JP2000171369A - 油圧式材料試験システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧式材料試験システムにおける油圧回路の
構成の切換に伴い、電気回路の切換並びにコントローラ
の制御特性の切換が確実に行われるようにする。 【解決手段】 オペレータが切換レバー２４を操作して
油圧回路の構成を切り換えたならば、その切換レバー２
４によって電気スイッチ２８が作動され、電気スイッチ
２８の出力によって油圧回路の現在回路構成が表示され
る。パイロット弁２０のピストンに装備した変位センサ
３２から出力されるセンサ信号ＳＳ２が、電気スイッチ
２８に接続したＡＮＤゲート５８でゲーティングされる
ため、電気スイッチ２８の出力に応じて電気回路の回路
構成が切り換わる。また、ホストコンピュータ３４が電
気スイッチ２８の出力を読み取って油圧回路の現在回路
構成を判定し、その判定結果に応じてディジタル信号処
理装置３６を設定することでコントローラ系の制御特性
が切り換わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧式材料試験シ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧式材料試験を行うシステム
として、制御信号によって制御可能な油圧アクチュエー
タ系と、試験片に関する物理量ないし前記油圧アクチュ
エータ系に関する物理量を表すセンサ信号を発生するセ
ンサ系と、前記センサ系から受取ったセンサ信号に基づ
いて前記制御信号を発生するコントローラ系と、前記セ
ンサ系と前記コントローラ系とを電気的に接続する電気
回路手段とを備え、前記油圧アクチュエータ系が、油圧
源と、試験片に試験操作を加えるための油圧アクチュエ
ータユニットと、前記油圧源と前記油圧アクチュエータ
ユニットとを油圧的に接続する油圧回路手段とを含んで
おり、前記コントローラ系が、ホストコンピュータと、
該ホストコンピュータによって設定可能なコントローラ
ユニットとを含んでいるものが知られている。

【０００３】上記構成の油圧式材料試験システムは、様
々な試験条件に対応し得る優れた汎用性を有するもので
あり、広く一般に採用されている。ただし、油圧アクチ
ュエータユニットを作動させて発生させる荷重や変位の
範囲は、個々の材料試験の試験条件に応じて様々な範囲
を取り得る、単一の油圧アクチュエータユニットをサー
ボ弁で制御するだけの簡単な構成の油圧アクチュエータ
系を採用したシステムでは、対応可能な試験条件がある
程度限られてしまう。

【０００４】より広い範囲の荷重や変位の範囲に対応で
きるようにするための、従来の方式としては、油圧式材
料試験システムに、容量の異なる複数の油圧アクチュエ
ータユニットを装備し、それら油圧アクチュエータユニ
ットのうちから適当な容量のものを選択して使用すると
いう方式がある。しかしながらこの方式には、油圧式材
料試験システムの全体が大型化して重量が増大し、高コ
ストになるという不都合がある。

【０００５】より小型軽量で、低コストの油圧式材料試
験システムとするためには、前述の油圧回路手段の回路
構成を切り換え可能にする方式が有効である。例えば、
油圧回路手段が、前述の制御信号を入力として受取り第
１作動油出力を発生するサーボ弁と、このサーボ弁の第
１作動油出力を入力として受取り第２作動油出力を発生
するパイロット弁とを含むようにし、また、サーボ弁の
第１作動油出力とパイロット弁の第２作動油出力との一
方を選択的に油圧アクチュエータユニットの入力とする
切換弁機構を備えるようにすればよい。

【０００６】この切換可能な構成においては、例えばそ
の油圧アクチュエータユニットが油圧シリンダであっ
て、実行しようとする材料試験の試験条件が、その油圧
シリンダのピストンを高速で移動させることを必要とす
るものである場合（例えば、油圧シリンダに周期的な変
位ないし荷重を発生させる必要があり、その変位ないし
荷重が大振幅であったり高周波数である場合）には、サ
ーボ弁の出力油量では油圧シリンダを作動させるのに不
十分になることから、より大きな油量とすることのでき
るパイロット弁の出力を油圧シリンダの入力とする。一
方、油圧シリンダのピストンを高速で移動させる必要が
ない場合には、サーボ弁の出力を直接的に油圧シリンダ
の入力とすれば、より高精度で制御を行うことができ
る。

【０００７】この場合、油圧回路手段の回路構成を切り
換えると、油圧アクチュエータ系の伝達関数が全く異な
ったものとなる。そのため、油圧回路手段の回路構成の
切換に伴って、センサ系とコントローラ系とを電気的に
接続する電気回路手段の回路構成の切換や、コントロー
ラ系の制御特性の切換が必要になる。

