JP2605062B2 - 材料試験機 - Google Patents
材料試験機Info
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- JP2605062B2 JP2605062B2 JP62277060A JP27706087A JP2605062B2 JP 2605062 B2 JP2605062 B2 JP 2605062B2 JP 62277060 A JP62277060 A JP 62277060A JP 27706087 A JP27706087 A JP 27706087A JP 2605062 B2 JP2605062 B2 JP 2605062B2
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、モータにて試験片を負荷する材料試験機に
関する。
関する。
B.従来の技術 第４図の従来の材料試験機を示す。この材料試験機30
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11とを有し、クロスヘッド33にはロ
ードセル12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11の回転は、変速機
36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が昇降して試験片37が負荷され
る。変速機36は、減速機361と、２つの電磁クラッチ36
2,363とを有し、電磁クラッチ362を継なぎ電磁クラッチ
363を切るとモータ11の回転がそのまま出力され、電磁
クラッチ362を切り電磁クラッチ363を継なぐとモータ11
の回転が減速されて出力される。38は駆動歯車列であ
る。
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11とを有し、クロスヘッド33にはロ
ードセル12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11の回転は、変速機
36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が昇降して試験片37が負荷され
る。変速機36は、減速機361と、２つの電磁クラッチ36
2,363とを有し、電磁クラッチ362を継なぎ電磁クラッチ
363を切るとモータ11の回転がそのまま出力され、電磁
クラッチ362を切り電磁クラッチ363を継なぐとモータ11
の回転が減速されて出力される。38は駆動歯車列であ
る。
例えば、モータ11の速度範囲を２〜2000rpmとし、減
速機361の減速比を1/100とすれば、モータ速度範囲は0.
02〜2000rpmとなる。
速機361の減速比を1/100とすれば、モータ速度範囲は0.
02〜2000rpmとなる。
すなわち、一般の材料試験機では、負荷速度が500〜
0.5mm/min程度であり、電磁クラッチ363を切り電磁クラ
ッチ362を継ないでモータ11の回転数を制御することに
よりこの負荷速度範囲を達成している。また、0.5mm/mi
n以下の負荷速度が必要な場合には、電磁クラッチ362を
切り電磁クラッチ363を継ないでモータ11の回転数を1/1
00に減速している。
0.5mm/min程度であり、電磁クラッチ363を切り電磁クラ
ッチ362を継ないでモータ11の回転数を制御することに
よりこの負荷速度範囲を達成している。また、0.5mm/mi
n以下の負荷速度が必要な場合には、電磁クラッチ362を
切り電磁クラッチ363を継ないでモータ11の回転数を1/1
00に減速している。
C.発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来のモータ制御装置においては機械
式の変速機36が不可欠で、構成が複雑であり、かつ変速
機36からギア音、振動が発生するという問題があった。
式の変速機36が不可欠で、構成が複雑であり、かつ変速
機36からギア音、振動が発生するという問題があった。
本発明の目的は、機械的な減速機を用いることなくモ
ータの駆動制御のみにより広範囲な負荷速度が得られる
材料試験機を提供することにある。
ータの駆動制御のみにより広範囲な負荷速度が得られる
材料試験機を提供することにある。
D.問題点を解決するための手段 本発明は、試験片を負荷するためのモータと、モータ
