JPH10160655A - 材料試験機のデータ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】材料試験機のデータ処理において、試験材料の
変位の設定値を基にして正確な荷重−変位特性を得る。 【解決手段】試験条件データとして設定した変位の複数
の設定値をＳ１，Ｓ２，Ｓ３とする。変位データと荷重
データをサンプリングし、時刻ｔ２の変位データｘ２が
第１の設定値Ｓ１を超えたとき、直前の時刻ｔ１でサン
プリングした変位データｘ１、荷重データｙ１、変位デ
ータｘ２、荷重データｙ２および設定値Ｓ１から、直線
補間により、設定値Ｓ１に対応する荷重データＹ１を求
める。順次、次の設定値Ｓ２について、変位データｘ
３，ｘ４、荷重データｙ３，ｙ４、設定値Ｓ２から、荷
重データＹ２を求め、設定値Ｓ３について、変位データ
ｘ５，ｘ６、荷重データｙ５，ｙ６、設定値Ｓ３から、
荷重データＹ３を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、引張試験等で試験
材料に負荷を与えながらその試験材料に加わる荷重と変
位のデータを検出し、荷重−変位特性を求める材料試験
機のデータ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、材料試験機において、試験材料の
一端をテーブル側に他端をクロスヘッド側にそれぞれ固
定し、クロスヘッドを移動させて試験材料に引張負荷を
与えながら、クロスヘッド側のロードセル等で試験材料
に加わる荷重のデータを検出するとともに伸び計等で試
験材料の変位（伸び）のデータを検出し、これらのデー
タから荷重−変位特性を求める引張試験が行われてい
る。また、試験材料に圧縮負荷を与えながら圧縮試験も
行われている。

【０００３】上記のような材料試験においては、所定の
荷重の与え方に対する試験材料の変位量の変化の仕方を
調べることが重要である。また、特に所定数の同一製品
すなわちロット製品の試験を行う場合には製品個々に変
位の変化速度にばらつきがあるので、変位量を基準にし
て荷重−変位特性を求める必要がある。このため、例え
ば特公平７−１１１３９２号の材料試験機のように、荷
重と変位のデータを所定間隔でサンプリングし、変位の
データが予め設定した設定値を超えた時点のサンプリン
グデータを補間して荷重−変位特性を求めるようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にデータをサンプリングする方法においては、試験材料
の変位が実際に設定値になったタイミングとこの設定値
を超えるデータがサンプリングされたタイミングとには
時間差が生じるが、上記従来の方法では、設定値を超え
た時点のサンプリングデータだけで補間処理を行うの
で、上記時間差に相当する変位の変化量だけ荷重−変位
特性がシフトすることになる。また、少なくとも前回の
設定値を超えた時点のサンプリングデータと今回の設定
値を超えた時点のサンプリングデータとで補間するの
で、これらのサンプリング時の時間差すなわち補間する
ときの時間差が大きく、補間の精度が得られない。この
ため、正確な特性を得るには不十分であった。本発明
は、材料試験機のデータ処理方法を改良して正確な荷重
−変位特性を得ることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の請求項１の材料試験機のデータ処理
方法は、試験材料に負荷を与えながら該試験材料に加わ
る荷重のデータと該試験材料の変位のデータを検出し
て、該荷重と変位の関係を測定する材料試験機のデータ
処理方法であって、前記荷重のデータと前記変位のデー
タを予め決められたタイミングでサンプリングし、該サ
ンプリングした変位のデータが予め設定された設定値を
超えた時点の荷重および変位のデータと、その直前にサ
ンプリングした荷重および変位のデータとに基づいて、
該設定値に対応する荷重のデータを補間により求め、該
荷重のデータから前記荷重−変位特性を求めるようにし
たことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２の材料試験機のデータ処理
方法は、請求項１の構成を備えるとともに、前記荷重の
データおよび前記変位のデータを順次サンプリングし、
該サンプリングした変位のデータが前記設定値を超える
毎に、該設定値に対応する前記荷重のデータを求めるよ
うにしたことを特徴とする。

【０００７】また、請求項３の材料試験機のデータ処理
方法は、請求項１の構成を備えることともに、前記荷重
のデータおよび前記変位のデータを予めサンプリングし
て記憶しておき、該記憶した荷重および変位のデータに
基づいて前記設定値に対応する荷重のデータを求めるよ
うにしたことを特徴とする。

【０００８】上記の構成の請求項１の材料試験機のデー
タ処理方法によれば、サンプリングした荷重と変位のデ
ータのうち、変位のデータが設定値を超えた時点のデー
タとその直前にサンプリングしたデータとに基づいて設
定値に対応する荷重のデータが補間により求められる。
したがって、設定値を挟む直前直後のデータから設定値
に対応するデータが求められることになり荷重−変位特
性を正確に求めることができる。

【０００９】なお、請求項２のように荷重と変位のデー
タを順次サンプリングしながら、リアルタイムにデータ
処理を行ってもよく、また、請求項３のように、サンプ
リングしたデータを一旦記憶しておいて、その後、デー
タ処理を行ってもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図２は本発明の実施例に係
る材料試験機のデータ処理方法を適用した材料試験機お
よびデータ処理部のブロック図である。

【００１１】材料試験機１において、テーブル１１の上
方にはクロスヘッド１２が架設されており、テーブル１
１上に配設されたチャック１３に試験材料Ｓの下端が固
定されるとともにクロスヘッド１２に配設されたチャッ
ク１４に試験材料Ｓの上端が固定される。そして、デー
タ処理部２の指令で駆動・停止する駆動機構１５によっ
てクロスヘッド１２が上昇し、試験材料Ｓに張力が与え
られて引張試験が行われる。なお、圧縮試験のときはチ
ャック１３，１４が別の治具に取り替えられ、クロスヘ
ッド１２を下降して試験材料に押圧力を与える。

【００１２】クロスヘッド１２側のチャックにはロード
セル１６が取り付けられており、このロードセル１６に
より、試験材料Ｓに加えられる荷重が検出される。ま
た、試験材料Ｓの近傍には伸び計１７が配設されてお
り、この伸び計１７で試験材料Ｓの変位が検出される。
ロードセル１６の出力信号はＡ／Ｄ変換器１６ａでデジ
タルデータに変換されて荷重のデータ（以後、「荷重デ
ータ」という。）としてデータ処理部２に出力され、伸
び計１７の出力信号はＡ／Ｄ変換器１７ａでデジタルデ
ータに変換されて変位のデータ（以後、「変位データ」
という。）としてデータ処理部２に出力される。

【００１３】データ処理部２はコンピュータで構成され
ており、ＣＰＵ２ａ、メモリ２ｂ、割込タイマ２ｃ、イ
ンターフェース（Ｉ／Ｆ）２ｄ、キーボード２ｅ、ディ
スプレイ２ｆおよびプリンタ２ｇを備えている。メモリ
２ｂはＲＯＭやＲＡＭ等で構成されており、ＣＰＵ２ａ
はメモリ２ｂに記憶されたプログラムに基づいて動作
し、キーボード２ｅから入力された試験条件データに基
づいて引張試験等の制御を行う。なお、変位の設定値は
試験の内容に応じて複数設定される値であり、この設定
値は試験条件データとしてメモリ２ｂに記憶される。割
込タイマ２ｃはＣＰＵ２ａにより起動され、ＣＰＵ２ａ
から設定されたタイミングで割込信号を発生し、ＣＰＵ
２ａはこの割込信号で割込処理を行って荷重データと変
位データのサンプリング等の処理を行う。

【００１４】図３，図４は実施例のデータ処理部２のＣ
ＰＵ２ａの制御動作を示すフローチャートの一例であ
り、同図に基づいて動作を説明する。なお、図３は一回
の試験におけるメインルーチンを示し、図４は割込処理
ルーチンを示している。ＣＰＵ２ａは試験を開始する
と、図３のステップＳ１で試験条件データから変位に関
して順次設定された複数の設定値を読み込み、ステップ
Ｓ２で変位データから試験材料に設定された変位の基準
位置を読み取る。次に、ステップＳ３でクロスヘッド１
２を駆動し、ステップＳ４で荷重データを読み取りなが
らステップＳ５で最小荷重を超えるまで監視する。そし
て、最小荷重を超えると、ステップＳ６で割込タイマ２
ｃをスタートさせて、ステップＳ７で試験終了となるの
を監視し、試験が終了すると、ステップＳ８でクロスヘ
ッド１２を停止するとともに割込タイマ２ｃをストップ
して処理を終了する。以上の処理により、試験終了まで
図４の割込処理が一定間隔で繰り返される。

【００１５】図４の割込処理では、ステップＳ２１で荷
重データと変位データを読み取り、ステップＳ２２で変
位データが設定値を超えたか否かを判定する。設定値を
超えていなければステップＳ２３で現在読み取った荷重
データと変位データを前回データとして一時記憶し、メ
インルーチンに復帰する。一方、変位データが設定値を
超えていれば、ステップＳ２４で荷重データと変位デー
タを現在データとして記憶し、ステップＳ２５で現在デ
ータと記憶されている前回データおよび現在の設定値に
基づいてこの設定値に対応する荷重データを例えば直線
補間により求め、その荷重データを記憶する。そして、
ステップＳ２６で設定値を次の値に更新し、ステップＳ
２７でディスプレイ２ｆでの測定結果の表示の更新等を
行いメインルーチンに復帰する。

