JP2567094Y2 - 油圧サーボ式圧縮試験装置 - Google Patents
油圧サーボ式圧縮試験装置Info
- Publication number
- JP2567094Y2 JP2567094Y2 JP6619093U JP6619093U JP2567094Y2 JP 2567094 Y2 JP2567094 Y2 JP 2567094Y2 JP 6619093 U JP6619093 U JP 6619093U JP 6619093 U JP6619093 U JP 6619093U JP 2567094 Y2 JP2567094 Y2 JP 2567094Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stress
- sample
- rate
- output
- sensor
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、油圧サーボ式圧縮試験
装置に関し、特に、自然石や高強度コンクリートなどの
高強度材料の最大耐力を超えた領域での試験を、安全に
かつ高精度に行うことの可能な油圧サーボ式圧縮試験装
置に関するものである。
装置に関し、特に、自然石や高強度コンクリートなどの
高強度材料の最大耐力を超えた領域での試験を、安全に
かつ高精度に行うことの可能な油圧サーボ式圧縮試験装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、材料の耐圧縮荷重や破壊強度の特
性を試験するために、図２に示すような圧縮試験装置が
使用されている。この装置は、高剛性のフレーム１に取
付けられた固定盤２及び可動盤３間に試料４を挟み込
み、油圧アクチュエータ５の発生する推力にて垂直荷重
を可動盤３に与えることにより、この時の固定盤２と可
動盤３間の変位を差動トランスなどの変位センサ６にて
検出して試料４の歪みデータを採取し、油圧アクチュエ
ータ５に加わる反力を圧力センサなどの荷重センサ７に
て検出して試料４の応力データを採取するようになって
いる。
性を試験するために、図２に示すような圧縮試験装置が
使用されている。この装置は、高剛性のフレーム１に取
付けられた固定盤２及び可動盤３間に試料４を挟み込
み、油圧アクチュエータ５の発生する推力にて垂直荷重
を可動盤３に与えることにより、この時の固定盤２と可
動盤３間の変位を差動トランスなどの変位センサ６にて
検出して試料４の歪みデータを採取し、油圧アクチュエ
ータ５に加わる反力を圧力センサなどの荷重センサ７に
て検出して試料４の応力データを採取するようになって
いる。
【０００３】このような圧縮試験装置に於ては、例えば
歪速度一定制御、あるいは応力速度一定制御など、所定
のモードに従った一定の条件のもとで試験が行われる
が、試料に歪み及び応力を与えるためのアクチュエータ
の制御は、時間の関数として与えられた目標値と各セン
サの出力とを比較するフィードバック制御にて行われ
る。
歪速度一定制御、あるいは応力速度一定制御など、所定
のモードに従った一定の条件のもとで試験が行われる
が、試料に歪み及び応力を与えるためのアクチュエータ
の制御は、時間の関数として与えられた目標値と各セン
サの出力とを比較するフィードバック制御にて行われ
る。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】ところで、フレームが
弾性材料で形成される以上は、試料に加えた荷重の反力
でフレームが変形することを免れ得ない。そしてフレー
ムが僅かでも変形するということは、試料に加えたエネ
ルギーの一部がフレームに蓄えられ、これが試料の最大
耐力を超えたところで制御不能なエネルギーとなって一
挙に放出され、試料を瞬間的に破壊してしまうことを意
味している。このため、コンクリートや自然石のような
脆性破壊を起こす材料の試験の場合には、試料が爆裂的
に破壊して破片が飛散するなどの危険を伴うことがあ
り、また、最大耐力を超えた領域でもある程度の圧縮強
度を維持する特性を有する材料の挙動を明らかにするた
めの試験を行うことがきわめて困難であった。
弾性材料で形成される以上は、試料に加えた荷重の反力
でフレームが変形することを免れ得ない。そしてフレー
ムが僅かでも変形するということは、試料に加えたエネ
ルギーの一部がフレームに蓄えられ、これが試料の最大
耐力を超えたところで制御不能なエネルギーとなって一
挙に放出され、試料を瞬間的に破壊してしまうことを意
味している。このため、コンクリートや自然石のような
脆性破壊を起こす材料の試験の場合には、試料が爆裂的
に破壊して破片が飛散するなどの危険を伴うことがあ
り、また、最大耐力を超えた領域でもある程度の圧縮強
度を維持する特性を有する材料の挙動を明らかにするた
めの試験を行うことがきわめて困難であった。
【０００５】このような不都合が生じないようにするに
は、試料の圧壊特性に完全に追従させるようにアクチュ
