JPH0726899B2

JPH0726899B2 - 材料試験機

Info

Publication number: JPH0726899B2
Application number: JP18145587A
Authority: JP
Inventors: 就生柴田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPS6425032A

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野この発明は、引張試験、圧縮試験、あるいは曲げ試験な
どを行う材料試験機に係り、特には、試験片に許容限度
以上の荷重が作用したときに試験機を停止させる安全機
構を備えた材料試験機に関する。

B.従来技術この種の材料試験機は、試験片に作用する荷重をロード
セルによって検出し、その検出信号を荷重アンプで増幅
し、さらにデジタル信号に変換した後、中央演算処理部
（CPU）等で構成される制御部に取り込んでいる。一
方、制御部は、例えば予め設定された荷重アンプの測定
レンジによって定まる許容限度荷重と、荷重アンプから
送られてきた試験片に作用する荷重とを比較する。そし
て、試験片に作用する荷重が許容限度荷重を越えた場合
に、試験片に荷重を加える負荷機構を停止し、ロードセ
ル等が破壊されないようにしている。

このように材料試験機の安全機構が作動すると、手動操
作によって除荷するために、オペレータは一旦、安全機
構を解除する。そして、操作キーを除荷方向に操作する
ことによって、試験片に作用する荷重を取り除く。具体
的には、引張試験のときに試験片に過負荷が作用した場
合、試験片の一端が取り付けられたクロスヘッドを下降
させる方向にオペレータが操作キーを操作する。逆に、
圧縮試験のときには、クロスヘッドを上昇させる方向に
操作キーを操作する。

C.発明が解決しようとする問題点このように従来の材料試験機は、試験片に許容限度を越
える荷重が作用したときに、オペレータが除荷方向を判
断して操作キーを操作している。しかも、そのときには
安全機構が解除されているので、オペレータが除荷方向
の判断を誤ったり、あるいは操作キーを押し間違えた場
合には、試験片にさらに過大の荷重が作用し、ときには
ロードセル等が破壊に至るという問題点があった。

また、前述した従来装置は、試験片から除荷するため
に、一旦、安全機構を解除し、その後、操作キーを操作
することによって除荷しているから、再度、測定する場
合には安全機構を復帰させなければならない。もし、安
全機構を復帰するのを忘れて、測定を行うと試験片に許
容限度以上の荷重が作用しても、安全機構が作動しない
ために負荷機構が停止しないので、測定中にロードセル
等を破壊するおそれもある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、オペレータが誤った操作を行っても、試験片に過
大の荷重が作用しないようにした材料試験機を提供する
ことを目的としている。

D.問題点を解決するための手段上記の目的を達成するために、この発明は次のような構
成を採る。

即ち、この発明に係る材料試験機は、試験片に作用する
荷重方向を記憶する記憶手段と、前記試験片に作用する
荷重が許容限度内にあるか否かを判断する過負荷検出手
段と、前記試験片に作用する荷重が許容限度を越えたこ
とが、前記過負荷検出手段によって検出されたことによ
り、前記試験片に荷重を加える負荷機構を停止させる負
荷機構停止手段と、前記負荷機構を任意の方向に動作さ
せるための操作指令を与える操作手段と、前記試験片に
作用する荷重が許容限度を越えたことが検出されている
状態において、前記操作手段から与えられた荷重方向と
前記記憶手段に記憶している荷重方向とを比較し、両者
が異なっているときには前記操作手段からの指令に基づ
いて前記負荷機構を動作させる一方、両者が一致してい
るときには前記負荷機構の停止状態を維持する手段とを
備えたことを特徴としている。

E.作用試験片に許容限度以上の荷重が作用した場合に、そのと
きの荷重方向は記憶手段に記憶されている。そして、試
験片の除荷を行うために操作手段からの指令が与えられ
ると、その指令に対応した荷重方向が前記記憶手段に記
憶されている荷重方向と比較される。操作手段から指令
された荷重方向が、記憶された荷重方向と異なっていれ
ば、その方向に負荷機構を作動させて試験片の除荷が行
われる。一方、操作指令に基づく方向が記憶された荷重
方向に一致していた場合、その指令通りに負荷機構を作
動させると試験片にさらに過大の加重が作用することに
なるので、そのときは操作指令を無視して、負荷機構の
停止状態を維持するから、それ以上の荷重が試験片に加
わらない。

F.実施例次に、この発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて
説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る材料試験機の構成
を示した概略図である。

