材料試験機
【課題】 試験力が急激に変化したときでも、指針を確実に試験力の最大値を示す位置まで移動させることが可能なアナログ指示計を備える材料試験機を提供する。
【解決手段】 アナログ指示計の制御回路においては、第１比較器７１、第２比較器７２、およびモータドライバ５１等により指針駆動手段であるステッピングモータ４４の制御回路を構成している。第１比較器７１では目標値Ｂと現在値とが比較され、その比較結果に基づいて、パルス速度計算回路６２により指針４１の速度情報が算出される。そして、速度情報は書き込み制御回路７３に入力される。第２比較器７２は、目標値Ｂと目標値Ａを比較し、比較結果を書き込み制御回路７３に出力する。書き込み制御回路７３は、第２比較器７２の比較結果、パルス速度計算回路６２からの速度情報に基づいて、目標値Ｂを保持するレジスタ６７への目標値Ａの書き込みを許可する信号を出力する。
【解決手段】 アナログ指示計の制御回路においては、第１比較器７１、第２比較器７２、およびモータドライバ５１等により指針駆動手段であるステッピングモータ４４の制御回路を構成している。第１比較器７１では目標値Ｂと現在値とが比較され、その比較結果に基づいて、パルス速度計算回路６２により指針４１の速度情報が算出される。そして、速度情報は書き込み制御回路７３に入力される。第２比較器７２は、目標値Ｂと目標値Ａを比較し、比較結果を書き込み制御回路７３に出力する。書き込み制御回路７３は、第２比較器７２の比較結果、パルス速度計算回路６２からの速度情報に基づいて、目標値Ｂを保持するレジスタ６７への目標値Ａの書き込みを許可する信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、引張・圧縮等の試験力を試験片に与える材料試験において、試験片に作用する荷重をアナログ指針により表示するアナログ指示計を備える材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験片に対して引張試験および圧縮試験を行う材料試験機は、万能試験機とも呼称されるものであり、テーブルと、このテーブルに支柱を介して連結された上部クロスヘッドと、テーブルと上部クロスヘッドとを同期して昇降させるラムシリンダと、支柱に沿って昇降可能な下部クロスヘッドと、この下部クロスヘッドを昇降させる一対のネジ棹と、テーブルまたは上部クロスヘッドと下部クロスヘッドとの間に負荷される試験力を検出する圧力センサとを備える。
【０００３】
この材料試験機において引張試験を行う場合には、上部クロスヘッドに配設された上つかみ具と下部クロスヘッドに配設された下つかみ具により試験片の両端を把持した状態で、ラムシリンダの駆動により下部クロスヘッドに対して上部クロスヘッドを上昇させる。一方、この材料試験機において圧縮試験を行う場合には、下部クロスヘッドとテーブルとの間に試験片を配置した状態で、ラムシリンダの駆動により下部クロスヘッドに対してテーブルを上昇させる。
【０００４】
このような材料試験機においては、試験片に与えられる試験力を表示する装置としてディジタル数値表示器とともに，アナログ指示計も用いられている。このアナログ指示計は、指針の回転軸に連結されたモータに、ラムシリンダの圧力を検出する圧力センサからの信号に基づく駆動信号を、制御装置およびモータドライバを介して与えることにより、指針を回転させて試験力を表示するように構成されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図６は、従来の材料試験機におけるアナログ指示計の制御回路におけるモータの駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【０００６】
このようなアナログ指示計では、アナログ指示計の目盛盤上での指針が指し示す位置（試験力）を、圧力センサの検出値に比例して変化させるために、圧力センサの検出値が変化すれば、アナログ指示計の表示範囲に応じて、この検出値に対応付けられて指針が指し示すべき試験力が、上位回路により指針が移動すべき目標値として算出されレジスタ６５に逐次目標値として書き込まれている。そして、指針による試験力の表示は、指針の回転軸に連結されたモータの制御回路により、設定された目標値に向けて指針が移動するようにモータの回転制御を行うことで実現されている。
【０００７】
モータの制御回路は、図６に示すように、比較器６１、パルス速度計算回路６２、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３およびモータドライバ５１等により構成され、圧力センサの検出値に基づいて逐次更新される目標値と、現在カウンタ６４によりカウントされ現在の試験力（指針が現在指し示している位置）として内部に記憶されている現在値とを比較器６１において比較している。比較器６１の比較結果（目標値＞現在値、目標値Ｂ＜現在値、目標値＝現在値）に基づいて、パルス速度計算回路６２によりパルス方向およびパルスレートが求められ、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３を介してＵＰ／ＤＯＷＮパルスが出力される。ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３からのＵＰ／ＤＯＷＮパルスを受けたモータドライバ５１は、駆動電流をステッピングモータ４４に出力する。これらの動作により、アナログ指示計の現在値が目標値に近づく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−６８４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところでこのように、モータによって物理的に指針を回転させるアナログ指示計においては、ステッピングモータ４４の駆動速度が試験力の変化よりも遅いときには、アナログ指示計の表示が試験力の変化に対応できていない事態が生じている。これは、試験力が試験片の状態に応じてインパルス状に変化する場合もあればステップ状に変化する場合もあるのに対し、モータ駆動のアナログ指示計の指針は、モータのトルクと回転部分のイナーシャによって決まる加速度および速度以上で駆動させることができないため、試験力の変化速度がモータの最大速度を上回ったときに指針の動きが遅れることによる。
【００１０】
図７は、従来の材料試験機における試験力の目標値とアナログ指示計の指針が指し示す現在値との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は試験力を示し、横軸は試験開始からの時間を示している。また、グラフの破線は目標値を示し、実線は現在値を示している。
【００１１】
図７に示すように、目標値が急激に上昇すると、アナログ指示計の指針が最大速度で回転したとしても、その位置は、試験力の目標値が最大となっているときに、その目標値まで到達できていない。従って、アナログ指示計の指針は最大試験力を指し示していない状態にある。一方で、目標値は圧力センサの検出値に基づいて逐次更新されているため、目標値が急激な上昇の後に急激に減少すると、目標値の最大値に現在値が到達する前に、現在値よりも低い試験力の値が新たに目標値としてレジスタ６５に書き込まれ、さらに、その新たに書き込まれた目標値に応じたＵＰ／ＤＯＷＮパルスが、比較器６１およびパルス速度計算回路６２を介してＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３から出力される。そうすると、現在値は最大目標値に到達する前に減少することになる。その結果、指針が、最大目標値である最大試験力を一度も指し示すことなく試験が終了することになる。
