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特許7518074安全システムインターフェース及び安全システムインターフェースを備える材料試験システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-08
(45)【発行日】2024-07-17
(54)【発明の名称】安全システムインターフェース及び安全システムインターフェースを備える材料試験システム
(51)【国際特許分類】
G05B 9/02 20060101AFI20240709BHJP
【ＦＩ】
G05B9/02 F
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021530896
(86)(22)【出願日】2019-11-29
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-01
(86)【国際出願番号】 US2019063875
(87)【国際公開番号】W WO2020113181
(87)【国際公開日】2020-06-04
【審査請求日】2022-09-14
(31)【優先権主張番号】62/773,812
(32)【優先日】2018-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/697,883
(32)【優先日】2019-11-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591203428
【氏名又は名称】イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(74)【代理人】
【識別番号】100211177
【弁理士】
【氏名又は名称】赤木 啓二
(72)【発明者】
【氏名】マリー エリザベス ポープ
(72)【発明者】
【氏名】マーティン アレン ピーターソン
【審査官】牧 初
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２９８０８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１７０２２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１４４６７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－００２２９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２７８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－３７７０１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ ９／００－ ９／０５
Ｇ０１Ｎ ３／００－ ３／６２
Ｇ０１Ｎ １７／００－１９／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
材料試験システムであって、該材料試験システムのオペレータアクセス可能構成要素を制御するように構成されるアクチュエータと、
試験対象材料を位置決めするように又は前記試験対象材料に力を印加するように移動するように構成されるクロスヘッドであって、前記アクチュエータが前記クロスヘッドを駆動するように構成されるクロスヘッドと、
１つ以上のプロセッサであって、
オペレータコマンド又は材料試験プロセスのうちの少なくとも一方に基づいて前記アクチュエータを制御し、
複数の入力に基づいて、１つ以上の非制限状態及び１つ以上の制限状態を含む複数の所定の状態から該材料試験システムの状態を決定し、
該材料試験システムの前記状態が前記制限状態のうちの１つであるときに、前記アクチュエータに対して制限を実施し、
前記アクチュエータの制御を伴う動作の完了に応答して、該材料試験システムの前記状態を前記制限状態のうちの１つに自動的に設定し、
前記制限状態のうちの１つにおける前記アクチュエータに対する前記制限は、前記クロスヘッドの移動速度に対するゼロでない上限、又はグリップのグリップ圧力に対するゼロでない上限のうちの少なくとも１つを含み、
前記１つ以上のプロセッサは、前記非制限状態のうちの１つにおいて、前記クロスヘッドの移動速度に対する前記上限を超えるように、又は前記グリップのグリップ圧力に対する前記上限を超えるように、前記アクチュエータを制御するように構成される、１つ以上のプロセッサと、
を備え、
複数のオペレータ選択可能入力を備えるオペレータインターフェースを更に備え、前記オペレータ選択可能入力のうちの１つ以上は、前記オペレータコマンドを生成するように構成され、
前記複数のオペレータ選択可能入力は、前記状態の制御に関する第１の入力及び前記動作の制御に関する第２の入力を含み、前記１つ以上のプロセッサは、前記第１の入力及び前記第２の入力が同時に受信されたときに、前記アクチュエータに対する前記制限を低減するように構成される、材料試験システム。
【請求項2】
前記オペレータインターフェースは、動作インジケータを備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記動作が行われていることを示すように又は前記動作が行われていることの識別情報を出力するように前記動作インジケータを制御するように構成される、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項3】
前記第１の入力は、安全入力を含み、前記第２の入力は、前記アクチュエータを制御する方向性入力を含む、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項4】
前記オペレータインターフェースは、危険インジケータを備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記アクチュエータに対する前記制限が低減されている間、前記危険インジケータを制御するように構成される、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項5】
前記オペレータインターフェースは、前記オペレータ選択可能入力のうちの対応するものを選択的に強調するように構成される１つ以上の視覚インジケータを更に備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記材料試験システムの前記状態に基づいて前記オペレータ選択可能入力のうちの対応するものを強調するように前記視覚インジケータのうちの１つ以上を制御するように構成される、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項6】
前記１つ以上のプロセッサは、前記オペレータインターフェースへの既定の入力に応答して、前記状態を前記制限状態のうちの１つから前記非制限状態のうちの１つに遷移させるように構成される、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項7】
前記オペレータインターフェースは、前記材料試験システムの現在の状態の表示を出力するように構成される状態インジケータを備える、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項8】
前記アクチュエータは、電気モータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、リレー、又はスイッチのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項9】
前記１つ以上のプロセッサは、前記１つ以上の制限状態において前記１つ以上のプロセッサによって実施される１つ以上の制限のオペレータによる変更を防止するように構成される、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項10】
前記１つ以上のプロセッサは、前記材料試験システムの前記クロスヘッドのジョグレート、前記材料試験システムの自動グリップの前記グリップ圧力、又は前記材料試験システムにおけるインターロックのトリガーに応答して行われる前記動作のうちの１つ以上の、権限を有するユーザーによる変更を許可するように構成される、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項11】
前記１つ以上の制限状態は、前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータを無効にする無効状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータの動作を制限するセットアップ状態と、
を含む、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項12】
前記１つ以上の非制限状態は、前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータに対する前記制限を低減する注意状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータに対する前記制限を低減し、材料試験を行うように前記アクチュエータを制御する試験状態と、
を含む、請求項１に記載の材料試験システム。
【請求項13】
前記１つ以上のプロセッサは、前記アクチュエータの前記制御を実行するように構成される制御プロセッサと、
前記材料試験システムの前記状態の前記決定と、前記アクチュエータに対する前記制限の実施と、前記材料試験システムの前記状態の設定とを行うように構成される１つ以上の安全プロセッサと、
を含む、請求項１に記載の材料試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願］
本特許は、「SAFETY SYSTEM INTERFACES AND MATERIAL TESTING SYSTEMS INCLUDING SAFETY SYSTEM INTERFACES」と題する２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３，８１２号及び「SAFETY SYSTEM INTERFACES AND MATERIAL TESTING SYSTEMS INCLUDING SAFETY SYSTEM INTERFACES」と題する２０１９年１１月２７日に出願された米国特許出願第１６／６９７，８８３号の優先権を主張する。米国仮特許出願第６２／７７３，８１２号及び米国特許出願第１６／６９７，８８３号の全体は、引用することにより本明細書の一部をなす。
本特許は、「SAFETY SYSTEM INTERFACES AND MATERIAL TESTING SYSTEMS INCLUDING SAFETY SYSTEM INTERFACES」と題する２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３，８１２号及び「SAFETY SYSTEM INTERFACES AND MATERIAL TESTING SYSTEMS INCLUDING SAFETY SYSTEM INTERFACES」と題する２０１９年１１月２７日に出願された米国特許出願第１６／６９７，８８３号の優先権を主張する。米国仮特許出願第６２／７７３，８１２号及び米国特許出願第１６／６９７，８８３号の全体は、引用することにより本明細書の一部をなす。
【0002】
本開示は、包括的には、材料試験に関し、より詳細には、安全システムインターフェース及び安全システムインターフェースを備える材料試験システムに関する。
【背景技術】
【0003】
万能試験機械は、機械試験、例えば、材料又は構成要素上の圧縮強さ試験又は引張強さ試験を実行するのに用いられる。
【発明の概要】
【0004】
安全システムインターフェース及び安全システムインターフェースを備える材料試験システムが、実質的に図面のうちの少なくとも１つによって図示されるとともにその図に関して説明され、特許請求の範囲においてより完全に明記されるように開示される。
【0005】
本開示のこれらの特徴、態様、及び利点並びに他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照して読まれるとより良好に理解され、図面を通して同様の参照符号は同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本開示の態様による、機械特性試験を実行する一例示の試験デバイスの図である。
【図14A】クロスヘッドを所望の状態に復帰させるためにセットアップ状態から注意状態及び試験状態に進んでいる間の図１の例示の材料試験システムと、図５及び図６のオペレータインターフェースとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図面は、必ずしも正確な縮尺ではない。適切な場合は、同様の又は同一の参照番号を使用して、同様の又は同一の構成要素を指す。
【0008】
従来の材料試験システムは、オペレータの安全性を改善するために、構成スイッチ、ガード（guarding：防御）、力制限制御、運動制限、及び／又は保護等の緩和技法を使用する。しかしながら、従来の材料試験システムは、国際規格に常に準拠するとは限らないことが頻繁にある。従来の緩和技法では、オペレータが、安全な相互作用又は試験等の適切な動作モードにシステムを置く必要がある。多くの従来の安全技法は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：programmable logic controller）及び／又はリレー等の既製の安全構成要素を使用して実施することができる。ＰＬＣ及びリレーは、通常、かなりのコストを材料試験システムに付加する。
【0009】
開示される例示の材料試験システムは、国際規格に準拠する安全システムを材料試験システム内に内蔵又は統合する。安全システムは材料試験システム内に統合されるので、開示される例示の材料試験システムは、安全性の改善をもたらし、安全システムは材料試験システムの既存の電子機器、半導体、及び／又は回路基板内に統合されるので、既製の部品を使用して行われるよりもはるかに低いコストをもたらす。統合によって、信頼性は更に改善され、これによって、購入される安全構成要素間の外部配線が削減又は除去される。
【0010】
以下でより詳細に説明するように、材料試験システムの開示される例示の安全システムは、動作制限の観点から試験機械の状態を視覚的に示す機械状態インジケータを備える。材料試験システムの開示される例示の安全システムは、高い信頼性と、材料試験システム内の内部障害チェック及び／又は電源診断を含むことができる機械制御点において監視されるアクティブ化メカニズムとを提供する。いくつかの例では、空気圧グリップに、２段階グリップ圧力制御及び監視が設けられる。開示される例示の材料試験システムは、冗長性な又はそれぞれ異なる接点を有するインターロック式ガードシステムと互換性がある。そのようなガードシステムは、冗長な、それぞれ異なる、及び／又は動的なリアルタイムでの監視を使用することによってＩＳＯ安全規格に準拠する。開示される例示の材料試験システムは、冗長なクロスヘッド移動量限界監視部を備える。開示される例の材料試験システムシャットダウン回路は、ＩＳＯ１３８４９－１を含む国際安全規格に準拠している。
