JP2020159897A - 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 - Google Patents
材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020159897A JP2020159897A JP2019060296A JP2019060296A JP2020159897A JP 2020159897 A JP2020159897 A JP 2020159897A JP 2019060296 A JP2019060296 A JP 2019060296A JP 2019060296 A JP2019060296 A JP 2019060296A JP 2020159897 A JP2020159897 A JP 2020159897A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- change amount
- control
- test
- unit
- change
- 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
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る材料試験機1の構成を模式的に示す図である。
材料試験機1は、引張試験や、圧縮試験、曲げ試験等の材料試験を実行し、試験対象である試験片TPの機械的性質を試験する試験機である。なお、試験対象は、各種材料や工業製品、この工業製品の部品又は部材等であり、試験片TPは、材料試験のために所定の規格に基づいて作成されている。
本実施形態の材料試験機1は、材料試験として圧縮試験を実行する場合を例示する。
そして負荷機構12は、ウォーム減速機16、17を介して、一対のねじ棹8、9にサーボモータ18の回転を伝達し、ねじ棹8、9が同期して回転することにより、クロスヘッド10がねじ棹8、9に沿って昇降する。
制御ユニット4は、制御装置30と、表示装置32と、試験プログラム実行装置34と、を備える。
図1に示すように、制御装置30は、信号入出力ユニット40と、制御回路ユニット50と、を備える。
制御回路ユニット50は、CPUやMPUなどのプロセッサと、ROMやRAMなどのメモリデバイスと、HDDやSSDなどのストレージ装置と、信号入出力ユニット40とのインターフェース回路と、試験プログラム実行装置34と通信する通信装置と、表示装置32を制御する表示制御回路と、各種の電子回路と、を備えたコンピュータを備え、プロセッサがメモリデバイス又はストレージ装置に記憶されたコンピュータログラムを実行することで、制御部54の各機能部を実現する。また信号入出力ユニット40のインターフェース回路にはA/D変換器が設けられており、アナログ信号の試験力測定信号A1がA/D変換器によってデジタル信号に変換される。
なお、制御回路ユニット50は、コンピュータに限らず、ICチップやLSIなどの集積回路といった1又は複数の適宜の回路によって構成されてもよい。
目標データは、圧縮試験を含む材料試験における試験力Fやクロスヘッド10の移動速度等の目標値の時間的変動を示す時系列データである。この目標データは、試験プログラム実行装置34に対するユーザ設定操作に応じて制御回路ユニット50によって変更記憶される。
図2を参照して、サーボモータ18をフィードバック制御する制御系の構成について説明する。
図2は、本実施形態におけるサーボモータ18のフィードバック制御の制御系を示すブロック線図である。図2においてtは、制御周期の実行タイミングを示している。
図1を参照して、制御部54の機能ブロックについて説明する。
制御部54は、制御コンプライアンス算出部541、判別部542、制御コンプライアンス補正部543、及び、フィードバック制御部544を備える。制御コンプライアンス算出部541は、本発明の算出部の一例に対応する。また、制御コンプライアンス補正部543は、本発明の補正部の一例に対応する。
Comp(t)=X(t)/Fd(t)・・・(1)
式(1)において、tは制御周期の実行タイミングである。また、Comp(t)は各制御周期における制御コンプライアンスを示す。また、X(t)は各制御周期におけるクロスヘッド10の移動量Xを示す。また、Fd(t)は各制御周期における試験力増減量Fdを示し、例えば前回の制御周期における測定値と今回の制御周期における測定値との試験力Fの変化量である。
初期制御コンプライアンス561とは、圧縮試験開始時における制御コンプライアンスCompである。初期制御コンプライアンス561は、圧縮試験開始前に所定の方法により制御コンプライアンス算出部541に算出され、記憶部56に記憶される。なお、本実施形態において圧縮試験開始時とは、試験片TPの機械的性質を測定することを目的とした圧縮試験の開始する時を意味する。そのため、本実施形態では、クロスヘッド10を移動させて試験片TPに試験力Fを付与して初期制御コンプライアンス561を算出することは、圧縮試験の開始に含まれない。
図3は、制御コンプライアンスCompの時間変化特性の一例を示す図である。図3において特性Ts−1は、圧縮試験において時間経過と共に制御コンプライアンスCompが大きくなる場合の変化を示している。また、図3において特性Ts−2は、圧縮試験において時間経過と共に制御コンプライアンスCompが小さくなる場合の変化を示している。
補正係数=(上限値563/最大変化倍率562)/初期制御コンプライアンス561・・・(式2)