エータを制御する必要があるが、これを実現するには、
フレーム並びに油圧系の剛性を十分に高く構成せねばな
らないことはもとより、単なるフィードバック制御系の
みでは対応し得ないために制御系が複雑化することか
ら、莫大な経済的負担を余儀なくされ、その実現がきわ
めて困難であった。
は、試料の圧壊特性に完全に追従させるようにアクチュ
エータを制御する必要があるが、これを実現するには、
フレーム並びに油圧系の剛性を十分に高く構成せねばな
らないことはもとより、単なるフィードバック制御系の
みでは対応し得ないために制御系が複雑化することか
ら、莫大な経済的負担を余儀なくされ、その実現がきわ
めて困難であった。
【０００６】本考案は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
在来の装置に比してその製造コストを大幅に増大させる
ことなく、最大耐力を超えた領域の試験を安全に、かつ
確実に実行できるように構成された油圧サーボ式圧縮試
験装置を提供することにある。
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
在来の装置に比してその製造コストを大幅に増大させる
ことなく、最大耐力を超えた領域の試験を安全に、かつ
確実に実行できるように構成された油圧サーボ式圧縮試
験装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本考
案によれば、試料を保持する可動盤及び固定盤と、これ
ら可動盤及び固定盤を支持するフレームと、前記可動盤
に推力及び変位を与える油圧アクチュエータと、実質的
に前記可動盤と前記固定盤間に挟まれた試料の歪みを検
出する歪みセンサと、実質的に前記試料の応力を検出す
る応力センサと、前記油圧アクチュエータを速度一定の
条件の目標値のもとにフィードバック制御するサーボ系
とを有する油圧サーボ式圧縮試験装置であって、前記応
力センサの出力の単位時間当たり変化率値にある係数を
乗算した応力速度成分を前記歪みセンサの出力の単位時
間当たり変化率値から減算するための補正手段を有し、
該補正手段の出力を前記目標値に対するフィードバック
信号とすることを特徴とする油圧サーボ式圧縮試験装置
を提供することによって達成される。
案によれば、試料を保持する可動盤及び固定盤と、これ
ら可動盤及び固定盤を支持するフレームと、前記可動盤
に推力及び変位を与える油圧アクチュエータと、実質的
に前記可動盤と前記固定盤間に挟まれた試料の歪みを検
出する歪みセンサと、実質的に前記試料の応力を検出す
る応力センサと、前記油圧アクチュエータを速度一定の
条件の目標値のもとにフィードバック制御するサーボ系
とを有する油圧サーボ式圧縮試験装置であって、前記応
力センサの出力の単位時間当たり変化率値にある係数を
乗算した応力速度成分を前記歪みセンサの出力の単位時
間当たり変化率値から減算するための補正手段を有し、
該補正手段の出力を前記目標値に対するフィードバック
信号とすることを特徴とする油圧サーボ式圧縮試験装置
を提供することによって達成される。
【０００８】
【作用】このような構成によれば、「速度一定で油圧ア
クチュエータを圧下せよ」という目標値を与えると、こ
れにつり合わせるために、歪みセンサの出力の単位時間
当たり変化率値から、応力センサの出力の単位時間当た
り変化率値にある係数を乗算した値（応力速度成分）を
減算した値が一定となるように、油圧アクチュエータの
フィードバック制御が実行される。例えば応力変化率が
小さくなると、フィードバック信号中の応力速度成分が
小さくなるので、これを減算した上で一定の目標値につ
り合わせるためには、歪み変化率が小さくなる必要があ
る。そのため、応力変化率が低下すると、歪み変化率を
低下させるようにアクチュエータの推力が抑制される。
そして応力変化率がマイナス方向となる最大耐力を超え
た領域で一定の目標値につり合わせるためには、歪み変
化率の符号もマイナスにならなければならないので、油
圧アクチュエータがそれまでとは逆方向へ変位すること
になる。つまり、最大耐力に達する以前の領域と最大耐
力を超えた領域との試験を、適切な値の係数を設定する
ことにより、目標値を一定としたままで安全にかつ確実
に実行することができる。
クチュエータを圧下せよ」という目標値を与えると、こ
れにつり合わせるために、歪みセンサの出力の単位時間
当たり変化率値から、応力センサの出力の単位時間当た
り変化率値にある係数を乗算した値（応力速度成分）を
減算した値が一定となるように、油圧アクチュエータの
フィードバック制御が実行される。例えば応力変化率が
小さくなると、フィードバック信号中の応力速度成分が
小さくなるので、これを減算した上で一定の目標値につ
り合わせるためには、歪み変化率が小さくなる必要があ
る。そのため、応力変化率が低下すると、歪み変化率を
低下させるようにアクチュエータの推力が抑制される。
そして応力変化率がマイナス方向となる最大耐力を超え