【0011】
加えて、ＰＬＣとともに使用される従来の既製の安全リレー構成要素は、ＰＬＣ内のファームウェアの余分なレイヤを使用して、緊急停止イベント中に可動構成要素の運動を停止する。材料試験システムの開示される例示の安全システムは、安全プロセッサ内の組み込みファームウェアが動作しているか否かを問わず、ハードウェア（例えば、緊急停止ボタン）がアクチュエータ（複数の場合もある）に対する電力増幅器の駆動を直接シャットダウンすることを可能にするように構成される。
【0012】
回路、アクチュエータ、及び／又は他のハードウェアの無効化は、ハードウェア、ソフトウェア（ファームウェアを含む）、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを介して行うことができ、物理的な接続解除、通電遮断、及び／又はコマンドが回路、アクチュエータ、及び／又は他のハードウェアをアクティブ化するために実施されることを制限するソフトウェア制御を含むことができる。同様に、回路、アクチュエータ、及び／又は他のハードウェアの有効化は、無効化に使用されるメカニズムと同じメカニズムを使用して、ハードウェア、ソフトウェア（ファームウェアを含む）、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを介して行うことができる。ファームウェアは、安全適合組み込みソフトウェア（ＳＲＥＳＷ：Safety Rated Embedded Software）及び／又は安全適合アプリケーションソフトウェア（ＳＲＡＳＷ：Safety Rated Application Software）等の記憶された命令を含むことができる。
【0013】
開示される例示の材料試験システムは、「制御システムの安全関連部品（Safety Related Parts of Control Systems）」に関するＩＳＯ１３８４９－１規格に規定されたルールに従った欧州機械指令（European Machinery Directive）に準拠している。システムリスク解析によって特定される以下の機能は、材料試験システム内に組み込まれる。安全システムは、駆動クロスヘッドからエネルギーを除去する無効駆動状態と、把持システムからエネルギーを除去する無効駆動状態と、オペレータセットアップ用の制限駆動状態とを提供する。制限駆動状態では、例示の安全システムは、クロスヘッド速度を上限速度未満に維持するためにクロスヘッド速度を監視し、クロスヘッドの意図的な手動による移動（ジョグ）を監視し、閉じるときの低減された把持圧力を監視し、及び／又は意図的なグリップ閉鎖を監視する。
【0014】
本明細書において使用される場合、「クロスヘッド」は、方向のある力（軸方向力）及び／又は回転力を試料に印加する材料試験システムの構成要素を指す。材料試験システムは、１つ以上のクロスヘッドを有することができ、クロスヘッド（複数の場合もある）は、材料試験システムにおいて任意の適切な位置及び／又は方位に配置することができる。
【0015】
開示される例示の材料試験システムは、制限駆動状態におけるチェックを取り除くことを可能にする非制限駆動状態を更に含む。いくつかの例では、非制限駆動状態には、デュアルアクティブ化メカニズムを介して入ることができ、この状態では、材料試験機能が実行され、オペレータはシステムとインタラクトしない。
【0016】
開示される例示の材料試験システムは、オペレータがインタラクトすることができるとき及び危険が存在するときを明確に示すために、あらゆる機械における無効状態表示、セットアップ状態（例えば、制限駆動モード）表示、注意状態（例えば、非制限駆動モード）表示、及び試験状態（例えば、非制限駆動モード）表示等の種々の状態のインジケータを備える。
【0017】
開示される例示の材料試験システムは、クロスヘッド又はグリップ等の構成要素の運動の開始及び／又は継続に優先するように構成される１つ以上の停止機能を備える。さらに、１つ以上の停止機能は、安全システムのソフトウェア部分が無効にされているときであっても、これらの停止機能が材料試験システムを無効にするのに有効であるようにハードウェアを介して冗長に構成することができる。開示されるシステムに含めることができるそのような停止機能の例は、インターロックされたガード及び／又は緊急停止スイッチを含む。
【0018】
いくつかの開示される例示の材料試験システムは、材料試験フレーム及び／又は把持システムを開始するための単一の制御点の選択及び実施を含む。いくつかの例示のシステムは、電力が復旧すると、システムが非制限動作を停止し、材料試験システムを無効駆動状態に置くことを確保するために、電力障害監視及び／又は保護を提供する。いくつかの例では、電力障害に応答して、任意の空気圧試料把持の通電が自動的に遮断される。
【0019】
開示される例示の安全システム及び材料試験システムは、増加された内部診断と、機器の機能不良又は冗長入力、冗長出力、及び／又は冗長プロセス間の不一致等のシステム内の重大のエラーのオペレータへの報告とを含む。開示される例示の材料試験システムは、材料試験システムを無効にすることもなく、ガードドアを必要とすることもなく、試験空間内でオペレータの動作を可能にする試験機械の安全なセットアップモードに起因して、従来の材料試験システムよりも高速な試料の除去及び／又は挿入を可能にする。開示される例示のシステムは、試験空間内部でシステムをセットアップ及び構成するときに、クロスヘッドの運動及び／又はグリップによって作用させることができる限定された運動及び／又は力を制限するセットアップ状態の使用に少なくとも部分的に起因して、オペレータの安全性を更に改善する。
【0020】
開示される材料試験システム及び安全システムは、開示される例示の構成において利用されて、特定されたリスク緩和を達成するように特別に構成することができる。開示される材料試験システムは、汎用的な既製の個別の安全構成要素を購入するよりも大幅に効率的であり、材料試験向けである。
【0021】
開示される材料試験システム及び安全システムは、非制限状態がアクティブに使用されていないときは常に制限状態に戻るように構成され、及び／又は、制限状態から非制限状態に遷移するにはオペレータによる意図的な動作を必要とするように構成される。例示の材料試験システム及び安全システムは、非制限状態がアクティブ化される時にアクティブ警告通知を提供する。例示のアクティブ警告通知は、（例えば、静的なラベル又は他の静的な視覚表示物を材料試験システム上に提供することとは対照的に）オペレータが観察を行っている可能性が高いロケーションに現れ及び／又は消滅する通知として定義されるものを含む。さらに、開示される例示の通知は、材料試験システムの状態を知らせるために一般に理解される配色（例えば、緑色、黄色、赤色）を提供すること等によって直感的である。
【0022】
開示される例示の材料試験システムは、この材料試験システムのオペレータアクセス可能構成要素を制御するように構成されるアクチュエータと、１つ以上のプロセッサとを備える。１つ以上のプロセッサは、オペレータコマンド又は材料試験プロセスのうちの少なくとも一方に基づいてアクチュエータを制御し、複数の入力に基づいて、１つ以上の非制限状態及び１つ以上の制限状態を含む複数の所定の状態から材料試験システムの状態を決定し、材料試験システムの状態が制限状態のうちの１つであるときに、アクチュエータに対して制限を実施し、アクチュエータの制御を伴う動作の完了に応答して、材料試験システムの状態を制限状態のうちの１つに自動的に設定するように構成される。
【0023】
いくつかの例では、動作は、材料試験プロセス、オペレータによって制御される作動、材料試験システムの電源オン、又は材料試験システムのリセットのうちの１つ以上を含む。いくつかの例示の材料試験システムは、複数のオペレータ選択可能入力を備えるオペレータインターフェースを更に備え、オペレータ選択可能入力のうちの１つ以上は、オペレータコマンドを生成するように構成される。
【0024】
いくつかの例では、オペレータインターフェースは、動作インジケータを備え、１つ以上のプロセッサは、動作が行われていることを示すように又は動作が行われていることの識別情報を出力するように動作インジケータを制御するように構成される。いくつかの例では、複数のオペレータ選択可能入力は、第１の入力及び第２の入力を含み、１つ以上のプロセッサは、第１の入力及び第２の入力が同時に受信されたときに、アクチュエータに対する制限を低減するように構成される。いくつかの例では、第１の入力は、安全入力を含み、第２の入力は、アクチュエータを制御する方向性入力を含む。
【0025】
いくつかの例では、オペレータインターフェースは、危険インジケータを備え、１つ以上のプロセッサは、アクチュエータに対する制限が低減されている間、危険インジケータを制御するように構成される。いくつかの例は、移動して試験対象材料を位置決めするように又は試験対象材料に力を印加するように構成されるクロスヘッドを更に備え、アクチュエータは、クロスヘッドを駆動するように構成され、セットアップ状態におけるアクチュエータに対する制限は、クロスヘッドの移動速度に対する上限を含む。
【0026】
いくつかの例示の材料試験システムでは、オペレータインターフェースは、オペレータ選択可能入力のうちの対応するものを選択的に強調するように構成される１つ以上の視覚インジケータを更に備え、１つ以上のプロセッサは、材料試験システムの状態に基づいてオペレータ選択可能入力のうちの対応するものを強調するように視覚インジケータのうちの１つ以上を制御するように構成される。いくつかの例では、１つ以上のプロセッサは、オペレータインターフェースへの既定の入力に応答して、状態を制限状態のうちの１つから非制限状態のうちの１つに遷移させるように構成される。いくつかの例では、オペレータインターフェースは、材料試験システムの現在の状態の表示を出力するように構成される状態インジケータを備える。
【0027】
いくつかの例では、オペレータアクセス可能構成要素は、試験対象材料を握持するように構成される自動グリップを含み、アクチュエータは、自動グリップを作動させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、状態が制限状態のうちの１つであるときは、自動グリップによって印加することができる把持力を閾値把持力未満に限定し、状態が非制限状態のうちの１つであるときは、自動グリップによって試験対象材料に印加することができる把持力が閾値把持力を越えることを可能にするように構成される。いくつかの例では、１つ以上のプロセッサは、当該１つ以上のプロセッサが非制限状態のうちの１つに入ったことに応答して、把持力を試験グリップ圧力に増加させるように自動グリップを制御するように構成される。
【0028】
いくつかの例では、アクチュエータは、電気モータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、リレー、又はスイッチのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例では、１つ以上のプロセッサは、１つ以上の制限状態において１つ以上のプロセッサによって実施される１つ以上の制限のオペレータによる変更を防止するように構成される。いくつかの例では、１つ以上のプロセッサは、材料試験システムのクロスヘッドのジョグレート、材料試験システムの自動グリップのグリップ圧力、又は材料試験システムにおけるインターロックのトリガーに応答して行われる動作のうちの１つ以上の、権限を有するユーザーによる変更を許可するように構成される。
【0029】
いくつかの例では、１つ以上の制限状態は、１つ以上のプロセッサがアクチュエータを無効にする無効状態と、１つ以上のプロセッサがアクチュエータの制御を可能にし、アクチュエータの動作を制限するセットアップ状態とを含む。いくつかの例では、１つ以上の非制限状態は、１つ以上のプロセッサがアクチュエータの制御を可能にし、アクチュエータに対する制限を低減する注意状態と、１つ以上のプロセッサがアクチュエータの制御を可能にし、アクチュエータに対する制限を低減し、材料試験を行うようにアクチュエータを制御する試験状態とを含む。
【0030】
いくつかの例示の材料試験システムでは、１つ以上のプロセッサは、アクチュエータの制御を実行するように構成される制御プロセッサと、材料試験システムの状態の決定と、アクチュエータに対する制限の実施と、材料試験システムの状態の設定とを行うように構成される１つ以上の安全プロセッサとを含む。
【0031】
開示される例示の材料試験システムは、この材料試験システムのオペレータアクセス可能構成要素を制御するように構成されるアクチュエータと、この材料試験システムの現在の状態の表示を出力するように構成されるオペレータインターフェースと、１つ以上のプロセッサであって、材料試験システムの動作に関連した複数の入力を監視し、複数の入力及び材料試験プロセスに基づいて、複数の所定の状態から材料試験システムの状態を設定するように構成される、１つ以上のプロセッサとを備え、所定の状態は、１つ以上のプロセッサがアクチュエータを無効にし、オペレータインターフェースを介して無効状態の表示を出力する当該無効状態と、１つ以上のプロセッサがアクチュエータの制御を可能にし、アクチュエータの動作を制限し、オペレータインターフェースを介してセットアップ状態の表示を出力する当該セットアップ状態とのうちの１つ以上と、１つ以上のプロセッサがアクチュエータの制御を可能にし、アクチュエータの動作に対する制限を低減し、オペレータインターフェースを介して注意状態の表示を出力する当該注意状態と、１つ以上のプロセッサが材料試験を行うようにアクチュエータを制御し、オペレータインターフェースを介して試験状態の表示を出力する当該試験状態とのうちの１つ以上とを含む。
【0032】
図１は、機械特性試験を実行する一例示の材料試験システム１００を示している。例示の材料試験システム１００は、例えば、静止機械試験が可能である万能試験システムとすることができる。材料試験システム１００は、例えば、圧縮強さ試験、引張強さ試験、せん断強さ試験、曲げ強さ試験、撓み強さ試験、引裂強さ試験、剥離強さ試験（例えば、接着剤結合の強さ）、ねじり強さ試験、及び／又は他の任意の圧縮及び／又は引張試験を実行することができる。加えて又は代替的に、材料試験システム１００は、動的試験を実行することができる。
【0033】
例示の材料試験システム１００は、試験装置１０２と、試験装置１０２に通信可能に結合されたコンピューティングデバイス１０４とを備える。試験装置１０２は、試験対象材料１０６に負荷を印加し、試験対象材料１０６の変位及び／又は試験対象材料１０６に印加された力等の試験の機械特性を測定する。例示の試験装置１０２は、デュアルカラム装置として示されているが、シングルカラム試験装置等の他の装置も使用することができる。
【0034】
例示のコンピューティングデバイス１０４は、試験装置１０２を構成し、試験装置１０２を制御し、及び／又は、処理、表示、報告、及び／又は他の任意の所望の目的で、試験装置１０２から測定データ（例えば、力及び変位等のトランスデューサ測定値）及び／又は試験結果（例えば、ピーク力、破断変位（break displacement）等）を受信するのに用いることができる。
