CN102778394A - 材料试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以减少负荷构件的移动量的误差的材料试验机。旋转编码器(51)输出的信号被输入至脉冲重复频率变换电路(60)之后，被输出给计数器(62)，从而被计数。之后，计数器(62)的计数值被换算为基台(21)的移动量(移动距离)，并被显示在显示部(36)上。在本发明所涉及的材料试验机中，通过利用脉冲重复频率变换电路(60)变换旋转编码器(51)输出的信号，降低了旋转编码器(51)的每旋转一周的输出脉冲数的偏差，该偏差产生的原因在于，滑轮(53)的直径误差或拉绳(52)的粗细不同导致的直径误差等构成行程检测器(34)的各构件所具有的误差。

Description

材料试验机

技术领域

本发明涉及一种对试验片进行拉伸试验或者压缩试验的材料试验机。

背景技术

这样的材料试验机具有：基台、通过支柱与该基台连接的上部滑块、使上部滑块与基台同步地升降的柱塞式油缸(ラムシリンダ)、能够沿着支柱升降的下部滑块、使该下部滑块升降的一对螺纹杆、检测基台或者上部滑块与下部滑块之间所担负的试验力的力检测传感器。

在该材料试验机进行拉伸试验时，在通过被配设在上部滑块上的上夹持件和被配设在下部滑块上的下夹持件夹持试验片的两端的状态下，通过柱塞式油缸的驱动使得上部滑块相对于下部滑块上升。另一方面，在该材料试验机进行压缩试验时，在将试验片配置在下部滑块和基台之间的状态下，通过柱塞式油缸的驱动使得基台相对于下部滑块上升。

在这样的材料试验机中，为了进行使柱塞式油缸以一定的速度完成一行程的定速控制试验，设置有检测柱塞式油缸的行程量的滑枕行程(ラムストロ一ク)检测装置。作为这种滑枕行程检测装置，已知有包含以下构件的装置：一端被固定在基台上、另一端被固定在与基台一起升降的保持构件上的拉绳；插入安装于该保持构件的连接点的缓冲用弹性体；卷绕拉绳并随着拉绳的移动而旋转的滑轮；以及检测该滑轮的旋转的旋转编码器(参照专利文献1)。另外，缓冲用弹性体是用来防止拉绳松弛而对拉绳赋予规定的张力的构件。具有这样的构成的滑枕行程检测装置也被称为所谓的拉绳式位移检测器。

又，作为拉绳式位移检测器，已知有专利文献2所述的进行拉伸试验的材料试验机的延伸测量装置。在该延伸测量装置中，拉绳被绕卷在被固定在支柱的上部的滑轮上，该支柱竖立设置于基台上。而且，拉绳的一端通过能够移动地配设于导杆上的杆与为了将拉伸负载赋予试验片而进行升降的滑块连接，拉绳的另一端连接有用来对拉绳赋予规定的张力的砝码(秤砣)，所述导杆竖立设置于基台上。随着拉绳的移动而旋转的滑轮的旋转通过旋转编码器检测出。

在这样的拉绳式位移检测器中，拉绳由于基台、滑块等的负荷构件的升降而移动。而且，伴随着拉绳的移动的滑轮的旋转被传递给旋转编码器，与旋转量相应的数量的脉冲被输出给控制电路等。这样的话，就能够知道基台的移动量即油缸的行程量、滑块的移动量即试验片的延伸量(位移量)。另外，滑轮每旋转一周的负荷构件的移动量为对滑轮的直径和拉绳的直径的合计乘以圆周率所得到的值。因此，旋转编码器每旋转一周的负荷构件的移动量也能够预先通过计算求出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实公平4-21091号公报

专利文献2：日本特开平11-281349号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，滑轮的直径以及圆周长含有加工误差，拉绳的直径基于拉绳自身的延伸率而变化。因此，旋转编码器每旋转一周的脉冲数由于各个位移检测器的不同而不一致，现实的旋转编码器每旋转一周的负荷构件的移动量也与计算值有微小的不同。这样，对旋转编码器每旋转一周的柱塞式油缸的行程精度、试验片的位移检测精度造成影响。相对于此，为了将行程精度、位移检测精度控制在规定值以内，实施了预先准备多个直径不同的拉绳，适当地更换为能够确保目标精度的拉绳等的应对，但是存在拉绳的更换较费功夫这样的问题。又，也考虑使滑轮的加工精度更加精密，但存在装置价格变贵这样的问题。

进一步，将滑轮的旋转中心准确地配置在旋转编码器的旋转中心在技术上是极其困难的。因此，在滑轮的旋转中心和旋转编码器的旋转中心之间产生微小的偏差。这样的滑轮与旋转编码器的旋转轴的偏心所导致的旋转编码器旋转未满一周的拉绳移动量的误差也对行程精度、位移检测精度造成影响。

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种可以降低负荷构件的移动量的误差的材料试验机。

解决课题的手段

技术方案1所记载的发明为一种材料试验机，其在相互相对的负荷构件之间配设试验片，通过采用驱动器使所述负荷构件的一方升降来进行拉伸或者压缩试验，包括：拉绳，所述拉绳与通过所述驱动器的驱动进行升降的负荷构件相连接，在被赋予张力的状态下被卷绕在滑轮上，随着所述负荷构件的升降而移动；检测单元，所述检测单元与所述滑轮连接，检测所述滑轮的旋转并输出信号；脉冲重复频率变换部，所述脉冲重复频率变换部变换所述检测单元所输出的信号的脉冲重复频率；和计数处理部，所述计数处理部对由所述脉冲重复频率变换部变换了的信号进行计数，且将该计数值换算为通过所述驱动器的驱动而升降的负荷构件的移动量。

技术方案2所记载的发明为，根据技术方案1所述的材料试验机，其中，所述脉冲重复频率变换部具有电子齿轮，所述材料试验机还具有将所述电子齿轮的电子齿轮分子的值变更为预先规定的多个值内的某一个的切换单元。

