JPS6042637A - 荷重−伸び曲線記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、試験片に荷重を与え、伸びを生じさせる七
ともに、荷重検出器および伸び検出器によって試験片の
荷重および伸びを検出するようにした材料試験機に関す
るものであり、特にその試験片の荷重−伸び曲線を記録
する荷重−伸び曲線記録装置に関するものである。

（ロ）従来技術 材料試験機において、試験片に荷重を与え、伸びを生じ
させると同時に、これと並行していわゆるリアルタイム
で試験片の荷重−伸び曲線を記録すると、試験片の色、
形状などの状態の変化とそのときの荷重−伸び曲線を照
合することができ、幅広い視野にたって材料試験するこ
とができる。

荷重−伸び曲線を記録するとき、従来は荷重検出器およ
び伸び検出器によって試験片の荷重および伸びを検出し
、その荷重および伸びの検出値を各検出器から直接記録
計に烏えていた。しかしながら、たとえば弾性定数の大
きい試験片に高速度て　３− 荷重をちえ、高速負荷試験する場合、試験１３＋１始伯
。

後に試験片の荷重が急激に増大し、単位時間あたりの荷
重の変化量が記録計の最大応答値を越えることが多い。

このため、荷重−伸び曲線を正確に記録することができ
ないという問題かあった。第１図は試験片の実際の荷重
−伸び曲線と従来の記録計によって記録された荷重−伸
び曲線を示す。

実際の荷重−伸び曲線（Ａ）の学位時間（’ｔｎヤ、　
−ｔｎ）あたりの荷重の変化量（■、ｆｎす、−Ｉ、ｔ
、ｎ）が記録計の最大応答値（Ｌ　Ｍ　）を越えたきき
、記録泪は単位時間（ｉ、ｎ＋＋　ｆｎ）内にその変化
量（Ｉ、ｔｒＨ＋　−Ｔ、、ｔｎ）に応答することがで
きない。記録計は、その最大応答値（Ｔ、、　Ｍ　）に
よって決定される荷重−伸び曲線（Ｂ）を記録するだけ
である。したがって、記録される荷重−伸び曲線（Ｂ）
は実際の荷重−伸び曲線（Ａ）に追随ゼす、一致しない
。反対に１１位時間あたりの伸びの変化量が記録計の最
大応答値を越えた場合Ｉ）同様であり、荷重−伸び曲線
を正確に記録することかできなかった。

（ハ）目　的 　４− この発明は、前記従来の問題を解決し、試験片に荷重を
与え、伸びを生じさせると同時に、リアルタイムで試験
片の荷重−伸び曲線を記録し、しかもこれを正確に記録
し、その荷重−伸び曲線を実際の荷重−伸び曲線と一致
さぜることを目的としてなされたものである。

〈二）構　成 この発明は、荷重検出器および伸び検出器によって試験
片の荷重および伸びを検出し、その荷重および伸びの検
出値を中央演算装置によってサンプリング時刻毎に読み
取り、各サンプリング時刻のサンプリング値を順次デー
タバッファに格納する。これと同時に、データバッファ
に格納されたサンプリング値を中央演算装置によって順
次データバッファから取り出し、記録計に与える。これ
によって、リアルタイムで試験片の荷重−伸び曲線を記
録する。そして、サンプリング時刻からサンプリング時
刻までの時間内の荷重または伸びの変化量が記録計の最
大応答値を越えたとき、記録計がその荷重または伸びの
変化量に完全に応答するまでデータバッファからの次の
−◆鼾ノンプリング時刻４）−ンブ１）ング埴の取り出
しを中１枡させ、記録計か前記時間内の荷重または伸び
の変化量に完全に応答した後人の°す″ンプリング時刻
のサンプリング値の取り出しを開始させるようにしたも
のである。

（ポ）実施例。

以下、この発明の詳細な説明する。第２図および第３図
はこの発明の一実施例を示す。材料試験機（１）は、試
験片（２）に荷重を与え、伸びを生じさせる。試験片（
２）の荷重は荷重検出器（３）によって検出され、伸び
は伸び検出器（４）によって検出される。各検出器（３
）、（４）は中央演算装置（５）に接続され、演算装置
（５）は記録計（６）に接続されている。記録計（６）
は、荷重−伸び曲線を記録するためのものである。また
、中央演算装置（５）は多数のデータを格納するに適し
たデータバッファ（７）に接続されている。中央演算装
Ｎ（５）の作用については、後述する＠ この荷重−伸び曲線記録装置において、各検出器（３）
、（４）は試験片（２）の荷重および伸びを検出し、荷
重および伸びの検出値を中央演算装置（５）に与える。

