JP2000283903A - 材料試験装置における計測負荷の外部出力方法および材料試験装置 - Google Patents

材料試験装置における計測負荷の外部出力方法および材料試験装置

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JP2000283903A
JP2000283903A JP11088457A JP8845799A JP2000283903A JP 2000283903 A JP2000283903 A JP 2000283903A JP 11088457 A JP11088457 A JP 11088457A JP 8845799 A JP8845799 A JP 8845799A JP 2000283903 A JP2000283903 A JP 2000283903A
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signal
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sensor
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Hiroshi Uno
博 宇野
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Saginomiya Seisakusho Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課 題】 サーボループにおける処理時間に余裕を
極力生じさせるとともに、負荷に極力比例した検出信号
を出力することができる材料試験装置における計測負荷
の外部出力方法および材料試験装置を提供する。 【解決手段】 アクチュエータ(8)で材料試験片
(9)に負荷(L)を加え、この材料試験片の負荷をセ
ンサ(11)で検出し、このセンサの検出信号(F)を
フィードバック信号として用いている材料試験装置にお
いて、センサからの検出信号と制御目標入力信号(E
i)との差信号(Er)をアクチュエータに入力してい
るとともに、センサからの検出信号を、サーボループの
外に設けられている補正部(14)で負荷と比例する様
に補正した後に、外部出力している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、材料試験装置にお
ける計測負荷の外部出力方法および材料試験装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の材料試験装置においては、材料試
験片に加わる負荷をセンサで検出し、このセンサの検出
信号をフィードバックするとともに、モニターなどに外
部出力している。ところで、センサの入出力の関係が非
線形である場合があるので、負荷の値をより正確に出力
するために、センサの出力を補正することが検討されて
いる。
【0003】この従来検討されている材料試験装置を図
3ないし図6を用いて説明する。図3は従来検討されて
いる材料試験装置の構成例を示すブロック図である。図
4は材料試験片に加わる荷重Lとセンサが出力する出力
信号Fとの関係を示すグラフである。図5は入出力の関
係を示すグラフで、(a)が補正部に入力される増幅検
出信号Efと補正部から出力される補正済信号Ehとの
関係を示すグラフ、(b)が材料試験片に加わる荷重L
と補正済信号Ehとの関係を示すグラフである。図6は
補正部における補正方法を説明するための図で、図5
(a)の要部拡大図である。
【0004】図3において、制御目標入力信号発生手段
としての目標値発生器1は、制御目標入力信号Eiを出
力する。この目標値発生器1の制御目標入力信号Ei
は、加算部2に出力されている。一方、加算部2の出力
Erは、調整部3で比例定数Kpが乗算されて、サーボ
バルブ入力信号iとなり、デジタルアナログ変換部(D
/A)4を介して、破線で囲まれて図示されているプラ
ント部(試験機)6における油圧アクチュエータ8のサ
ーボバルブ(S/V)7に入力されている。このサーボ
バルブ7により油圧アクチュエータ(ACT)8が作動
し、プラント部6にセッティングされた試験片9に負荷
としての荷重Lが加えられ、試験が行われている。この
試験片9に加えられた荷重Lは、ロードセル(L/C)
などのセンサ11で検出されている。このセンサ11の
検出信号としての出力信号Fは、比例定数Ksを有する
センサ用アンプ12で増幅されて増幅検出信号Efとな