【０００８】これらのうち、電気回路手段の回路構成の
切換は、前述の電気回路手段にオペレータが手動操作す
る切換スイッチを備えておけば、オペレータの手動操作
で簡単に実行することができる。また、コントローラ系
の制御特性の切換は、オペレータがホストコンピュータ
の入力装置（キーボード等）を操作して、ホストコンピ
ュータがコントローラユニットにロードする制御パラメ
ータを変更するようにすれば、これも簡単に実行するこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ただし、これらの切換
が確実に行われることが重要であり、さもないと油圧式
材料試験機が暴走して破損する等の重大な結果を出来す
るおそれがある。しかしながら、人間が手動操作をする
限り、誤操作や操作失念のおそれを完全には払拭し得な
いことは、周知の通りである。従って、油圧回路手段の
回路構成の切換に伴って必要となるそれらの切換をオペ
レータが手動操作で行う方式には、油圧式材料試験シス
テムの動作の信頼性という点で問題がある。

【００１０】本発明は上述した従来の問題点に鑑み成さ
れたものであり、本発明の目的は、油圧源と、試験片に
試験操作を加えるための油圧アクチュエータユニットと
が油圧回路手段により油圧的に接続されたするとを含制
御信号によって制御可能な油圧アクチュエータ系と、試
験片に関する物理量ないし前記油圧アクチュエータ系に
関する物理量を表すセンサ信号を発生するセンサ系と、
前記センサ系から受取ったセンサ信号に基づいて前記制
御信号を発生するコントローラ系と、前記センサ系と前
記コントローラ系とを電気的に接続する電気回路手段と
を備え、前記油圧アクチュエータ系が、油圧源と、試験
片に試験操作を加えるための油圧アクチュエータユニッ
トと、前記油圧源と前記油圧アクチュエータユニットと
を油圧的に接続する油圧回路手段とを含んでおり、前記
コントローラ系が、ホストコンピュータと、該ホストコ
ンピュータによって設定可能なコントローラユニットと
を含んでいる油圧式材料試験システムにおいて、油圧回
路手段の回路構成の切換に伴って必要となる、センサ系
とコントローラ系とを電気的に接続する電気回路手段の
回路構成の切換、並びにコントローラ系の制御特性の切
換が、いずれも確実に行われるようにし、それによっ
て、信頼性の高い油圧式材料試験システムを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載した本発明の油圧式材料試験システ
ムは、制御信号によって制御可能な油圧アクチュエータ
系と、試験片に関する物理量ないし前記油圧アクチュエ
ータ系に関する物理量を表すセンサ信号を発生するセン
サ系と、前記センサ系から受取ったセンサ信号に基づい
て前記制御信号を発生するコントローラ系と、前記セン
サ系と前記コントローラ系とを電気的に接続する電気回
路手段とを備え、前記油圧アクチュエータ系が、油圧源
と、試験片に試験操作を加えるための油圧アクチュエー
タユニットと、前記油圧源と前記油圧アクチュエータユ
ニットとを油圧的に接続する油圧回路手段とを含んでお
り、前記コントローラ系が、ホストコンピュータと、該
ホストコンピュータによって設定可能なコントローラユ
ニットとを含んでいる油圧式材料試験システムにおい
て、前記油圧回路手段が、該油圧回路手段の回路構成を
オペレータが手動で切り換えるための油圧回路構成切換
手段と、該油圧回路手段の現在回路構成を検出するため
の油圧回路構成検出手段とを備えており、前記電気回路
手段が、前記油圧回路構成切換手段の切換操作に連動し
て該電気回路手段の回路構成を切り換えるための電気回
路構成切換手段を備えており、前記ホストコンピュータ
が、前記油圧回路構成検出手段で検出された前記油圧回
路手段の現在回路構成に応じて前記コントローラ系の設
定を行うようにしたことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記油圧回路手段が、前記制御信
号を入力として受取り第１作動油出力を発生するサーボ
弁と、前記サーボ弁の前記第１作動油出力を入力として
受取り第２作動油出力を発生するパイロット弁とを含ん
でおり、前記油圧回路構成切換手段が、前記サーボ弁の
前記第１作動油出力と前記パイロット弁の前記第２作動
油出力との一方を選択的に前記油圧アクチュエータユニ
ットの入力とする切換弁機構と、該切換弁機構を手動操
作するための手動操作機構とを含んでいることを特徴と
している。

【００１３】また、請求項３に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記油圧回路構成検出手段が、前
記手動操作機構によって作動される電気スイッチから成
ることを特徴としている。

【００１４】また、請求項４に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記コントローラユニットが、前
記ホストコンピュータから制御パラメータがロードされ
るディジタル信号処理装置から成り、前記ホストコンピ
ュータが、前記油圧回路構成検出手段の出力を読み取る
ことで前記油圧回路手段の現在回路構成を判定し、その
判定結果に従って前記ディジタル信号処理装置にロード
すべき制御パラメータを選択するようにしたことを特徴
としている。

【００１５】また、請求項５に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記センサ系が、前記パイロット
弁の作動位置を表すパイロット弁作動位置信号を発生す
るパイロット弁作動位置センサを含んでおり、前記電気
回路構成切換手段が、前記油圧回路手段の現在回路構成
に応じて前記パイロット弁作動位置信号を前記コントロ
ーラユニットに選択的に結合する選択的信号結合手段を
含んでいることを特徴としている。

