JPH08178814A

JPH08178814A - 強度試験装置

Info

Publication number: JPH08178814A
Application number: JP7013796A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Izawa; 聡美井澤; Hiroyuki Watanabe; 裕之渡辺
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】各種機器の小型化、高性能化に対応して小型
化される材料の強度試験を容易に行うことができる強度
試験装置を提供する。【構成】パソコン本体８によって自動的に、試験治具
２を駆動するサーボモータ１５を制御して試験片１４に
荷重Ｗを加えると共に、このときの荷重Ｗ及びこの荷重
Ｗよる試験片１４の変位Ｌの検出信号（電圧信号）をロ
ードセル５に接続された動ひずみ測定器７と渦電流式変
位センサ端子に接続された渦電流式変位センサ本体６と
から入力しこれらの測定データを解析して解析結果をＣ
ＲＴ９，プリンタ１２，ＨＤ１３又はＦＤ１１へ出力す
るというものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強度試験装置に関し、各
種機器の小形化、高性能化に対応して小型化される材料
の強度試験を行う場合に適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】工業材料の強度を評価する従来の装置を
応力の種類により分類すると、以下に挙げる種類が存在
する。（１）引張圧縮試験装置（２）回転曲げ試験装置（３）平面曲げ試験装置（４）捩り試験装置（５）組合せ応力試験装置（６）衝撃試験装置

【０００３】これらの試験装置が対象としている荷重お
よび試験片の大きさは、比較的小さなものでも１ｋｇ以
上、５〜１０ｃｍ（長さ）以上であり、これより小さな
材料の特性は、同じ材質の大きな材料の特性から推定し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが近年、各種機
器の小型化、高性能化が図られるようになり、それに応
じてこれらの機器に用いられる材料も小型化されつつあ
ることから、より均質な材料が求められている（例えば
水晶振動子等の圧電素子やＬＳＩ基板等）。当然、これ
らの材料の強度を測定する装置は測定の対象となる材料
に加えられる力によるわずかなひずみを検出する能力が
求められることになるが、従来の強度試験装置では測定
しようとする荷重や材料のひずみのオーダー（規模）が
目的に合わないという問題があった。

【０００５】また近年、小型で高性能な回転機（モータ
ー、発電機）の要求が高まりつつある。このことによ
り、回転機のロータ部をより速く回転させる必要があ
る。しかしそれにはロータ部の強度確保が不可欠であ
り、ケイ素鋼板等のロータ部を構成する材料の強度評価
が必要となってくる。ところが、かかるケイ素鋼板等の
強度試験を行うには、上記圧電素子やＬＳＩ基板等に加
える荷重よりは大きな荷重を付加する必要があり、この
ように荷重適用範囲が広がると、これに連れて荷重を付
加する装置の容量を大きくする必要があるため、これに
伴って強度試験装置全体が大型化してしまう。そこで強
度試験装置を小型化する対策が必要であった。また、磁
石のように硬くてもろい材料の強度試験を行うために
は、この材料に無理な力がかからぬよう微小荷重を制御
して、正確な初期位置（零点）決め（以下、零点設定と
いう）を行うことが必要であった。更には、強度試験時
に、付加された荷重によって材料（試験片）が破壊した
後にこの材料の破面を観察する必要性から、この破面を
保護する必要性が生じてきた。

【０００６】従って本発明は上記従来技術に鑑み、各種
機器の小型化、高性能化に対応して小型化される材料の
強度試験を容易に行うことができる強度試験装置を提供
することを目的とし、更には荷重適用範囲が広く且つ小
型で、材料に無理な力をかけることなく零点設定を行う
ことができ、また破面の保護が可能な強度試験装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の構成は、試験治具を駆動する駆動装置と、こ
の駆動装置に駆動されて試験片に荷重を加える試験治具
と、前記荷重を検出する荷重検出器と、前記荷重によっ
て生起する前記試験片の変位を検出する変位検出器と、
前記駆動装置の作動を制御すると共に、前記荷重検出器
及び変位検出器の検出信号を入力しこれらの検出信号に
よって得られる前記荷重及び変位の測定データに基づい
て前記試験片の強度特性を解析するコンピュータと、こ
のコンピュータの解析結果を出力する出力装置とを備え
たことを特徴とする。