回転速度を検出する検出手段と、目標モータ速度と検出
された速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータ
へ供給するモータ駆動回路と、試験片の負荷荷重を検出
する荷重検出器とを備え、低速度運転時にはモータの出
力軸を間欠回転せしめ、この間欠回転時には試験片の負
荷速度が円滑に変化するように、材料試験機の剛性、材
料試験機運転部の慣性力を設定するとともに、間欠運転
時に最大となる単位回転角あたりの負荷荷重の変動が前
記荷重検出器の分解能よりも小さくなるように、前記荷
重検出器の分解能、前記モータの分解能を設定したこと
を特徴とする材料試験機である。
回転速度を検出する検出手段と、目標モータ速度と検出
された速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータ
へ供給するモータ駆動回路と、試験片の負荷荷重を検出
する荷重検出器とを備え、低速度運転時にはモータの出
力軸を間欠回転せしめ、この間欠回転時には試験片の負
荷速度が円滑に変化するように、材料試験機の剛性、材
料試験機運転部の慣性力を設定するとともに、間欠運転
時に最大となる単位回転角あたりの負荷荷重の変動が前
記荷重検出器の分解能よりも小さくなるように、前記荷
重検出器の分解能、前記モータの分解能を設定したこと
を特徴とする材料試験機である。
E.作用 低速度運転時にモータの出力軸が間欠回転するが、材
料試験機の剛性、運転部の慣性用の設定により、試験片
の負荷速度が円滑に変化する。また、間欠回転時におけ
る最大の単位回転角あたりの負荷荷重の変動が、荷重検
出器の分解能よりも小さいから、荷重検出器によって検
出される試験片の変位−荷重特性図には、モータの回転
分解能に起因する段階状の変化が現れない。
料試験機の剛性、運転部の慣性用の設定により、試験片
の負荷速度が円滑に変化する。また、間欠回転時におけ
る最大の単位回転角あたりの負荷荷重の変動が、荷重検
出器の分解能よりも小さいから、荷重検出器によって検
出される試験片の変位−荷重特性図には、モータの回転
分解能に起因する段階状の変化が現れない。
F.実施例 第１図（ａ），（ｂ）は、本発明に係る材料試験機の
概略構成図であり、第４図と同様の箇所には同一の符号
を付して説明する。モータ制御部10で制御されるモータ
１の回転は駆動歯車列38を介してねじ棹32に伝達され
る。モータ１にはエンコーダ２が設けられ、このエンコ
ーダ２からモータ回転数に対応した周波数のパルス信号
がモータ制御部10に入力される。また、試験片37の伸び
は伸び計15で検出される。
概略構成図であり、第４図と同様の箇所には同一の符号
を付して説明する。モータ制御部10で制御されるモータ
１の回転は駆動歯車列38を介してねじ棹32に伝達され
る。モータ１にはエンコーダ２が設けられ、このエンコ
ーダ２からモータ回転数に対応した周波数のパルス信号
がモータ制御部10に入力される。また、試験片37の伸び
は伸び計15で検出される。
第１図（ｂ）はモータ制御部10を示し、位置コントロ
ーラ３には、負荷速度設定部４から目標負荷速度及び目
標位置に応じたパルス信号と、エンコーダ２から送給さ
れる実際のモータ回転数に相応したパルス信号が入力さ
れ、これら２つのパルス信号の回転数偏差が、単位時間
当たりの偏差、即ち周波数偏差に相応する電圧値に変換
されて出力される。F/Vコンバータ５は、エンコーダ２
のパルス信号をその周波数に相応した電圧値に変換し、
速度フィードバック信号として偏差器６に入力する。こ
の偏差器６には位置コントローラ３から出力された電圧
信号も入力されており、両入力信号の偏差をとり、モー
タ制御信号として次段のPWMモータ駆動回路７に入力さ
れる。
ーラ３には、負荷速度設定部４から目標負荷速度及び目
標位置に応じたパルス信号と、エンコーダ２から送給さ
れる実際のモータ回転数に相応したパルス信号が入力さ
れ、これら２つのパルス信号の回転数偏差が、単位時間
当たりの偏差、即ち周波数偏差に相応する電圧値に変換
されて出力される。F/Vコンバータ５は、エンコーダ２
のパルス信号をその周波数に相応した電圧値に変換し、
速度フィードバック信号として偏差器６に入力する。こ
の偏差器６には位置コントローラ３から出力された電圧
信号も入力されており、両入力信号の偏差をとり、モー
タ制御信号として次段のPWMモータ駆動回路７に入力さ