【００１６】請求項１に記載した本発明の油圧式材料試
験システムによれば、オペレータが手動で油圧回路手段
の回路構成の切換操作を行ったならば、それによって、
センサ系とコントローラ系とを電気的に接続する電気回
路手段の回路構成の切換と、コントローラ系の制御特性
の切換とが、オペレータの別段の介入なしに自動的に行
われるため、信頼性の高い油圧式材料試験システムを提
供することが可能である。

【００１７】また、請求項２に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、油圧アクチュエータ系の具体的な
構成を記載したものであり、かかる構成の油圧アクチュ
エータ系を備えた油圧式材料試験システムは、本発明の
利点が特に顕著に得られるものである。

【００１８】また、請求項３に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、油圧回路構成検出手段が電気スイ
ッチから成るというものであり、こうすることによっ
て、低コストで、また簡明な構成で、信頼性の高い動作
が保証される。

【００１９】また、請求項４に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、コントローラ系の好適な構成を記
載したものであり、かかる構成のコントローラ系を採用
することで、融通性に優れた油圧式材料試験システムを
提供することが可能となる。

【００２０】また、請求項５に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、電気回路構成切換手段の好適な構
成を記載したものであり、かかる構成の電気回路構成切
換手段を採用することで、簡明な構成で信頼性の高い動
作を保証し得る油圧式材料試験システムを提供すること
が可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して説明して行く。図１は本発明の
好適な実施の形態にかかる油圧式材料試験システム１０
を示したブロック図である。この油圧式材料試験システ
ム１０は、油圧アクチュエータ系をフィードバック制御
して発生させる荷重や変位を試験片に印加することで、
様々な材料試験を行えるものである。

【００２２】油圧式材料試験システム１０の様々な構成
要素のうち、本発明にとって重要なものは、制御信号Ｃ
Ｓによって制御可能な油圧アクチュエータ系と、試験片
ＴＰに関する物理量ないし油圧アクチュエータ系に関す
る物理量を表すセンサ信号を発生するセンサ系と、セン
サ系から受取ったセンサ信号に基づいて制御信号ＣＳを
発生するコントローラ系と、センサ系とコントローラ系
とを電気的に接続する電気回路手段とである。以下の説
明においては、これらの重要な構成要素に力点をおいて
説明し、その他の構成要素については簡単に説明するに
とどめる。

【００２３】先ず、油圧式材料試験システム１０の機械
的構造部分について説明する。機械的構造部分は、不図
示の試験機フレームと、油圧アクチュエータ系（後に詳
述する）と、試験機フレームにその固定位置が調節可能
に固定される固定側荷重負荷部１２と、試験機フレーム
に移動可能に支持されて油圧アクチュエータ系で駆動さ
れる可動側荷重負荷部１４とを備えている。そして、固
定側及び可動側の荷重負荷部１２、１４の間に、直接に
またはチャック等の取付具を介して試験片ＴＰが装着さ
れ、油圧アクチュエータ系を作動させることによって、
その試験片ＴＰに種々の試験操作を加え得るように構成
してある。

【００２４】油圧アクチュエータ系は、油圧源（図中に
は油圧記号の三角形で示した）と、試験片ＴＰに試験操
作を加えるための油圧アクチュエータユニット１６と、
それら油圧源と油圧アクチュエータユニット１６とを油
圧的に接続する油圧回路手段とを含んでいる。図示例の
油圧アクチュエータユニット１６は油圧シリンダである
ため、以下、これを油圧シリンダ１６という。

【００２５】油圧回路手段は、制御信号ＣＳ（これは電
気信号である）を入力として受取り第１作動油出力を発
生するサーボ弁（Ｓ／Ｖ）１８と、サーボ弁１８の第１
作動油出力を入力として受取り第２作動油出力を発生す
るパイロット弁２０とを含んでいる。油圧回路手段は更
に、この油圧回路手段の回路構成をオペレータが手動で
切り換えるための油圧回路構成切換手段と、この油圧回
路手段の現在回路構成を検出するための油圧回路構成検
出手段とを備えている。

【００２６】油圧回路構成切換手段は、油圧シリンダ１
６、サーボ弁１８、及びパイロット弁２０の三者間に接
続された切換弁機構２２と、この切換弁機構２２を手動
操作するための手動操作機構である切換レバー２４及び
リンク２６とで構成されている。切換弁機構２２は、サ
ーボ弁１８の出力である第１作動油出力とパイロット弁
２０の出力である第２作動油出力との一方を選択的に油
圧シリンダ１６の入力とするように機能するものであ
り、オペレータが切換レバー２４を手動操作してこの切
換弁機構２２を切り換えると、油圧回路手段の回路構成
が、第１回路構成と第２回路構成との間で切り換えられ
る。

【００２７】第１回路構成は、サーボ弁１８の出力であ
る第１作動油出力を、直接的に油圧シリンダ１６の入力
とする構成である。この回路構成は、高精度の制御を可
能とするものであるが、ただし、サーボ弁１８の最大出
力油量が比較的小さいため、油圧シリンダ１６のピスト
ンを高速で移動させる必要がある場合には、この回路構
成を採用することはできない。