【０００８】また上記目的を達成する本発明の第２の構
成は、上記第１の構成において、コンピュータが、試験
初期に、試験片に荷重を加えるよう駆動装置を一方に動
作せしめ、このときの荷重検出信号の変化に基づき、前
記試験片に荷重が付加されたと判断して駆動装置を停止
し、次に前記試験片から前記荷重を除去するよう前記駆
動装置を他方に動作せしめ、このときの荷重検出信号の
変化に基づき、前記試験片から前記荷重が除去されたと
判断して前記駆動装置を停止し、このときの試験治具の
位置を零点として設定する零点設定をも行うことを特徴
とする。

【０００９】また上記目的を達成する本発明の第３の構
成は、上記第１又は第２の構成において、駆動装置が、
強度試験装置の下部に設置されていることを特徴とす
る。

【００１０】また上記目的を達成する本発明の第４の構
成は、上記第１、第２又は第３の構成において、コンピ
ュータが、試験時に、試験片が破壊するときの荷重検出
信号の著しい変化に基づき、試験終了と判断して駆動装
置を停止する制御をも行うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記第１の構成の本発明によれば、荷重検出器
と変位検出器の検出信号が何れもコンピュータに入力さ
れ、コンピュータではこれらの検出信号から得られる前
記荷重及び変位の測定データに基づいて試験片の強度特
性を解析し解析結果を出力装置に出力する。出力装置で
はこの解析結果を表示、印刷又は保存する。

【００１２】また上記第２の構成の本発明によれば、試
験初期に、荷重検出信号に基づき、コンピュータが駆動
装置を制御することにより、試験片に無理な力をかける
ことなく零点設定が行われる。

【００１３】また上記第３の構成の本発明によれば、装
置全体の重心が低くなり、駆動装置が容量の比較的大き
な大形のものであっても、この駆動装置を支持するため
の大型で強固な部材を用いることなく安定する。

【００１４】また上記第４の構成の本発明によれば、試
験時に試験片が破壊すると、このときの荷重検出信号の
著しい変化に基づき、コンピュータが駆動装置を停止し
て前記試験片の破面を保護する。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

【００１６】はじめに本発明の第１の実施例について説
明する。

【００１７】図１は本発明の第１の実施例に係る強度試
験装置の構成図、図２，図３及び図４は図１に示すパー
ソナルコンピュータ（以下パソコンという）の動作を示
すフロチャートである。なお図２中のは図３中のに
続き、図３中のは図４中のに続いている。

【００１８】図１に示すように本実施例に係る試験機本
体１には、試験治具２、渦電流式変位センサ端子３、支
持台４、ロードセル５、サーボモータ１５及び試験片の
せ治具２０が組み込まれている。

【００１９】支持台４上に備えた試験片のせ治具２０に
は、試験時に、この試験の目的に応じた方式で試験片１
４がセットされる。この試験片１４の大きさは４ｃｍ未
満である。試験治具２はサーボモータ１５に駆動され、
その負荷部１９が試験片のせ治具２０にセットされた試
験片１４に荷重Ｗを加える。この荷重Ｗの大きさは、例
えば１００ｇ程度である。サーボモータ１５は、パソコ
ン９からの制御信号に基づいて自動制御される。なお治
具を適宜選択することによって曲げ試験や圧縮試験を行
うことができる。

【００２０】ロードセル５は、試験片１４に加えられた
荷重Ｗが、試験片のせ治具２０及び支持台４を介してロ
ードセル５の受感部（図示せず）に作用するよう設置さ
れると共に、動ひずみ測定器７に接続されている。また
この動ひずみ測定器７はパソコン本体１８に備えられた
アナログ／ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器とい
う）１０に接続されている。従って試験片１４に加えら
れた荷重Ｗの変化は、ロードセル５によって検出される
と共に動ひずみ測定器７により電圧の変化に変換された
後、Ａ／Ｄ変換器１０を介してパソコン本体１８に入力
される。