技术方案3所记载的发明为，根据技术方案1所述的材料试验机，其中，所述脉冲重复频率变换部具有电子齿轮，所述材料试验机还具有补正单元，所述补正单元对所述电子齿轮的电子齿轮分子的值进行补正，将补正后的电子齿轮分子的值赋予给所述脉冲重复频率变换部。

技术方案4所记载的发明为，根据技术方案3所述的材料试验机，其中，所述检测单元为旋转编码器，所述补正单元根据预先存储在存储单元中的使所述旋转编码器旋转一周的相位与由所述旋转编码器的旋转角的函数表示的补正值相对应的校正值表格，确定与所述旋转编码器的旋转角相对应的电子齿轮分子的值。

技术方案5所记载的发明为，根据技术方案3所述的材料试验机，其中，所述检测单元为旋转编码器，所述补正单元设定预先存储在存储单元中的所述旋转编码器旋转一周的正弦波的相位和正弦波的大小以及偏移量，根据正弦波的相位、正弦波的大小以及偏移量，计算出由所述旋转编码器的旋转角的函数表示的补正值，确定与所述旋转编码器的旋转角相对应的电子齿轮分子的值。

技术方案6所记载的发明为一种材料试验机，其在相互相对的负荷构件之间配设试验片，通过采用驱动器使所述负荷构件的一方升降来进行拉伸或者压缩试验，包括：滑轮，所述滑轮被配设在基座构件上；拉绳，所述拉绳被支撑在支撑构件上，所述支撑构件垂直设置在通过驱动器的驱动进行升降的负荷构件上，所述拉绳的两端被固定，且其中央部被卷绕在所述滑轮上；弹性构件，所述弹性构件介装在所述拉绳的至少一方的连接点上；检测单元，所述检测单元检测所述滑轮的旋转并输出信号；脉冲重复频率变换部，所述脉冲重复频率变换部变换所述检测单元所输出的信号的脉冲重复频率；和计数处理部，所述计数处理部对由所述脉冲重复频率变换部变换了的信号进行计数，且将该计数值换算为通过所述驱动器的驱动而升降的负荷构件的移动量。

技术方案7所记载的发明为，根据技术方案6所述的材料试验机，其中，所述脉冲重复频率变换部具有电子齿轮，所述材料试验机还具有通过变更所述电子齿轮的电子齿轮分子的值来切换变换率的切换单元。

技术方案8所记载的发明为，根据技术方案6所述的材料试验机，其中，所述拉绳的一端被固定在通过所述驱动器的驱动进行升降的负荷构件上，其另一端被固定在所述支撑构件上。

技术方案9所记载的发明为，根据技术方案2或7所述的材料试验机，其中，所述脉冲重复频率变换部包括：累计器，所述累计器对于被输入的每个信号重复进行对加上了所述切换单元所设定的规定的值的电子齿轮分子的正或者负的值加上符号与该电子齿轮分子值的正或者负相反的电子齿轮分母的值这样的动作，将相加后的值作为累计值保持；和选择器，所述选择器根据所述检测单元检测到的信号为正转或反转，选择所述电子齿轮分子以及电子齿轮分母的正或者负的值作为加至累计器的值，根据将所述电子齿轮分子的值加至所述累计值后的值与电子齿轮分母的值的比较输出信号，在将所述电子齿轮分子的正或者负的值加至所述累计值后的值的绝对值与电子齿轮分母的值的2倍相等或者比电子齿轮分母的值的2倍大时，相对于一个输入信号输出两个输出信号，在将所述电子齿轮分子的正或者负的值加至所述累计值后的值的绝对值与电子齿轮分母的值相等或者大于电子齿轮分母的值且小于电子齿轮分母的值的2倍时，相对于一个输入信号输出一个输出信号，在将所述电子齿轮分子的正或者负的值加至所述累计值后的值的绝对值比电子齿轮分母的值小时，相对于两个输入信号输出一个输出信号。

技术方案10所记载的发明为，根据技术方案1或6所述的材料试验机，其中，通过所述驱动器的驱动进行升降的负荷构件为基台。

技术方案11所记载的发明为，根据技术方案1或6所述的材料试验机，其中，所述驱动器为柱塞式油缸。

发明的效果

根据技术方案1～技术方案11所述的发明，通过脉冲重复频率变换部变换检测滑轮的旋转的检测单元所输出的信号的脉冲重复频率，不更换滑轮的拉绳，就可以吸收滑轮以及拉绳的加工误差，降低从拉绳的移动量求得的负荷构件的移动量的误差。

根据技术方案2所述的发明，由于具有变更脉冲重复频率变换部的电子齿轮的电子齿轮分子的值的切换单元，所以可以容易地切换从检测单元输入的脉冲的变换率。

根据技术方案3所述的发明，由于具有补正电子齿轮分子的值的补正单元，因此可以更精密地补正拉绳移动量的误差。

根据技术方案4以及技术方案5的发明，由于具有算出由旋转编码器的旋转角的函数表示的补正值、确定与旋转编码器的旋转角相对应的电子齿轮分子的值的补正单元，所以可以对由于滑轮与旋转编码器的旋转轴的偏心而产生的旋转编码器旋转未满一周的拉绳移动量的误差进行补正。

根据技术方案7所述的发明，由于具有通过变更脉冲重复频率变换部的电子齿轮的电子齿轮分子的值来变更从检测单元输入的脉冲的变换率的切换单元，所以可以容易地切换变换率。

根据技术方案9所述的发明，脉冲重复频率变换具有累计器，由于在将电子齿轮分子的正或者负的值加至累计器所保持的累计值后的值的绝对值为电子齿轮分母的值的2倍以上时，相对于一个输入信号输出两个输出信号，在将电子齿轮分子的正或者负的值加至累计值后的值的绝对值为电子齿轮分母的值的1倍以上且小于2倍时，相对于一个输入信号输出一个输出信号，在将电子齿轮分子的正或者负的值加至累计值后的值的绝对值比电子齿轮分母的值小时，相对于两个输入信号输出一个输出信号，因此能够等间隔地分配一系列的输出信号的不连续点的位置，能够在一定的间隔分散并吸收滑轮以及拉绳的加工误差等，从而能够使得脉冲的整体连接平滑。

