JP2000180329A - Material-testing machine - Google Patents
Material-testing machineInfo
- Publication number
- JP2000180329A JP2000180329A JP10354640A JP35464098A JP2000180329A JP 2000180329 A JP2000180329 A JP 2000180329A JP 10354640 A JP10354640 A JP 10354640A JP 35464098 A JP35464098 A JP 35464098A JP 2000180329 A JP2000180329 A JP 2000180329A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- brake
- load
- actuator
- testing machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力により駆動
力を発生する動電形アクチュエータを用いた材料試験機
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material testing machine using an electro-dynamic actuator that generates a driving force by an electromagnetic force.
【０００２】[0002]
【従来の技術】試験片に任意波形の荷重を負荷して疲労
強度試験を行う材料試験機では、試験片である高分子材
料やマイクロマシンの機構部品などの試験対象の多様化
が進むにつれて負荷する荷重の絶対値が小さくなり、荷
重制御精度をより高めた材料試験機が求められている。2. Description of the Related Art In a material testing machine for performing a fatigue strength test by applying a load having an arbitrary waveform to a test piece, the load is applied as a variety of test objects such as a polymer material as a test piece and a mechanical component of a micromachine are diversified. There is a need for a material testing machine in which the absolute value of the load is reduced and the load control accuracy is further improved.
【０００３】そこで、任意波形で低負荷を与える負荷用
アクチュエータとして油圧シリンダを用いたものに代わ
り、動電形アクチュエータを用いた材料試験機が知られ
ている。動電形アクチュエータは、永久磁石で形成され
た磁気回路の中で永久磁石に対して可動なボビンにコイ
ルを巻き回し、コイルに駆動電流を供給することによ
り、ボビンに推力を発生させるものである。Therefore, there is known a material testing machine using an electrodynamic actuator instead of an actuator using a hydraulic cylinder as a load actuator for applying a low load with an arbitrary waveform. The electrokinetic actuator generates a thrust on a bobbin by winding a coil around a bobbin movable with respect to the permanent magnet in a magnetic circuit formed by the permanent magnet and supplying a drive current to the coil. .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】動電形アクチュエータ
を搭載した材料試験機では、試験片やボビンの変位およ
び試験片に印加される負荷荷重を検出するセンサ自身の
寸法が小さく、また、センサが検出する量も小さいの
で、センサに対して過大な負荷が加えられると破損する
ことがある。特に、動電形アクチュエータが故障してボ
ビンの推力が失われた場合には、ボビンが落下する衝撃
が試験片やつかみ具、センサに加えられ、試験片やセン
サなどを破損してしまうことがあった。In a material testing machine equipped with an electrodynamic actuator, the size of a sensor for detecting the displacement of a test piece or a bobbin and the load applied to the test piece is small, and the sensor is small. Since the amount to be detected is small, the sensor may be damaged when an excessive load is applied to the sensor. In particular, when the thrust of the bobbin is lost due to the failure of the electrodynamic actuator, the impact of the bobbin dropping is applied to the test piece, the gripper, and the sensor, which may damage the test piece and the sensor. there were.
【０００５】本発明の目的は、材料試験機に異常が発
生、あるいは停電などにより動電形アクチュエータの駆
動を停止してボビンの推力が失われたときでも、ボビン
が落下しないようにして試験片や検出センサを保護する
材料試験機を提供することにある。An object of the present invention is to prevent a bobbin from dropping even when an abnormality occurs in a material testing machine, or when the drive of an electrodynamic actuator is stopped due to a power failure or the like and the thrust of the bobbin is lost. And a material testing machine for protecting the detection sensor.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図２
を参照して本発明を説明する。請求項１の発明は、電磁
力により可動部２２，２３，２４を駆動する動電形アク
チュエータ６で試験片ＴＰに負荷を与えるようにした材
料試験機に適用される。そして、可動部２４を機械的に
制動する制動手段３０を備えることにより上述した目的
を達成する。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
The present invention will be described with reference to FIG. The invention of claim 1 is applied to a material testing machine in which a load is applied to a test piece TP by an electrodynamic actuator 6 that drives the movable parts 22, 23, 24 by electromagnetic force. The above-mentioned object is achieved by providing the braking means 30 for mechanically braking the movable portion 24.
【０００７】なお、上記課題を解決するための手段で
は、わかりやすく説明するために実施の形態の図と対応
づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定される
ものではない。[0007] In the means for solving the above-mentioned problems, for the sake of simplicity, the drawings are associated with the embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
よる材料試験機を示す図である。この材料試験機は、固
定テーブル１と、可動クロスヘッド２と、固定クロスヘ
ッド３とが支柱４により支持され、基台５の上に固定さ
れている。可動クロスヘッド２は、固定テーブル１と固
定クロスヘッド３との間を上下方向に平行移動可能であ
り、不図示のハンドルを操作して上下方向に移動し、不
図示のレバーを操作して支柱４に固定する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a material testing machine according to one embodiment of the present invention. In this material testing machine, a fixed table 1, a movable crosshead 2, and a fixed crosshead 3 are supported by columns 4 and fixed on a base 5. The movable crosshead 2 is capable of moving vertically between the fixed table 1 and the fixed crosshead 3 in the vertical direction. The movable crosshead 2 is moved vertically by operating a handle (not shown), and is operated by operating a lever (not shown). Fix to 4.