この材料試験機は、試験機本体10と計測制御装置20とか
ら構成されている。

試験機本体10のテーブル11には、２本のねじ棒12が垂直
に設けられている。これらのねじ棒12には、クロスヘッ
ド13の両端部が上下動可能にねじ込まれている。また、
ねじ棒12の上端には、ヨーク14が取り付けられている。
試験片15は、テーブル11とクロスヘッド13とにそれぞれ
取り付けられたチャックによって保持されている。モー
タ16によってねじ棒12が回転駆動されることにより、ク
ロスヘッド13は上下方向に駆動される。これにより、試
験片15に引張力あるいは圧縮力が加えられる。試験片15
に作用する荷重は、クロスヘッド13側に取り付けられた
ロードセル17によって検出される。また、ねじ棒12の一
端に取り付けられたパルスエンコーダ18は、ねじ棒12の
回転量に応じたパルスを出力することによって、試験片
15の伸びを検出する。

一方、計測制御装置20は、パルスエンコーダ18の出力パ
ルスを計数する伸び計測カウンタ21、ロードセル17の出
力信号を増幅する荷重アンプ22、荷重アンプ22の出力を
デジタル信号に変換するA/D変換器23、モータ16を駆動
するモータドライバ24、測定条件やクロスヘッド13の動
作方向を指定する操作キー25等を含む。伸び計測カウン
タ21、A/D変換器23、モータドライバ24および操作キー2
5は、入出力インターフェイス（I/O）26を介して、中央
演算処理部（CPU）27、ROM（Read Only Memory）28、RA
M（Randam Access Memory）29に接続されている。CPU27
は試験機本体10の制御や測定データに対して種々の演算
処理を行う。ROM28には試験機本体10の制御プログラム
や演算処理プログラム等が記憶されている。また、RAM2
9には測定条件、計測データ、試験片15に作用する荷重
方向等が記憶される。

次に、上述した構成を備えた実施例の動作、特に、試験
片15に許容限度以上の荷重が作用した場合の動作を、第
２図〜第４図に示した動作フローチャートに従って説明
する。

第２図は、試験機本体10を制御するためのメインループ
に対して一定時間ごとに割り込む荷重測定割り込み処理
ルーチン、第３図はメインループの一部を抜き出して示
したフローチャート、第４図は操作キーからの入力に基
づくキー割り込み処理ルーチンをそれぞれ示している。

この実施例において、荷重測定割り込みは50msecごとに
行われる。荷重測定割り込みがあると、A/D変換された
ロードセル17の出力信号がCPU27に取り込まれ、予め定
められたプログラムに従って、試験片15に作用する荷重
が算出される（ステップS1）。

つぎに、CPU27は、オーバーフラグＦが『１』であるか
否かを判断する（ステップS2）。ここで、オーバーフラ
グＦとは、試験片15に作用する荷重が許容限度を超えて
いるか否かを示すフラグであって、RAM29に記憶されて
いる。このフラグが『１』のときは、試験片15に作用す
る荷重が許容限度を超えていることを、『０』のときは
許容限度以内であることをそれぞれ示している。

先に行われた荷重測定割り込み処理において、オーバー
フラグＦが『１』にセットされたとしよう。そうする
と、今回の割り込み処理のステップS2でフラグＦ＝１が
確認されるから、ステップS3に進む。ステップS3では、
現在も許容限度以上の荷重が作用しているか否かを判断
する。この判断は次のようにして行われる。即ち、CPU2
7は荷重アンプ22の測定レンジを監視しており、この測
定レンジの上限を許容限度荷重としている。したがっ
て、例えば測定レンジがフルスケール500kgに設定され
ているとき、500kgを許容限度荷重として、それ以上の
測定荷重が計測されると『荷重オーバー』と判断する。

ステップS3において、現在の荷重が許容限度以下である
と判断した場合、オーバーフラグＦを『０』にセットし
（ステップS4）、メインループに戻る。一方、現在の荷
重が許容限度以上であると判断された場合には、オーバ
ーフラグＦを変更することなくメインループに戻る。

ステップS2において、オーバーフラグＦが『１』ではな
いと判断された場合、ステップS5に進み、ステップS3と
同様に現在の荷重が許容限度以上であるか否かを判断す
る。現在の荷重が許容限度以上であると判断した場合
は、モータドライバ24を制御してモータ16を停止させ
（ステップS6）、つづいてオーバーフラグＦを『１』に
セットする（ステップS7）。一方、ステップS5におい
て、現在の荷重が許容限度以下であると判断した場合に
は、オーバーフラグＦを変更することなく（即ち、Ｆ＝
０）、メインループに戻る。

このように、試験片15に作用する荷重が許容限度以上に
あるか否かは、荷重測定割り込みごとにオーバーフラグ
Ｆを設定することによって記憶される。そして、CPU27
は、第３図に示すように、そのメインループにおいて、
オーバーフラグＦを監視している（ステップS11）。

メインループにおいて、オーバーフラグＦが『１』であ
ると判断した場合、CPU27はRAM29から荷重増加方向のコ
ードＡを読み込む（ステップS12）。荷重増加方向のコ
ードＡは、材料試験を行う際にオペレータのキー操作に
よって測定条件として入力されるもので、具体的には引
張方向と圧縮方向に対応したコードがある。コードＡ
は、RAM29にある測定条件テーブルに記憶されている。
読み込んだ荷重増加方向のコードＡは、RAM29内の所定
のエリアに記憶される（ステップS13）。