【００２８】第２回路構成は、サーボ弁１８の出力であ
る第１作動油出力を、パイロット弁２０の入力とし、こ
のパイロット弁２０の出力である第２作動油出力を、油
圧シリンダ１６の入力とする構成である。パイロット弁
２０の最大出力油量はサーボ弁１８の最大出力油量より
大きいため、この回路構成とすることで、油圧シリンダ
１６のピストンを高速で移動させることができるように
なる。ただし、サーボ弁１８と油圧シリンダ１６との間
にパイロット弁２０が介在するため、第１回路構成の場
合と比べて制御精度は低下する。

【００２９】実行すべき具体的な材料試験の試験条件に
応じて、これら第１回路構成と第２回路構成との一方を
適切に選択することで、様々な試験条件に良好に対応す
ることができる。例えば、周期的な変位ないし荷重を油
圧シリンダ１６で発生させる必要があり、その変位ない
し荷重が大振幅または高周波数である場合には、油圧シ
リンダ１６のピストンを高速で移動させる必要がある。
この場合には、サーボ弁１８の出力油量では油量不足を
来すおそれがあるため、オペレータは第２回路構成を選
択する。一方、油圧シリンダ１６のピストンを高速で移
動させる必要がなければ、オペレータは第１回路構成を
選択して、高精度で制御できるようにする。

【００３０】ただし、油圧回路手段の回路構成を切り換
えると、油圧アクチュエータ系の伝達関数が全く異なっ
たものとなる。そのため、油圧回路手段の回路構成の切
換に伴って、センサ系とコントローラ系とを電気的に接
続する電気回路手段の回路構成の切換や、コントローラ
系の制御特性の切換が必要になり、これらについては後
に詳述する。

【００３１】油圧回路手段の現在回路構成を検出するた
めの油圧回路構成検出手段は、切換レバー２４によって
作動される電気スイッチ２８から成る。電気スイッチ２
８は、電源Ｖｄｄに接続したマイクロスイッチであり、
切換レバー２４の位置に応じてその出力の電圧状態がハ
イまたはローになる。この出力によって油圧回路手段の
現在回路構成が表示され、この出力を以下、油圧回路構
成ステータス信号ＳＴＳという。

【００３２】センサ系は、既述の如く、試験片ＴＰに関
する物理量ないしアクチュエータ系に関する物理量を表
すセンサ信号を発生するものであり、試験片ＴＰに関す
る物理量としては、試験片ＴＰに加わる荷重や、試験片
ＴＰに発生する変形量（歪み）がある。

【００３３】これらのうち、荷重は荷重センサによっ
て、また、変形量は可動側荷重負荷部１４の変位の大き
さを検出する変位センサによって、夫々検出される。た
だし、図を見易くして説明の理解を容易にするために、
図１ではそれらセンサのうち、変位センサを不図示と
し、荷重センサ３０だけを示した。荷重センサ３０はロ
ードセル（Ｌ／Ｃ）で構成されており、試験片ＴＰに加
わる荷重を表すアナログ電気信号を第１センサ信号ＳＳ
１として出力する。

【００３４】油圧アクチュエータ系に関する物理量とし
ては、油圧回路手段の各位置における油量や、パイロッ
ト弁２０ないし油圧シリンダ１６のピストン変位量があ
る。図１には、それらを検出するセンサのうち、パイロ
ット弁２０のピストンの変位量を表す変位センサ３２だ
けを示した。変位センサ３２はポテンショメータで構成
されており、パイロット弁２０のピストンの変位量を表
すアナログ電気信号を第２センサ信号ＳＳ２として出力
する。従って第２センサ信号ＳＳ２は、パイロット弁２
０の作動位置を表すパイロット弁作動位置信号であり、
変位センサ３２はパイロット弁作動位置センサである。

【００３５】センサ系の構成は、油圧式材料試験システ
ムの具体的な仕様及び構成に応じて様々なものとなる。
従って、図示例は、それらのうちの具体的な一例を示し
たに過ぎない。

【００３６】コントローラ系は、既述の如く、センサ系
から受取ったセンサ信号に基づいて制御信号ＣＳを発生
するものであり、ホストコンピュータ３４と、このホス
トコンピュータ３４によって設定可能なコントローラユ
ニット３６とを含んでいる。ホストコンピュータ３４
は、パーソナルコンピュータ等と呼ばれる小型コンピュ
ータで構成されている。コントローラユニット３６は、
ディジタル信号処理装置で構成されており、それゆえ以
下、これをディジタル信号処理装置３６という。

