JP2720529B2 - 材料試験機 - Google Patents
材料試験機Info
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- JP2720529B2 JP2720529B2 JP1168807A JP16880789A JP2720529B2 JP 2720529 B2 JP2720529 B2 JP 2720529B2 JP 1168807 A JP1168807 A JP 1168807A JP 16880789 A JP16880789 A JP 16880789A JP 2720529 B2 JP2720529 B2 JP 2720529B2
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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、供試体の荷重−変位特性を精度よく測定す
る材料試験機に関する。
る材料試験機に関する。
B.従来の技術 従来から、例えば基台上に一対の支柱を立設させそこ
にクロスヘッドを横架して成る負荷枠内に供試体を設置
し、供試体を負荷しながらロードセルと差動トランス等
によって荷重と変位とを測定し、第５図に示すような供
試体の荷重−変位特性を求める材料試験機が知られてい
る。
にクロスヘッドを横架して成る負荷枠内に供試体を設置
し、供試体を負荷しながらロードセルと差動トランス等
によって荷重と変位とを測定し、第５図に示すような供
試体の荷重−変位特性を求める材料試験機が知られてい
る。
C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような材料試験機の負荷枠はそれ
自体が負荷により変形し、ある荷重−たわみ特性を有し
ているので、測定結果には負荷枠のたわみ分が誤差とし
て含まれている。この誤差は、負荷枠の剛性を上げれば
無視できる程度に小さくすることが可能であるが、剛性
を高くすると負荷枠が大形化して重量増を伴ない好まし
くない。
自体が負荷により変形し、ある荷重−たわみ特性を有し
ているので、測定結果には負荷枠のたわみ分が誤差とし
て含まれている。この誤差は、負荷枠の剛性を上げれば
無視できる程度に小さくすることが可能であるが、剛性
を高くすると負荷枠が大形化して重量増を伴ない好まし
くない。
本発明の技術的課題は、負荷枠の剛性を上げることな
く供試体の荷重−変位特性を正確に測定することにあ
る。
く供試体の荷重−変位特性を正確に測定することにあ
る。
D.課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図により本発明を説明すると、本
発明は、一対の対向部材の間に供試体SPを設置して負荷
するための負荷枠LFと、この供試体SPを負荷するアクチ
ュエータ10eと、供試体SPの負荷荷重を検出する荷重検
出手段12と、供試体SPの変位を検出する変位検出手段13
とを備え、荷重検出手段12が検出した荷重と変位検出手
段13が検出した変位とにより供試体SPの荷重−変位特性
を求める材料試験機に適用される。そして上述の技術的
課題は、負荷枠LFのたわみを検出するたわみ検出手段14
と、供試体TPを設置しない状態で負荷枠LFに荷重を加え
荷重検出手段12で検出される荷重とたわみ検出手段14で
検出されるたわみから荷重−たわみ特性を記憶する記憶
手段16と、供試体SPを負荷して荷重検出手段12で得られ
た荷重と変位手段13で検出した変位から得られる供試体
SPの荷重−変位特性を負荷枠LFの荷重−たわみ特性で補
正する補正手段25とを具備することにより解決される E.作用 記憶手段16には負荷枠LFの荷重−たわみ特性が記憶さ
れている。供試体SPを負荷しつつ荷重と変位を検出す
る。記憶手段16に記憶した負荷枠LFの荷重−たわみ特性
を用いて、検出された変位データから同一荷重に対応す
る負荷枠LFのたわみを減算して補正後の変位データを得
る。この変位データにより供試体SPの荷重−変位特性を
求めれば、負荷枠LFのたわみ分を除去した正確な結果が
得られる。
発明は、一対の対向部材の間に供試体SPを設置して負荷
するための負荷枠LFと、この供試体SPを負荷するアクチ