【００２１】渦電流式変位センサ端子３は、荷重Ｗを加
えたときの試験片１４のたわみによって生起する試験治
具２の変位を検出可能に設置されると共に、渦電流式変
位センサ本体６に接続されている。またこの変位センサ
本体６はパソコン本体８のＡ／Ｄ変換器１０に接続され
ている。従って試験片１４に荷重Ｗを加えたときの試験
治具２の変位、即ち試験片１４の変位Ｌは、変位センサ
端子３によって検出されると共に変位センサ本体６によ
り電圧の変化に変換された後、Ａ／Ｄ変換器１０を介し
てパソコン本体８に入力される。

【００２２】パソコン本体８は、詳細は後述するが、内
蔵のハードディスク（以下内蔵ＨＤという）１７又はパ
ソコン本体８に接続されている外部のハードディスク７
（以下外部ＨＤという）１３に保管されている試験装置
制御用のソフトウェアを起動させることにより、前述の
如くサーボモータ１５を制御すると共に、動ひずみ測定
器７及び変位センサ本体６から入力した検出信号によっ
て得られる前記荷重Ｗ及び変位Ｌの測定データに基づい
て試験片１４の強度特性を解析し、この解析結果をパソ
コン本体８に接続したＣＲＴ９、プリンタ１２及び外部
ＨＤ１３（又はフロッピーディスク（以下ＦＤという）
１１）へ出力する。従ってＣＲＴ９では前記解析結果を
表示し、プリンタ１２では前記解析結果を印刷し、外部
ＨＤ１３又はＦＤ１１では前記解析結果を保存する。な
お図１中の１６はパソコン本体８に接続されたキーボー
ドであり、試験時にはこのキーボード１６からパソコン
本体８に各種の入力を行う。また図１中の１８は試験治
具８に備えられたマクロメータであり、後述する変位校
正に用いられる。

【００２３】以上が第１の実施例に係る強度試験装置の
構成であるが、続いてこの試験装置の動作を図１の構成
図及び図２〜図４のフローチャートに基づきパソコン本
体８の動作を中心にして説明する。なお図２〜図４に示
すフローチャートの各ステップにはＳ１からＳ４９まで
の符号を付した。

【００２４】まず計測に先だち図２に示すように荷重校
正（Ｓ１〜Ｓ９，Ｓ４８）及び変位校正（Ｓ１０〜Ｓ１
７，Ｓ４９）を行う。即ち、支持台４に分銅を搭載し
（Ｓ２）、キーボード１６からこの分銅の荷重値を入力
すると共に（Ｓ３）、このときのロードセル５と動ひず
み測定器７とによる荷重検出信号（荷重電圧信号）をＡ
／Ｄ変換して入力する（Ｓ４）。この手順を５回繰り返
した後に（Ｓ５，Ｓ６）、電圧と荷重の比（電圧／荷
重）を計算して（Ｓ７）、この比（即ち荷重感度）が１
０ｍＶ／ｇ以上であるか否かを判定し（Ｓ８）、荷重感
度が１０ｍＶ／ｇ以上でなければ動ひずみ測定器７のゲ
インを調節する（Ｓ９）。その結果、荷重感度＞１０ｍ
Ｖ／ｇとなれば荷重校正が終了し、Ｎの値を０にする
（Ｓ４８）。

【００２５】続いて、マイクロメータ１８の位置調節を
し（Ｓ１０）、キーボード１６からこのマイクロメータ
１８の変位値を入力すると共に（Ｓ１１）、このときの
変位センサ端子３と変位センサ本体６とによる変位検出
信号（変位電圧信号）をＡ／Ｄ変換して入力する（Ｓ１
２）。この手順を５回繰り返した後に（Ｓ１３，Ｓ１
４）、電圧と変位の比（電圧／変位）を計算して（Ｓ１
５）、この比（即ち変位感度）が１０ｍＶ／μｍ以上で
あるか否かを判定し（Ｓ１６）、変位感度が１０ｍＶ／
μｍ以上でなければ変位センサ本体６のゲインを調節す
る（Ｓ１７）。その結果、変位感度＞１０ｍＶ／μｍと
なれば変位校正が終了し、Ｎの値を０にする（Ｓ４
９）。

