CN103134733A

CN103134733A - 耐久试验装置

Info

Publication number: CN103134733A
Application number: CN2012100868123A
Authority: CN
Inventors: 岩切省吾郎
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013117404A; CN103134733B; JP5821581B2

Abstract

本发明提供的耐久试验装置，在对具备由驱动器驱动而移动的移动构件的试样赋予振动时，降低由移动构件的移动引起的对负荷控制的影响，并提高负荷用驱动器的随动性。该耐久试验装置(10)对被固定于基台(11)上的试样载置部上的、具备由电动机(21)驱动而移动的杆(22)的试样(20)实行耐久试验，具备作为对试样(20)赋予负载的负荷用驱动器的液压缸(31)和作为使液压缸(31)在负荷轴方向上移动的移动用驱动器的液压缸(41)。该液压缸(31)和液压缸(41)并列地配置在基台(11)上。

Description

耐久试验装置

技术领域

本发明涉及一种通过对试样施加试验力进行耐久试验的耐久试验装置，尤其涉及一种对具备因驱动器的驱动而移动的移动构件的试样进行耐久试验的耐久试验装置。

背景技术

通过利用液压缸等对试样反复施加试验力，来试验试样的耐久力的耐久试验装置，例如用于车辆的耐久试验等方面(参照专利文献1)。

这种耐久试验装置的伺服控制机构，经常测定对于试样的负荷的大小、试样的变位量，将其目标值与反馈信号之差(偏差)乘上规定的控制增益后的值作为控制信号，控制液压缸等的驱动器。

这里，在试样是试验片或是由于被施加应力而变形的无源部件时，反馈控制所利用的控制增益较大地依赖于试样的刚性。即，在试样的刚性高时，因驱动器以较小的行程量发生较大负载，所以有必要将控制增益设得小些。与之相反，在试样的刚性低时，为发生负载所必要的驱动器的行程变大，因此控制增益必须设定得大些。

上述的专利文献1所述的耐久试验装置，以车辆等的静止的试样作为对象。与之相对，也发生有必须对试样装载电动机等驱动器，在试样实行了驱动器的驱动的状态下评价耐久性的情况。图3是示出对实行了驱动器的驱动的试样72评价耐久性的现有的耐久试验装置的试验样式的概要图。这些耐久试验装置是为了对具备移动构件73的试样72进行耐久试验，该移动构件73通过驱动器而伸缩。另外，该试样72被固定于基台71上。

图3的(a)示出的耐久试验装置具有通过金属丝81将重锤82连接于试样72的移动构件73的构成。关于该耐久试验装置，通过使试样72的移动构件73作往复运动，能够在对该移动构件73经常施加了一定的拉伸负载的状态下实行耐久试验。

图3的(b)示出的耐久试验装置，具有通过测力传感器等的负载检测器85将液压缸83的活塞杆84连接到试样72的移动构件73上的构成。关于该耐久试验装置，通过使试样72的移动构件73往复运动，且用安全阀使液压缸83内的压力保持为一定压力，可实行在施加了一定负荷的状态下的耐久试验。

图3的(c)示出的耐久试验装置，具有通过测力传感器等的负载检测器85将与弹簧86连接的杆87连接到试样72的移动构件73上的构成。关于该耐久试验装置，可将与移动构件73的行程量成比例的负荷施加到试样72上。

可是，在例如图3的(b)示出的耐久试验装置中安装伺服阀那样的控制阀，通过对由驱动器驱动的试样72施加负荷，实行评价耐久性的耐久试验的情况下，必须一边使耐久试验装置中的液压缸83的活塞杆84根据试样72的移动构件73的移动行程而移动，一边对试样72产生负载。在这种情况中，即便在试样72的刚性高的情况下，在试样72的移动构件73的移动行程大时，液压缸83的活塞杆84也需要以大的行程移动，因此，上述的试样刚性高时将控制增益设得小些那样的关系就不成立。

在这种情况中，进行通常的伺服控制时，如果一边使刚性高的试样的移动构件移动，一边利用耐久试验装置的液压缸83控制试样受到的负载，那么耐久试验装置的液压缸83的活塞杆84的移动就不能追随移动构件的移动速度，会出现试样的驱动器变成过负荷状态的状况。另外，如增大控制增益来提高耐久试验装置的液压缸83的随动性时，就有发生振动现象那样的问题。

