JP2011075510A - 試験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電磁アクチュエータ12の励磁部73は、励磁コイル(電磁石)72と永久磁石75を有する。励磁部73で発生する磁束密度は、励磁コイル72により発生する磁束密度と永久磁石による磁束密度の和である。したがって、所望の試験力を得る際に励磁コイル72に通電する励磁電流は永久磁石75による磁束密度の分だけ小さくすることができる。試験準備段階での励磁電流は、試験段階での励磁電流よりも小さくする。好ましくはゼロとする。試験実行段階においては、定格試験力が得られるような磁束密度に設定する。また、材料試験が終了した後には、材料試験の準備段階と同等の磁束密度が得られるよう励磁電流を制御して磁束密度を設定する。
【選択図】図1
Description
その結果として、実際に必要とされる試験力の大小に拘わらず励磁部では大きな電力消費が継続的になされてしまう。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の試験装置において、励磁電流制御回路は、前記励磁コイルにより第1の磁束密度を生じさせる第1の励磁モードと、前記励磁コイルにより第2の磁束密度を生じさせる第2の励磁モードとを、試験状態に応じて切り替えることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項2に記載の試験装置において、前記励磁電流制御回路は、前記第1の励磁モードでは前記励磁コイルへ電流を通電しないことを特徴とする。
(4)請求項4の発明は、請求項2または3に記載の試験装置において、前記試験状態は、供試体を試験装置にセットする試験準備段階と、前記供試体に試験力を与える試験段階とに応じて特定されることを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の試験装置において、前記励磁電流制御回路は、前記励磁コイルに印加する直流電圧を変化させることにより磁束密度を制御する印加電圧設定手段、または、前記励磁コイルに設けた複数タップのいずれか1つを選択するタップ切り替え手段であることを特徴とする。
(6)請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の試験装置において、前記電磁アクチュエータは、供試体を繰り返して負荷する際の最大変位および最大速度および最大加速度を設定するための試験条件に応じて、試験力を発生することを特徴とする。
<実施の形態1>
図1は、本発明の一実施形態による電磁アクチュエータを用いた材料試験機の全体構成
図である。この材料試験機は、試験片TPに試験力を負荷する試験機本体部10と、その制御を行う帰還制御系60とを備えている。帰還制御系60には、試験片TPに与える試験力の目標信号を発生する目標信号発生部30と、試験機本体部10に備えられている電磁アクチュエータ12の駆動信号を生成するフィードバック制御部50とが含まれる。
F=I・(B1+B2)・L
すなわち、可動コイルの電流Iに比例した推力Fがピストンロッド13Aに伝達される。
力する。
(1)実施の形態1によれば、励磁部73に永久磁石75と励磁コイル72とを備えた電磁アクチュエータ12により供試体に試験力を与えるようにした。したがって、従来のように、電磁石のみで励磁部を構成する場合に比べて、消費電流を小さくすることができる。
(1)励磁コイル72に流す励磁電流ILを正確に制御するためには、図4に示すように、ゲインが十分に大である増幅器を用いて直流電圧V0を可変設定することも可能である。
先に述べた実施の形態1は、材料試験機の構成および制御形態に関するものであるが、図1ないし図5に示した電磁アクチュエータ12を用いて加振装置を構成することも可能である。すなわち、電磁アクチュエータ12および励磁電流制御回路65のみを取り出し、ピストンロッド13Aを介して供試体(図示せず)を加振することも可能である。ロードセル(図示せず)の取り付け位置は、加振の態様に応じて適宜設定する。
(1)実施の形態2によれば、永久磁石75と励磁コイル72を備えた電磁アクチュエータ12において、加振試験の準備段階および終了段階では、励磁コイル72により第1の磁束密度(ゼロ以上)を生じさせる励磁制御を行い、加振試験を実施している試験実行段階では、励磁コイル72により第2の磁束密度(第1の磁束密度<第2の磁束密度)を生じさせる励磁制御を行うので、励磁コイル72で生じる電力消費の無駄を省くばかりでなく、故障・誤動作に起因した予期し得ない過大な試験力の発生を防止することができる。
(1)実施の形態1と同じく、図3に示すように直流電圧源の出力電圧V0を可変増幅することにより、磁束密度を変化させることができる。また、励磁コイル72に流す励磁電流ILを正確に制御するためには、図4に示すように、ゲインが十分に大である増幅器を用いて直流電圧V0を可変設定することも可能である。
実施の形態と変形例の一つとを組み合わせること、もしくは、実施の形態と変形例の複数とを組み合わせることも可能である。
変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
11 フレーム 12 電磁アクチュエータ
13A ピストンロッド 14 変位センサ
16 荷重センサ 30 目標信号発生部
38 上つかみ具 40 下つかみ具
50 フィードバック制御部 51 荷重アンプ
52 変位アンプ 53 切り替えスイッチ
54 減算部 55 PID制御信号出力部
57 パワーアンプ 60 帰還制御系
65 励磁電流制御回路 70 可動部
71 可動コイル 72 励磁コイル
73 励磁部 75 永久磁石
80 タップ切替制御回路
Claims (6)
- 励磁コイルと永久磁石を有する励磁部、および可動コイルを有する可動部を含む電磁アクチュエータと、
前記励磁コイルへ通電する励磁電流を制御する励磁電流制御回路と、
前記可動コイルへ通電する電流を制御する可動電流制御回路と、
前記電磁アクチュエータに装着され、供試体に試験力を与える治具とを備えることを特徴とする試験装置。 - 請求項1に記載の試験装置において、
励磁電流制御回路は、前記励磁コイルにより第1の磁束密度を生じさせる第1の励磁モードと、前記励磁コイルにより第2の磁束密度を生じさせる第2の励磁モードとを、試験状態に応じて切り替えることを特徴とする試験装置。 - 請求項2に記載の試験装置において、
前記励磁電流制御回路は、前記第1の励磁モードでは前記励磁コイルへ電流を通電しないことを特徴とする試験装置。 - 請求項2または3に記載の試験装置において、
前記試験状態は、供試体を試験装置にセットする試験準備段階と、前記供試体に試験力を与える試験段階とに応じて特定されることを特徴とする試験装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の試験装置において、
前記励磁電流制御回路は、前記励磁コイルに印加する直流電圧を変化させることにより磁束密度を制御する印加電圧設定手段、または、前記励磁コイルに設けた複数タップのいずれか1つを選択するタップ切り替え手段であることを特徴とする試験装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の試験装置において、
前記電磁アクチュエータは、供試体を繰り返して負荷する際の最大変位および最大速度および最大加速度を設定するための試験条件に応じて、試験力を発生することを特徴とする試験装置。
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