する。伸び計２は、試験片の標点間の
伸び（物理量による被測定物の変化）を検出し相応する
伸び信号を出力する。

ロードアンプ３は、荷重計１からの荷重信号を増幅する
もので、レンジ切換スイッチ３ａをスイッチ駆動回路３
ｂによって切換えることにより、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を切換
えてフルスケール（ロードアンプの最大出力電圧が示す
荷重値）を選択できる。

このスイッチ駆動回路３ｂは、手動操作部４からのレン
ジ切換指令によって、あるいは後述の制御回路９からの
レンジ切換指令によって駆動され、スイッチ３ａを切換
える。ロードアンプ３２手動操作部４およびストローク
アンプ５のアナログ信号は、それぞれＡ／Ｄコンバータ
６〜８によってデジタル信号に変換されて制御回路９に
送られる。

制御回路９は、入出力インタフェース９ａ。

９ｂと、中央処理装置ｃＰＵと、ランダムアクセスメモ
リＲＡＭと、リードオンリメモリＲＯＭとをバス９ｄ、
９ａで接続して構成される。ＲＯＭには後述する処理手
順のプログラムが格納される。

制御回路９にはデータ処理部１０が接続され、このデー
タ処理部１０は、荷重信号をデジタル化した荷重データ
ＬＤおよび伸び信号をデジタル化した伸びデータＳＤに
もとづいて最大降伏荷重、最小降伏荷重あるいは耐力な
どの各種の特性値を求めたり、種々のデータ処理を行う
。また制御回路９にはＤ／Ａコンバータ１１を介してプ
リンタ１２が接続される。このプリンタ１２は、荷重デ
ータＬＤおよび伸びデータＳＤから第４図に示すような
荷重−伸び曲線を描いたり、あるいはデータ処理部１０
で求められた最大降伏荷重、最小降伏荷重、耐力などを
数値として記録出力する。更に制御回路９にはＤ／Ａコ
ンバータ１３を介してスイッチ駆動回路３ｂが接続され
、荷重データがフルスケールの９５％に達しておりかつ
最大降伏点すが検出されていることを条件として、スイ
ッチ駆動回路３ｂにレンジ切換指令を送り、フルスケー
ルを大きくする 次に第３図に示すフローチャートによりレンジ切換え動
作を説明する。以下では、試験開始時にフルスケールを
１ｔのレンジに設定し、レンジ切換によりフルスケール
２ｔに切換えるものとして説明する。

材料試験機の駆動開始に伴ってこの手順が実行され、ス
テップＳ１において、荷重データＬＤと伸びデータＳＤ
をサンプリングし、次のステップＳ２でこれら両データ
をデータ処理部１０に送り予め定めたデータ処理を行な
い、最大降伏点ａ。

最小降伏点すなどを検出して各種の特性値を求める。ス
テップＳ３では、荷重データＬＤがフルスケールをオー
バしているか否かを判定し、オーバしていればステップ
Ｓ９で材料試験機を停止してエンドに進む、オーバして
いなければステップＳ４に進み、試験片が破断したか否
かを判定し、破断していればステップＳ９で材料試験機
を停止する。

破断していなければ試験を続行し、ステップＳ５におい
てデータ処理部１０が最小降伏点すを検出したか否かを
判定する。肯定されるとステップＳ６で荷重データＬＤ
がフルスケールの９５％の値に達しているか否かを判定
し、肯定されるとステップＳ７でレンジ切換えを行なう
、つまりフルスケールを１ｔ→２ｔに切換える。その後
ステップＳ８に進んでレンジ切換えに伴うデータ処理を
行なう、すなわち、レンジ切換えに際してはロードアン
プ３から出力される荷重信号が乱れるため、例えばレン
ジ切換後にサンプリングされた１０４ｉのサンプリング
荷重データＬＤは記憶せず、レンジ切換えの直前の荷重
データＬＤをその１０個のデータに置き換えるような処
理を行なう、この処理後、ステップＳ１に戻り、以上の
手段を繰り返す、また、ステップＳ５，６が否定判定さ
れたときもステップＳ１に戻る。

このような手順によれば、例えば第４図に示すように、
最大降伏点の少し手前で荷重データＬＤがフルスケール
の９５％に達し、かつ最小降伏点すを少し過ぎた点で本
来フルスケールに達するような試験状態において、従来
のように荷重データＬＤがフルスケールの９５％に際し
てもレンジ切換えが行なわれず、最小降伏点すが検出さ
れた後にレンジがフルスケール１ｔ→２ｔの如くに切換
えられるから、最大降伏荷重、最小降伏荷重などの各種
特性値を高い分解能で測定できる。なお。

最小降伏点すの検出後に荷重データＬＤがフルスケール
の９５％以上であることが判定されると、レンジ切換え
が行なわれるから、レンジ切換後の伸びＳ１以降では、
荷重が図示のようにレンジ切換え前の１／２スケールで
記録表示される。

なお、以上の実施例の構成において、荷重計１が物理量
検出手段１０１を、口二ドアンブ３のレンジ切換スイッ
チ３ａがレンジ設定手段１０２を、伸び計２が変化検出
手段１０３を、プリンタ１２が出力手段１０４を、制御
回路９が信号処理手段１０５を、制御回路９が判定手段
１０６を、制御回路９およびスイッチ駆動回路３ｂが制
御手段１０７をそれぞれ構成する。

以上では、材料試験機で荷重−伸び曲線を得る場合につ
いて説明したが、これに限らず、温度を加えて被測定物
の膨張や収縮を測定する測定機器など、ある物理量を被
測定物に付与してそのときの変化を測定する各種の測定
機器のレンジ切換に本発明を実施できる。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、例えば最大降伏荷重、最小降伏荷重あ
るいは耐力など材料試験では特に重要な特性値の検出を
待って荷重測定レンジの切換えを行なうなど、測定に重
要な検出値を得た後に物理量測定レンジを切換えるよう
にしたので、その特性値のデータが高い分解能で検出で
き、測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。 第２図〜第４図は本発明を材料試験機のレンジ自動切換
装置に適用した場合の一実施例を説明するもので、第２
図が全体構成を示すブロック図。 第３図がその処理手順例を示すフローチャート、第４図
が荷重−伸び曲線のグラフである。 第５図は従来例を説明する荷重−伸び曲線のグラフであ
る。 １：荷重計　　　　　　２：伸び計 ３：ロードアンプ ３ａ：レンジ切換スイッチ ３ｂ＝スイッチ駆動回路 ９：制御回路 １０：データ処理部　　１２：プリンタ特許出願人　　
株式会社島津製作所 代理人弁理士　　　永　井　冬　紀 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物に働く物理量を検出し相応する物理量信号を出
   力する物理量検出手段と、この物理量信号による物理量
   測定のレンジを設定するレンジ設定手段と、前記物理量
   による変化を検出する変化検出手段と、前記検出される
   物理量および変化に基づいて特性値を求めるとともに各
   種のデータを出力手段に送出する信号処理手段と、この
   信号処理手段により前記特性値が求められたことを判定
   すると判定信号を出力する判定手段と、前記物理量信号
   が前記レンジで決まるフルスケールの所定の割合に達し
   かつ前記判定信号が出力されていることを条件として、
   前記フルスケールが大きくなるように前記レンジ設定手
   段により前記レンジを切換える制御手段とを具備するこ
   とを特徴とする測定機器のレンジ自動切換装置。