た領域で一定の目標値につり合わせるためには、歪み変
化率の符号もマイナスにならなければならないので、油
圧アクチュエータがそれまでとは逆方向へ変位すること
になる。つまり、最大耐力に達する以前の領域と最大耐
力を超えた領域との試験を、適切な値の係数を設定する
ことにより、目標値を一定としたままで安全にかつ確実
に実行することができる。
【０００９】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本考案の構成を詳細に説明する。
に基づいて本考案の構成を詳細に説明する。
【００１０】図１は、図２に示した圧縮試験装置の油圧
アクチュエータ５のフィードバック制御系のブロック図
である。
アクチュエータ５のフィードバック制御系のブロック図
である。
【００１１】時間に対する増加率が一定の目標速度信号
Ｒｖが目標値発生回路（図示せず）から出力される。
Ｒｖが目標値発生回路（図示せず）から出力される。
【００１２】一方、固定盤２と可動盤３間に挟まれた試
料４の歪みを変位センサ６にて検出すると共に、同じく
試料４に作用する応力を荷重センサ７にて検出し、これ
ら変位センサ６の出力及び荷重センサ７の出力を合成し
たフィードバック信号を発生させる。ここで荷重センサ
７の出力を時間微分した値は、例えばポテンショメータ
などの比例要素からなる係数設定器９を介することによ
り、適宜な定数Ｋからなる比例感度をもって補正された
うえで、変位センサ６の出力を時間微分した値から減算
される。そしてこのようにして生成されたフィードバッ
ク信号と目標値Ｒｖとの偏差に応じてサーボ増幅器及び
サーボ弁からなるサーボ系８を介して油圧アクチュエー
タ５に加える油圧を制御することにより、目標値とフィ
ードバック信号とが一致するように、油圧アクチュエー
タ５の推力が制御される。
料４の歪みを変位センサ６にて検出すると共に、同じく
試料４に作用する応力を荷重センサ７にて検出し、これ
ら変位センサ６の出力及び荷重センサ７の出力を合成し
たフィードバック信号を発生させる。ここで荷重センサ
７の出力を時間微分した値は、例えばポテンショメータ
などの比例要素からなる係数設定器９を介することによ
り、適宜な定数Ｋからなる比例感度をもって補正された
うえで、変位センサ６の出力を時間微分した値から減算
される。そしてこのようにして生成されたフィードバッ
ク信号と目標値Ｒｖとの偏差に応じてサーボ増幅器及び
サーボ弁からなるサーボ系８を介して油圧アクチュエー
タ５に加える油圧を制御することにより、目標値とフィ
ードバック信号とが一致するように、油圧アクチュエー
タ５の推力が制御される。
【００１３】さて、油圧アクチュエータ５を制御するた
めの目標値Ｒｖが一定ということは、それにつり合うフ
ィードバック信号、つまり、荷重センサ７の出力の時間
微分値にある係数Ｋを乗算した値（応力速度成分）を、
変位センサ６の出力の時間微分値から減算した値が、一
定となるものであることを意味している（式１）。 （ｄε／ｄｔ）−Ｋ・ｄσ／ｄｔ＝一定 …（１）
めの目標値Ｒｖが一定ということは、それにつり合うフ
ィードバック信号、つまり、荷重センサ７の出力の時間
微分値にある係数Ｋを乗算した値（応力速度成分）を、
変位センサ６の出力の時間微分値から減算した値が、一
定となるものであることを意味している（式１）。 （ｄε／ｄｔ）−Ｋ・ｄσ／ｄｔ＝一定 …（１）
【００１４】これによると、フィードバック信号中の応
力速度成分が小さくなる（応力の増大率が低下）と、目
標値につり合わせるためには歪みの増大率も小さくしな
ければならないことになるので、最大耐力近傍での歪み
の増大率を減少させるようにアクチュエータ５の推力が
抑制され、圧壊の進行が抑制される。そして油圧アクチ
ュエータが圧下する側をプラスとすると、最大耐力を超
えた領域では応力が減少して応力速度成分がマイナスと
なるので、最大耐力に達する以前の領域と最大耐力を超
えた領域とで共に上記式１が成立するように定数Ｋを適
宜に定めることにより、目標値を一定としたままで歪み
の増大率をマイナスにすることができる。
力速度成分が小さくなる（応力の増大率が低下）と、目
標値につり合わせるためには歪みの増大率も小さくしな
ければならないことになるので、最大耐力近傍での歪み
の増大率を減少させるようにアクチュエータ５の推力が
抑制され、圧壊の進行が抑制される。そして油圧アクチ
ュエータが圧下する側をプラスとすると、最大耐力を超
えた領域では応力が減少して応力速度成分がマイナスと
なるので、最大耐力に達する以前の領域と最大耐力を超
えた領域とで共に上記式１が成立するように定数Ｋを適
宜に定めることにより、目標値を一定としたままで歪み
の増大率をマイナスにすることができる。
【００１５】なお、符号１０は、変位センサ６の出力の
みに基づく制御、および荷重センサ７の出力のみに基づ
く制御を行う際に信号の切り換えを行うための切換器で
ある。
みに基づく制御、および荷重センサ７の出力のみに基づ
