JP2009168645A - Testing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧シリンダにより試験力を負荷する試験機に関する。 The present invention relates to a testing machine that applies a test force by a hydraulic cylinder.
この種の試験機として、例えば以下の特許文献1記載の試験機が知られている。この特許文献1記載の試験機では、油圧シリンダへの圧油の流れを制御するサーボ弁と油圧シリンダの各油室との間にパイロットチェック弁を設け、電磁切換弁によりパイロットチェック弁を切り換えて、油圧シリンダの各油室からの圧油の流出を許可または禁止するようにしている。
As this type of testing machine, for example, a testing machine described in
このような試験機において、例えば油圧シリンダの各油室からの圧油の流出が禁止された状態で、サーボ弁からの圧油の漏れ等により油圧シリンダに圧油が供給されると、油圧シリンダの圧力が過大となり、オイルシールなどが破損するおそれがある。 In such a testing machine, for example, when pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder due to leakage of pressure oil from the servo valve in a state in which outflow of pressure oil from each oil chamber of the hydraulic cylinder is prohibited, the hydraulic cylinder There is a risk that the oil seal will be damaged due to excessive pressure.
本発明による試験機は、ボトム室およびロッド室を上下に有し、試験体に対して鉛直方向に試験力を負荷する油圧シリンダと、油圧源と、油圧源から油圧シリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、ロッド室から制御弁への圧油の流出を許可または禁止する第1のパイロットチェック弁と、ボトム室から制御弁への圧油の流出を許可または禁止する第2のパイロットチェック弁と、第1のパイロットチェック弁および第2のパイロットチェック弁をそれぞれ制御するチェック弁制御手段と、ロッド室の圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段により検出されたロッド室の圧力が所定値以上になると、ボトム室からタンクに圧油を逃がす圧油流出手段とを備えることを特徴とする。
圧油流出手段を、ボトム室からタンクへの圧油の流出を許可または禁止する第3のパイロットチェック弁と、圧力検出手段により検出されたロッド室の圧力が所定値以上になると、前記第パイロットチェック弁のパイロットポートにボトム室の圧油を供給して第3のパイロットチェック弁を開放するパイロット圧制御手段とにより構成することもできる。
第3のパイロットチェック弁からタンクへの戻り油経路に絞りを設けることもできる。
油圧源から油圧シリンダに作用する圧力を上記所定値よりも低い値に制限するリリーフ手段を設けるようにしてもよい。
圧力検出手段により検出されたロッド室の圧力が所定値以上になると、油圧源を停止する油圧源停止手段をさらに備えることが好ましい。
The testing machine according to the present invention has a bottom chamber and a rod chamber at the top and bottom, a hydraulic cylinder that loads a test force in a vertical direction with respect to the test body, a hydraulic source, and a flow of pressure oil from the hydraulic source to the hydraulic cylinder. A first pilot check valve that permits or prohibits the flow of pressure oil from the rod chamber to the control valve, and a second that permits or prohibits the flow of pressure oil from the bottom chamber to the control valve. A pilot check valve, a check valve control means for controlling the first pilot check valve and the second pilot check valve, a pressure detection means for detecting the pressure in the rod chamber, and a rod chamber detected by the pressure detection means. Pressure oil outflow means for allowing the pressure oil to escape from the bottom chamber to the tank when the pressure exceeds a predetermined value is provided.
When the pressure in the rod chamber detected by the pressure detecting means exceeds a predetermined value, a third pilot check valve that permits or prohibits the pressure oil outflow from the bottom chamber to the tank; A pilot pressure control means for supplying pressure oil in the bottom chamber to the pilot port of the check valve to open the third pilot check valve can also be used.
A throttle can also be provided in the return oil path from the third pilot check valve to the tank.
Relief means for limiting the pressure acting on the hydraulic cylinder from the hydraulic source to a value lower than the predetermined value may be provided.
It is preferable to further include a hydraulic power source stopping means for stopping the hydraulic power source when the pressure in the rod chamber detected by the pressure detecting means reaches a predetermined value or more.
本発明によれば、ロッド室の圧力が所定値以上になるとボトム室からタンクに圧油を逃がすようにしたので、サーボ弁からの圧油の漏れ等により油圧シリンダに圧油が供給された場合でも、油圧シリンダの圧力が過大となることを防止できる。 According to the present invention, when the pressure in the rod chamber exceeds a predetermined value, the pressure oil is allowed to escape from the bottom chamber to the tank. Therefore, when the pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder due to leakage of the pressure oil from the servo valve, etc. However, it is possible to prevent the pressure of the hydraulic cylinder from becoming excessive.