一方、ステップS11において、オーバーフラグＦが
『１』ではないと判断した場合、前記記憶された荷重増
加方向のコードＡを消去する（ステップS14）。

このようにして記憶された荷重増加方向のコードＡが、
この実施例でどのように利用されるかについては、次に
行うキー割り込み処理の説明において明らかにする。

試験片15に許容限度以上の荷重が作用したために試験機
本体10が停止した後、試験片15に作用する負荷を取り除
くために、オペレータが操作キー25を操作すると、第４
図に示したキー割り込み処理が実行される。

このルーチンでは、まず、メインループにおいて記憶さ
れた荷重増加方向のコードＡの読み込みを行う（ステッ
プS21）。

そして、操作キー25から入力されたコードＢが、前記コ
ードＡに一致しているか否かを判断する（ステップS2
2）。オペレータが操作キー25を正しく操作している限
り、試験片15に作用している荷重方向と、操作キー25か
ら入力される命令コードの荷重方向とは逆方向になるか
ら、コードＡとコードＢとは一致しない。換言すれば、
コードＡとコードＢとが一致していなければ、オペレー
タは操作キー25を正しく操作していることになるから、
この場合には操作キー25から与えられたコードＢに応じ
た動作、即ち、試験片15に作用している荷重方向とは逆
の方向にモータ16を駆動して、試験片15の除荷を行う
（ステップS23）。

一方、コードＡとコードＢとが一致している場合、オペ
レータが操作キー25を誤って操作したことになるから、
この場合には、操作キー25からの指令を無視してメイン
ループに戻る。したがって、オペレータが操作キー25を
誤って操作しても、クロスヘッド13が動かないので、試
験片15にさらに過大の荷重が作用することはない。

なお、上述の実施例では、モータ駆動によって試験片に
荷重を作用させる場合を例に採って説明したが、この発
明はこのような負荷機構に限られず、油圧駆動によって
荷重を加える材料試験機にも適用できることは勿論であ
る。

また、実施例では試験片に作用する荷重の許容限度を、
荷重アンプの測定レンジに対応して定めた例について説
明したが、これは例えば、その材料試験機に使用される
ロードセルが測定できる最大の荷重を予めRAMに記憶し
ておき、この最大荷重を許容限度荷重として使用しても
よい。

G.発明の効果以上の説明から明らかなように、この発明に係る材料試
験機は、試験片に加わる荷重が許容限度を超えてたため
に負荷機構が停止した場合に、操作手段からの指令によ
る荷重方向が、そのときに試験片に作用している荷重方
向と異なっている場合にのみ、前記指令に基づく方向に
負荷機構を動作させて試験片の除荷を行っている。した
がって、除荷方向と反対の方向に負荷機構を動かすよう
な誤った操作をオペレータが行っても、負荷機構は動作
しないので、試験片にさらに過大の荷重が加わることが
なく、ロードセル等の破壊を未然に防止することができ
る。

また、この発明によれば、試験片の除荷を行う際に、従
来装置のような安全機構を一旦、解除するという操作が
ないので、安全機構を復帰するのを忘れて再測定しため
にロードセル等が破壊されるという不都合を生じること
がなく、装置の安全性が一層高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る材料試験機の構成を
示した概略図、第２図はメインループに対して一定時間
ごとに割り込む荷重測定割り込み処理ルーチン、第３図
はメインループの一部を抜き出して示したフローチャー
ト、第４図は操作キーからの入力に基づくキー割り込み
処理ルーチンを示している。 10……試験機本体、15……試験片、16……モータ、17…
…ロードセル、20……計測制御装置、22……荷重アン
プ、24……モータドライバ、25……操作キー、27……CP
U、28……ROM、29……RAM。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験片に作用する荷重方向を記憶する記憶
手段と、前記試験片に作用する荷重が許容限度内にある
か否かを判断する過負荷検出手段と、前記試験片に作用
する荷重が許容限度を越えたことが、前記過負荷検出手
段によって検出されることにより、前記試験片に荷重を
加える負荷機構を停止させる負荷機構停止手段と、前記
負荷機構を任意の方向に動作させるための操作指令を与
える操作手段と、前記試験片に作用する荷重が許容限度
を越えたことが検出されている状態において、前記操作
手段から与えられた荷重方向と前記記憶手段に記憶して
いる荷重方向とを比較し、両者が異なっているときには
前記操作手段からの指令に基づいて前記負荷機構を動作
させる一方、両者が一致しているときには前記負荷機構
の停止状態を維持する手段とを備えたことを特徴とする
材料試験機。