【０００９】固定テーブル１の下側には動電形アクチュ
エータ６が設置され、下負荷ロッド７が動電形アクチュ
エータ６で駆動されるように構成されている。可動クロ
スヘッド２の下側にはロードセル８が設置され、このロ
ードセル８に上負荷ロッド９が連結されている。上下の
負荷ロッド９および７のそれぞれの端部にはつかみ具１
０が接続され、つかみ具１０の間に試験片ＴＰが取り付
けられる。An electrodynamic actuator 6 is installed below the fixed table 1, and the lower load rod 7 is driven by the electrodynamic actuator 6. A load cell 8 is installed below the movable crosshead 2, and an upper load rod 9 is connected to the load cell 8. At each end of the upper and lower load rods 9 and 7
0 is connected, and a test piece TP is attached between the gripping tools 10.
【００１０】動電形アクチュエータ６は、第２図に示す
ような断面をもつ永久磁石２１と、永久磁石２１の開口
部に外挿された円筒状のボビン２２と、ボビン２２に巻
き回されたコイル２３と、ボビン２２の移動を案内する
ためにボビン２２の中央部に立設され永久磁石２１の中
心中空部に挿入されたピストンロッド２４とで構成され
る。ピストンロッド２４の上部は、動電形アクチュエー
タ６が図１に示した材料試験機に取り付けられたときの
下負荷ロッド７に相当する。永久磁石２１には図示のよ
うな磁気回路ＭＳが形成され、コイル２３に駆動電流を
流すことによりボビン２２に推力Ｆが発生する。推力Ｆ
は、 Ｆ＝ｉ・Ｂ・Ｌ ただし、Ｂは磁束密度、Ｌはコイル長、ｉは電流（ただ
し、各巻線に流れる電流と巻数の積） で表される。The electrodynamic actuator 6 has a permanent magnet 21 having a cross section as shown in FIG. 2, a cylindrical bobbin 22 externally inserted into an opening of the permanent magnet 21, and a bobbin 22 wound around the bobbin 22. It is composed of a coil 23 and a piston rod 24 erected at the center of the bobbin 22 to guide the movement of the bobbin 22 and inserted into the central hollow portion of the permanent magnet 21. The upper part of the piston rod 24 corresponds to the lower load rod 7 when the electrodynamic actuator 6 is attached to the material testing machine shown in FIG. A magnetic circuit MS as shown is formed in the permanent magnet 21, and a thrust F is generated in the bobbin 22 by passing a drive current through the coil 23. Thrust F
Where F is the magnetic flux density, L is the coil length, and i is the current (however, the product of the current flowing through each winding and the number of turns).
【００１１】ピストンロッド２４の下端には変位センサ
２５が設けられ、変位センサ２５はピストンロッド２
４、すなわち、試験片ＴＰの変位に応じた検出信号を出
力する。この変位センサ２５の検出信号は、後述するフ
ィードバック制御回路５０において変位アンプ５１で増
幅され、フィードバック信号として用いられる。At the lower end of the piston rod 24, a displacement sensor 25 is provided.
4, that is, a detection signal corresponding to the displacement of the test piece TP is output. The detection signal of the displacement sensor 25 is amplified by a displacement amplifier 51 in a feedback control circuit 50 described later and used as a feedback signal.
【００１２】図２に示すように、動電形アクチュエータ
６にはブレーキ装置３０が設けられ、動電形アクチュエ
ータ６に駆動信号が供給されているときを除いてピスト
ンロッド２４が機械的に制動される。このブレーキ装置
３０を、図３を参照して説明する。ブレーキ装置３０
は、動電形アクチュエータ６のボディ（不図示）に取付
けられた円筒状の本体３１と、本体３１に移動可能に内
装されたピストンカム３２と、軸３３を支点として回動
可能に取り付けられた一対のフィンガー３４と、一対の
フィンガー３４を軸３３の左側で押し開かせるためのリ
ターンスプリング３５と、一対のフィンガー３４のブレ
ーキ取付部３４ａにピン３６で固定された一対のブレー
キパッド３７と、ピストンカム３２と本体の３１との隙
間に設けられたパッキン３８とから構成される。本体３
１にはエアポート３９が形成され、このエアポート３９
への圧縮空気の供給、排気によりブレーキ動作、ブレー
キ解除が行われる。As shown in FIG. 2, a brake device 30 is provided in the electrodynamic actuator 6, and the piston rod 24 is mechanically braked except when a driving signal is supplied to the electrodynamic actuator 6. You. The brake device 30 will be described with reference to FIG. Brake device 30
Are mounted on a body (not shown) of the electrodynamic actuator 6, a cylindrical main body 31, a piston cam 32 movably mounted on the main body 31, and a rotatable mounting centered on a shaft 33. A pair of fingers 34, a return spring 35 for pushing and opening the pair of fingers 34 on the left side of the shaft 33, a pair of brake pads 37 fixed to the brake mounting portions 34 a of the pair of fingers 34 with pins 36, It is composed of a packing 38 provided in a gap between the cam 32 and the main body 31. Body 3
1, an air port 39 is formed.
The brake operation and the brake release are performed by the supply and exhaust of the compressed air to the motor.
【００１３】エアポート３９を介して本体３１内から圧
縮空気が排気されたとき、リターンスプリング３５の力
により一対のブレーキパッド３７の間隔が広がり、ピス
トンロッド２４への制動を解除する。このとき、一対の
フィンガー３４の軸３３より右側に位置する一対のカム
フォロアレバー３４ｂの間隔が狭まりピストンカム３２
を右方へ押すことになる。図３はその状態を示してい
る。圧縮空気がエアポート３９を介してピストンカム３
２の右側から本体３１内に供給されたとき、ピストンカ
ム３２が左側へ移動して一対のフィンガー３４のカムフ
ォロアレバー３４ｂを押し開く。一対のフィンガー３４
のブレーキ取付部３４ａは軸３３を支点に回動して間隔
が狭まるので、フィンガー３４のブレーキ取付部３４ａ
に固定された一対のブレーキパッド３７がピストンロッ
ド２４を挟持して制動をかける。When the compressed air is exhausted from the inside of the main body 31 through the air port 39, the interval between the pair of brake pads 37 is widened by the force of the return spring 35, and the braking on the piston rod 24 is released. At this time, the interval between the pair of cam follower levers 34b located on the right side of the shaft 33 of the pair of fingers 34 is reduced, and the piston cam 32
Will be pushed to the right. FIG. 3 shows this state. The compressed air flows through the piston cam 3 through the air port 39.