附图说明

图1是本发明所涉及的材料试验机的概略图。

图2是图1的A-A截面图。

图3是从滑轮53配设侧观察行程检测器34的图。

图4是行程检测器34的侧视图。

图5是示出本发明的第1实施形态所涉及的材料试验机的从基台21的移动量的检测到向显示部36的显示的概要的图。

图6是脉冲重复频率变换电路60的框图。

图7是对脉冲重复频率变换电路60的动作进行说明的流程图。

图8是表示输入脉冲和输出脉冲的关系的图表。

图9是示出本发明的第2实施形态所涉及的材料试验机的从基台21的移动量的检测到向显示部36的显示的概要的图。

图10是说明旋转编码器51的旋转角的图。

图11是示意性示出使拉绳52移动从而使旋转编码器51旋转了一周时的由校正器检测出的位移量与旋转编码器51的相位的关系的图表。

图12是本发明的第2实施形态所涉及的材料试验机中的脉冲重复频率变换电路60的框图。

图13是示出本发明的第3实施形态所涉及的材料试验机的从基台21的移动量的检测到向显示部36的显示的概要的图。

图14是示意性示出使拉绳52移动从而使旋转编码器51旋转了一周时的由校正器检测出的位移量与旋转编码器51的相位的关系的图表。

符号说明

10试验片

11试验片

21基台

22支柱

23螺纹杆

24上部滑块

25柱塞式油缸

26下部滑块

27电动机

28压盘

31上夹持件

32下夹持件

33压力传感器

34行程检测器

35控制部

36显示部

37操作部

41基座

51旋转编码器

52拉绳

53滑轮

54支撑板

55支架

56螺旋弹簧

60脉冲重复频率变换电路

61旋转开关

62计数器

71控制电路

72累加器

73选择器

74第1比较器

75第2比较器

76寄存器

81地址生成部

90补正电路

91存储器

92存储器

93乘法器

94加法器

95旋转开关

96旋转开关

97旋转开关。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施形态进行说明。图1是本发明所涉及的材料试验机的概略图，图2为其A-A截面图。

该材料试验机具有：基台21、通过一对支柱22与该基台21连接的上部滑块24、作为使基台21与上部滑块24同步升降的驱动器的柱塞式油缸25、能够升降地配置在基台21与上部滑块24之间的下部滑块26、与设置在该下部滑块26的两端的带有未图示的旋转驱动机构的螺母螺合的一对螺纹杆23。另外，下部滑块26构成为，能够利用未图示的电动机或者油压马达使螺母旋转从而进行升降。又，一对螺纹杆23贯通基台21并竖立设置在基座41上。

上部滑块24上设置有上夹持件31，下部滑块26上设置有下夹持件32。被进行拉伸试验的试验片10的两端由这些上夹持件31以及下夹持件32夹持。又，在下部滑块26附加设置有压盘28，被进行压缩试验的试验片11的上下端由该压盘28和基台21推压。

柱塞式油缸25具有这样的构成，即通过对缸室25a供给压力油，柱塞25b伸长。而且，由于柱塞25b伸长，基台21、一对支柱22以及上部滑块24同步上升。由于该基台21以及上部滑块24的上升，在进行拉伸试验时由上夹持件31以及下夹持件32夹持两端的试验片10被赋予拉伸负载，在进行压缩试验时被配置在压盘28和基台21之间的试验片11被赋予压缩负载。该柱塞式油缸25的动作由对柱塞式油缸25供给压力油的油压源38驱动控制。而且，该油压源38由控制部35控制。

此时的试验力通过作为力检测传感器的压力传感器33测量。该测量值被发送给控制部35，根据需要显示于显示部36上。又，此时的基台21以及上部滑块24的移动量通过行程检测器34检测。该检测值被发送给控制部35，并显示于显示部36上。另外，在控制部35中，内置有存储材料试验的信息、试验数据等的各种信息的存储装置、用于制作使材料试验机动作的控制信息的运算处理装置等。

图3是从滑轮配设侧观察行程检测器34的图。图4是行程检测器34的侧视图。

该行程检测器34具有：垂直设置在基台21的下表面、且与基台21一起上下运动的支撑板54；竖立设置在基座41上的支架55；和被固定在支架55上、通过支架55配设在基座41上的旋转编码器51。在旋转编码器51的旋转轴上固定有滑轮53，在滑轮53上绕卷有拉绳52。拉绳52的一端(上端侧)通过螺旋弹簧56被固定在通过柱塞式油缸25的驱动而上下运动的基台21上，拉绳52的另一端被固定在支撑板54的与基台21的连接端相反一侧的端部。又，拉绳52的中央部附近在滑轮53上绕卷一周，通过在基台21侧安装作为弹性构件的螺旋弹簧56，以避免出现松弛。另外，在该实施形态中，拉绳52的一端是直接与基台21连接的，但也可以通过其他构件(例如支撑板54)间接与基台21连接。

基台21通过柱塞式油缸25的驱动而升降时，拉绳52移动，从而使得滑轮53旋转。旋转编码器51作为检测滑轮53的旋转的检测单元起作用，将信号输出给后述的脉冲重复频率变换电路60。另外，该脉冲重复频率变换电路60作为本发明的脉冲重复频率变换部起作用，其配置在控制部35中，通过FPGA(现场可编程门阵列，Field-Programmable GateArray)来实现。

图5是示出本发明的第1实施形态所涉及的材料试验机的从基台21的移动量的检测到向显示部36的显示的概要的图。旋转编码器51输出的信号被输入至脉冲重复频率变换电路60之后，被输出给计数器62，从而被计数。之后，计数器62的计数值被换算为基台21的移动量(移动距离)，并被显示在显示部36上。另外，本发明的计数处理部通过计数器62和被内置在控制部35中的运算处理装置来实现。在本发明所涉及的材料试验机中，通过利用脉冲重复频率变换电路60变换旋转编码器51输出的信号，降低了旋转编码器51的每旋转一周的输出脉冲数的偏差，该偏差产生的原因在于，滑轮53的直径误差或拉绳52的粗细不同导致的直径误差等构成行程检测器34的各构件所具有的误差。

脉冲重复频率变换电路60的脉冲的变换率能够通过旋转开关61来变更。该旋转开关61具有与后述的电子齿轮的电子齿轮分子的值进行加法运算的四位(ビツト)带符号的整数，其作为从-8到+7这十六个等级中选择变换率进行切换的切换单元起作用。

图6为脉冲重复频率变换电路60的框图，图7为说明脉冲重复频率变换电路60的动作流程图。

该脉冲重复频率变换电路60具有电子齿轮和作为累计器的累加器72，对从旋转编码器51输入的信号的每个脉冲进行利用电子齿轮的输出调整，从而进行脉冲重复频率的变换。该脉冲重复频率变换电路60的电子齿轮的电子齿轮分母例如作为固定值被设定为2000。又，旋转开关61被设定为0的情况下，电子齿轮的电子齿轮分子/电子齿轮分母＝2000/2000，通过改变旋转开关61的设定，可以将电子齿轮分子的值变更为1992～2007。另外，电子齿轮分母的值，作为能够吸收由于该材料试验机中的滑轮53或拉绳52的直径误差所导致的旋转编码器51每旋转一周的输出脉冲数的偏差的值被实验性地求出，其并不限定于该实施形态所示的值。

以下，以旋转编码器51向正方向旋转(正转)、旋转开关61被设定为+2的情况为例进行说明。旋转编码器51旋转，A/B相的相位变化时，通过变换器78，UP脉冲被输入给控制电路71，该变换器78脉冲重复频率将旋转编码器51所输出的A/B相的脉冲变换为该脉冲重复频率变换电路60所能够利用的U/D信号(UP/DOWN脉冲)。另外，控制电路71控制着该脉冲重复频率变换电路60的动作。

旋转开关61被设定为+2的情况下，电子齿轮分子的值为2002。UP脉冲被输入控制电路71时(步骤S1)，作为+“分子”的+2002由选择器73选择并被加至由加法器77和寄存器76构成的累加器72(步骤S2)。此时，累加器72的值为+2002(累计值0+电子齿轮分子2002＝2002)，该值被保持在寄存器76中。另外，在DOWN脉冲被输入控制电路71中的情况下(步骤S3)，-“分子”(例如-2002)被加至累加器72(步骤S4)。即，选择器73根据被输入控制电路71中的输入脉冲为UP脉冲还是DOWN脉冲，选择应将正值和负值中的哪一个加至累加器72。

累加器72的值为+2002时，在UP脉冲以及DOWN脉冲都未输入的时刻产生输出时刻信号(750Hz)的话(步骤S5)，在步骤S2的加法之后被保持在寄存器76中的累加器的值+2002和电子齿轮分母的值+2000由第1比较器74进行比较(步骤S6)。另外，输出时刻信号设定为计数器62能够容许的作为来自该脉冲重复频率变换电路60的最大输出脉冲重复频率的750Hz。

在该实例中，第1比较器74的比较结果为，电子齿轮分母的值2000为比+2002小的值，因此与在步骤S2被加上的电子齿轮分子的正的值相反符号的电子齿轮分母的负的值(-“分母”)-2000由选择器73选择并被加至加法器77(这里，累加器72的值为2，该值作为累计值被保持)，通过控制电路71输出UP脉冲(步骤S7)。被输出的UP脉冲由将U/D信号变换为A/B相的脉冲的变换器79变换之后，被发送给计数器62，从而被计数。另外，通过比较器与电子齿轮分母的值进行比较的累加器72的值例如为-2002那样的负的值的情况下，被保持在寄存器76中的累加器72的值-2002和作为-“分母”的值的-2000由第2比较器进行比较(步骤S8)。这时，由于累加器72的-2002比-“分母”的-2000小，因此通过选择器73选择+“分母”的+2000并将其加至加法器77，从控制电路71输出DOWN脉冲(步骤S9)。即，该脉冲重复频率变换电路60的第1比较器74作为UP脉冲用的比较器起作用，第2比较器75作为DOWN脉冲用的比较器起作用。

又，将-“分母”或者+“分母”加至累加器72的值(步骤S7，S9)之后，比下一个UP脉冲或者DOWN脉冲的输入更早地产生输出时刻信号，在被保持在寄存器76中的累加器的值为比分母小或者比-分母大的值(步骤S6，S8)的情况下，不将-“分母”或者+“分母”加至累加器72，返回到等待下一个的信号的输入的状态。

旋转编码器51向正方向旋转，累加器72的累计值为+2时，UP脉冲进一步从旋转编码器51通过变换器78被输入控制电路71的话(步骤S1)，通过选择器73选择作为+“分子”的+2002并加至累加器72(步骤S2)。此时累加器72的值为+2004(累计值2+电子齿轮分子2002＝2004)。这里产生输出时刻信号的话(步骤S5)，被保持在寄存器76中的累加器72的值+2004和电子齿轮分母的值2000由第1比较器74进行比较(步骤S6)。这时，由于电子齿轮分母为比+2004小的值，因此作为-“分母”的-2000被选择器73选择，并被加至加法器77(这里累加器72的值为4)，通过控制电路71输出UP脉冲(步骤S7)。

如上所述，在旋转编码器51向正方向旋转(正转)的情况下，旋转编码器51的信号被输入至脉冲重复频率变换电路60时，经由图7的流程图的步骤S1、S2、S5、S6、S7信号被输出给计数器62。又，在旋转编码器51向反方向旋转(逆转)的情况下，旋转编码器51的信号被输入至脉冲重复频率变换电路60时，经由图7的流程图的步骤S3、S4、S5、S8、S9信号被输出给计数器62。

旋转开关61的设定为+2的情况下，反复脉冲重复频率变换电路60的动作的话，将+“分子”的值+2002(UP脉冲输入时)或者-“分子”的值-2002(DOWN脉冲输入时)加至加法器77(步骤S2)时，累加器72的值变为+4000或者-4000，即，将电子齿轮分子的正或者负的值加至累计值后的值的绝对值与电子齿轮分母的值的2倍相同的时候会到来。又，旋转开关61的设定为+3的情况下，反复脉冲重复频率变换电路60的动作的话，将+“分子”的值+2003(UP脉冲输入时)或者-“分子”的值-2003(DOWN脉冲输入时)加至加法器77(步骤S2)时，累加器72的值变为+4001或者-4001，即，将电子齿轮分子的正或者负的值加至累计值后的值的绝对值比电子齿轮分母的值的2倍大的时候会到来。

旋转编码器52向正方向旋转，旋转开关61被设定为+2的情况下，累加器72的值变为+4000时，将-“分母”的值-2000加至累加器72的值(步骤S7)之后的累加器72的值为+2000。进一步，之后，在没有UP脉冲或者DOWN脉冲的输入而产生了输出时刻信号(步骤S5)的情况下，由于被保持在寄存器76中的值为+2000，第1比较器75的比较结果为寄存器＝分母(步骤S6)。这样的话，-“分母”的-2000被选择器73选择并被加至加法器77，UP脉冲被输出(步骤S7)。即，在旋转编码器51向正方向旋转，旋转开关61被设定为+2时的实例中，存在2000次的输入信号中有两次相对于一个输入脉冲输出两个UP脉冲的情况。这可以说是旋转编码器51的脉冲重复频率接受了电子齿轮分子/电子齿轮分母＝2002/2000的电子齿轮比的变换。另外，在旋转编码器51向反方向旋转，DOWN脉冲被输入的情况下、或者电子齿轮分子的值由于旋转开关61的设定而不同的情况下，相同的想法也成立。

在上述例子中，说明的是旋转开关61的设定为+2且电子齿轮分子的值比电子齿轮分母的大的情况，但在旋转开关61的设定为-8～-1中的任意一值且电子齿轮分子的值比电子齿轮分母的值小的情况下，通过脉冲重复频率变换电路60的动作的反复，累加器72的值、即将电子齿轮分子的正或者负的值加至累计值后的值的绝对值比电子齿轮分母的值小的时候会到来。此时，脉冲重复频率变换电路60相对于两个输入脉冲输出一个输出脉冲。例如，在旋转开关61被设定为-2，固定值2000被设定为电子齿轮分母的情况下，电子齿轮分子的值为1998。在该条件下反复进行脉冲重复频率变换电路60的动作的话，不久累计值变为0。在该状态下，相对于UP脉冲或者DOWN脉冲的输入加上+“分子”或者-“分子”(步骤S2、S4)，产生了输出时刻信号(步骤S5)，即便如此，此时被保持在寄存器76中的值为(+1998或者-1998)比分母小(步骤S6)，或者比-分母大(步骤S8)的值。即，将电子齿轮分子的正或者负的值加至累计值后的值的绝对值比电子齿轮分母的值小。此时，放弃脉冲的输出，通过下一个的UP脉冲DOWN脉冲的输入进行步骤S7，S9。因此，相对于两个输入脉冲输出1的输出脉冲。

图8是表示输入脉冲和输出脉冲的关系的图表。横轴表示被输入至脉冲重复频率变换电路60的输入脉冲数，纵轴表示从脉冲重复频率变换电路60输出的输出脉冲数。另外，将图中用黑四边形表示的各点作为一个脉冲，该图意性地示出电子齿轮比的差异所导致的输入脉冲和输出脉冲的关系的差异。

电子齿轮＝1表示在旋转开关61的设定为0、上述的电子齿轮分母的值为2000的实例中电子齿轮分子/电子齿轮分母＝2000/2000时的电子齿轮比的输入脉冲与输出脉冲的关系。电子齿轮比为1时，相对于一个输入脉冲有一个输出脉冲。

电子齿轮＞1表示在旋转开关61的设定为1～7中某一个时，即在上述的电子齿轮分母的值为2000的实例中电子齿轮分子的值变为2001～2007时的电子齿轮比的输入脉冲与输出脉冲的关系。电子齿轮比比1大的情况下，相对于一个输入脉冲具有两个输出脉冲的时刻(输入脉冲和输出脉冲的关系不连续的点)以一定的间隔出现。通过将该不连续点的位置等间隔地分配，脉冲的整体连接变得平滑(直线性)。

电子齿轮＜1表示在旋转开关61的设定为-8～-1中某一个时，即在上述的电子齿轮分母的值为2000的实例中电子齿轮分子的值变为1992～1999时的电子齿轮比的输入脉冲与输出脉冲的关系。电子齿轮比比1小的情况下，相对于两个输入脉冲具有一个输出脉冲的时刻以一定的间隔出现。在该情况下，通过将该不连续点的位置等间隔地分配，使得脉冲的整体连接变得平滑。

在本发明所涉及的材料试验机中，通过使脉冲重复频率变换电路60介于旋转编码器51和计数器62之间，如图8所示，等间隔地分配相对于一个输入脉冲不具有一个输出脉冲的不连续点的位置，能够得到与微小调整旋转编码器51每旋转一周的脉冲数同等的效果。又，该脉冲重复频率变换电路60构成为，由于对于每个输入脉冲使电路动作并调整输出脉冲的输出时刻，因此不在电路内滞留输入信号，降低了对电路的负担。而且，能够使得调整后的计算上的基台21的移动量与实际的基台21的移动量的误差比如以往那样为了将行程精度控制在规定值以内而将拉绳52更换为符合目标精度的拉绳的情况要小。

又，通过在旋转编码器51和计数器62之间设置脉冲重复频率变换电路60，能够利用脉冲重复频率变换电路60吸收滑轮53以及拉绳52的加工误差等，因此能够使得滑轮53的加工精度比以往的加工精度要粗糙些，且还能够得到可以不为了将行程检测器34的行程精度控制在规定值以内而将拉绳52更换为符合目标精度的拉绳这样的效果。

