材料試験機
【課題】 負荷部材の移動量の誤差を低減することができる材料試験機を提供する。
【解決手段】 ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。この発明に係る材料試験機では、ロータリエンコーダ５１が出力した信号を、パルスレート変換回路６０により変換することにより、プーリ５３の直径誤差やワイヤー５２の太さに違いによる直径誤差等、ストローク検出器３４を構成する各部材が有する誤差に起因したロータリエンコーダ５１の１回転あたりの出力パルス数のばらつきを低減している。
【解決手段】 ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。この発明に係る材料試験機では、ロータリエンコーダ５１が出力した信号を、パルスレート変換回路６０により変換することにより、プーリ５３の直径誤差やワイヤー５２の太さに違いによる直径誤差等、ストローク検出器３４を構成する各部材が有する誤差に起因したロータリエンコーダ５１の１回転あたりの出力パルス数のばらつきを低減している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片に対して引張試験または圧縮試験を行う材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような材料試験機は、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力検出センサとを備える。
【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、ラムシリンダを一定の速度でストロークさせる定速制御試験を行うため、ラムシリンダのストローク量を検出するラムストローク検出装置が備えられている。この種のラムストローク検出装置として、一端がテーブルに固定され他端がテーブルとともに昇降する保持部材に固定されたワイヤーと、この保持部材の連結点に介装される緩衝用弾性体と、ワイヤーが回巻されワイヤーの移動に伴い回転するプーリと、このプーリの回転を検出するロータリエンコーダとを備えるものが知られている（特許文献１参照）。なお、緩衝用弾性体は、ワイヤーの緩みを防止し、ワイヤーに所定の張力を与えるためのものである。このような構成を有するラムストローク検出装置は、いわゆるワイヤー式変位検出器とも呼称されている。
【０００５】
また、ワイヤー式変位検出器としては、特許文献２に記載された引張試験を行う材料試験機の伸び測定装置が知られている。この伸び測定装置では、ワイヤーは、基台に立設された支柱の上部に固定されたプーリに回巻されている。そして、ワイヤーの一端が、引張荷重を試験片に与えるために昇降するクロスヘッドに、基台に立設されたガイド棒に移動可能に配設されたレバーを介して接続され、ワイヤーの他端には、ワイヤーに所定の張力を与えるための分銅（錘）が接続されている。ワイヤーの移動に伴い回転するプーリの回転は、ロータリエンコーダにより検出される。
【０００６】
このようなワイヤー式変位検出器では、テーブルやクロスヘッドなどの負荷部材の昇降によりワイヤーが移動する。そして、ワイヤーの移動に伴ったプーリの回転がロータリエンコーダに伝達され、回転量に応じた数のパルスが制御回路等に出力される。そうすると、テーブルの移動量、すなわちシリンダのストローク量や、クロスヘッドの移動量、すなわち試験片の伸び量（変位量）を知ることができる。なお、プーリ１回転あたりの負荷部材の移動量は、プーリの直径とワイヤーの直径の合計に円周率を乗じた値となる。したがって、ロータリエンコーダ１回転あたりの負荷部材の移動量もあらかじめ計算で求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公平４−２１０９１号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、プーリの直径および円周長は加工誤差を含むものであり、ワイヤーの直径はワイヤー自体の伸び率により変化する。このため、ロータリエンコーダ１回転あたりのパルス数が、個々の変位検出器によりばらついてしまい、現実のロータリエンコーダ１回転あたりの負荷部材の移動量も計算値とは微妙に異なっている。このように、ロータリエンコーダ１回転あたりのラムシリンダのストローク精度や試験片の変位検出精度に影響が及んでいる。これに対し、ストローク精度や変位検出精度を規定値以内に収めるために直径の異なるワイヤーを複数用意しておき、目標精度を確保できるワイヤーに適宜張り替える等の対応がなされているが、ワイヤーの張り替えには手間がかかるという問題がある。また、プーリの加工精度をより精密なものとすることも考えられるが、装置が割高になるという問題がある。
【０００９】
さらには、プーリの回転中心を、ロータリエンコーダの回転中心に正確に配置することは、技術的に極めて難しい。このため、プーリの回転中心とロータリエンコーダの回転中心との間に微妙なズレが生じている。このようなプーリとロータリエンコーダの回転軸との偏心に起因したロータリエンコーダ１回転未満のワイヤー移動量の誤差も、ストローク精度や変位検出精度に影響を及ぼしている。
【００１０】
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、負荷部材の移動量の誤差を低減することができ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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、互いに対向する負荷部材の間に試験片を配設し、前記負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより引張または圧縮試験を行う材料試験機であって、前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材に接続され、張力が与えられた状態でプーリに回巻されたワイヤーと、前記プーリに接続され、前記プーリの回転を検出して信号を出力する検出手段と、前記検出手段が出力した信号のパルスレートを変換するパルスレート変換部と、前記パルスレート変換部により変換された信号を計数するとともに、該計数値を前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材の移動量に換算する計数処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、前記電子ギアの電子ギア分子の値を、予め規定した複数の値の内のいずれかに変更する切換手段を備える。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、前記電子ギアの電子ギア分子の値を補正し、補正した電子ギア分子の値を前記パルスレート変換部に与える補正手段をさらに備える。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の位相と前記ロータリエンコーダの回転角の関数で表される補正値とを対応付けた校正値テーブルに基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量を設定し、正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量に基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角の関数として表される補正値を算出し、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記パルスレート変換部は、入力された１つの信号ごとに前記切換手段により設定した所定の値を加えた電子ギア分子の正または負の値に該電子ギア分子の正または負の値の逆符号となる電子ギア分母の値を加算する動作を繰り返し、加算後の値を積算値として保持する累算器と、前記検出手段が検出した信号が正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記電子ギア分母の正または負の値を累算器に加える値として選択するセレクタと、を備え、前記積算値に前記電子ギア分子の値を加算したときの値と電子ギア分母の値との比較に基づいて信号を出力するとともに、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍と等しいまたは電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値と等しいまたは電子ギア分母の値より大きくなるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくになるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力する。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材は、テーブルである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アクチュエータは、ラムシリンダである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１から請求項８に記載の発明によれば、プーリの回転を検出する検出手段が出力した信号のパルスレートを、パルスレート変換部により変換することにより、プーリのワイヤーを張り替えることなく、プーリおよびワイヤーの加工誤差を吸収し、ワイヤーの移動量から求められる負荷部材の移動量の誤差を低減することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、パルスレート変換部の電子ギアの電子ギア分子の値を変更する切換手段を備えることから、検出手段から入力されたパルスの変換レートを容易に切り換えることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、電子ギア分子の値を補正する補正手段を備えることから、ワイヤー移動量の誤差を、より精密に補正することが可能となる。
【００２２】
請求項４および請求項５に記載の発明によれば、ロータリエンコーダの回転角の関数として表される補正値を算出し、ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する補正手段を備えることから、プーリとロータリエンコーダの回転軸の偏心によって発生する、ロータリエンコーダ１回転未満のワイヤー移動量の誤差を補正することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、パルスレート変換部は累算器を備え、累算器が保持する積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍以上になるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の１倍以上になるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し，積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくなるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力することから、一連の出力信号の不連続点の位置を等間隔に分配することができ、プーリおよびワイヤーの加工誤差等を一定の間隔に分散して吸収させてパルスの全体的な接続を滑らかなものとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ストローク検出器３４をプーリ５３配設側から見た図である。
【図４】ストローク検出器３４の側面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。
【図６】パルスレート変換回路６０のブロック図である。
【図７】パルスレート変換回路６０の動作を説明するフローチャートである。
【図８】入力パルスと出力パルスの関係を示すグラフである。
【図９】この発明の第２実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。
【図１０】ロータリエンコーダ５１の回転角を説明する図である。
【図１１】ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。
【図１２】この発明の第２実施形態に係る材料試験機におけるパルスレート変換回路６０のブロック図である。
【図１３】この発明の第３実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。
【図１４】ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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り、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