以下、図1〜図4を参照して本発明による試験機の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る試験機本体の概略構成を示す正面図である。試験機本体100は、支持台1Aと、支持台上に立設された一対の支柱1B,1Cと、支柱1B,1Cの上端部に架設されたヨーク1Dとによって構成された負荷枠1を有する。支持台1Aの上方には下圧盤2が設置され、下圧盤2の上方に上圧盤3が設置されている。上圧盤3は、油圧シリンダ10によりベアリング4を介し支柱1B,1Cに沿って昇降可能に支持され、油圧シリンダ10はヨーク1Dにより鉛直方向に伸縮可能に支持されている。
Hereinafter, an embodiment of a testing machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a tester main body according to an embodiment of the present invention. The test machine
油圧シリンダ10の伸縮により上圧盤3が昇降し、下圧盤2と上圧盤3の間の試験体5に試験力(例えば圧縮力)が負荷される。試験力はロードセル6により検出され、試験変位は油圧シリンダ10に内蔵されたストローク検出器などの変位計22(図3)によって検出される。なお、図1では、試験体5に対し鉛直方向に試験力を負荷する1軸試験機を示しているが、鉛直方向と水平方向にそれぞれ試験力を負荷する2軸試験機としてもよい。この場合、水平方向に試験力を負荷する油圧シリンダおよび下圧盤の移動機構を追加し、この油圧シリンダの伸縮により下圧盤2を水平方向に移動させればよい。
The
図2は、油圧シリンダ10の駆動用油圧回路図である。この油圧回路は、原動機7により駆動される油圧ポンプ11と、油圧ポンプ11から油圧シリンダ10への吐出油の流れを制御するサーボ弁12と、外部パイロット圧により切り換わり、油圧シリンダ10の油室(ロッド室10a、ボトム室10b)からの圧油の流出をそれぞれ許可または禁止するパイロットチェック弁13a,13bと、パイロットチェック弁13a,13bへのパイロット圧油の流れを制御する電磁切換弁14と、油圧ポンプ11の吐出圧の上限をリリーフ圧Prに制限するリリーフ弁15とを有する。
FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram for driving the
サーボ弁12と電磁切換弁14は、それぞれ操作スイッチ21(図3)の操作により切り換えられる。電磁切換弁14が位置イに切り換えられると、油圧ポンプ11からの圧油がパイロットチェック弁13a,13bにそれぞれパイロット圧として作用する。これによりパイロットチェック弁13a,13bが開放し、油室13a,13bからの圧油の流出が可能となる。電磁切換弁14が位置ロに切り換えられると、パイロットチェック弁13a,13bへのパイロット圧の作用が停止する。これによりパイロットチェック弁13a,13bが閉じられ、油室13a,13bへの圧油の流入のみを許可し、油室13a,13bからの圧油の流出が禁止される。
The
チェック弁13a,13bが開放された状態で、サーボ弁12が位置イ側に切り換えられると、油圧ポンプ11からの圧油が油圧シリンダ10のロッド室10aに導かれ、ボトム室10bの圧油はサーボ弁12を介してタンクに排出される。これにより油圧シリンダ10のピストン10pが上昇する。チェック弁13a,13bが開放された状態で、サーボ弁12が位置ロ側に切り換えられると、油圧ポンプ11からの圧油が油圧シリンダ10のボトム室10bに導かれ、ロッド室10aの圧油はサーボ弁12を介してタンクに排出される。これにより油圧シリンダ10のピストン10pが下降する。
When the
サーボ弁12が中立位置に切り換わった状態では、油圧シリンダ10の各油室10a,10bが油圧ポンプ11とタンクからブロックされる。なお、サーボ弁12はスプールタイプの弁であり、サーボ弁12を中立位置に切り換えた状態において油圧ポンプ11を駆動した場合に、油圧ポンプ11から油圧シリンダ10への圧油の流れを完全に遮断することはできず、漏れが生じる。
When the
このような油圧回路において、例えばパイロットチェック弁13a,13bが閉じられた状態で、サーボ弁12が位置ロ側に切り換えられると、油圧ポンプ11からの圧油がボトム室10bに作用し、ボトム室10bの圧力がリリーフ弁15のリリーフ圧Prまで上昇する。このとき、ロッド室10aからの圧油の流出はパイロットチェック弁13aによって阻止されているため、ピストン10pはロッド室10aの油の圧縮分のみ下降し、ロッド室10aの圧力が上昇して、平衡状態となる。なお、油は非圧縮性流体であるため、ピストン10pの下降量はわずかである。
In such a hydraulic circuit, for example, when the
平衡状態では、ロッド室10a側およびボトム室10b側のピストン10pに作用する力は互いに等しいが、ボトム室10bの受圧面積sbはロッド室10aの受圧面積saよりも大きいため、ロッド室10aの圧力Paはボトム室10bの圧力Pbよりも大きくなる。例えば受圧面積sbがsaの2.5倍のとき、圧力PaはPbの2.5倍となり、リリーフ圧Prよりも大きくなる。その結果、Paが許容圧力を超えるとピストン10pの周囲のオイルシールが損傷し、油漏れが生じるおそれがある。このような問題を解決するため、本実施の形態は以下のように構成する。
In the equilibrium state, the forces acting on the
油圧シリンダ10のロッド室10aとパイロットチェック弁13aの間には、圧力Paが所定値Px以上でオンする圧力スイッチ16が接続されている。所定値Pxは、リリーフ圧Prよりも大きな値であり、オイルシールの耐圧性を維持できる値に設定されている。油圧シリンダ10のボトム室10bには、パイロットチェック弁17と電磁切換弁18がそれぞれ接続されている。パイロットチェック弁17は可変絞り19を介してタンクに接続されている。
Connected between the
パイロットチェック弁17へのパイロット圧の供給は電磁切換弁18により制御される。パイロットチェック弁17は、電磁切換弁18を介して作用するパイロット圧が所定値Pp以上になると開放され、ボトム室10bからの圧油の流出を許可する。電磁切換弁18は、以下に述べるようにコントローラ20からの制御信号によって切り換わる。
Supply of pilot pressure to the
図3は、本実施の形態に係る試験機の構成を示すブロック図である。コントローラ20はCPU、ROM、RAM、その他周辺機器を含んで構成される。コントローラ20には、各種指令を入力する操作スイッチ21と、圧力スイッチ16と、ロードセル6と、変位計22が接続されている。コントローラ20はこれらからの信号に基づき所定の処理を実行し、サーボ弁12と電磁切換弁14,18の各ソレノイド12a,14a,18a、および原動機7にそれぞれ制御信号を出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the testing machine according to the present embodiment. The
図4は、コントローラ20における処理の一例、とくに電磁切換弁18の切換に係る処理の一例を示すフローチャートである。CPUは、例えばメイン電源のオン後、原動機7が駆動を開始するとフローチャートに示す処理を開始する。なお、初期状態では、電磁切換弁18は位置ロに切り換わっている。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing in the
ステップS1では、圧力スイッチ16がオンか否かを判定する。ステップS1の処理は肯定されるまで繰り返される。ステップS1が肯定されるとステップS2に進み、電磁切換弁18のソレノイド18aに制御信号を出力して電磁切換弁18を位置イに切り換える。次いで、ステップS3で原動機7に制御信号を出力し、原動機7の駆動を停止させ、処理を終了する。
In step S1, it is determined whether or not the
本実施の形態に係る試験機の特徴的な動作を説明する。例えば操作スイッチ21の操作によりサーボ弁12を中立位置に切り換え、かつ、電磁切換弁14を位置ロに切り換えた状態で、原動機7の駆動により油圧ポンプ11を駆動した場合を想定する。このとき、サーボ弁12は中立位置に切り換わっていても、サーボ弁12の特性上、油圧ポンプ11の吐出油がサーボ弁12から漏れ、この漏れ油がパイロットチェック弁13a,13bを介して油圧シリンダ10の各油室10a,10bに導かれる。
A characteristic operation of the testing machine according to the present embodiment will be described. For example, it is assumed that the
これにより油室10a,10bの圧力が上昇するが、ロッド室10aはボトム室10bよりも受圧面積が小さいため(Sa<Sb)、ロッド室10aの圧力Paはボトム室10bの圧力Pbよりも大きくなる。ロッド室10aの圧力Paが所定値Pxに達すると、圧力スイッチ16がオンする。この圧力スイッチ16のオンにより電磁切換弁18は位置イに切り換わるとともに、原動機7が停止し、油圧ポンプ11が駆動を停止する(ステップS2,ステップS3)。このときボトム室10bの圧力は所定値Ppより大きい。
This increases the pressure in the
電磁切換弁18が位置イに切り換わると、ボトム室10bの高圧油がパイロットチェック弁17のパイロットポートに作用し、パイロットチェック弁17が開放する。これによりボトム室10bの油がパイロットチェック弁17、可変絞り19を介してタンクに排出され、ボトム室10bの圧力Pbが減少する。その結果、ピストン10pがわずかに上昇し、ロッド室10aの圧力Paが減少する。ボトム室10bの圧力Pbが所定値Pp未満になると、パイロットチェック弁17が閉じられ、ボトム室10bからの圧油の流出が阻止され、ピストン10pが停止する。
When the
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)油圧シリンダ10のロッド室10aの圧力Paを圧力スイッチ16により検出し、圧力Paが所定値Px以上になると電磁切換弁18を切り換え、ボトム室10bからタンクへ圧油を逃がすようにした。これによりボトム室10bの圧力Paを所定値Px以下に抑えることができ、オイルシールの破損等を防止できる。
(2)ロッド室10aの圧力Paを検出してボトム室10bの圧油をタンクへ逃がすので、ピストン10pが落下することなく油室10a,10bの圧力を減少させることができる。
According to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The pressure Pa in the
(2) Since the pressure Pa in the
(3)ボトム室10bの圧力をパイロット圧としてパイロットチェック弁17を開放するので、ボトム室10bの圧力の減少によりパイロットチェック弁17が自動的に閉じられ、簡易な構成によりパイロットチェック弁17の動作を制御できる。
(4)パイロットチェック弁17の下流に絞り19を設けるので、パイロットチェック弁17が開放した際のピストン10pの急上昇を防止できる。
(5)圧力スイッチ16のオン時に原動機7を停止させるので、ピストン10pの上昇を抑えることができる。すなわち原動機7を停止しない場合には、サーボ弁12が中立位置にあっても油室10a,10bに油圧ポンプ11からの漏れ油が供給され続け、電磁切換弁18の位置イへの切換によりピストン10pが油圧シリンダ10の最上部まで上昇するおそれがあるが、原動機7を停止すれば、ピストン10pの上昇を制限できる。
(3) Since the
(4) Since the
(5) Since the
なお、上記実施の形態では、油圧源としての油圧ポンプ11から油圧シリンダ10への圧油の流れをサーボ弁12により制御するようにしたが、制御弁の構成はこれに限らない。電磁切換弁14の切換により油圧ポンプ11からの圧油をパイロットチェック弁13a,13b(第1のパイロットチェック弁,第2のパイロットチェック弁)に供給し、パイロットチェック弁13a,13bを制御するようにしたが、外部パイロット圧によりパイロットチェック弁13a,13bを切り換えるのであれば、チェック弁制御手段の構成はいかなるものでもよい。例えばパイロットポンプからの圧油によりパイロットチェック弁13a,13b切り換えるようにしてもよい。サーボ弁12の切換に連動して電磁切換弁14を切り換えるようにしてもよい。すなわちサーボ弁12が中立位置のときに電磁切換弁14がロ位置に、中立位置以外のときにイ位置に切り換わるようにしてもよい。
In the above embodiment, the flow of pressure oil from the
圧力スイッチ16によりロッド室10aの圧力Paを検出するようにしたが、圧力検出手段はいかなるものでもよい。ボトム室10bにパイロットチェック弁17(第3のパイロットチェック弁)を接続し、パイロット圧制御手段としての電磁切換弁18の切換によりパイロットチェック弁17を制御するようにしたが、ロッド室10aの圧力Paが所定値Px以上になったときにボトム室10bからタンクへ圧油を逃がすのであれば、圧油流出手段の構成はこれに限らない。例えば他の油圧源からの圧油によりパイロットチェック弁17を切り換えるようにしてもよい。コントローラ20からの信号により電磁切換弁18を切り換えるようにしたが、アナログ回路により電磁切換弁18を切り換えるようにしてもよい。
Although the pressure Pa of the
油圧ポンプ11から油圧シリンダ10に作用する圧力を、リリーフ弁15により所定値Pxよりも低い値Prに制限したが、リリーフ手段の構成はこれに限らない。ロッド室10aの圧力Paが所定値Px以上になると原動機7を停止して油圧ポンプ11の駆動を停止するようにしたが、油圧源停止手段の構成はこれに限らない。パイロットチェック弁17からタンクへの戻り油経路に可変絞り19を設けるようにしたが、固定絞りとしてもよい。
Although the pressure acting on the
上記実施の形態では、油圧シリンダ10により上圧盤3を昇降し、下圧盤2との間で試験体5に試験力を負荷するようにしたが、ボトム室10bとロッド室10aを上下に有する油圧シリンダ10により鉛直方向に試験力を負荷するのであれば、試験機本体の構成は図1に示したものに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の試験機に限定されない。
In the above embodiment, the
7 原動機
10 油圧シリンダ
11 油圧ポンプ
12 サーボ弁
13a,13b パイロットチェック弁
14 電磁切換弁
16 圧力スイッチ
17 パイロットチェック弁
18 電磁切換弁
19 可変絞り
20 コントローラ
7
Claims (5)
油圧源と、
前記油圧源から前記油圧シリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、
前記ロッド室から前記制御弁への圧油の流出を許可または禁止する第1のパイロットチェック弁と、
前記ボトム室から前記制御弁への圧油の流出を許可または禁止する第2のパイロットチェック弁と、
前記第1のパイロットチェック弁および前記第2のパイロットチェック弁をそれぞれ制御するチェック弁制御手段と、
前記ロッド室の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により検出されたロッド室の圧力が所定値以上になると、前記ボトム室からタンクに圧油を逃がす圧油流出手段とを備えることを特徴とする試験機。 A hydraulic cylinder that has a bottom chamber and a rod chamber at the top and bottom and applies a test force in a vertical direction to the specimen;
A hydraulic source;
A control valve for controlling the flow of pressure oil from the hydraulic source to the hydraulic cylinder;
A first pilot check valve that permits or prohibits the flow of pressure oil from the rod chamber to the control valve;
A second pilot check valve that permits or prohibits the flow of pressure oil from the bottom chamber to the control valve;
Check valve control means for respectively controlling the first pilot check valve and the second pilot check valve;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the rod chamber;
A testing machine comprising pressure oil outflow means for allowing pressure oil to escape from the bottom chamber to the tank when the pressure in the rod chamber detected by the pressure detection means exceeds a predetermined value.
前記圧油流出手段は、
前記ボトム室からタンクへの圧油の流出を許可または禁止する第3のパイロットチェック弁と、
前記圧力検出手段により検出されたロッド室の圧力が所定値以上になると、前記第3のパイロットチェック弁のパイロットポートに前記ボトム室の圧油を供給して第3のパイロットチェック弁を開放するパイロット圧制御手段とを有することを特徴とする試験機。 The testing machine according to claim 1,
The pressure oil outflow means is
A third pilot check valve that permits or prohibits the flow of pressure oil from the bottom chamber to the tank;
A pilot that opens the third pilot check valve by supplying pressure oil in the bottom chamber to the pilot port of the third pilot check valve when the pressure in the rod chamber detected by the pressure detection means exceeds a predetermined value. And a pressure control means.
前記圧油流出手段は、さらに前記第3のパイロットチェック弁からタンクへの戻り油経路に絞りを有することを特徴とする試験機。 The testing machine according to claim 2,
The tester according to claim 1, wherein the pressure oil outlet means further includes a throttle in a return oil path from the third pilot check valve to the tank.
前記油圧源から前記油圧シリンダに作用する圧力を前記所定値よりも低い値に制限するリリーフ手段を有することを特徴とする試験機。 In the testing machine according to any one of claims 1 to 3,
A testing machine comprising relief means for limiting a pressure acting on the hydraulic cylinder from the hydraulic source to a value lower than the predetermined value.
前記圧力検出手段により検出されたロッド室の圧力が所定値以上になると、前記油圧源を停止する油圧源停止手段をさらに備えることを特徴とする試験機。 In the testing machine according to any one of claims 1 to 4,
The testing machine further comprising: a hydraulic pressure source stopping unit that stops the hydraulic pressure source when the pressure in the rod chamber detected by the pressure detecting unit becomes a predetermined value or more.
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