【００１６】図１は上記のデータ処理の一例を概念的に
説明する図であり、試験条件データとして設定した変位
の複数の設定値をＳ１，Ｓ２，Ｓ３とする。時刻ｔ２で
サンプリングした変位データｘ２が第１の設定値Ｓ１を
超えたので、その直前の時刻ｔ１でサンプリングした変
位データｘ１および荷重データｙ１（前回データ）、変
位データｘ２および荷重データｙ２（現在データ）、お
よび、設定値Ｓ１から、直線補間により、設定値Ｓ１に
対応する荷重データＹ１を求める。同様に、次の設定値
Ｓ２については、変位データｘ３，ｘ４、荷重データｙ
３，ｙ４、設定値Ｓ２から、荷重データＹ２を求め、設
定値Ｓ３については、変位データｘ５，ｘ６、荷重デー
タｙ５，ｙ６、設定値Ｓ３から、荷重データＹ３を求め
る。

【００１７】以上のように、順次設定された複数の設定
値について、それぞれその直前直後のサンプリングデー
タに基づいて、その設定値に対応する荷重データが補間
により求められ、この設定値と補間により求めた荷重デ
ータから荷重−変位特性が得られる。この補間により求
められる荷重データは設定値の直前直後のデータにより
補間されるので、正確な値となる。

【００１８】なお、上記の実施例では、荷重データと変
位のデータをサンプリングしながら、変位データが設定
値を超える毎に逐次補間処理を行うようにしているが、
試験開始から終了までの各サンプリングデータを記憶し
ておき、この記憶内容について上記同様のデータ処理を
施すようにしてもよい。

【００１９】また、上記の実施例では、荷重データと変
位データをサンプリングする間隔を一定にしているが、
ある程度特性が判っている試験材料あるいは試験方法な
どに応じて、例えば部分的により詳細に測定したい場合
にはその部分でサンプリング間隔を短くしたり、詳細な
測定を必要としない部分ではサンプリング間隔を長くす
るなど、サンプリング間隔を必要に応じて設定するよう
にしてもよい。なお、これらのサンプリング間隔は試験
条件データとして記憶しておくとよい。

【００２０】さらに、上記の実施例では、変位データの
設定値に基づいて、その設定値に対応する荷重データを
補間するようにしているが、荷重データに対して設定値
を設定しておき、この荷重データの設定値に対応する変
位データを補間することにより、荷重変位特性を得るよ
うにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の材料試験
機のデータ処理方法によれば、試験材料に加わる荷重の
データと該試験材料の変位のデータを予め決められたタ
イミングでサンプリングし、サンプリングした変位のデ
ータが予め設定された設定値を超えた時点の荷重および
変位のデータと、その直前にサンプリングした荷重およ
び変位のデータとに基づいて、設定値に対応する荷重の
データを補間により求め、その荷重のデータから荷重−
変位特性を求めるようにしたので、設定値を挟む直前直
後のデータから設定値に対応するデータが求められるこ
とになり荷重−変位特性を正確に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のデータ処理方法を概念的に示
す図である。

【図２】本発明の実施例のデータ処理方法を適用した材
料試験機とデータ処理部のブロック図である。

【図３】本発明の実施例におけるメインルーチンのフロ
ーチャートである。

【図４】本発明の実施例における割込処理ルーチンのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ 材料試験機 ２ データ処理部 ２ａ ＣＰＵ ２ｂ メモリ ２ｃ 割込タイマ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験材料に負荷を与えながら該試験材料
   に加わる荷重のデータと該試験材料の変位のデータを検
   出して、該荷重と変位のデータから荷重−変位特性を求
   める材料試験機のデータ処理方法であって、 前記荷重のデータと前記変位のデータを予め決められた
   タイミングでサンプリングし、該サンプリングした変位
   のデータが予め設定された設定値を超えた時点の荷重お
   よび変位のデータと、その直前にサンプリングした荷重
   および変位のデータとに基づいて、該設定値に対応する
   荷重のデータを補間により求め、該荷重のデータから前
   記荷重−変位特性を求めるようにしたことを特徴とする
   材料試験機のデータ処理方法。
2. 【請求項２】 前記荷重のデータおよび前記変位のデー
   タを順次サンプリングし、該サンプリングした変位のデ
   ータが前記設定値を超える毎に、該設定値に対応する前
   記荷重のデータを求めるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の材料試験機のデータ処理方法。
3. 【請求項３】 前記荷重のデータおよび前記変位のデー
   タを予めサンプリングして記憶しておき、該記憶した荷
   重および変位のデータに基づいて前記設定値に対応する
   荷重のデータを求めるようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の材料試験機のデータ処理方法。