【００３７】ディジタル信号処理装置３６は、ＣＰＵ、
ＲＡＭ、ＲＯＭ、それに積和演算器等を組合せた一般的
な構成のものであり、本発明にとってはその具体的構成
よりも機能の方が重要であるため、図１には、このディ
ジタル信号処理装置３６の機能を、幾つかの機能要素を
組合せたブロック図の形で示してある。それら機能要素
の夫々の機能を実現するために、ハードウェアをどのよ
うに構成し、プログラムをどのように作成すればよいか
は、当業者には自明のことであるため、それらについて
の説明は省略する。

【００３８】ディジタル信号処理装置３６は、第１セン
サ信号ＳＳ１を増幅するための第１増幅器３８と、この
第１増幅器３８の出力をアナログ−ディジタル変換して
第１フィードバック信号ＦＳ１を発生するための第１Ａ
／Ｄコンバータ４０と、第２センサ信号ＳＳ２を増幅す
るための第２増幅器４２と、この第２増幅器４２の出力
をアナログ−ディジタル変換して第２フィードバック信
号ＦＳ２を発生するための第２Ａ／Ｄコンバータ４４と
を含んでいる。

【００３９】ディジタル信号処理装置３６は更に、コン
トローラ系が制御すべき制御対象出力量（図示例では試
験片ＴＰに印加する荷重）の目標値を表す目標値信号Ｄ
Ｓを発生する目標値信号発生部４６と、この目標値信号
ＤＳと第１フィードバック信号ＦＳ１との差分を第１誤
差信号ＥＳ１として発生する第１誤差信号発生部４８
と、第１誤差信号ＥＳ１に処理を施して、この第１誤差
信号ＥＳ１に応じた出力信号ＭＳを発生する第１信号処
理部５０とを備えている。

【００４０】ディジタル信号処理装置３６は更に、第１
信号処理部５０の出力信号ＭＳと第２フィードバック信
号ＦＳ２との差分を第２誤差信号ＥＳ２として発生する
第２誤差信号発生部５２と、第２誤差信号ＥＳ２に処理
を施して、この第２誤差信号ＥＳ２に応じた出力信号を
ディジタル制御信号ＤＣＳとして発生する第２信号処理
部５４と、このディジタル制御信号ＤＣＳをディジタル
−アナログ変換して前述の制御信号ＣＳを発生するＤ／
Ａコンバータ５６とを含んでいる。

【００４１】以上に列挙したディジタル信号処理装置３
６の構成要素について、以下に更に詳しく説明して行
く。目標値信号発生部４６が発生する目標値信号ＤＳ
は、制御対象出力量の目標値を時間の関数として表した
ディジタル信号である。この目標値信号発生部４６は、
図１に接続記号Ｃ１で模式的に示したように、ホストコ
ンピュータ３４によって制御されている。目標値信号Ｄ
Ｓは、材料試験の実行に先立ってホストコンピュータ３
４がディジタル信号処理装置３６にロードする制御パラ
メータや、材料試験の実行中にホストコンピュータ３４
がディジタル信号処理装置３６へ発する指令に従って、
引張強度試験のためにランプ関数として発生されること
もあれば、疲労強度試験のために正弦波関数として発生
されることもあり、更には、試験片の装着及び取外しの
ためにその他の適当な関数として発生されることもあ
る。

【００４２】第１誤差信号発生部４８は、いずれもディ
ジタル信号である第１フィードバック信号ＦＳ１の数値
と、目標値信号ＤＳの数値との差分を求めて、それを第
１誤差信号ＥＳ１として出力する。この第１誤差信号発
生部４８は、必要な演算をディジタル信号処理装置３６
のＣＰＵに実行させることで、ソフトウェアだけで実現
することも可能であり、また、それに適当なハードウェ
アを併用して構成することも可能である。

【００４３】第１信号処理部５０は、ディジタル信号で
ある第１誤差信号ＥＳ１に演算処理を施して、同じくデ
ィジタル信号である出力信号ＭＳを発生させる。この演
算処理は、図１に接続記号Ｃ２で模式的に示したよう
に、材料試験の実行に先立ってホストコンピュータ３４
がディジタル信号処理装置３６にロードする制御パラメ
ータや、材料試験の実行中にホストコンピュータ３４が
ディジタル信号処理装置３６へ発する指令に応じて、様
々な形の演算として実行される。具体的には、例えば、
指定された定数を第１誤差信号ＥＳ１に乗じるだけの簡
単な演算として実行されることもあれば、第１誤差信号
ＥＳ１の積分値と、微分値と、第１誤差信号ＥＳ１に定
数を乗じた数値とを、適宜組合せた和を算出する演算と
して実行されることもある。

【００４４】第２誤差信号発生部５２は、第１信号処理
部５０の出力信号ＭＳの数値と第２フィードバック信号
ＦＳ２の数値との差分を求めて、それを第２誤差信号Ｅ
Ｓ２として出力する。第２誤差信号発生部５２は、第１
誤差信号発生部４８と同様に構成することができる。た
だし後述するように、第２フィードバック信号ＦＳ２
は、油圧回路手段の回路構成に応じて、ディジタル信号
処理装置３６に入力している場合と、していない場合と
があり、第２フィードバック信号ＦＳ２が入力していな
いときには、第２誤差信号発生部５２から出力される第
２誤差信号ＥＳ２は、第１信号処理部５０の出力信号Ｍ
Ｓと同一の信号となっている。