【００２６】次に図３に示すように、試験片１４に加え
られる荷重Ｗ及び試験片１４の変位Ｌの自動計測を行う
（Ｓ１８〜Ｓ２７）。即ち、キーボード１６から、まず
測定データのサンプリング時間及び曲げ変位速度を入力
する（Ｓ１８，Ｓ１９）。続いて測定スタート信号を入
力し（Ｓ２０）、サーボモータ１５を起動する（Ｓ２
１）。その結果サーボモータ１５によって試験治具２が
駆動され、この試験治具２の負荷部１９によって試験片
１４に荷重Ｗが加えられる。そしてこのときの荷重Ｗが
ロードセル５と動ひずみ測定器７とによって検出され、
荷重Ｗによって生起する試験片１４の変位Ｌが変位セン
サ端子３と変位センサ本体６とによって検出される。

【００２７】従ってこのときの動ひずみ測定器７から出
力される荷重電圧信号と変位センサ本体６から出力され
る変位電圧信号とをＡ／Ｄ変換して入力（サンプリン
グ）する（Ｓ２２）。なおサンプリング点数は、試験条
件や試験片をかえて５０００点まで記憶することができ
る（Ｓ２３，Ｓ２４）。サンプリングが終了したらサー
ボモータ１５を停止し（Ｓ２５）、このサンプリングデ
ータ（測定データ）及び先の校正において設定された荷
重感度及び変位感度をＦＤ１１に保存して（Ｓ２６）、
測定を終了する（Ｓ２７）。

【００２８】続いて図３及び図４に示すようにデータの
読み込み（Ｓ２８〜Ｓ３０）及び解析（Ｓ３１〜Ｓ４
０）を行う。即ち、キーボード１６から校正データ（即
ち荷重感度及び変位感度）及び測定データが保存されて
いるファイルのファイル名を入力し（Ｓ２８）、これに
よってＦＤ１１に校正データ及び測定データを読み込む
（Ｓ２９，Ｓ３０）。

【００２９】データの読み込みが終了したら、このデー
タから荷重の０点Ｗ_oを算出すると共に（Ｓ３１）、最
大荷重Ｗ_maxをサーチする（Ｓ３２）。最大荷重Ｗ_maxが
サーチできたら、この最大荷重Ｗ_maxでのデータ番号Ｎ
を求めて（Ｓ３３）、最大荷重Ｗ_max時の変位Ｌ_Nを求め
る（Ｓ３４）。続いてＷ_o＜Ｗ_N-1が満足される間、繰り
返し荷重−変位データの直線回帰計算を行ない（Ｓ３
５，Ｓ３６，Ｓ３７）、Ｗ_o＜Ｗ_N-1を満足しなくなった
ところで、このときのＮ−１の値をｍｉｎの値として変
位の０点Ｌ_minを決定し（Ｓ３８，Ｓ３９）、このＬ_min
と先に求めたＬ_Nとから最大変位Ｌ_maxを算出（Ｌ_N−Ｌ
_min）する（Ｓ４０）。

【００３０】最後に図４に示すように解析結果を出力す
る（Ｓ４１〜Ｓ４６）。即ち、上記解析によって求めた
最大荷重Ｗ_maxと最大変位Ｌ_maxとからＸ軸及びＹ軸の目
盛りを決定して（Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３）、荷重−変
位曲線をＣＲＴ９に表示すると共にプリンタ１２によっ
て印刷する（Ｓ４４，Ｓ４５）。更にＨＤ１３又はＦＤ
１１に解析結果を保存する（Ｓ４６）。かくして一連の
処理が終了する（Ｓ４７）。

【００３１】以上のように、本第１の実施例に係る強度
試験装置によれば、パソコン本体８によって自動的に、
サーボモータ１５を制御して試験の目的に合った荷重Ｗ
を試験片１４に加えることができると共にこのときの測
定データを解析して解析結果をＣＲＴ９，プリンタ１
２，ＨＤ１３又はＦＤ１１に出力することができるた
め、各種機器の小型化、高性能化に対応して小型化され
る試験片１４等の各種材料の強度試験を容易に行うこと
ができる。

