JPH0523109U - 材料試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 増荷重と減荷重の両方にレンジ切換えを可能
にする。 【構成】 試験片の増荷重時は、ロードアンプ１１の荷
重信号がフルスケールの９５％以上に達したとき制御回
路１４からのレンジ切換指令によりロードアンプの測定
レンジを現在のレンジより１段低い方向へ切換える。ま
た、減荷重時には、ロードアンプ１１の荷重信号がフル
スケールの３０％以下に達したとき制御回路１４からの
レンジ切換指令によりロードアンプ１２の測定レンジを
現在のレンジより１段高い方向へ切換える。これによっ
て、増荷重および減荷重時のレンジ切換えを可能にす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、材料試験機、特に荷重測定計のレンジ自動切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

供試体に圧縮力や引張力などの負荷を与え、そのときの荷重と変位を測定し、 この測定データに基づいて荷重−変位曲線を記録したり、試験片の機械的性質， 特性などを求めるようにした材料試験機が知られている。 従来、このような材料試験機の荷重計測には、オートレンジ切換機能を備えた 荷重計測用増幅器が利用され、検出荷重がフルスケールの９５％に達すると、低 レンジへ自動的に切換わり、増幅器の測定倍率を下げることにより、試験片の荷 重を破断に達するまで継続して計測できるようになっている。

【０００３】 図６は、増荷重時の荷重測定レンジが低レンジへ自動的に切換えられたときの グラフである。 この図からも明らかなように、荷重計測用増幅器が「×５」のレンジで作動し ているとき、検出荷重がフルスケールの９５％に達すると、レンジは「×２」に 切換わる。そして、レンジ「×２」での検出荷重がフルスケールの９５％に達す ると、レンジは「×１」に切換わる。

【０００４】 「×１」のレンジにおいて、増荷重される試験片が破断すれば、破断点Ｐ１で 荷重はゼロとなる。また、プラスチック，あるいは銅などのように延性に富んだ 材料の場合には、変形を続けるのに要する荷重が破線に示すように徐々に低下し 、図６の横軸とクロスして荷重がゼロになる点Ｐ２が破断点となる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の測定機器のレンジ自動切換装置では、増荷重 時にレンジを低位側へのみ切換える方式になっているため、低レンジでの荷重計 測時に荷重が徐々に低下するような荷重−変位曲線の場合、その荷重を精度よく 計測できず、強いては供試体の破断点検出に支障をきたす問題があった。

【０００６】 本考案の目的は、増荷重および減荷重の両方にレンジ切換えを可能にした材料 試験機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

クレーム対応図である図１により本考案を説明すると、本考案は、供試体に負 荷される荷重を検出し相応の荷重信号を出力する荷重検出手段１０１と、この荷 重信号の測定レンジを設定するレンジ設定手段１０２と、供試体に対する増荷重 時は荷重信号が測定レンジで決まるフルスケールの所定の割合に達する毎に荷重 信号に対する測定倍率が１段下がる方向の指令１０３ａを出力してレンジ設定手 段１０２のレンジを順次切換えるとともに、供試体に対する減荷重時は荷重信号 が測定レンジで決まるフルスケールの所定の割合に達する毎に荷重信号に対する 倍率が１段上がる方向の指令１０３ａを出力してレンジ設定手段１０２のレンジ を順次切換える制御手段１０３とを備えることにより、上記目的を達成できる。

【０００８】

【作用】

増荷重時に検出された荷重がフルスケールの所定の割合，例えばフルスケール の９５％以上になると、レンジ設定手段１０２の測定レンジが現在の荷重信号測 定倍率より１段低い方向へ切換えられる。また、減荷重時に検出された荷重がフ ルスケールの所定の割合，例えばフルスケールの３０％以下になると、レンジ設 定手段１０２の測定レンジが現在の荷重信号測定倍率より１段高い方向へ切換え られる。このため、増荷重，減荷重の両方にレンジ切換えをすることができ、高 精度の荷重計測が可能になる。

【０００９】

【実施例】

図２〜図５により本考案の一実施例を説明する。 図２は、材料試験機におけるレンジ自動切換装置の全体の構成を示すブロック 図である。図２において、ロードセル１１は、供試体（不図示）に負荷される引 張力，圧縮力などの荷重を検出し相応する荷重信号を出力する。ロードセル１１ の出力側には、荷重計測用のロードアンプ１２が接続される。このロードアンプ １２は、×１，×２，×５，×１０，×２０，×５０，×１００の７段階の測定 倍率にレンジ切換えできるレンジ切換部１２ａを備えている。ロードアンプ１２ から出力されるアナログ信号はＡ−Ｄコンバータ１３によりデジタル信号に変換 されて制御回路１４に送られる。