因此，提出通过在液压缸的活塞杆与试样的移动构件之间介入使用板簧的弹性机构来防止振动现象的发生，同时使液压缸的随动性提高的耐久试验装置(参照专利文献2)。

专利文献

专利文献1日本专利公开特开2007-303893号公报

专利文献2日本专利公开特开2011-180106号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献2所述的耐久试验装置，通过弹性机构使负荷系统整体的刚性变小，即便在将液压缸的控制增益设定为大的值的情况下，也能不发生振动现象，使液压缸的随动性提高，但需要根据对于试样的负载的大小、负载的变化速度等，将弹性机构的板簧更换为弹簧常数不同的板簧，产生试验准备花费劳力和时间那样的问题。另外，弹性机构中能使用的板簧的性能也有限度，也存在液压缸不能完成追随试样的移动构件的移动速度的情况。

本发明为解决上述课题而作，其目的在于提供如下这样的耐久试验装置，该耐久试验装置在对具备通过驱动器的驱动而移动的移动构件的试样施加试验力时，降低了因移动构件的移动引起的对负荷控制的影响，使负荷用驱动器的随动性提高。

技术方案1所述的发明，是通过对具备由驱动器驱动而移动的移动构件的试样施加试验力来进行耐久试验的耐久试验装置，其特征在于，具备：基台，所述基台具有固定所述试样的载置部；行程检测器，所述行程检测器检测所述移动构件的行程量；负荷用驱动器，所述负荷用驱动器对所述试样的所述移动构件赋予负荷；滑动机构，所述滑动机构配设于所述基台上，且与所述负荷用驱动器连接，并容许该负荷用驱动器的向负荷轴方向的移动；移动用驱动器，所述移动用驱动器固定于所述基台上并使所述负荷用驱动器移动；以及移动用驱动器控制机构，所述移动用驱动器控制机构根据所述行程检测器检测出的所述移动构件的行程量，使所述移动用驱动器动作。

技术方案2所述的发明，是在技术方案1所述的发明中还具备：检测所述试样受到的负载的负载检测器；检测所述负荷用驱动器的行程量的第2行程检测器；检测所述移动用驱动器的行程量的第3行程检测器；以及以从所述负载检测器或所述第2行程检测器接收到的检测信号作为反馈信息，使所述负荷用驱动器动作的负荷用驱动器控制机构，所述移动用驱动器控制机构利用从检测所述移动构件的行程量的行程检测器和所述第3行程检测器接收到的检测信号，使所述移动用驱动器动作。

技术方案3所述的发明.是在技术方案1所述的发明中，所述负荷用驱动器和所述移动用驱动器是液压缸。

技术方案4所述的发明.是在技术方案2所述的发明中，所述负荷用驱动器和所述移动用驱动器是液压缸。

技术方案5所述的发明，是在技术方案1所述的发明中，所述试样的驱动器是电动机。

技术方案6所述的发明，是在技术方案2所述的发明中，所述试样的驱动器是电动机。

技术方案7所述的发明，是在技术方案3所述的发明中，所述试样的驱动器是电动机。

技术方案8所述的发明，是在技术方案4所述的发明中，所述试样的驱动器是电动机。

发明的效果

根据技术方案1至技术方案8所述的发明，在通过对具备由驱动器的驱动而移动的移动构件的试样赋予试验力来进行耐久试验的耐久试验装置中，将负荷用驱动器配设到滑动机构上，根据试样的移动构件的行程量控制移动用驱动器的动作，并使负荷用驱动器移动，所以能降低试样的移动构件的移动给负荷控制带来的影响。因此，负荷控制的稳定性提高，即使是具备移动构件的试样也能够实行负荷用驱动器的随动性良好的耐久试验。

附图说明

图1是本发明所涉及的耐久试验装置10的概要图。

图2是耐久试验装置10的控制系统的方框图。

图3是示出对实行了驱动器的驱动的试样72评价耐久性的现有的耐久试验装置的试验样式的概要图。

符号的说明

10 耐久试验装置

11 基台

12 测力传感器

20 试样

21 电动机

22 杆

31 液压缸

32 活塞杆

33 控制阀

35 行程检测器

39 滑动机构

41 液压缸

42 活塞杆

43 控制阀

45 行程检测器

49 固定件

51 负荷用驱动器控制机构

52 移动用驱动器控制机构

53 试样控制部

54 波形发生部

61 放大器

62 放大器

63 放大器

64 放大器

65 放大器

66 放大器。

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的实施形态。图1是本发明的耐久试验装置10的概要图。

耐久试验装置10是对被固定于基台11上的试样载置部的试样20实行耐久试验的装置。另外，作为试样20，具有如下结构：即具备作为驱动器的电动机21，使作为移动构件的杆22以规定的行程作往复移动。这样的试样使用于工业用机器人、输送机的操舵装置，或助力(パワ一アシスト)装置等。

本发明的耐久试验装置10具备：作为对试样20施加负载的负荷用驱动器的液压缸31、和作为使液压缸31在负荷轴方向上移动的移动用驱动器的液压缸41。液压缸31与液压缸41并列地配置在基台11上。

液压缸31具备用于控制活塞杆32的往复移动的控制阀33，和用于检测活塞杆32的移动行程的行程检测器35。液压缸31的活塞杆32通过作为负载检测器的测力传感器12和连接构件26，与试样20的杆22相连接。另外，液压缸31通过容许负荷轴方向的水平移动的滑动机构39配置在基台11上。

液压缸41具备用于控制活塞杆42的往复移动的控制阀43和用于检测活塞杆42的移动行程的行程检测器45。又，液压缸41通过固定件49固定于基台11上。液压缸41的活塞杆42通过连接构件36连接到液压缸31上。这样一来，液压缸41使液压缸31在基台11上水平移动与活塞杆42的行程量相应的距离。

图2是耐久试验装置10的控制系统的方框图。

耐久试验装置10利用内装有作为存储装置的RAM、ROM和作为运算装置的CPU的控制装置(未图示)来控制装置整体。在耐久试验装置10中，构成有利用了控制装置的存储运算功能的负荷用驱动器控制机构51和移动用驱动器控制机构52。另外，负荷用驱动器控制机构51以液压缸31作为控制对象，移动用驱动器控制机构52以液压缸41作为控制对象。

利用耐久试验装置10进行耐久试验时，如图2所示，从试样控制部53将驱动信号给予试样20的电动机21，使杆22移动。这时的杆22的行程量由行程检测器25来检测。行程检测器25的检测信号在移动用驱动器控制机构52中通过放大器61，用作液压缸41的活塞杆42的移动指令信号。

液压缸41的活塞杆42的移动，通过调节控制阀43的驱动来实现。液压缸41的活塞杆42的行程量由行程检测器45来检测。该行程检测器45的检测信号经放大器62被反馈给移动指令信号。然后，通过放大器63将和移动指令信号与行程检测器45的检测信号的偏差相应的控制阀43的驱动信号赋予给液压缸41，由此进行与试样20的杆22的行程量相应的液压缸41的动作。

这里，液压缸41的活塞杆42的行程量，成为与活塞杆42连接的液压缸31的、通过滑动机构39而发生的负荷轴方向的移动量。而且，通过液压缸41动作，液压缸31在基台11上水平移动与活塞杆42的行程量相应的距离。

液压缸31的活塞杆32的移动通过调节控制阀33的驱动来实现。液压缸31的活塞杆32的行程量由行程检测器35来检测。另外，因液压缸31的活塞杆32的往复运动而发生的对试样20的负荷，由测力传感器12来检测。在负荷用驱动器控制机构51中，作为控制量而被选择的负荷或者行程量的检测信号被反馈给来自波形发生部54的目标值信号(负载波形信号)。

也就是说，在选择负荷作为控制量的情况下，测力传感器12的检测信号经放大器65而被反馈，根据来自波形发生部54的目标值信号与检测信号的偏差的控制阀33的驱动信号，经放大器64被供给液压缸31。又，在选择行程量作为控制量的情况下，行程检测器35的检测信号经放大器66被反馈，根据来自波形发生部54的目标值信号与检测信号的偏差的控制阀33的驱动信号，经放大器64被供给液压缸31。

在具有以上那样构成的耐久试验装置10实行试样20的耐久试验时，在对试样20的电动机21进行了位置保持控制并固定了杆22的状态下，通过使液压缸31的活塞杆32作往复移动，也可能连续地推压和牵引杆22，对试样20赋予振动。这时，试样20因液压缸31产生的负荷力而变形。

另一方面，在一边使试样20的杆22往复移动一边实行耐久试验时，对应于试样20的杆22的往复运动，一边使液压缸31移动，一边使液压缸31的活塞杆32往复移动，在该状态下实行耐久试验。

以往，这样的耐久试验中，为对试样20赋予作为目标的负荷，考虑杆22的行程量进行使液压缸31的活塞杆32移动的控制。可是，在试样20的刚性高的情况下，如上述那样，存在液压缸31的活塞杆32的移动不能追随试样20的杆22的往复移动速度，试样20中的电动机21变为过负荷的情况。另外，为了与此相对应，当加大用来控制液压缸31的控制增益时，就发生振动现象，控制变得不稳定。另外，所谓试样20的刚性，是试样20整体的机械的刚性，意味着含有作为驱动器的电动机21和通过该电动机21而作往复移动的杆22的试样20的表观上的刚性。