る。この増幅検出信号Efは、アナログデジタル変換部
(A/D)13でアナログからデジタルに変換され、こ
のデジタル信号が補正部14に入力され、補正部14で
補正されて補正済信号Ehとして加算部2に出力されて
いる。そして、加算部2は制御目標入力信号Eiと補正
済信号Ehとの差信号Erを、前述のように調整部3に
出力している。この様にして、ダイレクトデジタルコン
トロール(DDC)システムのサーボループが構成され
ている。さらに、補正部14と加算部2との間の回路か
ら分岐して、外部機器であるモニター15や記録装置な
どに外部出力している。
【0005】ところで、前述のセンサ11は、図4に図
示する様に、検出する負荷すなわち荷重Lの値と検出信
号Fの値とが比例していないので、この検出信号Fを、
補正部14で補正し、荷重Lと補正部14の出力すなわ
ち補正済信号Ehの値とが比例する様にしている。すな
わち、補正部14の入出力特性は、図5(a)に図示さ
れており、検出信号Fに比例する増幅検出信号Efが入
力されると、補正済信号Ehが出力されている。そし
て、図5(b)に図示する様に、荷重Lと補正済信号E
hとが比例する様になっている。図5(a)に図示する
補正部14の入出力特性は、テーブルで記憶部に前もっ
て記憶されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】DDCシステムのサー
ボループを、たとえば、16bitシステムで構成し、
補正部14のテーブルを負荷検出信号Efの全ての値に
対して設けると、補正部14のテーブルのメモリーの容
量が大きくなる。そこで、テーブルにおける増幅検出信
号Efのプラス側およびマイナス側を各々128等分
し、その間の値は、図6に図示する様に、一次式で補間
している。この様にして、必要なメモリーの容量を削減
している。すなわち、負荷検出信号Efmを補正した値
である補正済信号Ehmを求める際には、まず始めに、
負荷検出信号Efmの最上位の符号ビットおよび次の上
位7桁からなる値n(たとえば、nが正の値だとする)
に基づいて、補正部14のテーブルから補正済信号Eh
nおよび補正済信号Ehn+1を読み出す。そして、負荷
検出信号Efの下位8桁の値がk1とすると、 k2=k−k1 Ehm=(Ehn+1×k1+Ehn×k2)÷k なお、kは256である。しかしながら、この様な計算
は時間を要している。そして、DDCシステムにおいて
は、センサ11の入出力は全て、同期して管理されてお
り、高速サンプリング(たとえば、100μs以下)で
行われている。この様に、サンプリングの時間間隔は短
いので、補正部14で補正する際に時間を要すると、サ
ーボループにおける他の処理の時間を短くする必要など
が生じ、サーボループにおける処理時間の余裕が減少す
る。
【0007】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、サーボループにおける処理時間に余裕を極
力生じさせるとともに、負荷に極力比例した検出信号を
出力することができる材料試験装置における計測負荷の
外部出力方法および材料試験装置を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の材料試験装置に
おける計測負荷の外部出力方法は、アクチュエータ
(8)で材料試験片(9)に負荷(L)を加え、この材
料試験片の負荷をセンサ(11)で検出し、このセンサ
の検出信号(F)をフィードバック信号として用いてい
る材料試験装置において、センサからの検出信号と制御
目標入力信号(Ei)との差信号(Er)をアクチュエ
ータに入力しているとともに、センサからの検出信号
を、負荷と比例する様に補正した後に、外部出力してい
る。
【0009】また、センサからの検出信号をアナログか
らデジタルに変換し、デジタル変換された検出信号と制
御目標入力信号との差信号を求め、この差信号をアクチ
ュエータに入力しているとともに、デジタル変換された
検出信号を、負荷と比例する様に補正した後に、外部出
力している場合がある。
【0010】そして、本発明の材料試験装置は、センサ
からの検出信号および制御目標入力信号が入力され、入
力されたセンサからの検出信号と制御目標入力信号との
差信号を求め、この差信号をアクチュエータに出力する
加算部(2)と、センサと加算部との間の回路から分岐
し、センサからの検出信号を、負荷と比例する様に補正
するとともに、補正した信号を外部出力する補正部(1
4)とを備えている。
【0011】また、材料試験装置が、センサからの検出