【００４５】第２信号処理部５４は、入力してくる第２
誤差信号ＥＳ２に演算処理を施してディジタル制御信号
ＤＣＳを発生させる。この演算処理は、図１に接続記号
Ｃ３で模式的に示したように、材料試験の実行に先立っ
てホストコンピュータ３４がディジタル信号処理装置３
６にロードする制御パラメータや、材料試験の実行中に
ホストコンピュータ３４がディジタル信号処理装置３６
へ発する指令に応じて、様々な形の演算として実行され
る。具体的には、例えば、指定された定数を第２誤差信
号ＥＳ２に乗じるだけの簡単な演算として実行されるこ
ともあれば、第２誤差信号ＥＳ２の積分値と、微分値
と、第２誤差信号ＥＳ２に定数を乗じた数値とを、適宜
組合せた和を算出する演算として実行されることもあ
る。

【００４６】ディジタル制御信号ＤＣＳは、Ｄ／Ａコン
バータ５６によってアナログ信号に変換され、このアナ
ログ信号が、サーボ弁１８を制御する制御信号ＣＳであ
る。制御信号をＣＳをアナログ信号として出力している
のは、サーボ弁１８がアナログ制御信号によって制御さ
れるように構成されているからである。ディジタル制御
信号で制御されるサーボ弁を使用する場合には、このＤ
／Ａコンバータ５６は不要である。

【００４７】既述の如く、センサ系とコントローラ系と
は電気回路手段を介して電気的に接続されている。図示
例の電気回路手段は、荷重センサ３０の出力をディジタ
ル信号処理装置３６の第１増幅器３８の入力に結合して
いる信号経路と、変位センサ３２の出力をディジタル信
号処理装置３６の第２増幅器４２に結合している信号線
路とを含んでおり、また更に、切換レバー２４（即ち、
油圧回路構成切換手段）の切換操作に連動してこの電気
回路手段の回路構成を切り換えるための電気回路構成切
換手段を備えている。

【００４８】この電気回路構成切換手段は、図示例では
２入力ＡＮＤゲート５８で構成されている。ＡＮＤゲー
ト５８の２つの入力には、第２センサ信号ＳＳ２と、電
気スイッチ２８から出力される油圧回路構成ステータス
信号ＳＴＳとが結合されており、ＡＮＤゲート５８の出
力は、ディジタル信号処理装置３６の第２増幅器４２に
結合されている。従って、このＡＮＤゲート５８では、
第２センサ信号ＳＳ２（即ち、パイロット弁作動位置信
号）が、油圧回路構成ステータス信号ＳＴＳによってゲ
ーティングされるようにしてある。換言するならば、Ａ
ＮＤゲート５８は、油圧回路手段の現在回路構成に応じ
て第２センサ信号ＳＳ２をディジタル信号処理装置３６
に選択的に結合する選択的信号結合手段を構成してい
る。

【００４９】ホストコンピュータ３４は、図１に接続記
号Ｃ４で模式的に示したように、油圧回路構成ステータ
ス信号ＳＴＳを読み取るようにしてある。そして、この
ステータス信号ＳＴＳを読み取ることで油圧回路手段の
現在回路構成を判定し、その判定結果に従ってディジタ
ル信号処理装置３６にロードすべき制御パラメータを選
択するようにしてある。従って、ホストコンピュータ３
４は、材料試験を実行するためにディジタル信号処理装
置３６の設定を行う際には、このステータス信号ＳＴＳ
によって示されている油圧回路手段の現在回路構成に応
じて、ディジタル信号処理装置３６の設定を行う。

【００５０】以上の構成において、材料試験を実行しよ
うとするオペレータは、先ず、その材料試験の試験条件
を考慮して、油圧回路手段の回路構成として第１回路構
成と第２回路構成とのいずれが適しているかを判断す
る。そして、切換レバー２４を手動操作することで、適
切な回路構成を選択する。こうして選択された油圧回路
手段の回路構成は、電気スイッチ２８から出力される油
圧回路構成ステータス信号ＳＴＳによって表示される。
また、この油圧回路構成ステータス信号ＳＴＳによっ
て、ＡＮＤゲート５８へ入力している第２センサ信号Ｓ
Ｓ２がゲーティングされるため、センサ系とコントロー
ラ系とを電気的に接続する電気回路手段の回路構成が、
選択された油圧回路手段の回路構成に適した回路構成に
設定される。更に、ホストコンピュータ３４が、油圧回
路構成ステータス信号ＳＴＳを読み取って油圧回路手段
の現在回路構成を判定し、その判定結果に従ってディジ
タル信号処理装置３６の第１信号処理部５０及び第２信
号処理部５４にロードすべき制御パラメータを選択する
ことで、それら信号処理部５０、５４が適切に設定され
る。