When the piston cam 32 is supplied from the right side into the main body 31, the piston cam 32 moves to the left side and pushes open the cam follower lever 34 b of the pair of fingers 34. A pair of fingers 34
Since the brake mounting portion 34a of the finger 34 is turned around the shaft 33 as a fulcrum and the interval is reduced, the brake mounting portion 34a of the finger 34 is
A pair of brake pads 37 fixed to the nip clamp the piston rod 24 to apply braking.
【００１４】図２において、目標信号発生回路４１は変
位の平均値と振幅と周波数で決定される目標設定信号を
出力する。そして、動電形アクチュエータ６はフィード
バック制御回路５０により、目標信号発生回路４１から
発生する変位の目標繰り返し信号に基づいて駆動され、
試験片ＴＰを目標とする変位で繰り返し負荷する。In FIG. 2, a target signal generation circuit 41 outputs a target setting signal determined by the average value, amplitude and frequency of displacement. Then, the electrokinetic actuator 6 is driven by the feedback control circuit 50 based on the target repetition signal of the displacement generated from the target signal generation circuit 41,
The test piece TP is repeatedly loaded with a target displacement.
【００１５】フィードバック制御回路５０は、目標信号
発生回路４１からの設定信号と変位アンプ５１の出力で
ある検出変位との偏差を算出する加算点５２と、偏差に
所定のゲインを与えるゲイン設定回路（たとえばＰＩＤ
制御回路）５３と、ゲイン設定回路５３の出力に対して
時間とともに出力制限値を変化させる出力制限回路５４
と、出力制限回路５４の出力を増幅して動電形アクチュ
エータ６のコイル２３へ印加するパワーアンプ５５とを
有する。The feedback control circuit 50 includes an addition point 52 for calculating a deviation between the setting signal from the target signal generation circuit 41 and a detected displacement output from the displacement amplifier 51, and a gain setting circuit (a predetermined gain for the deviation). For example, PID
A control circuit) 53, and an output limiting circuit 54 for changing the output limiting value with time with respect to the output of the gain setting circuit 53.
And a power amplifier 55 that amplifies the output of the output limiting circuit 54 and applies the amplified output to the coil 23 of the electrodynamic actuator 6.
【００１６】出力制限回路５４の入力波形と出力波形に
ついて図４を参照して説明する。出力制限回路５４は、
試験片ＴＰを材料試験機のつかみ具１０にセットするた
めに、下負荷ロッド７を静止している初期位置から試験
片ＴＰの長さに応じた位置に移動させるときに作動す
る。図４（ａ）〜（ｄ）は、動電形アクチュエータ６の
スイッチ（不図示）を投入した瞬間（ｔ＝０）と以降の
出力制限回路５４の入力波形と出力波形を時間軸上に表
したものである。図４（ａ）および（ｃ）は、出力制限
回路５４へ入力されるステップ入力波形を表し、図４
（ｂ）および（ｄ）は、それぞれの入力波形に対する出
力応答波形を表している。図４（ａ）は、動電形アクチ
ュエータ６のスイッチ（不図示）が投入された以降（ｔ
≧０）にゲイン設定回路５３から出力されて出力制限回
路５４へ入力される入力レベルが、目標信号発生回路４
１からの目標変位信号と検出変位信号との偏差に基づい
て、入力レベル＝ＶL に一定である場合を仮定したも
のである。このとき出力制限回路５４は、スロースター
ト機能と出力制限機能により図４（ｂ）に示すような時
間とともに一定の傾きで変化するランプ波形を出力す
る。同様に、図４（ｄ）は、図４（ｃ）のような入力レ
ベル＝−ＶL に一定となる入力波形を入力した場合に
おける出力制限回路５４からの出力波形である。The input waveform and output waveform of the output limiting circuit 54 will be described with reference to FIG. The output limiting circuit 54
This is activated when the lower load rod 7 is moved from a stationary initial position to a position corresponding to the length of the test piece TP in order to set the test piece TP on the gripper 10 of the material testing machine. 4A to 4D show the input waveform and output waveform of the output limiting circuit 54 on the time axis at the moment (t = 0) when a switch (not shown) of the electrodynamic actuator 6 is turned on. It was done. FIGS. 4A and 4C show a step input waveform input to the output limiting circuit 54, and FIG.
(B) and (d) show the output response waveform for each input waveform. FIG. 4A shows the state after the switch (not shown) of the electrodynamic actuator 6 is turned on (t).
≧ 0), the input level output from the gain setting circuit 53 and input to the output limiting circuit 54 is
Based on the deviation between the target displacement signal from 1 and the detected displacement signal, it is assumed that the input level is constant at VL . At this time, the output limiting circuit 54 outputs a ramp waveform that changes with a constant slope with time as shown in FIG. 4B by the slow start function and the output limiting function. Similarly, FIG. 4 (d), an output waveform from the output limiting circuit 54 in the case where inputting the input waveform to be a constant input level = -V L as shown in FIG. 4 (c).
