JP2004251825A - Material testing machine - Google Patents

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JP2004251825A
JP2004251825A JP2003044202A JP2003044202A JP2004251825A JP 2004251825 A JP2004251825 A JP 2004251825A JP 2003044202 A JP2003044202 A JP 2003044202A JP 2003044202 A JP2003044202 A JP 2003044202A JP 2004251825 A JP2004251825 A JP 2004251825A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To dispense with work for finding the optimum gain for a testing condition by trial and error, and to improve workability. <P>SOLUTION: In this material testing machine 100, a changing speed of a stress or strain in a specimen is detected by a load cell 105 or an extensometer 106, and a pulse number P is determined based on a value of a deviation ΔV between a set target changing speed and a detected actual changing speed to control a rotating speed of a motor 1. A plurality of gain values is set tentatively therein to test the specimen respectively, a frequency q of the deviations ΔV is measured therein, and the pulse numbers P in the deviations ΔV are weight-averaged based on the measured frequency q to prepare a table of the deviations ΔV and the pulse numbers P. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、モータにて金属、ゴム、食品などの供試体を負荷する材料試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、サーボモータにより一対のねじ棹を駆動して供試体に引張荷重や圧縮荷重を与えて供試体を評価する材料試験機が知られている。このような材料試験機では、応力増加速度一定制御を行う場合、応力を検出し、目標とする応力増加速度と検出した応力から演算された応力増加速度との偏差を算出し、この偏差がゼロになるようにサーボモータを制御する。歪み増加速度一定制御の場合は、歪みを検出し、目標とする歪み増加速度と検出した歪みから演算された歪み増加速度との偏差を算出し、この偏差がゼロになるようにサーボモータを制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の材料試験機では、試験条件に応じたゲインを設定しておき、上記偏差と予め設定されたゲインとを用いて下記(1)式に基づいてモータへ入力する指令値が算出される。
【数1】
指令値P=偏差ΔV×ゲインG×定数α ……(1)
【0004】
しかしながら、定数αは材料試験機にハード的に設定された値であり、ユーザが変更することができない。そのため、試験条件に最適なゲインを探し出すために、試験前に試行錯誤で最適なゲインを見つける作業が不可欠であり、作業性を改善する要望がある。
【0005】
本発明は、作業性を改善する材料試験機を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による材料試験機は、供試体を負荷するためのモータと、供試体の応力または歪みの変化速度を検出する検出手段と、設定された供試体の目標変化速度と、検出手段で検出された供試体の実変化速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータへ供給する駆動手段と、偏差に対するモータ駆動信号のテーブルを供試体の材料ごとに作成するテーブル作成手段と、テーブル作成手段で作成された複数のテーブルの中から、供試体の材料に適したテーブルを設定する設定手段とを備え、駆動手段は、設定されたテーブルから偏差を用いて算出されたモータ駆動信号をモータへ供給するものである。
請求項2の発明は、請求項1の材料試験機において、テーブルを用いて行った試験中にサンプリングした偏差に対するモータ駆動信号に基づいて、テーブルを更新する更新手段を更に備えるものである。
請求項3の発明は、供試体を負荷するためのモータと、供試体の応力または歪みの変化する速度を検出する検出手段と、設定された供試体の目標変化速度と、検出手段で検出された供試体の実変化速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータへ供給する駆動手段と、偏差に対するモータ駆動信号のテーブルを供試体の材料ごとに作成するテーブル作成手段とを備え、テーブル作成手段は、(1)第1のゲインを用いて供試体を負荷しながら偏差に対するモータ駆動信号をサンプリングし、第1のゲインにおける偏差ごとの頻度分布に基づいて偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをし、(2)第2のゲインを用いて供試体を負荷しながら偏差に対するモータ駆動信号をサンプリングして、第2のゲインにおける偏差ごとの頻度分布に基づいて偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをし、(3)第1および第2のゲインによる重み付け後のモータ駆動信号を加重平均して偏差とモータ駆動信号とのテーブルを作成し、駆動手段は、設定されたテーブルから偏差を用いて算出されたモータ駆動信号をモータへ供給するものである。
請求項4の発明は、請求項3の材料試験機において、(1)テーブルを用いて行った試験中にサンプリングした偏差に対するモータ駆動信号に基づいて、偏差ごとの頻度分布に基づいて偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをし、(2)試験に使用したテーブルの偏差に対するモータ駆動信号と、試験中に重み付けしたモータ駆動信号を加重平均して、偏差とモータ駆動信号とのテーブルを更新する更新手段を更に備えるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