【００１２】
このように、現在値が目標値の急激な変化に追従できないと、アナログ指示計の指針の位置から目視で試験力の最大値を読み取るオペレータは、実際の最大値よりも低い試験力を、最大試験力と読み取ってしまう。これは、アナログ指示計に指針とは別に、試験力の最大値位置に残留する置き針を設けても、最大試験力を一度も指し示すことなく試験が終了するため同様の結果となる。すなわち、置き針が示す試験力は、実際に圧力センサが検出した検出値に対応した最大試験力よりも小さなものとなる。
【００１３】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、試験力が急激に変化したときでも、指針を確実に試験力の最大値を示す位置まで移動させることが可能なアナログ指示計を備える材料試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、試験片に対して試験力を与える負荷機構と、前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、を備える材料試験機において、前記制御回路は、指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、前記第１目標値と前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、前記第１目標値と前記第２目標値の関係が所定の条件をみたすとき、または、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が所定の条件をみたすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、試験片に対して試験力を与える負荷機構と、前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、を備える材料試験機において、前記制御回路は、指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、前記第１目標値と、前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、前記第２目標値が前記第１目標値よりも大きいとき、前記速度計算手段により演算された前記指針の移動速度がゼロのとき、および、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が負のとき、のいずれかの条件を満たすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記指針駆動手段はステッピングモータである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、第１の比較手段と、第２の比較手段と、書き込み制御手段とを備え、所定の条件を満たしたときにのみ、第１の目標値を第２目標値に更新することから、アナログ指示計の指針を、確実に最大試験力を示す位置にまで到達させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】アナログ指示計４０の目盛盤４２付近の側面概要図である
【図３】この発明に係る材料試験機におけるアナログ指示計４０のステッピングモータ４４の駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【図４】目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御を説明する図である。
【図５】この発明に係る材料試験機における試験力の目標値Ａ、目標値Ｂとアナログ指示計４０の指針４１が指し示す現在値との関係を示すグラフである。
【図６】従来の材料試験機におけるアナログ指示計の制御回路におけるモータの駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【図７】従来の材料試験機における試験力の目標値とアナログ指示計の指針が指し示す現在値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る材料試験機の概要図である。
【００２０】
この材料試験機は、負荷機構を備えた試験機本体１と、試験力をアナログ表示するためのアナログ指示計４０と、内部に記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ、演算装置としてのＣＰＵ等を備えるコンピュータから構成される材料試験機全体を制御するための制御部３５とを備える。
【００２１】
試験機本体１は、テーブル２１と、このテーブル２１に一対の支柱２２を介して連結された上部クロスヘッド２４と、テーブル２１と上部クロスヘッド２４とを同期して昇降させるラムシリンダ２５と、一対のネジ棹２３に沿って昇降可能な下部クロスヘッド２６と、この下部クロスヘッド２６の両端に設けられた図示しない回転駆動機構つきナットを備える。なお、下部クロスヘッド２６は、図示しない電動モータもしくは油圧モータによりナットを回転させることにより昇降可能な構成となっている。
【００２２】
上部クロスヘッド２４には上つかみ具３１が配設されており、下部クロスヘッド２６には下つかみ具３２が配設されている。引張試験がなされる試験片１０は、これらの上つかみ具３１および下つかみ具３２によりその両端を把持される。また、下部クロスヘッド２６には圧盤２８が付設されており、圧縮試験がなされる試験片１１は、この圧盤２８とテーブル２１とによりその上下端部を押圧される。
【００２３】
ラムシリンダ２５は、シリンダ室２５ａに圧油を供給することによりラム２５ｂが伸長する構成を有する。そして、ラム２５ａが伸長することにより、テーブル２１、一対の支柱２２および上部クロスヘッド２４が同期して上昇する。このテーブル２１および上部クロスヘッド２４の上昇により、引張試験を行うときには上つかみ具３１および下つかみ具３２によりその両端を把持された試験片１０に引張荷重が付与され、圧縮試験を行うときには圧盤２８とテーブル２１との間に配置された試験片１１に圧縮荷重が付与される。このラムシリンダ２５の動作は、ラムシリンダ２５に圧油を供給する油圧源３８により駆動制御される。この材料試験機では、油圧源３８は、アナログ指示計４０の下部ケース内に収容されており、制御部３５により制御される。
【００２４】
このときの試験力は、圧力センサ３３により測定される。この測定値は、アナログ指示計４０の制御回路４５を介して制御部３５に送信され、必要に応じ表示部３６に表示されるとともに、アナログ指示計４０にアナログ表示される。また、このときのテーブル２１および上部クロスヘッド２４の移動量は、ストローク検出器３４により検出される。この検出値は、制御部３５に送信され、必要に応じ表示部３６に表示される。また、アナログ指示計４０は、制御回路４５に接続されたスイッチ群からなる操作パネル４７を備え、表示範囲変更や指針のゼロ点合わせ等の操作をオペレータが手動で行うことが可能な構成となっている。
【００２５】
この材料試験機において、引張試験を行うときには、上部クロスヘッド２４と下部クロスヘッド２６との距離を、引張試験を行う試験片１０のサイズに対応した大きさとする必要がある。同様に、圧縮試験を行うときには、下部クロスヘッド２６とテーブル２１との距離を、圧縮試験を行う試験片１１のサイズに対応させた大きさとする必要がある。この場合には、オペレータが操作部３７における下部クロスヘッド２６の昇降スイッチを操作して、下部クロスヘッド２６の両端に内蔵されたナットを回転させることにより、ネジ棹２３に連結された下部クロスヘッド２６が昇降する。
【００２６】
次に、この材料試験機において、アナログ指示計４０により試験力を表示する動作について説明する。図２は、アナログ指示計４０の目盛盤４２付近の側面概要図である。図３は、この発明に係る材料試験機におけるアナログ指示計４０の制御回路４５におけるステッピングモータ４４の駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【００２７】
アナログ指示計４０は、図２に示すように、試験力を示す目盛が付された円形の目盛盤４２の中心に軸４３が設けられている。軸４３の一方端には、指針４１が接続され、他端にはステッピングモータ４４が接続されている。このアナログ指示計４０は、目盛盤４２の指針４１を、指針駆動手段であるステッピングモータ４４で回転させることにより試験力を表示する。そして、ステッピングモータ４４の動作は、制御回路４５により制御される。なお、指針４１は試験力が大きくなるにつれて、時計周りに回転する（図１参照）。
【００２８】
この制御回路４５においては、図３に示すように、第１比較器７１、パルス速度計算回路６２、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３、第２比較器７２、書き込み制御回路７３およびモータドライバ５１等によりステッピングモータ４４の制御回路を構成している。なお、第１比較器７１はこの発明における第１比較手段、第２比較器７２はこの発明における第２比較手段、パルス速度計算回路６２はこの発明における速度計算手段、書き込み制御回路７３はこの発明における書き込み制御手段である。また、このステッピングモータ４４の制御回路には、従来と同様に、圧力センサ３３の検出値に基づいてプログラム等により算出された試験力である指針４１が移動すべき目標値Ａが、上位回路からレジスタＡ６６に逐次書き込まれる。なお、目標値Ａは、この発明における第２目標値である。また、圧力センサ３３の検出値は、試験空間に印加されているリアルタイムの力の値であることから、目標値Ａは試験中でも待機中でも逐次更新される。
【００２９】
この発明のステッピングモータ４４の制御回路では、第１比較器７１において、目標値Ｂと現在の試験力（指針４１が現在指し示している目盛盤４２の目盛りの位置）として現在値カウンタ６４によりカウントされ記憶されている現在値とを比較している。なお、目標値Ｂは、この発明における、指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値であり、所定の条件を満たした場合にのみ、目標値Ａが書き込まれて更新される値である。
【００３０】
第１比較器７１には、目標値Ｂと現在値とが入力され、目標値Ｂと現在値との比較が行われる。そして、第１比較器７１での目標値Ｂと現在値との比較結果（目標値Ｂ＞現在値、目標値Ｂ＜現在値、目標値Ｂ＝現在値）に基づいて、パルス速度計算回路６２によりパルス方向およびパルスレート等が算出され、指針４１の移動速度に関する情報が求められる。パルス方向およびパルスレート等は、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３に入力され、しかる後、ＵＰ／ＤＯＷＮパルスが出力される。ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３からのＵＰ／ＤＯＷＮパルスを受けたモータドライバ５１は、駆動電流をステッピングモータ４４に出力する。そして、ステッピングモータ４４が回転することで指針４１が移動し、アナログ指示計４０に試験力が表示されることになる。また、ステッピングモータ４４の制御回路においては、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３から出力されたＵＰ／ＤＯＷＮパルスは、現在値カウンタ６４にも入力され現在値を修正する信号にもなる。すなわち、モータドライバ５１は、１パルス受信するごとにステッピングモータ４４を正転または逆転方向に駆動分解能分だけ回転させることから、このＵＰ／ＤＯＷＮパルスに応じて指針４１の現在位置である現在値を増減させている。なお、この実施形態では、簡易な回路構成とするため、指針駆動手段としてステッピングモータ４４を採用しているが、指針駆動手段は、指針４１を動かすことができるモータであればよい。
【００３１】
また、第１比較器７１による目標値Ｂと現在値との比較に基づいてパルス速度計算回路６２により得られたパルス方向およびパルスレートは、指針４１の移動における速度情報であり、これらの速度情報が書き込み制御回路７３に入力される。なお、パルス方向とパルスレート等からはステッピングモータ４４の回転速度が解ることから、これらの速度情報から指針４１の移動速度を知ることができる。
【００３２】
第２比較器７２に目標値Ａ、目標値Ｂおよび速度情報が入力されると、第２比較器７２は、目標値Ｂと目標値Ａの比較を行う。そして、第２比較器７２の比較結果(目標値Ａ＞目標値Ｂ，目標値Ａ＜目標値Ｂ、目標値Ａ＝目標値Ｂ)に基づいて、書き込み制御回路７３において目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み行うか否かの判断を行い、所定の条件を満たす場合にのみ、書き込みを許可する信号を出力する。
【００３３】
次に、この発明に係る目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御動作について説明する。図４は、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御を説明する図である。図４（ａ）は、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御のフローチャートであり、図４（ｂ）は、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みを許可するときの条件を示すテーブルである。
【００３４】
書き込み制御回路７３に目標値Ａと目標値Ｂの比較結果および速度情報が入力されると（ステップＳ１）、図４（ｂ）に示す、（１）目標値Ａが目標値Ｂよりも大きいとき、（２）パルス速度計算回路から出力される速度がゼロのとき、（３）パルス速度計算回路から出力される速度が負のとき、のいずれかの条件を満たすかどうかの判断が行われる（ステップＳ２）。
【００３５】
なお、上述した（１）から（３）の条件を、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みを許可する、すなわち目標値Ｂを目標値Ａの値に書き換える条件とするのは、以下の理由による。
【００３６】
（１）の条件は、「目標値Ａが目標値Ｂよりも大きいとき」との条件を満たすときには、指針４１が指し示すべき現在の目標値である目標値Ｂよりも、その次の目標値Ｂとなるべき目標値Ａの方が大きければ、指針４１は、指針４１が目盛盤４２のどの目盛り位置を指し示していても、さらに大きな目標値まで移動する必要があることになる。このため、この条件を、目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みを許可する条件としている。
【００３７】
（２）の条件は、パルス速度計算回路６２から書き込み制御回路７３に入力された速度情報に関する条件である。この（２）の「パルス速度計算回路から出力される速度がゼロのとき」とは、指針４１が停止していることを意味し、現在値＝目標値Ｂの状態である。すなわち、パルス速度計算回路６２から出力される速度がゼロであれば、現在値は目標値Ｂに到達しており、現在値が目標値Ｂに追従できていると言える。このような場合は、次の目標値ＡをレジスタＢ６７に書き込んで、新たな目標値Ｂに向けて指針４１をさらに移動させればよいことになる。このため、この条件を、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みを許可する条件としている。
【００３８】
（３）の条件は、（２）の条件と同様に、パルス速度計算回路６２から書き込み制御回路７３に入力された速度情報に関する条件である。この（３）の「パルス速度計算回路から出力される速度が負のとき」とは、指針４１がマイナス方向に移動中であることを意味している。仮に、（３）の条件がない場合には、指針４１がマイナス方向（反時計回り）に移動していくときの目標値Ｂの更新は、上述した（２）の条件を満たす場合に行われることとなる。そうすると、現在値＝目標値Ｂのタイミングでしか目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みが許可されず、試験力の連続した減少に対して指針４１の動きは何度もいったん停止（速度ゼロ）を繰り返すぎこちないものとなってしまう。このため、（３）の条件を目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みを許可する条件としている。
【００３９】
このように（１）から（３）の目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みを許可する条件のうちのいずれかを満たすと判断されると（ステップＳ２）、目標値Ｂを保持するレジスタ６７に目標値Ａの値が書き込まれ、目標値Ｂが更新される（ステップＳ３）。なお、目標値Ａは試験中／待機中の別なく更新されることから、ステップＳ１〜ステップＳ３も試験中／待機中の別なく繰り返される。
【００４０】
図５は、この発明に係る材料試験機における試験力の目標値Ａ、目標値Ｂとアナログ指示計４０の指針４１が指し示す現在値との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は試験力（アナログ指示計４０の指針４１の目標位置および現在位置）を示し、横軸は時間を示している。また、グラフの破線は目標値Ａを、一点鎖線は目標値Ｂを示し、実線は現在値を示している。
【００４１】
上述した目標値Ｂへの目標値Ａの書き込み制御を実行すると、目標値Ａ、目標値Ｂおよび現在値の関係は、図５に示すようになる。図５に示すように、試験開始時には目標値Ａ、目標値Ｂおよび現在値の値は、いずれもゼロである。そして、試験が開始されて目標値Ａが最大値となるまでは、目標値Ａは目標値Ｂより常に大きく、（１）の条件のみを満たすため、目標値Ｂが目標値Ａに逐次書き換えられている。
【００４２】
目標値Ａが最大値となったのち減少に転じると、目標値Ａが目標値Ｂよりも小さくなり（１）の条件を満たさない状態となる。このとき、現在値は目標値Ｂより低い値を示しており、指針４１は目標値Ｂに向けて動いている途中である。すなわち、パルス速度計算回路６２から出力される速度は正（図１に示すアナログ指針計４０の指針４１が時計周りに動いている状態）であり、（２）および（３）のいずれの条件も満たしていない状態にある。したがって、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みは許可されず、目標値Ａが最大値のときにレジスタＢ６７が保持していた値が目標値Ｂとして維持される。
【００４３】
しかる後、現在値が目標値Ｂに到達すると、指針４１は、最大試験力を示す位置まで移動したことになる。このとき、目標値Ａは目標値Ｂより小さいため（１）の条件は満たさないが、現在値＝目標値Ｂであるときは速度がゼロであることから（２）の条件を満たす。したがって、目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みが許可される。
【００４４】
さらにその後、現在値が連続的に減少に転じると、（１）、（２）の条件は満たさないが、（３）の条件を満たすことになるため、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みが許可される。そして、現在値は、更新された目標値Ｂに向かって減少する。なお、この実施形態においては、パルス速度計算回路６２に速度制限つき比例制御機能を持たせている。このため、指針４１の移動時間を短縮させることができ、現在値を、更新された目標値Ｂに速やかに追従させている。
【００４５】
このように、この発明に係る材料試験機では、所定の条件を満たす場合にのみ、目標値Ｂの目標値Ａの値への書き換えを許容することで、目標値に対する現在値の追従性を向上させている。そして、この発明に係る材料試験機では、現在値が目標値Ｂに到達する前、すなわち、指針４１が最大試験力を指し示す前に、最大試験力よりも小さい値が目標値Ｂを保持するレジスタに書き込まれることがないため、確実にアナログ指針計４０に最大試験力を表示させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 試験機本体
１０ 試験片
１１ 試験片
２１ テーブル
２２ 支柱
２３ ネジ棹
２４ 上部クロスヘッド
２５ ラムシリンダ
２６ 下部クロスヘッド
２８ 圧盤
３１ 上つかみ具
３２ 下つかみ具
３３ 圧力センサ
３５ 制御部
３６ 表示部
３７ 操作部
３８ 油圧源
４０ アナログ指示計
４１ 指針
４２ 目盛盤
４３ 軸
４４ ステッピングモータ
４５ 制御回路
４７ 操作パネル
５１ モータドライバ
６２ パルス速度計算回路
６３ ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路
６４ 現在値カウンタ
６６ レジスタＡ
６７ レジスタＢ
７１ 第１比較器
７２ 第２比較器
７３ 書き込み制御回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、引張・圧縮等の試験力を試験片に与える材料試験において、試験片に作用する荷重をアナログ指針により表示するアナログ指示計を備える材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験片に対して引張試験および圧縮試験を行う材料試験機は、万能試験機とも呼称されるものであり、テーブルと、このテーブルに支柱を介して連結された上部クロスヘッドと、テーブルと上部クロスヘッドとを同期して昇降させるラムシリンダと、支柱に沿って昇降可能な下部クロスヘッドと、この下部クロスヘッドを昇降させる一対のネジ棹と、テーブルまたは上部クロスヘッドと下部クロスヘッドとの間に負荷される試験力を検出する圧力センサとを備える。
【０００３】
この材料試験機において引張試験を行う場合には、上部クロスヘッドに配設された上つかみ具と下部クロスヘッドに配設された下つかみ具により試験片の両端を把持した状態で、ラムシリンダの駆動により下部クロスヘッドに対して上部クロスヘッドを上昇させる。一方、この材料試験機において圧縮試験を行う場合には、下部クロスヘッドとテーブルとの間に試験片を配置した状態で、ラムシリンダの駆動により下部クロスヘッドに対してテーブルを上昇させる。
【０００４】
このような材料試験機においては、試験片に与えられる試験力を表示する装置としてディジタル数値表示器とともに，アナログ指示計も用いられている。このアナログ指示計は、指針の回転軸に連結されたモータに、ラムシリンダの圧力を検出する圧力センサからの信号に基づく駆動信号を、制御装置およびモータドライバを介して与えることにより、指針を回転させて試験力を表示するように構成されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図６は、従来の材料試験機におけるアナログ指示計の制御回路におけるモータの駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【０００６】