信号をアナログからデジタルに変換するアナログデジタ
ル変換部(13)と、このアナログデジタル変換部でデ
ジタル変換された検出信号および制御目標入力信号が入
力され、入力された検出信号と制御目標入力信号との差
信号を求め、この差信号をアクチュエータに出力する加
算部と、アナログデジタル変換部と加算部との間の回路
から分岐し、アナログデジタル変換部でデジタル変換さ
れた検出信号を、負荷と比例する様に補正するととも
に、補正した信号を外部出力する補正部とを備えている
場合がある。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明における材料試験装
置における計測負荷の外部出力方法および材料試験装置
の実施の一形態を説明する。図1は本発明の材料試験装
置の実施の一形態の構成を示すブロック図である。図2
は複数のフィードバック回路を設けた場合のブロック図
である。なお、この実施の形態の説明において、前記図
3ないし図6に図示する従来例の構成要素に対応する構
成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
【0013】図3に図示する従来の補正部14は、A/
D13と加算部2との間の回路に配置されているが、図
1に図示する本発明の実施の形態では、A/D13の出
力側は加算部2に直接接続されているとともに、A/D
13と加算部2との間の回路から分岐させ、この分岐さ
れた回路に補正部14が接続され、この補正部14の出
力側にモニター15などの外部機器が接続されている。
【0014】さらに、図2に図示する様に、フィードバ
ック回路を複数設け、切換スイッチ20で切り換えて使
用することも可能である。第1のセンサ11は荷重を検
出しており、第1のセンサ11が配置されている荷重用
フィードバック回路は、荷重を制御している。一方、第
2のセンサ31は、油圧アクチュエータ8の先端部の変
位を検出しており、第2のセンサ31が配置されている
変位用フィードバック回路は、変位すなわち試験片9の
変形量を制御している。この変位用のフィードバック回
路にも、センサ用アンプ32、アナログデジタル変換部
33、加算部22、調整部23、デジタルアナログ変換
部24、補正部34およびモニター35が、荷重用のフ
ィードバック回路と同様に設けられている。
【0015】この様に構成されている実施の形態におい
て、試験片9に加わる荷重Lは、センサ11で検出さ
れ、センサ11から検出信号Fが出力されている。この
検出信号Fは、比例定数Ksを有するセンサ用アンプ1
2で増幅されて増幅検出信号Efとなり、A/D13を
介して、加算部2に入力されている。この様に、A/D
13から補正部14を介さずに直接加算部2に入力され
ているので、サーボループにおける処理時間を短縮させ
ることができる。なお、補正部14でセンサ11からの
検出信号Fを補正していないので、誤差が生じるが、目
標誤差は多くても1%程度である。一方、モニター15
へは、A/D13と加算部2との間の回路から分岐さ
せ、補正部14を介して、増幅検出信号Efを入力して
いる。この増幅検出信号Efは補正部14で、荷重Lと
比例する補正済信号Ehに補正されており、モニター1
5などの外部機器には、荷重Lに略比例した検出信号が
入力されている。そして、この補正部14における補正
処理は時間を要するが、サーボループの外側で行われて
おり、サーボループにおける処理に影響を与えることは
ない。その結果、サーボループにおける処理時間に余裕
を極力与えることができる。
【0016】なお、センサが検出する負荷は、荷重以外
のもの、たとえば、変位でも可能である。また、調整部
3に積分要素や微分要素を入れることも可能である。ア
クチュエータは油圧以外で駆動されることが可能であ
る。さらに、補正部14における補間の方法は適宜変更
可能である。そして、補正部14において、センサ11
の出力を補正するのに要するデータを全てテーブルに記
憶させておくことも可能である。また、補正部14をア
ナログ回路で構成することも可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、センサからの検出信号
は、サーボループ内においては補正せずに、使用してい
るとともに、外部出力する際には、負荷と検出信号とが
比例する様に補正した後に、行っている。したがって、
センサからの検出信号の補正処理が、サーボループにお
ける処理に影響を与えることを防止することができる。
その結果、サーボループにおける処理に極力余裕を与え