−第1の実施の形態−
図1は、本実施の形態の材料試験機の概略構成を示すブロック図である。同図に示す材料試験機100は、サーボモータ1を駆動して引張あるいは圧縮試験などを行うものである。材料試験機100は、モータ1の他にCPU101、ROM102、RAM103、D/A変換器104、ロードセル105、伸び計106、A/D変換器107、メモリカード108およびカードリーダ109を有する。
【0008】
CPU101は、RAM103を作業領域としてROM102に記憶されたプログラムを実行することにより、各種の演算を実施する。またCPU101は、モータ駆動信号をD/A変換器104に出力することにより、モータ1を制御する。
【0009】
試料に働く荷重を測定するロードセル105と、荷重による試料の変形を測定する伸び計106とにより計測されたデータは、アナログ信号によりA/D変換器107へ出力される。A/D変換器107によってデジタル信号に変換された計測データは、CPU101へ出力される。CPU101は、この計測データより試料の応力や歪みの変化速度を検出し、その検出結果と試験条件として設定される目標変化速度との偏差ΔVに基づいて、モータ駆動信号としてD/A変換器104に出力するパルス数Pを決定する。このパルス数Pのモータ駆動信号は、D/A変換器104によってアナログ信号に変換された後にモータ1へ出力され、パルス数Pに応じた速度でモータ1を駆動する。CPU101はまた、計測データをメモリカード108の読出・書込を制御するカードリーダ109へ出力し、メモリカード108へ計測データを格納する。
【0010】
図2は図1の材料試験機100について、試料を負荷する部分の構造を模式的に示す図である。材料試験機100は、テーブル31上に立設された一対のねじ棹32と、ねじ棹32に螺合されたクロスヘッド33と、ねじ棹32を回転駆動するサーボモータ1とを有し、クロスヘッド33にはロードセル105を介してつかみ具34が、テーブル31には下つかみ具35が設けられている。モータ1の回転は駆動歯車列38を介して一対のねじ棹32に伝達され、ねじ棹32の回転によりクロスヘッド33が昇降して供試体37が負荷される。供試体37の伸びは伸び計106で検出される。
【0011】
CPU101よりモータ駆動信号として出力するパルス数Pは偏差ΔVの値により決定されるが、偏差ΔVの値が同じであっても、試験条件や供試体の種類によって決定されるパルス数Pの値は異なる。そのため、ある偏差ΔVの値に対する最適なパルス数Pの値は、あらかじめ設定しておくのが困難である。これを解決するため、本実施の形態では、次の2つのモードを有している。
(A)テーブル作成モード:ある試験条件における偏差ΔVの値に対するパルス数Pの値をはじめに決定するモード
(B)テストモード:テーブル作成モードで決定した偏差ΔVとパルス数Pの関係により試験を実施し、その試験結果をさらに偏差ΔVとパルス数Pの関係に反映するモード
以下に、この2つのモードについて詳細に説明する。なお以下では、応力増加速度一定制御で供試体を試験する場合について説明する。
【0012】
(A)テーブル作成モード
テーブル作成モードでは、ある特定の材料、例えば7007アルミを供試体として、偏差ΔVの値に対して出力すべきパルス数Pの値を決定する。すなわちこのモードでは、供試体の材料ごとに、目標とする応力増加速度とロードセル105で検出した実応力の増加速度との偏差ΔVに応じたパルス数のテーブルを作成する。ここで、パルス数Pは偏差ΔVにより下記の式(2)のように表される。
【数2】

Figure 2004251825
ただし、
G:試験機のゲイン
Γ:偏差ΔVとゲインGの乗算値
β:試験機ごとに固有の定数
【0013】
テーブル作成モードを実行すると、まずゲインGをある値に仮に設定する。このゲインはたとえばオペレータが任意に設定することができ、ここではたとえばG=gと設定する。このゲインにより供試体を試験し、ある時間間隔、たとえば50msごとにサンプリングした偏差ΔVについて、偏差ΔVとゲイン値gとの乗算値Γおよびそのときに出力するパルス数Pを測定する。
【0014】
試験が終了したら、乗算値Γとパルス数Pの測定結果をテーブル化する。測定結果テーブルの例を図3(a)に示す。図3(a)の例では、時間t1,t2,t3,t4,・・・においてサンプリングされた偏差ΔV t1,ΔV t2,ΔV t3,ΔV t4,・・・について、乗算値Γの測定結果Γ t1,Γ t2,Γ t3,Γ t4,・・・と、パルス数Pの測定結果P t1,P t2,P t3,P t4,・・・がテーブル化されている。
【0015】
乗算値Γとパルス数Pの測定結果をテーブル化したら、そのテーブルにおける偏差ΔVのヒストグラムを作成し、ゲイン値gのときの偏差ΔVの頻度qを算出する。図3(a)のテーブルにより作成されるヒストグラムの例を図3(b)に示す。図3(b)の例では、偏差ΔV,ΔV,ΔV,ΔV,・・・の頻度はそれぞれq ,q ,q ,q ,・・・である。
【0016】
頻度qを算出したら、その頻度qよりパルス数Pに対する重み係数wを算出する。重み係数wは、下記の式(3)により算出される。このとき、オペレータの判断によって重み係数wの値を調節してもよい。算出した重み係数wは、頻度qおよびパルス数Pとともに、偏差ΔVの値ごとにテーブル化される。テーブル化した例を図3(c)に示す。図3(c)の例では、偏差ΔV,ΔV,ΔV,ΔV,・・・の頻度q ,q ,q ,q ,・・・ごとに算出された重み係数w ,w ,w ,w ・・・が、パルス数P ,P ,P ,P ,・・・とともにテーブル化されている。
【数3】
Figure 2004251825
【0017】
以上のようにして、ゲイン値gにおける重み係数のテーブルを作成する。同様にして、ゲイン値を変えたときの重み係数テーブルをそのゲイン値ごとに作成する。このときのゲイン値および作成する重み係数テーブルの数は、オペレータが任意に設定できる。図4(a)〜(c)に、gとは別のゲイン値gにおいて重み係数テーブルを作成した例を示す。(a)は供試体の試験結果による乗算値Γとパルス数Pの測定結果テーブル、(b)は(a)の測定結果テーブルによる偏差ΔVのヒストグラム、(c)は(b)のヒストグラムより算出した重み係数テーブルの例をそれぞれ示している。
【0018】
全てのゲイン値における重み係数テーブルを作成し終えたら、作成した重み係数テーブルにより、偏差ΔVに対して出力すべきパルス数Pを算出する。出力すべきパルス数Pは、重み付け加重平均による下記の式(4)によって算出される。
【数4】
Figure 2004251825
ただし、
m :作成した変数テーブルの数
:ゲイン値gのときの重み係数
:ゲイン値gのときのパルス数
【0019】
上記のようにして偏差ΔVごとの出力すべきパルス数Pを算出したら、これを供試体の種類や試験条件とともにテーブル化する。図3(c)および図4(c)の重み係数テーブルにより出力すべきパルス数Pを算出し、これをテーブル化した例を図5に示す。図5の例では、行51の偏差ΔVの各値に対応するパルス数が供試体の種類ごとに各行にテーブル化されており、行52に図3(c)および図4(c)により算出した7007アルミのときのパルス数Pがテーブル化されている。上記の式(4)により、この図5における出力すべきパルス数Pの値P ,P ,P ,P ,・・・は下記の式(5)で算出される。
【数5】
=(w・P+w・P)/(w+w) ・・・・(5)
【0020】
作成した偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルは、データベースとして図1のメモリカード108に記憶する。また、このテーブルを作成するのに用いた重み係数テーブルも合わせて記憶する。これらのテーブルを記憶すると、テーブル作成モードを終了する。
【0021】
(B)テストモード
テストモードでは、テーブル作成モードで作成した偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルを用いて、供試体に対する負荷試験を実施する。さらに、負荷試験の結果を反映してテーブルを更新する。
【0022】
テストモードを実行すると、まず使用する偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルを選択する。これは、たとえば供試体の種類や試験条件を指定することで、記憶されたデータベースより自動的に検索して選択してもよいし、あるいはデータベースよりオペレータが選択してもよい。選択した偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルにより、検出したモータ速度の偏差ΔVの値に対して出力するパルス数Pが決定され、材料試験機100のモータ1が制御される。このようにして試験が行われる。
【0023】
試験の終了後には、試験の実施結果により、テーブル作成モードで作成した重み係数テーブルと同様の重み係数テーブルを作成する。テストモードの試験結果により重み係数テーブルを作成したら、このテストモードで作成した重み係数テーブルと、前述のテーブル作成モードで作成した重み係数テーブルとを用いて、偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルを更新する。このときの方法は、前述のテーブル作成モードにおける方法と同様である。すなわち、テストモードとテーブル作成モードのそれぞれで作成した重み係数テーブルにより、偏差ΔVに対して出力すべきパルス数Pを上記の式(4)を用いて算出する。
【0024】
テストモードで作成した重み係数テーブルおよび更新した偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルは、図1のメモリカード108に記憶される。ここで更新したテーブルにより、次に実施する試験における偏差ΔVに対して出力するパルス数Pを決定する。さらに、その試験結果によっても同様にして偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルを更新する。テストモードを実行している間は、このようにして処理を繰り返し実施し、テーブルを逐次更新する。
【0025】
以上説明したようにして、テーブル作成モードとテストモードを行う。このようにすることで、あらかじめゲイン値を調節しなくても試験を実施することができ、さらに試験の実施結果を逐次反映して、より適切にモータ1の制御を行うことができる。
【0026】
なお上述した材料試験機では、テーブル作成モードにおいて、サンプリングされた偏差ΔVのヒストグラムを作成することを説明したが、このとき値が一定範囲内にあるものごとにグループ化し、このグループのヒストグラムを作成することとしてもよい。この場合、それぞれのグループに対応するパルス数の値は、そのグループに含まれる偏差ΔVに対応するパルス数の値によって決定される。たとえば、対応するパルス数全体の平均値や最頻値としてもよく、あるいはそのグループ内での頻度に基づいて加重平均した値により決定してもよい。
【0027】
上述した材料試験機では、はじめにテーブル作成モードにより偏差ΔVと出力すべきパルス数Pの関係を決定し、その関係を用いてテストモードにより試験を実施することとしたが、テーブル作成モードを省略してもよい。この場合、あらかじめ設定された偏差ΔVと出力すべきパルス数Pのテーブルを用いてテストモードを実施し、その実施結果を反映してテーブルを逐次更新していくようにする。
【0028】
上述した材料試験機では、モータをサーボモータ1、検出手段をロードセル105、変位計106およびCPU101で実現し、駆動手段、テーブル作成手段、設定手段および更新手段をCPU101で実現している。しかし、これらはあくまで一例であり、本発明の特徴が損なわれない限り、各構成要素は上記実施の形態に限定されない。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、供試体の応力または歪みの変化速度を検出し、設定された供試体の目標変化速度と、検出された供試体の実変化速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータへ供給し、偏差に対するモータ駆動信号のテーブルを供試体の材料ごとに作成し、作成された複数のテーブルの中から、供試体の材料に適したテーブルを設定し、設定されたテーブルから偏差を用いて算出されたモータ駆動信号をモータへ供給する。このようにしたので、あらかじめ偏差に対するモータ駆動信号のゲイン値を調節しなくても試験を実施することができ、作業性を改善できる。
また、テーブルを用いて行った試験中にサンプリングした偏差に対するモータ駆動信号に基づいてテーブルを更新するようにしたので、試験の実施結果を逐次反映してテーブルを更新し、より適切にモータの制御を行うことができる。
さらに本発明によれば、第1のゲインを用いて供試体を負荷しながら偏差に対するモータ駆動信号をサンプリングし、第1のゲインにおける偏差ごとの頻度分布に基づいて偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをする。さらに、第2のゲインを用いて供試体を負荷しながら偏差に対するモータ駆動信号をサンプリングし、第2のゲインにおける偏差ごとの頻度分布に基づいて偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをする。第1および第2のゲインによる重み付け後のモータ駆動信号を加重平均して偏差とモータ駆動信号とのテーブルを作成するようにした。このようにしたので、供試体ごとにそれぞれ適した偏差とモータ駆動信号とのテーブルを作成することができる。
また本発明によれば、テーブルを用いて行った試験中にサンプリングした偏差に対するモータ駆動信号に基づいて、偏差ごとの頻度分布に基づいて偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをし、試験に使用したテーブルの偏差に対するモータ駆動信号と、試験中に重み付けしたモータ駆動信号を加重平均して、偏差とモータ駆動信号とのテーブルを更新するようにした。このようにしたので、試験の実施結果を逐次反映してテーブルを更新し、より適切にモータの制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態の材料試験機の概略構成を示すブロック図