このようなアナログ指示計では、アナログ指示計の目盛盤上での指針が指し示す位置（試験力）を、圧力センサの検出値に比例して変化させるために、圧力センサの検出値が変化すれば、アナログ指示計の表示範囲に応じて、この検出値に対応付けられて指針が指し示すべき試験力が、上位回路により指針が移動すべき目標値として算出されレジスタ６５に逐次目標値として書き込まれている。そして、指針による試験力の表示は、指針の回転軸に連結されたモータの制御回路により、設定された目標値に向けて指針が移動するようにモータの回転制御を行うことで実現されている。
【０００７】
モータの制御回路は、図６に示すように、比較器６１、パルス速度計算回路６２、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３およびモータドライバ５１等により構成され、圧力センサの検出値に基づいて逐次更新される目標値と、現在カウンタ６４によりカウントされ現在の試験力（指針が現在指し示している位置）として内部に記憶されている現在値とを比較器６１において比較している。比較器６１の比較結果（目標値＞現在値、目標値Ｂ＜現在値、目標値＝現在値）に基づいて、パルス速度計算回路６２によりパルス方向およびパルスレートが求められ、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３を介してＵＰ／ＤＯＷＮパルスが出力される。ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３からのＵＰ／ＤＯＷＮパルスを受けたモータドライバ５１は、駆動電流をステッピングモータ４４に出力する。これらの動作により、アナログ指示計の現在値が目標値に近づく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−６８４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところでこのように、モータによって物理的に指針を回転させるアナログ指示計においては、ステッピングモータ４４の駆動速度が試験力の変化よりも遅いときには、アナログ指示計の表示が試験力の変化に対応できていない事態が生じている。これは、試験力が試験片の状態に応じてインパルス状に変化する場合もあればステップ状に変化する場合もあるのに対し、モータ駆動のアナログ指示計の指針は、モータのトルクと回転部分のイナーシャによって決まる加速度および速度以上で駆動させることができないため、試験力の変化速度がモータの最大速度を上回ったときに指針の動きが遅れることによる。
【００１０】
図７は、従来の材料試験機における試験力の目標値とアナログ指示計の指針が指し示す現在値との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は試験力を示し、横軸は試験開始からの時間を示している。また、グラフの破線は目標値を示し、実線は現在値を示している。
【００１１】
図７に示すように、目標値が急激に上昇すると、アナログ指示計の指針が最大速度で回転したとしても、その位置は、試験力の目標値が最大となっているときに、その目標値まで到達できていない。従って、アナログ指示計の指針は最大試験力を指し示していない状態にある。一方で、目標値は圧力センサの検出値に基づいて逐次更新されているため、目標値が急激な上昇の後に急激に減少すると、目標値の最大値に現在値が到達する前に、現在値よりも低い試験力の値が新たに目標値としてレジスタ６５に書き込まれ、さらに、その新たに書き込まれた目標値に応じたＵＰ／ＤＯＷＮパルスが、比較器６１およびパルス速度計算回路６２を介してＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３から出力される。そうすると、現在値は最大目標値に到達する前に減少することになる。その結果、指針が、最大目標値である最大試験力を一度も指し示すことなく試験が終了することになる。
【００１２】
このように、現在値が目標値の急激な変化に追従できないと、アナログ指示計の指針の位置から目視で試験力の最大値を読み取るオペレータは、実際の最大値よりも低い試験力を、最大試験力と読み取ってしまう。これは、アナログ指示計に指針とは別に、試験力の最大値位置に残留する置き針を設けても、最大試験力を一度も指し示すことなく試験が終了するため同様の結果となる。すなわち、置き針が示す試験力は、実際に圧力センサが検出した検出値に対応した最大試験力よりも小さなものとなる。
【００１３】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、試験力が急激に変化したときでも、指針を確実に試験力の最大値を示す位置まで移動させることが可能なアナログ指示計を備える材料試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、試験片に対して試験力を与える負荷機構と、前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、を備える材料試験機において、前記制御回路は、指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、前記第１目標値と前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、前記第１目標値と前記第２目標値の関係が所定の条件をみたすとき、または、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が所定の条件をみたすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、試験片に対して試験力を与える負荷機構と、前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、を備える材料試験機において、前記制御回路は、指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、前記第１目標値と、前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、前記第２目標値が前記第１目標値よりも大きいとき、前記速度計算手段により演算された前記指針の移動速度がゼロのとき、および、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が負のとき、のいずれかの条件を満たすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記指針駆動手段はステッピングモータである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、第１の比較手段と、第２の比較手段と、書き込み制御手段とを備え、所定の条件を満たしたときにのみ、第１の目標値を第２目標値に更新することから、アナログ指示計の指針を、確実に最大試験力を示す位置にまで到達させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】アナログ指示計４０の目盛盤４２付近の側面概要図である
【図３】この発明に係る材料試験機におけるアナログ指示計４０のステッピングモータ４４の駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【図４】目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御を説明する図である。
【図５】この発明に係る材料試験機における試験力の目標値Ａ、目標値Ｂとアナログ指示計４０の指針４１が指し示す現在値との関係を示すグラフである。
【図６】従来の材料試験機におけるアナログ指示計の制御回路におけるモータの駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【図７】従来の材料試験機における試験力の目標値とアナログ指示計の指針が指し示す現在値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る材料試験機の概要図である。
【００２０】
この材料試験機は、負荷機構を備えた試験機本体１と、試験力をアナログ表示するためのアナログ指示計４０と、内部に記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ、演算装置としてのＣＰＵ等を備えるコンピュータから構成される材料試験機全体を制御するための制御部３５とを備える。
【００２１】
試験機本体１は、テーブル２１と、このテーブル２１に一対の支柱２２を介して連結された上部クロスヘッド２４と、テーブル２１と上部クロスヘッド２４とを同期して昇降させるラムシリンダ２５と、一対のネジ棹２３に沿って昇降可能な下部クロスヘッド２６と、この下部クロスヘッド２６の両端に設けられた図示しない回転駆動機構つきナットを備える。なお、下部クロスヘッド２６は、図示しない電動モータもしくは油圧モータによりナットを回転させることにより昇降可能な構成となっている。
【００２２】
上部クロスヘッド２４には上つかみ具３１が配設されており、下部クロスヘッド２６には下つかみ具３２が配設されている。引張試験がなされる試験片１０は、これらの上つかみ具３１および下つかみ具３２によりその両端を把持される。また、下部クロスヘッド２６には圧盤２８が付設されており、圧縮試験がなされる試験片１１は、この圧盤２８とテーブル２１とによりその上下端部を押圧される。
【００２３】
ラムシリンダ２５は、シリンダ室２５ａに圧油を供給することによりラム２５ｂが伸長する構成を有する。そして、ラム２５ａが伸長することにより、テーブル２１、一対の支柱２２および上部クロスヘッド２４が同期して上昇する。このテーブル２１および上部クロスヘッド２４の上昇により、引張試験を行うときには上つかみ具３１および下つかみ具３２によりその両端を把持された試験片１０に引張荷重が付与され、圧縮試験を行うときには圧盤２８とテーブル２１との間に配置された試験片１１に圧縮荷重が付与される。このラムシリンダ２５の動作は、ラムシリンダ２５に圧油を供給する油圧源３８により駆動制御される。この材料試験機では、油圧源３８は、アナログ指示計４０の下部ケース内に収容されており、制御部３５により制御される。
【００２４】
このときの試験力は、圧力センサ３３により測定される。この測定値は、アナログ指示計４０の制御回路４５を介して制御部３５に送信され、必要に応じ表示部３６に表示されるとともに、アナログ指示計４０にアナログ表示される。また、このときのテーブル２１および上部クロスヘッド２４の移動量は、ストローク検出器３４により検出される。この検出値は、制御部３５に送信され、必要に応じ表示部３６に表示される。また、アナログ指示計４０は、制御回路４５に接続されたスイッチ群からなる操作パネル４７を備え、表示範囲変更や指針のゼロ点合わせ等の操作をオペレータが手動で行うことが可能な構成となっている。
【００２５】
この材料試験機において、引張試験を行うときには、上部クロスヘッド２４と下部クロスヘッド２６との距離を、引張試験を行う試験片１０のサイズに対応した大きさとする必要がある。同様に、圧縮試験を行うときには、下部クロスヘッド２６とテーブル２１との距離を、圧縮試験を行う試験片１１のサイズに対応させた大きさとする必要がある。この場合には、オペレータが操作部３７における下部クロスヘッド２６の昇降スイッチを操作して、下部クロスヘッド２６の両端に内蔵されたナットを回転させることにより、ネジ棹２３に連結された下部クロスヘッド２６が昇降する。
【００２６】
次に、この材料試験機において、アナログ指示計４０により試験力を表示する動作について説明する。図２は、アナログ指示計４０の目盛盤４２付近の側面概要図である。図３は、この発明に係る材料試験機におけるアナログ指示計４０の制御回路４５におけるステッピングモータ４４の駆動制御の概要を説明するブロック図である。
【００２７】
アナログ指示計４０は、図２に示すように、試験力を示す目盛が付された円形の目盛盤４２の中心に軸４３が設けられている。軸４３の一方端には、指針４１が接続され、他端にはステッピングモータ４４が接続されている。このアナログ指示計４０は、目盛盤４２の指針４１を、指針駆動手段であるステッピングモータ４４で回転させることにより試験力を表示する。そして、ステッピングモータ４４の動作は、制御回路４５により制御される。なお、指針４１は試験力が大きくなるにつれて、時計周りに回転する（図１参照）。
【００２８】
この制御回路４５においては、図３に示すように、第１比較器７１、パルス速度計算回路６２、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３、第２比較器７２、書き込み制御回路７３およびモータドライバ５１等によりステッピングモータ４４の制御回路を構成している。なお、第１比較器７１はこの発明における第１比較手段、第２比較器７２はこの発明における第２比較手段、パルス速度計算回路６２はこの発明における速度計算手段、書き込み制御回路７３はこの発明における書き込み制御手段である。また、このステッピングモータ４４の制御回路には、従来と同様に、圧力センサ３３の検出値に基づいてプログラム等により算出された試験力である指針４１が移動すべき目標値Ａが、上位回路からレジスタＡ６６に逐次書き込まれる。なお、目標値Ａは、この発明における第２目標値である。また、圧力センサ３３の検出値は、試験空間に印加されているリアルタイムの力の値であることから、目標値Ａは試験中でも待機中でも逐次更新される。
【００２９】
この発明のステッピングモータ４４の制御回路では、第１比較器７１において、目標値Ｂと現在の試験力（指針４１が現在指し示している目盛盤４２の目盛りの位置）として現在値カウンタ６４によりカウントされ記憶されている現在値とを比較している。なお、目標値Ｂは、この発明における、指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値であり、所定の条件を満たした場合にのみ、目標値Ａが書き込まれて更新される値である。
【００３０】