この材料試験機は、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アクチュエータであるラムシリンダ２５と、テーブル２１と上部クロスヘッド２４の間に昇降可能に配設された下部クロスヘッド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と螺合する一対のネジ棹２３と、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。また、一対のネジ棹２３は、テーブル２１を貫通してベース４１に立設されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。そして、この油圧源３８は、制御部３５により制御される。
【００２９】
このときの試験力は、力検出センサとしての圧力センサ３３により測定される。この測定値は、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、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、表示部３６に表示される。なお、制御部３５には、材料試験の情報、試験データなどの各種情報を格納する記憶装置や、材料試験機を動作させるための制御情報を作出するための演算処理装置などが内装されている。
【００３０】
図３は、ストローク検出器３４をプーリ配設側から見た図である。図４は、ストローク検出器３４の側面図である。
【００３１】
このストローク検出器３４は、テーブル２１の下面に垂設されテーブル２１とともに上下動する支持板５４と、ベース４１に立設されたスタンド５５と、スタンド５５に固定され、スタンド５５を介してベース４１に配設されたロータリエンコーダ５１とを備える。ロータリエンコーダ５１の回転軸にはプーリ５３が固定されており、このプーリ５３にはワイヤー５２が巻回されている。ワイヤー５２は、一方端（上端側）がコイルバネ５６を介してラムシリンダ２５の駆動により上下動するテーブル２１に固定されており、他方の端が支持板５４のテーブル２１の接続端とは逆側の端部に固定されている。また、ワイヤー５２の中央部付近はプーリ５３に一回巻きにされ、テーブル２１側に弾性部材であるコイルバネ５６を介装させることにより緩みが出ないようになっている。なお、この実施形態ではワイヤー５２の一端はテーブル２１に直接的に接続されているが、他の部材（たとえば支持板５４）を介して間接的に接続されていてもよい。
【００３２】
ラムシリンダ２５の駆動によりテーブル２１が昇降すると、ワイヤー５２が移動し、プーリ５３を回転させる。ロータリエンコーダ５１はプーリ５３の回転を検出する検出手段として機能し、信号を後述するパルスレート変換回路６０に出力する。なお、このパルスレート変換回路６０は、この発明のパルスレート変換部として機能し、制御部３５に配置された、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により実現される。
【００３３】
図５は、この発明の第１実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。なお、カウンタ６２と制御部３５に内装された演算処理装置により、この発明の計数処理部が実現される。この発明に係る材料試験機では、ロータリエンコーダ５１が出力した信号を、パルスレート変換回路６０により変換することにより、プーリ５３の直径誤差やワイヤー５２の太さに違いによる直径誤差等、ストローク検出器３４を構成する各部材が有する誤差に起因したロータリエンコーダ５１の１回転あたりの出力パルス数のばらつきを低減している。
【００３４】
パルスレート変換回路６０におけるパルスの変換レートは、ロータリスイッチ６１により変更可能となっている。このロータリスイッチ６１は、後述する電子ギアの電子ギア分子の値に加算する４ビット符号付の整数を有し、変換レートを−８から＋７までの１６段階の中から選択して切り換える切換手段として機能する。
【００３５】
図６は、パルスレート変換回路６０のブロック図であり、図７は、パルスレート変換回路６０の動作を説明するフローチャートである。
【００３６】
このパルスレート変換回路６０は、電子ギアと累算器であるアキュムレータ７２を備え、ロータリエンコーダ５１から入力された信号の１パルスごとに電子ギアを利用した出力調整を行い、パルスレートの変換を行う。このパルスレート変換回路６０の電子ギアの電子ギア分母には、たとえば、固定値として２０００が設定されている。また、ロータリスイッチ６１が０に設定されている場合は電子ギアの電子ギア分子／電子ギア分母＝２０００／２０００であり、ロータリスイッチ６１の設定を変えることで、電子ギア分子の値を１９９２〜２００７まで変更できる。なお、電子ギア分母の値は、この材料試験機においてプーリ５３やワイヤー５２の直径誤差に起因するロータリエンコーダ５１の１回転あたりの出力パルス数のばらつきを吸収可能な値として実験的に求められたものであり、この実施形態に示す値に限定されるものではない。
【００３７】
以下、ロータリエンコーダ５１が正方向に回転（正転）し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合を例に説明する。ロータリエンコーダ５１が回転し、Ａ／Ｂ相の位相が変化すると、ロータリエンコーダ５１が出力したＡ／Ｂ相のパルスをこのパルスレート変換回路６０で利用可能なＵ／Ｄ信号（ＵＰ／ＤＯＷＮパルス）に変換する変換器７８を介してＵＰパルスが、制御回路７１に入力される。なお、制御回路７１はこのパルスレート変換回路６０の動作を制御するものである。
【００３８】
ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合、電子ギア分子の値は２００２である。ＵＰパルスが制御回路７１に入力されると（ステップＳ１）、加算器７７とレジスタ７６からなるアキュムレータ７２に＋「分子」である＋２００２がセレクタ７３により選択され加えられる（ステップＳ２）。このときアキュムレータ７２の値は＋２００２（積算値０＋電子ギア分子２００２＝２００２）となり、この値はレジスタ７６に保持される。なお、制御回路７１にＤＯＷＮパルスが入力された場合（ステップＳ３）は、アキュムレータ７２には−「分子」（たとえば−２００２）が加えられる（ステップＳ４）。すなわち、セレクタ７３は制御回路７１に入力パルスがＵＰパルスであるかＤＯＷＮパルスであるかに応じて、正負のどちらの値をアキュムレータ７２に加えるべきか選択している。
【００３９】
アキュムレータ７２の値が＋２００２のときに、ＵＰパルスおよびＤＯＷＮパルスのいずれもが入力されないタイミングで出力タイミング信号（７５０Ｈｚ）が発生されると（ステップＳ５）、ステップＳ２での加算の後にレジスタ７６に保持されたアキュムレータの値＋２００２と電子ギア分母の値＋２０００とが第１比較器７４で比較される（ステップＳ６）。なお、出力タイミング信号には、カウンタ６２が許容できるこのパルスレート変換回路６０からの最大出力パルスレートである７５０Ｈｚを設定している。
【００４０】
この例では、第１比較器７４での比較の結果、電子ギア分母の値２０００が＋２００２よりも小さい値であるため、ステップＳ２で加算された電子ギア分子の正の値とは逆符号の電子ギア分母の負の値（−「分母」）である−２０００がセレクタ７３により選択されて加算器７７に加えられ（ここでアキュムレータ７２の値は２となり、この値は積算値として保持される）、制御回路７１を介してＵＰパルスが出力される（ステップＳ７）。出力されたＵＰパルスはＵ／Ｄ信号をＡ／Ｂ相のパルスに変換する変換器７９により変換された後、カウンタ６２に送られ計数される。なお、比較器で電子ギア分母の値と比較が行われるアキュムレータ７２の値が、たとえば−２００２のような負の値の場合は、レジスタ７６に保持されたアキュムレータ７２の値−２００２と−「分母」の値である−２０００とが第２比較器で比較される（ステップＳ８）。この場合には、アキュムレータ７２の−２００２が−「分母」の−２０００より小さいことから、セレクタ７３により＋「分母」の＋２０００が選択されて加算器７７に加えられ、制御回路７１からＤＯＷＮパルスが出力される（ステップＳ９）。すなわち、このパルスレート変換回路６０の、第１比較器７４はＵＰパルス用の比較器として、第２比較器７５は、ＤＯＷＮパルス用の比較器としてそれぞれ機能している。
【００４１】
また、アキュムレータ７２の値に−「分母」または＋「分母」が加算（ステップＳ７，Ｓ９）された後、次のＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力よりも速く出力タイミング信号が発生し、レジスタ７６に保持されたアキュムレータの値が、分母より小さい、または、−分母より大きい値（ステップＳ６、Ｓ８）となる場合には、アキュムレータ７２に−「分母」または＋「分母」が加えられることなく次の信号の入力を待つ状態に戻る。
【００４２】
ロータリエンコーダ５１が正方向に回転し、アキュムレータ７２の積算値が＋２のときに、さらにロータリエンコーダ５１から変換器７８を介してＵＰパルスが制御回路７１に入力されると（ステップＳ１）、アキュムレータ７２に＋「分子」である＋２００２がセレクタ７３により選択されて加えられる（ステップＳ２）。このときアキュムレータ７２の値は＋２００４（積算値２＋電子ギア分子２００２＝２００４）となる。ここで出力タイミング信号が発生されると（ステップＳ５）、レジスタ７６に保持されたアキュムレータ７２の値＋２００４と電子ギア分母の値２０００とが第１比較器７４で比較される（ステップＳ６）。この場合には、電子ギア分母が＋２００４よりも小さい値であるため、−「分母」である−２０００がセレクタ７３で選択されて加算器７７に加えられ（ここでアキュムレータ７２の値は４となる）、制御回路７１を介してＵＰパルスが出力される（ステップＳ７）。
【００４３】
以上のように、ロータリエンコーダ５１が正方向に回転（正転）している場合は、パルスレート変換回路６０にロータリエンコーダ５１の信号が入力されると、図７のフローチャートのステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７を経てカウンタ６２に信号が出力される。また、ロータリエンコーダ５１が逆方向に回転（逆転）している場合では、パルスレート変換回路６０にロータリエンコーダ５１の信号が入力されると、図７のフローチャートのステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９を経てカウンタ６２に信号が出力される。
【００４４】
ロータリスイッチ６１の設定が＋２の場合に、パルスレート変換回路６０の動作が繰り返されると、＋「分子」の値＋２００２（ＵＰパルス入力のとき）または−「分子」の値−２００２（ＤＯＷＮパルス入力のとき）を加算器７７に加えたとき（ステップＳ２）に、アキュムレータ７２の値が＋４０００または−４０００、すなわち積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍と等しくなるときが来る。また、ロータリスイッチ６１の設定が＋３の場合に、パルスレート変換回路６０の動作が繰り返されると、＋「分子」の値＋２００３（ＵＰパルス入力のとき）または−「分子」の値−２００３（ＤＯＷＮパルス入力のとき）を加算器７７に加えたとき（ステップＳ２）に、アキュムレータ７２の値が＋４００１または−４００１、すなわち積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときが来る。
【００４５】
ロータリエンコーダ５２が正方向に回転し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合、アキュムレータ７２の値が＋４０００となったときに、アキュムレータ７２の値に−「分母」の値−２０００を加算（ステップＳ７）した後のアキュムレータ７２の値は＋２０００となる。さらにその後に、ＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力がなく出力タイミング信号が発生（ステップＳ５）した場合、レジスタ７６に保持されている値は＋２０００であるため、第１比較器７５による比較結果はレジスタ＝分母となる（ステップＳ６）。そうすると、セレクタ７３より−「分母」の−２０００が選択されて加算器７７に加えられ、ＵＰパルスが出力される（ステップＳ７）。すなわち、ロータリエンコーダ５１が正方向に回転し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合の例では、２０００回の入力信号のうちの２回は、１の入力パルスに対してＵＰパルスを２出力することがあることになる。これは、ロータリエンコーダ５１のパルスレートが電子ギア分子／電子ギア分母＝２００２／２０００の電子ギア比率での変換を受けていると言える。なお、ロータリエンコーダ５１が逆方向に回転し、ＤＯＷＮパルスが入力された場合や、ロータリスイッチ６１の設定により電子ギア分子の値が異なる場合でも、同様の考え方が成立する。
【００４６】