【図2】材料試験機の構造を模式的に示す図
【図3】テーブル作成モードにおいてゲイン値gのときに作成されるテーブルとヒストグラムの例を示す図であり、(a)は試験の測定結果テーブルの例、(b)は偏差ΔVのヒストグラムの例、(c)は重み係数テーブルの例をそれぞれ示す
【図4】テーブル作成モードにおいてゲイン値gのときに作成されるテーブルとヒストグラムの例を示す図であり、(a)は試験の測定結果テーブルの例、(b)は偏差ΔVのヒストグラムの例、(c)は重み係数テーブルの例をそれぞれ示す。
【図5】偏差ΔVと出力すべきパルス数Pをテーブル化した例を示す図
【符号の説明】
1:モータ 100:材料試験機
101:CPU 102:ROM
103:RAM 104:D/A変換器
105:ロードセル 106:伸び計
107:A/D変換器 108:メモリカード
109:カードリーダ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a material testing machine for loading a specimen such as metal, rubber, food or the like with a motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a material testing machine which evaluates a specimen by applying a tensile load or a compressive load to the specimen by driving a pair of screw rods by a servomotor. In such a material testing machine, when performing the constant stress increase rate control, the stress is detected, the deviation between the target stress increase rate and the stress increase rate calculated from the detected stress is calculated, and this deviation is zero. Control the servo motor so that In the case of constant strain increase rate control, the strain is detected, the deviation between the target strain increase rate and the strain increase rate calculated from the detected strain is calculated, and the servomotor is controlled so that the deviation becomes zero. I do.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional material testing machine, a gain is set in accordance with a test condition, and a command value to be input to a motor is calculated based on the following equation (1) using the above-described deviation and a preset gain.
(Equation 1)
Command value P = deviation ΔV × gain G × constant α (1)
[0004]
However, the constant α is a value set in hardware in the material testing machine, and cannot be changed by the user. Therefore, in order to find the optimum gain for the test condition, it is essential to find the optimum gain by trial and error before the test, and there is a demand for improving the workability.
[0005]
The present invention provides a material testing machine that improves workability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A material testing machine according to the present invention includes a motor for loading a specimen, detection means for detecting a rate of change in stress or strain of the specimen, a target rate of change of a set specimen, and detection by the detection means. Driving means for supplying a motor drive signal to the motor based on the deviation from the actual change speed of the specimen, table creation means for creating a table of the motor drive signal for the deviation for each material of the specimen, and table creation means. Setting means for setting a table suitable for the material of the specimen from among the plurality of created tables, and the driving means supplies a motor drive signal calculated using a deviation from the set table to the motor. Is what you do.