【００３２】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。

【００３３】図５は本発明の第２の実施例に係る強度試
験装置の構成図、図６の（ａ）及び（ｂ）は図５に示す
試験片の固定台の構造を示す正面図及び側面図、図７、
図８及び図９は図５に示すパソコンの動作を示すフロー
チャートである。なお図７中の(11)は図８中の(11)に続
き、図８中の(12)は図９中の(12)に続いている。

【００３４】図１に示すように本実施例に係る試験機本
体２１には、アクチュエータ２５、ロードセル２４、接
触式変位センサ２３、試験治具４４（ヘッド部４３（ク
ロスヘッド４３ａ及び変位センサ受け４３ｂ）及び試験
片４１の固定台４２）が組み込まれており、これらのう
ち、アクチュエータ２５は試験機本体２１の下部に設置
され、固定台４２は試験機本体２１の上部に設置されて
いる。

【００３５】固定台４２は図６に示すように凹凸部が形
成された治具本体４１ａを有しており、この凹凸部に、
荷重受けころ４２ｂ，４２ｃに挾持され且つ試験片おさ
え４２ｄにおさえられるようにして試験片４１が固定さ
れている。

【００３６】アクチュエータ２５は大容量のステッピン
グモータ２５ａを有しており、このステッピングモータ
２５ａの駆動により、アクチュエータ２５と固定台４２
との間に設けられたロードセル２４、変位センサ受け４
３ｂ及びクロスヘッド４３ａを一体的に上下に移動し、
固定台４２に固定された試験片４１に荷重Ｗを加える。
ステッピングモータ２８ａは、モータ制御線２８によっ
てパソコン本体３３のパラレルＩ／Ｏに接続しているモ
ータドライバ・発振回路２７に接続されると共に、直流
電源３０に接続されており、パソコン本体３３の制御信
号に基づいて自動制御される。即ち、パソコン本体３３
によってステッピングモータ２８ａを制御することによ
り、前記荷重Ｗの大きさ及びヘッド４３の送り速度が制
御される。そしてこの場合の荷重Ｗは、従来の試験装置
の荷重に比べれば小さなものであるが上記第１の実施例
における荷重Ｗよりは大きなものであって、１ｋｇ〜５
０ｋｇ程度であり、ヘッド４３の送り速度は、５００μ
ｍ／ｍｉｎ〜１２５μｍ／ｍｉｎの１６段階に設定され
る。なお治具を適宜選択することによって曲げ試験、圧
縮試験及び引張り試験を行うことができる。

【００３７】ロードセル２４は図５に示すように動ひず
み測定器２７に接続され、この動歪み測定器２７はパソ
コン本体３３に備えられたＡ／Ｄ変換器３８に接続され
ている。従って試験片４１に加えられた荷重Ｗの変化
は、ロードセル２４によって検出されると共に動ひずみ
測定器２７により電圧の変化に変換された後、Ａ／Ｄ変
換器２８を介してパソコン本体３３に入力される。

【００３８】接触式変位センサ２３は、その先端部が変
位センサ受け４３ｂの上面に接するよう設置されると共
に、変位センサアンプ２６に接続されている。また変位
センサアンプ２６は、パソコン本体３３のＡ／Ｄ変換器
に接続されている。従って試験片４１に荷重Ｗを加えた
ときの変位センサ受け４３ｂの変位、即ち試験片４１の
変位Ｌは、接触式変位センサ２３によって検出されると
共に変位センサンプ２６により電圧の変化に変換された
後、Ａ／Ｄ変換器３８を介してパソコン本体３３に入力
される。また試験片４１には歪ゲージ３１が取り付けら
れている。この歪ゲージ３１は動ひずみ測定器３２に接
続され、この動ひずみ測定器３２もＡ／Ｄ変換器３８に
接続されている。従って荷重Ｗにより試験片４１に歪み
が生起すると、この歪みは、歪みゲージ３１によって検
出されると共に動ひずみ測定器３２により電圧の変化に
変換された後、Ａ／Ｄ変換器３８を介してパソコン本体
３３に入力される。