【００１０】 制御回路１４は、全体を制御し管理する中央処理装置（以下ＣＰＵという）１ ４１と、リードオンリメモリ（以下ＲＯＭという）１４２と、ランダムアクセス メモリ（以下ＲＡＭという）１４３と、入力インタフェース１４４および出力イ ンタフェース１４５を備え、これらはバス１４６を介してＣＰＵ１４１に接続さ れている。

【００１１】 ＲＯＭ１４２には、ロードセル１１からの荷重信号が増荷重か減荷重かを判定 するプログラム、増荷重および減荷重時に荷重信号がそれぞれの測定レンジで決 まるフルスケールの所定の割合になったかを判定するプログラム、およびレンジ 切換プログラムなどが格納される。また、ＲＡＭ１４３には、ＣＰＵ１４１での 演算結果および外部からの入力データ等が格納される。 入力インタフェース１４４には、Ａ−Ｄコンバータ１３が接続される。出力イ ンタフェース１４５には、上述のプログラムを実行することにより得られるレン ジ切換指令データをデジタルコ−ドでロードアンプ１２のレンジ切換部１２ａに 送出するレンジ出力回路１５が接続されている。

【００１２】 次に、図３に示すフローチャートを参照してレンジ切換動作を説明する。 供試体に対する引張，圧縮，曲げなどの試験が開始されると、図３に示すレン ジ切換処理プログラムがスタートする。 まず、ステップＳ１において、ロードセル１１で検出される荷重信号をロード アンプ１２およびＡ−Ｄコンバータ１３を通して制御回路１４に取り込むことに より、増荷重時か否かを判定する。肯定されたときはステップＳ２に進み、荷重 信号のレベルがフルスケールの９５％の値に達したか否かを判定する。ここで、 否定されたときはステップＳ１に戻り、また、肯定されたときはステップＳ３に 移行して制御回路１４からレンジ出力回路１５を介してロードアンプ１２のレン ジ切換部１２ａにレンジ切換指令を与え、ロードアンプ１２の測定レンジを現在 の測定レンジより１段低い測定倍率のレンジに切換える。

【００１３】 例えば、フルスケールの９５％に達した現時点のロードアンプ１２の測定倍率 が×１００である場合は、ステップＳ４に進み、ロードアンプ１２の測定倍率を ×５０のレンジに切換える。また、ステップＳ３において、現在のロードアンプ １２の測定倍率が×５０であるときはステップＳ５に進み、ロードアンプ１２の 測定倍率を×２０のレンジに切換える。同様にして、ロードアンプ１２の測定倍 率が×２０であるときはステップＳ６で×１０の測定倍率のレンジに、×１０の 測定倍率のときはステップＳ７で×５の測定倍率のレンジに、×５の測定倍率の ときはステップＳ８で×２の測定倍率のレンジに、さらに×２の測定倍率のとき はステップＳ９で×１の測定倍率のレンジにそれぞれ切換える。そして、×１の 測定倍率のときは、そのままステップＳ１０へ進む。

【００１４】 ステップＳ１０では、供試体が破断したかを判定し、破断していなければ、ス テップＳ３で切換えられた測定レンジを保持した状態でステップＳ１に戻る。ま た、破断したと判定されたときは、ステップＳ１１に進み、ロードアンプ１２の レンジを試験前の最高レンジ×１００に自動的に復帰させる。

【００１５】 一方、ステップＳ１において、増荷重でないと判定された場合、すなわち、減 荷重時と判定されたときは、ステップＳ１２に進み、荷重信号のレベルがフルス ケールの３０％の値に達したか否かを判定する。ここで、否定されたときはステ ップＳ１に戻り、また、肯定されたときはステップＳ１３に移行して制御回路１ ４からロードアンプ１２のレンジ切換部１２ａにレンジ切換指令を与え、ロード アンプ１２の測定レンジを、現在の測定レンジより１段高い測定倍率のレンジに 切換える。