中央演算装置（５）は、各検出器（３）、＜４）から与
えられる荷重および伸びの検出値をｉノ゛ンプリング時
刻（ｔ、Ｉ、ｔ２・・・・・・）毎に読み取り、サンプ
リングする。そして、各サンプリング時刻のサンプリン
グ値、すなわち荷重の→Ｊ−ンブリング値（Ｌｔｄ、　
Ｌｌ２・・・・・・）および伸びのサンプリング値（Ｅ
ｔｌ、Ｌｔ２・・・・・・）を順次データバッファ（７
）に伝達する。各サンプリング時刻のサンプリング値（
Ｌｌ、とＥｔ＋、　Ｌｔ、２とＬｔ２・・・・・・）は
データバッファ（７）によって順次個別に格納される。

中央演算装置（５）は、サンプリング値を順次データバ
ッファ（７）に格納すると同時に、データバッファ（７
）に格納されたサンプリング値を順次データバッファ（
７）から取り出し、取り出した→Ｊ°ンブリング値を記
録計（６）に与える。記録計（６）は、中央演算装置（
５）から与えられるサンプリング値によって荷重−伸び
曲線を記録する。したかって、試験片（２）に荷重か与
えられ、伸びが生しているとき、＝　７− リアルタイムで試験片（２）の荷重−伸び曲線を記録す
ることがてきる。

弾性定数の大きい試験片を高速負荷試験する場合、試験
開始前後に試験片の荷重が急激に増大し、単位時間あた
りの荷重の変化計か記録計の最大応答値を越えることが
多いのは、前述した通りである。サンプリング時刻から
一す”ンブリング時刻までの１５間、たとえばサンプリ
ング時刻（１ｎ）からサンプリング時刻（ｉｎ＋＋）ま
ての時間（ｔｎよ、　−１ｎ）内の荷重の変化１（１，
、１，１１＋＋　Ｔ、ｔｎ）が記録側（６）の最大応答
値（Ｌ　Ｍ　）を越えたとき、中央演算装置（５）から
記録計（６）に−リーンブリング時刻（ｔ、ｎ＋＋）の
−ＩＪ−ンブリング値（Ｌｔｎ＋４．　Ｅｌｎヤ１）力
侑えられても、記録側（６）はその川・ンブリング時亥
収ｉｎｌ＋）から次の一す−ンブリング時亥収ｔｎヤ、
）よでの時間（ｉｎ、２ｔｎ４＋）内に荷重の変化量（
Ｌ　ｌ’ｎや、−Ｉ、ｉｎ＞に応答することかできない
。記録ｉｔ（６＞が荷重の変化量＜　Ｌ　ｔｎ−＋　Ｉ
−ｔｎ）に完全に応答するには、次のサンプリング時刻
（ｉｎ、２）までの時間（ｉｎ、、、ｔｎ＋＋）よりも
長い時間が必要である。したがって、荷重の変化量（Ｌ
ｔ、ｎ＋＋　８　− −Ｌｔｎ）が記録計（６）の最大応答値（Ｌ　Ｍ　＞を
越えたとき、中央演算装置（５）は記録計（６）がその
荷重の変化量（Ｌｔｎヤ＋　Ｌｔ、ｎ）に完全に応答す
るまでデータバッファ（７）からの次のサンプリング時
刻（ｔｎ＋２）のサンプリング値の取り出しを中断させ
る。

したがって、記録計（６）は荷重の変化量（Ｌｔｎ＋、
−Ｌｔｎ）に完全に応答するこ吉かでき、荷重−伸び曲
線を正確に記録することかできる。記録計（６）が荷重
の変化量（Ｌｔｎ＋＋　ｌ−１０）に完全に応答した後
、中央演算装置（５）は次のサンプリング時刻（ｔ、ｎ
＋２）のサンプリング値（Ｌｔｎ＋ｚ、　Ｅ１ｎ＋２）
の取り出しを開始する。

以下同様に、各サンプリング時刻からサンプリング時刻
までの時間内の荷重の変化量に応してデータバッファ（
７）からの次のサンプリング時刻のサンプリング値の取
り出しが中断され、記録計（６）は各サンプリング時刻
からサンプリング時刻までの荷重の変化量に完全に応答
し、荷重〜伸び曲線を正確に記録する。

サンプリング時刻からサンブリング時刻まての伸びの変
化計が記録側（６）の最大応答値を越えた場合も同様で
あり、中央演算装置（５）は記録言１かその伸びの変化
量に完全に応答するまでデータバッファ（７）からの次
の→Ｊ゛ンブリング時刻の−１）ンブリング値の取り出
しを中１折させる。したがって、荷重−伸び曲線を正確
に記録することかで・きる。

なお、データバッファ（７）からの１Ｊ−ンブリング値
の取り出しが中断されるため、荷重−伸び曲線の記録は
実際の試験片（２）の荷重および伸びよりも遅れろが、
その時間的ずれはわずかであり、試験片（２）の状態の
変化とそのときの荷重−伸び曲線を照合する−にに支障
はない。したかって、幅広い視野にたって材料試験する
ことがてきる。