第１比較器７１には、目標値Ｂと現在値とが入力され、目標値Ｂと現在値との比較が行われる。そして、第１比較器７１での目標値Ｂと現在値との比較結果（目標値Ｂ＞現在値、目標値Ｂ＜現在値、目標値Ｂ＝現在値）に基づいて、パルス速度計算回路６２によりパルス方向およびパルスレート等が算出され、指針４１の移動速度に関する情報が求められる。パルス方向およびパルスレート等は、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３に入力され、しかる後、ＵＰ／ＤＯＷＮパルスが出力される。ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３からのＵＰ／ＤＯＷＮパルスを受けたモータドライバ５１は、駆動電流をステッピングモータ４４に出力する。そして、ステッピングモータ４４が回転することで指針４１が移動し、アナログ指示計４０に試験力が表示されることになる。また、ステッピングモータ４４の制御回路においては、ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路６３から出力されたＵＰ／ＤＯＷＮパルスは、現在値カウンタ６４にも入力され現在値を修正する信号にもなる。すなわち、モータドライバ５１は、１パルス受信するごとにステッピングモータ４４を正転または逆転方向に駆動分解能分だけ回転させることから、このＵＰ／ＤＯＷＮパルスに応じて指針４１の現在位置である現在値を増減させている。なお、この実施形態では、簡易な回路構成とするため、指針駆動手段としてステッピングモータ４４を採用しているが、指針駆動手段は、指針４１を動かすことができるモータであればよい。
【００３１】
また、第１比較器７１による目標値Ｂと現在値との比較に基づいてパルス速度計算回路６２により得られたパルス方向およびパルスレートは、指針４１の移動における速度情報であり、これらの速度情報が書き込み制御回路７３に入力される。なお、パルス方向とパルスレート等からはステッピングモータ４４の回転速度が解ることから、これらの速度情報から指針４１の移動速度を知ることができる。
【００３２】
第２比較器７２に目標値Ａ、目標値Ｂおよび速度情報が入力されると、第２比較器７２は、目標値Ｂと目標値Ａの比較を行う。そして、第２比較器７２の比較結果(目標値Ａ＞目標値Ｂ，目標値Ａ＜目標値Ｂ、目標値Ａ＝目標値Ｂ)に基づいて、書き込み制御回路７３において目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み行うか否かの判断を行い、所定の条件を満たす場合にのみ、書き込みを許可する信号を出力する。
【００３３】
次に、この発明に係る目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御動作について説明する。図４は、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御を説明する図である。図４（ａ）は、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込み制御のフローチャートであり、図４（ｂ）は、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みを許可するときの条件を示すテーブルである。
【００３４】
書き込み制御回路７３に目標値Ａと目標値Ｂの比較結果および速度情報が入力されると（ステップＳ１）、図４（ｂ）に示す、（１）目標値Ａが目標値Ｂよりも大きいとき、（２）パルス速度計算回路から出力される速度がゼロのとき、（３）パルス速度計算回路から出力される速度が負のとき、のいずれかの条件を満たすかどうかの判断が行われる（ステップＳ２）。
【００３５】
なお、上述した（１）から（３）の条件を、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みを許可する、すなわち目標値Ｂを目標値Ａの値に書き換える条件とするのは、以下の理由による。
【００３６】
（１）の条件は、「目標値Ａが目標値Ｂよりも大きいとき」との条件を満たすときには、指針４１が指し示すべき現在の目標値である目標値Ｂよりも、その次の目標値Ｂとなるべき目標値Ａの方が大きければ、指針４１は、指針４１が目盛盤４２のどの目盛り位置を指し示していても、さらに大きな目標値まで移動する必要があることになる。このため、この条件を、目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みを許可する条件としている。
【００３７】
（２）の条件は、パルス速度計算回路６２から書き込み制御回路７３に入力された速度情報に関する条件である。この（２）の「パルス速度計算回路から出力される速度がゼロのとき」とは、指針４１が停止していることを意味し、現在値＝目標値Ｂの状態である。すなわち、パルス速度計算回路６２から出力される速度がゼロであれば、現在値は目標値Ｂに到達しており、現在値が目標値Ｂに追従できていると言える。このような場合は、次の目標値ＡをレジスタＢ６７に書き込んで、新たな目標値Ｂに向けて指針４１をさらに移動させればよいことになる。このため、この条件を、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みを許可する条件としている。
【００３８】
（３）の条件は、（２）の条件と同様に、パルス速度計算回路６２から書き込み制御回路７３に入力された速度情報に関する条件である。この（３）の「パルス速度計算回路から出力される速度が負のとき」とは、指針４１がマイナス方向に移動中であることを意味している。仮に、（３）の条件がない場合には、指針４１がマイナス方向（反時計回り）に移動していくときの目標値Ｂの更新は、上述した（２）の条件を満たす場合に行われることとなる。そうすると、現在値＝目標値Ｂのタイミングでしか目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みが許可されず、試験力の連続した減少に対して指針４１の動きは何度もいったん停止（速度ゼロ）を繰り返すぎこちないものとなってしまう。このため、（３）の条件を目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みを許可する条件としている。
【００３９】
このように（１）から（３）の目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みを許可する条件のうちのいずれかを満たすと判断されると（ステップＳ２）、目標値Ｂを保持するレジスタ６７に目標値Ａの値が書き込まれ、目標値Ｂが更新される（ステップＳ３）。なお、目標値Ａは試験中／待機中の別なく更新されることから、ステップＳ１〜ステップＳ３も試験中／待機中の別なく繰り返される。
【００４０】
図５は、この発明に係る材料試験機における試験力の目標値Ａ、目標値Ｂとアナログ指示計４０の指針４１が指し示す現在値との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は試験力（アナログ指示計４０の指針４１の目標位置および現在位置）を示し、横軸は時間を示している。また、グラフの破線は目標値Ａを、一点鎖線は目標値Ｂを示し、実線は現在値を示している。
【００４１】
上述した目標値Ｂへの目標値Ａの書き込み制御を実行すると、目標値Ａ、目標値Ｂおよび現在値の関係は、図５に示すようになる。図５に示すように、試験開始時には目標値Ａ、目標値Ｂおよび現在値の値は、いずれもゼロである。そして、試験が開始されて目標値Ａが最大値となるまでは、目標値Ａは目標値Ｂより常に大きく、（１）の条件のみを満たすため、目標値Ｂが目標値Ａに逐次書き換えられている。
【００４２】
目標値Ａが最大値となったのち減少に転じると、目標値Ａが目標値Ｂよりも小さくなり（１）の条件を満たさない状態となる。このとき、現在値は目標値Ｂより低い値を示しており、指針４１は目標値Ｂに向けて動いている途中である。すなわち、パルス速度計算回路６２から出力される速度は正（図１に示すアナログ指針計４０の指針４１が時計周りに動いている状態）であり、（２）および（３）のいずれの条件も満たしていない状態にある。したがって、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みは許可されず、目標値Ａが最大値のときにレジスタＢ６７が保持していた値が目標値Ｂとして維持される。
【００４３】
しかる後、現在値が目標値Ｂに到達すると、指針４１は、最大試験力を示す位置まで移動したことになる。このとき、目標値Ａは目標値Ｂより小さいため（１）の条件は満たさないが、現在値＝目標値Ｂであるときは速度がゼロであることから（２）の条件を満たす。したがって、目標値Ｂへの目標値Ａの書き込みが許可される。
【００４４】
さらにその後、現在値が連続的に減少に転じると、（１）、（２）の条件は満たさないが、（３）の条件を満たすことになるため、目標値Ｂを保持するレジスタＢ６７への目標値Ａの書き込みが許可される。そして、現在値は、更新された目標値Ｂに向かって減少する。なお、この実施形態においては、パルス速度計算回路６２に速度制限つき比例制御機能を持たせている。このため、指針４１の移動時間を短縮させることができ、現在値を、更新された目標値Ｂに速やかに追従させている。
【００４５】
このように、この発明に係る材料試験機では、所定の条件を満たす場合にのみ、目標値Ｂの目標値Ａの値への書き換えを許容することで、目標値に対する現在値の追従性を向上させている。そして、この発明に係る材料試験機では、現在値が目標値Ｂに到達する前、すなわち、指針４１が最大試験力を指し示す前に、最大試験力よりも小さい値が目標値Ｂを保持するレジスタに書き込まれることがないため、確実にアナログ指針計４０に最大試験力を表示させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 試験機本体
１０ 試験片
１１ 試験片
２１ テーブル
２２ 支柱
２３ ネジ棹
２４ 上部クロスヘッド
２５ ラムシリンダ
２６ 下部クロスヘッド
２８ 圧盤
３１ 上つかみ具
３２ 下つかみ具
３３ 圧力センサ
３５ 制御部
３６ 表示部
３７ 操作部
３８ 油圧源
４０ アナログ指示計
４１ 指針
４２ 目盛盤
４３ 軸
４４ ステッピングモータ
４５ 制御回路
４７ 操作パネル
５１ モータドライバ
６２ パルス速度計算回路
６３ ＵＰ／ＤＯＷＮパルス発生回路
６４ 現在値カウンタ
６６ レジスタＡ
６７ レジスタＢ
７１ 第１比較器
７２ 第２比較器
７３ 書き込み制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片に対して試験力を与える負荷機構と、
前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、
指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、
を備える材料試験機において、
前記制御回路は、
指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、
前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、
前記第１目標値と、前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、
前記第１目標値と前記第２目標値の関係が所定の条件をみたすとき、または、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が所定の条件をみたすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
試験片に対して試験力を与える負荷機構と、
前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、
指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、
を備える材料試験機において、
前記制御回路は、
指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、
前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、
前記第１目標値と、前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、
前記第２目標値が前記第１目標値よりも大きいとき、前記速度計算手段により演算された前記指針の移動速度がゼロのとき、および、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が負のとき、のいずれかの条件を満たすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の材料試験機において、
前記指針駆動手段はステッピングモータである材料試験機。
【請求項１】
試験片に対して試験力を与える負荷機構と、
前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、
指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、
を備える材料試験機において、
前記制御回路は、
指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、
前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、
前記第１目標値と、前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、
前記第１目標値と前記第２目標値の関係が所定の条件をみたすとき、または、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が所定の条件をみたすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
試験片に対して試験力を与える負荷機構と、
前記負荷機構により試験片に与えられた試験力を計測する検出器と、
指針を回転させる指針駆動手段と、前記指針駆動手段を制御する制御回路とを有し、前記検出器により検出された試験力に対応して前記指針を回転させることにより試験力をアナログ表示するアナログ指示計と、
を備える材料試験機において、
前記制御回路は、
指針が指し示すべき試験力の現在の目標値として設定されている第１目標値と、指針が現在指し示している現在値とを比較する第１比較手段と、
前記指針の移動速度を演算する速度計算手段と、
前記第１目標値と、前記検出器により検出される試験力に対応して指針が指し示すべき試験力として更新された第２目標値とを比較する第２比較手段と、
前記第２目標値が前記第１目標値よりも大きいとき、前記速度計算手段により演算された前記指針の移動速度がゼロのとき、および、前記速度計算手段により求められた前記指針の移動速度が負のとき、のいずれかの条件を満たすときに、前記第１目標値を前記第２目標値に更新する書き込み制御手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の材料試験機において、
前記指針駆動手段はステッピングモータである材料試験機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２９９２１（Ｐ２０１２−２２９９２１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６７４５（Ｐ２０１１−９６７４５）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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