在本发明所涉及的耐久试验装置10中，液压缸31能够通过滑动机构39而移动。而且，通过根据试样20的杆22的行程量而动作的液压缸41，液压缸31自身随着活塞杆42的移动而在基台11上沿负荷轴方向水平移动。这样一来，试样20的杆22的往复运动便由滑动机构39所带来的液压缸31的水平移动所吸收。因此，从液压缸31侧来看时，试样20成为与电动机21停止且杆22不移动的状态大致相同的状态。也就是说，即便在使试样20的杆22往复运动情况下，也与在对试样20的电动机21进行了位置保持控制并固定了杆22的状态下进行的耐久试验的情况一样，液压缸31能对试样20赋予负荷力。

上述的耐久试验装置10中，设对于负载P的试样20的变形量为Xp，试样20的杆22的行程量为Xt，液压缸41的行程量为Xm时，可用下面式(1)表示对试样20赋予负载P时的液压缸31的活塞杆32的行程量Xf。

Xf＝Xp+Xt-Xm ...(1)

这里，例如在试样20的移动构件是弹簧系构件的情况下，设弹簧常数为K时，则试样20的变形量Xp为Xp＝P/K。

在耐久试验装置10中，利用移动用驱动器控制机构52，控制液压缸42的动作，使Xt-Xm大致为零，由此能够使式(1)所示的液压缸31的活塞杆32的行程量Xt为与试样20的变形量Xp大致相同的值。也就是说，即使在试样20的杆22作往复移动的情况下，外观上也能进行与对试样20的电动机21进行位置保持控制且固定杆22，并对材料片、无源部件(受力而变形的那种部件)赋予负荷的情况一样的负荷控制。

如上所述，本发明的耐久试验装置10，通过利用移动用驱动器控制机构52，根据试样20的杆22的移动量使液压缸31的在基台上的位置改变，来降低试样20的杆22的移动对负荷控制带来的影响，提高液压缸31对于试样20的杆22的往复运动速度的随动性。因此，与只控制液压缸31的活塞杆32的移动，追随试样20的杆22的往复移动速度的现有的耐久试验装置相比，可不必将液压缸31的控制增益设定得大，且能提高防止发生振动现象的效果。因而，在提高负荷系统对于试样20的电动机21所引起的杆22的往复运动的的随动性的同时，能使负荷控制更稳定。

又，上述的实施形态中，一边通过作为试样20的驱动器的电动机21的驱动，使作为移动构件的杆22以规定的行程往复移动，一边进行耐久试验。可是，用驱动器驱动的移动构件的移动，不一定需要是往复运动。即，本发明也可适用于通过对具有仅在一个方向上移动的移动构件的试样赋予振动来进行耐久试验的耐久试验装置。

Claims

1.一种耐久试验装置，通过对具备由驱动器驱动而移动的移动构件的试样施加试验力来进行耐久试验，其特征在于，具备：

基台，所述基台具有固定所述试样的载置部；

行程检测器，所述行程检测器检测所述移动构件的行程量；

负荷用驱动器，所述负荷用驱动器对所述试样的所述移动构件赋予负荷；

滑动机构，所述滑动机构配设于所述基台上，且与所述负荷用驱动器连接，并容许该负荷用驱动器的向负荷轴方向的移动；

移动用驱动器，所述移动用驱动器固定于所述基台上并使所述负荷用驱动器移动；以及

移动用驱动器控制机构，所述移动用驱动器控制机构根据所述行程检测器检测出的所述移动构件的行程量，使所述移动用驱动器动作。

2.如权利要求1所述的耐久试验装置，其特征在于，还具备：

检测所述试样受到的负载的负载检测器；

检测所述负荷用驱动器的行程量的第2行程检测器；

检测所述移动用驱动器的行程量的第3行程检测器；以及

以从所述负载检测器或所述第2行程检测器接收到的检测信号作为反馈信息，使所述负荷用驱动器动作的负荷用驱动器控制机构，

所述移动用驱动器控制机构利用从检测所述移动构件的行程量的行程检测器和所述第3行程检测器接收到的检测信号，使所述移动用驱动器动作。

3.如权利要求1所述的耐久试验装置，其特征在于，

所述负荷用驱动器和所述移动用驱动器是液压缸。

4.如权利要求2所述的耐久试验装置，其特征在于，

所述负荷用驱动器和所述移动用驱动器是液压缸。

5.如权利要求1所述的耐久试验装置，其特征在于，

所述试样的驱动器是电动机。

6.如权利要求2所述的耐久试验装置，其特征在于，

所述试样的驱动器是电动机。

7.如权利要求3所述的耐久试验装置，其特征在于，

所述试样的驱动器是电动机。

8.如权利要求4所述的耐久试验装置，其特征在于，

所述试样的驱动器是电动机。