ュエータ10eと、供試体SPの負荷荷重を検出する荷重検
出手段12と、供試体SPの変位を検出する変位検出手段13
とを備え、荷重検出手段12が検出した荷重と変位検出手
段13が検出した変位とにより供試体SPの荷重−変位特性
を求める材料試験機に適用される。そして上述の技術的
課題は、負荷枠LFのたわみを検出するたわみ検出手段14
と、供試体TPを設置しない状態で負荷枠LFに荷重を加え
荷重検出手段12で検出される荷重とたわみ検出手段14で
検出されるたわみから荷重−たわみ特性を記憶する記憶
手段16と、供試体SPを負荷して荷重検出手段12で得られ
た荷重と変位手段13で検出した変位から得られる供試体
SPの荷重−変位特性を負荷枠LFの荷重−たわみ特性で補
正する補正手段25とを具備することにより解決される E.作用 記憶手段16には負荷枠LFの荷重−たわみ特性が記憶さ
れている。供試体SPを負荷しつつ荷重と変位を検出す
る。記憶手段16に記憶した負荷枠LFの荷重−たわみ特性
を用いて、検出された変位データから同一荷重に対応す
る負荷枠LFのたわみを減算して補正後の変位データを得
る。この変位データにより供試体SPの荷重−変位特性を
求めれば、負荷枠LFのたわみ分を除去した正確な結果が
得られる。
なお、本発明の構成を説明する上記Ｄ項およびＥ項で
は、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。
は、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。
F.実施例 第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図である。
同図において、10は供試体SPに圧縮荷重または引張荷重
などを加える試験機本体であり、この試験機本体10は負
荷枠LFを備えている。負荷枠LFは、基台10d上に立設さ
れた一対の支柱10k,10mの上端にヨーク10aを横架すると
共に、支柱10k,10mに上下移動可能にクロスヘッド10bを
取付けて構成される。基台10dには負荷用の油圧アクチ
ュエータ10eが設置され、油圧アクチュエータ10eの可動
部に取付けた下部治具10fとクロスヘッド10bにロードセ
ル12を介して取付けた上部治具10cとの間に供試体SPが
設置される。13は、油圧アクチュエータ10eのストロー
ク、すなわち供試体SPの変位を検出する差動トランス、
14は、負荷枠LFのたわみを検出するたわみ検出器であ
る。
同図において、10は供試体SPに圧縮荷重または引張荷重
などを加える試験機本体であり、この試験機本体10は負
荷枠LFを備えている。負荷枠LFは、基台10d上に立設さ
れた一対の支柱10k,10mの上端にヨーク10aを横架すると
共に、支柱10k,10mに上下移動可能にクロスヘッド10bを
取付けて構成される。基台10dには負荷用の油圧アクチ
ュエータ10eが設置され、油圧アクチュエータ10eの可動
部に取付けた下部治具10fとクロスヘッド10bにロードセ
ル12を介して取付けた上部治具10cとの間に供試体SPが
設置される。13は、油圧アクチュエータ10eのストロー
ク、すなわち供試体SPの変位を検出する差動トランス、
14は、負荷枠LFのたわみを検出するたわみ検出器であ
る。
このたわみ検出器14は、例えば第２図の拡大断面図に
示すように、油圧アクチュエータ10e内のピストン10hの
周面に取付けた磁性片10iと、シリンダ側壁に取付けら
れ磁性片10iの位置を磁気的に検出する磁気センサ10jと
で構成される。なお、油圧アクチュエータ10eは、サー
ボ弁10gによって圧油方向と圧油量が制御されてピスト
ン10hが伸縮するもので、このピストン10hに連結したピ
ストンロッドに下部治具10fが装着されている。
示すように、油圧アクチュエータ10e内のピストン10hの
周面に取付けた磁性片10iと、シリンダ側壁に取付けら
れ磁性片10iの位置を磁気的に検出する磁気センサ10jと
で構成される。なお、油圧アクチュエータ10eは、サー
ボ弁10gによって圧油方向と圧油量が制御されてピスト
ン10hが伸縮するもので、このピストン10hに連結したピ
ストンロッドに下部治具10fが装着されている。
試験機本体10を制御する制御系は、全体を制御する制