ることができるとともに、負荷に極力比例した検出信号
を外部出力することができる。特に、センサの検出信号
の補正をデジタルで処理する際には、時間を要している
ので、サーボループ内に設けると、サーボループ内の他
の処理を短くしたり、また、サンプリングの時間間隔を
長くしたりする必要が生じるが、本発明では、補正部が
サーボループの外に設けられているので、サーボループ
の処理に影響を与えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の材料試験装置の実施の一形態の
構成を示すブロック図である。
【図2】図2は複数のフィードバック回路を設けた場合
のブロック図である。
【図3】図3は従来検討されている材料試験装置の構成
例を示すブロック図である。
【図4】図4は材料試験片に加わる荷重Lとセンサが出
力する出力信号Fとの関係を示すグラフである。
【図5】図5は入出力の関係を示すグラフで、(a)が
補正部に入力される増幅検出信号Efと補正部から出力
される補正済信号Ehとの関係を示すグラフ、(b)が
材料試験片に加わる荷重Lと補正済信号Ehとの関係を
示すグラフである。
【図6】図6は補正部における補正方法を説明するため
の図で、図5(a)の要部拡大図である。
【符号の説明】
Ei 制御目標入力信号 Er 差信号 F 検出信号 L 荷重(負荷) 2 加算部 8 油圧アクチュエータ 9 試験片 11 センサ 13 A/D(アナログデジタル変換部) 14 補正部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクチュエータで材料試験片に負荷を加
    え、この材料試験片の負荷をセンサで検出し、このセン
    サの検出信号をフィードバック信号として用いている材
    料試験装置において、 前記センサからの検出信号と制御目標入力信号との差信
    号を前記アクチュエータに入力しているとともに、 前記センサからの検出信号を、負荷と比例する様に補正
    した後に、外部出力していることを特徴としている材料
    試験装置における計測負荷の外部出力方法。
  2. 【請求項2】 アクチュエータで材料試験片に負荷を加
    え、この材料試験片の負荷をセンサで検出し、このセン
    サの検出信号をフィードバック信号として用いている材
    料試験装置において、 前記センサからの検出信号をアナログからデジタルに変
    換し、 デジタル変換された検出信号と制御目標入力信号との差
    信号を求め、この差信号を前記アクチュエータに入力し
    ているとともに、 前記デジタル変換された検出信号を、負荷と比例する様
    に補正した後に、外部出力していることを特徴としてい
    る材料試験装置における計測負荷の外部出力方法。
  3. 【請求項3】 アクチュエータで材料試験片に負荷を加
    え、この材料試験片の負荷をセンサで検出し、このセン
    サの検出信号をフィードバック信号として用いている材
    料試験装置において、 前記センサからの検出信号および制御目標入力信号が入
    力され、入力されたセンサからの検出信号と制御目標入
    力信号との差信号を求め、この差信号をアクチュエータ
    に出力する加算部と、 前記センサと加算部との間の回路から分岐し、前記セン
    サからの検出信号を、負荷と比例する様に補正するとと
    もに、補正した信号を外部出力する補正部とを備えてい
    ることを特徴とする材料試験装置。
  4. 【請求項4】 アクチュエータで材料試験片に負荷を加
    え、この材料試験片の負荷をセンサで検出し、このセン
    サの検出信号をフィードバック信号として用いている材
    料試験装置において、 前記センサからの検出信号をアナログからデジタルに変
    換するアナログデジタル変換部と、 このアナログデジタル変換部でデジタル変換された検出
    信号および制御目標入力信号が入力され、入力された検
    出信号と制御目標入力信号との差信号を求め、この差信
    号をアクチュエータに出力する加算部と、 前記アナログデジタル変換部と加算部との間の回路から
    分岐し、前記アナログデジタル変換部でデジタル変換さ
    れた検出信号を、負荷と比例する様に補正するととも
    に、補正した信号を外部出力する補正部とを備えている
    ことを特徴とする材料試験装置。
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