例えば、図3を参照して、判別部542が読み出した上限値563が図3に示す「J2」であり、判別部542が、最大変化倍率562を乗じた初期制御コンプライアンス561が「J2」の上限値563を上回ると判別したとする。この場合、制御コンプライアンスCompの変化が特性Ts−1のように変化した場合でも、式(2)を乗じた補正によって、制御コンプライアンス算出部541が算出した制御コンプライアンスCompは、変化における最大値が上限値563となるように補正される。なお、制御コンプライアンスCompの変化が特性Ts−2のように変化する場合、制御コンプライアンス算出部541が算出した制御コンプライアンスCompは、変化における最大値が「J2」の上限値563を最大変化倍率562で除した値となるように補正される。つまり、変化における最大値である初期制御コンプライアンス561が、上限値563より小さい値となって補正される。
材料試験機1にとっては、圧縮試験において制御コンプライアンスCompが特性Ts−1のように時間経過と共に増大する特性であるか、特性Ts−2のように時間経過と共に減少する特性であるかは未知である。したがって、制御コンプライアンス補正部543が上記のように制御コンプライアンスCompを補正することで、どのように制御コンプライアンスCompが変化であっても、補正した制御コンプライアンスCompを上限値563以下にできる。
次に、材料試験機1の動作について説明する。
図4は、材料試験機1の動作を示すフローチャートであり、特にサーボモータ18のフィードバック制御に係る動作を示すフローチャートである。
補正係数を1と決定した場合、制御コンプライアンス補正部543は、制御コンプライアンス算出部541が算出した制御コンプライアンスCompに1を乗じて補正する。なお、1を乗じる補正前後では、制御コンプライアンス算出部541が算出した制御コンプライアンスCompが変化しない。そのため、1を乗じる補正は、補正しないことと同じである。
補正係数を式(2)と決定した場合、制御コンプライアンス補正部543は、制御コンプライアンス算出部541が算出した制御コンプライアンスCompに式(2)の補正係数を乗じて補正する。
図5〜図10は、圧縮ホールド除荷試験を行った際の測定グラフである。圧縮ホールド除荷試験とは、圧縮試験の一種である。圧縮ホールド除荷試験は、試験開始に伴ってクロスヘッド10を下方へ移動させて試験片TPに付与する試験力Fを増加させ、その後にあるタイミングから所定期間クロスヘッド10の移動を停止して試験片TPに付与した試験力Fを所定期間一定に保ち、その後にクロスヘッド10を上方に移動させて試験片TPから付与する試験力Fを減少させる試験である。図5〜図10の測定が行われた圧縮ホールド除荷試験では、測定開始から10秒まで試験力Fを増加させて試験片TPを圧縮し、10秒から20秒まで試験片TPに付与した試験力Fを一定に保ち、20秒以降、試験片TPから付与した試験力Fを減少させている。なお、図5〜図7が示す測定と、図8〜図10が示す測定とにおいて、試験対象は、制御コンプライアンスCompの変化が同じ試験片TPである。
以上、説明したように、本実施形態の材料試験機1は、試験片TPに試験力Fを付与する負荷機構12と、試験力Fに応じてクロスヘッド10の移動量Xを測定する移動量測定部60と、試験力Fを測定するロードセル14と、クロスヘッド10の移動量Xとロードセル14が測定した試験力Fの増減量との比である制御コンプライアンスCompを算出する制御コンプライアンス算出部541と、初期制御コンプライアンス561と、最大変化倍率562と、上限値563とを記憶する記憶部56と、最大変化倍率562を乗じた初期制御コンプライアンス561が上限値563を上回る場合、最大変化倍率562を乗じた初期制御コンプライアンス561が上限値563以下となるように制御コンプライアンス算出部541が算出した制御コンプライアンスCompを補正する制御コンプライアンス補正部543と、制御コンプライアンス補正部543が補正した制御コンプライアンスCompに基づいて、試験片TPにおける実際の試験力F(測定試験力Fs)と目標試験力Fcとの偏差eを減少させるように負荷機構12をフィードバック制御するフィードバック制御部544と、を備える。
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、および応用が可能である。
12 負荷機構
14 ロードセル(第2測定部)
30 制御装置
60 移動量測定部(第1測定部)
541 制御コンプライアンス算出部(算出部)
543 制御コンプライアンス補正部(補正部)
544 フィードバック制御部
561 初期制御コンプライアンス(初期変化量比)
562 最大変化倍率(倍率)
563 上限値
F 試験力(応答物理量)
Fc 目標試験力(目標応答物理量)
Fs 測定試験力(実際の応答物理量)
Fd 試験力増減量(第2変化量)
Comp 制御コンプライアンス(変化量比)
X 移動量(第1変化量)
e 偏差
Claims (5)
- 試験対象に負荷を付与する負荷機構と、
前記負荷に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる物理量の変化を示す第1変化量を測定する第1測定部と、
前記負荷機構のフィードバック制御における応答となる物理量を示す応答物理量を測定する第2測定部と、
前記第1測定部が測定した前記第1変化量と、前記第2測定部が測定した前記応答物理量の変化を示す第2変化量との比である変化量比を算出する算出部と、
材料試験開始時の前記変化量比である初期変化量比と、材料試験中の前記変化量比の変化における最小値に対する最大値の倍率と、前記変化量比の上限値と、を記憶する記憶部と、
前記倍率を乗じた前記初期変化量比が前記上限値を上回る場合、前記倍率を乗じた前記初期変化量比が前記上限値以下となるように前記算出部が算出した前記変化量比を補正する補正部と、
前記補正部が補正した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記応答物理量と、前記応答物理量の目標値である目標応答物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を備える、
材料試験機。 - 前記補正部は、
前記倍率を乗じた前記初期変化量比で前記上限値を除した補正係数を算出し、算出した補正係数を前記算出部が算出した前記変化量比に乗ずることにより補正する、
請求項1に記載の材料試験機。 - 前記補正部は、前記倍率を乗じた前記初期変化量比が前記上限値以下である場合、前記算出部が算出した前記変化量比を補正せず、
前記フィードバック制御部は、前記算出部が算出した前記変化量比に基づいて前記負荷機構をフィードバック制御する、
請求項1又は2に記載の材料試験機。 - 前記第1測定部は、前記第1変化量として前記負荷機構の移動量を測定し、
前記第2測定部は、前記応答物理量として前記試験対象に付与されている試験力を測定し、
前記変化量比は、前記負荷機構の移動量と前記試験力の増減量との比を示す制御コンプライアンスであり、
前記フィードバック制御部は、前記偏差に前記制御コンプライアンスを乗じることによって、前記偏差を前記試験力から前記負荷機構の移動量に換算し、換算した前記負荷機構の移動量に基づいて前記負荷機構をフィードバック制御する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の材料試験機。 - 試験対象に負荷を付与する負荷機構と、
前記負荷に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる物理量の変化である第1変化量を測定する第1測定部と、
前記負荷機構のフィードバック制御における応答となる物理量を示す応答物理量を測定する第2測定部と、
前記第1測定部が測定した前記第1変化量と、前記第2測定部が測定した前記応答物理量の変化を示す第2変化量の比である変化量比を算出する算出部、及び、前記算出部が算出した前記変化量比に基づいて前記負荷機構をフィードバック制御するフィードバック制御部を有する制御装置と、を備える材料試験機の制御方法であって、
前記制御装置が、
材料試験開始時の前記変化量比である初期変化量比と、材料試験の前記変化量比の変化における最小値に対する最大値の倍率と、前記変化量比の上限値と、を記憶し、
前記倍率を乗じた前記初期変化量比が前記上限値を上回る場合、前記倍率を乗じた前記初期変化量比が前記上限値以下となるように前記算出部が算出した前記変化量比を補正し、
補正した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記応答物理量と、前記応答物理量の目標値である目標応答物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御する、
材料試験機の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019060296A JP7081546B2 (ja) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019060296A JP7081546B2 (ja) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020159897A true JP2020159897A (ja) | 2020-10-01 |
JP7081546B2 JP7081546B2 (ja) | 2022-06-07 |
Family
ID=72642914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019060296A Active JP7081546B2 (ja) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7081546B2 (ja) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08930U (ja) * | 1995-02-16 | 1996-06-07 | 株式会社消費科学研究所 | 布地類の引張り試験装置 |
JPH10222206A (ja) * | 1997-02-03 | 1998-08-21 | Shimadzu Corp | 試験装置 |
JP2001337021A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Shimadzu Corp | J1c試験装置 |
US20020017146A1 (en) * | 2000-06-06 | 2002-02-14 | Oliver Warren C. | Dynamic tensile tester |
JP2005049218A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Shimadzu Corp | 材料試験機 |
JP2005337812A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Shimadzu Corp | 材料試験機 |
JP2012516446A (ja) * | 2009-01-27 | 2012-07-19 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | 電磁アクチュエータの適応制御のための装置、制御器、及び方法 |
-
2019
- 2019-03-27 JP JP2019060296A patent/JP7081546B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08930U (ja) * | 1995-02-16 | 1996-06-07 | 株式会社消費科学研究所 | 布地類の引張り試験装置 |
JPH10222206A (ja) * | 1997-02-03 | 1998-08-21 | Shimadzu Corp | 試験装置 |
JP2001337021A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Shimadzu Corp | J1c試験装置 |