れる。
PWMモータ駆動回路７は、偏差器71と、コンパレータ7
2と、スイッチングトランジスタ73と、変流器74と、整
流器（全波整流器）75と、交流電源76とから成り、変流
器74の検出信号を偏差器71にフィードバックすることに
よりPWM制御が行なわれる。なお、変流器74は、モータ
１に供給される所定のデューティ比のモータ駆動パルス
信号の平均電圧を取り出すものである。
2と、スイッチングトランジスタ73と、変流器74と、整
流器（全波整流器）75と、交流電源76とから成り、変流
器74の検出信号を偏差器71にフィードバックすることに
よりPWM制御が行なわれる。なお、変流器74は、モータ
１に供給される所定のデューティ比のモータ駆動パルス
信号の平均電圧を取り出すものである。
例えば、負荷速度として0.05〜1000mm/minを設定する
と、その速度比は1:20000となる。今、0.1〜1000mm/min
の高速運転時ではPWM制御によりモータ１の出力軸が連
続回転するようにし、0.05〜0.1mm/minの低速度運転時
では、モータ１の出力軸が設定された速度に相応した回
転角づつ間欠回転するように各機器の仕様を設定する。
そして、このモータ間欠回転時においても試験片の負荷
速度が滑らかに変動するように、材料試験機の剛性，各
運動部の慣性力などを適切に定める。
と、その速度比は1:20000となる。今、0.1〜1000mm/min
の高速運転時ではPWM制御によりモータ１の出力軸が連
続回転するようにし、0.05〜0.1mm/minの低速度運転時
では、モータ１の出力軸が設定された速度に相応した回
転角づつ間欠回転するように各機器の仕様を設定する。
そして、このモータ間欠回転時においても試験片の負荷
速度が滑らかに変動するように、材料試験機の剛性，各
運動部の慣性力などを適切に定める。
第２図は記録部のブロック図であり、試験片に負荷さ
れる荷重を検出するロードセル12の検出信号はアンプ13
を介してレコーダ14の縦軸駆動端子に入力される。試験
片の伸びを検出する伸び計15の検出信号はアンプ16を介
してレコーダ14の横軸駆動端子に入力される。
れる荷重を検出するロードセル12の検出信号はアンプ13
を介してレコーダ14の縦軸駆動端子に入力される。試験
片の伸びを検出する伸び計15の検出信号はアンプ16を介
してレコーダ14の横軸駆動端子に入力される。
第３図は、横軸をモータ回転角、縦軸を荷重としたグ
ラフであり、実線は、第１図（ａ）に示した材料試験機
のロードセル下端を固定してモータ１をある角度づつ回
転させたときのロードセル12の出力特性を示している。
１点鎖線は、つかみ具まで含めた場合の同様の特性であ
る。
ラフであり、実線は、第１図（ａ）に示した材料試験機
のロードセル下端を固定してモータ１をある角度づつ回
転させたときのロードセル12の出力特性を示している。
１点鎖線は、つかみ具まで含めた場合の同様の特性であ
る。
第３図から、ロードセル12の分解能が荷重ａであると
き、無負荷状態のロードセル12が荷重ａを出力するだけ
材料試験機を変形させるためには、モータ１を回転角ｂ
だけ回転すればよいことがわかる。今、モータ１の回転
分解能がｂより大きい回転角ｃとすると、モータ１を回
転角ｃづつ回転するとき、ロードセル12が2aづつ増加す
ることがあり、記録計13の荷重−伸び線図がステップ状
となることがある。
き、無負荷状態のロードセル12が荷重ａを出力するだけ
材料試験機を変形させるためには、モータ１を回転角ｂ
だけ回転すればよいことがわかる。今、モータ１の回転
分解能がｂより大きい回転角ｃとすると、モータ１を回
転角ｃづつ回転するとき、ロードセル12が2aづつ増加す
ることがあり、記録計13の荷重−伸び線図がステップ状
となることがある。
したがって本発明では、材料試験機の剛性、ロードセ
ル12の分解能、モータ１の分解能を次のように設定す
る。
ル12の分解能、モータ１の分解能を次のように設定す
る。
第３図に示すとおり、ロードセル12の分解能をａと
し、材料試験機の剛性が１点鎖線で示されるものとする
場合、モータ１の回転分解能がｂよりも小さいｄとなる
ように設定する。これにより、モータ１が回転角ｄだけ
回転しても実際に試験片に働く荷重がロードセル12の分
解能以下であるから、モータ１の出力軸が間欠に駆動さ
れても記録計の表示はステップ状に変化することがな
く、スムースな測定が可能となる。
し、材料試験機の剛性が１点鎖線で示されるものとする
場合、モータ１の回転分解能がｂよりも小さいｄとなる
ように設定する。これにより、モータ１が回転角ｄだけ
回転しても実際に試験片に働く荷重がロードセル12の分
解能以下であるから、モータ１の出力軸が間欠に駆動さ
れても記録計の表示はステップ状に変化することがな
く、スムースな測定が可能となる。
このような実施例の動作を説明する。
速度設定部４において所望の負荷速度及び変位を設定
すると、モータ１の出力軸が連続回転するようなパルス
信号が駆動回路７からモータ１に供給される。モータ１
の回転速度及び回転数はエンコーダ２で検出され、回転
数に比例したパルス信号が位置コントローラ３に入力さ
れる。位置コントローラ３には、速度設定部４から負荷
速度及び変位に応じたパルス信号も供給され、両入力パ
ルス数の単位時間当たりの差、即ち周波数偏差に相応し
た電圧信号を偏差器６に送る。エンコーダ２からのパル
ス信号はF/Vコンバータ５で電圧値に変換され偏差器６
に入力される。偏差器６は、両入力の偏差をとり、PWM
モータ駆動回路７に偏差に相応した信号を入力する。PW
Mモータ駆動回路７は周知の回路であり、入力電圧信号
の大小に応じたデューティ比のモータ駆動パルス信号を
モータ１に供給する。モータ１はこのモータ駆動信号に
より回転駆動される。
すると、モータ１の出力軸が連続回転するようなパルス
信号が駆動回路７からモータ１に供給される。モータ１
の回転速度及び回転数はエンコーダ２で検出され、回転
数に比例したパルス信号が位置コントローラ３に入力さ
れる。位置コントローラ３には、速度設定部４から負荷
速度及び変位に応じたパルス信号も供給され、両入力パ
ルス数の単位時間当たりの差、即ち周波数偏差に相応し
た電圧信号を偏差器６に送る。エンコーダ２からのパル
ス信号はF/Vコンバータ５で電圧値に変換され偏差器６
に入力される。偏差器６は、両入力の偏差をとり、PWM
モータ駆動回路７に偏差に相応した信号を入力する。PW
Mモータ駆動回路７は周知の回路であり、入力電圧信号
の大小に応じたデューティ比のモータ駆動パルス信号を
モータ１に供給する。モータ１はこのモータ駆動信号に
より回転駆動される。
上述したように、低速度運転時にモータ１の出力軸は
間欠回転するが、材料試験機の剛性や運動部の慣性力を
適切に定めているから試験片の負荷速度は滑らかに変動
する。
間欠回転するが、材料試験機の剛性や運動部の慣性力を
適切に定めているから試験片の負荷速度は滑らかに変動
する。
また、間欠回転時の最大単位回転角に伴い変動する荷
重がロードセル12の分解能よりも小さくなるようにして
いるから、記録計14においてステップ状ではなく連続し
た伸び−荷重特性図が得られる。
重がロードセル12の分解能よりも小さくなるようにして
いるから、記録計14においてステップ状ではなく連続し
た伸び−荷重特性図が得られる。
なお、本実施例ではPWM制御を行っているから、高速
運転時にもモータ１はモータ駆動パルス信号が供給され
るが、モータ自身の回転部の慣性力によって、その出力
軸は間欠回転せず滑めらかに連続回転する。
運転時にもモータ１はモータ駆動パルス信号が供給され
るが、モータ自身の回転部の慣性力によって、その出力
軸は間欠回転せず滑めらかに連続回転する。
また、高低速用の２種類のモータ駆動回路を設け、高
速時はPWN制御をせずに電圧制御によりモータ１を回転
駆動し、低速時にのみモータ１をパルス駆動するように
切換制御してもよい。
速時はPWN制御をせずに電圧制御によりモータ１を回転
駆動し、低速時にのみモータ１をパルス駆動するように
切換制御してもよい。
G.発明の効果 本発明の材料試験機によれば、低速度運転時にモータ
の出力軸が間欠回転するが、材料試験機の剛性、運転部
の慣性力の設定により、滑らかに試験片の負荷をかける
ことができる。また、間欠回転時における最大の単位回
転角あたりの負荷荷重の変動が、荷重検出器の分解能よ
りも小さいので、試験片の変位−荷重特性図には、モー
タの回転分解能に起因する段階状の変化が現れず、円滑
な測定を行うことができる。従って、モータの駆動制御
のみで広範囲な負荷速度が得られ、機械的な減速機が省
略された簡素で静粛な材料試験機を提供することができ
る。
の出力軸が間欠回転するが、材料試験機の剛性、運転部
の慣性力の設定により、滑らかに試験片の負荷をかける
ことができる。また、間欠回転時における最大の単位回