【００１７】アラーム回路４２は、電源装置４５の状態
を監視する電源モニタ回路４６、パワーアンプ５５を監
視するアンプモニタ回路４７，動電形アクチュエータ６
のコイル２３を監視するコイルモニタ回路４８のいずれ
かで異常が検知されたときは、異常発生と判定して後述
する操作回路４４および目標信号発生回路４１、ゲイン
設定回路５３、後述するブレーキ回路４３へ動電形アク
チュエータ６の駆動を停止させる信号を送る。The alarm circuit 42 includes a power supply monitor circuit 46 for monitoring the state of the power supply 45, an amplifier monitor circuit 47 for monitoring the power amplifier 55, and the electrodynamic actuator 6.
When an abnormality is detected in any of the coil monitor circuits 48 that monitor the coil 23, it is determined that an abnormality has occurred, and an operation circuit 44, a target signal generation circuit 41, a gain setting circuit 53, and a brake circuit 43 described below are determined. A signal for stopping the driving of the electrokinetic actuator 6 is sent to.
【００１８】ブレーキ回路４３は、動電形アクチュエー
タ６の駆動を停止させる信号を受けると動電形アクチュ
エータ６のピストンロッド２４に制動をかけるため、ブ
レーキ装置３０のエアポート３９へ圧縮空気を供給して
ブレーキ装置３０を作動させる。動電形アクチュエータ
６が通電されて駆動状態にあるときは、ブレーキ装置３
０のエアポート３９への圧縮空気の供給を停止するとと
もにエアポート３９から排気してブレーキ装置３０の作
動を止める。本実施の形態では、ブレーキ回路４３は、
コンプレッサと、コンプレッサから吐き出される圧縮空
気の供給およびブレーキ装置３０からの排気を制御する
電磁弁を有し、動電形アクチュエータ６の駆動を停止さ
せる信号を受信すると電磁弁を介して圧縮空気をブレー
キ装置３０へ送り、動電形アクチュエータ６のピストン
ロッド２４に対してブレーキをかける。そして、動電形
アクチュエータ６の駆動時には電磁弁を介してエアポー
ト３９を大気と連通させてブレーキを解除する。なお、
上記の電磁弁は、動電形アクチュエータ６への通電が開
始されると励磁されてブレーキ装置３０のエアポート３
９を大気連通とし、消磁されるとエアポート３９へ圧縮
空気を送るようにネガブレーキとして構成すれば、突然
の停電時などにもブレーキをかけることができる。The brake circuit 43 supplies compressed air to the air port 39 of the brake device 30 in order to brake the piston rod 24 of the electrodynamic actuator 6 when receiving a signal for stopping the driving of the electrodynamic actuator 6. The brake device 30 is operated. When the electrokinetic actuator 6 is energized and in a driving state, the braking device 3
The supply of the compressed air to the zero air port 39 is stopped and the air is exhausted from the air port 39 to stop the operation of the brake device 30. In the present embodiment, the brake circuit 43
It has a compressor and an electromagnetic valve for controlling the supply of compressed air discharged from the compressor and the exhaust from the brake device 30. When a signal for stopping the driving of the electrodynamic actuator 6 is received, the compressed air is braked via the electromagnetic valve. It is sent to the device 30 to brake the piston rod 24 of the electrodynamic actuator 6. When the electrodynamic actuator 6 is driven, the brake is released by communicating the air port 39 with the atmosphere via the electromagnetic valve. In addition,
When the energization of the electrodynamic actuator 6 is started, the solenoid valve is energized and the air port 3 of the brake device 30 is turned on.
If the negative brake 9 is configured to communicate with the atmosphere and send compressed air to the air port 39 when demagnetized, the brake can be applied even in the event of a sudden power failure.
【００１９】操作回路４４は、材料試験機の不図示の操
作盤からの入力に基づいて上述した各回路を動作させ
る。操作者が試験片ＴＰを試験するとき、たとえば、試
験片ＴＰをつかみ具１０に把持する際に負荷ロッド７を
移動させる場合や、負荷試験を開始させる場合など、各
回路および装置に対して必要な設定を行う。また、アラ
ーム回路４２から動電形アクチュエータ６の駆動を停止
させる信号が送出されたときは、パワーアンプ５５へ供
給される電源を遮断して動電形アクチュエータ６の駆動
を停止するとともに、上記ブレーキ回路４３でネガブレ
ーキが構成されているときは、ブレーキ回路４３に備え
られる上記電磁弁の励磁用電源を遮断してブレーキ装置
３０のエアポート３９へ圧縮空気が送られるようにす
る。The operation circuit 44 operates each of the above-described circuits based on an input from an operation panel (not shown) of the material testing machine. When the operator tests the test piece TP, for example, when the load rod 7 is moved when the test piece TP is gripped by the gripper 10 or when a load test is started, it is necessary for each circuit and device. Make the necessary settings. When a signal for stopping the driving of the electrodynamic actuator 6 is transmitted from the alarm circuit 42, the power supplied to the power amplifier 55 is shut off to stop the driving of the electrodynamic actuator 6, and the brake When the circuit 43 constitutes a negative brake, the power supply for exciting the solenoid valve provided in the brake circuit 43 is shut off so that the compressed air is sent to the air port 39 of the brake device 30.
【００２０】電源装置４５は、ＡＣライン入力から入力
された電圧を上記各回路および装置で使用される直流の
所定の電圧に変換し、各回路および装置へ供給する。電
源モニタ回路４６は、各回路および装置へ供給される電
圧値が所定の範囲にあるかどうかを監視して、上記電圧
が所定の範囲から外れたと判定したときはアラーム回路
４２へ報知する。The power supply 45 converts the voltage input from the AC line input into a predetermined DC voltage used in each of the above circuits and devices, and supplies it to each of the circuits and devices. The power supply monitor circuit 46 monitors whether the voltage value supplied to each circuit and device is within a predetermined range, and notifies the alarm circuit 42 when it is determined that the voltage is out of the predetermined range.
【００２１】アンプモニタ回路４７は、パワーアンプ５
５を冷却するための不図示の冷却装置の温度を監視する
とともに、パワーアンプ５５に流れる電流値が所定の範
囲にあるかどうかを監視する。上記温度が所定の範囲か
ら外れたと判定したときや、電流値が所定の範囲から外
れたと判定したときはアラーム回路４２へ報知する。The amplifier monitor circuit 47 includes a power amplifier 5
In addition to monitoring the temperature of a cooling device (not shown) for cooling 5, it monitors whether the value of the current flowing through power amplifier 55 is within a predetermined range. When it is determined that the temperature has deviated from the predetermined range or when the current value has deviated from the predetermined range, the alarm circuit 42 is notified.
【００２２】コイルモニタ回路４８は、動電形アクチュ
エータ６のコイル２３の温度が所定の範囲にあるかどう
かを監視する。上記温度が所定の範囲を外れたと判定し
たときはアラーム回路４２へ報知する。The coil monitor circuit 48 monitors whether the temperature of the coil 23 of the electrodynamic actuator 6 is within a predetermined range. When it is determined that the temperature is out of the predetermined range, the alarm circuit 42 is notified.
【００２３】このような材料試験機の操作手順を図５を
参照して説明する。図５の縦軸はパワーアンプ５５へ送
られる出力制限回路５４の出力レベルを表し、横軸は時
間軸を表したタイムチャートである。始めに、材料試験
機の主電源スイッチ（不図示）を投入する（１０１）。
可動クロスヘッド２を上下に移動し、試験片ＴＰの長さ
に応じた所定の位置に固定する（１０２）。次に、試験
片ＴＰをつかみ具１０で把持させるために、下負荷ロッ
ド７を試験片ＴＰの大きさに応じて移動させる目標信号
設定値を図示しない操作盤より入力する（１０２）。そ
して、動電形アクチュエータ６のスイッチ（不図示）を
投入し（１０３）、下負荷ロッド７を移動させる。The operation procedure of such a material testing machine will be described with reference to FIG. The vertical axis in FIG. 5 represents the output level of the output limiting circuit 54 sent to the power amplifier 55, and the horizontal axis is a time chart representing the time axis. First, a main power switch (not shown) of the material testing machine is turned on (101).
The movable crosshead 2 is moved up and down and fixed at a predetermined position according to the length of the test piece TP (102). Next, a target signal set value for moving the lower load rod 7 in accordance with the size of the test piece TP is input from an operation panel (not shown) in order to hold the test piece TP with the grip 10 (102). Then, a switch (not shown) of the electrodynamic actuator 6 is turned on (103), and the lower load rod 7 is moved.
【００２４】動電形アクチュエータ６への通電が開始さ
れると、ブレーキ回路４３の電磁弁が励磁されてブレー
キ装置３０のエアポート３９を大気連通にして、動電形
アクチュエータ６のピストンロッド２４を解放する。そ
して、上述した出力制限回路５４のスロースタート機能
と出力制限機能により、下負荷ロッド７は上記動電形ア
クチュエータ６のスイッチが投入された時点（ｔ＝０）
から所定の時間を経過する時点（ｔ＝ｔ0 ）までは、時
間の経過とともに徐々に移動する（１０４）。したがっ
て、下負荷ロッド７の初期位置が目標信号発生回路４１
から出力される目標値と大きく離れていて、試験片ＴＰ
の変位を検出する変位センサ２５から大きな値が出力さ
れる場合でも、フィードバック制御回路５０から動電形
アクチュエータ６へ急激に大きな駆動信号が出力される
ことがない。このことにより、たとえ、変位の目標値に
対する制御出力量に行き過ぎ量が発生したときでも、下
負荷ロッド７が急激に駆動されることがないから試験片
ＴＰおよびつかみ具、センサなどを損傷することが防止
される。When the energization of the electrodynamic actuator 6 is started, the solenoid valve of the brake circuit 43 is excited to make the air port 39 of the brake device 30 communicate with the atmosphere and release the piston rod 24 of the electrodynamic actuator 6. I do. Then, by the slow start function and the output limiting function of the output limiting circuit 54, the lower load rod 7 is turned on when the switch of the electrodynamic actuator 6 is turned on (t = 0).
Until a predetermined time elapses from the time (t = t 0 ), it gradually moves with the elapse of time (104). Therefore, the initial position of the lower load rod 7 is
Is far away from the target value output from
Even when a large value is output from the displacement sensor 25 that detects the displacement of the actuator, a large drive signal is not suddenly output from the feedback control circuit 50 to the electrodynamic actuator 6. As a result, even when the control output amount with respect to the target value of the displacement is excessive, the lower load rod 7 is not driven suddenly, so that the test piece TP, the gripper, the sensor, and the like are damaged. Is prevented.