く制御を行う際に信号の切り換えを行うための切換器で
ある。
【００１６】上記実施例に於ては、固定盤２と可動盤３
間の間隔寸法をもって試料４の歪みを検出するものとし
たが、フレーム１の剛性が十分に高ければ、油圧アクチ
ュエータ５を構成するピストンとシリンダ間の相対変位
を測定することで試料４の歪みを求めても良い。また試
料４の応力についても、ロードセルなどを用いて検出す
ることもできる。
間の間隔寸法をもって試料４の歪みを検出するものとし
たが、フレーム１の剛性が十分に高ければ、油圧アクチ
ュエータ５を構成するピストンとシリンダ間の相対変位
を測定することで試料４の歪みを求めても良い。また試
料４の応力についても、ロードセルなどを用いて検出す
ることもできる。
【００１７】
【考案の効果】このように本考案によれば、係数設定器
にて設定した適宜な定数で荷重センサの出力を補正した
うえでフィードバック信号に加えることにより、最大耐
力近傍での歪みの進行を適切に制御することが可能とな
ることから、最大耐力を超えた領域での材料の挙動を解
明するうえに多大な効果を奏することができる。
にて設定した適宜な定数で荷重センサの出力を補正した
うえでフィードバック信号に加えることにより、最大耐
力近傍での歪みの進行を適切に制御することが可能とな
ることから、最大耐力を超えた領域での材料の挙動を解
明するうえに多大な効果を奏することができる。
【図１】本考案のフィードバック制御系のブロック図。
【図２】本考案が適用される圧縮試験装置の模式的構成
図。
図。
１ フレーム ２ 固定盤 ３ 可動盤 ４ 試料 ５ 油圧アクチュエータ ６ 変位センサ ７ 荷重センサ ８ サーボ系 ９ 係数設定器 １０ 切換器
Claims (1)
- 【請求項１】 試料を保持する可動盤及び固定盤と、こ
れら可動盤及び固定盤を支持するフレームと、前記可動
盤に推力及び変位を与える油圧アクチュエータと、実質
的に前記可動盤と前記固定盤間に挟まれた試料の歪みを
検出する歪みセンサと、実質的に前記試料の応力を検出
する応力センサと、前記油圧アクチュエータを速度一定
の条件の目標値のもとにフィードバック制御するサーボ
系とを有する油圧サーボ式圧縮試験装置であって、 前記応力センサの出力の単位時間当たり変化率値にある
係数を乗算した応力速度成分を前記歪みセンサの出力の
単位時間当たり変化率値から減算するための補正手段を
有し、該補正手段の出力を前記目標値に対するフィード
バック信号とすることを特徴とする油圧サーボ式圧縮試
験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6619093U JP2567094Y2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 油圧サーボ式圧縮試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6619093U JP2567094Y2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 油圧サーボ式圧縮試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0732547U JPH0732547U (ja) | 1995-06-16 |
| JP2567094Y2 true JP2567094Y2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=13308686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6619093U Expired - Lifetime JP2567094Y2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 油圧サーボ式圧縮試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567094Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5660789B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2015-01-28 | 株式会社島津製作所 | 圧縮試験機 |
| JP6026450B2 (ja) * | 2014-02-26 | 2016-11-16 | エスペック株式会社 | 圧壊試験装置および圧壊試験方法 |
-
1993
- 1993-11-16 JP JP6619093U patent/JP2567094Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732547U (ja) | 1995-06-16 |
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