【００３９】パソコン本体３３は、詳細は後述するが、
外部ＨＤ３９又はＦＤ３５に保管されている試験装置制
御用のソフトウェアを起動させることにより、前述の如
くアクチュエータ２５のステッピングモータ２５ａを制
御すると共に、動ひずみ測定器２７及び変位センサアン
プ２６から入力した検出信号によって得られる前記荷重
Ｗ及び変位Ｌの測定データに基づいて試験片４１の強度
特性を解析し、この解析結果をパソコン本体３３に接続
したＣＲＴ３４、プリンタ４０、外部ＨＤ３９又はＦＤ
３５へ出力する。従ってＣＲＴ３４では前記解析結果を
表示し、プリンタ４０では前記解析結果を印刷し、外部
ＨＤ３９又はＦＤ３５では前記解析結果を保存する。ま
たパソコン本体３３は、試験初期には、荷重検出信号に
基づいてステッピングモータ２５ａを制御して零点設
定、即ちヘッド４３の初期位置の設定を行い、試験中に
は、荷重検出信号に基づき試験終了の判断を行って観察
に必要な試験片４１の破面を保護する。なお図１中の３
６はパソコン本体３３に接続されたキーボードであり、
試験時にはこのキーボード３６からパソコン本体３３に
各種の入力を行う。

【００４０】以上が第２の実施例に係る強度試験装置の
構成であるが、続いてこの試験装置の動作を図５の構成
図及び図７〜図９のフローチャートに基づきパソコン本
体３３の動作を中心にして説明する。なお図７〜図９に
示すフローチャートの各ステップにはＳ１０１からＳ１
５２までの符号を付した。

【００４１】まず計測に先だち図２に示すように荷重校
正（Ｓ１０１〜Ｓ１１０）及び変位校正（Ｓ１１１〜Ｓ
１１９）を行う。このうち荷重校正いついては上記第１
の実施例における荷重校正と同様（図２のＳ１〜Ｓ９，
Ｓ４８参照）であるため、ここでの説明は省略し、変位
校正についてのみ説明する。

【００４２】まず、クロスヘッド４３ａの位置調節をし
（Ｓ１１１）、キーボード３６からこのクロスヘッド４
３ａの変位値を入力すると共に（Ｓ１１２）、このとき
の接触式変位センサ２３と変位センサアンプ２６とによ
る変位検出信号（変位電圧信号）をＡ／Ｄ変換して入力
する（Ｓ１１３）。この手順を５回繰り返した後に（Ｓ
１１４，Ｓ１１５）、電圧と変位の比（電圧／変位）を
計算して（Ｓ１１６）、この比（即ち変位感度）が１０
ｍＶ／μｍ以上であるか否かを判定し（Ｓ１１８）、変
位感度が１０ｍＶ／μｍ以上でなければ変位センサアン
プ２６のゲインを調節する（Ｓ１１７）。その結果、変
位感度＞１０ｍＶ／μｍとなれば変位校正が終了し、Ｎ
の値を０にする（Ｓ１１９）。なお荷重校正及び変位校
正は、初回の計測時にのみ行う。

【００４３】続いて、アクチュエータ２５を制御するこ
とにより微小荷重を制御して零点設定（Ｓ１２０〜Ｓ１
２２）を行う。まずステッピングモータ２５ａを作動さ
せて、試験片４１を圧縮するようクロスヘッド４３ａを
移動せしめ、このときの荷重検出信号の変化から試験片
４１に荷重が加わったと判断した時点でステッピングモ
ータ２５ａを停止する（Ｓ１２０）。次に試験片４１に
加えられている荷重を取り除くため、ステッピングモー
タ２５ａを逆回転してクロスヘッド４３ａを引張り方向
に移動せしめ（Ｓ１２１）、このときの荷重検出信号の
変化から荷重が除去されたと判断した時点でステッピン
グモータ２５ａを停止する。そしてこのときのクロスヘ
ッド４３ａの位置を零点として設定する（Ｓ１２２）。

【００４４】以上で試験準備が完了し、次に図８に示す
ように、試験片４１に加えられる荷重Ｗ及び試験片４１
の変位Ｌの自動計測を行う（Ｓ１２３〜Ｓ１３２）。即
ち、キーボード３６から、まず測定データのサンプリン
グ時間及び曲げ変位速度を入力する（Ｓ１２３，Ｓ１２
４）。続いて測定スタート信号を入力し（Ｓ１２５）、
アクチュエータ２５（即ちステッピングモータ２５ａ）
を起動する（Ｓ１２６）。その結果アクチュエータ２５
によってクロスヘッド４３ａ等が駆動され、このクロス
ヘッド４３ａによって試験片４１に荷重Ｗが加えられ
る。そしてこのときの荷重Ｗがロードセル２４と動ひず
み測定器２７とによって検出され、また荷重Ｗによって
生起する試験片４１の変位Ｌが接触式変位センサ２３と
変位センサアンプ２６とによって検出される。

【００４５】従ってこのときの動ひずみ測定器２７から
出力される荷重電圧信号（荷重検出信号）と変位センサ
アンプ２６から出力される変位電圧信号（変位検出信
号）とをＡ／Ｄ変換して入力（サンプリング）する（Ｓ
１２７，Ｓ１２８）。そして、この試験中に試験片４１
が破壊したら、このときの荷重検出信号の著しい低下に
基づいて試験片４１が破壊したと判断し（Ｓ１２９）、
アクチュエータ２５を停止して観察に必要な試験片４１
の破面を保つ（Ｓ１３０）。かくしてサンプリングが終
了し、このサンプリングデータ（測定データ）及び先の
校正において設定された荷重感度及び変位感度をＦＤ１
１に保存して（Ｓ１３１）、測定を終了する（Ｓ１３
２）。

【００４６】続いて図８及び図９に示すように測定デー
タの読み込み（Ｓ１３３〜Ｓ１３５）、測定データの解
析（Ｓ１３６〜Ｓ１４５）及び解析結果の出力（Ｓ１４
６〜Ｓ１５２）を行うが、これらは上記第１の実施例に
おける測定データの読み込み（図３のＳ２８〜Ｓ３
０）、測定データの解析（図４のＳ３１〜Ｓ４０）及び
解析結果の出力（Ｓ３８〜Ｓ４７）と同様であるため、
ここでの説明は省略する。

【００４７】以上のように、第２の実施例に係る強度試
験装置によれば、パソコン本体３３によって自動的に、
アクチュエータ２５を制御して試験の目的に合った荷重
Ｗを試験片４１に加えることができると共に、このとき
の測定データを解析して解析結果をＣＲＴ３４，プリン
タ４０，ＨＤ３９又はＦＤ３５に出力することができ、
小型で高性能な回転機に用いられるケイ素鋼板等の材料
の強度試験をおこなうことができる。またコンピュータ
本体３３が荷重検出信号に基づきアクチュエータ２５を
制御して微小荷重を制御することにより、磁石のように
硬くてもろい材料を試験する場合にも、試験初期に、こ
の材料に無理な荷重を加えることなく容易に正確な零点
設定を行うことができる。更には、試験時の著しい荷重
検出信号の低下から試験片４１が破壊したと判断してア
クチュエータ２５を停止するよう制御するため、観察に
必要な試験片４１の破面を保護することができる。

【００４８】また、５０ｋｇ程度の荷重を付加すること
ができるよう容量の大きなステッピングモータ２５ａを
用いるため、アクチュエータ２５は比較的大形になる
が、このアクチュエータ２５を試験本体２１の下部に設
置したため、試験機本体２１の重心が低くなって安定し
大型で強固な支持部材が不要となることから、試験機本
体２１全体を小型化することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、コンピュータによって自動的に、駆
動装置を制御して試験の目的に合った荷重を試験片に加
えることができると共にこのときの測定データを解析し
て解析結果を出力装置に出力することができるため、各
種機器の小型化、高性能化に対応して小型化される材料
の強度試験を容易に行うことができる。