According to a second aspect of the present invention, in the material testing machine of the first aspect, an updating means for updating the table based on a motor drive signal for a deviation sampled during a test performed using the table is further provided.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor for loading a specimen, a detecting means for detecting a speed at which the stress or strain of the specimen changes, a set target changing speed of the specimen, and the detecting means. A driving means for supplying a motor drive signal to the motor based on the deviation from the actual change speed of the specimen, and a table preparation means for preparing a table of the motor drive signal with respect to the deviation for each material of the specimen. The means (1) samples the motor drive signal for the deviation while loading the specimen using the first gain, and weights the motor drive signal for the deviation based on the frequency distribution for each deviation in the first gain. And (2) sampling the motor drive signal for the deviation while loading the specimen using the second gain, and based on the frequency distribution for each deviation in the second gain. And (3) a weighted average of the motor drive signals weighted by the first and second gains to create a table of the deviation and the motor drive signal. A motor drive signal calculated using the deviation from the table obtained is supplied to the motor.
According to a fourth aspect of the present invention, in the material testing machine of the third aspect, (1) the motor for the deviation based on the frequency distribution for each deviation based on the motor drive signal for the deviation sampled during the test performed using the table. Updating means for weighting the drive signal and (2) weighting and averaging the motor drive signal for the deviation of the table used for the test and the motor drive signal weighted during the test, and updating the table of the deviation and the motor drive signal Is further provided.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
-1st Embodiment-
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the material testing machine of the present embodiment. The material testing machine 100 shown in FIG. 1 drives the servomotor 1 to perform a tension or compression test or the like. The material testing machine 100 has a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, a D / A converter 104, a load cell 105, an extensometer 106, an A / D converter 107, a memory card 108, and a card reader 109 in addition to the motor 1.
[0008]
The CPU 101 performs various operations by executing a program stored in the ROM 102 using the RAM 103 as a work area. The CPU 101 controls the motor 1 by outputting a motor drive signal to the D / A converter 104.
[0009]
Data measured by the load cell 105 for measuring the load applied to the sample and the extensometer 106 for measuring the deformation of the sample due to the load are output to the A / D converter 107 by analog signals. The measurement data converted into a digital signal by the A / D converter 107 is output to the CPU 101. The CPU 101 detects the rate of change of the stress or strain of the sample from the measurement data, and, based on the deviation ΔV between the detection result and the target rate of change set as a test condition, generates a D / A converter 104 as a motor drive signal. Is determined. The motor drive signal having the pulse number P is converted into an analog signal by the D / A converter 104, and then output to the motor 1 to drive the motor 1 at a speed corresponding to the pulse number P. The CPU 101 also outputs the measurement data to the card reader 109 that controls reading and writing of the memory card 108, and stores the measurement data in the memory card 108.
[0010]
FIG. 2 is a diagram schematically showing a structure of a portion for loading a sample in the material testing machine 100 of FIG. The material testing machine 100 includes a pair of screw rods 32 erected on a table 31, a crosshead 33 screwed to the screw rods 32, and the servomotor 1 for rotating and driving the screw rods 32. The head 33 is provided with a grip 34 via a load cell 105, and the table 31 is provided with a lower grip 35. The rotation of the motor 1 is transmitted to the pair of screw rods 32 via the drive gear train 38, and the rotation of the screw rods 32 raises and lowers the crosshead 33 to load the specimen 37. The elongation of the specimen 37 is detected by the extensometer 106.
[0011]
The number of pulses P output as a motor drive signal from the CPU 101 is determined by the value of the deviation ΔV. Even if the value of the deviation ΔV is the same, the value of the number of pulses P determined by the test conditions and the type of the specimen is different. Therefore, it is difficult to set an optimal value of the pulse number P for a certain value of the deviation ΔV in advance. In order to solve this, the present embodiment has the following two modes.
(A) Table creation mode: a mode in which the value of the number of pulses P is first determined with respect to the value of the deviation ΔV under a certain test condition. (B) Test mode: a test is performed based on the relationship between the deviation ΔV determined in the table creation mode and the number of pulses P. The modes in which the test results are further reflected in the relationship between the deviation ΔV and the number of pulses P will be described below in detail. In the following, a description will be given of a case where a test specimen is tested with a constant stress increase rate control.
[0012]
(A) Table creation mode In the table creation mode, the value of the number of pulses P to be output with respect to the value of the deviation ΔV is determined using a specific material, for example, 7007 aluminum as a specimen. That is, in this mode, a table of the number of pulses corresponding to the deviation ΔV between the target stress increase rate and the actual stress increase rate detected by the load cell 105 is created for each material of the specimen. Here, the pulse number P is represented by the following equation (2) by the deviation ΔV.
(Equation 2)
Figure 2004251825
However,
G: Gain of test machine 機: Multiplied value of deviation ΔV and gain G β: Constant unique to each test machine
When the table creation mode is executed, the gain G is temporarily set to a certain value. The gain for example allow the operator to set arbitrarily, set here, for example G = g 1 and. The gain by testing the specimen, the time interval that is, the deviation ΔV sampled e.g., every 50 ms, measures the number of pulses P 1 to be output when the multiplication value gamma 1 and the deviation ΔV and the gain value g 1.
[0014]
Once the test is completed, the table of the measurement result of the multiplication value gamma 1 and the pulse number P 1. FIG. 3A shows an example of the measurement result table. In the example of FIG. 3A, the multiplication value Γ is obtained for the deviations ΔV 1 t1 , ΔV 1 t2 , ΔV 1 t3 , ΔV 1 t4 ,... Sampled at times t1, t2, t3, t4,. 1 measurements Γ 1 t1, Γ 1 t2, Γ 1 t3, Γ 1 t4, ··· and, measurements P 1 t1 pulse number P 1, P 1 t2, P 1 t3, P 1 t4, ··・ It is tabulated.
[0015]
After the table the measurement results of the multiplication value gamma 1 and the pulse number P 1, a histogram of deviations ΔV in the table, calculates the frequency q 1 deviation ΔV when the gain value g 1. FIG. 3B shows an example of a histogram created by the table shown in FIG. In the example of FIG. 3 (b), the deviation ΔV 1, ΔV 2, ΔV 3 , ΔV 4, each frequency ··· q 1 1, q 1 2 , q 1 3, q 1 4, is ... .
[0016]
After calculating the frequency q 1, it calculates the weighting coefficients w 1 than the frequency q 1 to the pulse number P 1. Weighting coefficients w 1 is calculated by the following formula (3). This time may be adjusted the value of the weight coefficients w 1 by the operator's discretion. Calculating weighting coefficients w 1 that, along with the frequency q 1 and the number of pulses P 1, are tabulated for each value of the deviation [Delta] V. FIG. 3C shows an example of the table. In the example of FIG. 3 (c), the deviation ΔV 1, ΔV 2, ΔV 3 , ΔV 4, the frequency of ··· q 1 1, q 1 2 , q 1 3, q 1 4, it is calculated for each ... weight coefficient w 1 1, w 1 2, w 1 3, w 1 4 ··· is, the number of pulses P 1 1, P 1 2, P 1 3, P 1 4, are tabulated together with ... .
[Equation 3]
Figure 2004251825
[0017]
As described above, creating a weighting coefficient table in the gain value g 1. Similarly, a weight coefficient table when the gain value is changed is created for each gain value. At this time, the operator can arbitrarily set the gain value and the number of weight coefficient tables to be created. Figure 4 (a) ~ (c) , shows an example of creating a weighting coefficient table in another gain value g 2 and g 1. (A) the measurement result table multiplication value gamma 2 and the pulse number P 2 by specimen test results, (b) is a histogram of the deviation ΔV by the measurement result table (a), the histogram of (c) is (b) Each example of the weight coefficient table calculated by the above is shown.
[0018]
When the weight coefficient tables for all the gain values have been created, the number of pulses P to be output for the deviation ΔV is calculated from the created weight coefficient tables. The number of pulses P to be output is calculated by the following equation (4) using a weighted weighted average.
(Equation 4)
Figure 2004251825
However,
m: number of variables table that was created w k: the weighting factor at the time of the gain value g k P k: the number of pulses [0019] when the gain value g k
After calculating the number of pulses P to be output for each deviation ΔV as described above, this is tabulated together with the type of test specimen and test conditions. FIG. 5 shows an example in which the number of pulses P to be output is calculated from the weighting coefficient tables of FIGS. 3C and 4C, and this is tabulated. In the example of FIG. 5, the number of pulses corresponding to each value of the deviation ΔV in the row 51 is tabulated in each row for each type of the specimen, and is calculated in the row 52 according to FIGS. 3C and 4C. The number of pulses Pc for 7007 aluminum is tabulated. The above equation (4), the value P C 1 pulse number P C to be output in FIG. 5, P C 2, P C 3, P C 4, · · · is calculated by the following formula (5) You.
(Equation 5)
P C = (w 1 · P 1 + w 2 · P 2 ) / (w 1 + w 2 ) (5)
[0020]
The table of the created deviation ΔV and the number of pulses P to be output is stored in the memory card 108 of FIG. 1 as a database. In addition, the weight coefficient table used to create this table is also stored. When these tables are stored, the table creation mode ends.
[0021]
(B) Test Mode In the test mode, a load test is performed on the specimen using a table of the deviation ΔV and the number of pulses P to be output created in the table creation mode. Further, the table is updated to reflect the result of the load test.
[0022]
When the test mode is executed, a table of the deviation ΔV to be used and the number P of pulses to be output is selected. This may be performed by automatically retrieving and selecting from a stored database, for example, by designating the type of test specimen and test conditions, or by an operator from the database. Based on the table of the selected deviation ΔV and the number of pulses P to be output, the number of pulses P to be output for the detected value of the deviation ΔV of the motor speed is determined, and the motor 1 of the material testing machine 100 is controlled. The test is performed in this way.
[0023]
After the end of the test, a weight coefficient table similar to the weight coefficient table created in the table creation mode is created based on the result of the test. After the weight coefficient table is created based on the test results in the test mode, the deviation ΔV and the number of pulses P to be output are calculated using the weight coefficient table created in the test mode and the weight coefficient table created in the above-described table creation mode. Update the table. The method at this time is the same as the method in the table creation mode described above. That is, the number of pulses P to be output with respect to the deviation ΔV is calculated using the above equation (4), based on the weight coefficient tables created in each of the test mode and the table creation mode.
[0024]
The weight coefficient table created in the test mode and the table of the updated deviation ΔV and the number of pulses P to be output are stored in the memory card 108 of FIG. Based on the updated table, the number of pulses P to be output for the deviation ΔV in the next test to be performed is determined. Further, the table of the deviation ΔV and the number of pulses P to be output is similarly updated based on the test result. While the test mode is being executed, the processing is repeatedly performed in this manner, and the table is sequentially updated.
[0025]
The table creation mode and the test mode are performed as described above. By doing so, the test can be performed without adjusting the gain value in advance, and the motor 1 can be more appropriately controlled by sequentially reflecting the test results.
[0026]
In the above-described material testing machine, it has been described that the histogram of the sampled deviation ΔV is created in the table creation mode. However, at this time, the values are grouped into those within a certain range, and the histogram of this group is created. You may do it. In this case, the value of the number of pulses corresponding to each group is determined by the value of the number of pulses corresponding to the deviation ΔV included in the group. For example, the average value or the mode value of the whole number of corresponding pulses may be used, or the value may be determined based on a weighted average value based on the frequency in the group.
[0027]
In the above-described material testing machine, first, the relationship between the deviation ΔV and the number of pulses P to be output is determined in the table creation mode, and the test is performed in the test mode using the relationship, but the table creation mode is omitted. You may. In this case, the test mode is performed using a table of a preset difference ΔV and the number of pulses P to be output, and the table is updated successively by reflecting the result of the test.
[0028]
In the above-described material testing machine, the motor is realized by the servomotor 1, the detecting means is realized by the load cell 105, the displacement meter 106 and the CPU 101, and the driving means, table creating means, setting means and updating means are realized by the CPU 101. However, these are merely examples, and each component is not limited to the above-described embodiment as long as the features of the present invention are not impaired.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the rate of change of stress or strain of a specimen is detected, and based on a deviation between the set target rate of change of the specimen and the detected actual rate of change of the specimen. The motor drive signal is supplied to the motor, a table of the motor drive signal with respect to the deviation is created for each material of the specimen, and a table suitable for the material of the specimen is set from the plurality of created tables, and the table is set. The motor drive signal calculated using the deviation from the table is supplied to the motor. With this configuration, the test can be performed without adjusting the gain value of the motor drive signal with respect to the deviation in advance, and the workability can be improved.
Also, since the table is updated based on the motor drive signal corresponding to the deviation sampled during the test using the table, the table is updated by sequentially reflecting the test execution results, and the motor control is more appropriately performed. It can be performed.
Further, according to the present invention, the motor drive signal for the deviation is sampled while loading the specimen using the first gain, and the motor drive signal for the deviation is weighted based on the frequency distribution for each deviation in the first gain. I do. Further, the motor drive signal for the deviation is sampled while loading the specimen using the second gain, and the motor drive signal for the deviation is weighted based on the frequency distribution for each deviation in the second gain. The motor drive signal weighted by the first and second gains is weighted and averaged to create a table of the deviation and the motor drive signal. With this configuration, it is possible to create a table of the deviation and the motor drive signal suitable for each specimen.
Further, according to the present invention, based on the motor drive signal for the deviation sampled during the test performed using the table, the motor drive signal for the deviation is weighted based on the frequency distribution for each deviation, the table used for the test The motor drive signal corresponding to the deviation and the motor drive signal weighted during the test are weighted and averaged, and the table of the deviation and the motor drive signal is updated. With this configuration, the table can be updated by sequentially reflecting the test results, and the motor can be controlled more appropriately.
[Brief description of the drawings]
Created when the block diagram Figure 2 Figure 3 shows the structure of a material testing machine shown schematically table creating mode of the gain value g 1 shown FIG. 1 a schematic structure of a material testing machine of the embodiment FIGS. 7A and 7B are diagrams showing an example of a table and a histogram, wherein FIG. 7A shows an example of a test measurement result table, FIG. 7B shows an example of a histogram of a deviation ΔV, and FIG. 4 is a view showing an example of a table and the histogram created when the gain value g 2 in the table creating mode, (a) shows the example of the measurement result table of the test, (b) the example of the histogram of the deviation [Delta] V, (C) shows an example of the weight coefficient table.