荷重検出器（３）によって荷重を正確に検出するには、
荷重検出器（３）を校正する必要がある。第３図は荷重
検出器の校正装置を示す。試験片（２）の荷重はロード
セル（８）およびアンプ（９）、（１０）によって検出
される。アンプ（１０）の電気信号はＡＤ変換器（１１
）に、よって変換され、中央演算装置（５）にりえられ
る。中央演算装置（５）は、その出力信号を記録計（６
）に与える。荷重検出器（３）を校正するには、分銅に
よって検出器（３）に実荷重を与え、分銅の荷重と中央
演算装置（５）の出力信号が一致するよう可変抵抗（１
２）を調節すればよい。

これによって、荷重検出器を校正することができる。ま
た、アンプ（９）、　（Ｉｎ）の増幅度は日によって変
化する。これを補償するには、分銅によって校正した日
、スイッチ（１３）を閉じ、中央演算装置（５）の出力
信号が一定値になるよう可変抵抗（１４）を調節する。

そして、実際に試験する日、スイッチ（１３）を閉じ、
中央演算装置（５）の出力信吟が一定値になるよう可変
抵抗（１４）を調節すればよい。

これによって、アンプ＜９）、（１０）の増幅度の変化
を補償することができ、検出器を電気的に校正すること
ができる。

可変抵抗（１２）、　（１４）を使用せず、中央演算装
置（５）だけで検出器を校正することも可能である。

この場合は、第４図に示すように、可変抵抗（１２）。

（１４）に代えて固定抵抗（＋５）、　（＋６）を使用
ずればよい。検出器を校正するとき、分銅によって検出
器−１１− に荷重を与え、実際の分銅の荷重Ｘｓ囲と変換器（１１
）の出力値Ｘｆを中央演算値Ｍ（５）に格納する。

その後、スイッチ（１３）を閉じ、変換器（１１）の出
力値Ｘｅｌを中央演算装置（５）に格納する。そして、
実際に試験する日、スイッチ（１３）を閉じ、変換器（
１１）の出力値Ｘｅ２を中央演算装置（５）に格納すれ
ばよい。中央演算装置（５）は格納された６値から校正
係数Ｊｘを演算する。したがって、検出器を分銅によっ
て校正すると同時に、アンプ（９）。

（１０）の増幅度の変化を補償し、電気的に校正するこ
とができる。試験片（２）に荷重が加えられたとき、中
央演算装置（５）は校正係数Ｊｘと変換器（１１）の出
力値Ｘから荷重の値Ｘｏｕｔを演算し、これを記録ｉｉ
（１’ｉ　）に与える。中央演算装置（５）の出力値Ｘ
ｏｕｔおよび校正係数Ｊｘは次の式によって表される。

Ｘｏｕｔ、　＝　、１　ｘ　＠Ｘ ｆ−Ｘｅ２ （へ）効　果 １２− 以」ユ説明したように、この発明は、試験片に荷重を与
え、伸びを生じさせると同時に、リアルタイムで試験片
の荷重−伸び曲線を記録し、しかも、これを正確に記録
することができる。したがって、記録される荷重−伸び
曲線を実際の荷重−伸び曲線と一致させ、所期の目的を
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験片の荷重−伸び曲線のグラフ、第２図はこ
の発明の一実施例を示す説明図、第３図は第２図のデー
タバッファの拡大図、第４図および第５図は第２図の荷
重検出器の校正装置を示すブロック図である。 （１）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・材
料試験機（２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・試験片（３）・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・荷重検出器（４）・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・伸び検出器（５）・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・中央演算装置（６）・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・記録沿（７）・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・データバッ
ファ特許出願人　株式会社　島津製作所 代理人　新実健部（外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試験片に荷重を与え、伸びを生じさせるとともに、荷重
   検出器および伸び検出器によって前記試験片の荷重およ
   び伸びを検出するようにした材料試験機において、前記
   荷重および伸びの検出値を中央演算装置によってザンブ
   リング時刻毎に読み取り、各サンプリング時刻のサンプ
   リング値を順次データバッファに格納すると同時に、こ
   のデータバッファに格納されたサンプリング値を前記演
   算装置によって順次データバッファから取り出し、記録
   計に与え、前記記録計によって前記試験片の荷重−伸び
   曲線を記録し、さらにサンプリング時刻からサンプリン
   グ時刻までの時間内の荷重または伸びの変化量が前記記
   録計の最大応答値を越えたとき、前記記録計がその荷重
   または伸びの変化量に完全に応答するまで前記データバ
   ッファからの次のサンプリング時刻の一リンブリング値
   の取り出しを中断させ、前記記録ｄ１が前記荷重または
   伸びの変化量に完全に応答した後前記次の→Ｊ・ンブリ
   ング値の取り出しを開始させるようにしたことを特徴と
   する荷重−伸び曲線記録装置。