上述の例では、ロータリスイッチ６１の設定が＋２で電子ギア分子の値が電子ギア分母の値より大きい場合を説明したが、ロータリスイッチ６１の設定が−８〜−１のいずれかで電子ギア分子の値が電子ギア分母の値より小さい場合には、パルスレート変換回路６０の動作の繰り返しによりアキュムレータ７２の値、すなわち積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくなるときが来ることになる。このときには、パルスレート変換回路６０は、２の入力パルスに対し、１の出力パルスを出力することになる。たとえば、ロータリスイッチ６１が−２に設定され、電子ギア分母に固定値２０００が設定されている場合、電子ギア分子の値は１９９８である。この条件でパルスレート変換回路６０の動作が繰り返されると、いずれ積算値は０となる。この状態でＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力に対して＋「分子」または−「分子」が加算（ステップＳ２、Ｓ４）され、出力タイミング信号が発生した（ステップＳ５）としても、このときにレジスタ７６に保持されている値（＋１９９８または−１９９８）は分母より小さく（ステップＳ６）、または、−分母より大きい（ステップＳ８）値になる。すなわち、積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値は、電子ギア分母の値より小さい。このときにはパルスの出力が見送られ、次のＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力によりステップＳ７、Ｓ９が行われることになる。したがって、２の入力パルスに対し、１の出力パルスが出力されることになる。
【００４７】
図８は、入力パルスと出力パルスの関係を示すグラフである。横軸はパルスレート変換回路６０に入力された入力パルス数を示し、縦軸はパルスレート変換回路６０から出力された出力パルス数を示している。なお、このグラフは、グラフ中に黒四角で示す各点を１つのパルスとして、電子ギア比の違いによる入力パルスと出力パルスの関係の違いを模式的に示すものである。
【００４８】
電子ギア＝１は、ロータリスイッチ６１の設定が０で、上述の電子ギア分母の値が２０００の例では、電子ギア分子／電子ギア分母＝２０００／２０００のときの電子ギア比での入力パルスと出力パルスの関係を示している。電子ギア比が１のときには、１の入力パルスに対して１の出力パルスがある。
【００４９】
電子ギア＞１は、ロータリスイッチ６１の設定が１〜７のいずれかのとき、すなわち、上述の電子ギア分母の値が２０００の例では、電子ギア分子の値が２００１〜２００７になるときの電子ギア比での入力パルスと出力パルスの関係を示している。電子ギア比が１より大きい場合には、１の入力パルスに対して２の出力パルスがあるタイミング（入力パルスと出力パルスの関係が不連続となる点）が一定の間隔で現れる。この不連続点の位置を等間隔に分配することにより、パルスの全体的な接続は滑らか（直線的）になっている。
【００５０】
電子ギア＜１は、ロータリスイッチ６１の設定が−８〜−１のいずれかのとき、すなわち、上述の電子ギア分母の値が２０００の例では、電子ギア分子の値が１９９２〜１９９９になるときの電子ギア比での入力パルスと出力パルスの関係を示している。電子ギア比が１より小さい場合には、２の入力パルスに対して１の出力パルスがあるタイミングが一定の間隔で現れる。この場合も、不連続点の位置を等間隔に分配することにより、パルスの全体的な接続を滑らかなものとしている。
【００５１】
この発明に係る材料試験機では、ロータリエンコーダ５１とカウンタ６２の間にパルスレート変換回路６０を介在させることで、図８に示すように、１の入力パルスに対し１の出力パルスとはならない不連続点の位置を等間隔に分配し、ロータリエンコーダ５１の１回転あたりのパルス数を微小に調整するのと同等の効果が得られている。また、このパルスレート変換回路６０では、１の入力パルスごとに回路を動作させて出力パルスの出力タイミングを調整していることから、回路内に入力信号を溜めることがない、回路への負担が低減される構成となっている。そして、調整後の計算上のテーブル２１の移動量と実際のテーブル２１の移動量との誤差も、従来のようにストローク精度を規定値以内に収めるためにワイヤー５２を目標精度にあったものに張り替えた場合よりも小さくすることができる。
【００５２】
また、ロータリエンコーダ５１とカウンタ６２の間にパルスレート変換回路６０を備えたことで、パルスレート変換回路６０によりプーリ５３およびワイヤー５２の加工誤差等を吸収できることから、プーリ５３の加工精度を従来よりも粗いものとすることができるとともに、ストローク検出器３４のストローク精度を規定値以内に収めるためにワイヤー５２を目標精度にあったものに張り替えなくてもよくなるという効果も得られる。
【００５３】
なお、上述した実施形態では、負荷部材としてテーブル２１の移動量をロータリエンコーダ５１により検出する材料試験機について説明したが、たとえば、特開平８−１５２３８９号公報に記載されたような下つかみ具を支持する負荷部材を昇降させることにより試験片に試験力を付与する材料試験機において、下つかみ具を支持する負荷部材の移動量を検出する検出器としてベルト部材が巻き取り機構により伸縮するタイプのワイヤー式変位検出器を採用する場合にも、この発明のパルスレート変換回路６０を備えることにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
上述した実施形態においては、パルスレート変換回路６０の電子ギアにおける電子ギア分子の値を、ロータリスイッチ６１により、予めロータリスイッチ６１の接点数に対応する１６個の値のいずれかに切り換えることで、パルスレート変換回路６０における変換レートが変更される構成としている。以下に説明する実施形態では、このロータリスイッチ６１を使用せず、ロータリエンコーダ５１の位相に応じて補正した電子ギア分子の値をパルスレート変換回路６０に与える構成としている。
【００５５】
図９は、この発明の第２実施形態に係る材料試験機における、テーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。図１０は、ロータリエンコーダ５１の回転角を説明する概要図である。図１１は、ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。また、図１２は、この実施形態に係る材料試験機におけるパルスレート変換回路６０のブロック図である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図９に示すように、この実施形態では、アドレス生成部８１と、メモリ９１とを有する補正回路９０を備える。この補正回路９０は、この発明における補正手段として機能する。メモリ９１は、図１２に示す電子ギア分子の値として、主にプーリ５３とロータリエンコーダ５１の偏心に起因したロータリエンコーダ５１の１回転分のワイヤー５２の移動量の誤差を補正可能な補正値を与えるための、校正値テーブルを記憶する、この発明の記憶手段として機能する。
【００５７】
まず、メモリ９１に記憶される校正値テーブルの作成について、図１０および図１１を参照して説明する。このロータリエンコーダ５１は、Ａ／Ｂ２相出力のインクリメンタル式のエンコーダであり、Ｚ相信号出力時の回転角を０度とする。たとえば、ロータリエンコーダ５１が２０００（パルス／１回転）のものであったとすると、パルスカウンタのカウント値が５００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は９０度、カウント値が１５００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は２７０度である。さらに、ロータリエンコーダ５１を４逓倍で使用すると、図１０に示すように、パルスカウンタのカウント値が２０００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は９０度、カウント値が６０００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は２７０度、カウント値が７９９９のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は３５９．９５５度となる。このように、ロータリエンコーダ５１の位相を絶対座標に対応付けることができる。
【００５８】
まず、校正器を用いて、ワイヤー５２を移動させたときの、ロータリエンコーダ５１から初めてＺ相信号が出力された時点（カウント値＝０）から、ロータリエンコーダ５１から出力される信号を、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１においてカウントする。そして、カウント値が７９９９になるまで、各カウント値について校正器により検出した変位量（ワイヤー５２の移動量）と校正器の校正基準値との差分を計算し、図９に示すメモリ９１に記憶させる。そして、ロータリエンコーダ５１の１回転分について、ロータリエンコーダ５１の回転角の関数ｆ（θ）で表される電子ギア分子の補正値を８０００アドレス分テーブル化し、それを予め校正値としてメモリ９１に記憶させておく。すなわち、ロータリエンコーダ５１の１回転分の各絶対角度θをアドレスとし、電子ギア分子の校正値（関数ｆ（θ））をデータとしてメモリ９１に記憶させる。
【００５９】
校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係をグラフにしたものが図１１に示すグラフである。図１１においては、縦軸を変位量の差分（校正器が保持する校正基準値との差）、横軸をロータリエンコーダ５１の位相に対応するカウント値（アドレス）として示しているが、図示の都合上、横軸のロータリエンコーダ５１の１回転分のカウント値を２０とし、２０カウント分の差分をグラフにして示している。ここでの変位量の差分とは、ロータリエンコーダ５１の１カウント分における実変位の変化分であり、ロータリエンコーダ５１の１カウント分の重みに相当する。
【００６０】
材料試験を開始し、ロータリエンコーダ５１によりテーブル２１の変位を計測する場合には、まず、試験を開始する前に、装置に電源が入ってから最初のＺ相信号の入力があるまで、手動などでワイヤー５２を移動させる。これは、ロータリエンコーダ５１のカウント値と位相のゼロ点を合わせるためである。すなわち、ロータリエンコーダ５１の回転角が０度となる位置を特定する。なお、ロータリエンコーダ５１が電池を内蔵したアブソリュート式エンコーダであれば、このようなゼロ点合わせは不要である。
【００６１】
ロータリエンコーダ５１からＺ相信号が出力された時点から、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、図９に示すように、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。一方で、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１において、そのときのロータリエンコーダ５１の回転角、すなわち、メモリ９１に記憶した校正値テーブルから読み込む電子ギア分子の値のアドレス値を生成する。
【００６２】
なお、アドレス生成部８１ではパルスカウンタを利用しているが、このパルスカウンタは、メモリ９１に記憶した校正値を呼び出すアドレスが得られるものであればよく、パルスカウンタに限定されない。このパルスカウンタは、上述したパルスレート変換器６０からの出力パルスを計数するカウンタ６２とは別のものである。
【００６３】
アドレス生成部８１でアドレス値が生成されると、メモリ９１に記憶した校正値テーブルからそのアドレス値に対応する電子ギア分子の値が読み出され、パルスレート変換回路６０に与えられる。すなわち、図１２において、電子ギア分子に与えられる補正値が、補正回路９０により求められる。なお、この補正回路９０は、制御部３５に配置された、ＦＰＧＡを用いて実現される。
【００６４】
パルスレート変換回路６０は、たとえば、電子ギア分子に固定値として２０００が設定され、電子ギア分子に２００２（補正値）が与えられたとすると、図６から図８を参照して説明した第１実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の出力を、電子ギア分子／電子ギア分母＝２００２／２０００の電子ギア比でパルスレートを変換してカウンタ６２に出力するようになる。
【００６５】
このように、この実施形態では、第１実施形態と同様にパルスレート変換回路６０によりロータリエンコーダ５１の１回転あたりのワイヤー５２の移動量の誤差を補正できる。これに加えて、補正回路９０により、プーリ５３とロータリエンコーダ５１の回転軸の偏心に起因したロータリエンコーダ５１の１回転未満でのワイヤー５２の移動量の誤差も補正できる。このため、この材料試験機のラムストローク検出器のような、いわゆるワイヤー式変位検出器を、より微少な変位を検出するための変位検出器として使用することが可能となる。
【００６６】
また、この実施形態では、ロータリエンコーダ５１の１回転分における１パルスの重みをパルスレート変換回路６０に与える補正回路９０について説明したが、メモリ９１に記憶させておく校正値テーブルを作成しておけば、多回転ロータリエンコーダの全回転分（ストローク変位検出器の全ストローク分）について、各パルス位置における１パルスの重みを電子ギア分子の値としてパルスレート変換回路６０に与えることも可能である。
【００６７】
図１３は、この発明の第３実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。図１４は、ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。なお、上述した実施形態の同様の構成は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
この実施形態では、上述した第２実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の位相に応じて補正した電子ギア分子の値をパルスレート変換回路６０に与える構成としている。一方で、この実施形態では、パルスレート変換回路６０に与える電子ギア分子の値を求める補正回路９０に、メモリ９２、乗算器９３および加算器９４を備え、さらにメモリ９２、乗算器９２、加算器９３のそれぞれに、ロータリスイッチ９５、９６、９７が接続されている。なお、ロータリスイッチ９５、９６、９７は、上述した第１実施形態におけるロータリスイッチ６１と同様に、１６段階に切換可能な構成となっている。しかし、これらロータリスイッチ９５、９６、９７の切換数は、１６段階に限定されるものではない。
【００６９】
この実施形態において、補正回路９０により電子ギア分子の補正値を求めるには、上述した第２実施形態と同様に、校正器を用いて、校正器を用いて、ワイヤー５２を移動させたときの、ロータリエンコーダ５１から初めてＺ相信号が出力された時点（カウント値＝０）から、ロータリエンコーダ５１から出力される信号を、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１においてカウントする。そして、各カウント値について校正器により検出した変位量（ワイヤー５２の移動量）と校正器の校正基準値との差分を計算する。そして、これらの値をメモリ９２に記憶させる。
【００７０】
校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係をグラフにしたものが図１４に示すグラフである。この図１４においては、図１１と同様に、縦軸を変位量の差分とし、横軸をロータリエンコーダ５１の位相に対応するカウント値（アドレス）として示しているが、図示の都合上、横軸のロータリエンコーダ５１の１回転分のカウント値を２０とし、２０個の差分値をグラフにして示している。
【００７１】
図１４に示すように、ロータリエンコーダ５１の１回転分の変位量の差分は、プーリ５３のような回転体の偏心による周期誤差を示す正弦波（図１４に一点鎖線で示す）と、正弦波の始まりがゼロとなるオフセット量とに分解できる。なお、正弦波は、主にプーリ５３とロータリエンコーダ５１との回転軸の偏心に起因した誤差と考えることができる。また、オフセット量は、誤差を含んだプーリ５３の円周長およびワイヤー５２の直径分と考えることができる。
【００７２】
上述した第２実施形態においては、電子ギア分子の値を決定する関数ｆ（θ）を、テーブル化してメモリ９１に記憶させていた。しかし、この実施形態は、上述した第２実施形態とは異なり、電子ギア分子の値を決定する関数ｆ（θ）を、正弦波とオフセット量とに分解し、正弦波の０度位相（シフト量）Ａ、正弦波の大きさ（波高さ）Ｂ、オフセット量Ｃを、それぞれロータリスイッチ９５、９６、９７で設定し、メモリ９２、乗算器９３、加算器９４の計算を経て得ている。すなわち、正弦波の位相Ａ、正弦波の大きさＢおよびオフセット量Ｃに基づいて、ロータリエンコーダ５１の回転角の関数ｆ（θ）として表される補正値を算出している。なお、メモリ９２は、正弦波の位相を記憶するこの発明の記憶手段として機能し、メモリ９２には、正弦波が固定値として予め記憶されている。
【００７３】
材料試験を開始し、ロータリエンコーダ５１によりテーブル２１の変位を計測する場合には、上述した第２実施形態と同様に、まず、試験を開始する前に、装置に電源が入ってから最初のＺ相信号の入力があるまで、手動などでワイヤー５２を移動させる。そして、ロータリエンコーダ５１の回転角が０度となる位置を特定する。
【００７４】
ロータリエンコーダ５１からＺ相信号が出力された時点から、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、図１３に示すように、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。一方で、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１において、そのときのロータリエンコーダ５１の回転角に対応する正弦波成分の値をメモリ９２から読み出すためのアドレス値を生成する。
【００７５】
メモリ９２に接続されているロータリスイッチ９５は、１６段階で正弦波の位相のシフト量を変化させることができる。すなわち、図１４に示すグラフの横軸のカウント値を１６分割した分ずつ、メモリ９２に記憶されている正弦波の０度位相をシフトすることができる。
【００７６】
乗算器９３に接続されたロータリスイッチ９６は、正弦波の大きさ（波高さ）を１６段階で変更する。すなわち、プーリ５３やワイヤー５２の状態によっては、いくつか波高さの異なる波形が重なる波形になる場合もある。このような場合には、ゲインをロータリスイッチ９６で１６段階に変更することで、正弦波の大きさ（波高さ）を調整している。
【００７７】
加算器９４に接続されたロータリスイッチ９７は、メモリ９２、乗算器９３を経て修正された正弦波に加えるオフセット量を１６段階に変更することができる。このロータリスイッチ９７は、上述した第１実施形態におけるロータリスイッチ６１と同様の役割を担うものである。たとえば、パルスレート変換回路６０における電子ギアの分母の値が２０００であり、ロータリスイッチ９７の接続点に対応するオフセット量が１９９２〜２００７の１６個の値であったとする。このとき、乗算器９３を得て修正されたロータリエンコーダ５１のある位相における正弦波成分の値が３であり、ロータリスイッチ９７の設定によるオフセット量が２００２であったとすると、２００２＋３＝２００５が、電子ギア分子の値となる。このように、メモリ９２、乗算器９３、加算器９４による計算を経て決定された電子ギア分子の値はパルスレート変換回路６０に与えられる。すなわち、この実施形態でも、第２実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の瞬間の位相におけるエンコーダ１カウント分の重みをパルスレート変換回路６０に与えることができる。
【００７８】
パルスレート変換回路６０は、電子ギア分子に固定値として２０００が設定され、電子ギア分子に２００５（補正値）が与えられたとすると、図６から図８を参照して説明した第１実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の出力を、電子ギア分子／電子ギア分母＝２００５／２０００の電子ギア比でパルスレートを変換してカウンタ６２に出力するようになる。
【００７９】
このように、この実施形態では、第１実施形態と同様にパルスレート変換回路６０によりロータリエンコーダ５１の１回転あたりのワイヤー５２の移動量の誤差を補正できる。これに加えて、第２実施形態と同様に、補正回路９０により、プーリ５３とロータリエンコーダ５１の回転軸の偏心に起因したロータリエンコーダ５１の１回転未満でのワイヤー５２の移動量の誤差も補正できる。このように、この実施形態では、より細かい誤差補正をおこなっていることから、この材料試験機のラムストローク検出器のような、いわゆるワイヤー式変位検出器を、より微少な変位を検出するための変位検出器として使用することも可能となる。
【符号の説明】
【００８０】
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
２７ モータ
２８ 圧盤
３１ 上つかみ具
３２ 下つかみ具
３３ 圧力センサ
３４ ストローク検出器
３５ 制御部
３６ 表示部
３７ 操作部
４１ ベース
５１ ロータリエンコーダ
５２ ワイヤー
５３ プーリ
５４ 支持板
５５ スタンド
５６ コイルバネ
６０ パルスレート変換回路
６１ ロータリスイッチ
６２ カウンタ
７１ 制御回路
７２ アキュムレータ
７３ セレクタ
７４ 第１比較器
７５ 第２比較器
７６ レジスタ
８１ アドレス生成部
９０ 補正回路
９１ メモリ
９２ メモリ
９３ 乗算器
９４ 加算器
９５ ロータリスイッチ
９６ ロータリスイッチ
９７ ロータリスイッチ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試験片に対して引張試験または圧縮試験を行う材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような材料試験機は、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力検出センサとを備える。
【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、ラムシリンダを一定の速度でストロークさせる定速制御試験を行うため、ラムシリンダのストローク量を検出するラムストローク検出装置が備えられている。この種のラムストローク検出装置として、一端がテーブルに固定され他端がテーブルとともに昇降する保持部材に固定されたワイヤーと、この保持部材の連結点に介装される緩衝用弾性体と、ワイヤーが回巻されワイヤーの移動に伴い回転するプーリと、このプーリの回転を検出するロータリエンコーダとを備えるものが知られている（特許文献１参照）。なお、緩衝用弾性体は、ワイヤーの緩みを防止し、ワイヤーに所定の張力を与えるためのものである。このような構成を有するラムストローク検出装置は、いわゆるワイヤー式変位検出器とも呼称されている。
【０００５】
また、ワイヤー式変位検出器としては、特許文献２に記載された引張試験を行う材料試験機の伸び測定装置が知られている。この伸び測定装置では、ワイヤーは、基台に立設された支柱の上部に固定されたプーリに回巻されている。そして、ワイヤーの一端が、引張荷重を試験片に与えるために昇降するクロスヘッドに、基台に立設されたガイド棒に移動可能に配設されたレバーを介して接続され、ワイヤーの他端には、ワイヤーに所定の張力を与えるための分銅（錘）が接続されている。ワイヤーの移動に伴い回転するプーリの回転は、ロータリエンコーダにより検出される。
【０００６】
このようなワイヤー式変位検出器では、テーブルやクロスヘッドなどの負荷部材の昇降によりワイヤーが移動する。そして、ワイヤーの移動に伴ったプーリの回転がロータリエンコーダに伝達され、回転量に応じた数のパルスが制御回路等に出力される。そうすると、テーブルの移動量、すなわちシリンダのストローク量や、クロスヘッドの移動量、すなわち試験片の伸び量（変位量）を知ることができる。なお、プーリ１回転あたりの負荷部材の移動量は、プーリの直径とワイヤーの直径の合計に円周率を乗じた値となる。したがって、ロータリエンコーダ１回転あたりの負荷部材の移動量もあらかじめ計算で求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公平４−２１０９１号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、プーリの直径および円周長は加工誤差を含むものであり、ワイヤーの直径はワイヤー自体の伸び率により変化する。このため、ロータリエンコーダ１回転あたりのパルス数が、個々の変位検出器によりばらついてしまい、現実のロータリエンコーダ１回転あたりの負荷部材の移動量も計算値とは微妙に異なっている。このように、ロータリエンコーダ１回転あたりのラムシリンダのストローク精度や試験片の変位検出精度に影響が及んでいる。これに対し、ストローク精度や変位検出精度を規定値以内に収めるために直径の異なるワイヤーを複数用意しておき、目標精度を確保できるワイヤーに適宜張り替える等の対応がなされているが、ワイヤーの張り替えには手間がかかるという問題がある。また、プーリの加工精度をより精密なものとすることも考えられるが、装置が割高になるという問題がある。
【０００９】
さらには、プーリの回転中心を、ロータリエンコーダの回転中心に正確に配置することは、技術的に極めて難しい。このため、プーリの回転中心とロータリエンコーダの回転中心との間に微妙なズレが生じている。このようなプーリとロータリエンコーダの回転軸との偏心に起因したロータリエンコーダ１回転未満のワイヤー移動量の誤差も、ストローク精度や変位検出精度に影響を及ぼしている。
【００１０】
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、負荷部材の移動量の誤差を低減することができ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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、互いに対向する負荷部材の間に試験片を配設し、前記負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより引張または圧縮試験を行う材料試験機であって、前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材に接続され、張力が与えられた状態でプーリに回巻されたワイヤーと、前記プーリに接続され、前記プーリの回転を検出して信号を出力する検出手段と、前記検出手段が出力した信号のパルスレートを変換するパルスレート変換部と、前記パルスレート変換部により変換された信号を計数するとともに、該計数値を前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材の移動量に換算する計数処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、前記電子ギアの電子ギア分子の値を、予め規定した複数の値の内のいずれかに変更する切換手段を備える。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、前記電子ギアの電子ギア分子の値を補正し、補正した電子ギア分子の値を前記パルスレート変換部に与える補正手段をさらに備える。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の位相と前記ロータリエンコーダの回転角の関数で表される補正値とを対応付けた校正値テーブルに基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量を設定し、正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量に基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角の関数として表される補正値を算出し、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記パルスレート変換部は、入力された１つの信号ごとに前記切換手段により設定した所定の値を加えた電子ギア分子の正または負の値に該電子ギア分子の正または負の値の逆符号となる電子ギア分母の値を加算する動作を繰り返し、加算後の値を積算値として保持する累算器と、前記検出手段が検出した信号が正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記電子ギア分母の正または負の値を累算器に加える値として選択するセレクタと、を備え、前記積算値に前記電子ギア分子の値を加算したときの値と電子ギア分母の値との比較に基づいて信号を出力するとともに、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍と等しいまたは電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値と等しいまたは電子ギア分母の値より大きくなるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくになるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力する。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材は、テーブルである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アクチュエータは、ラムシリンダである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１から請求項８に記載の発明によれば、プーリの回転を検出する検出手段が出力した信号のパルスレートを、パルスレート変換部により変換することにより、プーリのワイヤーを張り替えることなく、プーリおよびワイヤーの加工誤差を吸収し、ワイヤーの移動量から求められる負荷部材の移動量の誤差を低減することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、パルスレート変換部の電子ギアの電子ギア分子の値を変更する切換手段を備えることから、検出手段から入力されたパルスの変換レートを容易に切り換えることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、電子ギア分子の値を補正する補正手段を備えることから、ワイヤー移動量の誤差を、より精密に補正することが可能となる。
【００２２】
請求項４および請求項５に記載の発明によれば、ロータリエンコーダの回転角の関数として表される補正値を算出し、ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する補正手段を備えることから、プーリとロータリエンコーダの回転軸の偏心によって発生する、ロータリエンコーダ１回転未満のワイヤー移動量の誤差を補正することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、パルスレート変換部は累算器を備え、累算器が保持する積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍以上になるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の１倍以上になるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し，積算値に電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくなるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力することから、一連の出力信号の不連続点の位置を等間隔に分配することができ、プーリおよびワイヤーの加工誤差等を一定の間隔に分散して吸収させてパルスの全体的な接続を滑らかなものとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ストローク検出器３４をプーリ５３配設側から見た図である。
【図４】ストローク検出器３４の側面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。
【図６】パルスレート変換回路６０のブロック図である。
【図７】パルスレート変換回路６０の動作を説明するフローチャートである。
【図８】入力パルスと出力パルスの関係を示すグラフである。
【図９】この発明の第２実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。
【図１０】ロータリエンコーダ５１の回転角を説明する図である。
【図１１】ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。
【図１２】この発明の第２実施形態に係る材料試験機におけるパルスレート変換回路６０のブロック図である。
【図１３】この発明の第３実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。
【図１４】ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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り、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
この材料試験機は、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アクチュエータであるラムシリンダ２５と、テーブル２１と上部クロスヘッド２４の間に昇降可能に配設された下部クロスヘッド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と螺合する一対のネジ棹２３と、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。また、一対のネジ棹２３は、テーブル２１を貫通してベース４１に立設されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。そして、この油圧源３８は、制御部３５により制御される。
【００２９】
このときの試験力は、力検出センサとしての圧力センサ３３により測定される。この測定値は、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、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、表示部３６に表示される。なお、制御部３５には、材料試験の情報、試験データなどの各種情報を格納する記憶装置や、材料試験機を動作させるための制御情報を作出するための演算処理装置などが内装されている。
【００３０】
図３は、ストローク検出器３４をプーリ配設側から見た図である。図４は、ストローク検出器３４の側面図である。
【００３１】
このストローク検出器３４は、テーブル２１の下面に垂設されテーブル２１とともに上下動する支持板５４と、ベース４１に立設されたスタンド５５と、スタンド５５に固定され、スタンド５５を介してベース４１に配設されたロータリエンコーダ５１とを備える。ロータリエンコーダ５１の回転軸にはプーリ５３が固定されており、このプーリ５３にはワイヤー５２が巻回されている。ワイヤー５２は、一方端（上端側）がコイルバネ５６を介してラムシリンダ２５の駆動により上下動するテーブル２１に固定されており、他方の端が支持板５４のテーブル２１の接続端とは逆側の端部に固定されている。また、ワイヤー５２の中央部付近はプーリ５３に一回巻きにされ、テーブル２１側に弾性部材であるコイルバネ５６を介装させることにより緩みが出ないようになっている。なお、この実施形態ではワイヤー５２の一端はテーブル２１に直接的に接続されているが、他の部材（たとえば支持板５４）を介して間接的に接続されていてもよい。
【００３２】
ラムシリンダ２５の駆動によりテーブル２１が昇降すると、ワイヤー５２が移動し、プーリ５３を回転させる。ロータリエンコーダ５１はプーリ５３の回転を検出する検出手段として機能し、信号を後述するパルスレート変換回路６０に出力する。なお、このパルスレート変換回路６０は、この発明のパルスレート変換部として機能し、制御部３５に配置された、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により実現される。
【００３３】
図５は、この発明の第１実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。なお、カウンタ６２と制御部３５に内装された演算処理装置により、この発明の計数処理部が実現される。この発明に係る材料試験機では、ロータリエンコーダ５１が出力した信号を、パルスレート変換回路６０により変換することにより、プーリ５３の直径誤差やワイヤー５２の太さに違いによる直径誤差等、ストローク検出器３４を構成する各部材が有する誤差に起因したロータリエンコーダ５１の１回転あたりの出力パルス数のばらつきを低減している。
【００３４】
パルスレート変換回路６０におけるパルスの変換レートは、ロータリスイッチ６１により変更可能となっている。このロータリスイッチ６１は、後述する電子ギアの電子ギア分子の値に加算する４ビット符号付の整数を有し、変換レートを−８から＋７までの１６段階の中から選択して切り換える切換手段として機能する。
【００３５】
図６は、パルスレート変換回路６０のブロック図であり、図７は、パルスレート変換回路６０の動作を説明するフローチャートである。
【００３６】
このパルスレート変換回路６０は、電子ギアと累算器であるアキュムレータ７２を備え、ロータリエンコーダ５１から入力された信号の１パルスごとに電子ギアを利用した出力調整を行い、パルスレートの変換を行う。このパルスレート変換回路６０の電子ギアの電子ギア分母には、たとえば、固定値として２０００が設定されている。また、ロータリスイッチ６１が０に設定されている場合は電子ギアの電子ギア分子／電子ギア分母＝２０００／２０００であり、ロータリスイッチ６１の設定を変えることで、電子ギア分子の値を１９９２〜２００７まで変更できる。なお、電子ギア分母の値は、この材料試験機においてプーリ５３やワイヤー５２の直径誤差に起因するロータリエンコーダ５１の１回転あたりの出力パルス数のばらつきを吸収可能な値として実験的に求められたものであり、この実施形態に示す値に限定されるものではない。
【００３７】
以下、ロータリエンコーダ５１が正方向に回転（正転）し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合を例に説明する。ロータリエンコーダ５１が回転し、Ａ／Ｂ相の位相が変化すると、ロータリエンコーダ５１が出力したＡ／Ｂ相のパルスをこのパルスレート変換回路６０で利用可能なＵ／Ｄ信号（ＵＰ／ＤＯＷＮパルス）に変換する変換器７８を介してＵＰパルスが、制御回路７１に入力される。なお、制御回路７１はこのパルスレート変換回路６０の動作を制御するものである。
【００３８】
ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合、電子ギア分子の値は２００２である。ＵＰパルスが制御回路７１に入力されると（ステップＳ１）、加算器７７とレジスタ７６からなるアキュムレータ７２に＋「分子」である＋２００２がセレクタ７３により選択され加えられる（ステップＳ２）。このときアキュムレータ７２の値は＋２００２（積算値０＋電子ギア分子２００２＝２００２）となり、この値はレジスタ７６に保持される。なお、制御回路７１にＤＯＷＮパルスが入力された場合（ステップＳ３）は、アキュムレータ７２には−「分子」（たとえば−２００２）が加えられる（ステップＳ４）。すなわち、セレクタ７３は制御回路７１に入力パルスがＵＰパルスであるかＤＯＷＮパルスであるかに応じて、正負のどちらの値をアキュムレータ７２に加えるべきか選択している。
【００３９】
アキュムレータ７２の値が＋２００２のときに、ＵＰパルスおよびＤＯＷＮパルスのいずれもが入力されないタイミングで出力タイミング信号（７５０Ｈｚ）が発生されると（ステップＳ５）、ステップＳ２での加算の後にレジスタ７６に保持されたアキュムレータの値＋２００２と電子ギア分母の値＋２０００とが第１比較器７４で比較される（ステップＳ６）。なお、出力タイミング信号には、カウンタ６２が許容できるこのパルスレート変換回路６０からの最大出力パルスレートである７５０Ｈｚを設定している。
【００４０】
この例では、第１比較器７４での比較の結果、電子ギア分母の値２０００が＋２００２よりも小さい値であるため、ステップＳ２で加算された電子ギア分子の正の値とは逆符号の電子ギア分母の負の値（−「分母」）である−２０００がセレクタ７３により選択されて加算器７７に加えられ（ここでアキュムレータ７２の値は２となり、この値は積算値として保持される）、制御回路７１を介してＵＰパルスが出力される（ステップＳ７）。出力されたＵＰパルスはＵ／Ｄ信号をＡ／Ｂ相のパルスに変換する変換器７９により変換された後、カウンタ６２に送られ計数される。なお、比較器で電子ギア分母の値と比較が行われるアキュムレータ７２の値が、たとえば−２００２のような負の値の場合は、レジスタ７６に保持されたアキュムレータ７２の値−２００２と−「分母」の値である−２０００とが第２比較器で比較される（ステップＳ８）。この場合には、アキュムレータ７２の−２００２が−「分母」の−２０００より小さいことから、セレクタ７３により＋「分母」の＋２０００が選択されて加算器７７に加えられ、制御回路７１からＤＯＷＮパルスが出力される（ステップＳ９）。すなわち、このパルスレート変換回路６０の、第１比較器７４はＵＰパルス用の比較器として、第２比較器７５は、ＤＯＷＮパルス用の比較器としてそれぞれ機能している。
【００４１】
また、アキュムレータ７２の値に−「分母」または＋「分母」が加算（ステップＳ７，Ｓ９）された後、次のＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力よりも速く出力タイミング信号が発生し、レジスタ７６に保持されたアキュムレータの値が、分母より小さい、または、−分母より大きい値（ステップＳ６、Ｓ８）となる場合には、アキュムレータ７２に−「分母」または＋「分母」が加えられることなく次の信号の入力を待つ状態に戻る。
【００４２】
ロータリエンコーダ５１が正方向に回転し、アキュムレータ７２の積算値が＋２のときに、さらにロータリエンコーダ５１から変換器７８を介してＵＰパルスが制御回路７１に入力されると（ステップＳ１）、アキュムレータ７２に＋「分子」である＋２００２がセレクタ７３により選択されて加えられる（ステップＳ２）。このときアキュムレータ７２の値は＋２００４（積算値２＋電子ギア分子２００２＝２００４）となる。ここで出力タイミング信号が発生されると（ステップＳ５）、レジスタ７６に保持されたアキュムレータ７２の値＋２００４と電子ギア分母の値２０００とが第１比較器７４で比較される（ステップＳ６）。この場合には、電子ギア分母が＋２００４よりも小さい値であるため、−「分母」である−２０００がセレクタ７３で選択されて加算器７７に加えられ（ここでアキュムレータ７２の値は４となる）、制御回路７１を介してＵＰパルスが出力される（ステップＳ７）。
【００４３】
以上のように、ロータリエンコーダ５１が正方向に回転（正転）している場合は、パルスレート変換回路６０にロータリエンコーダ５１の信号が入力されると、図７のフローチャートのステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７を経てカウンタ６２に信号が出力される。また、ロータリエンコーダ５１が逆方向に回転（逆転）している場合では、パルスレート変換回路６０にロータリエンコーダ５１の信号が入力されると、図７のフローチャートのステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９を経てカウンタ６２に信号が出力される。
【００４４】
ロータリスイッチ６１の設定が＋２の場合に、パルスレート変換回路６０の動作が繰り返されると、＋「分子」の値＋２００２（ＵＰパルス入力のとき）または−「分子」の値−２００２（ＤＯＷＮパルス入力のとき）を加算器７７に加えたとき（ステップＳ２）に、アキュムレータ７２の値が＋４０００または−４０００、すなわち積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍と等しくなるときが来る。また、ロータリスイッチ６１の設定が＋３の場合に、パルスレート変換回路６０の動作が繰り返されると、＋「分子」の値＋２００３（ＵＰパルス入力のとき）または−「分子」の値−２００３（ＤＯＷＮパルス入力のとき）を加算器７７に加えたとき（ステップＳ２）に、アキュムレータ７２の値が＋４００１または−４００１、すなわち積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときが来る。
【００４５】
ロータリエンコーダ５２が正方向に回転し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合、アキュムレータ７２の値が＋４０００となったときに、アキュムレータ７２の値に−「分母」の値−２０００を加算（ステップＳ７）した後のアキュムレータ７２の値は＋２０００となる。さらにその後に、ＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力がなく出力タイミング信号が発生（ステップＳ５）した場合、レジスタ７６に保持されている値は＋２０００であるため、第１比較器７５による比較結果はレジスタ＝分母となる（ステップＳ６）。そうすると、セレクタ７３より−「分母」の−２０００が選択されて加算器７７に加えられ、ＵＰパルスが出力される（ステップＳ７）。すなわち、ロータリエンコーダ５１が正方向に回転し、ロータリスイッチ６１が＋２に設定されている場合の例では、２０００回の入力信号のうちの２回は、１の入力パルスに対してＵＰパルスを２出力することがあることになる。これは、ロータリエンコーダ５１のパルスレートが電子ギア分子／電子ギア分母＝２００２／２０００の電子ギア比率での変換を受けていると言える。なお、ロータリエンコーダ５１が逆方向に回転し、ＤＯＷＮパルスが入力された場合や、ロータリスイッチ６１の設定により電子ギア分子の値が異なる場合でも、同様の考え方が成立する。
【００４６】
上述の例では、ロータリスイッチ６１の設定が＋２で電子ギア分子の値が電子ギア分母の値より大きい場合を説明したが、ロータリスイッチ６１の設定が−８〜−１のいずれかで電子ギア分子の値が電子ギア分母の値より小さい場合には、パルスレート変換回路６０の動作の繰り返しによりアキュムレータ７２の値、すなわち積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくなるときが来ることになる。このときには、パルスレート変換回路６０は、２の入力パルスに対し、１の出力パルスを出力することになる。たとえば、ロータリスイッチ６１が−２に設定され、電子ギア分母に固定値２０００が設定されている場合、電子ギア分子の値は１９９８である。この条件でパルスレート変換回路６０の動作が繰り返されると、いずれ積算値は０となる。この状態でＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力に対して＋「分子」または−「分子」が加算（ステップＳ２、Ｓ４）され、出力タイミング信号が発生した（ステップＳ５）としても、このときにレジスタ７６に保持されている値（＋１９９８または−１９９８）は分母より小さく（ステップＳ６）、または、−分母より大きい（ステップＳ８）値になる。すなわち、積算値に電子ギア分子の正または負の値を加えた値の絶対値は、電子ギア分母の値より小さい。このときにはパルスの出力が見送られ、次のＵＰパルスまたはＤＯＷＮパルスの入力によりステップＳ７、Ｓ９が行われることになる。したがって、２の入力パルスに対し、１の出力パルスが出力されることになる。
【００４７】
図８は、入力パルスと出力パルスの関係を示すグラフである。横軸はパルスレート変換回路６０に入力された入力パルス数を示し、縦軸はパルスレート変換回路６０から出力された出力パルス数を示している。なお、このグラフは、グラフ中に黒四角で示す各点を１つのパルスとして、電子ギア比の違いによる入力パルスと出力パルスの関係の違いを模式的に示すものである。
【００４８】
電子ギア＝１は、ロータリスイッチ６１の設定が０で、上述の電子ギア分母の値が２０００の例では、電子ギア分子／電子ギア分母＝２０００／２０００のときの電子ギア比での入力パルスと出力パルスの関係を示している。電子ギア比が１のときには、１の入力パルスに対して１の出力パルスがある。
【００４９】
電子ギア＞１は、ロータリスイッチ６１の設定が１〜７のいずれかのとき、すなわち、上述の電子ギア分母の値が２０００の例では、電子ギア分子の値が２００１〜２００７になるときの電子ギア比での入力パルスと出力パルスの関係を示している。電子ギア比が１より大きい場合には、１の入力パルスに対して２の出力パルスがあるタイミング（入力パルスと出力パルスの関係が不連続となる点）が一定の間隔で現れる。この不連続点の位置を等間隔に分配することにより、パルスの全体的な接続は滑らか（直線的）になっている。
【００５０】
電子ギア＜１は、ロータリスイッチ６１の設定が−８〜−１のいずれかのとき、すなわち、上述の電子ギア分母の値が２０００の例では、電子ギア分子の値が１９９２〜１９９９になるときの電子ギア比での入力パルスと出力パルスの関係を示している。電子ギア比が１より小さい場合には、２の入力パルスに対して１の出力パルスがあるタイミングが一定の間隔で現れる。この場合も、不連続点の位置を等間隔に分配することにより、パルスの全体的な接続を滑らかなものとしている。
【００５１】
この発明に係る材料試験機では、ロータリエンコーダ５１とカウンタ６２の間にパルスレート変換回路６０を介在させることで、図８に示すように、１の入力パルスに対し１の出力パルスとはならない不連続点の位置を等間隔に分配し、ロータリエンコーダ５１の１回転あたりのパルス数を微小に調整するのと同等の効果が得られている。また、このパルスレート変換回路６０では、１の入力パルスごとに回路を動作させて出力パルスの出力タイミングを調整していることから、回路内に入力信号を溜めることがない、回路への負担が低減される構成となっている。そして、調整後の計算上のテーブル２１の移動量と実際のテーブル２１の移動量との誤差も、従来のようにストローク精度を規定値以内に収めるためにワイヤー５２を目標精度にあったものに張り替えた場合よりも小さくすることができる。
【００５２】
また、ロータリエンコーダ５１とカウンタ６２の間にパルスレート変換回路６０を備えたことで、パルスレート変換回路６０によりプーリ５３およびワイヤー５２の加工誤差等を吸収できることから、プーリ５３の加工精度を従来よりも粗いものとすることができるとともに、ストローク検出器３４のストローク精度を規定値以内に収めるためにワイヤー５２を目標精度にあったものに張り替えなくてもよくなるという効果も得られる。
【００５３】
なお、上述した実施形態では、負荷部材としてテーブル２１の移動量をロータリエンコーダ５１により検出する材料試験機について説明したが、たとえば、特開平８−１５２３８９号公報に記載されたような下つかみ具を支持する負荷部材を昇降させることにより試験片に試験力を付与する材料試験機において、下つかみ具を支持する負荷部材の移動量を検出する検出器としてベルト部材が巻き取り機構により伸縮するタイプのワイヤー式変位検出器を採用する場合にも、この発明のパルスレート変換回路６０を備えることにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