FIG. 5 is a diagram showing an example in which a deviation ΔV and the number of pulses P to be output are tabulated.
1: Motor 100: Material testing machine 101: CPU 102: ROM
103: RAM 104: D / A converter 105: Load cell 106: Extensometer 107: A / D converter 108: Memory card 109: Card reader

Claims (4)

供試体を負荷するためのモータと、
前記供試体の応力または歪みの変化速度を検出する検出手段と、
設定された供試体の目標変化速度と、前記検出手段で検出された供試体の実変化速度との偏差に基づいてモータ駆動信号を前記モータへ供給する駆動手段と、前記偏差に対する前記モータ駆動信号のテーブルを前記供試体の材料ごとに作成するテーブル作成手段と、
前記テーブル作成手段で作成された複数のテーブルの中から、前記供試体の材料に適したテーブルを設定する設定手段とを備え、
前記駆動手段は、設定されたテーブルから前記偏差を用いて算出されたモータ駆動信号を前記モータへ供給することを特徴とする材料試験機。
A motor for loading the specimen,
Detecting means for detecting the rate of change of the stress or strain of the specimen,
A driving unit that supplies a motor drive signal to the motor based on a deviation between the set target change speed of the specimen and an actual change speed of the specimen detected by the detection unit; and the motor drive signal for the deviation. Table creation means for creating a table for each material of the specimen,
From among the plurality of tables created by the table creation means, setting means to set a table suitable for the material of the specimen,
The material testing machine, wherein the driving unit supplies a motor driving signal calculated from the set table using the deviation to the motor.
請求項1の材料試験機において、
前記テーブルを用いて行った試験中にサンプリングした偏差に対するモータ駆動信号に基づいて、前記テーブルを更新する更新手段を更に備えることを特徴とする材料試験機。
The material testing machine according to claim 1,
A material testing machine further comprising: an updating unit that updates the table based on a motor drive signal for a deviation sampled during a test performed using the table.
供試体を負荷するためのモータと、
前記供試体の応力または歪みの変化する速度を検出する検出手段と、
設定された供試体の目標変化速度と、前記検出手段で検出された供試体の実変化速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータへ供給する駆動手段と、
前記偏差に対する前記モータ駆動信号のテーブルを前記供試体の材料ごとに作成するテーブル作成手段とを備え、
前記テーブル作成手段は、
(1)第1のゲインを用いて前記供試体を負荷しながら偏差に対するモータ駆動信号をサンプリングし、第1のゲインにおける偏差ごとの頻度分布に基づいて前記偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをし、
(2)第2のゲインを用いて前記供試体を負荷しながら偏差に対するモータ駆動信号をサンプリングして、第2のゲインにおける偏差ごとの頻度分布に基づいて前記偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをし、
(3)第1および第2のゲインによる前記重み付け後のモータ駆動信号を加重平均して前記偏差とモータ駆動信号とのテーブルを作成し、
前記駆動手段は、設定されたテーブルから前記偏差を用いて算出されたモータ駆動信号を前記モータへ供給することを特徴とする材料試験機。
A motor for loading the specimen,
Detecting means for detecting the rate of change of the stress or strain of the specimen,
Driving means for supplying a motor drive signal to the motor based on a deviation between the set target change speed of the specimen and the actual change speed of the specimen detected by the detection means,
Table creating means for creating a table of the motor drive signal for the deviation for each material of the specimen,
The table creation means,
(1) sampling a motor drive signal for a deviation while loading the specimen using a first gain, and weighting the motor drive signal for the deviation based on a frequency distribution for each deviation in the first gain;
(2) A motor drive signal for the deviation is sampled while loading the specimen using the second gain, and the motor drive signal for the deviation is weighted based on a frequency distribution for each deviation in the second gain. ,
(3) A table of the deviation and the motor drive signal is created by performing a weighted average of the motor drive signal after the weighting by the first and second gains,
The material testing machine, wherein the driving unit supplies a motor driving signal calculated from the set table using the deviation to the motor.
請求項3の材料試験機において、
(1)前記テーブルを用いて行った試験中にサンプリングした偏差に対するモータ駆動信号に基づいて、偏差ごとの頻度分布に基づいて前記偏差に対するモータ駆動信号に重み付けをし、
(2)試験に使用したテーブルの偏差に対するモータ駆動信号と、試験中に重み付けしたモータ駆動信号を加重平均して、前記偏差とモータ駆動信号とのテーブルを更新する更新手段を更に備えることを特徴とする材料試験機。
The material testing machine according to claim 3,
(1) weighting the motor drive signal for the deviation based on a frequency distribution for each deviation based on the motor drive signal for the deviation sampled during a test performed using the table;
(2) An update means for updating a table of the deviation and the motor drive signal by performing a weighted average of the motor drive signal for the deviation of the table used for the test and the motor drive signal weighted during the test. And material testing machine.
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