【００１６】 例えば、現在のロードアンプ１２の測定倍率が×１である場合は、ステップＳ １４に進み、ロードアンプ１２の測定倍率を×２のレンジに切換える。また、ス テップＳ１３において、現在のロードアンプ１２の測定倍率が×２であるときは ステップＳ１５に進み、ロードアンプ１２の測定倍率を×５のレンジに切換える 。同様にして、ロードアンプ１２の測定倍率が×５であるときはステップＳ１６ で×１０の測定倍率のレンジに、×１０の測定倍率のときはステップＳ１７で× ２０の測定倍率のレンジに、×５０の測定倍率のときはステップＳ１９で×１０ ０の測定倍率のレンジにそれぞれ切換える。そして、×１００の測定倍率のとき は、そのままステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、供試体に対する試験 が終了したかを判定し、終了していなければステップＳ１３で切換えられた測定 レンジを保持した状態でステップＳ１に戻る。また、終了していればステップＳ １１に進み、ロードアンプ１２のレンジを試験前の最高レンジ×１００に自動的 に復帰させる。

【００１７】 図４は、本実施例におけるフルオートレンジ切換えの一例を示すグラフである 。この図４から明らかなように、荷重を増加方向に負荷したとき、ロードアンプ の測定レンジは、×１００→×５０→×２０と順次切換わり、そして、供試体が 点Ｐ１で破断すると、ロードアンプの測定レンジは×２０から×１００に自動的 に切換わる。

【００１８】 図５は、本実施例におけるフルオートレンジ切換えの他の例を示すグラフであ る。この図５から明らかなように、荷重を負荷したとき、ロードアンプの測定レ ンジは、×１００→×５０→×２０と順次切換わっていく。そして、荷重を負荷 しているにも拘らず荷重信号が減少方向に転じ、その荷重レベルがフルスケール の３０％以下になると、ロードアンプのレンジが×５０の測定倍率に切換えられ る。その後、荷重がゼロになった時点Ｐ２でロードアンプのレンジは試験前の最 高レンジ×１００に自動的に切換わる。

【００１９】 このように本実施例にあっては、増荷重と減荷重の両方にレンジ切換を行うこ とができるとともに、供試体に対する減荷重時には、その荷重信号がフルスケー ルの３０％以下になると、ロードアンプの測定レンジを現在のレンジより１段高 い方向へ切換えるようにしているため、銅，プラスチックなどのような延性に富 む材料の荷重変化を精度よく計測することができる。

【００２０】 なお、上記実施例では、引張試験を想定して述べたが、曲げ試験，圧縮試験等 についても同様に適用できる。また、レンジを上げたり下げたりするフルスケー ルの割合は９５％や３０％に限定されないが、少なくとも、レンジ切換時に出力 値が９５％から３０％以下に低下したり、逆に３０％から９５％以上に上昇した りしないように、切換レンジに応じて種々の値に決定される。 上記実施例の構成において、ロードセル１１が荷重検出手段１０１を、ロード アンプ１２のレンジ切換部１２ａがレンジ設定手段１０２を、制御回路１４が制 御手段１０３をそれぞれ構成する。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、増荷重時に、例えば荷重信号がフルスケ ールの９５％以上になると、測定レンジを現在のレンジより１段低い方向へ切換 えることができるとともに、減荷重時には、例えば荷重信号がフルスケールの３ ０％以下になると、測定レンジを現在のレンジより１段高い方向へ切換えること ができるから、増荷重および減荷重の両方にレンジ切換が可能になり、荷重を精 度よく計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のクレーム対応図である。

【図２】本考案の一実施例を示す材料試験機におけるレ
ンジ自動切換装置の全体構成を示すブロック図である。

【図３】本実施例におけるレンジ切換手順を示すフロー
チャートである。

【図４】本実施例によるレンジ切換の一例を示すグラフ
である。

【図５】本実施例によるレンジ切換の他の例を示すグラ
フである。

【図６】従来のレンジ切換を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ ロードセル １２ ロードアンプ １２ａ レンジ切換部 １４ 制御回路 １０１ 荷重検出手段 １０２ レンジ設定手段 １０３ 制御手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 供試体に負荷される荷重を検出し相応の
   荷重信号を出力する荷重検出手段と、前記荷重信号の測
   定レンジを設定するレンジ設定手段と、前記供試体に対
   する増荷重時は前記荷重信号が前記測定レンジで決まる
   フルスケールの所定の割合に達する毎に前記荷重信号に
   対する測定倍率が１段下がる方向の指令を出力して前記
   レンジ設定手段のレンジを順次切換えるとともに、前記
   供試体に対する減荷重時は前記荷重信号が前記測定レン
   ジで決まるフルスケールの所定の割合に達する毎に前記
   荷重信号に対する倍率が１段上がる方向の指令を出力し
   て前記レンジ設定手段のレンジを順次切換える制御手段
   とを備えたことを特徴とする材料試験機。