上述した実施形態においては、パルスレート変換回路６０の電子ギアにおける電子ギア分子の値を、ロータリスイッチ６１により、予めロータリスイッチ６１の接点数に対応する１６個の値のいずれかに切り換えることで、パルスレート変換回路６０における変換レートが変更される構成としている。以下に説明する実施形態では、このロータリスイッチ６１を使用せず、ロータリエンコーダ５１の位相に応じて補正した電子ギア分子の値をパルスレート変換回路６０に与える構成としている。
【００５５】
図９は、この発明の第２実施形態に係る材料試験機における、テーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。図１０は、ロータリエンコーダ５１の回転角を説明する概要図である。図１１は、ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。また、図１２は、この実施形態に係る材料試験機におけるパルスレート変換回路６０のブロック図である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図９に示すように、この実施形態では、アドレス生成部８１と、メモリ９１とを有する補正回路９０を備える。この補正回路９０は、この発明における補正手段として機能する。メモリ９１は、図１２に示す電子ギア分子の値として、主にプーリ５３とロータリエンコーダ５１の偏心に起因したロータリエンコーダ５１の１回転分のワイヤー５２の移動量の誤差を補正可能な補正値を与えるための、校正値テーブルを記憶する、この発明の記憶手段として機能する。
【００５７】
まず、メモリ９１に記憶される校正値テーブルの作成について、図１０および図１１を参照して説明する。このロータリエンコーダ５１は、Ａ／Ｂ２相出力のインクリメンタル式のエンコーダであり、Ｚ相信号出力時の回転角を０度とする。たとえば、ロータリエンコーダ５１が２０００（パルス／１回転）のものであったとすると、パルスカウンタのカウント値が５００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は９０度、カウント値が１５００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は２７０度である。さらに、ロータリエンコーダ５１を４逓倍で使用すると、図１０に示すように、パルスカウンタのカウント値が２０００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は９０度、カウント値が６０００のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は２７０度、カウント値が７９９９のとき、ロータリエンコーダ５１の回転角は３５９．９５５度となる。このように、ロータリエンコーダ５１の位相を絶対座標に対応付けることができる。
【００５８】
まず、校正器を用いて、ワイヤー５２を移動させたときの、ロータリエンコーダ５１から初めてＺ相信号が出力された時点（カウント値＝０）から、ロータリエンコーダ５１から出力される信号を、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１においてカウントする。そして、カウント値が７９９９になるまで、各カウント値について校正器により検出した変位量（ワイヤー５２の移動量）と校正器の校正基準値との差分を計算し、図９に示すメモリ９１に記憶させる。そして、ロータリエンコーダ５１の１回転分について、ロータリエンコーダ５１の回転角の関数ｆ（θ）で表される電子ギア分子の補正値を８０００アドレス分テーブル化し、それを予め校正値としてメモリ９１に記憶させておく。すなわち、ロータリエンコーダ５１の１回転分の各絶対角度θをアドレスとし、電子ギア分子の校正値（関数ｆ（θ））をデータとしてメモリ９１に記憶させる。
【００５９】
校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係をグラフにしたものが図１１に示すグラフである。図１１においては、縦軸を変位量の差分（校正器が保持する校正基準値との差）、横軸をロータリエンコーダ５１の位相に対応するカウント値（アドレス）として示しているが、図示の都合上、横軸のロータリエンコーダ５１の１回転分のカウント値を２０とし、２０カウント分の差分をグラフにして示している。ここでの変位量の差分とは、ロータリエンコーダ５１の１カウント分における実変位の変化分であり、ロータリエンコーダ５１の１カウント分の重みに相当する。
【００６０】
材料試験を開始し、ロータリエンコーダ５１によりテーブル２１の変位を計測する場合には、まず、試験を開始する前に、装置に電源が入ってから最初のＺ相信号の入力があるまで、手動などでワイヤー５２を移動させる。これは、ロータリエンコーダ５１のカウント値と位相のゼロ点を合わせるためである。すなわち、ロータリエンコーダ５１の回転角が０度となる位置を特定する。なお、ロータリエンコーダ５１が電池を内蔵したアブソリュート式エンコーダであれば、このようなゼロ点合わせは不要である。
【００６１】
ロータリエンコーダ５１からＺ相信号が出力された時点から、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、図９に示すように、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。一方で、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１において、そのときのロータリエンコーダ５１の回転角、すなわち、メモリ９１に記憶した校正値テーブルから読み込む電子ギア分子の値のアドレス値を生成する。
【００６２】
なお、アドレス生成部８１ではパルスカウンタを利用しているが、このパルスカウンタは、メモリ９１に記憶した校正値を呼び出すアドレスが得られるものであればよく、パルスカウンタに限定されない。このパルスカウンタは、上述したパルスレート変換器６０からの出力パルスを計数するカウンタ６２とは別のものである。
【００６３】
アドレス生成部８１でアドレス値が生成されると、メモリ９１に記憶した校正値テーブルからそのアドレス値に対応する電子ギア分子の値が読み出され、パルスレート変換回路６０に与えられる。すなわち、図１２において、電子ギア分子に与えられる補正値が、補正回路９０により求められる。なお、この補正回路９０は、制御部３５に配置された、ＦＰＧＡを用いて実現される。
【００６４】
パルスレート変換回路６０は、たとえば、電子ギア分子に固定値として２０００が設定され、電子ギア分子に２００２（補正値）が与えられたとすると、図６から図８を参照して説明した第１実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の出力を、電子ギア分子／電子ギア分母＝２００２／２０００の電子ギア比でパルスレートを変換してカウンタ６２に出力するようになる。
【００６５】
このように、この実施形態では、第１実施形態と同様にパルスレート変換回路６０によりロータリエンコーダ５１の１回転あたりのワイヤー５２の移動量の誤差を補正できる。これに加えて、補正回路９０により、プーリ５３とロータリエンコーダ５１の回転軸の偏心に起因したロータリエンコーダ５１の１回転未満でのワイヤー５２の移動量の誤差も補正できる。このため、この材料試験機のラムストローク検出器のような、いわゆるワイヤー式変位検出器を、より微少な変位を検出するための変位検出器として使用することが可能となる。
【００６６】
また、この実施形態では、ロータリエンコーダ５１の１回転分における１パルスの重みをパルスレート変換回路６０に与える補正回路９０について説明したが、メモリ９１に記憶させておく校正値テーブルを作成しておけば、多回転ロータリエンコーダの全回転分（ストローク変位検出器の全ストローク分）について、各パルス位置における１パルスの重みを電子ギア分子の値としてパルスレート変換回路６０に与えることも可能である。
【００６７】
図１３は、この発明の第３実施形態に係る材料試験機におけるテーブル２１の移動量の検出から表示部３６への表示までの概要を示す図である。図１４は、ワイヤー５２を移動させてロータリエンコーダ５１が１回転したときの校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係を模式的に示すグラフである。なお、上述した実施形態の同様の構成は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
この実施形態では、上述した第２実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の位相に応じて補正した電子ギア分子の値をパルスレート変換回路６０に与える構成としている。一方で、この実施形態では、パルスレート変換回路６０に与える電子ギア分子の値を求める補正回路９０に、メモリ９２、乗算器９３および加算器９４を備え、さらにメモリ９２、乗算器９２、加算器９３のそれぞれに、ロータリスイッチ９５、９６、９７が接続されている。なお、ロータリスイッチ９５、９６、９７は、上述した第１実施形態におけるロータリスイッチ６１と同様に、１６段階に切換可能な構成となっている。しかし、これらロータリスイッチ９５、９６、９７の切換数は、１６段階に限定されるものではない。
【００６９】
この実施形態において、補正回路９０により電子ギア分子の補正値を求めるには、上述した第２実施形態と同様に、校正器を用いて、校正器を用いて、ワイヤー５２を移動させたときの、ロータリエンコーダ５１から初めてＺ相信号が出力された時点（カウント値＝０）から、ロータリエンコーダ５１から出力される信号を、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１においてカウントする。そして、各カウント値について校正器により検出した変位量（ワイヤー５２の移動量）と校正器の校正基準値との差分を計算する。そして、これらの値をメモリ９２に記憶させる。
【００７０】
校正器により検出した変位量とロータリエンコーダ５１の位相との関係をグラフにしたものが図１４に示すグラフである。この図１４においては、図１１と同様に、縦軸を変位量の差分とし、横軸をロータリエンコーダ５１の位相に対応するカウント値（アドレス）として示しているが、図示の都合上、横軸のロータリエンコーダ５１の１回転分のカウント値を２０とし、２０個の差分値をグラフにして示している。
【００７１】
図１４に示すように、ロータリエンコーダ５１の１回転分の変位量の差分は、プーリ５３のような回転体の偏心による周期誤差を示す正弦波（図１４に一点鎖線で示す）と、正弦波の始まりがゼロとなるオフセット量とに分解できる。なお、正弦波は、主にプーリ５３とロータリエンコーダ５１との回転軸の偏心に起因した誤差と考えることができる。また、オフセット量は、誤差を含んだプーリ５３の円周長およびワイヤー５２の直径分と考えることができる。
【００７２】
上述した第２実施形態においては、電子ギア分子の値を決定する関数ｆ（θ）を、テーブル化してメモリ９１に記憶させていた。しかし、この実施形態は、上述した第２実施形態とは異なり、電子ギア分子の値を決定する関数ｆ（θ）を、正弦波とオフセット量とに分解し、正弦波の０度位相（シフト量）Ａ、正弦波の大きさ（波高さ）Ｂ、オフセット量Ｃを、それぞれロータリスイッチ９５、９６、９７で設定し、メモリ９２、乗算器９３、加算器９４の計算を経て得ている。すなわち、正弦波の位相Ａ、正弦波の大きさＢおよびオフセット量Ｃに基づいて、ロータリエンコーダ５１の回転角の関数ｆ（θ）として表される補正値を算出している。なお、メモリ９２は、正弦波の位相を記憶するこの発明の記憶手段として機能し、メモリ９２には、正弦波が固定値として予め記憶されている。
【００７３】
材料試験を開始し、ロータリエンコーダ５１によりテーブル２１の変位を計測する場合には、上述した第２実施形態と同様に、まず、試験を開始する前に、装置に電源が入ってから最初のＺ相信号の入力があるまで、手動などでワイヤー５２を移動させる。そして、ロータリエンコーダ５１の回転角が０度となる位置を特定する。
【００７４】
ロータリエンコーダ５１からＺ相信号が出力された時点から、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、図１３に示すように、パルスレート変換回路６０に入力された後、カウンタ６２に出力されて計数される。しかる後、カウンタ６２の計数値がテーブル２１の移動量（移動距離）に換算され、表示部３６に表示される。一方で、ロータリエンコーダ５１が出力した信号は、パルスカウンタを利用したアドレス生成部８１において、そのときのロータリエンコーダ５１の回転角に対応する正弦波成分の値をメモリ９２から読み出すためのアドレス値を生成する。
【００７５】
メモリ９２に接続されているロータリスイッチ９５は、１６段階で正弦波の位相のシフト量を変化させることができる。すなわち、図１４に示すグラフの横軸のカウント値を１６分割した分ずつ、メモリ９２に記憶されている正弦波の０度位相をシフトすることができる。
【００７６】