御回路21と、負荷枠LFの荷重−たわみ特性を記憶するメ
モリ22と、試験条件入力部23から制御回路21を介して指
示された荷重負荷パターンに対応した負荷パターン波形
を発生する波形発生回路24とを有する。また、波形発生
回路24が発生した負荷パターン波形とロードセル12が検
出した荷重値との偏差を求める加算器25と、その偏差信
号を増幅してサーボ弁10gに入力するサーボアンプ26と
を有する。さらに、ロードセル12からの出力を増幅する
増幅器27と、増幅した荷重信号をデジタル信号に変換し
て制御回路21に入力するAD変換器28と、差動トランス13
およびたわみ検出器14が検出した変位信号およびたわみ
信号をそれぞれ増幅する増幅器29,30と、増幅器29,30の
出力信号を選択する切換スイッチ31と、この切換スイッ
チ31の出力信号をデジタル信号に変換して制御回路21に
入力するAD変換器32とを有する。
御回路21と、負荷枠LFの荷重−たわみ特性を記憶するメ
モリ22と、試験条件入力部23から制御回路21を介して指
示された荷重負荷パターンに対応した負荷パターン波形
を発生する波形発生回路24とを有する。また、波形発生
回路24が発生した負荷パターン波形とロードセル12が検
出した荷重値との偏差を求める加算器25と、その偏差信
号を増幅してサーボ弁10gに入力するサーボアンプ26と
を有する。さらに、ロードセル12からの出力を増幅する
増幅器27と、増幅した荷重信号をデジタル信号に変換し
て制御回路21に入力するAD変換器28と、差動トランス13
およびたわみ検出器14が検出した変位信号およびたわみ
信号をそれぞれ増幅する増幅器29,30と、増幅器29,30の
出力信号を選択する切換スイッチ31と、この切換スイッ
チ31の出力信号をデジタル信号に変換して制御回路21に
入力するAD変換器32とを有する。
さらにまた、ロードセル12が検出した荷重信号と差動
トランス13が検出した変位信号とが入力され、このうち
変位信号については制御回路21からの補正信号によって
補正して出力する補正回路33と、この補正回路33から出
力される荷重信号と変位信号によって供試体SPの荷重−
変位特性をグラフ化して出力するレコーダ34とを備え
る。また、35は、材料試験機自体の荷重−たわみ特性を
測定して記憶するメモリモードを指示するスイッチ、36
は、使用する上下治具に応じて操作される治具選択スイ
ッチであり、メモリ22に格納された複数の治具に応じた
複数の荷重−たわみ特性を選択するものである。
トランス13が検出した変位信号とが入力され、このうち
変位信号については制御回路21からの補正信号によって
補正して出力する補正回路33と、この補正回路33から出
力される荷重信号と変位信号によって供試体SPの荷重−
変位特性をグラフ化して出力するレコーダ34とを備え
る。また、35は、材料試験機自体の荷重−たわみ特性を
測定して記憶するメモリモードを指示するスイッチ、36
は、使用する上下治具に応じて操作される治具選択スイ
ッチであり、メモリ22に格納された複数の治具に応じた
複数の荷重−たわみ特性を選択するものである。
次に動作について説明する。
まず、メモリモードスイッチ35をオンすると切換スイ
ッチ31がｂ側に切換わりたわみ信号選択モードとなる。
負荷枠LFの荷重−たわみ特性を求めるために上下治具10
c,10fに供試体を設置しない状態で制御回路21から波形
発生回路24に指令を与え、波形発生回路24から例えばあ
る比例定数で直線的に増加するパターンの負荷パターン
波形（ランプ波形）を発生させる。この負荷パターン波
形は加算器25に入力され、そこでロードセル12が検出し
ている現在の荷重信号との偏差を求め、その偏差信号が
増幅器26で増幅されてサーボ弁10gに入力される。サー
ボ弁10gは、負荷パターン波形のある瞬時値と現在の荷
重信号との差が零になるように油圧アクチュエータ10e
を制御するので、負荷枠LFは上下治具10c,10fを介して
負荷パターン波形に従った荷重パターンで供試体SPを圧
縮する。
ッチ31がｂ側に切換わりたわみ信号選択モードとなる。
負荷枠LFの荷重−たわみ特性を求めるために上下治具10
c,10fに供試体を設置しない状態で制御回路21から波形
発生回路24に指令を与え、波形発生回路24から例えばあ
る比例定数で直線的に増加するパターンの負荷パターン
波形（ランプ波形）を発生させる。この負荷パターン波
形は加算器25に入力され、そこでロードセル12が検出し
ている現在の荷重信号との偏差を求め、その偏差信号が
増幅器26で増幅されてサーボ弁10gに入力される。サー
ボ弁10gは、負荷パターン波形のある瞬時値と現在の荷
重信号との差が零になるように油圧アクチュエータ10e
を制御するので、負荷枠LFは上下治具10c,10fを介して
負荷パターン波形に従った荷重パターンで供試体SPを圧
縮する。
この圧縮の過程で負荷枠LFは、第４図の模式図に破線
で示すようにたわみ、そのたわみ量は圧縮荷重の増加と
共に大きくなる。この時、ロードセル12が検出している
圧縮荷重を増幅器27を介してA/D変換器28に入力し、デ
ジタル変換された荷重信号を制御回路21に入力する。ま
た、たわみ検出器14が検出しているたわみ信号を増幅器
30および切換スイッチ31を介してA/D変換器32に入力
し、デジタル変換されたたわみ信号を制御回路21に入力
する。これにより、制御回路21は入力された荷重信号と
たわみ信号を順次サンプリングし、第３図のグラフの実
線Ａで示すように、負荷枠LFの荷重−たわみ特性として
メモリ22に記憶させる。
で示すようにたわみ、そのたわみ量は圧縮荷重の増加と
共に大きくなる。この時、ロードセル12が検出している
圧縮荷重を増幅器27を介してA/D変換器28に入力し、デ
ジタル変換された荷重信号を制御回路21に入力する。ま
た、たわみ検出器14が検出しているたわみ信号を増幅器
30および切換スイッチ31を介してA/D変換器32に入力
し、デジタル変換されたたわみ信号を制御回路21に入力
する。これにより、制御回路21は入力された荷重信号と
たわみ信号を順次サンプリングし、第３図のグラフの実
線Ａで示すように、負荷枠LFの荷重−たわみ特性として
メモリ22に記憶させる。
次に、供試体SPの荷重−変位特性を測定するため治具
10cと10fとの間に供試体SPを設置し、メモリスイッチ36
をオフして切換スイッチ31をａ側に切換える。その後、
波形発生回路24から所望の勾配で変化する負荷パターン
波形を出力し上述したと同様にサーボ弁10gにより油圧
アクチュエータ10eを制御して供試体SPに負荷パターン
波形に従った圧縮荷重を加える。制御回路21は、A/D変
換器32から入力される変位信号およびA/D変換器28から
入力される荷重信号を順次にサンプリングする。これに
より、第３図の実線Ｂに示すように負荷枠LFの荷重−た
わみ特性を包含した供試体SPの荷重−変位特性がサンプ
リングされるが、ある荷重Piの荷重信号をサンプリング
したならば、この荷重Piをアクセスポイントとしてメモ
リ22をアクセスし、荷重Piにおける負荷枠LFのたわみBi
を読み出し、補正回路33に補正信号として入力する。
10cと10fとの間に供試体SPを設置し、メモリスイッチ36
をオフして切換スイッチ31をａ側に切換える。その後、
波形発生回路24から所望の勾配で変化する負荷パターン
波形を出力し上述したと同様にサーボ弁10gにより油圧
アクチュエータ10eを制御して供試体SPに負荷パターン
波形に従った圧縮荷重を加える。制御回路21は、A/D変
換器32から入力される変位信号およびA/D変換器28から
入力される荷重信号を順次にサンプリングする。これに
より、第３図の実線Ｂに示すように負荷枠LFの荷重−た
わみ特性を包含した供試体SPの荷重−変位特性がサンプ
リングされるが、ある荷重Piの荷重信号をサンプリング
したならば、この荷重Piをアクセスポイントとしてメモ
リ22をアクセスし、荷重Piにおける負荷枠LFのたわみBi
を読み出し、補正回路33に補正信号として入力する。
補正回路33にはロードセル12が検出している荷重信号
と差動トランス13が検出している変位信号が入力されて
いるが、たわみBiを示す補正信号が入力されると、差動
トランス13から入力されている変位信号からたわみBiに
相当する変位を減算する。そして、この補正された変位
信号と荷重信号とをレコーダ34に出力する。
と差動トランス13が検出している変位信号が入力されて
いるが、たわみBiを示す補正信号が入力されると、差動
トランス13から入力されている変位信号からたわみBiに
相当する変位を減算する。そして、この補正された変位
信号と荷重信号とをレコーダ34に出力する。
これにより、レコーダ34では、第３図の破線Ｃで示す
ように供試体SPの荷重−変位特性がグラフ化されて出力
される。すなわち、負荷枠LFの荷重−たわみ特性（たわ
み分）が含まれない供試体SPに固有の荷重−変位特性が
正確に測定されて出力される。また、制御回路21内でも
同様な補正演算を行ない補正後の荷重−変位特性を記憶
する。
ように供試体SPの荷重−変位特性がグラフ化されて出力
される。すなわち、負荷枠LFの荷重−たわみ特性（たわ
み分）が含まれない供試体SPに固有の荷重−変位特性が
正確に測定されて出力される。また、制御回路21内でも
同様な補正演算を行ない補正後の荷重−変位特性を記憶
する。
このように、負荷枠LFの荷重−たわみ特性をキャンセ
ルする機能を設けたことにより、負荷枠LFの剛性を高く
することなく小形，軽量の材料試験機で精度の高い荷重
−変位特性を得ることができる。
ルする機能を設けたことにより、負荷枠LFの剛性を高く
することなく小形，軽量の材料試験機で精度の高い荷重
−変位特性を得ることができる。
なお、負荷枠の荷重−たわみ特性は上下治具により異
なるので、使用する治具ごとに予め荷重−たわみ特性を
測定してそれらをメモリ22に記憶しておき、試験時に使
用治具選択スイッチ36により補正演算に供する荷重−た
わみ特性を選択するようにしてもよい。この場合、メモ
リ22を電池等によってバックアップしておく。また、圧
縮試験以外の各種試験にも本発明を実施できる。さら
に、負荷枠のたわみを実施例以外の部位で異なった方式
で計測してもよい。例えば、特別のたわみ検出手段を設
けることなく、供試体なしで圧縮を行なった際に、変位
検出用差動トランスなどで測定される変位量を負荷枠の
たわみと考えてもよい。この場合には構成が簡素化され
る。この発明が特許請求の範囲でいう「たわみ検出手
段」はこれらを包含するものである。
なるので、使用する治具ごとに予め荷重−たわみ特性を
測定してそれらをメモリ22に記憶しておき、試験時に使
用治具選択スイッチ36により補正演算に供する荷重−た
わみ特性を選択するようにしてもよい。この場合、メモ
リ22を電池等によってバックアップしておく。また、圧
縮試験以外の各種試験にも本発明を実施できる。さら
に、負荷枠のたわみを実施例以外の部位で異なった方式
で計測してもよい。例えば、特別のたわみ検出手段を設
けることなく、供試体なしで圧縮を行なった際に、変位
検出用差動トランスなどで測定される変位量を負荷枠の
たわみと考えてもよい。この場合には構成が簡素化され
る。この発明が特許請求の範囲でいう「たわみ検出手
段」はこれらを包含するものである。
C.発明の効果 以上説明したように本発明においては、測定した供試
体の荷重−変位特性から負荷枠のたわみ分をキャンセル
するようにしたので、剛性を高めることなく供試体に固
有の荷重−変位特性を正確に測定することができ、材料
試験機の小形軽量化に寄与する。
体の荷重−変位特性から負荷枠のたわみ分をキャンセル
するようにしたので、剛性を高めることなく供試体に固
有の荷重−変位特性を正確に測定することができ、材料
試験機の小形軽量化に寄与する。
第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
たわみ検出器の一例を示す拡大断面図、第３図は負荷枠
と供試体の荷重−変位（たわみ）特性の一例を示すグラ
フ、第４図は負荷枠がたわむ様子を示す模式図、第５図
は供試体の荷重−変位特性の一例を示すグラフである。 10:試験機本体、10b:クロスヘッド 10c:上側治具、10d:基台 10e:油圧アクチュエータ 10f:下側治具、10g:サーボ弁 10i:磁性片、10j:磁気センサ 12:ロードセル、13:差動トランス 14:たわみ検出器、21:制御回路 22:メモリ、24:波形発生回路 31:切換スイッチ、33:補正回路
たわみ検出器の一例を示す拡大断面図、第３図は負荷枠
と供試体の荷重−変位（たわみ）特性の一例を示すグラ
フ、第４図は負荷枠がたわむ様子を示す模式図、第５図