另外，在上述实施形态中，对通过旋转编码器51检测作为负荷构件的基台21的移动量的材料试验机进行了说明，但对于例如如日本特开平8-152389号公报所述那样的通过使支撑下夹持件的负荷构件升降来对试验片赋予试验力的材料试验机，在采用带状构件通过卷绕机构而伸缩这一类型的拉绳式位移检测器作为检测支撑下夹持件的负荷构件的移动量的检测器的情况下，通过配备本发明的脉冲重复频率变换电路60能够得到与上述实施形态相同的效果。

在上述实施形态中，构成为，利用旋转开关61将脉冲重复频率变换电路60的电子齿轮中的电子齿轮分子的值预先切换为与旋转开关61的接点数相对应的16个值中的某一个，由此脉冲重复频率变换电路60的变换率被变更。在下面说明的实施形态中，构成为，不使用该旋转开关61，而将基于旋转编码器51的相位补正了的电子齿轮分子的值赋予给脉冲重复频率变换电路60。

图9是示出本发明的第2实施形态所涉及的材料试验机的从基台21的移动量的检测到向显示部36的显示的概要的图。图10是说明旋转编码器51的旋转角的概要图。图11是示意性示出使拉绳52移动从而使旋转编码器51旋转了一周时的由校正器检测出的位移量与旋转编码器51的相位的关系的图表。又，图12是该实施形态所涉及的材料试验机中的脉冲重复频率变换电路60的框图。另外，对于与上述实施形态相同的构成标记相同的符号，并省略其详细说明。

如图9所示，在该实施形态中包括具有地址生成部81和存储器91的补正电路90。该补正电路90作为本发明的补正单元而起作用。存储器91作为本发明的存储单元起作用，其存储有校正值表格，该校正值表格用于赋予能够补正主要由于滑轮53与旋转编码器51的偏心所引起的旋转编码器51每旋转一周的拉绳52的移动量的误差的补正值作为图12所示的电子齿轮分子的值。

首先，参照图10以及图11说明被存储在存储器91中的校正值表格的制作。该旋转编码器51为A/B二相输出的增量(インクリメンタル)式的编码器，使Z相信号输出时的旋转角为0度。例如，设旋转编码器51为2000(脉冲/旋转一周)的话，脉冲计数器的计数值为500时，旋转编码器51的旋转角为90度，计数值为1500时，旋转编码器51的旋转角为270度。进一步，以4倍倍率使用旋转编码器51的话，如图10所示，脉冲计数器的计数值为2000时，旋转编码器51的旋转角为90度，计数值为6000时，旋转编码器51的旋转角为270度，计数值为7999时，旋转编码器51的旋转角为359.955度。这样，能够使得旋转编码器51的相位与绝对坐标相对应。

首先，使用校正器，在利用了脉冲计数器的地址生成部81对使拉绳52移动时的、从旋转编码器51首次输出Z相信号的时刻(计数值＝0)开始从旋转编码器51输出的信号进行计数。而且，在计数值达到7999之前，对于各计数值计算通过校正器检测出的位移量(拉绳52的移动量)与校正器的校正基准值的差值，并将其存储在图9所示的存储器91中。而且，对于旋转编码器51旋转一周的量，将由旋转编码器51的旋转角的函数f(θ)表示的电子齿轮分子的补正值分为8000个地址进行表格化，预先将其作为校正值存储在存储器91中。即，将旋转编码器51的旋转一周的各绝对角度θ地址化，将电子齿轮分子的校正值(函数f(θ))作为数据存储在存储器91中。

将通过校正器检测出的位移量与旋转编码器51的相位的关系图表化的结果为图11所示的图表。图11中，纵轴表示位移量的差值(与校正器所保持的校正基准值的差)，横轴表示与旋转编码器51的相位相对应的计数值(地址)，但为了方便图示，设横轴的旋转编码器51的旋转一周的计数值为20，20个计数量的差值表示于图表中。这里的位移量的差值是指旋转编码器51的1个计数量的实际位移的变化量，相当于旋转编码器51的1个计数量的权重。

在开始材料试验，利用旋转编码器51测量基台21的位移的情况下，首先，在开始试验之前，从电源接入装置之后到具有最初的Z相信号的输入为止，通过手动等使得拉绳52移动。这是为了使得旋转编码器51的计数值与相位的零点相配合。即，确定旋转编码器51的旋转角为0度的位置。另外，如果旋转编码器51是内置了电池的绝对式编码器的话，这样的零点配合就不需要。

从旋转编码器51输出Z相信号的时刻开始，旋转编码器51输出的信号，如图9所示，被输入至脉冲重复频率变换电路60之后，被输出给计数器62，从而被计数。之后，计数器62的计数值被换算为基台21的移动量(移动距离)，并被显示在显示部36上。另一方面，旋转编码器51所输出的信号在利用了脉冲计数器的地址生成部81生成此时的旋转编码器51的旋转角，即从存储在存储器91中的校正值表格读取的电子齿轮分子的值的地址值。

另外，在地址生成部81利用的是脉冲计数器，但该脉冲计数器只要能得到调出存储在存储器91中的校正值的地址即可，并不限定于脉冲计数器。该脉冲计数器区别于上述的对来自脉冲重复频率变换器60的输出脉冲进行计数的计数器62。

由地址生成部81生成地址值时，从存储在存储器91中的校正值表格中读取与该地址值对应的电子齿轮分子的值，并赋予给脉冲重复频率变换电路60。即，在图12中，被赋予电子齿轮分子的补正值通过补正电路90求得。另外，该补正电路90使用被配置于控制部35中的FPGA来实现。

脉冲重复频率变换电路60例如将电子齿轮分母设定为固定值2000，赋予电子齿轮分子2002(补正值)的话，与参照图6至图8所说明的第1实施形态相同，将旋转编码器51的输出，以电子齿轮分子/电子齿轮分母＝2002/2000的电子齿轮比改变脉冲重复频率，并输出给计数器62。

这样，在该实施形态中，与第1实施形态相同地，能够通过脉冲重复频率变换电路60补正旋转编码器51的每旋转一周的拉绳52的移动量的误差。除此之外，还可以通过补正电路90补正由于滑轮53与旋转编码器51的旋转轴的偏心而导致的旋转编码器51旋转未足一周的拉绳52的移动量的误差。因此，可以使用该材料试验机的滑枕行程检测器那样的所谓的拉绳式位移检测器作为用来检测更微小的位移的位移检测器。

又，在该实施形态中，对将旋转编码器51的旋转一周程度的1个脉冲的权重赋予给脉冲重复频率变换电路60的补正电路90进行了说明，但预先制作存储在存储器91中的校正值表格的的话，对于多旋转的旋转编码器的全旋转量(行程位移检测器的全行程量)，可以将各脉冲位置的一个脉冲的权重作为电子齿轮分子的值赋予给脉冲重复频率变换电路60。

图13是示出本发明的第3实施形态所涉及的材料试验机的从基台21的移动量的检测到向显示部36的显示的概要的图。图14是示意性示出使拉绳52移动从而使旋转编码器51旋转了一周时的由校正器检测出的位移量与旋转编码器51的相位的关系的图表。另外，对于与上述实施形态相同的构成标记相同的符号，并省略其详细说明。

在该实施形态中，与上述第2实施形态相同地构成为，将根据旋转编码器51的相位补正了的电子齿轮分子的值赋予给脉冲重复频率变换电路60。另一方面，在该实施形态中，在求出赋予给脉冲重复频率变换电路60的电子齿轮分子的值的补正电路90中具有存储器92、乘法器93以及加法器94，进一步地，存储器92、乘法器93、加法器94各自分别与旋转开关95、96、97连接。另外，旋转开关95、96、97的构成与上述第1实施形态中的旋转开关61相同，能够切换16个等级。但是，这些旋转开关95、96、97的切换数量并不限定于16个等级。

在该实施形态中，为了利用补正电路90求出电子齿轮分子的补正值，与上述第2实施形态相同地，使用校正器，在利用了脉冲计数器的地址生成部81，对使拉绳52移动时的、从旋转编码器51首次输出Z相信号的时刻(计数值＝0)开始从旋转编码器51输出的信号进行计数。而且，对于各计数值，计算出通过校正器检测出的位移量(拉绳52的移动量)与校正器的校正基准值的差值。而且，将这些值存储在存储器92中。

将通过校正器检测出的位移量与旋转编码器51的相位的关系图表化的结果为图14所示的图表。该图14中，与图11相同，纵轴表示位移量的差值，横轴表示与旋转编码器51的相位相对应的计数值(地址)，但为了方便图示，设横轴的旋转编码器51旋转一周的计数值为20，20个差值表示于图表中。

如图14所示，旋转编码器51旋转一周的位移量的差可以分解为表示由于滑轮53那样的旋转体的偏心所造成的周期误差的正弦波(在图14中由一点划线表示)、和正弦波的起点为零的偏移量。另外，正弦波可以认为是主要由滑轮53与旋转编码器51的旋转轴的偏心所导致的误差。又，偏移量可以认为是包含误差的滑轮53的圆周长以及拉绳52的直径的大小。

在上述第2实施形态中，将决定电子齿轮分子的值的函数f(θ)表格化，并将其存储在存储器91中。但是，该实施形态与上述第2实施形态不同，决定电子齿轮分子的值的函数f(θ)是这样得到的，即分解为正弦波和偏移量，分别采用旋转开关95、96、97设定正弦波的0度相位(漂移量)A、正弦波的大小(波高)B、偏移量C，经由存储器92、乘法器93、加法器94的计算而得到。即，根据正弦波的相位A、正弦波的大小B以及偏移量C，计算出由旋转编码器51的旋转角的函数f(θ)所表示的补正值。另外，存储器92作为存储正弦波的相位的本发明的存储单元而起作用，正弦波作为固定值被预先存储在存储器92中。

在开始材料试验，利用旋转编码器51测量基台21的位移的情况下，与上述第2实施形态相同，首先，在开始试验之前，从电源接入装置之后到具有最初的Z相信号的输入为止，通过手动等使得拉绳52移动。从而，确定旋转编码器51的旋转角为0度的位置。

从旋转编码器51输出Z相信号的时刻开始，旋转编码器51所输出的信号，如图13所示，被输入至脉冲重复频率变换电路60之后，被输出给计数器62，从而被计数。之后，计数器62的计数值被换算为基台21的移动量(移动距离)，并被显示在显示部36上。另一方面，旋转编码器51所输出的信号在利用了脉冲计数器的地址生成部81生成用于从存储器92读出与此时的旋转编码器51的旋转角相对应的正弦波成分的值的地址值。

与存储器92连接的旋转开关95可以使得正弦波的相位的漂移量在16个等级变化。即，将图14所示的图表的横轴的计数值分割为16段，能够使得存储器92所存储的正弦波的0度相位一段段地漂移。

与乘法器93连接的旋转开关96以16个等级变更正弦波的大小(波高)。即，基于滑轮53、拉绳52的状态，也存在变成几个波高不同的波形重叠的波形的情况。在这样的情况下，通过利用旋转开关96分16个等级变更增益，来调整正弦波的大小(波高)。

与加法器94连接的旋转开关97可以以16个等级变更加至经由存储器92、乘法器93修正了的正弦波的偏移量。该旋转开关97承担着与上述第1实施形态中的旋转开关61相同的作用。例如，设脉冲重复频率变换电路60的电子齿轮的分母的值为2000，与旋转开关97的连接点相对应的偏移量为1992～2007这16个值。此时，设经乘法器93修正了的旋转编码器51的某相位的正弦波成分的值为3，基于旋转开关97的设定的偏移量为2002时，2002+3＝2005成为电子齿轮分子的值。这样，经由存储器92、乘法器93、加法器94的计算而确定的电子齿轮分子的值被赋予给脉冲重复频率变换电路60。即，在该实施形态中，与第2实施形态相同，可以将旋转编码器51的瞬间的相位的编码器1个计数量的权重赋予给脉冲重复频率变换电路60。