US20020017146A1 (en) * | 2000-06-06 | 2002-02-14 | Oliver Warren C. | Dynamic tensile tester |
JP2004510131A (ja) * | 2000-06-06 | 2004-04-02 | エムティエス・システムズ・コーポレーション | 動的引張り試験機 |
JP2005049218A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Shimadzu Corp | 材料試験機 |
JP2005337812A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Shimadzu Corp | 材料試験機 |
JP2012516446A (ja) * | 2009-01-27 | 2012-07-19 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | 電磁アクチュエータの適応制御のための装置、制御器、及び方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7081546B2 (ja) | 2022-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5435135B2 (ja) | 材料試験機 | |
US10576705B2 (en) | Control system, press machine, and control method for press machine | |
CN112639429B (zh) | 冲压装置、终端装置、滚珠丝杠估计寿命计算方法以及程序 | |
JP7140033B2 (ja) | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 | |
JP7081546B2 (ja) | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 | |
JP2005125427A (ja) | ロボットの制御装置および制御方法 | |
JP2018167328A (ja) | 制御システム、プレス機械、及びプレス機械の制御方法 | |
JP7247711B2 (ja) | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 | |
JP7092210B2 (ja) | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 | |
JP2009085847A (ja) | 疲労試験装置 | |
JP7172801B2 (ja) | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 | |
US6796155B2 (en) | Sheet thickness detecting method and device therefor in bending machine, reference inter-blade distance detecting method and device therefor, and bending method and bending device | |
KR100437964B1 (ko) | 위치제어장치 | |
JP7099386B2 (ja) | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 | |
US20210231545A1 (en) | Material test machine and method for controlling material test machine | |
JP7172802B2 (ja) | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 | |
JP2018096841A (ja) | 材料試験機 | |
JP7044177B2 (ja) | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 | |
JP5733085B2 (ja) | 材料試験機 | |
JP2020169837A (ja) | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 | |
JP2020169836A (ja) | 制御装置、材料試験機、材料試験機の制御方法及びプログラム | |
JP7099388B2 (ja) | 制御装置、材料試験機、制御装置の制御方法、及び制御プログラム | |
JP4812724B2 (ja) | 疲労試験装置 | |
JP2020169838A (ja) | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 | |
JP2020159893A (ja) | 制御装置、材料試験機、制御装置の制御方法、及び制御プログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210616 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220415 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220426 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220509 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7081546 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |