JP7574580B2 - 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、材料試験機、及び材料試験機の制御方法に関する。
材料試験機において、材料試験の対象である試験片を所定の温度に保持する恒温槽が知られている。
例えば、特許文献１に記載の材料試験機の恒温槽は、下記の構成を有する。すなわち、恒温槽には、主室と副室が設けられる。主室には、試験治具又は試験片を貫通させるための第１貫通孔が設けられると共に、前面に第１扉が配設され、内部に試験空間が形成される。そして、第１扉の上側の領域には、副室が配設される。副室には、試験片を貫通させるための第２貫通孔が設けられると共に、前面に第２扉が配設され、内部に試験空間が形成される。副室の第２扉とは逆側の背面は主室の試験空間に向けて開放されており、副室の試験空間と主室の試験空間とは連通する。
例えば、特許文献１に記載の材料試験機の恒温槽は、下記の構成を有する。すなわち、恒温槽には、主室と副室が設けられる。主室には、試験治具又は試験片を貫通させるための第１貫通孔が設けられると共に、前面に第１扉が配設され、内部に試験空間が形成される。そして、第１扉の上側の領域には、副室が配設される。副室には、試験片を貫通させるための第２貫通孔が設けられると共に、前面に第２扉が配設され、内部に試験空間が形成される。副室の第２扉とは逆側の背面は主室の試験空間に向けて開放されており、副室の試験空間と主室の試験空間とは連通する。
しかしながら、特許文献１に記載の材料試験機では、材料試験機本体によって実行される材料試験の制御と、恒温槽の制御とは、両者の応答性が大きく相違するため、別々に実行されていた。また、両者を同期させる必要性も見出されていなかった。そこで、両者を同期させることは困難であった。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、材料試験機本体によって実行される材料試験の制御と、恒温槽の制御とを同期させることの可能な材料試験機、及び材料試験機の制御方法を提供することを目的とする。
本発明の第１態様に係る材料試験機は、試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、前記試験片の温度を調整する恒温槽と、前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する制御部と、を備える。
本発明の第２態様に係る材料試験機の制御方法は、試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、前記試験片の温度を調整する恒温槽と、を備える材料試験機の制御方法であって、前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する。
本発明の第１態様に係る材料試験機、及び本発明の第２態様に係る材料試験機の制御方法の各々は、材料試験機本体と恒温槽とを同期して制御する。したがって、材料試験機本体によって実行される材料試験の制御と、恒温槽の制御とを同期させて実行できる。
以下、図面を参照して本実施形態について説明する。
［１．引張試験機の構成］
図１は、本実施形態に係る引張試験機１の構成の一例を示す図である。
本実施形態の引張試験機１は、試験片ＴＰに試験力Ｆを与えて、試料の引張強度、降伏点、伸び、絞りなどの機械的性質を測定する引張試験を行う。試験力Ｆは、引張力である。
引張試験機１は、試験対象の材料である試験片ＴＰに試験力Ｆを与えて引張試験を行う引張試験機本体２と、恒温槽６と、引張試験機本体２及び恒温槽６を制御する制御ユニット４と、を備える。
なお、引張試験機１は、「材料試験機」の一例に対応する。また、引張試験機本体２は、「材料試験機本体」の一例に対応する。
図１は、本実施形態に係る引張試験機１の構成の一例を示す図である。
本実施形態の引張試験機１は、試験片ＴＰに試験力Ｆを与えて、試料の引張強度、降伏点、伸び、絞りなどの機械的性質を測定する引張試験を行う。試験力Ｆは、引張力である。
引張試験機１は、試験対象の材料である試験片ＴＰに試験力Ｆを与えて引張試験を行う引張試験機本体２と、恒温槽６と、引張試験機本体２及び恒温槽６を制御する制御ユニット４と、を備える。
なお、引張試験機１は、「材料試験機」の一例に対応する。また、引張試験機本体２は、「材料試験機本体」の一例に対応する。
引張試験機本体２は、テーブル２６と、このテーブル２６上に鉛直方向を向く状態で回転可能に立設された一対のねじ棹２８、２９と、これらのねじ棹２８、２９に沿って移動可能なクロスヘッド１０と、このクロスヘッド１０を移動させて試験片ＴＰに負荷を与える負荷機構１２と、ロードセル１４と、を備える。ロードセル１４は、試験片ＴＰに与えられる引張荷重である試験力Ｆを測定し、試験力測定信号ＳＧ１を出力するセンサである。
ロードセル１４は、「第１センサ」の一例に対応する。
ロードセル１４は、「第１センサ」の一例に対応する。
負荷機構１２は、各ねじ棹２８、２９の下端部に連結されるウォーム減速機１６、１７と、各ウォーム減速機１６、１７に連結されるサーボモータ１８と、ロータリエンコーダ２０と、を備える。ロータリエンコーダ２０は、サーボモータ１８の回転量を測定し、回転量に応じたパルス数の回転測定信号ＳＧ２を制御ユニット４に出力するセンサである。
そして負荷機構１２は、ウォーム減速機１６、１７を介して、一対のねじ棹２８、２９にサーボモータ１８の回転を伝達し、各ねじ棹２８、２９が同期して回転することによって、ねじ棹２８、２９に沿ってクロスヘッド１０が昇降する。
そして負荷機構１２は、ウォーム減速機１６、１７を介して、一対のねじ棹２８、２９にサーボモータ１８の回転を伝達し、各ねじ棹２８、２９が同期して回転することによって、ねじ棹２８、２９に沿ってクロスヘッド１０が昇降する。
クロスヘッド１０には、試験片ＴＰの上端部を把持する上つかみ具２１が付設され、テーブル２６には、試験片ＴＰの下端部を把持する下つかみ具２２が付設される。引張試験機本体２は、引張試験の際に、試験片ＴＰの両端部を上つかみ具２１及び下つかみ具２２によって把持した状態で、制御ユニット４の制御に従って、クロスヘッド１０を上昇させることによって、試験片ＴＰに試験力Ｆを与える。
試験片ＴＰには、変位センサ１５が配置される。試験片ＴＰは、例えば、中央がくびれて形成されたダンベル型試験片が用いられる。変位センサ１５は、試験片ＴＰの１対の標点の間の距離を測定することによって、伸び計測値ＥＤを測定し、伸び測定信号ＳＧ３を出力するセンサである。１対の標点は、試験片ＴＰがくびれた領域の上部と下部とに配置される。
変位センサ１５は、「第１センサ」の一例に対応する。
変位センサ１５は、「第１センサ」の一例に対応する。
恒温槽６は、恒温槽本体６０と、ヒータ６１と、温度センサ６２とを備える。
恒温槽６は、試験片ＴＰの温度を調整する。恒温槽本体６０は、内部空間を有する箱状に構成され、試験片ＴＰ、ヒータ６１、及び温度センサ６２を収納する。
ヒータ６１は、恒温槽本体６０の内部空間の温度を上昇することによって、試験片ＴＰの温度を上昇する。ヒータ６１は、例えば、電熱ヒータ等で構成される。
温度センサ６２は、恒温槽本体６０の内部空間の温度を検出し、温度検出信号ＳＧ４を出力する。温度センサ６２は、例えば、熱電対、サーミスタ等で構成される。試験片ＴＰは、恒温槽本体６０の内部空間に配置されるため、温度センサ６２は、間接的に試験片ＴＰを検出する。
温度センサ６２は、「第２センサ」の一例に対応する。
恒温槽６は、試験片ＴＰの温度を調整する。恒温槽本体６０は、内部空間を有する箱状に構成され、試験片ＴＰ、ヒータ６１、及び温度センサ６２を収納する。
ヒータ６１は、恒温槽本体６０の内部空間の温度を上昇することによって、試験片ＴＰの温度を上昇する。ヒータ６１は、例えば、電熱ヒータ等で構成される。
温度センサ６２は、恒温槽本体６０の内部空間の温度を検出し、温度検出信号ＳＧ４を出力する。温度センサ６２は、例えば、熱電対、サーミスタ等で構成される。試験片ＴＰは、恒温槽本体６０の内部空間に配置されるため、温度センサ６２は、間接的に試験片ＴＰを検出する。
温度センサ６２は、「第２センサ」の一例に対応する。
本実施形態では、恒温槽６が試験片ＴＰの温度を調整する場合について説明するが、恒温槽６が、試験片ＴＰの温度と、試験片ＴＰの周囲の空気の湿度とを調整してもよい。この場合には、恒温槽６は、いわゆる、恒温恒湿槽である。また、この場合には、恒温槽６は、加湿器及び除湿器と、湿度センサとを備える。
また、本実施形態では、恒温槽６がヒータ６１を備えるが、恒温槽６が恒温槽本体６０の内部空間の温度を調整可能に構成されていればよい。恒温槽６がヒータ６１及び冷却器の少なくとも一方を備えればよい。また、恒温槽本体６０の内部空間の温度を均一にするために、恒温槽６が、恒温槽本体６０の内部空間の空気を循環させるファン等を備えてもよい。
制御ユニット４は、統括制御装置３０と、表示装置３２と、試験プログラム実行装置３４と、を備える。
統括制御装置３０は、引張試験機本体２及び恒温槽６を中枢的に制御する装置であり、引張試験機本体２及び恒温槽６との間で信号を送受信可能に接続される。
引張試験機本体２から受信する信号は、ロードセル１４が出力する試験力測定信号ＳＧ１、ロータリエンコーダ２０が出力する回転測定信号ＳＧ２、変位センサ１５が出力する伸び測定信号ＳＧ３、及び制御や試験に要する適宜の信号等である。
恒温槽６から受信する信号は、温度センサ６２が出力する温度検出信号ＳＧ４及び制御や試験に要する適宜の信号等である。
統括制御装置３０は、引張試験機本体２及び恒温槽６を中枢的に制御する装置であり、引張試験機本体２及び恒温槽６との間で信号を送受信可能に接続される。
引張試験機本体２から受信する信号は、ロードセル１４が出力する試験力測定信号ＳＧ１、ロータリエンコーダ２０が出力する回転測定信号ＳＧ２、変位センサ１５が出力する伸び測定信号ＳＧ３、及び制御や試験に要する適宜の信号等である。
恒温槽６から受信する信号は、温度センサ６２が出力する温度検出信号ＳＧ４及び制御や試験に要する適宜の信号等である。
表示装置３２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を備え、統括制御装置３０から入力される信号に基づいて各種情報を表示する装置である。
例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、伸び測定信号ＳＧ３に基づいて試験片ＴＰの伸びの測定値である伸び計測値ＥＤを表示装置３２に表示する。また、例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、回転測定信号ＳＧ２に基づくクロスヘッド１０の変位を示す変位計測値ＸＤを表示装置３２に表示する。更に、例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、温度検出信号ＳＧ４に基づいて、試験片ＴＰの温度の検出値である温度検出値ＴＤを表示装置３２に表示する。
また、表示装置３２は、制御条件を設定する制御条件設定画面７００、及び、試験結果を表示する試験結果表示画面８００を表示する。
制御条件設定画面７００については、後述にて図３を参照して説明し、試験結果表示画面８００については、後述にて図４を参照して説明する。
表示装置３２は、「ディスプレイ」の一例に対応する。
例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、伸び測定信号ＳＧ３に基づいて試験片ＴＰの伸びの測定値である伸び計測値ＥＤを表示装置３２に表示する。また、例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、回転測定信号ＳＧ２に基づくクロスヘッド１０の変位を示す変位計測値ＸＤを表示装置３２に表示する。更に、例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、温度検出信号ＳＧ４に基づいて、試験片ＴＰの温度の検出値である温度検出値ＴＤを表示装置３２に表示する。
また、表示装置３２は、制御条件を設定する制御条件設定画面７００、及び、試験結果を表示する試験結果表示画面８００を表示する。
制御条件設定画面７００については、後述にて図３を参照して説明し、試験結果表示画面８００については、後述にて図４を参照して説明する。
表示装置３２は、「ディスプレイ」の一例に対応する。
引張試験プログラム実行装置３４は、引張試験の試験条件ＴＣ１といった各種設定パラメータの設定操作や実行指示操作などのユーザ操作を受け付け、統括制御装置３０に出力する機能や、試験力計測値ＦＤのデータを解析する機能などを備えた装置である。
次いで、本実施形態の統括制御装置３０について、更に説明する。統括制御装置３０は、信号入出力ユニット４０と、制御回路ユニット５０と、を備える。
信号入出力ユニット４０は、引張試験機本体２との間で信号を送受信する入出力インターフェース回路を構成するものであり、本実施形態では、第１センサアンプ４２と、第２センサアンプ４５と、第３センサアンプ４６と、カウンタ回路４３と、サーボアンプ４４と、を有する。
信号入出力ユニット４０は、引張試験機本体２との間で信号を送受信する入出力インターフェース回路を構成するものであり、本実施形態では、第１センサアンプ４２と、第２センサアンプ４５と、第３センサアンプ４６と、カウンタ回路４３と、サーボアンプ４４と、を有する。
第１センサアンプ４２は、ロードセル１４が出力する試験力測定信号ＳＧ１を増幅して制御回路ユニット５０に試験力計測値ＦＤを出力する増幅器である。
第２センサアンプ４５は、変位センサ１５が出力する伸び測定信号ＳＧ３を増幅して制御回路ユニット５０に伸び計測値ＥＤを出力する増幅器である。
第３センサアンプ４６は、温度センサ６２が出力する温度検出信号ＳＧ４を増幅して制御回路ユニット５０に温度検出値ＴＤを出力する増幅器である。
カウンタ回路４３は、ロータリエンコーダ２０が出力する回転測定信号ＳＧ２のパルス数を計数し、サーボモータ１８の回転量、すなわちサーボモータ１８の回転によって昇降するクロスヘッド１０の変位計測値ＸＤを示す変位測定信号Ａ３を制御回路ユニット５０にデジタル信号で出力する。
サーボアンプ４４は、制御回路ユニット５０の制御に従って、サーボモータ１８を制御する装置である。
第２センサアンプ４５は、変位センサ１５が出力する伸び測定信号ＳＧ３を増幅して制御回路ユニット５０に伸び計測値ＥＤを出力する増幅器である。
第３センサアンプ４６は、温度センサ６２が出力する温度検出信号ＳＧ４を増幅して制御回路ユニット５０に温度検出値ＴＤを出力する増幅器である。
カウンタ回路４３は、ロータリエンコーダ２０が出力する回転測定信号ＳＧ２のパルス数を計数し、サーボモータ１８の回転量、すなわちサーボモータ１８の回転によって昇降するクロスヘッド１０の変位計測値ＸＤを示す変位測定信号Ａ３を制御回路ユニット５０にデジタル信号で出力する。
サーボアンプ４４は、制御回路ユニット５０の制御に従って、サーボモータ１８を制御する装置である。
制御回路ユニット５０は、通信部５１と、フィードバック制御部５２と、制御部５３と、入力部５６と、を備える。
制御部５３は、プロセッサ５４と、メモリ５５と、を備える。
制御部５３、プロセッサ５４、及びメモリ５５については、後述にて図２を参照して説明する。
制御部５３は、プロセッサ５４と、メモリ５５と、を備える。
制御部５３、プロセッサ５４、及びメモリ５５については、後述にて図２を参照して説明する。
制御回路ユニット５０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などのストレージ装置と、信号入出力ユニット４０とのインターフェース回路と、引張試験プログラム実行装置３４と通信する通信装置と、表示装置３２を制御する表示制御回路と、各種の電子回路と、を備えたコンピュータを備える。
また、制御回路ユニット５０の制御部５３のプロセッサ５４がメモリ５５又はストレージ装置に記憶された制御プログラムを実行することで、図１に示す通信部５１を実現する。
また、信号入出力ユニット４０とのインターフェース回路にはＡ／Ｄ変換器が設けられており、アナログ信号の試験力測定信号ＳＧ１、伸び測定信号ＳＧ３及び温度検出信号ＳＧ４の各々がＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。
なお、制御回路ユニット５０は、コンピュータに限らず、ＩＣチップやＬＳＩなどの集積回路といった１つ又は複数の適宜の回路によって構成されてもよい。
また、制御回路ユニット５０の制御部５３のプロセッサ５４がメモリ５５又はストレージ装置に記憶された制御プログラムを実行することで、図１に示す通信部５１を実現する。
また、信号入出力ユニット４０とのインターフェース回路にはＡ／Ｄ変換器が設けられており、アナログ信号の試験力測定信号ＳＧ１、伸び測定信号ＳＧ３及び温度検出信号ＳＧ４の各々がＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。
なお、制御回路ユニット５０は、コンピュータに限らず、ＩＣチップやＬＳＩなどの集積回路といった１つ又は複数の適宜の回路によって構成されてもよい。
通信部５１は、引張試験プログラム実行装置３４との間で通信し、試験条件の設定や各種設定パラメータの設定値、引張試験の実行指示や中断指示などを試験プログラム実行装置３４から受信する。また、通信部５１は、伸び測定信号ＳＧ３に基づく伸び計測値ＥＤ、及び試験力測定信号ＳＧ１に基づく試験力計測値ＦＤを適宜のタイミングで引張試験プログラム実行装置３４に送信する。また、通信部５１は、回転測定信号ＳＧ２に基づく変位計測値ＸＤを適宜のタイミングで引張試験プログラム実行装置３４に送信する。また、通信部５１は、温度検出信号ＳＧ４に基づく温度検出値ＴＤを適宜のタイミングで引張試験プログラム実行装置３４に送信する。
フィードバック制御部５２は、引張試験機本体２のサーボモータ１８をフィードバック制御して引張試験を実行する。フィードバック制御部５２は、サーボモータ１８のフィードバック制御を実行する回路である。
フィードバック制御部５２が位置制御を実行する場合には、フィードバック制御部５２は、例えば、ロードセル１４が出力する試験力計測値ＦＤについて位置制御を実行する。この場合には、フィードバック制御部５２は、試験力計測値ＦＤを試験力目標値ＦＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４をサーボアンプ４４に出力する。なお、試験力目標値ＦＴは、試験力計測値ＦＤの目標値を示す。
なお、「位置制御」とは、センサ等によって測定された検出値を、その目標値に一致させるように制御することを示す。
フィードバック制御部５２が位置制御を実行する場合には、フィードバック制御部５２は、例えば、ロードセル１４が出力する試験力計測値ＦＤについて位置制御を実行する。この場合には、フィードバック制御部５２は、試験力計測値ＦＤを試験力目標値ＦＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４をサーボアンプ４４に出力する。なお、試験力目標値ＦＴは、試験力計測値ＦＤの目標値を示す。
なお、「位置制御」とは、センサ等によって測定された検出値を、その目標値に一致させるように制御することを示す。
なお、フィードバック制御部５２が位置制御を実行する場合について説明したが、フィードバック制御部５２が速度制御を実行してもよい。「速度制御」とは、センサ等によって測定された検出値の単位時間当たりの変化量を、その目標値に一致させるように制御することを示す。
入力部５６は、ユーザからの操作入力を受け付けて、入力信号を生成し、入力信号を制御部５３に出力する。入力部５６は、例えば、キーボード、マウス等を備える。
［２．制御回路ユニットの構成］
図２は、本実施形態に係る制御回路ユニット５０の構成の一例を示す図である。
制御部５３は、例えば、パーソナルコンピュータで構成され、制御回路ユニット５０の動作を制御する。制御部５３は、プロセッサ５４と、メモリ５５と、を備える。
プロセッサ５４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで構成される。
メモリ５５は、ＲＯＭ(Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)やＲＡＭ(Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)などで構成される。
図２は、本実施形態に係る制御回路ユニット５０の構成の一例を示す図である。
制御部５３は、例えば、パーソナルコンピュータで構成され、制御回路ユニット５０の動作を制御する。制御部５３は、プロセッサ５４と、メモリ５５と、を備える。
プロセッサ５４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで構成される。
メモリ５５は、ＲＯＭ(Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)やＲＡＭ(Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)などで構成される。
なお、制御部５３は、パーソナルコンピュータに限らず、ＩＣチップやＬＳＩなどの集積回路といった１つ又は複数の適宜の回路によって構成されてもよい。また、制御部５３は、例えば、タブレット端末、又はスマートフォン等で構成されてもよい。
また、制御部５３は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等、プログラムされたハードウェアを備えてもよい。また、制御部５３は、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）－ＦＰＧＡを備えてもよい。
また、制御部５３は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等、プログラムされたハードウェアを備えてもよい。また、制御部５３は、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）－ＦＰＧＡを備えてもよい。
［３．制御部の構成］
制御部５３は、引張試験機本体２と恒温槽６とを同期して制御する。
図２に示すように、制御部５３は、制御条件受付部５４１と、切替判定部５４２と、温度制御部５４３と、本体制御部５４４と、表示制御部５４５と、制御条件記憶部５５１と、を備える。
具体的には、制御部５３のプロセッサ５４が、メモリ５５又はストレージ装置に記憶された制御プログラムを実行することによって、制御条件受付部５４１、切替判定部５４２、温度制御部５４３、本体制御部５４４、及び表示制御部５４５、として機能する。また、制御部５３のプロセッサ５４が、メモリ５５又はストレージ装置に記憶された制御プログラムを実行することによって、メモリ５５を、制御条件記憶部５５１として機能させる。
制御部５３は、引張試験機本体２と恒温槽６とを同期して制御する。
図２に示すように、制御部５３は、制御条件受付部５４１と、切替判定部５４２と、温度制御部５４３と、本体制御部５４４と、表示制御部５４５と、制御条件記憶部５５１と、を備える。
具体的には、制御部５３のプロセッサ５４が、メモリ５５又はストレージ装置に記憶された制御プログラムを実行することによって、制御条件受付部５４１、切替判定部５４２、温度制御部５４３、本体制御部５４４、及び表示制御部５４５、として機能する。また、制御部５３のプロセッサ５４が、メモリ５５又はストレージ装置に記憶された制御プログラムを実行することによって、メモリ５５を、制御条件記憶部５５１として機能させる。
制御条件記憶部５５１は、引張試験機本体２によって実行される引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２とを対応付けて記憶する。なお、引張試験の試験条件ＴＣ１と温度制御の条件ＴＣ２とは、制御条件受付部５４１によって受け付けられ、制御条件受付部５４１によって制御条件記憶部５５１に記憶される。
具体的には、制御条件記憶部５５１は、切替点ＰＴによって分割される複数の領域ＡＲの各々に対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と、温度制御の条件ＴＣ２とを記憶する。切替点ＰＴは、引張試験の試験条件ＴＣ１、及び温度制御の条件ＴＣ２の少なくとも一方を変更するタイミングを示す。
領域ＡＲ及び切替点ＰＴについては、図３を参照して詳細に説明する。
具体的には、制御条件記憶部５５１は、切替点ＰＴによって分割される複数の領域ＡＲの各々に対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と、温度制御の条件ＴＣ２とを記憶する。切替点ＰＴは、引張試験の試験条件ＴＣ１、及び温度制御の条件ＴＣ２の少なくとも一方を変更するタイミングを示す。
領域ＡＲ及び切替点ＰＴについては、図３を参照して詳細に説明する。
制御条件受付部５４１は、入力部５６を介するユーザからの操作入力に基づいて、引張試験機本体２によって実行される引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２とを受け付ける。
具体的には、制御条件受付部５４１は、表示装置３２に表示された制御条件設定画面７００に対するユーザの操作入力に基づいて、引張試験の試験条件ＴＣ１と温度制御の条件ＴＣ２とを対応付けて受け付ける。また、制御条件受付部５４１は、切替点ＰＴを受け付け、切替点ＰＴによって分割される複数の領域ＡＲの各々に対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と、温度制御の条件ＴＣ２とを受け付ける。
また、制御条件受付部５４１は、受け付けた切替点ＰＴを制御条件記憶部５５１に記憶させ、複数の領域ＡＲの各々に対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と温度制御の条件ＴＣ２とを、制御条件記憶部５５１に記憶させる。
制御条件設定画面７００については、図３を参照して詳細に説明する。
具体的には、制御条件受付部５４１は、表示装置３２に表示された制御条件設定画面７００に対するユーザの操作入力に基づいて、引張試験の試験条件ＴＣ１と温度制御の条件ＴＣ２とを対応付けて受け付ける。また、制御条件受付部５４１は、切替点ＰＴを受け付け、切替点ＰＴによって分割される複数の領域ＡＲの各々に対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と、温度制御の条件ＴＣ２とを受け付ける。
また、制御条件受付部５４１は、受け付けた切替点ＰＴを制御条件記憶部５５１に記憶させ、複数の領域ＡＲの各々に対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と温度制御の条件ＴＣ２とを、制御条件記憶部５５１に記憶させる。
制御条件設定画面７００については、図３を参照して詳細に説明する。
切替判定部５４２は、制御条件記憶部５５１が記憶する切替点ＰＴに到達したか否かを判定する。
温度制御部５４３は、引張試験機本体２の動作と同期して、恒温槽６を制御する。温度制御部５４３は、例えばロードセル１４が出力する試験力測定信号ＳＧ１に基づいて、恒温槽６を制御する。
温度制御部５４３は、例えば、引張試験機本体２の動作と同期して、恒温槽６の温度目標値ＴＡを設定する。温度制御部５４３は、例えば、試験力計測値ＦＤが試験力目標値ＦＴに到達したときに、恒温槽６の温度目標値ＴＡを設定する。温度目標値ＴＡが設定された場合には、温度制御部５４３は、温度検出値ＴＤが温度目標値ＴＡと一致するようにヒータ６１を制御する。
温度目標値ＴＡは、温度制御の条件ＴＣ２の一例に対応する。
温度制御部５４３は、例えば、引張試験機本体２の動作と同期して、恒温槽６の温度目標値ＴＡを設定する。温度制御部５４３は、例えば、試験力計測値ＦＤが試験力目標値ＦＴに到達したときに、恒温槽６の温度目標値ＴＡを設定する。温度目標値ＴＡが設定された場合には、温度制御部５４３は、温度検出値ＴＤが温度目標値ＴＡと一致するようにヒータ６１を制御する。
温度目標値ＴＡは、温度制御の条件ＴＣ２の一例に対応する。
本体制御部５４４は、恒温槽６と同期して引張試験機本体２の動作を制御する。本体制御部５４４は、例えば、温度センサ６２が出力する温度検出信号ＳＧ４に基づいて、変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４をサーボアンプ４４に出力することによってサーボモータ１８を制御する。
本体制御部５４４は、例えば、温度検出値ＴＤが温度目標値ＴＡに到達するまでは、クロスヘッド１０の変位計測値ＸＤを保持するように、すなわち、変位一定制御を実行するように、サーボモータ１８を制御する。
変位計測値ＸＤは、引張試験の試験条件ＴＣ１の一例に対応する。
本体制御部５４４は、例えば、温度検出値ＴＤが温度目標値ＴＡに到達するまでは、クロスヘッド１０の変位計測値ＸＤを保持するように、すなわち、変位一定制御を実行するように、サーボモータ１８を制御する。
変位計測値ＸＤは、引張試験の試験条件ＴＣ１の一例に対応する。
表示制御部５４５は、ロードセル１４が検出する試験力計測値ＦＤと、温度センサ６２が検出する温度検出値ＴＤとを対応付けて表示装置３２に表示する。
表示制御部５４５は、例えば、試験結果表示画面８００を表示装置３２に表示する。
試験結果表示画面８００については、後述にて図４を参照して説明する。
表示制御部５４５は、例えば、試験結果表示画面８００を表示装置３２に表示する。
試験結果表示画面８００については、後述にて図４を参照して説明する。
［４．制御条件設定画面］
図３は、表示装置３２に表示される制御条件設定画面７００の一例を示す画面図である。
制御条件設定画面７００は、表示制御部５４５によって表示装置３２に表示される。また、制御条件受付部５４１は、制御条件設定画面７００を介して、引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２とを受け付ける。
なお、図３では、試験片ＴＰの材質が、例えば鉄、アルミニウム等の金属である場合について説明する。
図３は、表示装置３２に表示される制御条件設定画面７００の一例を示す画面図である。
制御条件設定画面７００は、表示制御部５４５によって表示装置３２に表示される。また、制御条件受付部５４１は、制御条件設定画面７００を介して、引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２とを受け付ける。
なお、図３では、試験片ＴＰの材質が、例えば鉄、アルミニウム等の金属である場合について説明する。
制御条件設定画面７００には、４つの領域ＡＲ、すなわち、第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３、及び第４領域ＡＲ４が表示されている。また、第１領域ＡＲ１～第３領域ＡＲ３の各々に、対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と、切替点ＰＴとが表示されている。
第４領域ＡＲ４の引張試験の試験条件ＴＣ１には、「ＯＦＦ」と表示され、試験が終了することを示している。
第１領域ＡＲ１～第３領域ＡＲ３の各々を区別しない場合には、以下の説明において、領域ＡＲと記載する場合がある。
切替点ＰＴは、次の領域に進める条件を示す。例えば、第１領域ＡＲ１に記載された切替点ＰＴは、第２領域ＡＲ２に進める条件を示す。また、例えば、第２領域ＡＲ２に記載された切替点ＰＴは、第３領域ＡＲ３に進める条件を示す。また、例えば、第３領域ＡＲ３に記載された切替点ＰＴは、試験を終了する条件を示す。
第４領域ＡＲ４の引張試験の試験条件ＴＣ１には、「ＯＦＦ」と表示され、試験が終了することを示している。
第１領域ＡＲ１～第３領域ＡＲ３の各々を区別しない場合には、以下の説明において、領域ＡＲと記載する場合がある。
切替点ＰＴは、次の領域に進める条件を示す。例えば、第１領域ＡＲ１に記載された切替点ＰＴは、第２領域ＡＲ２に進める条件を示す。また、例えば、第２領域ＡＲ２に記載された切替点ＰＴは、第３領域ＡＲ３に進める条件を示す。また、例えば、第３領域ＡＲ３に記載された切替点ＰＴは、試験を終了する条件を示す。
第１領域ＡＲ１の試験条件ＴＣ１は、クロスヘッド１０を１ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇することを示す。すなわち、本体制御部５４４は、クロスヘッド１０が１ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇するように、変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４をサーボアンプ４４に出力することによってサーボモータ１８を制御する。
第１領域ＡＲ１に記載された切替点ＰＴは、試験力計測値ＦＤが試験力目標値ＦＴ（ここでは、５０Ｎ）に到達することを示す。すなわち、試験力計測値ＦＤが５０Ｎに到達するまで、クロスヘッド１０が１ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇し、試験力計測値ＦＤが５０Ｎに到達すると、第１領域ＡＲ１の試験条件ＴＣ１から第２領域ＡＲ２の試験条件ＴＣ１に遷移する。
なお、第１領域ＡＲ１には、温度制御の条件ＴＣ２が表示されていないため、温度制御部５４３は、温度制御を実行しない。すなわち、ヒータ６１がオフにされる。