脉冲重复频率变换电路60将电子齿轮分母设定为固定值2000，赋予电子齿轮分子2005(补正值)的话，与参照图6至图8所说明的第1实施形态相同，将旋转编码器51的输出，以电子齿轮分子/电子齿轮分母＝2005/2000的电子齿轮比改变脉冲重复频率，并输出给计数器62。

这样，在该实施形态中，与第1实施形态相同地，能够通过脉冲重复频率变换电路60补正旋转编码器51每旋转一周的拉绳52的移动量的误差。除此之外，与第2实施形态相同，还可以通过补正电路90补正由于滑轮53与旋转编码器51的旋转轴的偏心而导致的旋转编码器51旋转未足一周的拉绳52的移动量的误差。这样，在该实施形态中，进行更细小的误差补正，因此可以使用该材料试验机的滑枕行程检测器那样的所谓的拉绳式位移检测器作为用来检测更微小的位移的位移检测器。

Claims (11)

1.一种材料试验机，其在相互相对的负荷构件之间配设试验片，通过采用驱动器使所述负荷构件的一方升降来进行拉伸或者压缩试验，其特征在于，包括：

拉绳，所述拉绳与通过所述驱动器的驱动进行升降的负荷构件相连接，在被赋予张力的状态下被卷绕在滑轮上，随着所述负荷构件的升降而移动；

检测单元，所述检测单元与所述滑轮连接，检测所述滑轮的旋转并输出信号；

脉冲重复频率变换部，所述脉冲重复频率变换部变换所述检测单元所输出的信号的脉冲重复频率；和

计数处理部，所述计数处理部对由所述脉冲重复频率变换部变换了的信号进行计数，且将该计数值换算为通过所述驱动器的驱动而升降的负荷构件的移动量。

2.如权利要求1所述的材料试验机，其特征在于，

所述脉冲重复频率变换部具有电子齿轮，

所述材料试验机还具有将所述电子齿轮的电子齿轮分子的值变更为预先规定的多个值内的某一个的切换单元。

3.如权利要求1所述的材料试验机，其特征在于，

所述脉冲重复频率变换部具有电子齿轮，

所述材料试验机还具有补正单元，所述补正单元对所述电子齿轮的电子齿轮分子的值进行补正，将补正后的电子齿轮分子的值赋予给所述脉冲重复频率变换部。

4.如权利要求3所述的材料试验机，其特征在于，

所述检测单元为旋转编码器，

所述补正单元根据预先存储在存储单元中的使所述旋转编码器旋转一周的相位与由所述旋转编码器的旋转角的函数表示的补正值相对应的校正值表格，确定与所述旋转编码器的旋转角相对应的电子齿轮分子的值。

5.如权利要求3所述的材料试验机，其特征在于，

所述检测单元为旋转编码器，

所述补正单元设定预先存储在存储单元中的所述旋转编码器旋转一周的正弦波的相位和正弦波的大小以及偏移量，根据正弦波的相位、正弦波的大小以及偏移量，计算出由所述旋转编码器的旋转角的函数表示的补正值，确定与所述旋转编码器的旋转角相对应的电子齿轮分子的值。

6.一种材料试验机，其在相互相对的负荷构件之间配设试验片，通过采用驱动器使所述负荷构件的一方升降来进行拉伸或者压缩试验，其特征在于，包括：

滑轮，所述滑轮被配设在基座构件上；

拉绳，所述拉绳被支撑在支撑构件上，所述支撑构件垂直设置在通过驱动器的驱动进行升降的负荷构件上，所述拉绳的两端被固定，且其中央部被卷绕在所述滑轮上；

弹性构件，所述弹性构件介装在所述拉绳的至少一方的连接点上；

检测单元，所述检测单元检测所述滑轮的旋转并输出信号；

脉冲重复频率变换部，所述脉冲重复频率变换部变换所述检测单元所输出的信号的脉冲重复频率；和

计数处理部，所述计数处理部对由所述脉冲重复频率变换部变换了的信号进行计数，且将该计数值换算为通过所述驱动器的驱动而升降的负荷构件的移动量。

7.如权利要求6所述的材料试验机，其特征在于，

所述脉冲重复频率变换部具有电子齿轮，

所述材料试验机还具有通过变更所述电子齿轮的电子齿轮分子的值来切换变换率的切换单元。

8.如权利要求6所述的材料试验机，其特征在于，所述拉绳的一端被固定在通过所述驱动器的驱动进行升降的负荷构件上，其另一端被固定在所述支撑构件上。

9.如权利要求2或7所述的材料试验机，其特征在于，所述脉冲重复频率变换部包括：

累计器，所述累计器对于被输入的每个信号重复进行对加上了所述切换单元所设定的规定的值的电子齿轮分子的正或者负的值加上符号与该电子齿轮分子值的正或者负相反的电子齿轮分母的值这样的动作，将相加后的值作为累计值保持；和

选择器，所述选择器根据所述检测单元检测到的信号为正转或反转，选择所述电子齿轮分子以及电子齿轮分母的正或者负的值作为加至累计器的值，

根据将所述电子齿轮分子的值加至所述累计值后的值与电子齿轮分母的值的比较输出信号，在将所述电子齿轮分子的正或者负的值加至所述累计值后的值的绝对值与电子齿轮分母的值的2倍相等或者比电子齿轮分母的值的2倍大时，相对于一个输入信号输出两个输出信号，在将所述电子齿轮分子的正或者负的值加至所述累计值后的值的绝对值与电子齿轮分母的值相等或者大于电子齿轮分母的值且小于电子齿轮分母的值的2倍时，相对于一个输入信号输出一个输出信号，在将所述电子齿轮分子的正或者负的值加至所述累计值后的值的绝对值比电子齿轮分母的值小时，相对于两个输入信号输出一个输出信号。

10.如权利要求1或6所述的材料试验机，其特征在于，通过所述驱动器的驱动进行升降的负荷构件为基台。

11.如权利要求1或6所述的材料试验机，其特征在于，所述驱动器为柱塞式油缸。

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