は供試体の荷重−変位特性の一例を示すグラフである。 10:試験機本体、10b:クロスヘッド 10c:上側治具、10d:基台 10e:油圧アクチュエータ 10f:下側治具、10g:サーボ弁 10i:磁性片、10j:磁気センサ 12:ロードセル、13:差動トランス 14:たわみ検出器、21:制御回路 22:メモリ、24:波形発生回路 31:切換スイッチ、33:補正回路
Claims (1)
- 【請求項１】一対の対向部材の間に供試体を設置して負
荷するための負荷枠と、この供試体を負荷するアクチュ
エータと、供試体の負荷荷重を検出する荷重検出手段
と、供試体の変位を検出する変位検出手段とを備え、前
記荷重検出手段が検出した荷重と前記変位検出手段が検
出した変位とにより供試体の荷重−変位特性を求める材
料試験機において、前記負荷枠のたわみを検出するたわ
み検出手段と、供試体を設置しない状態で前記負荷枠に
荷重を加え前記荷重検出手段で検出される荷重と前記た
わみ検出手段で検出されるたわみから荷重−たわみ特性
を記憶する記憶手段と、前記供試体を負荷して前記荷重
検出手段で得られた荷重と変位検出手段で検出した変位
から得られる供試体の荷重−変位特性を前記負荷枠の荷
重−たわみ特性で補正する補正手段とを具備することを
特徴とする材料試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1168807A JP2720529B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 材料試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1168807A JP2720529B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 材料試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333637A JPH0333637A (ja) | 1991-02-13 |
| JP2720529B2 true JP2720529B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=15874858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1168807A Expired - Fee Related JP2720529B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2720529B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4697433B2 (ja) * | 2006-02-17 | 2011-06-08 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機 |
| JP4942113B2 (ja) * | 2007-12-27 | 2012-05-30 | 兵庫県 | 薄膜試験片構造体、その製造方法、その引張試験方法及び引張試験装置 |
| JP2010127797A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Shimadzu Corp | 小型材料試験機 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5951331A (ja) * | 1982-09-18 | 1984-03-24 | Shimadzu Corp | たわみ補正形材料試験機 |
| JPS62121334A (ja) * | 1985-11-21 | 1987-06-02 | Shimadzu Corp | 材料疲労試験機の試験片伸び測定装置 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1168807A patent/JP2720529B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0333637A (ja) | 1991-02-13 |
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