【００２５】所定の時間を経過した以降（ｔ≧ｔ0 ）
は、目標信号設定値として与えられた変位に対応して駆
動される（１０５）。下負荷ロッド７が移動完了すると
（１０６）、いったん下負荷ロッド７が停止するので試
験片ＴＰを上下負荷ロッド９および７に把持させる。負
荷試験波形を設定して（１０６）、最後に試験開始スイ
ッチ（不図示）を投入する（１０７）。この操作によ
り、後に説明するフィードバック制御が行われ、動電形
アクチュエータ６が下負荷ロッド７を上下に動かして、
設定した試験波形に基づいて試験片ＴＰに負荷を与える
（１０８）。After a predetermined time has elapsed (t ≧ t 0 )
Are driven according to the displacement given as the target signal set value (105). When the movement of the lower load rod 7 is completed (106), the lower load rod 7 once stops, so that the test piece TP is gripped by the upper and lower load rods 9 and 7. A load test waveform is set (106), and finally a test start switch (not shown) is turned on (107). By this operation, feedback control described later is performed, and the electrodynamic actuator 6 moves the lower load rod 7 up and down,
A load is applied to the test piece TP based on the set test waveform (108).
【００２６】負荷試験が終了すると下負荷ロッド７が停
止されるので（１０９）、試験を終了するときは試験片
ＴＰをつかみ具１０より外して、図示しない操作盤より
下負荷ロッド７を初期位置へ駆動するように目標信号設
定値を入力する。そして、下負荷ロッド７を駆動させて
（１１０）、初期位置に移動完了（１１１）してから図
示しない動電形アクチュエータ６のスイッチを断にす
る。この操作により、動電形アクチュエータ６への通電
を遮断してからブレーキ回路４３の電磁弁が消磁されて
ブレーキ装置３０のエアポート３９へ圧縮空気が送られ
るので、推力が失われた動電形アクチュエータ６のピス
トンロッド２４が初期位置において挟持される。この
後、図示しない材料試験機の主電源スイッチを開放して
一連の操作を終了する。When the load test is completed, the lower load rod 7 is stopped (109). When the test is completed, the test piece TP is removed from the gripper 10, and the lower load rod 7 is moved from the operation panel (not shown) to the initial position. The target signal set value is input to drive to. Then, the lower load rod 7 is driven (110), the movement to the initial position is completed (111), and then the switch of the electrodynamic actuator 6 (not shown) is turned off. As a result of this operation, the electromagnetic valve of the brake circuit 43 is demagnetized and the compressed air is sent to the air port 39 of the brake device 30 after the energization of the electrodynamic actuator 6 is cut off. The sixth piston rod 24 is clamped in the initial position. Thereafter, the main power switch of the unillustrated material testing machine is opened to end a series of operations.
【００２７】次に、材料試験機を変位フィードバック制
御する場合の動作を説明する。目標信号発生回路４１か
ら平均変位と変位振幅と周波数で決定される目標繰り返
し変位信号が出力される。加算点５２において、目標信
号発生回路４１からの目標繰り返し変位信号と検出変位
信号との偏差が算出される。ゲイン設定回路５３はその
変位偏差に所定のゲインを与えて出力する。所定のゲイ
ンは、あらかじめ材料試験機の調整・保守時に調整され
た値である。ゲイン設定回路５３の出力が出力制限回路
５４に入力されて不図示の試験開始スイッチが投入され
ると、出力制限回路５４はこの入力された信号に基づい
た出力信号を出力する。ただし、動電形アクチュエータ
６のスイッチが投入されてから所定の時間ｔ0 が経過し
ていなければ、上述したように徐々に出力レベルを増加
させる。出力制限回路５４から出力された信号は、パワ
ーアンプ５５で増幅されて動電形アクチュエータ６のコ
イル２５へ印加される。したがって、動電形アクチュエ
ータ６が目標となる繰り返し変位信号に対応するように
制御されるので、つかみ具１０に接続する下負荷ロッド
７が振動するから試験片ＴＰが目標繰り返し信号で与え
られた変位で負荷される。Next, the operation in the case where the material testing machine is subjected to displacement feedback control will be described. The target signal generation circuit 41 outputs a target repetitive displacement signal determined by the average displacement, the displacement amplitude, and the frequency. At the addition point 52, the deviation between the target repetitive displacement signal from the target signal generation circuit 41 and the detected displacement signal is calculated. The gain setting circuit 53 gives a predetermined gain to the displacement deviation and outputs it. The predetermined gain is a value adjusted in advance during adjustment and maintenance of the material testing machine. When the output of the gain setting circuit 53 is input to the output limiting circuit 54 and a test start switch (not shown) is turned on, the output limiting circuit 54 outputs an output signal based on the input signal. However, when not reached a predetermined time t 0 from the switch electrodynamic actuator 6 is turned, gradually increases the output level as described above. The signal output from the output limiting circuit 54 is amplified by the power amplifier 55 and applied to the coil 25 of the electrodynamic actuator 6. Therefore, the electrokinetic actuator 6 is controlled so as to correspond to the target repetitive displacement signal, and the lower load rod 7 connected to the gripper 10 vibrates, so that the test piece TP is displaced by the target repetitive signal. Loaded with.
【００２８】上述したように動作する材料試験機におけ
る異常発生時の動作について説明する。動電形アクチュ
エータ６により試験片ＴＰを負荷しているときにアラー
ム回路４２に異常が報知されたときは、操作回路４４を
介して動電形アクチュエータ６の駆動が停止され、上述
したようにブレーキ回路４３へ停止信号が送られる。こ
れにより電磁弁への通電が断たれてコンプレッサからの
圧縮空気がエアポート３９へ供給されてブレーキ装置３
０が作動し、駆動が停止されて推力が失われた動電形ア
クチュエータ６のピストンロッド２４をブレーキパッド
３７が挟持してその落下を防止する。その結果、ピスト
ンロッド２４の自重が試験片ＴＰに作用して試験片ＴＰ
を破損したりロードセル８を破損したりすることが防止
される。The operation of the material testing machine that operates as described above when an abnormality occurs will be described. If an alarm is notified to the alarm circuit 42 while the test piece TP is being loaded by the electrodynamic actuator 6, the driving of the electrodynamic actuator 6 is stopped via the operation circuit 44, and the brake is operated as described above. A stop signal is sent to the circuit 43. As a result, the power supply to the solenoid valve is cut off, and the compressed air from the compressor is supplied to the air port 39 so that the brake device 3
The brake pad 37 clamps the piston rod 24 of the electro-dynamic actuator 6 from which the drive is stopped and the thrust is lost due to the operation being stopped, thereby preventing the piston rod 24 from dropping. As a result, the weight of the piston rod 24 acts on the test piece TP, and the test piece TP
And the load cell 8 are prevented from being damaged.