【００５１】第１信号処理部５０及び第２信号処理部５
４の設定は、例えば次のようにして行われる。先ず、オ
ペレータが切換レバー２４を操作して油圧回路手段を第
１回路構成にしたときには、パイロット弁２０が油圧回
路から排除される。この場合に、ホストコンピュータ３
４は、例えば、第２信号処理部５４を、入力してくる信
号ＥＳ２をそのまま信号ＤＣＳとして出力する（換言す
れば、ゲイン「１」で増幅する）ように設定する一方
で、第１信号処理部５０を、この第１信号処理部５０が
第１誤差信号ＥＳ１に対して施す演算処理によって、油
圧式材料試験システム１０の制御が比例・積分・微分制
御（ＰＩＤ動作）として行われるように設定する。

【００５２】また、オペレータが油圧回路手段を第２回
路構成に切り換えたならば、パイロット弁２０が油圧回
路に組込まれる。この場合に、ホストコンピュータ３４
は、例えば、第２信号処理部５４を、入力してくる第２
誤差信号ＥＳ２を適切なゲインで増幅したものをディジ
タル制御信号ＤＣＳとして出力するように設定する。ま
たそれと共に、第１信号処理部５０を、第２信号処理部
５４がそのような増幅を行うことを考慮に入れた上で、
油圧式材料試験システム１０の制御が良好な比例・積分
・微分制御（ＰＩＤ動作）として行われるように設定す
る。

【００５３】このように、ここに開示した油圧式材料試
験システム１０によれば、オペレータが油圧アクチュエ
ータ系の油圧回路手段の回路構成を手動操作によって切
り換えたならば、それによって必要となる、センサ系と
コントローラ系とを電気的に接続している電気回路手段
の回路構成の切換が自動的に、即ちオペレータの介入な
しに行われると共に、第１信号処理部５０及び第２信号
処理部５４の設定が、同じくオペレータの介入なしに適
切に行われる。従って、電気回路手段の切換及び信号処
理部５０、５４の設定に関して、人間の手動操作に必然
的に伴う誤操作の可能性が完全に払拭されている。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た本発明の油圧式材料試験システムは、制御信号によっ
て制御可能な油圧アクチュエータ系と、試験片に関する
物理量ないし前記油圧アクチュエータ系に関する物理量
を表すセンサ信号を発生するセンサ系と、前記センサ系
から受取ったセンサ信号に基づいて前記制御信号を発生
するコントローラ系と、前記センサ系と前記コントロー
ラ系とを電気的に接続する電気回路手段とを備え、前記
油圧アクチュエータ系が、油圧源と、試験片に試験操作
を加えるための油圧アクチュエータユニットと、前記油
圧源と前記油圧アクチュエータユニットとを油圧的に接
続する油圧回路手段とを含んでおり、前記コントローラ
系が、ホストコンピュータと、該ホストコンピュータに
よって設定可能なコントローラユニットとを含んでいる
油圧式材料試験システムにおいて、前記油圧回路手段
が、該油圧回路手段の回路構成をオペレータが手動で切
り換えるための油圧回路構成切換手段と、該油圧回路手
段の現在回路構成を検出するための油圧回路構成検出手
段とを備えており、前記電気回路手段が、前記油圧回路
構成切換手段の切換操作に連動して該電気回路手段の回
路構成を切り換えるための電気回路構成切換手段を備え
ており、前記ホストコンピュータが、前記油圧回路構成
検出手段で検出された前記油圧回路手段の現在回路構成
に応じて前記コントローラ系の設定を行うようにした。

【００５５】そのため、オペレータが油圧回路手段の回
路構成の切換操作を行ったならば、それに伴って、セン
サ系とコントローラ系とを電気的に接続する電気回路手
段の回路構成の切換と、コントローラ系の制御特性の切
換とが、オペレータの別段の介入なしに自動的に行われ
るため、信頼性の高い油圧式材料試験システムを提供す
ることができる。

【００５６】また、請求項２に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記油圧回路手段が、前記制御信
号を入力として受取り第１作動油出力を発生するサーボ
弁と、前記サーボ弁の前記第１作動油出力を入力として
受取り第２作動油出力を発生するパイロット弁とを含ん
でおり、前記油圧回路構成切換手段が、前記サーボ弁の
前記第１作動油出力と前記パイロット弁の前記第２作動
油出力との一方を選択的に前記油圧アクチュエータユニ
ットの入力とする切換弁機構と、該切換弁機構を手動操
作するための手動操作機構とを含んでいる。

【００５７】これは、油圧アクチュエータ系の具体的な
構成を記載したものであり、かかる油圧アクチュエータ
系を備えた油圧式材料試験システムは、本発明を採用す
ることで顕著な利点が得られる。

【００５８】また、請求項３に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記油圧回路構成検出手段が、前
記手動操作機構によって作動される電気スイッチから成
るものである。