【0035】
図２は、図１の材料試験システム１００の一例示の実施態様のブロック図である。図２の例示の材料試験システム１００は、試験装置１０２と、コンピューティングデバイス１０４とを備える。例示のコンピューティングデバイス１０４は、汎用コンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、モバイルデバイス、サーバ、オールインワンコンピュータ、及び／又は他の任意のタイプのコンピューティングデバイスとすることができる。
【0036】
図２の例示のコンピューティングデバイス１０４は、プロセッサ２０２を備える。例示のプロセッサ２０２は、任意の製造者からの任意の汎用中央処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）とすることができる。他のいくつかの例では、プロセッサ２０２は、ＡＲＭコアを有するＲＩＳＣプロセッサ、画像処理装置、デジタル信号プロセッサ、及び／又はシステムオンチップ（ＳｏＣ）等の１つ以上の専用処理装置を含むことができる。プロセッサ２０２は、プロセッサにおいて（例えば、内蔵キャッシュ又はＳｏＣに）、ランダムアクセスメモリ２０６（又は他の揮発性メモリ）に、リードオンリーメモリ２０８（又はフラッシュメモリ等の他の不揮発性メモリ）に、及び／又はマスストレージデバイス２１０にローカルに記憶することができる機械可読命令２０４を実行する。例示のマスストレージデバイス２１０は、ハードドライブ、ソリッドステートストレージドライブ、ハイブリッドドライブ、ＲＡＩＤアレイ、及び／又は他の任意のマスデータストレージデバイスとすることができる。
【0037】
バス２１２は、プロセッサ２０２、ＲＡＭ２０６、ＲＯＭ２０８、マスストレージデバイス２１０、ネットワークインターフェース２１４、及び／又は入力／出力インターフェース２１６間の通信を可能にする。
【0038】
例示のネットワークインターフェース２１４は、コンピューティングデバイス１０４を、インターネット等の通信ネットワーク２１８に接続するハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアを含む。例えば、ネットワークインターフェース２１４は、通信を送信及び／又は受信するために、ＩＥＥＥ ２０２．Ｘ準拠無線及び／又は有線通信ハードウェアを含むことができる。
【0039】
図２の例示のＩ／Ｏインターフェース２１６は、プロセッサ２０２に入力を提供する及び／又はプロセッサ２０２から出力を提供するために、１つ以上の入力／出力デバイス２２０をプロセッサ２０２に接続するハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアを含む。例えば、Ｉ／Ｏインターフェース２１６は、ディスプレイデバイスとインターフェース接続する画像処理装置、１つ以上のＵＳＢ準拠デバイスとインターフェース接続するユニバーサルシリアルバスポート、ＦｉｒｅＷｉｒｅ（登録商標）、フィールドバス、及び／又は他の任意のタイプのインターフェースを含むことができる。例示の材料試験システム１００は、Ｉ／Ｏインターフェース２１６に結合されたディスプレイデバイス２２４（例えば、ＬＣＤスクリーン）を備える。他の例示のＩ／Ｏデバイス（複数の場合もある）２２０は、キーボード、キーパッド、マウス、トラックボール、ポインティングデバイス、マイクロフォン、オーディオスピーカー、ディスプレイデバイス、光メディアドライブ、マルチタッチタッチスクリーン、ジェスチャー認識インターフェース、磁気メディアドライブ、及び／又は他の任意のタイプの入力及び／又は出力デバイスを含むことができる。
【0040】
例示のコンピューティングデバイス１０４は、Ｉ／Ｏインターフェース２１６及び／又はＩ／Ｏデバイス（複数の場合もある）２２０を介して非一時的機械可読媒体２２２にアクセスすることができる。図２の機械可読媒体２２２の例は、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイル／ビデオディスク（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク等）、磁気メディア（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク）、ポータブル記憶媒体（例えば、ポータブルフラッシュドライブ、セキュアデジタル（ＳＤ）カード等）、及び／又は他の任意のタイプの取り外し可能及び／又はインストール済み機械可読媒体を含む。
【0041】
図１の例示の材料試験システム１００は、コンピューティングデバイス１０４に結合された試験装置１０２を更に含む。図２の例では、試験装置１０２は、ＵＳＢポート、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔポート、ＦｉｒｅＷｉｒｅ（登録商標）（ＩＥＥＥ １３９４）ポート、及び／又は他の任意のタイプのシリアル又はパラレルデータポート等のＩ／Ｏインターフェース２１６を介して、コンピューティングデバイスに結合される。他のいくつかの例では、試験装置１０２は、直接又はネットワーク２１８を介して、有線又は無線接続（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ等）を介してネットワークインターフェース２１４及び／又はＩ／Ｏインターフェース２１６に結合される。
【0042】
図２の試験装置１０２は、フレーム２２８と、ロードセル２３０と、変位トランスデューサ２３２と、クロスメンバーローダ２３４と、材料固定具２３６と、制御プロセッサ２３８と、安全システム２４０とを備える。フレーム２２８は、試験を実行する試験装置１０２の他の構成要素の剛性構造支持を提供する。ロードセル２３０は、グリップ２３６を介して、クロスメンバーローダ２３４によって試験対象材料に印加された力を測定する。クロスメンバーローダ２３４は、試験対象材料に力を印加し、一方、材料固定具２３６（グリップとも称される）は、試験対象材料を把持するか、又は別の方法で試験対象材料をクロスメンバーローダ２３４に結合する。例示のクロスメンバーローダ２３４は、モータ２４２（又は他のアクチュエータ）及びクロスヘッド２４４を備える。クロスヘッド２４４は、材料固定具２３６をフレーム２２８に結合し、モータ２４２は、クロスヘッドをフレームに対して移動させて材料固定具２３６を位置決めし、及び／又は、試験対象材料に力を印加する。材料試験システム１００の構成要素の力及び／又は運動を与えるのに使用することができる例示のアクチュエータは、電気モータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、リレー、及び／又はスイッチを含む。
【0043】
例示のグリップ２３６は、試験されている機械特性及び／又は試験対象材料に応じて、圧縮プラテン、顎部又は他のタイプの固定具を含む。グリップ２３６は、手動で構成することもできるし、手動入力を介して制御することもできるし、及び／又は制御プロセッサ２３８によって自動的に制御することもできる。クロスヘッド２４４及びグリップ２３６は、オペレータアクセス可能構成要素である。
【0044】
例示の制御プロセッサ２３８は、コンピューティングデバイス１０４と通信して、例えば、コンピューティングデバイス１０４から試験パラメーターを受信し、及び／又は測定値及び／又は他の結果をコンピューティングデバイス１０４に報告する。例えば、制御プロセッサ２３８は、コンピューティングデバイス１０４との通信を可能にする１つ以上の通信又はＩ／Ｏインターフェースを含むことができる。制御プロセッサ２３８は、印加される力を増減させるようにクロスメンバーローダ２３４を制御し、試験対象材料を把持又は解放するように固定具（複数の場合もある）２３６を制御し、及び／又は変位トランスデューサ２３２、ロードセル２３０及び／又は他のトランスデューサから測定値を受信することができる。
【0045】
例示の安全システム２４０は、監視及び制御の追加のレイヤを試験装置１０２に提供する。安全システム２４０は、オペレータ入力及び試験装置１０２の状態を監視する。図２の例では、安全システム２４０は、機械が適切な状態にあるときにのみ試験装置１０２がユーザーによって制御可能であるように、ユーザーによる試験装置１０２の操作を制限する。１つ以上の状態を検出したことに応答して、安全システム２４０は、試験装置１０２に制限状態（例えば、危険な状態を提示することができる全ての電力及び運動を無効にする制限されたセットアップ状態等）に自動的に進ませる。
【0046】
以下でより詳細に論述するように、安全システム２４０は、材料試験システム１００からの入力信号、安全システム２４０からの入力信号、及び／又は制御プロセッサ２３８からの制御信号を監視することに基づいて材料試験システムの動作に対する制限を選択的に追加し、除去し、増加し、及び／又は減少させる。安全システム２４０は、材料試験システム１００が任意の所与の時点において動作される状態を複数の所定の状態から決定することによって、材料試験システム１００の動作を制御する。例示の所定の状態は、材料試験システム１００の１つ以上の動作が制限される（例えば、無効にされる、限定される等）１つ以上の制限状態と、制限状態の制限が削減及び／又は除去される１つ以上の非制限状態とを含む。図２の例では、安全プロセッサ２４０は、制御プロセッサ２３８によるクロスメンバーローダ２３４及び／又は固定具（複数の場合もある）２３６の制御に付随し及び／又はこの制御に割り込みをかける。いくつかの他の例では、安全システム２４０は、アクチュエータに対して任意の適用可能な制限を実施しながらクロスメンバーローダ２３４及び／又は固定具（複数の場合もある）２３６を直接制御することができる。
【0047】
例示の制限状態は、セットアップ状態及び無効状態を含む。セットアップ状態では、安全システム２４０は、１つ以上のアクチュエータ（例えば、モータ２４２及び／又はグリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６）を制限し、オペレータ入力に応答してこれらのアクチュエータを制御する（又はこれらのアクチュエータの制御を可能にする）。モータ２４２及び／又はクロスヘッド２４４に対する例示の制限は、試験装置１０２に対するクロスヘッド２４４の上限速度、及び／又は上限位置若しくは下限位置を含むことができる。グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６に対する例示の制限は、上限圧力及び／又は上限グリップ力を含むことができる。無効状態では、安全システム２４０はアクチュエータを制限し、制御プロセッサ２３８は、オペレータ入力に応答してアクチュエータを制御しない（例えば、モータ２４２及び／又はグリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６の制御を試みないか、又は通電遮断を介してモータ２４２及び／又はグリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６の制御を妨げられる）。
【0048】
例示の非制限状態は、注意状態及び試験状態を含む。例示の注意状態では、安全システム２４０は、アクチュエータ（例えば、モータ２４２及び／又はグリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６）に対する制限を削減し、アクチュエータ（複数の場合もある）モータ２４２及び／又はグリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６を制御しない。注意状態では、制御プロセッサ２３８は、クロスヘッド２４４の高速ジョグ及び／又は空気圧グリップ２４８によるグリップ力の増加等の動作を実行するようにアクチュエータ（複数の場合もある）を制御することができ、そのため、オペレータは、クロスヘッド２４４及び／又は空気圧グリップ２４８に物理的に近接するべきでない。例示の試験状態では、安全システム２４０は、アクチュエータに対する制限を削減するとともに、制御プロセッサ２３８は、（例えば、制御プロセッサ２３８によって実行される材料試験手順又はプログラムに従って）試験を行うようにアクチュエータ（複数の場合もある）を制御する。
【0049】
図２の例示の材料試験システム１００は、複数の状態インジケータ２５２と１つ以上のモードスイッチ２５４とを備える１つ以上の制御パネル２５０を更に備えることができる。モードスイッチ２５４は、ボタン、スイッチ、及び／又はオペレータ制御パネル上に配置される他の入力デバイスを含むことができる。例えば、モードスイッチ２５４は、クロスヘッド２４４をフレーム２２８上の特定の位置にジョグさせる（例えば、位置決めする）ようにモータ２４２を制御するボタン、空気圧グリップ２４８を開閉するようにグリップアクチュエータ２４６を制御するスイッチ（例えば、フットスイッチ）、安全システム２４０が非制限状態において動作を許可することを可能にする別のボタンとともに押下されるモード制御ボタン、及び／又は非制限状態において動作をもたらすことができる他の任意の入力デバイスを含むことができる。
【0050】
状態インジケータ２５２は、安全システム２４０が材料試験システム１００に対して設定することができる一組の所定の状態（例えば、上述した無効状態、セットアップ状態、注意状態、及び試験状態）に対応する。以下でより詳細に説明するように、安全システム２４０は、安全システム２４０によって判断される材料試験システム１００の現在の状態に関する表示を提供するように状態インジケータ２５２を制御する。状態インジケータ２５２は、ライト、ディスプレイ、オーディオ、機械システム、及び／又はオペレータが識別することができる他の任意の表示を含むことができる。
【0051】
【0052】
例示の安全プロセッサ３０２は、複数の冗長処理コア３０４ａ、３０４ｂを備える。処理コア３０４ａ、３０４ｂは、試験装置１０２の通常動作中は、実質的に同一の出力を生成するように、冗長命令３０６ａ、３０６ｂを実行し、冗長入力を受信する。安全プロセッサ３０２は、（例えば、冗長コア３０４ａ、３０４ｂを介して）複数の入力を監視し、これらの入力に基づいて材料試験システム１００の状態を判断する。安全プロセッサ３０２は、冗長命令３０６ａ、３０６ｂの出力を比較し、この出力の比較に基づいて材料試験システム１００の状態を制御することができる。
【0053】
例示の安全プロセッサ３０２及び／又は冗長処理コア３０４ａ、３０４ｂは、任意の製造業者が提供している汎用中央処理装置（ＣＰＵ）を含むことができる。いくつかの他の例では、安全プロセッサ３０２及び／又は冗長処理コア３０４ａ、３０４ｂは、ＡＲＭコアを有するＲＩＳＣプロセッサ、画像処理装置、デジタル信号プロセッサ及び、／又はシステムオンチップ（ＳｏＣ）等の１つ以上の専用処理装置を含むことができる。安全プロセッサ３０２及び／又は冗長処理コア３０４ａ、３０４ｂは、プロセッサにおいて（例えば、内蔵キャッシュ又はＳｏＣに）、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、及び／又はマスストレージデバイス等の記憶デバイスにローカルに記憶することができる、冗長命令３０６ａ、３０６ｂ等の機械可読命令を実行する。
【0054】
