JPH1172423A - 材料試験機の負荷制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オーバーロードの検出を確実にして荷重検出器
などの破損を防ぐ。 【解決手段】試験片などを変位制御によって圧縮試験を
行う場合において、試験片にかかる荷重を測定し（ＳＴ
１）、その荷重があらかじめ設定された最大荷重を越え
ているかを比較判定する（ＳＴ２）。最大荷重を越えて
いれば試験機に停止命令を送って（ＳＴ５）試験を停止
するが、そうでなければ荷重の増加する速度を測定し
（ＳＴ３）、その値をあらかじめ設定された最大速度と
比較し（ＳＴ４）、最大速度を超えていれば試験機を停
止し（ＳＴ５）、そうでなければ試験を継続する。荷重
の増加速度による判定を併用するので慣性などによる行
き過ぎによって装置を破損することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は試験材料の引っ張り
強度や圧縮強度の特性を調べる材料試験機に関し、特に
試験材料にかける負荷の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】材料試験機において、たとえば金属材料
やその他の材料でできた試験材料の引っ張り強度や圧縮
強度を試験する場合の制御方法として、試験材料にかけ
る負荷荷重を所定の設定値の通りになるように制御する
荷重制御と、負荷荷重をかけたときに伸びたり縮んだり
する材料の変形量（変位）が所定の設定値になるように
制御する変位制御がある。どちらの方法を採用した場合
においても、計測される荷重をソフトウェアまたは電気
回路等で監視し、設定されている最大荷重を越えたこと
を検出すると、負荷している荷重の増加を停止して荷重
検出器が過負荷で破損するのを防ぐようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の制御方法におい
ては荷重の値が設定された最大荷重を越えたときに試験
機を停止させるので、高速度で荷重が増加したとき、最
大荷重を検出して試験機を停止させる間に荷重が荷重検
出器の限界となる荷重を越えてしまい、荷重検出器を破
損してしまうことがあった。すなわち、荷重の増加を停
止するという試験機の停止指令と実際の停止までの間に
は制御系の時間遅れや機械の慣性などのために多少のタ
イムラグがあり、荷重の増加速度が大きければそのタイ
ムラグの間に試験片にかかる荷重は増加し荷重検出器の
限界荷重を越えてしまうことがあった。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて成された
ものであり、材料試験機における荷重超過（オーバーロ
ード）の検出を確実にして荷重検出器やその他の機構の
破損を防止できる材料試験機の負荷制御方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、材料の特性試験を行うための材料試験
機の負荷制御方法において、計測された負荷荷重の増加
速度が所定の設定速度を超えたときに負荷荷重の増加を
停止させることを特徴とする。

【０００６】試験機を停止する設定として、所定の最大
荷重を越えたときだけでなく荷重の増加速度に設定値を
設けてその最大速度を超えたときにも試験機を停止する
ようにしたので、停止指令から実際の停止までに多少の
タイムラグがあっても荷重検出器などが破壊される前に
試験機を停止することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の方法を実施する材
料試験機である。圧縮試験などが行われる試験片４は試
験機本体１に取り付けられている。試験片４は圧縮治具
３と下部のベースの間に挟まれ、荷重検出器２を介して
クロスヘッドに連結され、荷重検出器２によって荷重が
検出されながら圧縮される。そしてその圧縮量は図示し
ていない変位センサによって検出されている。荷重検出
器２はロードセルなどによって構成され、変位センサは
歪みゲージや差動トランスなどによって構成されてい
る。

【０００８】荷重検出器２からの荷重信号は荷重増幅器
５を介して制御器６に取り込まれ、変位センサからの変
位信号も制御器６に取り込まれている。制御器６には、
マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を主体として、データ
や設定値を記憶するためのメモリ、荷重信号や変位信号
などのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器、サーボアンプなどを含む出力ドライバなどの各種
の入出力デバイス、さらには設定値を入力するためのを
キーボードなどが備えられている。

【０００９】制御器６内には、マイクロコンピュータの
ソフトウェアまたは個別の回路によって、試験機の動作
を停止するための最大荷重や荷重の最大速度設定する入
力手段や、それらの値の記憶手段、設定された最大荷重
や最大速度と実際に計測された値との比較手段などが構
成されている。荷重の増加速度はたとえば所定の時間間
隔ごとに荷重を測定することによって荷重の増加量とそ
の増加に要した時間との関係から速度として求めること
ができる。

【００１０】図２は図１に示された材料試験機で圧縮試
験を行う場合の特にオーバーロード検出を行う部分のフ
ローチャートであって、これを参照しながら本発明装置
の動作と本発明の方法を説明する。まず始めに制御器６
の動作を変位センサで測定される変位が所定の設定値と
なるように制御する変位制御に設定する。変位の変化速
度（すなわち変位速度）が一定となるように変位値を設
定して試験片に対して荷重をかけていき、所定のサンプ
リングタイミングによってその時の荷重値データを取り
込む（ＳＴ１）。

【００１１】オーバーロードを検出するために、荷重を
取り込むごとに設定された最大荷重を越えているかどう
かを比較判定する（ＳＴ２）。このときに最大荷重を越
えていれば試験機本体１に停止命令を送り（ＳＴ５）、
負荷荷重の増加をその時点で止める。ＳＴ２の判断で最
大荷重を越えていなければ、前回に測定された荷重値と
今回の測定で得られた荷重値との差で与えられる荷重の
増加分と、その間の経過時間から荷重の増加速度を計算
し（ＳＴ３）、あらかじめ設定されている荷重増加速度
の最大速度と比較判定する（ＳＴ４）。その判定結果
が、最大速度を超えたと判定されればＳＴ５に進み、試
験機に停止命令を送る。そうでなければＳＴ１に戻り、
上述した変位制御に従って負荷する荷重を増加させつつ
荷重の測定値を取り込む。以後は上述の動作を繰り返
す。

【００１２】上述した最大荷重、最大速度などはパラメ
ータとして試験片の材料特性や試験条件などに応じて任
意の値を設定できる。また、最大荷重によるオーバーロ
ード検出や最大速度によるオーバーロード検出は、特殊
な試験に備えて、それぞれ個別にオン／オフできるよう
にしておくことが望ましい。

【００１３】また、荷重の増加速度の検出は、上述した
ように直前の荷重データと現在の荷重データから計算す
るだけでなく、信号ノイズの影響を少なくするため何周
期かの荷重により平均的な速度として求めてもよい。ま
た、荷重増加速度はこのような計算によらず微分回路な
どの電気回路によって求めることも可能である。

【００１４】

【発明の効果】本発明の負荷試験方法によれば、測定さ
れた荷重そのものが最大荷重を越えたかどうかの判定を
するとともに、荷重の増加速度が設定された最大速度を
超えたかどうかの判定をして試験の継続か停止かを判定
するので、仮に停止命令から実際の動作までにタイムラ
グがあったとしても限界荷重の範囲内に負荷荷重をとど
めることができる。したがって、オーバーロードによっ
て荷重検出器などを破損することが無くなり、装置の信
頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する材料試験機の例であ
る。

【図２】本発明の方法を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…試験機本体 ２…荷重検出器 ３…圧縮治具 ４…試験片 ５…荷重増幅器 ６…制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料の特性試験を行うための材料試験機
   の負荷制御方法において、計測された負荷荷重の増加速
   度が所定の設定速度を超えたときに負荷荷重の増加を停
   止させることを特徴とする材料試験機の負荷制御方法。