【００５９】かかる構成の油圧回路構成検出手段を採用
することによって、低コストで、また簡明な構成で、信
頼性の高い動作を保証することができる。

【００６０】また、請求項４に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記コントローラユニットが、前
記ホストコンピュータから制御パラメータがロードされ
るディジタル信号処理装置から成り、前記ホストコンピ
ュータが、前記油圧回路構成検出手段の出力を読み取る
ことで前記油圧回路手段の現在回路構成を判定し、その
判定結果に従って前記ディジタル信号処理装置にロード
すべき制御パラメータを選択するようにした。

【００６１】かかる構成のコントローラ系を採用するこ
とで、融通性に優れた油圧式材料試験システムを提供す
ることができる。

【００６２】また、請求項５に記載した本発明の油圧式
材料試験システムは、前記センサ系が、前記パイロット
弁の作動位置を表すパイロット弁作動位置信号を発生す
るパイロット弁作動位置センサを含んでおり、前記電気
回路構成切換手段が、前記油圧回路手段の現在回路構成
に応じて前記パイロット弁作動位置信号を前記コントロ
ーラユニットに選択的に結合する選択的信号結合手段を
含んでいるものとした。

【００６３】かかる構成の電気回路構成切換手段を採用
することで、簡明な構成で信頼性の高い動作を保証し得
る油圧式材料試験システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施の形態にかかる油圧式材料
試験システム１０を示したブロック図である。

【符号の説明】

１０ 油圧式材料試験システム １６ 油圧アクチュエータユニット（油圧シリンダ） １８ サーボ弁 ２０ パイロット弁 ２２ 切換弁機構 ２４ 切換レバー ２８ 電気スイッチ ３０ 荷重センサ ３２ 変位センサ ３４ ホストコンピュータ ３６ コントローラユニット（ディジタル信号処理装
置） ５８ ＡＮＤゲート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号によって制御可能な油圧アクチ
   ュエータ系と、試験片に関する物理量ないし前記油圧ア
   クチュエータ系に関する物理量を表すセンサ信号を発生
   するセンサ系と、前記センサ系から受取ったセンサ信号
   に基づいて前記制御信号を発生するコントローラ系と、
   前記センサ系と前記コントローラ系とを電気的に接続す
   る電気回路手段とを備え、前記油圧アクチュエータ系
   が、油圧源と、試験片に試験操作を加えるための油圧ア
   クチュエータユニットと、前記油圧源と前記油圧アクチ
   ュエータユニットとを油圧的に接続する油圧回路手段と
   を含んでおり、前記コントローラ系が、ホストコンピュ
   ータと、該ホストコンピュータによって設定可能なコン
   トローラユニットとを含んでいる油圧式材料試験システ
   ムにおいて、 前記油圧回路手段が、該油圧回路手段の回路構成をオペ
   レータが手動で切り換えるための油圧回路構成切換手段
   と、該油圧回路手段の現在回路構成を検出するための油
   圧回路構成検出手段とを備えており、 前記電気回路手段が、前記油圧回路構成切換手段の切換
   操作に連動して該電気回路手段の回路構成を切り換える
   ための電気回路構成切換手段を備えており、 前記ホストコンピュータが、前記油圧回路構成検出手段
   で検出された前記油圧回路手段の現在回路構成に応じて
   前記コントローラ系の設定を行うようにした、ことを特
   徴とする油圧式材料試験システム。
2. 【請求項２】 前記油圧回路手段が、前記制御信号を入
   力として受取り第１作動油出力を発生するサーボ弁と、
   前記サーボ弁の前記第１作動油出力を入力として受取り
   第２作動油出力を発生するパイロット弁とを含んでお
   り、前記油圧回路構成切換手段が、前記サーボ弁の前記
   第１作動油出力と前記パイロット弁の前記第２作動油出
   力との一方を選択的に前記油圧アクチュエータユニット
   の入力とする切換弁機構と、該切換弁機構を手動操作す
   るための手動操作機構とを含んでいることを特徴とする
   請求項１記載の油圧式材料試験システム。
3. 【請求項３】 前記油圧回路構成検出手段が、前記手動
   操作機構によって作動される電気スイッチから成ること
   を特徴とする請求項２記載の油圧式材料試験システム。
4. 【請求項４】 前記コントローラユニットが、前記ホス
   トコンピュータから制御パラメータがロードされるディ
   ジタル信号処理装置から成り、前記ホストコンピュータ
   が、前記油圧回路構成検出手段の出力を読み取ることで
   前記油圧回路手段の現在回路構成を判定し、その判定結
   果に従って前記ディジタル信号処理装置にロードすべき
   制御パラメータを選択するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の油圧式材料試験システム。
5. 【請求項５】 前記センサ系が、前記パイロット弁の作
   動位置を表すパイロット弁作動位置信号を発生するパイ
   ロット弁作動位置センサを含んでおり、前記電気回路構
   成切換手段が、前記油圧回路手段の現在回路構成に応じ
   て前記パイロット弁作動位置信号を前記コントローラユ
   ニットに選択的に結合する選択的信号結合手段を含んで
   いることを特徴とする請求項２または３記載の油圧式材
   料試験システム。