【００２９】なお、本実施の形態ではブレーキ装置３０
のピストンカム３２を圧縮空気により駆動したが、電磁
力を使用して駆動させるようにしてもよい。この場合に
は、動電形アクチュエータ６への通電が開始されるとブ
レーキ用電磁ソレノイドを励磁してブレーキを解除し、
動電形アクチュエータ６への通電が遮断されるとブレー
キ用電磁ソレノイドを消磁してブレーキがかかるように
すれば、停電時にもピストンロッド２４の落下を防止で
きる。In the present embodiment, the brake device 30
The piston cam 32 is driven by compressed air, but may be driven by using electromagnetic force. In this case, when energization of the electrodynamic actuator 6 is started, the electromagnetic solenoid for brake is excited to release the brake,
If the power supply to the electrodynamic actuator 6 is cut off, the brake electromagnetic solenoid is demagnetized so that the brake is applied, so that the piston rod 24 can be prevented from dropping even during a power failure.
【００３０】また、上述したフィードバック制御に関し
て、変位センサ２５で検出した変位出力に基づいて制御
する変位フィードバック制御の代わりに、ロードセル８
で検出した負荷荷重に基づいて荷重フィードバック制御
を行ってもよい。図６は、図２におけるフィードバック
制御回路５０について、他の実施の形態を示した図であ
る。変位の目標信号発生回路４１と荷重の目標信号発生
回路４１ａから出力される２つの目標繰り返し信号がス
イッチ５７で切換えられる。スイッチ５６は、変位アン
プ５１の出力と荷重アンプ５１ａの出力のうちいずれか
一方を選択する。スイッチ５６と５７は同期して切り換
えられ、荷重フィードバック制御を行うときは荷重アン
プ５１ａおよび荷重の目標信号発生回路４１ａの出力が
選択される。加算点５２において、スイッチ５７で選択
された目標繰り返し荷重信号と、スイッチ５６で選択さ
れた検出荷重信号との偏差が算出される。ゲイン設定回
路５３はその荷重偏差に所定のゲインを与えて出力す
る。所定のゲインは、あらかじめ材料試験機の調整・保
守時に調整された値である。ゲイン設定回路５３の出力
が出力制限回路５４に入力されて不図示の試験開始スイ
ッチが投入されると、出力制限回路５４はこの入力され
た信号に基づいた出力信号を出力する。この信号はパワ
ーアンプ５５で増幅され、動電形アクチュエータ６のコ
イル２５へ印加される。Further, regarding the above-described feedback control, instead of the displacement feedback control which controls based on the displacement output detected by the displacement sensor 25, the load cell 8
The load feedback control may be performed based on the load detected in the step (1). FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the feedback control circuit 50 in FIG. Two target repetition signals output from the displacement target signal generation circuit 41 and the load target signal generation circuit 41a are switched by the switch 57. The switch 56 selects one of the output of the displacement amplifier 51 and the output of the load amplifier 51a. The switches 56 and 57 are switched in synchronization with each other, and when performing load feedback control, the outputs of the load amplifier 51a and the load target signal generation circuit 41a are selected. At the addition point 52, the deviation between the target repetitive load signal selected by the switch 57 and the detected load signal selected by the switch 56 is calculated. The gain setting circuit 53 gives a predetermined gain to the load deviation and outputs it. The predetermined gain is a value adjusted in advance during adjustment and maintenance of the material testing machine. When the output of the gain setting circuit 53 is input to the output limiting circuit 54 and a test start switch (not shown) is turned on, the output limiting circuit 54 outputs an output signal based on the input signal. This signal is amplified by the power amplifier 55 and applied to the coil 25 of the electrodynamic actuator 6.
【００３１】なお、変位の目標信号発生回路４１は、試
験片ＴＰをセットするとき下負荷ロッド７を所定位置に
移動させる変位フィードバック制御に使用し、そのと
き、荷重の目標信号発生回路４１ａからの出力信号は０
である。スイッチ５６と５７が切換えられ、荷重フィー
ドバック制御による試験が開始されると、荷重の目標信
号発生回路４１ａから荷重の目標繰り返し信号が出力さ
れるようになる。The displacement target signal generation circuit 41 is used for displacement feedback control for moving the lower load rod 7 to a predetermined position when setting the test piece TP. Output signal is 0
It is. When the switches 56 and 57 are switched and the test by the load feedback control is started, the target repetition signal of the load is output from the target signal generation circuit 41a of the load.
【００３２】以上説明したように、動電形アクチュエー
タ６を目標となる繰り返し荷重信号に対応するように荷
重フィードバック制御すれば、試験片ＴＰを目標繰り返
し荷重で負荷することができる。As described above, if the electrodynamic actuator 6 is subjected to the load feedback control so as to correspond to the target repetitive load signal, the test piece TP can be loaded with the target repetitive load.