転角あたりの負荷荷重の変動が、荷重検出器の分解能よ
りも小さいので、試験片の変位−荷重特性図には、モー
タの回転分解能に起因する段階状の変化が現れず、円滑
な測定を行うことができる。従って、モータの駆動制御
のみで広範囲な負荷速度が得られ、機械的な減速機が省
略された簡素で静粛な材料試験機を提供することができ
る。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を説明するもので、
第１図（ａ）が材料試験機の正面図、第１図（ｂ）がそ
のモータ制御部のブロック図、第２図がロードセル，伸
び計，記録計の結線図、第３図がモータ回転角と荷重と
の関係を示すグラフである。 第４図が従来の材料試験機を示す正面図である。 1:モータ、2:エンコーダ 3:位置コントローラ、4:速度設定部 7:PWMモータ駆動回路 30:材料試験機
第１図（ａ）が材料試験機の正面図、第１図（ｂ）がそ
のモータ制御部のブロック図、第２図がロードセル，伸
び計，記録計の結線図、第３図がモータ回転角と荷重と
の関係を示すグラフである。 第４図が従来の材料試験機を示す正面図である。 1:モータ、2:エンコーダ 3:位置コントローラ、4:速度設定部 7:PWMモータ駆動回路 30:材料試験機
Claims (1)
- 【請求項１】試験片を負荷するためのモータと、モータ
回転速度を検出する検出手段と、目標モータ速度と検出
された速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータ
へ供給するモータ駆動回路と、試験片の負荷荷重を検出
する荷重検出器とを備え、低速度運転時にはモータの出
力軸を間欠回転せしめ、この間欠回転時に試験片の負荷
速度が円滑に変化するように、材料試験機の剛性、材料
試験機運転部の慣性力を設定するとともに、間欠運転時
に最大となる単位回転角あたりの負荷荷重の変動が前記
荷重検出器の分解能よりも小さくなるように、前記荷重
検出器の分解能、前記モータの分解能を設定したことを
特徴とする材料試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277060A JP2605062B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 材料試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277060A JP2605062B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 材料試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01118741A JPH01118741A (ja) | 1989-05-11 |
| JP2605062B2 true JP2605062B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=17578226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277060A Expired - Fee Related JP2605062B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605062B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6041417B2 (ja) * | 2011-12-16 | 2016-12-07 | ユアサシステム機器株式会社 | 恒温試験装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6162838A (ja) * | 1984-09-03 | 1986-03-31 | Shimadzu Corp | 材料試験機の負荷速度制御装置 |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP62277060A patent/JP2605062B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01118741A (ja) | 1989-05-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |