JP2774688B2 - Load measuring method in material testing machine - Google Patents

Load measuring method in material testing machine

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JP2774688B2 JP25505790A JP25505790A JP2774688B2 JP 2774688 B2 JP2774688 B2 JP 2774688B2 JP 25505790 A JP25505790 A JP 25505790A JP 25505790 A JP25505790 A JP 25505790A JP 2774688 B2 JP2774688 B2 JP 2774688B2
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は材料試験機の荷重計測方法に係り、特に、高
温、真空環境下において材料試験を行うための材料試験
機における荷重計測方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a load measuring method for a material testing machine, and more particularly to a load measuring method for a material testing machine for performing a material test under a high temperature and vacuum environment. It is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、高温、真空環境下における材料試験の一つに、
応力緩和試験と呼ばれるものがある。
Conventionally, as one of the material tests under high temperature and vacuum environment,
There is a so-called stress relaxation test.

この応力緩和試験は、全企みを一定に保った状態での
応力の時間的な減少を測定する試験で、一般に、第5図
のタイミングチャートに示すようなシーケンスで試験が
行われる。すなわち、試験は一定温度T1,T2などのグル
ープを単位とする複数のブロックからなり、各ブロック
は荷重変化グループなどを単位とする複数のステージに
分割されている。具体的には図示のように、各ブロック
の開始時には、スタンバイ位置から一定傾斜θの変位コ
ントロールを行って各ステージ内の荷重増加部分の荷重
が所定の荷重値L1,L2などに達したとき、変位増加から
保持に切換えて一定時間tの間変位保持を行う。その後
データのサンプリングを終了し、データを記録媒体に記
録してから次のステージに進み、各ブロックの全てのス
テージの実行終了後に一度変位をスタンバイ位置に戻し
てから次のブロックに進む。
This stress relaxation test is a test for measuring a temporal decrease in stress in a state in which all attempts are kept constant, and is generally performed in a sequence as shown in a timing chart of FIG. That is, the test includes a plurality of blocks in units of groups such as constant temperatures T1 and T2, and each block is divided into a plurality of stages in units of load change groups and the like. Specifically, as shown in the drawing, at the start of each block, when the displacement of the load increasing portion in each stage reaches a predetermined load value L1, L2, etc. by performing a displacement control of a constant inclination θ from the standby position, Switching from increasing the displacement to holding is performed, and the displacement is held for a certain time t. Thereafter, the data sampling is completed, the data is recorded on the recording medium, and the process proceeds to the next stage. After the execution of all the stages in each block, the displacement is returned to the standby position once, and then the process proceeds to the next block.

上述のような試験において、試料に加わる応力を検出
するために荷重センサが使用されるが、一般に荷重セン
サは高温に弱いため、上述のような高温、真空環境下で
の試験の場合、高温に保たれる試料を収容するための真
空チャンバ内には、試料と一緒に荷重センサを設置する
ことができない。このため、チャンバ外に荷重センサを
設置することが行われる。このような構成の場合、チャ
ンバ内で発生する荷重を荷重センサに伝達するためにチ
ャンバ内と荷重センサとを連結軸によって連結しなけれ
ばならなくなる。
In the above test, a load sensor is used to detect the stress applied to the sample.However, since the load sensor is generally weak to high temperatures, in the case of the above-described test in a high-temperature, A load sensor cannot be installed together with the sample in the vacuum chamber for accommodating the sample to be kept. Therefore, a load sensor is installed outside the chamber. In such a configuration, in order to transmit the load generated in the chamber to the load sensor, the inside of the chamber and the load sensor must be connected by a connection shaft.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、このような構成のため、チャンバ内と荷重セ
ンサとを連結する連結軸が、チャンバ内を真空状態にす
るために真空引きすると、チャンバ内に吸引され、その
結果荷重センサに負の荷重がかかった状態が生じて零点
ドリフトが発生する。
However, due to such a configuration, when the connecting shaft connecting the inside of the chamber and the load sensor is evacuated to make the inside of the chamber vacuum, the suction is sucked into the chamber, and as a result, a negative load is applied to the load sensor. This condition causes a zero point drift.

従って、真空引きの終了後に、メータ指示を見ながら
センサアンプを調整して荷重センサの零調整を行ってか
ら試験を開始していたが、この調整は試験実行の上で極
めて面倒であるため試験を実際に開始するまでに時間が
かかる他、人手によるためバラツキが大きく、高精度の
荷重計測を行うことが難しいという問題があった。
Therefore, after the evacuation was completed, the test was started after adjusting the sensor amplifier while checking the meter indication to perform zero adjustment of the load sensor. However, since this adjustment is extremely troublesome in performing the test, the test was performed. In addition to the fact that it takes a long time to actually start the measurement, there is also a problem that it is difficult to perform high-precision load measurement due to manual operation, which causes large variations.

よって本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、人手
による面倒な調整作業を省き、しかも高精度の荷重計測
を行うことができるようにした材料試験機における荷重
計測方法を提供することを課題としている。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has as an object to provide a load measuring method in a material testing machine capable of performing a high-precision load measurement while eliminating troublesome adjustment work by hand. And

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するため本発明により成された材料試
験機における荷重計測方法は、真空、高温環境を形成す
る真空チャンバと、該真空チャンバ外に固定された荷重
検出手段と、前記真空チャンバ外に固定され、可動部の
一端が前記真空チャンバ内に挿入されているサーボ制御
可能なアクチュエータと、一端が前記荷重検出手段に連
結され、他端が前記真空チャンバ内に挿入されている応
力伝達手段とを備え、前記アクチュエータの可動部の移
動によって前記可動部と前記応力手段との間に試料を挟
んで試料に荷重を加え、かつ試料に加えられる荷重を計
測するようにした材料試験機における荷重計測方法にお
いて、前記アクチュエータの可動部と前記応力伝達手段
との間に試料が挟まれていない状態から間に試料を挟む
状態へ前記アクチュエータの可動部を移動し、この過程
で前記荷重検出手段の出力信号を監視し、前記荷重検出
手段の出力信号の急激な変化によって前記アクチュエー
タの可動部と前記応力伝達手段との間に試料が挟まれた
ことを検出し、該検出の直前の前記荷重検出手段の出力
号の値を補正値として保持し、該保持した補正値をその
後の荷重検出手段の出力信号に加算して試料に加えられ
る荷重を計測することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a load measuring method in a material testing machine made according to the present invention includes a vacuum chamber for forming a vacuum and a high-temperature environment, a load detecting means fixed outside the vacuum chamber, and a load detecting means outside the vacuum chamber. A servo-controllable actuator, one end of which is fixed and inserted into the vacuum chamber, and one end connected to the load detecting means, and the other end is a stress transmitting means inserted into the vacuum chamber. A load measuring device for applying a load to the sample by sandwiching the sample between the movable portion and the stress means by moving the movable portion of the actuator, and measuring a load applied to the sample. In the method, the actuator is moved from a state where no sample is sandwiched between the movable portion of the actuator and the stress transmitting means to a state where a sample is sandwiched between the movable portion of the actuator and the stress transmitting means. In this process, the output signal of the load detecting means is monitored, and a sudden change in the output signal of the load detecting means causes the sample to move between the movable part of the actuator and the stress transmitting means. Is detected, the value of the output signal of the load detecting means immediately before the detection is held as a correction value, and the held correction value is added to the output signal of the subsequent load detecting means to obtain a sample. It is characterized by measuring the applied load.

〔作用〕[Action]

上記構成において、真空、高温環境を形成する真空チ
ャンバ内において、真空チャンバ外に固定されたアクチ
ュエータの可動部と、荷重検出手段に連結された応力伝
達手段との間に試料を挟んで試料に荷重を加え、かつ試
料に加えられる荷重を計測するようにしているために荷
重検出手段の出力信号にドリフト成分が生じる。
In the above configuration, in the vacuum chamber forming a vacuum or high-temperature environment, a load is applied to the sample by sandwiching the sample between the movable portion of the actuator fixed outside the vacuum chamber and the stress transmitting means connected to the load detecting means. And a load applied to the sample is measured, so that a drift component occurs in the output signal of the load detecting means.

しかし、アクチュエータの可動部と応力伝達手段との
間に試料が挟まれていない状態から間に試料を挟む状態
へアクチュエータの可動部を移動する過程で、荷重検出
手段の出力信号を監視し、荷重検出手段の出力信号の急
激な変化によってアクチュエータの可動部と応力伝達手
段との間に試料が挟まれたことを検出し、この検出の直
前の荷重検出手段の出力信号の値を補正値として保持
し、この保持した補正値をその後の荷重検出手段の出力
信号に加算するようにしているので、試料に加えられる
荷重の計測値はドリフト成分が補正されたものになる。
However, in the process of moving the movable part of the actuator from a state in which the sample is not sandwiched between the movable part of the actuator and the stress transmitting means to a state in which the sample is sandwiched therebetween, the output signal of the load detecting means is monitored and A sudden change in the output signal of the detecting means detects that the sample is caught between the movable part of the actuator and the stress transmitting means, and holds the value of the output signal of the load detecting means immediately before this detection as a correction value. Since the held correction value is added to a subsequent output signal of the load detecting means, the measured value of the load applied to the sample has a drift component corrected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明による方法が実施される材料試験機
の一構成例を示し、同図において、1は固定ベースBに
固定された例えばサーボ弁1aを有する電気油圧式のアク
チュエータ1であり、そのピストンロッド1bの一端部
は、固定ベースBに固定された真空チャンバ2の開口2a
を通じて真空チャンバ2内に挿入され、その端には試料
T・Pを載置固定するための試料載置台1cが形成されて
いる。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a material testing machine in which a method according to the present invention is performed. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electrohydraulic actuator 1 having, for example, a servo valve 1a fixed to a fixed base B. One end of the piston rod 1b is connected to the opening 2a of the vacuum chamber 2 fixed to the fixed base B.
The sample mounting table 1c for mounting and fixing the samples T and P is formed at the end of the sample mounting table 1c.

真空チャンバ2の開口2aの周縁とピストンロッド1bの
外周面との間には、これらの間の隙間を気密状態に塞ぎ
つつ、真空チャンバ2に対するピストンロッド1bの進退
運動を許容するようにベローズ3が設けられている。真
空チャンバ2には、上記開口2aと対向する部位にも開口
2bが形成され、この開口2bを通じて真空チャンバ2内に
は応力伝達軸4の一端部が挿入されている。応力伝達軸
4の他端は固定ベースBに固定された荷重センサ5に固
定され、応力伝達軸4を介して荷重センサ5に応力が伝
達されるようになっている。
A bellows 3 is provided between the peripheral edge of the opening 2a of the vacuum chamber 2 and the outer peripheral surface of the piston rod 1b so as to allow the piston rod 1b to move forward and backward with respect to the vacuum chamber 2 while closing the gap therebetween in an airtight state. Is provided. The vacuum chamber 2 also has an opening at a portion facing the opening 2a.
2b is formed, and one end of the stress transmission shaft 4 is inserted into the vacuum chamber 2 through the opening 2b. The other end of the stress transmission shaft 4 is fixed to a load sensor 5 fixed to a fixed base B, so that stress is transmitted to the load sensor 5 via the stress transmission shaft 4.

真空チャンバ2の開口2bの周縁と応力伝達軸4の外周
面との間には、これらの間の隙間を気密状態に塞ぐベロ
ーズ6が設けられている。真空チャンバ2にはまた、真
空チャンバ2を排気して真空チャンバ2内を真空状態に
する図示しない真空ポンプを接続するための排気口2cが
形成されている。
A bellows 6 is provided between the peripheral edge of the opening 2b of the vacuum chamber 2 and the outer peripheral surface of the stress transmission shaft 4 to close the gap therebetween in an airtight state. The vacuum chamber 2 is further provided with an exhaust port 2c for connecting a vacuum pump (not shown) that evacuates the vacuum chamber 2 and evacuates the vacuum chamber 2.

アクチュエータ1のピストンロッド1bの他端には、固
定ベースBに固定された検出コイル7aとともに変位セン
サ7を形成するコア7bが連結されている。
The other end of the piston rod 1b of the actuator 1 is connected to a core 7b forming a displacement sensor 7 together with a detection coil 7a fixed to a fixed base B.

なお、真空計8は図示しない真空ポンプによって排気
れた真空チャンバ2内の真空度を計測するためのもの、
温度計9は図示しない加熱器によって加熱された真空チ
ャンバ2内の温度を計測するためのものである。
The vacuum gauge 8 measures the degree of vacuum in the vacuum chamber 2 evacuated by a vacuum pump (not shown).
The thermometer 9 measures the temperature in the vacuum chamber 2 heated by a heater (not shown).

第2図は、第1図の材料試験機に関連する電気回路構
成を示す図であり、同図において、荷重センサ5が出力
する荷重検出信号はセンサアンプ11によって増幅された
後アナログ−デジタル(A/D)変換器12によってデジタ
ル信号に変換されてマイクロコンピュータ(CPU)13に
入力される。変位センサ7が出力する変位検出信号はセ
ンサアンプ14によって増幅された後A/D変換器15によっ
てデジタル信号に変換されてCPU13に入力される。真空
計8が出力する検出信号はアンプ16によって増幅された
後A/D変換器17によって、温度計9が出力する検出信号
はアンプ18によって増幅された後A/D変換器19によって
それぞれデジタル信号に変換されてCPU13にそれぞれ入
力される。
FIG. 2 is a diagram showing an electric circuit configuration related to the material testing machine of FIG. 1. In FIG. 2, a load detection signal output from the load sensor 5 is amplified by a sensor amplifier 11 and then analog-digital ( The signal is converted into a digital signal by an A / D (converter) converter 12 and input to a microcomputer (CPU) 13. The displacement detection signal output from the displacement sensor 7 is amplified by the sensor amplifier 14, converted into a digital signal by the A / D converter 15, and input to the CPU 13. The detection signal output from the vacuum gauge 8 is amplified by an amplifier 16 and then amplified by an A / D converter 17, and the detection signal output from the thermometer 9 is amplified by an amplifier 18 and then converted to a digital signal by an A / D converter 19. And input to the CPU 13 respectively.

上記センサアンプ14によって増幅された変位検出信号
は、CPU13が出力するデジタル目標信号をアナログ信号
に変換するデジタル−アナログ(D/A)変換器22の出力
のアナログ目標信号が+入力に印加されている加算器21
の−入力にも印加される。加算器21は変位検出信号とア
ナログ目標信号との差をとって偏差信号を出力し、偏差
信号はサーボアンプ23によって増幅されてサーボ弁1aに
供給される。このことによって、アクチュエータ1は偏
差信号が0になるように動作し、試料T.Pに目標信号に
応じた変位を加える。
The displacement detection signal amplified by the sensor amplifier 14 is obtained by applying an analog target signal output from a digital-analog (D / A) converter 22 for converting a digital target signal output from the CPU 13 to an analog signal to a + input. Adder 21
Is also applied to the-input. The adder 21 calculates a difference between the displacement detection signal and the analog target signal and outputs a deviation signal. The deviation signal is amplified by the servo amplifier 23 and supplied to the servo valve 1a. Accordingly, the actuator 1 operates so that the deviation signal becomes 0, and applies a displacement to the sample TP according to the target signal.

CPU13はその動作に必要な制御プログラムを記憶する
読み出し専用のメモリであるROM13aと、A/D変換器12、1
5、17、19などを介して入力するデジタル信号を一時的
に格納する他、入力したデジタル信号の処理などの際に
ワークエリアとして使用される読み書き自在のメモリで
あるRAM13bとを有する。そして、CPU13は、上記D/A変換
器22にデジタル目標信号を出力する他に、真空ポンプ31
及び加熱器32に対して制御信号を出力し、更にパーソナ
ルコンピュータ(P.C)41との間でデータバス42を介し
てデータの授受を行ってA/D変換器12を介して入力しRAM
13bに格納したデジタルデータをP.C41に転送したり、温
度、真空度、変位などの目標値などのデータをP.C41か
ら受け取る。
The CPU 13 includes a ROM 13a, which is a read-only memory for storing a control program necessary for the operation, and A / D converters 12, 1
In addition to temporarily storing digital signals input via 5, 17, 19, etc., it has a RAM 13b which is a readable / writable memory used as a work area when processing the input digital signals. Then, in addition to outputting the digital target signal to the D / A converter 22, the CPU 13
And outputs a control signal to the heater 32, and further exchanges data with a personal computer (PC) 41 via a data bus 42 and inputs the data via the A / D converter 12 to the RAM.
The digital data stored in 13b is transferred to P.C41, and data such as target values such as temperature, degree of vacuum, and displacement are received from P.C41.

なお、P.C41にはキーボード(K.B)41a、CRT41b、フ
ロッピーディスク(FD)ドライバ41c、プリンタ41dなど
が接続されている。
Note that a keyboard (KB) 41a, a CRT 41b, a floppy disk (FD) driver 41c, a printer 41d, and the like are connected to the PC 41.

次に、上述した材料試験機を使用して材料試験を行う
際に試料に加わる荷重を本発明の方法によって計測する
方法を第3図のタイミングチャートを参照して説明す
る。
Next, a method of measuring a load applied to a sample by the method of the present invention when performing a material test using the above-described material testing machine will be described with reference to a timing chart of FIG.

先ず、試料T・Pを真空チャンバ2内において試料載
置台1c上に載置固定する。これに前後してK・B41aのキ
ー操作によって、試験に必要な各種のデータ、試験真空
圧値、試験温度値、アクチュエータ1のピストンロッド
1bの変位目標値、荷重目標値などが入力され、これらの
データがFDドライバ41cに格納される。
First, the sample TP is mounted and fixed on the sample mounting table 1c in the vacuum chamber 2. Before and after this, various data required for the test, the test vacuum pressure value, the test temperature value, the piston rod of the actuator 1,
The displacement target value, load target value, etc. of 1b are input, and these data are stored in the FD driver 41c.

その後、真空ポンプ31を動作させて、真空チャンバ2
内の空気を排気すると、第3図(a)に示すように真空
チャンバ2内の圧力が低下する。真空チャンバ2内の圧
力は真空計8によって監視され、真空チャンバ2内の圧
力が試験真空圧値になるまでこの真空引き過程が行われ
る。このとき、真空チャンバ2内に一端が挿入されてい
る応力伝達軸4が真空チャンバ2内に吸引されるため、
荷重伝達軸4の他端が連結されている荷重センサ5は、
試料T・Pに荷重を加えていないにも拘らず、第3図
(b)に示すような負の荷重検出信号を出力して荷重零
点ドリフトの現象を示すようになる。
Thereafter, the vacuum pump 31 is operated, and the vacuum chamber 2
When the air in the chamber is exhausted, the pressure in the vacuum chamber 2 decreases as shown in FIG. The pressure in the vacuum chamber 2 is monitored by a vacuum gauge 8, and this evacuation process is performed until the pressure in the vacuum chamber 2 reaches a test vacuum pressure value. At this time, since the stress transmission shaft 4 whose one end is inserted into the vacuum chamber 2 is sucked into the vacuum chamber 2,
The load sensor 5 to which the other end of the load transmission shaft 4 is connected,
Although a load is not applied to the samples T and P, a negative load detection signal as shown in FIG.

第3図に示していないが、上記真空引き過程において
加熱器32も同時に動作させて真空チャンバ2内の温度を
試験温度値まで上昇させることが行われる。
Although not shown in FIG. 3, the heater 32 is simultaneously operated in the evacuation process to raise the temperature in the vacuum chamber 2 to a test temperature value.

真空チャンバ2内の圧力及び温度がそれぞれ試験真空
圧値及び試験温度値になったら、時点t1において目標変
位信号を出力して変位制御の下でアクチュエータ1を動
作させ、試料T・Pを載せたピストンロッド1bを任意の
速度で上昇移動し、試料T・Pを応力伝達軸4に近づけ
る。このときの変位センサ7の出力には、第3図(c)
に示すような変位信号が発生される。またこのとき、真
空チャンバ2内は試験真空圧値に達しているので、荷重
センサ5の出力は変化せず図示のように略一定値を保っ
ている。上記荷重センサ5の出力の荷重検出信号は適当
な周期でサンプリングされて収集され、RAM13b中に格納
される。
When the pressure and the temperature in the vacuum chamber 2 reached the test vacuum pressure value and the test temperature value, respectively, a target displacement signal was output at time t1, the actuator 1 was operated under displacement control, and the sample TP was placed. The piston rod 1b is moved upward at an arbitrary speed to bring the sample T / P closer to the stress transmission shaft 4. The output of the displacement sensor 7 at this time is shown in FIG.
A displacement signal as shown in FIG. Further, at this time, since the inside of the vacuum chamber 2 has reached the test vacuum pressure value, the output of the load sensor 5 does not change and is maintained at a substantially constant value as shown in the figure. The load detection signal output from the load sensor 5 is sampled and collected at an appropriate cycle and stored in the RAM 13b.

試料T・Pが時点t2において応力伝達軸4に接触する
と、荷重センサ5の出力が急激に変化するが、この急激
な変化によって、荷重センサ5の出力の荷重検出信号S
を微分した値(=ΔS/Δt)は第3図(d)に示すよう
に急激に立ち上がるので、この立上りを検出して試料T
・Pに荷重伝達軸4が接触したと判断することができ
る。このように試料T・Pに応力伝達軸4が接触する直
前にサンプリングした荷重値が荷重センサ5のドリフト
値として収集され、これが後の荷重検出信号を補正する
ための補正値に使用される。また試料T・Pに応力伝達
軸4が接触した後は、実際の試験が開始し、所定の速度
でアクチュエータ1のピストンロッド1bを上昇変位し、
この時の荷重センサ5の出力の検出荷重信号を試験デー
タとして収集する。この試験データの収集の際、上記補
正値が各サンプリング値に加算される。
When the sample T / P comes into contact with the stress transmission shaft 4 at the time t2, the output of the load sensor 5 changes suddenly. The sudden change causes the load detection signal S of the output of the load sensor 5 to change.
(= ΔS / Δt) rapidly rises as shown in FIG. 3 (d).
-It can be determined that the load transmission shaft 4 has contacted P. In this way, the load value sampled immediately before the stress transmission shaft 4 comes into contact with the sample T / P is collected as the drift value of the load sensor 5, and this is used as a correction value for correcting a subsequent load detection signal. After the stress transmission shaft 4 comes into contact with the sample T / P, the actual test starts, and the piston rod 1b of the actuator 1 is displaced upward at a predetermined speed,
The detected load signal of the output of the load sensor 5 at this time is collected as test data. When collecting the test data, the correction value is added to each sampling value.

そして、検出荷重信号が時点t3において予め定めた荷
重目標値Lになると、アクチュエータ1のピストンロッ
ド1bの上昇移動を停止し、このピストンロッド1bの位置
を変位制御の下で一定時間保持し、このとき時間と共に
変化(低下)する荷重センサ5の出力の荷重検出信号を
収集して、全歪みを一定に保った状態での応力の時間に
伴う減少を示す応力緩和曲線を求める。
When the detected load signal reaches the predetermined load target value L at the time point t3, the piston rod 1b of the actuator 1 stops moving upward, and the position of the piston rod 1b is held for a predetermined time under displacement control. A load detection signal of the output of the load sensor 5 that changes (decreases) with time is collected, and a stress relaxation curve indicating a decrease in stress with time in a state where the total strain is kept constant is obtained.

以上概略説明した荷重計測方法の詳細を、CPU13が予
め定めた制御プログラムに従って行う仕事を示す第4図
のフローチャートを参照して説明する。
The details of the load measurement method outlined above will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 showing work performed by the CPU 13 according to a predetermined control program.

CPU13は、試料T・Pを真空チャンバ2内に固定した
後のP・C41からのスタート指令に応じて動作を開始
し、その最初のステップS1においてイニシャライズを行
う。このイニシャライズにおいては、P・C41において
設定された各種の設定データを受け取ってRAM13b中の所
定のエリアに格納すると共に、アクチュエータ1のピス
トンロッド1bを所定のスタート位置に位置決めする動作
を行わせたり、後述する補正値を格納するRAM13b中のエ
リアをクリアするなどの仕事を行う。
The CPU 13 starts operating in response to a start command from the PC 41 after fixing the sample T • P in the vacuum chamber 2, and performs initialization in the first step S1. In this initialization, various setting data set in the PC 41 are received and stored in a predetermined area in the RAM 13b, and an operation of positioning the piston rod 1b of the actuator 1 at a predetermined start position is performed. It performs tasks such as clearing an area in the RAM 13b for storing a correction value described later.

その後ステップS2に進んで圧力、温度に関する目標値
を設定し、該目標値に基づいて真空ポンプ31及び加熱器
32を動作させる。そして、続くステップS3において真空
チャンバ2内の温度が目標温度に達したか否かを判定
し、判定がYESとなるのを待つ。ステップS3の判定がYES
となったらステップS4に進んで圧力が目標圧力に達した
か否かを判定する。ステップS4の判定がYESとなったら
ステップS5に進み、ここで漸増する変位目標信号を出力
することによってアクチュエータ1のピストンロッド1b
の上昇動作を開始させる。
Thereafter, the process proceeds to step S2, in which target values relating to pressure and temperature are set, and based on the target values, the vacuum pump 31 and the heater are set.
Make 32 work. Then, in the following step S3, it is determined whether or not the temperature in the vacuum chamber 2 has reached the target temperature, and the process waits until the determination becomes YES. YES in step S3
If it becomes, the process proceeds to step S4 to determine whether or not the pressure has reached the target pressure. If the determination in step S4 is YES, the process proceeds to step S5, in which a gradually increasing displacement target signal is output, whereby the piston rod 1b of the actuator 1 is output.
Start the ascent operation.

その後ステップS6に進み、ここで試料T・Pに応力伝
達軸4が接触したか否かを、荷重センサ5からの検出荷
重信号の微分値が急増したか否かによって判定する。ス
テップS6の判定がYESとなるとステップS7に進み、ここ
でステップS6の判定がYESとなる直前の検出荷重信号の
サンプリング値を補正値として決定し、この決定した補
正値をRAM13bの所定のエリアに格納する。
Thereafter, the process proceeds to step S6, where it is determined whether or not the stress transmission shaft 4 has come into contact with the sample T / P based on whether or not the differential value of the detected load signal from the load sensor 5 has increased rapidly. When the determination in step S6 becomes YES, the process proceeds to step S7, where the sampling value of the detected load signal immediately before the determination in step S6 becomes YES is determined as a correction value, and the determined correction value is stored in a predetermined area of the RAM 13b. Store.

なお、荷重センサ5からの検出荷重信号のサンプリン
グはサンプリング周期毎に実行される割込処理によって
行われ、その最初のステップS31において荷重信号をサ
ンプリングし、続くステップS32において補正値をサン
プリング値に加算し、この加算結果を次のステップS33
においてRAM13bの所定のエリアに格納してから割込処理
に入ったときの元のステップに戻る。上記ステップS32
において加算する補正値は上記ステップS7において決定
されたもので、その決定以前にはサンプリング値に加算
される補正値は0である。
Note that the sampling of the detected load signal from the load sensor 5 is performed by an interrupt process executed at each sampling cycle. In the first step S31, the load signal is sampled, and in the subsequent step S32, the correction value is added to the sampled value. Then, the result of this addition is used in the next step S33.
Then, the process returns to the original step at the time of entering the interrupt processing after being stored in a predetermined area of the RAM 13b. Step S32 above
The correction value to be added in is determined in step S7, and before the determination, the correction value added to the sampling value is zero.

ステップS7の実行後はステップS8に進み、ここで荷重
センサ5からの検出荷重信号に基づいて試料T・Pに加
わる荷重が所定値になったか否かを判定する。試料T・
Pに加えられる荷重が所定値になるとステップS9に進
み、ここでピストンロッド1bの上昇動作を停止してピス
トンロッド1bをその位置に保持する。その後ステップS1
0に進み、ここでピストンロッド1bの停止から所定時間
が経過したか否かを判定する。ステップS10の判定がYES
となったらステップS11に進み、ここで試験が当該ブロ
ックの最終ステージであったか否かを判定し、判定がNO
のときにはステップS12に進んでピストンロッド1bの上
昇動作を再開させた後、上記ステップS8に戻る。このス
テップS8における荷重判定は前回の荷重値と異なるもの
が使用されて、荷重が所定値になるまでピストンロッド
1bの上昇動作が継続して行われる。
After the execution of step S7, the process proceeds to step S8, where it is determined whether or not the load applied to the sample T / P has reached a predetermined value based on the detected load signal from the load sensor 5. Sample T
When the load applied to P reaches a predetermined value, the process proceeds to step S9, where the lifting operation of the piston rod 1b is stopped, and the piston rod 1b is held at that position. Then step S1
The process proceeds to 0, where it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the stop of the piston rod 1b. YES in step S10
If the condition is satisfied, the process proceeds to step S11, where it is determined whether or not the test was the final stage of the block.
In the case of, the process proceeds to step S12 to restart the lifting operation of the piston rod 1b, and then returns to step S8. In step S8, a load judgment different from the previous load value is used.
The ascending operation of 1b is continuously performed.

最終ステージの試験が終了してステップS11の判定がY
ESとなるとステップS13に進み、ここで試験が最終ブロ
ックであったか否かを判定する。ステップS13の判定がN
OのときにはステップS14に進んでピストンロッド1bの下
降動作を開始させてからステップS15に進む。ステップS
15においては、ピストンロッド1bがそのスタート位置に
戻ったか否かを変位センサ7からの検出変位信号を監視
することによって判定する。ステップS16の判定がYESと
なったらステップS16に進み、ここでピストンロッド1b
の下降動作を停止する。そしてその後ステップS17に進
んでステップS7において決定した補正値をクリアしてか
ら上記ステップS2に戻り、次のブロックの試験に移行す
る。
The final stage test is completed and the judgment in step S11 is Y
If it becomes ES, the process proceeds to step S13, where it is determined whether the test is the last block. The determination in step S13 is N
In the case of O, the process proceeds to step S14 to start the lowering operation of the piston rod 1b, and then proceeds to step S15. Step S
In 15, it is determined whether or not the piston rod 1b has returned to its start position by monitoring the detected displacement signal from the displacement sensor 7. If the determination in step S16 is YES, the process proceeds to step S16, where the piston rod 1b
Stop the descending operation of. Then, the process proceeds to step S17 to clear the correction value determined in step S7, and then returns to step S2 to move to the test of the next block.

そして上記ステップS13の判定がYESとなったとき、す
なわち最終ブロックの試験が終了したらステップS18に
進み、ここで上記ステップS33で収集したデータなどに
ついて所定の処理を行って一連の動作を終了する。な
お、図示フローチャートには変位センサ7からの検出変
位信号のサンプリングによって収集するためのステップ
を示していないが、実際には変位のサンプリング値も収
集格納されるようになっている。
When the determination in step S13 is YES, that is, when the test of the last block is completed, the process proceeds to step S18, where predetermined processing is performed on the data collected in step S33, and a series of operations is completed. Although the flowchart for illustration does not show the steps for collecting the detected displacement signal from the displacement sensor 7 by sampling, actually, the sampling value of the displacement is also collected and stored.

以上説明した荷重計測方法では、真空、高温環境を形
成する真空チャンバ2内において、真空チャンバ2外に
固定されたアクチュエータ1のピストンロッド1bからな
る可動部と、荷重センサ5からなる荷重検出手段に連結
された応力伝達軸4との間に試料T・Pを挟んで試料T
・Pに荷重を加え、かつ試料T・Pに加えられる荷重を
計測するようにしているために荷重センサ5の出力信号
にドリフト成分が生じるが、ピストンロッド1bと応力伝
達軸4との間に試料T・Pが挟まれていない状態から間
に試料を挟む状態へピストンロッド1bを移動する過程
で、荷重センサ5の出力信号を監視し、荷重センサ5の
出力信号の急激な変化によって試料T・Pへの応力伝達
軸4の接触を検出し、この検出の直前の荷重センサ5の
出力信号の値を補正値として保持し、この保持した補正
値をその後の荷重センサ5の出力信号に加算するように
しているので、試料T・Pに加えられる荷重の計測値は
ドリフト成分が補正されたものになる。
According to the load measuring method described above, in the vacuum chamber 2 forming a vacuum or high-temperature environment, the movable portion composed of the piston rod 1b of the actuator 1 fixed outside the vacuum chamber 2 and the load detecting means composed of the load sensor 5 are used. The sample T and the sample T are sandwiched between the connected stress transmission shaft 4 and the sample T.
A drift component occurs in the output signal of the load sensor 5 because a load is applied to P and the load applied to the sample T / P is measured, but between the piston rod 1b and the stress transmission shaft 4 In the process of moving the piston rod 1b from the state in which the sample T / P is not sandwiched to the state in which the sample is sandwiched, the output signal of the load sensor 5 is monitored. Detecting contact of the stress transmission shaft 4 with P, holding the value of the output signal of the load sensor 5 immediately before the detection as a correction value, and adding the held correction value to the output signal of the subsequent load sensor 5 Therefore, the measured value of the load applied to the sample T / P has a drift component corrected.

〔効果〕〔effect〕

以上説明したように本発明によれば、試料を挟む直前
の荷重信号の値を検出してこれを補正値として保持し、
この保持した補正値をその後の荷重信号に加算するよう
にしているので、真空チャンバを真空引きすることによ
り荷重信号に生じる零点ドリフトが人手による何らの調
整操作を行うことなく除去され、高精度の荷重計測を行
うことができる。
According to the present invention as described above, the value of the load signal immediately before the sample is sandwiched is detected and held as a correction value,
Since the held correction value is added to the subsequent load signal, the zero-point drift generated in the load signal by evacuating the vacuum chamber is removed without performing any manual adjustment operation, and high precision Load measurement can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による荷重計測方法が適用される材料試
験機の概略構成を示す図、 第2図は本発明による荷重計測方法が適用される材料試
験機の電気回路構成を示す図、 第3図は本発明による荷重計測方法を説明するためのタ
イミングチャート、 第4図は第2図中のCPUが予め定め制御プログラムに従
って行う仕事を示すフローチャート、 第5図は荷重緩和試験の概略を説明するためのタイミン
グチャートである。 1……アクチュエータ、1b……ピストンロッド(可動
部)、2……真空チャンバ、4……応力伝達軸(応力伝
達手段)、5……荷重センサ(荷重検出手段)、T・P
……試料。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a material testing machine to which a load measuring method according to the present invention is applied, FIG. 2 is a diagram showing an electric circuit configuration of a material testing machine to which a load measuring method according to the present invention is applied, 3 is a timing chart for explaining the load measuring method according to the present invention, FIG. 4 is a flowchart showing work performed by the CPU in FIG. 2 in accordance with a predetermined control program, and FIG. 5 is a schematic diagram of a load relaxation test. It is a timing chart for performing. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Actuator, 1b ... Piston rod (movable part), 2 ... Vacuum chamber, 4 ... Stress transmission shaft (Stress transmission means), 5 ... Load sensor (Load detection means), TP
……sample.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】真空、高温環境を形成する真空チャンバ
と、該真空チャンバ外に固定された荷重検出手段と、前
記真空チャンバ外に固定され、可動部の一端が前記真空
チャンバ内に挿入されているサーボ制御可能なアクチュ
エータと、一端が前記荷重検出手段に連結され、他端が
前記真空チャンバ内に挿入されている応力伝達手段とを
備え、前記アクチュエータの可動部の移動によって前記
可動部と前記応力伝達手段との間に試料を挟んで試料に
荷重を加え、かつ試料に加えられる荷重を計測するよう
にした材料試験機における荷重計測方法において、 前記アクチュエータの可動部と前記応力伝達手段との間
に試料が挟まれていない状態から間に試料を挟む状態へ
前記アクチュエータの可動部を移動し、 この過程で前記荷重検出手段の出力信号を監視し、 前記荷重検出手段の出力信号の急激な変化によって前記
アクチュエータの可動部と前記応力伝達手段との間に試
料が挟まれたことを検出し、 該検出の直前の前記荷重検出手段の出力信号の値を補正
値として保持し、 該保持した補正値をその後の荷重検出手段の出力信号に
加算して試料に加えられる荷重を計測する、 ことを特徴とする材料試験機における荷重計測方法。
A vacuum chamber for forming a vacuum and high-temperature environment, load detecting means fixed outside the vacuum chamber, and one end of a movable part fixed outside the vacuum chamber and inserted into the vacuum chamber. A servo-controllable actuator, one end of which is connected to the load detecting means, and the other end thereof includes a stress transmitting means inserted into the vacuum chamber, and the movable part of the actuator is moved by moving the movable part. A load measuring method in a material testing machine in which a load is applied to the sample with the sample interposed between the stress transmitting means and the load applied to the sample is measured, wherein the movable part of the actuator and the stress transmitting means The movable part of the actuator is moved from a state where no sample is sandwiched between the sample to a state where the sample is sandwiched between the sample, and in this process, the output signal of the load detecting means is moved. Monitoring that a sample has been caught between the movable part of the actuator and the stress transmitting means by a sudden change in the output signal of the load detecting means. Holding the value of the output signal as a correction value and adding the held correction value to a subsequent output signal of the load detection means to measure a load applied to the sample, wherein a load applied to the sample is measured. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015521734A (en) * 2012-06-13 2015-07-30 ハイジトロン, インク.Hysitron, Inc. Environmental conditioning assembly for mechanical testing at micron or nanoscale

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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