なお、第１領域ＡＲ１には、温度制御の条件ＴＣ２が表示されていないため、温度制御部５４３は、温度制御を実行しない。すなわち、ヒータ６１がオフにされる。
第２領域ＡＲ２の試験条件ＴＣ１は、クロスヘッド１０が移動しないように保持することを示す。すなわち、本体制御部５４４は、クロスヘッド１０が移動しないように、変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４をサーボアンプ４４に出力することによってサーボモータ１８を制御する。
第２領域ＡＲ２に記載された切替点ＰＴは、恒温槽６の温度検出値ＴＤが温度目標値ＴＡ（ここでは、１００℃）に到達することを示す。すなわち、温度制御部５４３は、温度検出値ＴＤが１００℃に到達するようにヒータ６１を制御する。また、温度検出値ＴＤが１００℃に到達すると、第２領域ＡＲ２の試験条件ＴＣ１から第３領域ＡＲ３の試験条件ＴＣ１に遷移する。
第２領域ＡＲ２に記載された切替点ＰＴは、温度制御の条件ＴＣ２の一例に対応する。
第２領域ＡＲ２に記載された切替点ＰＴは、温度制御の条件ＴＣ２の一例に対応する。
第３領域ＡＲ３の試験条件ＴＣ１は、クロスヘッド１０を１ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇することを示す。すなわち、本体制御部５４４は、クロスヘッド１０が１ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇するように、変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４をサーボアンプ４４に出力することによってサーボモータ１８を制御する。
第３領域ＡＲ３に記載された切替点ＰＴは、試験力計測値ＦＤが試験力目標値ＦＴ（ここでは、５００Ｎ）に到達することを示す。すなわち、試験力計測値ＦＤが５０Ｎに到達するまで、クロスヘッド１０が１ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇し、試験力計測値ＦＤが５００Ｎに到達すると、試験が終了する。
このようにして、引張試験機本体２によって実行される材料試験の制御と、恒温槽６の制御とを同期させることができる。
また、材料試験機１によって実行される材料試験の制御と、恒温槽６の制御とを同期して行うことによって、試験片ＴＰを構成する材料の新たな機械的な特性の評価が可能になり、その評価結果に基づいて、新たな材料の開発が可能になる。例えば、試験片ＴＰに試験力Ｆを作用させて試験片ＴＰが変形しているときに、試験片ＴＰの温度を変えることによって、試験片ＴＰを構成する材料の物性が変化する場合がある。
また、材料試験機１によって実行される材料試験の制御と、恒温槽６の制御とを同期して行うことによって、試験片ＴＰを構成する材料の新たな機械的な特性の評価が可能になり、その評価結果に基づいて、新たな材料の開発が可能になる。例えば、試験片ＴＰに試験力Ｆを作用させて試験片ＴＰが変形しているときに、試験片ＴＰの温度を変えることによって、試験片ＴＰを構成する材料の物性が変化する場合がある。
本実施形態では、制御条件設定画面７００に、各領域ＡＲに対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と、切替点ＰＴとが表示されているが、制御条件設定画面７００に、各領域ＡＲに対応付けて、引張試験の試験条件ＴＣ１と、温度制御の条件ＴＣ２と、切替点ＰＴとが表示されることが好ましい。この場合には、各領域ＡＲにおいて、引張試験の試験条件ＴＣ１と温度制御の条件ＴＣ２とを同期させることができる。
換言すれば、制御条件設定画面７００では、第１領域ＡＲ１及び第３領域ＡＲ３には、温度制御の条件ＴＣ２が表示さていないが、第１領域ＡＲ１及び第３領域ＡＲ３の各々における温度制御の条件ＴＣ２を表示することによって、温度制御の条件ＴＣ２をより明確に規定できる。
換言すれば、制御条件設定画面７００では、第１領域ＡＲ１及び第３領域ＡＲ３には、温度制御の条件ＴＣ２が表示さていないが、第１領域ＡＲ１及び第３領域ＡＲ３の各々における温度制御の条件ＴＣ２を表示することによって、温度制御の条件ＴＣ２をより明確に規定できる。
［５．試験結果表示画面］
図４は、表示装置３２に表示される試験結果表示画面８００の一例を示す画面図である。試験結果表示画面８００は、表示制御部５４５によって表示装置３２に表示される。
なお、試験結果表示画面８００と、図４に示す制御条件設定画面７００とは対応していない。換言すれば、試験結果表示画面８００に示す試験結果は、制御条件設定画面７００が示す試験条件によって実行された試験の結果ではない。
また、図４では、試験片ＴＰの材質が、例えば、ポリエチレン等の樹脂である場合について説明する。
図４は、表示装置３２に表示される試験結果表示画面８００の一例を示す画面図である。試験結果表示画面８００は、表示制御部５４５によって表示装置３２に表示される。
なお、試験結果表示画面８００と、図４に示す制御条件設定画面７００とは対応していない。換言すれば、試験結果表示画面８００に示す試験結果は、制御条件設定画面７００が示す試験条件によって実行された試験の結果ではない。
また、図４では、試験片ＴＰの材質が、例えば、ポリエチレン等の樹脂である場合について説明する。
試験結果表示画面８００には、グラフＧ１と、グラフＧ２とが対応付けて表示される。
グラフＧ１は、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位と、試験力計測値ＦＤに対応する試験力との関係を示す。グラフＧ２は、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位と、温度検出値ＴＤに対応する槽温度との関係を示す。
横軸は、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位を示し、左側の縦軸は、試験力計測値ＦＤに対応する試験力を示し、右側の縦軸は、温度検出値ＴＤに対応する槽温度を示す。
また、試験結果表示画面８００には、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位の範囲として、第１領域ＰＡと、第２領域ＰＢと、第３領域ＰＣとが設定されている。第１領域ＰＡ～第３領域ＰＣの各々を区別しない場合には、以下の説明において、領域ＡＲと記載する場合がある。
グラフＧ１は、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位と、試験力計測値ＦＤに対応する試験力との関係を示す。グラフＧ２は、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位と、温度検出値ＴＤに対応する槽温度との関係を示す。
横軸は、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位を示し、左側の縦軸は、試験力計測値ＦＤに対応する試験力を示し、右側の縦軸は、温度検出値ＴＤに対応する槽温度を示す。
また、試験結果表示画面８００には、変位計測値ＸＤに対応するクロスヘッド１０の変位の範囲として、第１領域ＰＡと、第２領域ＰＢと、第３領域ＰＣとが設定されている。第１領域ＰＡ～第３領域ＰＣの各々を区別しない場合には、以下の説明において、領域ＡＲと記載する場合がある。
第１領域ＰＡでは、本体制御部５４４は、クロスヘッド１０が一定速度で上昇するように、サーボモータ１８を制御する。また、第１領域ＰＡでは、温度制御部５４３は、恒温槽６の温度目標値ＴＡを３４℃に設定し、温度検出値ＴＤが温度目標値ＴＡと一致するように、ヒータ６１を制御する。
第２領域ＰＢでは、本体制御部５４４は、ロードセル１４が出力する試験力計測値ＦＤが一定値（ここでは、４５Ｎ）になるように、サーボモータ１８を制御する。また、第２領域ＰＢでは、温度制御部５４３は、恒温槽６の温度検出値ＴＤが一定値（ここでは、３３℃）になるように、ヒータ６１を制御する。
第３領域ＰＣでは、本体制御部５４４は、ロードセル１４が出力する試験力計測値ＦＤが試験力目標値ＦＴ（ここでは、２０Ｎ）に到達するように、サーボモータ１８を制御する。また、第３領域ＰＣでは、温度制御部５４３は、恒温槽６の温度目標値ＴＡを３８℃に設定し、温度検出値ＴＤが温度目標値ＴＡと一致するように、ヒータ６１を制御する。
このようにして、引張試験機本体２によって実行される材料試験の制御と、恒温槽６の制御とを同期させることができる。
また、試験力計測値ＦＤに対応する試験力の変化を示すグラフＧ１と、恒温槽６の温度検出値ＴＤに対応する槽温度の変化を示すグラフＧ２とを、対応付けて表示することによって、試験片ＴＰを構成する材料の新たな機械的な特性の評価が可能になり、その評価結果に基づいて、新たな材料の開発が可能になる。
また、試験力計測値ＦＤに対応する試験力の変化を示すグラフＧ１と、恒温槽６の温度検出値ＴＤに対応する槽温度の変化を示すグラフＧ２とを、対応付けて表示することによって、試験片ＴＰを構成する材料の新たな機械的な特性の評価が可能になり、その評価結果に基づいて、新たな材料の開発が可能になる。
［６．制御部の動作］
次に、図５を参照して、制御部５３の処理について説明する。
図５は、本実施形態に係る制御部５３の処理の一例を示すフローチャートである。なお、図５では、制御条件記憶部５５１が、第１領域ＡＲ１を含む複数の領域ＡＲの各々について、引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２と、切替点ＰＴとを、予め対応付けて記憶している場合について説明する。
まず、ステップＳ１０１において、制御部５３は、第１領域ＡＲ１における引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２と、切替点ＰＴの条件とを制御条件記憶部５５１から読み出すことによって取得する。
次に、ステップＳ１０３において、本体制御部５４４は、第１領域ＡＲ１における引張試験の試験条件ＴＣ１に基づいて、引張試験機本体２を制御する。
次に、ステップＳ１０５において、温度制御部５４３は、第１領域ＡＲ１における温度制御の条件ＴＣ２に基づいて、恒温槽６を制御する。
次に、図５を参照して、制御部５３の処理について説明する。
図５は、本実施形態に係る制御部５３の処理の一例を示すフローチャートである。なお、図５では、制御条件記憶部５５１が、第１領域ＡＲ１を含む複数の領域ＡＲの各々について、引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２と、切替点ＰＴとを、予め対応付けて記憶している場合について説明する。
まず、ステップＳ１０１において、制御部５３は、第１領域ＡＲ１における引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２と、切替点ＰＴの条件とを制御条件記憶部５５１から読み出すことによって取得する。
次に、ステップＳ１０３において、本体制御部５４４は、第１領域ＡＲ１における引張試験の試験条件ＴＣ１に基づいて、引張試験機本体２を制御する。
次に、ステップＳ１０５において、温度制御部５４３は、第１領域ＡＲ１における温度制御の条件ＴＣ２に基づいて、恒温槽６を制御する。
次に、ステップＳ１０７において、制御部５３は、第１領域ＡＲ１における切替点ＰＴに到達したか否かを判定する。
第１領域ＡＲ１における切替点ＰＴに到達していないと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）には、処理がステップＳ１０３に戻る。第１領域ＡＲ１における切替点ＰＴに到達したと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０９に進む。
そして、ステップＳ１０９において、次の領域ＡＲにおける引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２と、切替点ＰＴの条件とを制御条件記憶部５５１から読み出すことによって取得する。
次に、ステップＳ１１１において、本体制御部５４４は、ステップＳ１０９で取得された引張試験の試験条件ＴＣ１に基づいて、引張試験機本体２を制御する。
次に、ステップＳ１１３において、温度制御部５４３は、ステップＳ１０９で取得された温度制御の条件ＴＣ２に基づいて、恒温槽６を制御する。
第１領域ＡＲ１における切替点ＰＴに到達していないと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）には、処理がステップＳ１０３に戻る。第１領域ＡＲ１における切替点ＰＴに到達したと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０９に進む。
そして、ステップＳ１０９において、次の領域ＡＲにおける引張試験の試験条件ＴＣ１と、恒温槽６によって実行される温度制御の条件ＴＣ２と、切替点ＰＴの条件とを制御条件記憶部５５１から読み出すことによって取得する。
次に、ステップＳ１１１において、本体制御部５４４は、ステップＳ１０９で取得された引張試験の試験条件ＴＣ１に基づいて、引張試験機本体２を制御する。
次に、ステップＳ１１３において、温度制御部５４３は、ステップＳ１０９で取得された温度制御の条件ＴＣ２に基づいて、恒温槽６を制御する。
次に、ステップＳ１１５において、制御部５３は、ステップＳ１０９で取得された切替点ＰＴに到達したか否かを判定する。
ステップＳ１０９で取得された切替点ＰＴに到達していないと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１５；ＮＯ）には、処理がステップＳ１１１に戻る。ステップＳ１０９で取得された切替点ＰＴに到達したと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１５；ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１７に進む。
そして、ステップＳ１１７において、制御部５３は、制御条件記憶部５５１に記憶された情報に基づき、試験を終了するかを判定する。
試験を終了しないと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１７；ＮＯ）には、処理がステップＳ１０９に戻る。試験を終了すると制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１７；ＹＥＳ）には、試験が終了される。
ステップＳ１０９で取得された切替点ＰＴに到達していないと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１５；ＮＯ）には、処理がステップＳ１１１に戻る。ステップＳ１０９で取得された切替点ＰＴに到達したと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１５；ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１７に進む。
そして、ステップＳ１１７において、制御部５３は、制御条件記憶部５５１に記憶された情報に基づき、試験を終了するかを判定する。
試験を終了しないと制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１７；ＮＯ）には、処理がステップＳ１０９に戻る。試験を終了すると制御部５３が判定した場合（ステップＳ１１７；ＹＥＳ）には、試験が終了される。
このようにして、各領域ＡＲにおいて、引張試験機本体２によって実行される材料試験の制御と、恒温槽６の制御とを同期させることができる。
［７．態様と効果］
上述した実施形態及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した実施形態及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（第１項）
第１態様に関わる材料試験機は、試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、前記試験片の温度を調整する恒温槽と、前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する制御部と、を備える。
第１態様に関わる材料試験機は、試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、前記試験片の温度を調整する恒温槽と、前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する制御部と、を備える。
第１項に記載の材料試験機によれば、制御部は、前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する。
したがって、材料試験機本体によって実行される材料試験の制御と、恒温槽の制御とを同期できる。
したがって、材料試験機本体によって実行される材料試験の制御と、恒温槽の制御とを同期できる。
（第２項）
第１項に記載の材料試験機において、前記制御部は、前記材料試験機本体の動作と同期して、前記恒温槽を制御する。
第１項に記載の材料試験機において、前記制御部は、前記材料試験機本体の動作と同期して、前記恒温槽を制御する。
第２項に記載の材料試験機によれば、前記制御部は、前記材料試験機本体の動作と同期して、前記恒温槽を制御する。
したがって、材料試験機本体の動作と同期して、恒温槽を制御できる。
したがって、材料試験機本体の動作と同期して、恒温槽を制御できる。
（第３項）
第１項又は第２項に記載の材料試験機において、前記材料試験機本体は、第１センサを備え、前記制御部は、前記第１センサの検出信号に基づいて、前記恒温槽を制御する。
第１項又は第２項に記載の材料試験機において、前記材料試験機本体は、第１センサを備え、前記制御部は、前記第１センサの検出信号に基づいて、前記恒温槽を制御する。
第３項に記載の材料試験機によれば、前記制御部は、前記材料試験機本体が備える前記第１センサの検出信号に基づいて、前記恒温槽を制御する。
よって、材料試験機本体が備える第１センサの検出信号に基づいて、恒温槽を制御できる。したがって、材料試験機本体が備える第１センサの検出信号と同期して、恒温槽を制御できる。
よって、材料試験機本体が備える第１センサの検出信号に基づいて、恒温槽を制御できる。したがって、材料試験機本体が備える第１センサの検出信号と同期して、恒温槽を制御できる。
（第４項）
第３項に記載の材料試験機において、前記材料試験は、引張試験であり、前記第１センサは、前記試験片に付与される引張力を検出するロードセルを含む。
第３項に記載の材料試験機において、前記材料試験は、引張試験であり、前記第１センサは、前記試験片に付与される引張力を検出するロードセルを含む。
第４項に記載の材料試験機によれば、前記材料試験は、引張試験であり、前記第１センサは、前記試験片に付与される引張力を検出するロードセルを含む。
したがって、引張試験において、ロードセルの検出する引張力と同期して、恒温槽を制御できる。
したがって、引張試験において、ロードセルの検出する引張力と同期して、恒温槽を制御できる。
（第５項）
第１項から第４項のいずれか１項に記載の材料試験機において、前記制御部は、前記材料試験機本体と同期して、前記恒温槽の温度目標値を設定する。
第１項から第４項のいずれか１項に記載の材料試験機において、前記制御部は、前記材料試験機本体と同期して、前記恒温槽の温度目標値を設定する。
第５項に記載の材料試験機によれば、前記制御部は、前記材料試験機本体と同期して、前記恒温槽の温度目標値を設定する。
したがって、前記材料試験機本体と同期して、前記恒温槽の温度目標値を設定できる。
したがって、前記材料試験機本体と同期して、前記恒温槽の温度目標値を設定できる。
（第６項）
第１項から第５項のいずれか１項に記載の材料試験機において、前記恒温槽は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサを備え、前記制御部は、前記第２センサの検出信号に基づいて、前記材料試験機本体を制御する。
第１項から第５項のいずれか１項に記載の材料試験機において、前記恒温槽は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサを備え、前記制御部は、前記第２センサの検出信号に基づいて、前記材料試験機本体を制御する。
第６項に記載の材料試験機によれば、前記制御部は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサの検出信号に基づいて、前記材料試験機本体を制御する。
したがって、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサの検出信号と同期して、前記材料試験機本体を制御できる。
したがって、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサの検出信号と同期して、前記材料試験機本体を制御できる。
（第７項）
第３項又は第４項に記載の材料試験機において、前記恒温槽は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサを備え、前記制御部は、前記第１センサの検出信号と前記第２センサの検出信号とを対応付けて、ディスプレイに表示する。
第３項又は第４項に記載の材料試験機において、前記恒温槽は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサを備え、前記制御部は、前記第１センサの検出信号と前記第２センサの検出信号とを対応付けて、ディスプレイに表示する。
第７項に記載の材料試験機によれば、前記恒温槽は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサを備え、前記制御部は、前記第１センサの検出信号と前記第２センサの検出信号とを対応付けて、ディスプレイに表示する。
したがって、材料試験機本体によって実行される材料試験の制御と、恒温槽の制御とが同期していることを、ユーザが視認できる。また、試験片を構成する材料の新たな機械的な特性の評価が可能になり、その評価結果に基づいて、新たな材料の開発が可能になる。
したがって、材料試験機本体によって実行される材料試験の制御と、恒温槽の制御とが同期していることを、ユーザが視認できる。また、試験片を構成する材料の新たな機械的な特性の評価が可能になり、その評価結果に基づいて、新たな材料の開発が可能になる。
（第８項）
第２態様に関わる材料試験機の制御方法は、試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、前記試験片の温度を調整する恒温槽と、を備える材料試験機の制御方法であって、前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する。
第２態様に関わる材料試験機の制御方法は、試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、前記試験片の温度を調整する恒温槽と、を備える材料試験機の制御方法であって、前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する。
第８項に記載の材料試験機の制御方法によれば、第１項に記載の材料試験機と同様の作用効果を奏する。
［８．その他の実施形態］
なお、本実施形態に係る引張試験機１は、あくまでも本発明に係る材料試験機の態様の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形および応用が可能である。
例えば、本実施形態では、材料試験機が引張試験機１である場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。材料試験機が試験片ＴＰに試験力を付与し、試験片ＴＰを変形させて材料試験を行えばよい。例えば、材料試験機が、圧縮試験機、曲げ試験機、又はねじり試験機でもよい。また、例えば、材料試験機が、疲労試験機でもよい。
なお、本実施形態に係る引張試験機１は、あくまでも本発明に係る材料試験機の態様の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形および応用が可能である。
例えば、本実施形態では、材料試験機が引張試験機１である場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。材料試験機が試験片ＴＰに試験力を付与し、試験片ＴＰを変形させて材料試験を行えばよい。例えば、材料試験機が、圧縮試験機、曲げ試験機、又はねじり試験機でもよい。また、例えば、材料試験機が、疲労試験機でもよい。
また、本実施形態では、恒温槽６が試験片ＴＰの温度を調整する場合について説明するが、恒温槽６が、試験片ＴＰの温度と、試験片ＴＰの周囲の空気の湿度とを調整してもよい。この場合には、恒温槽６は、いわゆる、恒温恒湿槽である。また、この場合には、恒温槽６は、加湿器及び除湿器と、湿度センサとを備える。
また、本実施形態では、「第１センサ」がロードセル１４である場合について説明したが、「第１センサ」が、例えば、変位センサ１５でもよい。
また、本実施形態では、表示制御部５４５は、試験結果表示画面８００を表示装置３２に表示するが、表示制御部５４５は、ロードセル１４が検出する試験力計測値ＦＤ、及び、変位センサ１５が検出する伸び計測値ＥＤの少なくとも一方と、温度センサ６２が検出する温度検出値ＴＤとを対応付けて表示装置３２に表示すればよい。
また、図１及び図２に示した各機能部は機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、或いは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。
また、図５に示すフローチャートの処理単位は、制御部５３の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。図５のフローチャートに示す処理単位の分割の仕方や名称によって制限されることはなく、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできるし、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。
また、引張試験機１の制御方法は、制御部５３が備えるプロセッサ５４に、引張試験機１の制御方法に対応した制御プログラムを実行させることで実現できる。また、この制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体に記録しておくことも可能である。記録媒体としては、磁気的、光学的記録媒体又は半導体メモリデバイスを用いることができる。具体的には、フレキシブルディスク、ＨＤＤ、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ、カード型記録媒体等の可搬型、或いは固定式の記録媒体が挙げられる。また、記録媒体は、制御部５３が備える内部記憶装置であるＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の不揮発性記憶装置であってもよい。また、引張試験機１の制御方法に対応した制御プログラムをサーバー装置等に記憶させておき、サーバー装置から制御部５３に、制御プログラムをダウンロードすることで引張試験機１の制御方法を実現することもできる。
１ 引張試験機（材料試験機）
２ 引張試験機本体（材料試験機本体）
４ 制御ユニット
６ 恒温槽
１０ クロスヘッド
１２ 負荷機構
１４ ロードセル（第１センサ）
１５ 変位センサ（第１センサ）
２０ ロータリエンコーダ
２１ 上つかみ具
２２ 下つかみ具
２６ テーブル
２８、２９ ねじ棹
３０ 統括制御装置
３２ 表示装置（ディスプレイ）
３４ 試験プログラム実行装置
４０ 信号入出力ユニット
４２ 第１センサアンプ
４３ カウンタ回路
４４ サーボアンプ
４５ 第２センサアンプ
４６ 第３センサアンプ
５０ 制御回路ユニット
５１ 通信部
５２ フィードバック制御部
５３ 制御部
５４ プロセッサ
５４１ 制御条件受付部
５４２ 切替判定部
５４３ 温度制御部
５４４ 本体制御部
５４５ 表示制御部
５５ メモリ
５５１ 制御条件記憶部
６０ 恒温槽本体
６１ ヒータ
６２ 温度センサ（第２センサ）
ＥＤ 伸び計測値
ＦＤ 試験力計測値
ＰＴ 切替点
ＲＡ 領域
ＲＡ１、ＰＡ 第１領域
ＲＡ２、ＰＢ 第２領域
ＲＡ３、ＰＣ 第３領域
ＳＧ１ 試験力測定信号
ＳＧ２ 回転測定信号
ＳＧ３ 伸び測定信号
ＴＡ 温度目標値
ＴＣ１ 引張試験の試験条件
ＴＣ２ 温度制御の条件
ＴＤ 温度検出値
ＴＰ 試験片
ＸＤ 変位計測値
２ 引張試験機本体（材料試験機本体）
４ 制御ユニット
６ 恒温槽
１０ クロスヘッド
１２ 負荷機構
１４ ロードセル（第１センサ）
１５ 変位センサ（第１センサ）
２０ ロータリエンコーダ
２１ 上つかみ具
２２ 下つかみ具
２６ テーブル
２８、２９ ねじ棹
３０ 統括制御装置
３２ 表示装置（ディスプレイ）
３４ 試験プログラム実行装置
４０ 信号入出力ユニット
４２ 第１センサアンプ
４３ カウンタ回路
４４ サーボアンプ
４５ 第２センサアンプ
４６ 第３センサアンプ
５０ 制御回路ユニット
５１ 通信部
５２ フィードバック制御部
５３ 制御部
５４ プロセッサ
５４１ 制御条件受付部
５４２ 切替判定部
５４３ 温度制御部
５４４ 本体制御部
５４５ 表示制御部
５５ メモリ
５５１ 制御条件記憶部
６０ 恒温槽本体
６１ ヒータ
６２ 温度センサ（第２センサ）
ＥＤ 伸び計測値
ＦＤ 試験力計測値
ＰＴ 切替点
ＲＡ 領域
ＲＡ１、ＰＡ 第１領域
ＲＡ２、ＰＢ 第２領域
ＲＡ３、ＰＣ 第３領域
ＳＧ１ 試験力測定信号
ＳＧ２ 回転測定信号
ＳＧ３ 伸び測定信号
ＴＡ 温度目標値
ＴＣ１ 引張試験の試験条件
ＴＣ２ 温度制御の条件
ＴＤ 温度検出値
ＴＰ 試験片
ＸＤ 変位計測値
Claims (8)
- 試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、
前記試験片の温度を調整する恒温槽と、
前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記材料試験機本体の計測値が目標値に到達したときに、前記恒温槽の温度目標値を設定し、
前記温度目標値が設定された場合には、前記制御部は、温度検出値が前記温度目標値と一致するように前記恒温槽を制御し、
前記材料試験は、引張試験、又は圧縮試験であり、
前記材料試験機本体の計測値は、試験力計測値、又は、伸び計測値である、
材料試験機。 - 前記制御部は、前記材料試験機本体の動作と同期して、前記恒温槽を制御する、
請求項１に記載の材料試験機。 - 前記材料試験機本体は、第１センサを備え、
前記制御部は、前記第１センサの検出信号に基づいて、前記恒温槽を制御する、
請求項１又は請求項２に記載の材料試験機。 - 前記第１センサは、前記試験片に付与される引張力を検出するロードセルを含む、
請求項３に記載の材料試験機。 - 前記制御部は、前記材料試験機本体と同期して、前記恒温槽の温度目標値を設定する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の材料試験機。 - 前記恒温槽は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサを備え、
前記制御部は、前記第２センサの検出信号に基づいて、前記材料試験機本体を制御する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の材料試験機。 - 前記恒温槽は、前記恒温槽内の温度を検出する第２センサを備え、
前記制御部は、前記第１センサの検出信号と前記第２センサの検出信号とを対応付けて、ディスプレイに表示する、
請求項３又は請求項４に記載の材料試験機。 - 試験片に対して材料試験を実行する材料試験機本体と、前記試験片の温度を調整する恒温槽と、を備える材料試験機の制御方法であって、
前記材料試験機本体と前記恒温槽とを同期して制御し、
前記材料試験機本体の計測値が目標値に到達したときに、前記恒温槽の温度目標値を設定し、
前記温度目標値が設定された場合には、温度検出値が前記温度目標値と一致するように前記恒温槽を制御し、
前記材料試験は、引張試験、又は圧縮試験であり、
前記材料試験機本体の計測値は、試験力計測値、又は、伸び計測値である、
材料試験機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020149547A JP7574580B2 (ja) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 |
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| JP2016133448A (ja) | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 熱荷重試験装置及び熱荷重試験方法 |
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-
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