冗長処理コア３０４ａ、３０４ｂ及び冗長命令３０６ａ、３０６ｂは、冗長な及び／又はそれぞれ異なる入力及び出力を安全システム２４０によって処理することを可能にし、これによって、高い信頼性を有する予測可能なシステムが提供される。したがって、図３には代表的な入力及び出力が示されているが、これらの入力及び／又は出力は、冗長処理コア３０４ａ、３０４ｂ及び冗長命令３０６ａ、３０６ｂをサポートするために複製することができる。安全プロセッサ３０２によって実行される冗長命令３０６ａ、３０６ｂ（例えば、組み込みソフトウェア、オペレーティングシステム、及び生成されたコード）は、国際規格に概説されたプロセスに準拠している。これらの国際規格には、「制御システムの安全関連部品」に関するＩＳＯ１３８４９－１が含まれるが、これに限定されるものではない。例示の安全プロセッサ３０２は、複数の冗長処理コアを備えるが、他の例では、安全プロセッサ３０２は、単一の処理コア、又は複数の非冗長処理コアを備えることができる。
【0055】
図３の安全システム２４０は、電力増幅器３１０がクロスヘッド２４４のモータ２４２にエネルギーを提供することを選択的に無効にするアクチュエータ無効回路３０８を更に備える。加えて又は代替的に、アクチュエータ無効回路３０８（又は別のアクチュエータ無効回路）は、グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６がエネルギーを空気圧グリップ（複数の場合もある）２４８に提供することを無効にすることができる。電力増幅器３１０は、モータ２４２に対する入力電力及び出力電力を受信し、クロスヘッド２４４の移動を制御する。例示のアクチュエータ無効回路３０８及び電力増幅器３１０は、安全適合安全トルクオフ（ＳＴＯ：Safe Torque Off）高信頼性サーボ電力増幅器を使用して実施することができる。制御プロセッサ２３８は、電力増幅器３１０へのモータ制御信号３１２を介してモータ２４２及びクロスヘッド２４４の移動を制御することができる。
【0056】
安全プロセッサ３０２からのＳＴＯ信号３１４に応答して、アクチュエータ無効回路３０８は、接続されたアクチュエータ（例えば、モータ２４２）を無効にする。例えば、アクチュエータ無効回路３０８は、或る特定の定められた期間よりも短い期間において、モータ２４２（及び／又は材料試験システム１００内の他の可動部分）への全てのエネルギーを接続解除することができる。例示のアクチュエータ無効回路３０８は、このアクチュエータ無効回路３０８が現在アクチュエータを無効にしているか否かを示すＳＴＯフィードバック信号３１５を安全プロセッサ３０２に提供することができる。安全プロセッサ３０２は、ＳＴＯ信号３１４をＳＴＯフィードバック信号３１５と比較して、障害を検出することができる。
【0057】
例示の材料試験システム１００では、可動クロスヘッド２４４及び任意の内部構成要素の移動は、国際規格によって指定されるように、ＳＴＯ信号３１４のアクティブ化後に停止される。本明細書に開示される安全システム２４０のサブシステムのほとんどは、機械を安全に停止させるためにアクチュエータ無効回路３０８をアクティブ化する。加えて、電力増幅器３１０は、ＳＴＯ信号３１４を印加する前にモータ２４２を減速するモータ制動回路３１６を備えることができる。モータ制動回路３１６は、駆動電力の遮断後の機械的慣性による継続した移動を除去することによって、モータ２４２がより制御された方法で停止することを可能にする。制動の事前無効化を使用することによって、モータ２４２への通電遮断後のクロスヘッド２４４の運動が低減又は最小化される。したがって、例示のアクチュエータ無効回路３０８及びモータ制動回路３１６は、「機械類の電気安全規格（Electrical Safety Standard for Machinery）」であるＩＥＣ６０２０４－１規格に定義されているカテゴリー１の停止を提供する。
【0058】
例示の安全プロセッサ３０２は、制動の事前無効化が行われている間、モータ２４２及び／又はモータ制動回路３１６を監視して、モータ２４２が制動していることを確認する。安全プロセッサ３０２が、モータ２４２が制動中に減速していないと判断した場合には、安全プロセッサ３０２は、制動を中止してモータ２４２への通電を直ちに遮断する制動故障軽減を実行する。２段階無効シーケンスに対して制動故障軽減を実施することによって、安全プロセッサ３０２は、制動の効果がない状況において停止距離を短くすることができる。制動の事前無効化が作用しているときに停止距離が最短となるが、制動の事前無効化が完全に作用しているわけではないとき、作用していない制動の事前無効化を伴う２段階シーケンスは、単一段階シーケンス（例えば、接続解除のみ）よりも長い停止距離を有する可能性がある。制動故障軽減の副次的な利点は、この軽減によって、より広範囲の構成要素及びシステムを、制動システムの故障を捕らえることができる制動故障軽減プロセスとともに、高性能の制動に使用することができるという点で、２段階無効シーケンスを実施する際の柔軟性をより高くすることができるということである。
【0059】
例示の安全システム２４０は、緊急停止入力信号３２０を安全プロセッサ３０２に提供する緊急停止部３１８（例えば、ボタン、スイッチ等）を更に備える。緊急停止部３１８は、相補型安全機能である、手動操作される緊急停止ボタンとすることができる。緊急停止部３１８は、シグナリング用の２チャネル冗長性を有する。緊急停止部３１８は、緊急停止スイッチ３２２と、緊急停止検出回路３２４と、アクチュエータ無効回路３２６とを備えることができる。緊急停止部３１８は、安全プロセッサ３０２のハードウェア及び組み込みソフトウェアを使用して独立して制御可能である。例えば、緊急停止検出器３２４からの緊急停止入力信号３２０の検出に応答して、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態を無効状態に設定し、緊急停止出力信号３２１を緊急停止部３１８（例えば、緊急停止スイッチ３２２）に与える。
【0060】
緊急停止スイッチ３２２は、緊急停止出力信号３２１に応答して、モータ２４２を停止させるようにアクチュエータ無効回路３２６及び／又はモータ制動回路３１４を制御する。例示のアクチュエータ無効回路３２６は、モータ制動回路３１４への第１の接続と、アクチュエータ無効回路３０８への第２の冗長接続とを有することができる。アクチュエータ無効回路３２６がトリガーされると、アクチュエータ無効回路３２６は、モータ制動回路３１４をアクティブ化し、制動が行われることを可能にする時間の間、遅延を実施し、その後、アクチュエータ無効回路３０８をアクティブ化し、適用可能なアクチュエータの通電を遮断する。
【0061】
安全プロセッサ３０２を介した制御に加えて又はその代わりに、緊急停止スイッチ３２２は、安全プロセッサ３０２とアクチュエータ無効回路３０８との間のＳＴＯ信号３１４の物理的な割り込み等によって電力増幅器３１０内のアクチュエータ無効回路３０８を直接作動させることができる。安全プロセッサ３０２は、緊急停止検出回路３２４を監視し、ハードウェアの冗長モニタとしての役割を果たす。緊急停止スイッチ３２２が解除されても、材料試験システム１００が無効状態（例えば制限状態）に留まり、モータ２４２の動作を再度有効にするにはユーザー相互作用を必要とするように、安全プロセッサ３０２は、ＳＴＯ信号３１４を出力し、モータ２４２を無効にし続けるようにアクチュエータ無効回路３０８を制御する。
【0062】
例示の材料試験システム１００（例えば、試験装置１０２）は、冗長な又はそれぞれ異なる接点を有するインターロック式ガードシステムと互換性がある。例示の安全システム２４０は、非制限状態において動作している間に材料試験システム１００へのオペレータアクセスに対する物理的バリア及び／又は仮想的バリアを提供するように構成される１つ以上のガード３２８及びガードインターロック３３０を備えることができる。例えば、ガード３２８は、空気圧グリップ２４８及び／又はクロスヘッド２４４（及び／又は他の可動構成要素）の周囲の体積領域（volume）へのアクセスを制御するために開閉される物理的バリアを含むことができる。例示の物理的バリアは、冗長安全スイッチを使用して、保護体積領域をガードするドアが開放されているのか又は閉鎖されているのかを監視することができるガードドアを含む。各ドアスイッチは、（例えば、ガードインターロック３３０によって）動的にパルス化することができ、及び／又は、それ以外に入力装置として収容することができる機械的にリンクされた通常時開放型接点及び通常時閉鎖型接点を有する。パルス化によって、リアルタイムでのガードドアスイッチの妥当性（plausibility）診断チェックが可能になる。
【0063】
加えて又は代替的に、ガード３２８は、体積領域内への侵入の有無について、空気圧グリップ２４８及び／又はクロスヘッド２４４の周囲の体積領域を監視する仮想的ガードを含むことができる。例示の仮想的ガードは、ライトカーテン、近接センサ、及び／又は圧力パッドを含むことができる。仮想的ガードは、アクセスを物理的に妨げるものではないが、仮想的ガードは、ガード信号をガードインターロック３３０に出力し、ガードインターロック３３０は、インターロック信号３３２を安全プロセッサ３０２及び／又はアクチュエータ無効回路３０８に出力する（例えば、上述した緊急停止スイッチ３２２と同様）。
【0064】
インターロック３３０は、アクチュエータ無効回路３０８をトリガーして、モータ２４２の通電を遮断することができる。いくつかの例では、ガードインターロック３３０がもはやトリガーされていないとき、上述した緊急停止スイッチ３２２と同様の方法で、安全プロセッサ３０２は電力増幅器３１０の再有効化を制御する。
【0065】
加えて又は代替的に、例示の安全システム２４０は、オペレータが材料試験システム１００の保護体積領域に入ると、デフォルトで、制限された「セットアップ」状態になることができる。システム１００のアクチュエータを無効にするか又はこのアクチュエータの通電を遮断する代わりに、このセットアップ状態は、速度、圧力、又は他の活動に対して制限を実施する。
【0066】
例示の安全システム２４０は、複数の状態インジケータ２５２及びモードスイッチ２５４を備える。例示の安全プロセッサ３０２は、例えば、モードスイッチ２５４を動的にパルス化してモードスイッチ入力信号３３８（例えば、モードスイッチ２５４のそれぞれについて１つ以上のモードスイッチ入力）を生成又は取得することによってモードスイッチ２５４を監視する。いくつかの例では、モードスイッチ２５４は高信頼性スイッチである。安全プロセッサ３０２は、周期的に、非周期的に、イベント（例えば、材料試験機械の始動時）に応答して、所定のスケジュールに基づいて、及び／又は他の任意の時点に、短絡又は他の障害状態の有無についてモードスイッチ２５４を試験することができる。
【0067】
例示の安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態をオペレータに示すように状態インジケータ２５２を制御する。例えば、安全プロセッサ３０２は、インジケータ信号３４２を状態インジケータ２５２に出力することができる。状態インジケータ２５２がライトである場合には、出力インジケータ信号３４２は、例えば、オン状態、オフ状態、点滅状態、及び／又はライトの他の任意の出力状態になるようにライトのそれぞれを制御することができる。いくつかの例では、安全プロセッサ３０２は、インジケータフィードバック信号３４０を介してインジケータの状態を判断する。例示のインジケータフィードバック信号３４０は、状態インジケータ２５２のそれぞれがオンであるのか、オフであるのか、短絡しているのか、開回路であるのか、及び／又はインジケータ２５２の他の任意のステータス若しくは状態であるのかを安全プロセッサ３０２に示すことができる。状態インジケータ２５２のうちの１つ以上が命令された適切な状態にないとプロセッサが判断した場合には、安全プロセッサ３０２は、制限状態になるように材料試験システムを制御し、通知を（例えば、制御パネル２５０又は他の通知を介して）オペレータに提供する。
【0068】
安全システム２４０は、材料試験システム１００の構成要素に電力を提供する電源（例えば、ＤＣ電源及びＡＣ電源）を監視する電源モニタ３４４を備える。電源モニタ３４４は、監視される電源がそれぞれの電圧範囲内及び／又は電流範囲内にあるか否かを示す１つ以上の電源ステータス信号３４６を安全プロセッサ３０２及び／又はウォッチドッグ回路３６２（以下で説明される）に提供する。電源のうちの１つ以上が許容範囲外にあると電源モニタ３４４が判断した場合には、安全プロセッサ３０２及び／又はウォッチドッグ回路３６２は、材料試験システム１００を無効にし、オペレータにアラートすることができる。
【0069】
例示の安全システム２４０は、１つ以上の速度センサ３４８を更に備える。例示の速度センサ（複数の場合もある）３４８は、一体化された速度監視センサ、冗長の速度監視センサ、及び／又はそれぞれ異なる速度監視センサとすることができる。速度センサ（複数の場合もある）３４８は、クロスヘッド速度を表す速度信号（複数の場合もある）３５０を安全プロセッサ３０２に提供する。安全プロセッサ３０２は、クロスヘッド２４４が、機械の現在の動作モードによって決まる上限速度（例えば、クロスヘッド移動量限界（複数の場合もある）３５２）を越えないことを確保するために、速度信号（複数の場合もある）３５０を監視する。例えば、上限速度の値は、材料試験システム１００が制限状態にあるのか又は非制限状態にあるのかに依存することができる。いくつかの例では、異なる原理で動作する２つの速度センサを材料試験システム１００において使用して、センサ３４８が共通の原因故障を被ることを防止することができる。各速度センサ３４８の速度信号３５０は、安全プロセッサ３０２によって読み取られて比較され、速度信号３５０が一致していることが検証される。１つの速度センサ３４８が、別の速度センサ３４８と異なる速度を示している場合には、安全プロセッサ３０２は、（例えば、アクチュエータ無効回路３０８を介して）材料試験システム１００を無効にする。
【0070】
例示のクロスヘッド移動量限界（複数の場合もある）３５２は、クロスヘッド２４４の位置に関する限界を指定する移動量限界を含むことができる。クロスヘッド移動量限界（複数の場合もある）３５２に達すると、安全プロセッサ３０２は、クロスヘッド２４４の運動を停止する。いくつかの例では、クロスヘッド移動量限界（複数の場合もある）３５２は、トリガーされる限界の数が、クロスヘッド移動量限界（複数の場合もある）３５２をどの程度越えているかを示すマルチレベル限界である。いくつかの例では、第１レベル限界は、モータ２４２等の適用可能なアクチュエータ（又は全てのアクチュエータ）の動作を停止させるように安全プロセッサ３０２によってハンドリングされる。クロスヘッド２４４が、第１レベル限界を越えて移動し続け、第２レベル限界（例えば、許容可能範囲の外側の第１レベル限界よりも遠くにある）に達すると、クロスヘッド移動量限界３５２は、アクチュエータ無効回路３０８及び／又はモータ制動回路３１６、及び／又はアクチュエータ無効回路３２６への直接接続（例えば、ハードウェア接続）をトリガーして、モータ２４２の２相無効化をトリガーすることができる。
【0071】
材料試験システム１００が自動把持（例えば、空気圧動力供給型グリップ、油圧動力供給型グリップ、電気動力供給型グリップ、電気機械動力供給型グリップ、電磁動力供給型グリップ等）を備えるいくつかの例では、安全システム２４０は、マルチ圧力把持方式に従ってグリップアクチュエータを制御するグリップコントローラ３５４を備える。マルチ圧力把持方式は、材料試験試料を材料試験システム１００の空気圧グリップ２４８に設置するときにオペレータへの傷害のリスクを低減（例えば、最小化、除去）する。
【0072】
安全プロセッサ３０２が、セットアップ状態において材料試験システム１００を制御しているとき、安全プロセッサ３０２は、圧力信号３５６をグリップコントローラ３５４に提供する。グリップコントローラ３５４は、グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６を制御することによって、グリップ２４８を介して印加することができる圧力に関する上限を制御する。圧力信号３５６（試料把持力に正比例することができる）は、グリップ２４８を介して試料を把持するには十分な圧力であるが、オペレータに重傷をもたらすには十分でない圧力を可能にするように制限される。逆に、安全プロセッサ３０２が、注意状態又は試験状態において材料試験システム１００を制御しているとき、安全プロセッサ３０２は、試験中に試験試料を把持するのに使用されるより高い圧力をグリップコントローラ３５４に可能にさせる圧力信号３５６を提供する。例示のグリップコントローラ３５４は、メインシステム圧力を（例えば、圧力センサ（複数の場合もある）３５８を介して）監視することができ、及び／又は、空気圧グリップ（複数の場合もある）２４８（例えば、上側グリップ及び下側グリップ）における圧力（複数の場合もある）を監視することができる。グリップコントローラ３５４は、命令された圧力が実施されていることを検証するために、圧力信号３６０を安全プロセッサ３０２に供給する。
【0073】
いくつかの例では、グリップコントローラ３５４は、フットペダルスイッチを使用したオペレータ入力を介して制御される。例えば、フットペダルスイッチは、空気圧グリップ（複数の場合もある）２４８を介した圧力印加及び圧力解除を行う個別のスイッチを備えることができる。これらのスイッチは、スイッチ間の妥当性のチェック及び／又はスイッチ内の潜在的な障害（例えば、電気的障害）の監視を行うために動的にパルス化することができる機械的にリンクされたスイッチとすることができる。
【0074】
安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００への電力が無効にされると、グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６の通電を遮断するようにグリップコントローラ３５４を更に制御する。例えば、安全プロセッサ３０２は、電力供給を受けているときに加圧を可能にするが、空気圧アクチュエータの場合に、材料試験システム１００が電力供給を受けていないときは空気圧グリップ（複数の場合もある）２４８が把持力を印加することが妨げられるように通常時は減圧されるように、（例えば、１つ以上の弁、リレー等を介して）グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６を制御することができる。
【0075】
例示の安全システム２４０は、ウォッチドッグ回路３６２を更に備える。ウォッチドッグ回路３６２は、周期的に、非周期的に、１つ以上のイベント若しくはトリガーに応答して、及び／又は他の任意の時点に安全プロセッサ３０２と通信して、安全プロセッサ３０２の動作を検証する。例えば、安全プロセッサ３０２は、ハートビート信号、又はウォッチドッグ回路３６２からの問いかけに対する応答を通信し、安全システム２４０が適切に動作していることをウォッチドッグ回路３６２に示すことができる。ウォッチドッグ回路３６２が、予想された信号を安全プロセッサ３０２から受信しない場合には、ウォッチドッグ回路３６２は、材料試験システム１００を無効にし、オペレータに通知する。
【0076】
例示の安全プロセッサ３０２、例示の緊急停止部３２２、例示のガードインターロック３３０、例示のクロスヘッド移動量限界（複数の場合もある）３５２、及び／又は例示のウォッチドッグ回路３６２は、アクチュエータ無効回路３２６に結合される（例えば、ハードウェアを介して接続される）。安全プロセッサ３０２、緊急停止部３２２、ガードインターロック３３０、クロスヘッド移動量限界（複数の場合もある）３５２、及び／又はウォッチドッグ回路３６２のうちのいずれかが、それぞれの条件が、材料試験システム１００を無効にするために（例えば、緊急停止スイッチ３２２のアクティブ化、ガード３２８のトリッピング、クロスヘッド移動量限界３５２の超過、及び／又はウォッチドッグ回路３６２のトリガー）満たされていると判断すると、アクチュエータ無効回路３２６が使用されて、モータ制動回路３１６及びアクチュエータ無効回路３０８がアクティブ化される。安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態が無効状態であると判断することができる。
【0077】
例示の制御プロセッサ２３８及び安全プロセッサ３０２は、別々のプロセッサとして示されているが、他の例では、制御プロセッサ２３８及び安全プロセッサ３０２は、単一のプロセッサ、又は、制御機能及び安全機能に分割されない一組のプロセッサに組み合わせることができる。さらに、制御プロセッサ２３８、安全プロセッサ３０２、及び／又は組み合わされたプロセッサは、１つ以上の専用機能を実行するアナログ回路及び／又はデジタル回路等の非処理回路を備えることができる。
【0078】
図４Ａ及び図４Ｂは、図１～図３の材料試験システムの状態を制御するために図３の安全プロセッサ３０２によって実行することができる例示の機械可読命令４００を表すフローチャートを示している。例示の命令４００は、複数の所定の状態から材料試験システムの状態を決定し、アクチュエータに対して制限を実施し、アクチュエータの制御を伴う動作の完了に応答して材料試験システムの状態を制限状態のうちの１つに自動的に設定するために実行することができる。
【0079】
ブロック４０２において、材料試験システム１００及び／又は１つ以上のサブシステムの電源をオンにすることができる。材料試験システム１００の電源がオンにされていない場合には、ブロック４０２は、材料試験システム１００がオンにされるまで反復する。材料試験システム１００の電源をオンにされると（ブロック４０２）、ブロック４０４において、安全システム２４０は、材料試験システム１００の状態を無効状態に設定し、１つ以上のアクチュエータ（例えば、モータ２４２、グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６）を無効にする。例えば、安全システム２４０は、アクチュエータ無効化回路３０８をモータ２４２の通電遮断にデフォルト設定することができる。
【0080】
ブロック４０６において、安全プロセッサ３０２が初期化される。例えば、安全プロセッサ３０２は、障害チェック（例えば、入力、出力、及び／又は付属デバイスの開回路及び／又は閉回路のチェック）、冗長性チェック（例えば、冗長入力及び／又は冗長出力が一致しているとの判断）、及び／又は他の初期化プロセスを実行することができる。
【0081】
ブロック４０８において、安全プロセッサ３０２は、何らかの障害が安全システム２４０に検出される（例えば、初期化プロセス中に検出される）か否かを判断する。障害が検出された場合には（ブロック４０８）、ブロック４１０において、安全プロセッサ３０２は障害アラートを（例えば、制御パネル２５０、コンピューティングデバイス１０４等を介して）出力する。例示の命令４００は、その後、終了することができる。
【0082】
障害が検出されないときは（ブロック４０８）、ブロック４１１において、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００を無効状態からセットアップ状態に遷移させるオペレータ入力が受信されているか否かを判断する。例えば、安全プロセッサ３０２は、無効状態から遷移するために１つ以上の指定された入力（例えば、ロック解除ボタンの押圧）を必要とすることができる。オペレータ入力が受信されていない場合には（ブロック４１１）、ブロック４１１は、材料試験システム１００が無効モードに留まっている間反復し、オペレータ入力を待ち受ける。
【0083】
オペレータ入力が受信されると（ブロック４１１）、ブロック４１２において、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態をセットアップ状態に設定する。このセットアップ状態の設定に従って、安全プロセッサ３０２は、アクチュエータ（複数の場合もある）（例えば、モータ２４２）を有効にし、アクチュエータ（複数の場合もある）を制限し、状態を（例えば、状態インジケータ２５２を介して）セットアップ状態として示す。いくつかの例では、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態がセットアップ状態であることに基づいて、オペレータ選択可能入力のうちの対応する入力（例えば、モードスイッチ２５４）を選択的に強調するように制御パネル２５０上の１つ以上の視覚インジケータを制御する。例えば、安全プロセッサ３０２は、セットアップモードにおいてオペレータが使用することができる入力を強調するとともに、セットアップモードにおいて使用することができない入力をあまり強調しないように視覚インジケータを制御することができる。
【0084】
ブロック４１４において、安全プロセッサ３０２は、安全システム２４０の入力信号（例えば、センサ信号３２０、３３２、３３８、３４６、３５０）、フィードバック信号（例えば、フィードバック信号３１５、３４０、３６０）、及び／又は制御信号（例えば、制御プロセッサ２３８からの信号）を監視する。安全プロセッサ３０２は、例えば、安全プロセッサ３０２に材料試験システム１００の状態の変化を認識させるオペレータコマンド及び／又は状態を識別するために上記信号を監視することができる。
【0085】
ブロック４１６において、安全プロセッサ３０２及び／又は制御プロセッサ２３８は、制限を用いて（例えば、低速度又は低圧力において）アクチュエータ（複数の場合もある）を作動させるオペレータ制御信号が受信されているか否かを判断する。例えば、オペレータは、モータ２４２を介して低速ジョグでクロスヘッド２４４を作動させる１つ以上のモードスイッチ２５４を選択することができる。アクチュエータを作動させるオペレータ制御信号が受信されている場合には（ブロック４１６）、ブロック４１８において、制御プロセッサ２３８は、安全プロセッサ３０２によって適用される制限（例えば、速度制限、力制限、オペレータクリアランス制限）に従ってアクチュエータを制御する。
【0086】
ブロック４２０において、安全プロセッサ３０２は、制御される作動の表示を出力する。例えば、安全プロセッサ３０２は、点滅するように状態インジケータ２５２のうちの１つ以上を制御し、コンピューティングデバイス１０４に作動の表示を出力させ、及び／又は他の任意の表示（複数の場合もある）を提供することができる。
【0087】
ブロック４２２において、安全プロセッサ３０２は、安全システム２４０の入力信号（例えば、センサ信号３２０、３３２、３３８、３４６、３５０）、フィードバック信号（例えば、フィードバック信号３１５、３４０、３６０）、及び／又は制御信号（例えば、制御プロセッサ２３８からの信号）を監視する。ブロック４２４において、安全プロセッサ３０２は、作動が終了したか否かを判断する。例えば、安全プロセッサ３０２は、モードスイッチ２５４をパルス化して、オペレータ制御信号のうちの１つ以上が変化したか否かを判断することができ、及び／又は、入力信号及びフィードバック信号を監視して、ガード及び／又はインターロックのトリガー、障害、及び／又は作動の中断を引き起こす他の任意のイベントを識別することができる。作動が終了していない場合には（ブロック４１８）、制御はブロック４１８に戻り、アクチュエータの制御を継続する。
【0088】
作動が終了すると（ブロック４２４）、安全プロセッサ３０２は制御をブロック４１２に戻す。
【0089】
図４Ｂを参照すると、制限を用いてアクチュエータ（複数の場合もある）を作動させるオペレータ制御信号が受信されていない場合には（ブロック４１６）、ブロック４２６において、安全プロセッサ３０２及び／又は制御プロセッサ２３８は、低減された制限を用いて（例えば、高速度又は高圧力において）アクチュエータ（複数の場合もある）を作動させるオペレータ制御信号が受信されているか否かを判断する。例えば、クロスヘッド２４４をより高速でジョグさせるオペレータ入力及び／又は空気圧グリップ２４８を介してより高いクランプ圧力を試験試料に印加するオペレータ入力を受信することができる。加えて又は代替的に、材料試験を行うオペレータ入力及び／又はプログラム入力は、試験状態に入って試験を行う前の期間の間、材料試験システム１００の状態を注意状態として設定することを伴うことができる。低減された制限を用いてアクチュエータ（複数の場合もある）を作動させるオペレータ制御信号が受信されていない場合には（ブロック４２６）、制御はブロック４１２に戻る。
【0090】
低減された制限を用いてアクチュエータ（複数の場合もある）を作動させるオペレータ制御信号が受信された場合には（ブロック４２６）、ブロック４２８において、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態を注意状態に設定し、アクチュエータ制限（複数の場合もある）（例えば、グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６に対する制限）を低減する。いくつかの例では、安全プロセッサ３０２は、注意状態において、モータ２４２及び／又はグリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６を制御プロセッサ２３８によって制御することを可能にすることもできる。例示の安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００が注意状態にあることを示すように状態インジケータ２５２を更に制御する。
【0091】
ブロック４３０において、安全プロセッサ３０２及び／又は制御プロセッサ２３８は、材料試験（例えば、低減された制限を用いる）及び／又は低減された制限を用いる別の動作（例えば、クロスヘッド２４４の高速ジョグ）を行うオペレータ制御信号が受信されたか否かを判断する。例えば、大きな力及び／又は高い圧力を伴うプログラミングされた材料試験を行うオペレータ入力及び／又はコンピューティングデバイス１０４からの入力を受信することができる。
【0092】
材料試験及び／又は別の動作を行うオペレータ制御信号が受信された場合には（ブロック４３０）、ブロック４３２において、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態を試験状態に設定し、アクチュエータ（複数の場合もある）（例えば、モータ２４２、グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６）を有効にする。例示の安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００が試験状態にあることを示すように状態インジケータ２５２を更に制御する。
【0093】
ブロック４３４において、制御プロセッサ２３８は、プログラミングされた試験及び／又は別の動作（例えば、低減及び／又は除去された制限を用いる）を行うようにアクチュエータを制御する。ブロック４３６において、安全プロセッサ３０２は、進行中の材料試験の表示を出力する。例えば、安全プロセッサ３０２は、点滅するように状態インジケータ２５２のうちの１つ以上を制御することができ、コンピューティングデバイス１０４に非制限作動の表示を出力させることができ、及び／又は他の任意の表示（複数の場合もある）を提供することができる。
【0094】
ブロック４３８において、安全プロセッサ３０２は、安全システム２４０の入力信号（例えば、センサ信号３２０、３３２、３３８、３４６、３５０）、フィードバック信号（例えば、フィードバック信号３１５、３４０、３６０）、及び／又は制御信号（例えば、制御プロセッサ２３８からの信号）を監視する。ブロック４４０において、安全プロセッサ３０２は、材料試験及び／又は他の動作が終了したか否かを判断する。例えば、安全プロセッサ３０２は、モードスイッチ２５４をパルス化して、オペレータ制御信号のうちの１つ以上が変化したか否かを判断することができ、及び／又は入力信号及びフィードバック信号を監視して、ガード及び／又はインターロックのトリガー、障害、及び／又は作動の中断を引き起こす他の任意のイベントを識別することができる。作動が終了した場合には（ブロック４４０）、制御は、ブロック４３４に戻って、材料試験及び／又は他の動作を行うことを継続する。
【0095】
作動が終了すると（ブロック４４０）、安全プロセッサ３０２は、状態をセットアップ状態等の制限状態に自動的に変更し、制御をブロック４１２に戻す。
【0096】
図５は、図２及び図３の制御パネル２５０を実装するのに使用することができる一例示のオペレータインターフェース５００を示している。オペレータインターフェース５００は、例示の試験装置１０２に取り付けることもできるし、試験装置に近接して配置することもできるし、及び／又は試験装置１０２から遠隔に配置することもできる。例えば、オペレータインターフェース５００は、試験装置１０２のベース上に組み込み式のオペレータパネル又はスイッチとして実装することができる。
【0097】
例示のオペレータインターフェース５００は、入力を図２及び／又は図３の制御プロセッサ２３８及び／又は安全システム２４０に提供する複数の入力デバイス（例えば、ボタン、スイッチ等）を備える。例示の入力デバイスは、状態制御ボタン５０２を備える。この状態制御ボタン５０２は、制限状態（例えば、セットアップ状態）から非制限状態（例えば、注意状態、試験状態）への遷移を制御し、非制限状態を伴う動作を実行するために使用されることが要求される場合がある。状態制御ボタン５０２は、非制限状態での材料試験システムの使用を可能にする「ロック解除」ボタン又は安全入力装置とみなすことができる。
【0098】
ジョグボタン５０４、５０６は、クロスヘッド２４４を上方向若しくは下方向（若しくは左方向及び右方向、若しくは他の任意の方位に基づく方向）（方向クロスヘッド移動の場合）、及び／又は、右回転方向若しくは左回転方向（回転クロスヘッド移動の場合）にジョグさせるようにモータ２４２を制御する。ジョグボタン５０４、５０６は、個別に押下されると、クロスヘッド２４４を低速（例えば、安全プロセッサ３０２によって決定される）で上方又は下方に移動させるように制御する。ジョグボタン５０４、５０６が、状態制御ボタン５０２と同時に押下されると、安全プロセッサ３０２は、モータ２４２に対する速度制限を削減し、より高速でのクロスヘッド２４４のジョグを可能にすることができる。例示のジョグボタン５０４、５０６は、方向入力装置としての機能を果たすことができる。クロスヘッド２４４が回転力又は回転運動を提供する例では、方向入力装置は、右回転及び左回転等の回転入力装置を含むことができる。
【0099】
本明細書において使用される場合、「同時に」受信されるとは、双方の入力が任意の所与の時点にアクティブ化又は押下されることを指し、双方のボタンが最初に正確に同じ瞬間に押下されなければならないことを必ずしも指さない。
【0100】
開始ボタン５０８は、材料試験を開始するように制御プロセッサ２３８を制御する。復帰ボタン５１０は、クロスヘッド２４４を所定の位置に復帰させるように制御プロセッサ２３８を制御し、この復帰は、低速又は高速で行うことができる。いくつかの例では、安全プロセッサ３０２は、開始ボタン５０８及び／又は復帰ボタン５１０が状態制御ボタン５０２とともに押下されることを必要とする。停止ボタン５１２は、動作中の試験を停止又は一時停止するように制御プロセッサ２３８を制御する。緊急停止スイッチ５１４は、図３の緊急停止スイッチ３２２を実装するために含めることができる。
【0101】
オペレータインターフェース５００は、材料試験システム１００の現在の状態の表示を出力する状態インジケータ５１６～５２２を更に備える。例示の状態インジケータ５１６～５２２は、安全プロセッサ３０２が判断することができる材料試験システム１００の状態のそれぞれを表すライトである。図５の例では、オペレータインターフェース５００は、無効状態インジケータ５１６と、セットアップ状態インジケータ５１８と、注意状態インジケータ５２０と、試験状態インジケータ５２２とを備える。状態インジケータ５１６～５２２のそれぞれは、材料試験システム１００が対応する状態にあると安全プロセッサ３０２が判断したときに点灯され、現在の状態に対応していない状態インジケータ５１６～５２２は消灯される。
【0102】
図６は、図２及び図３の制御パネル２５０を実装するのに使用することができる別の例示のオペレータインターフェース６００を示している。この例示のオペレータインターフェース６００は、限られた一組の入力デバイス（例えば、ボタン、スイッチ等）を有するハンドセットとすることができる。オペレータインターフェース６００は、例示の試験装置１０２に取り付けることもできるし、試験装置に近接して配置することもできるし、及び／又は試験装置１０２から遠隔に配置することもできる。オペレータインターフェース６００は、状態制御ボタン６０２（例えば、図５の状態制御ボタン５０２と類似又は同一）と、ジョグボタン６０４、６０６（例えば、ジョグボタン５０４、５０６と類似又は同一）と、開始ボタン６０８（例えば、開始ボタン５０８と類似又は同一）と、復帰ボタン６１０（例えば、復帰ボタン５１０と類似又は同一）とを備える。
【0103】
オペレータインターフェース５００、６００は、プログラマブル機能をオペレータに提供するカスタムボタン６１２、又はソフトキーを備えることができる。いくつかの例では、プログラマブル機能は、制限状態のうちの１つ以上の制限を受ける。
【0104】
図７は、材料試験システム１００のスタートアップルーチン中の図１の例示の材料試験システム１００と、図５及び図６のオペレータインターフェースとを示している。材料試験システム１００は、電源を投入され、無効状態において初期化される。無効状態では、無効インジケータ５１６が（例えば、白色に）点灯され、材料試験システムが無効状態にあることを示す。加えて、図１及び図２のコンピューティングデバイス１０４、２００上で実行されるユーザーインターフェース７００は、材料試験システム１００が無効状態にあることを示す目立つ（prominent）動作インジケータ７０２も含む。例示のオペレータインターフェース５００及び６００は、押圧されたときに機能を提供するボタンのみを点灯又は強調する。電源投入ステージ（例えば、無効状態）においては、状態制御ボタン６０２のみが機能している。電力投入イベントに加えて、無効状態は、緊急停止スイッチがトリガーされたとき、ガードシステムがトリガーされたとき、障害に応答して、及び／又は状態を無効状態に設定することによって安全プロセッサ３０２が応答する他の任意のイベントに応答して生じることができる。
【0105】
オペレータが状態制御ボタン６０２を押圧すると、安全プロセッサ３０２は、システムをセットアップ状態に変更する。図８は、材料試験システム１００のセットアップ状態における図１の例示の材料試験システム１００と、図５及び図６のオペレータインターフェース５００、６００とを示している。安全プロセッサ３０２が状態をセットアップ状態に設定した後、安全プロセッサ３０２は、（例えば、青色又は緑色に）点灯してセットアップ状態をオペレータに示すようにセットアップインジケータ５１８を制御する。加えて、ユーザーインターフェース７００は、材料試験システム１００がセットアップ状態（例えば、セットアップの準備完了）にあることを示す目立つ表示８０２を含む。セットアップ状態では、追加の制御ボタンが強調又は点灯され（例えば、ジョグ）、追加の機能が現在利用可能であることを示す。
【0106】
図９は、セットアップ状態において制限された作動を用いてクロスヘッド２４４をジョグさせている間の図１の例示の材料試験システム１００と、オペレータインターフェース５００、６００とを示している。材料試験システム１００がセットアップ状態（例えば、図８に示す）にある間、オペレータは、オペレータインターフェース６００上のジョグボタン６０４、６０６のいずれかを押し、クロスヘッド２４４を所望の位置に移動させるように制御プロセッサ２３８に命令することができる。ジョグボタン６０４、６０６のいずれかが押圧されると、安全プロセッサ３０２は、クロスヘッド２４４の（モータ２４２を介した）移動を限定されたジョグ速度に制限する。ジョグしている間、ユーザーインターフェース７００は、材料試験システム１００がジョグ移動を行っていることを示す目立つ表示９０２を含む。これは、テキスト、表示９０２及び／又はセットアップインジケータ５１８の点滅、及び／又は他の任意の強調を含むことができる。
【0107】
図１０は、注意状態又は試験状態において低減された制限を用いてクロスヘッド２４４をジョグさせている間の図１の例示の材料試験システム１００と、図５及び図６のオペレータインターフェースとを示している。例えば、いくつかの用途では、クロスヘッド２４４を比較的長い距離移動させなければならず、これには、制限された速度でかなりの時間量を要する可能性がある。実際的な必要性に対応し、進行時間を削減し、安全システム２４０を回避しようとする動機をなくすために、安全プロセッサ３０２は、１つ以上の非制限状態において制限を低減して、クロスヘッド２４４の高速ジョグを可能にすることができる。材料試験システム１００が、図９に示すセットアップ状態にある間、オペレータは、状態制御ボタン６０２とジョグボタン６０４、６０６のうちの一方とを同時に押圧することができる。ボタン６０２と６０４又は６０６との組み合わせに応答して、制御プロセッサ２３８は、クロスヘッド２４４を移動させるようにモータ２４２を制御し、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態を試験状態（又は注意状態）に設定し、モータ２４２に適用される制限を低減する。その結果、モータ２４２は、命令された方向により高速でクロスヘッドを移動させることが可能になる。安全プロセッサ３０２は、試験インジケータ５２２（又は注意インジケータ５２０）を点灯及び／又は点滅するように更に制御し、ユーザーインターフェースソフトウェアは、材料試験システム１００がジョグ移動を行っていることを示す目立つ危険インジケータ１００２を含む。これは、テキスト、表示１００２及び／又は試験インジケータ５２２（又は注意インジケータ５２０）の点滅、及び／又は他の任意の強調を含むことができる。いくつかの例では、危険インジケータ１００２は、特定の潜在的な危険を警告するアクティブ警告ラベルを連続して表示することができる。
【0108】
オペレータが状態制御ボタン６０２を解除した場合には、ジョグ移動は、試験状態において低減された制限を用いて継続することができる。オペレータがジョグボタン６０４、６０６を解除すると、制御プロセッサ２３８はジョグ移動を停止し、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態をセットアップ状態に自動的に設定し、制限を元に戻す。いくつかの他の例では、オペレータが状態制御ボタン６０２又はジョグボタン６０４、６０６のいずれかを解除すると、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態をセットアップ状態に自動的に設定し、対応する制限を元に戻す。
【0109】
図１１は、セットアップ状態において制限された作動を用いて空気圧グリップ（例えば、図２の空気圧グリップ２４８）の作動を制御している間の図１の例示の材料試験システム１００と、オペレータインターフェース５００、６００とを示している。図１１に示すように、材料試験システム１００は、点灯されたセットアップインジケータ５１８及びユーザーインターフェース７００におけるインジケータ８０２によって示すように、セットアップ状態にある（図８と同様）。図１１の例は、空気圧グリップ（複数の場合もある）２４８を閉じる及び／又は開くようにグリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６を制御するためにオペレータによって使用することができるフットペダル１１０２の形態のオペレータインターフェースを更に含む。オペレータは、試料１１０４を挿入し、フットペダル１１０２を押下して空気圧グリップ２４８を閉じる。例示の制御プロセッサ２３８は、試料１１０４に対して空気圧グリップ２４８を閉じるようにグリップアクチュエータ２４６を制御する。セットアップ状態では、安全プロセッサ３０２は、グリップアクチュエータ（複数の場合もある）２４６によって印加することができる空気圧と、空気圧グリップ（複数の場合もある）２４８によって印加することができるグリップ力とを制限するようにグリップコントローラ３５４を制御する。材料処理システム１００の状態がセットアップ状態に留まっている間、安全プロセッサ３０２は、空気圧が上限を越えないことを確保するために、印加される圧力を（例えば、圧力センサ３５８を介して）監視する。
【0110】
図１２は、注意状態又は試験状態において低減された制限を用いて空気圧グリップ２４８の作動を制御している間の図１の例示の材料試験システム１００と、オペレータインターフェース５００、６００とを示している。図１２の例では、試料１１０４は、空気圧グリップ２４８に握持され、（図１１に関して論述したように）低い圧力設定で閉じられる。オペレータは、状態制御ボタン６０２を押圧することによって高圧力クランププロセスを開始することができる。安全プロセッサ３０２は、状態制御ボタン６０２が押されたことを確認し、これに応答して、グリップアクチュエータ２４６に対する制限を低減し、グリップ圧力の増加を可能にする。安全プロセッサ３０２は、注意インジケータ５２０も制御し（例えば、黄色）、ユーザーインターフェース７００は、材料試験システム１００が注意状態（又は別の非制限状態）にあることを示す目立つインジケータ１２０２を表示する。これは、テキスト、表示１２０２及び／又は注意インジケータ５２０の点滅、及び／又は他の任意の強調を含むことができる。安全プロセッサ３０２及び／又は制御プロセッサ２３８は、開始ボタン５０８、６０８及び／又は復帰ボタン５１０、６１０を強調して、ボタン５０８、６０８、５１０、６１０がオペレータによる使用に利用可能である（例えば、押されると機能を実行する）ことを示すことができる。
【0111】
高圧力クランプを行った後、例示の安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００の状態をセットアップ状態に設定し、関連付けられた制限をアクチュエータ（複数の場合もある）２４２、２４６に適用することができる。
【0112】
図１３Ａ、図１３Ｂ、及び図１３Ｃは、材料試験を開始するためにセットアップ状態から注意状態及び試験状態に進行中の図１の例示の材料試験システム１００と、オペレータインターフェース５００、６００とを示している。図１３Ａに示す例示のセットアップ状態は、試料１３０２がグリップ２４８に握持され、高圧力設定で閉じられていることを除いて、図８に示すセットアップ状態と同様又は同一のものとすることができる。
【0113】
オペレータは、最初に状態制御ボタン６０２を押圧し、次に開始ボタン６０８を押圧することによって材料試験を開始することができる。安全プロセッサ３０２は、状態制御ボタン６０２の押圧に応答して注意インジケータ５２０を点灯するように制御し（図１３Ｂ）、ユーザーインターフェース７００は、注意状態の表示１３０４（例えば、黄色の枠線及び／又はアクティブ警告のオーバーレイ）を表示する。開始ボタン６０８のその後の押圧に応答して、安全プロセッサ３０２は、次に、試験インジケータ５２２の点灯に移行し（図１３Ｃ）、ユーザーインターフェース７００は、試験状態の表示１３０６（例えば、赤色の枠線及び／又はアクティブ警告のオーバーレイ）を表示する。制御プロセッサ２３８は、次に、安全プロセッサ３０２が状態を試験状態（例えば、非制限駆動モード）に設定すると、構成された試験の実行に進むことができる。ユーザーインターフェース７００におけるオーバーレイは、ユーザーが進行中の試験測定をユーザーインターフェース７００上で観察することを可能にするために、或る期間の後に除去することができる。一方、安全プロセッサ３０２は、試験中に他の視覚警告、可聴警告、及び／又はそれ以外の知覚可能警告の提供（例えば、試験インジケータ５２２の表示又は点滅、ユーザーインターフェース７００上の表示１３０６のような赤色の枠線の表示又は点滅）を継続することができる。
【0114】
いくつかの例では、制御プロセッサ２３８は、伸び計の除去等の試料１３０２とのオペレータインタラクション用に試験を一時停止する試験方法を用いて構成することができる。試験が、インタラクションが必要とされる点に達すると、制御プロセッサ２３８は、試験を一時停止する（例えば、モータ２４２による作動を中止する）。一時停止点に達すると、安全プロセッサ３０２は、材料試験システム１００をセットアップ状態に設定し、ユーザーインターフェース７００は、試験が一時停止されていることを示すものを表示する。加えて又は代替的に、安全プロセッサ３０２は、試験が一時停止状態にあり、完了していないことを視覚的に示す（例えば、ライトアップする、点滅する）ようにセットアップインジケータ５１８を制御することができる。
【0115】
オペレータは、その後、状態制御ボタン６０２（例えば、ロック解除）と開始ボタン６０８とを同時に押圧することによって試験を再開することができる。安全プロセッサ３０２及び制御プロセッサ２３８は、その後、上述したような試験の開始と同じインジケータのシーケンスを使用して試験を再開することができる。いくつかの例では、状態制御ボタン６０２が押圧されると、ユーザーインターフェース７００は、システムが注意状態にあることと、試験が一時停止されていることとを示すものを表示する。
【0116】
試験が完了すると、安全プロセッサ３０２は、状態をセットアップ状態に自動的に設定し、関連付けられた制限を適用する。
【0117】
図１４Ａ、図１４Ｂ、及び図１４Ｃは、クロスヘッド２４４を所望の位置に復帰させるためにセットアップ状態から注意状態及び試験状態に進んでいる間の図１の例示の材料試験システムと、図５及び図６のオペレータインターフェース５００、６００とを示している。以前の試験が終了した後、材料試験システム１００は、セットアップインジケータ５１８の点灯によって示されるセットアップ状態に設定される。クロスヘッド２４４は、例えば、前の試験が完了したロケーションに位置決めすることができる。セットアップ状態では、オペレータは、安全プロセッサ３０２によって適用される制限を用いて、試料を除去し、及び／又は、試験装置１０２及び／又はオペレータインターフェース５００、６００とインタラクトすることが可能になる。
【0118】
オペレータがクロスヘッド２４４を所望の位置に復帰させる（例えば、別の試験を行う）準備ができると、オペレータは、状態制御ボタン６０２と復帰ボタン６１０とを同時に又は順次押圧することによって復帰を開始することができる。安全プロセッサ３０２は、状態制御ボタン６０２の押圧に応答して注意インジケータ５２０を点灯する（図１４Ｂ）ように制御し、ユーザーインターフェース７００は、注意状態の表示１４０２（例えば、黄色の枠線及び／又はアクティブ警告のオーバーレイ）を表示する。復帰ボタン６１０のその後の押圧に応答して、安全プロセッサ３０２は、次に、試験インジケータ５２２の点灯（図１４Ｃ）に移行し、ユーザーインターフェース７００は、試験状態の表示１４０４（例えば、赤色の枠線及び／又はアクティブ警告のオーバーレイ）を表示する。制御プロセッサ２３８は、次に、安全プロセッサ３０２が状態を試験状態（例えば、非制限駆動モード）に設定すると、クロスヘッド２４４を低減又は除去された速度制限を用いて移動させるようにモータ２４２を制御することに進むことができる。
【0119】
クロスヘッド２４４が所望の位置（例えば、試験開始位置）に到達した後、安全プロセッサ３０２は、状態をセットアップ状態に自動的に設定する。
【0120】
材料試験システム１００は、有効にされ動作する安全機能を一貫して（例えば、絶えず）有するが、安全システム２４０によって使用されるパラメーターのうちのいくつかは、所望のインタラクション（例えば、デフォルトのジョグ速度よりも低速のジョグ速度）を提供するように調整可能とすることができる。例示のコンピューティングデバイス１０４は、アドミニストレーター又は他の権限を有するオペレータが安全システム２４０のいくつかのパラメーターを制御することを可能にすることができる。
【0121】
コンピューティングシステム１０４は、安全システムパラメーターの構成のためのインターフェースを提供することができるが、例示のコンピューティングシステム１０４は、パラメーターの実施に参加しない。安全システム２４０のパラメーターをデフォルトパラメーターから変更するには、権限を有するオペレータ又はアドミニストレーターは、変更を加えようとする権限を有するオペレータを認証するソフトウェアセキュリティシステムを有効にすることが必要とされる場合がある。
【0122】
セキュリティシステムが有効にされると、オペレータは、ジョグレート、グリップ圧力、制御点（例えば、ローカル又はリモート）、インターロック挙動（可動ガード）、及び／又は材料試験の開始等の動作を行うときの通知を却下するか否か等のパラメーターを変更することができる。変更前及び／又は変更後に、セキュリティシステムは、設定の変更を実施のために安全システム２４０に委ねることを可能にする有効な認証情報の入力を必要とする。安全システム２４０は、構成変更を記憶するためにシャットダウンされる場合があり、その結果、材料試験システム１００の状態は無効状態に変化する。
【0123】
変更用のセキュリティシステムは、アドミニストレーター又は他の権限を有するオペレータが特定のリスクアセスメントと一致した方法で安全システムを構成することを可能にするキーレスシステムであり、標準的なオペレータがこれらの設定を無効にすることを防止する。キーレス管理機能は、キー又は選択制御を使用する従来の安全システムに起こる可能性がある偶然の誤用及び／又は意図的な誤用を防止する。
【0124】
本方法及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実現することができる。本方法及び／又はシステムは、少なくとも１つのコンピューティングシステムにおいて集中的に、又はいくつかの相互接続されたコンピューティングシステムにわたって異なる要素が分散される分散的に、実現することができる。本明細書に記載した方法を実行するように適合された任意の種類のコンピューティングシステム又は他の装置が適している。ハードウェア及びソフトウェアの典型的な組み合わせは、汎用コンピューティングシステムを、ロードされ実行されるとコンピューティングシステムを本明細書に記載した方法を実行するように制御するプログラム又は他のコードとともに、含むことができる。別の典型的な実施態様は、特定用途向け集積回路又はチップを含むことができる。いくつかの実施態様は、非一時的機械可読（例えば、コンピュータ可読）媒体（例えば、フラッシュドライブ、光ディスク、磁気記憶ディスク等）を含むことができ、そうした非一時的機械可読媒体は、機械によって実行可能なコードの１つ以上のラインを記憶し、それにより、機械に、本明細書に記載したようなプロセスを実施させる。本明細書において使用される場合、「非一時的機械可読媒体」という用語は、全てのタイプの機械可読記憶媒体を含み、伝播信号を排除するように定義される。
【0125】
本明細書において使用される場合、「回路（circuit）」及び「回路（circuitry）」という用語は、物理的な電子構成要素（すなわち、ハードウェア）と、ハードウェアを構成することができ、ハードウェアが実行することができ、及び／又は他の方法でハードウェアに関連付けることができる、任意のソフトウェア及び／又はファームウェア（「コード」）とを指す。本明細書において使用される場合、例えば特定のプロセッサ及びメモリは、コードの第１の１つ以上のラインを実行しているとき、第１の「回路」を含むことができ、コードの第２の１つ以上のラインを実行しているとき、第２の「回路」を含むことができる。本明細書において使用される場合、「及び／又は」は、「及び／又は」によって連結されるリストにおける項目のうちの任意の１つ以上の項目を意味する。一例として、「ｘ及び／又はｙ」は、３つの要素の組｛（ｘ），（ｙ），（ｘ，ｙ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「ｘ及び／又はｙ」は、「ｘ及びｙのうちの一方又は両方」を意味する。別の例として、「ｘ、ｙ及び／又はｚ」は、７つの要素の組｛（ｘ），（ｙ），（ｚ），（ｘ，ｙ），（ｘ，ｚ），（ｙ，ｚ），（ｘ，ｙ，ｚ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「ｘ、ｙ及び／又はｚ」は、「ｘ、ｙ及びｚのうちの１つ以上」を意味する。本明細書において使用される場合、「例示的な」という用語は、非限定的な例、事例又は例証としての役割を果たすことを意味する。本明細書において使用される場合、「例えば」という用語は、１つ以上の非限定的な例、事例又は例証のリストを開始する。本明細書において使用される場合、回路は、或る機能を実施するために必要なハードウェア及びコード（いずれかが必要である場合）を含む場合はいつでも、その機能の実施が（例えば、ユーザーが構成可能な設定、工場トリム等により）無効にされる又は有効にされていないか否かにかかわらず、回路はその機能を実行するように「動作可能」である。
【0126】
本方法及び／又はシステムを、或る特定の実施態様を参照して記載してきたが、当業者であれば、本方法及び／又はシステムの範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができること及び均等物に置き換えることができることを理解するであろう。例えば、開示した例のブロック及び／又は構成要素を、組み合わせ、分割し、再配置し、及び／又は他の方法で変更することができる。加えて、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の教示に対して特定の状況又は材料を適合させるように多くの改変を行うことができる。したがって、本方法及び／又はシステムは、開示されている特定の実施態様に限定されない。代わりに、本方法及び／又はシステムは、字義どおりにでも均等論のもとにおいても、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施態様を含む。
上述の実施形態は下記のようにも記載され得るが下記には限定されない。
［構成１］
材料試験システムであって、
該材料試験システムのオペレータアクセス可能構成要素を制御するように構成されるアクチュエータと、
１つ以上のプロセッサであって、
オペレータコマンド又は材料試験プロセスのうちの少なくとも一方に基づいて前記アクチュエータを制御し、
複数の入力に基づいて、１つ以上の非制限状態及び１つ以上の制限状態を含む複数の所定の状態から該材料試験システムの状態を決定し、
該材料試験システムの前記状態が前記制限状態のうちの１つであるときに、前記アクチュエータに対して制限を実施し、
前記アクチュエータの制御を伴う動作の完了に応答して、該材料試験システムの前記状態を前記制限状態のうちの１つに自動的に設定する、
ように構成される、１つ以上のプロセッサと、
を備える、材料試験システム。
［構成２］
前記動作は、材料試験プロセス、オペレータによって制御される作動、前記材料試験システムの電源オン、又は前記材料試験システムのリセットのうちの１つ以上を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成３］
複数のオペレータ選択可能入力を備えるオペレータインターフェースを更に備え、前記オペレータ選択可能入力のうちの１つ以上は、前記オペレータコマンドを生成するように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成４］
前記オペレータインターフェースは、動作インジケータを備え、前記１つ以上のプロセッサは、動作が行われていることを示すように又は前記動作が行われていることの識別情報を出力するように前記動作インジケータを制御するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成５］
前記複数のオペレータ選択可能入力は、第１の入力及び第２の入力を含み、前記１つ以上のプロセッサは、前記第１の入力及び前記第２の入力が同時に受信されたときに、前記アクチュエータに対する制限を低減するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成６］
前記第１の入力は、安全入力を含み、前記第２の入力は、前記アクチュエータを制御する方向性入力を含む、構成５に記載の材料試験システム。
［構成７］
前記オペレータインターフェースは、危険インジケータを備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記アクチュエータに対する前記制限が低減されている間、前記危険インジケータを制御するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成８］
移動して前記試験対象材料を位置決めするように又は前記試験対象材料に力を印加するように構成されるクロスヘッドを更に備え、前記アクチュエータは、前記クロスヘッドを駆動するように構成され、前記セットアップ状態における前記アクチュエータに対する前記制限は、前記クロスヘッドの移動速度に対する上限を含む、構成３に記載の材料試験システム。
［構成９］
前記オペレータインターフェースは、前記オペレータ選択可能入力のうちの対応するものを選択的に強調するように構成される１つ以上の視覚インジケータを更に備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記材料試験システムの前記状態に基づいて前記オペレータ選択可能入力のうちの対応するものを強調するように前記視覚インジケータのうちの１つ以上を制御するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成１０］
前記１つ以上のプロセッサは、前記オペレータインターフェースへの既定の入力に応答して、前記状態を前記制限状態のうちの１つから前記非制限状態のうちの１つに遷移させるように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成１１］
前記オペレータインターフェースは、前記材料試験システムの現在の状態の表示を出力するように構成される状態インジケータを備える、構成３に記載の材料試験システム。
［構成１２］
前記オペレータアクセス可能構成要素は、試験対象材料を握持するように構成される自動グリップを含み、前記アクチュエータは、前記自動グリップを作動させるように構成され、前記１つ以上のプロセッサは、
前記状態が前記制限状態のうちの前記１つであるときは、前記自動グリップによって印加することができる把持力を閾値把持力未満に限定し、
前記状態が前記非制限状態のうちの１つであるときは、前記自動グリップによって試験対象材料に印加することができる前記把持力が前記閾値把持力を越えることを可能にする、
ように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１３］
前記１つ以上のプロセッサは、該１つ以上のプロセッサが前記非制限状態のうちの１つに入ったことに応答して、前記把持力を試験グリップ圧力に増加させるように前記自動グリップを制御するように構成される、構成１２に記載の材料試験システム。
［構成１４］
前記アクチュエータは、電気モータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、リレー、又はスイッチのうちの少なくとも１つを含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１５］
前記１つ以上のプロセッサは、前記１つ以上の制限状態において前記１つ以上のプロセッサによって実施される１つ以上の制限の前記オペレータによる変更を防止するように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１６］
前記１つ以上のプロセッサは、前記材料試験システムのクロスヘッドのジョグレート、前記材料試験システムの自動グリップのグリップ圧力、又は前記材料試験システムにおけるインターロックのトリガーに応答して行われる動作のうちの１つ以上の、権限を有するユーザーによる変更を許可するように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１７］
前記１つ以上の制限状態は、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータを無効にする無効状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータの動作を制限するセットアップ状態と、
を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１８］
前記１つ以上の非制限状態は、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータに対する前記制限を低減する注意状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータに対する前記制限を低減し、材料試験を行うように前記アクチュエータを制御する試験状態と、
を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１９］
前記１つ以上のプロセッサは、
前記アクチュエータの前記制御を実行するように構成される制御プロセッサと、
前記材料試験システムの前記状態の前記決定と、前記アクチュエータに対する前記制限の実施と、前記材料試験システムの前記状態の設定とを行うように構成される１つ以上の安全プロセッサと、
を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成２０］
材料試験システムであって、
該材料試験システムのオペレータアクセス可能構成要素を制御するように構成されるアクチュエータと、
該材料試験システムの現在の状態の表示を出力するように構成されるオペレータインターフェースと、
１つ以上のプロセッサであって、
該材料試験システムの動作に関連した複数の入力を監視し、
前記複数の入力及び材料試験プロセスに基づいて、複数の所定の状態から該材料試験システムの状態を設定する、
ように構成される、１つ以上のプロセッサと、
を備え、
前記所定の状態は、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータを無効にし、前記オペレータインターフェースを介して無効状態の表示を出力する該無効状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータの動作を制限し、前記オペレータインターフェースを介してセットアップ状態の表示を出力する該セットアップ状態と、
のうちの１つ以上と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータの動作に対する制限を低減し、前記オペレータインターフェースを介して注意状態の表示を出力する該注意状態と、
前記１つ以上のプロセッサが材料試験を行うように前記アクチュエータを制御し、前記オペレータインターフェースを介して試験状態の表示を出力する該試験状態と、
のうちの１つ以上と、
を含む、材料試験システム。
上述の実施形態は下記のようにも記載され得るが下記には限定されない。
［構成１］
材料試験システムであって、
該材料試験システムのオペレータアクセス可能構成要素を制御するように構成されるアクチュエータと、
１つ以上のプロセッサであって、
オペレータコマンド又は材料試験プロセスのうちの少なくとも一方に基づいて前記アクチュエータを制御し、
複数の入力に基づいて、１つ以上の非制限状態及び１つ以上の制限状態を含む複数の所定の状態から該材料試験システムの状態を決定し、
該材料試験システムの前記状態が前記制限状態のうちの１つであるときに、前記アクチュエータに対して制限を実施し、
前記アクチュエータの制御を伴う動作の完了に応答して、該材料試験システムの前記状態を前記制限状態のうちの１つに自動的に設定する、
ように構成される、１つ以上のプロセッサと、
を備える、材料試験システム。
［構成２］
前記動作は、材料試験プロセス、オペレータによって制御される作動、前記材料試験システムの電源オン、又は前記材料試験システムのリセットのうちの１つ以上を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成３］
複数のオペレータ選択可能入力を備えるオペレータインターフェースを更に備え、前記オペレータ選択可能入力のうちの１つ以上は、前記オペレータコマンドを生成するように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成４］
前記オペレータインターフェースは、動作インジケータを備え、前記１つ以上のプロセッサは、動作が行われていることを示すように又は前記動作が行われていることの識別情報を出力するように前記動作インジケータを制御するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成５］
前記複数のオペレータ選択可能入力は、第１の入力及び第２の入力を含み、前記１つ以上のプロセッサは、前記第１の入力及び前記第２の入力が同時に受信されたときに、前記アクチュエータに対する制限を低減するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成６］
前記第１の入力は、安全入力を含み、前記第２の入力は、前記アクチュエータを制御する方向性入力を含む、構成５に記載の材料試験システム。
［構成７］
前記オペレータインターフェースは、危険インジケータを備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記アクチュエータに対する前記制限が低減されている間、前記危険インジケータを制御するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成８］
移動して前記試験対象材料を位置決めするように又は前記試験対象材料に力を印加するように構成されるクロスヘッドを更に備え、前記アクチュエータは、前記クロスヘッドを駆動するように構成され、前記セットアップ状態における前記アクチュエータに対する前記制限は、前記クロスヘッドの移動速度に対する上限を含む、構成３に記載の材料試験システム。
［構成９］
前記オペレータインターフェースは、前記オペレータ選択可能入力のうちの対応するものを選択的に強調するように構成される１つ以上の視覚インジケータを更に備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記材料試験システムの前記状態に基づいて前記オペレータ選択可能入力のうちの対応するものを強調するように前記視覚インジケータのうちの１つ以上を制御するように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成１０］
前記１つ以上のプロセッサは、前記オペレータインターフェースへの既定の入力に応答して、前記状態を前記制限状態のうちの１つから前記非制限状態のうちの１つに遷移させるように構成される、構成３に記載の材料試験システム。
［構成１１］
前記オペレータインターフェースは、前記材料試験システムの現在の状態の表示を出力するように構成される状態インジケータを備える、構成３に記載の材料試験システム。
［構成１２］
前記オペレータアクセス可能構成要素は、試験対象材料を握持するように構成される自動グリップを含み、前記アクチュエータは、前記自動グリップを作動させるように構成され、前記１つ以上のプロセッサは、
前記状態が前記制限状態のうちの前記１つであるときは、前記自動グリップによって印加することができる把持力を閾値把持力未満に限定し、
前記状態が前記非制限状態のうちの１つであるときは、前記自動グリップによって試験対象材料に印加することができる前記把持力が前記閾値把持力を越えることを可能にする、
ように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１３］
前記１つ以上のプロセッサは、該１つ以上のプロセッサが前記非制限状態のうちの１つに入ったことに応答して、前記把持力を試験グリップ圧力に増加させるように前記自動グリップを制御するように構成される、構成１２に記載の材料試験システム。
［構成１４］
前記アクチュエータは、電気モータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、リレー、又はスイッチのうちの少なくとも１つを含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１５］
前記１つ以上のプロセッサは、前記１つ以上の制限状態において前記１つ以上のプロセッサによって実施される１つ以上の制限の前記オペレータによる変更を防止するように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１６］
前記１つ以上のプロセッサは、前記材料試験システムのクロスヘッドのジョグレート、前記材料試験システムの自動グリップのグリップ圧力、又は前記材料試験システムにおけるインターロックのトリガーに応答して行われる動作のうちの１つ以上の、権限を有するユーザーによる変更を許可するように構成される、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１７］
前記１つ以上の制限状態は、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータを無効にする無効状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータの動作を制限するセットアップ状態と、
を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１８］
前記１つ以上の非制限状態は、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータに対する前記制限を低減する注意状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータに対する前記制限を低減し、材料試験を行うように前記アクチュエータを制御する試験状態と、
を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成１９］
前記１つ以上のプロセッサは、
前記アクチュエータの前記制御を実行するように構成される制御プロセッサと、
前記材料試験システムの前記状態の前記決定と、前記アクチュエータに対する前記制限の実施と、前記材料試験システムの前記状態の設定とを行うように構成される１つ以上の安全プロセッサと、
を含む、構成１に記載の材料試験システム。
［構成２０］
材料試験システムであって、
該材料試験システムのオペレータアクセス可能構成要素を制御するように構成されるアクチュエータと、
該材料試験システムの現在の状態の表示を出力するように構成されるオペレータインターフェースと、
１つ以上のプロセッサであって、
該材料試験システムの動作に関連した複数の入力を監視し、
前記複数の入力及び材料試験プロセスに基づいて、複数の所定の状態から該材料試験システムの状態を設定する、
ように構成される、１つ以上のプロセッサと、
を備え、
前記所定の状態は、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータを無効にし、前記オペレータインターフェースを介して無効状態の表示を出力する該無効状態と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータの動作を制限し、前記オペレータインターフェースを介してセットアップ状態の表示を出力する該セットアップ状態と、
のうちの１つ以上と、
前記１つ以上のプロセッサが前記アクチュエータの制御を可能にし、前記アクチュエータの動作に対する制限を低減し、前記オペレータインターフェースを介して注意状態の表示を出力する該注意状態と、
前記１つ以上のプロセッサが材料試験を行うように前記アクチュエータを制御し、前記オペレータインターフェースを介して試験状態の表示を出力する該試験状態と、
のうちの１つ以上と、
を含む、材料試験システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