乗算器９３に接続されたロータリスイッチ９６は、正弦波の大きさ（波高さ）を１６段階で変更する。すなわち、プーリ５３やワイヤー５２の状態によっては、いくつか波高さの異なる波形が重なる波形になる場合もある。このような場合には、ゲインをロータリスイッチ９６で１６段階に変更することで、正弦波の大きさ（波高さ）を調整している。
【００７７】
加算器９４に接続されたロータリスイッチ９７は、メモリ９２、乗算器９３を経て修正された正弦波に加えるオフセット量を１６段階に変更することができる。このロータリスイッチ９７は、上述した第１実施形態におけるロータリスイッチ６１と同様の役割を担うものである。たとえば、パルスレート変換回路６０における電子ギアの分母の値が２０００であり、ロータリスイッチ９７の接続点に対応するオフセット量が１９９２〜２００７の１６個の値であったとする。このとき、乗算器９３を得て修正されたロータリエンコーダ５１のある位相における正弦波成分の値が３であり、ロータリスイッチ９７の設定によるオフセット量が２００２であったとすると、２００２＋３＝２００５が、電子ギア分子の値となる。このように、メモリ９２、乗算器９３、加算器９４による計算を経て決定された電子ギア分子の値はパルスレート変換回路６０に与えられる。すなわち、この実施形態でも、第２実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の瞬間の位相におけるエンコーダ１カウント分の重みをパルスレート変換回路６０に与えることができる。
【００７８】
パルスレート変換回路６０は、電子ギア分子に固定値として２０００が設定され、電子ギア分子に２００５（補正値）が与えられたとすると、図６から図８を参照して説明した第１実施形態と同様に、ロータリエンコーダ５１の出力を、電子ギア分子／電子ギア分母＝２００５／２０００の電子ギア比でパルスレートを変換してカウンタ６２に出力するようになる。
【００７９】
このように、この実施形態では、第１実施形態と同様にパルスレート変換回路６０によりロータリエンコーダ５１の１回転あたりのワイヤー５２の移動量の誤差を補正できる。これに加えて、第２実施形態と同様に、補正回路９０により、プーリ５３とロータリエンコーダ５１の回転軸の偏心に起因したロータリエンコーダ５１の１回転未満でのワイヤー５２の移動量の誤差も補正できる。このように、この実施形態では、より細かい誤差補正をおこなっていることから、この材料試験機のラムストローク検出器のような、いわゆるワイヤー式変位検出器を、より微少な変位を検出するための変位検出器として使用することも可能となる。
【符号の説明】
【００８０】
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
２７ モータ
２８ 圧盤
３１ 上つかみ具
３２ 下つかみ具
３３ 圧力センサ
３４ ストローク検出器
３５ 制御部
３６ 表示部
３７ 操作部
４１ ベース
５１ ロータリエンコーダ
５２ ワイヤー
５３ プーリ
５４ 支持板
５５ スタンド
５６ コイルバネ
６０ パルスレート変換回路
６１ ロータリスイッチ
６２ カウンタ
７１ 制御回路
７２ アキュムレータ
７３ セレクタ
７４ 第１比較器
７５ 第２比較器
７６ レジスタ
８１ アドレス生成部
９０ 補正回路
９１ メモリ
９２ メモリ
９３ 乗算器
９４ 加算器
９５ ロータリスイッチ
９６ ロータリスイッチ
９７ ロータリスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する負荷部材の間に試験片を配設し、前記負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより引張または圧縮試験を行う材料試験機であって、
前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材に接続され、張力が与えられた状態でプーリに回巻され、前記負荷部材の昇降に伴って移動するワイヤーと、
前記プーリに接続され、前記プーリの回転を検出して信号を出力する検出手段と、
前記検出手段が出力した信号のパルスレートを変換するパルスレート変換部と、
前記パルスレート変換部により変換された信号を計数するとともに、該計数値を前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材の移動量に換算する計数処理部と、
を備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、
前記電子ギアの電子ギア分子の値を、予め規定した複数の値の内のいずれかに変更する切換手段を備える材料試験機。
【請求項３】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、
前記電子ギアの電子ギア分子の値を補正し、補正した電子ギア分子の値を前記パルスレート変換部に与える補正手段をさらに備える材料試験機。
【請求項４】
請求項３に記載の材料試験機において、
前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、
前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の位相と前記ロータリエンコーダの回転角の関数で表される補正値とを対応付けた校正値テーブルに基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する材料試験機。
【請求項５】
請求項３に記載の材料試験機において、
前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、
前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量を設定し、正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量に基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角の関数として表される補正値を算出し、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する材料試験機。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の材料試験機において、
前記パルスレート変換部は、
入力された１つの信号ごとに前記切換手段により設定した所定の値を加えた電子ギア分子の正または負の値に該電子ギア分子の値の正または負の逆符号となる電子ギア分母の値を加算する動作を繰り返し、加算後の値を積算値として保持する累算器と、
前記検出手段が検出した信号が正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記電子ギア分母の正または負の値を累算器に加える値として選択するセレクタと、を備え、
前記積算値に前記電子ギア分子の値を加算したときの値と電子ギア分母の値との比較に基づいて信号を出力するとともに、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍と等しいまたは電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値と等しいまたは電子ギア分母の値より大きくなるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくなるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力する材料試験機。
【請求項７】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材は、テーブルである材料試験機。
【請求項８】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記アクチュエータは、ラムシリンダである材料試験機。
【請求項１】
互いに対向する負荷部材の間に試験片を配設し、前記負荷部材の一方をアクチュエータにより昇降させることにより引張または圧縮試験を行う材料試験機であって、
前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材に接続され、張力が与えられた状態でプーリに回巻され、前記負荷部材の昇降に伴って移動するワイヤーと、
前記プーリに接続され、前記プーリの回転を検出して信号を出力する検出手段と、
前記検出手段が出力した信号のパルスレートを変換するパルスレート変換部と、
前記パルスレート変換部により変換された信号を計数するとともに、該計数値を前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材の移動量に換算する計数処理部と、
を備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、
前記電子ギアの電子ギア分子の値を、予め規定した複数の値の内のいずれかに変更する切換手段を備える材料試験機。
【請求項３】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記パルスレート変換部は、電子ギアを備え、
前記電子ギアの電子ギア分子の値を補正し、補正した電子ギア分子の値を前記パルスレート変換部に与える補正手段をさらに備える材料試験機。
【請求項４】
請求項３に記載の材料試験機において、
前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、
前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の位相と前記ロータリエンコーダの回転角の関数で表される補正値とを対応付けた校正値テーブルに基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する材料試験機。
【請求項５】
請求項３に記載の材料試験機において、
前記検出手段は、ロータリエンコーダであり、
前記補正手段は、予め記憶手段に記憶された前記ロータリエンコーダ１回転分の正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量を設定し、正弦波の位相と、正弦波の大きさおよびオフセット量に基づいて、前記ロータリエンコーダの回転角の関数として表される補正値を算出し、前記ロータリエンコーダの回転角に応じた電子ギア分子の値を決定する材料試験機。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の材料試験機において、
前記パルスレート変換部は、
入力された１つの信号ごとに前記切換手段により設定した所定の値を加えた電子ギア分子の正または負の値に該電子ギア分子の値の正または負の逆符号となる電子ギア分母の値を加算する動作を繰り返し、加算後の値を積算値として保持する累算器と、
前記検出手段が検出した信号が正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記電子ギア分母の正または負の値を累算器に加える値として選択するセレクタと、を備え、
前記積算値に前記電子ギア分子の値を加算したときの値と電子ギア分母の値との比較に基づいて信号を出力するとともに、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値の２倍と等しいまたは電子ギア分母の値の２倍より大きくなるときには１つの入力信号に対して２つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値と等しいまたは電子ギア分母の値より大きくなるときには１つの入力信号に対して１つの出力信号を出力し、前記積算値に前記電子ギア分子の正または負の値を加算したときの値の絶対値が電子ギア分母の値より小さくなるときには２つの入力信号に対して１つの出力信号を出力する材料試験機。
【請求項７】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記アクチュエータの駆動により昇降する負荷部材は、テーブルである材料試験機。
【請求項８】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記アクチュエータは、ラムシリンダである材料試験機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２５１９９１（Ｐ２０１２−２５１９９１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２４３７（Ｐ２０１２−５２４３７）
【出願日】平成２４年３月９日（２０１２．３．９）
【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１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月９日（２０１２．３．９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]