【００５０】また、試験初期に、荷重検出信号に基づき
駆動装置を制御して微小荷重を制御することにより、磁
石のように硬くてもろい材料に対しても、無理な荷重を
加えることなく容易に正確な零点設定を行うことができ
る。また駆動装置を強度試験装置の下部に設置したこと
より、装置の重心が低くなって安定するため、駆動装置
が比較的大型なものであっても、強度試験装置全体を小
型化することができる。更には試験中の荷重検出信号の
著しい変化によって駆動装置を停止するよう制御するこ
とにより、観察に必要な試験片の破面を保護することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る強度試験装置の構
成図である。

【図２】図１に示すパソコンの動作を示すフローチャー
トである。

【図３】図１に示すパソコンの動作を示すフローチャー
トであって、図２の続きを示す。

【図４】図１に示すパソコンの動作を示すフローチャー
トであって、図３の続きを示す。

【図５】本発明の第２の実施例に係る強度試験装置の構
成図である。

【図６】図５に示す試験片の固定台の構造を示す正面図
及び側面図である。

【図７】図５に示すパソコンの動作を示すフローチャー
トである。

【図８】図５に示すパソコンの動作を示すフローチャー
トであって、図７の続きを示す。

【図９】図５に示すパソコンの動作を示すフローチャー
トであって、図８の続きを示す。

【符号の説明】

１，２１試験機本体２，４４試験治具３渦電流式変位センサ端子４支持台５，２４ロードセル６渦電流式変位センサ本体７，２７，３２動ひずみ測定器８，３３パソコン本体９，３４ＣＲＴ１０，３８Ａ／Ｄ変換器１１，３５ＦＤ１２，４０プリンタ１３，３９外部ＨＤ１４，４１試験片１５サーボモータ１６，３６キーボード１７内蔵ＨＤ１８マイクロメータ１９負荷部２０試験片のせ治具２３接触式変位センサ２５アクチュエータ２５ａステッピングモータ２６変位センサアンプ２８モータ制御線２９モータドライバ・発振回路３０モータ用直流電源３１歪みゲージ３７パラレルＩ／Ｏ４２固定台４２ａ治具本体４２ｂ，４２ｃ荷重受けころ４２ｄ試験片おさえ４３ヘッド部４３ａクロスヘッド４３ｂ変位センサ受け４４試験治具

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【手続補正書】

【提出日】平成７年３月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験治具を駆動する駆動装置と、この駆動装置に駆動されて試験片に荷重を加える試験治
具と、前記荷重を検出する荷重検出器と、前記荷重によって生起する前記試験片の変位を検出する
変位検出器と、前記駆動装置の作動を制御すると共に、前記荷重検出器
及び変位検出器の検出信号を入力しこれらの検出信号に
よって得られる前記荷重及び変位の測定データに基づい
て前記試験片の強度特性を解析するコンピュータと、このコンピュータの解析結果を出力する出力装置とを備
えたことを特徴とする強度試験装置。
【請求項２】請求項１に記載する強度試験装置におい
て、コンピュータが、試験初期に、試験片に荷重を加えるよ
う駆動装置を一方に動作せしめ、このときの荷重検出信
号の変化に基づき、前記試験片に荷重が付加されたと判
断して駆動装置を停止し、次に前記試験片から前記荷重
を除去するよう前記駆動装置を他方に動作せしめ、この
ときの荷重検出信号の変化に基づき、前記試験片から前
記荷重が除去されたと判断して前記駆動装置を停止し、
このときの試験治具の位置を零点として設定する零点設
定をも行うことを特徴とする強度試験装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載する強度試験装置
において、駆動装置が、強度試験装置の下部に設置されていること
を特徴とする強度試験装置。
【請求項４】請求項１、２又は３に記載する強度試験
装置において、コンピュータが、試験時に、試験片が破壊するときの荷
重検出信号の著しい変化に基づき、試験終了と判断して
駆動装置を停止する制御をも行うことを特徴とする強度
試験装置。