【００３３】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態による各構成要素との対応について説明
すると、ボビン２２、コイル２３およびピストンロッド
２４が可動部に、ブレーキ装置３０が制動手段にそれぞ
れ対応する。The correspondence between each component in the claims and each component according to the embodiment of the invention will be described. The bobbin 22, the coil 23 and the piston rod 24 are used as movable parts, and the brake device 30 is used as braking means. Each corresponds.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
動電形アクチュエータの可動部を制動する制動手段を設
けたので、動電形アクチュエータのピストンロッドが落
下して試験片やロードセル、つかみ具などが損傷を受け
るおそれがある場合に可動部を制動することができる。As described in detail above, in the present invention,
Braking means is provided to brake the movable part of the electrokinetic actuator, so if the piston rod of the electrokinetic actuator falls and the test piece, load cell, gripper, etc. may be damaged, the movable part is braked. be able to.
【図１】材料試験機の一実施の形態を説明する図であ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a material testing machine.
【図２】材料試験機の一実施の形態による制御動作を説
明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a control operation according to an embodiment of a material testing machine.
【図３】材料試験機の一実施の形態によるブレーキ装置
を説明する図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が断面図
である。3A and 3B are diagrams illustrating a brake device according to an embodiment of a material testing machine, wherein FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a cross-sectional view.
【図４】材料試験機の一実施の形態による出力制限回路
の入力と出力波形を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating input and output waveforms of an output limiting circuit according to an embodiment of the material testing machine.
【図５】材料試験機の操作手順を示すタイムチャートで
ある。FIG. 5 is a time chart showing an operation procedure of the material testing machine.
【図６】他の実施の形態によるフィードバック制御回路
を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a feedback control circuit according to another embodiment.
６…動電形アクチュエータ、２２…ボビン、２４…ピス
トンロッド、３０…ブレーキ装置、３７…ブレーキパッ
ド、３９…エアポート、４１…目標信号発生回路、４２
…アラーム回路、４３…ブレーキ回路、４４…操作回
路、４５…電源回路、４６…電源モニタ回路、４７…ア
ンプモニタ回路、４８…コイルモニタ回路、５０…フィ
ードバック制御回路、５１…変位アンプ、５２…加算
点、５３…ゲイン設定回路、５４…出力制限回路、５５
…パワーアンプ、ＭＳ…磁気回路6 ... electrodynamic actuator, 22 ... bobbin, 24 ... piston rod, 30 ... brake device, 37 ... brake pad, 39 ... air port, 41 ... target signal generation circuit, 42
... Alarm circuit, 43 ... Brake circuit, 44 ... Operation circuit, 45 ... Power supply circuit, 46 ... Power supply monitor circuit, 47 ... Amplifier monitor circuit, 48 ... Coil monitor circuit, 50 ... Feedback control circuit, 51 ... Displacement amplifier, 52 ... Addition point, 53: gain setting circuit, 54: output limiting circuit, 55
… Power amplifier, MS… magnetic circuit
Claims (1)
チュエータで試験片に負荷を与えるようにした材料試験
機において、 前記可動部を機械的に制動する制動手段を備えたことを
特徴とする材料試験機。1. A material testing machine in which a load is applied to a test piece by an electro-kinetic actuator that drives a movable portion by an electromagnetic force, wherein a braking means for mechanically braking the movable portion is provided. Material testing machine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35464098A JP3945056B2 (en) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | Material testing machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35464098A JP3945056B2 (en) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | Material testing machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180329A true JP2000180329A (en) | 2000-06-30 |
| JP3945056B2 JP3945056B2 (en) | 2007-07-18 |
Family
ID=18438923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35464098A Expired - Lifetime JP3945056B2 (en) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | Material testing machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3945056B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127884A (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Shimadzu Corp | Excitation device and material testing machine |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP35464098A patent/JP3945056B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127884A (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Shimadzu Corp | Excitation device and material testing machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3945056B2 (en) | 2007-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7898196B2 (en) | Motor driving apparatus for driving and braking brake-equipped motor | |
| EP3803918B1 (en) | Method and apparatus for energising a solenoid of a valve assembly | |
| JP3405238B2 (en) | Material testing machine | |
| CN110137032B (en) | Load driving device and load driving method | |
| JP3945056B2 (en) | Material testing machine | |
| JP5109948B2 (en) | Material testing machine | |
| JP5233943B2 (en) | Test equipment | |
| JP2004537421A (en) | Short-time arc welding system and short-time arc welding method | |
| JPH0840663A (en) | Ropeless elevator device | |
| US6725708B2 (en) | Impression forming mechanism and method, and hardness testing apparatus and method | |
| CN116696875A (en) | Method and fluid system for determining armature position of electromagnet | |
| JP2004205337A (en) | Electromagnetic actuator and material testing machine | |
| JP2020512200A (en) | How to operate the driving device | |
| JP3608285B2 (en) | Material testing machine | |
| JP4123099B2 (en) | Material testing machine | |
| JPS62261978A (en) | Monitoring device for operation characteristic of switching equipment | |
| CA2400721C (en) | Method for welding a bolt onto a workpiece and a bolt-welding device | |
| KR101907395B1 (en) | A launcher with holding device of projectile | |
| KR20040086412A (en) | Contact actuator with contact force control | |
| EP3892580B1 (en) | Electronic safety actuator for an elevator safety brake and method of detecting position of an electronic safety actuator | |
| JP5109987B2 (en) | Material testing machine | |
| JP2002168747A (en) | Hardness testing machine | |
| JP2003205372A (en) | Joining device | |
| JP2003028770A (en) | Material tester | |
| JPH09285871A (en) | Pressure equipment for resistance welding machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050304 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060609 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060627 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060810 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070320 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070402 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100420 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110420 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110420 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120420 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120420 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140420 Year of fee payment: 7 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |