JP3137530B2 - 歪み速度コントロール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物質の破壊試験に使用
する荷重負荷装置等のための歪み速度コントロール装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の方法を概略的に示す。図３
（ａ）は、従来の荷重負荷用油圧シリンダーのピストン
変位の計測制御の構成を示すブロック図で荷重負荷装置
０１は対の荷重負荷用油圧シリンダー０２，０３のピス
トンロッド端の間に試料物質０４を挿入セットし、制御
部０５により油圧ポンプ０６をコントロールして油圧シ
リンダー０２，０３へバルブ０８，０９または０１０，
０１１管路を介して油圧を供給し、ピストンロッド部の
変位をセンサー０７等で計測して試料物質０４に生じる
歪み速度に合わせるように低速度で圧縮荷重（バルブ０
８，０１１を開、０９，０１０を閉）または引張荷重
（バルブ０８，０１１を閉、０９，０１０を開）を負荷
するようコントロールしていた。

【０００３】なお図３（ｂ）は同装置におけるピストン
変位状態を時間との関係で示すグラフである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで前述のような
従来のもののセンサー０７による変位の計測は、１μｍ
単位で間隔をおいた計測となり、その間のデータが取れ
ないため、ピストンコントロールが図３（ｂ）のように
階段状になってしまい、広い範囲の歪み速度に対応が困
難である。

【０００５】例えば、厚さ４０ｍｍの試料物質０４に発
生する歪み量は、４×１／１０００ｍｍ乃至４×１／１
００００００００ｍｍ／ｓｅｃ、（１４．４ｍｍ〜０．
０００１４４ｍｍ／Ｈｒ）程度になるが、この全範囲、
特に微少変位測定範囲は、１μｍ単位のピストン変位計
測ではスムースにピストンコントロールを対応させるこ
とが困難である。

【０００６】本発明は、上記従来技術の不具合点を解消
し、試料物質の広い範囲の歪み速度に対応できるように
するとともに、ピストンコントロールを滑らかに行うよ
うにすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の構成として本発明の歪み速度コントロール装置は、試
料を挾んで対向配置した荷重負荷用油圧シリンダーのピ
ストン速度をコントロールして試料を定歪み速度で圧縮
または引張る装置において、該装置の駆動用油圧ポンプ
と前記荷重負荷用油圧シリンダーとの間に複数段の油圧
増圧シリンダーを具備し、これら油圧増圧シリンダーは
それぞれ、駆動ピストン室と増圧ピストン室とを有し、
上段側の油圧増圧シリンダーの増圧ピストン室と下段側
の油圧増圧シリンダーの駆動ピストン室とを接続管によ
って接続するとともに、前記駆動用油圧ポンプと前記各
油圧増圧シリンダーをパイパス接続回路により切替え可
能に接続して設け、圧油吐出量を減速された速度下でコ
ントロールするよう構成したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記のように構成した本発明の歪み速度コント
ロール装置によれば、荷重負荷用油圧シリンダーのため
の駆動用油圧ポンプから調節された流量（リットル／
分）で供給する圧油は、複数の油圧増圧シリンダーを段
階的に直列に経由して荷重負荷用油圧シリンダーへ送ら
れる時に、各油圧増圧シリンダーの増圧率を積算した最
も高い圧力に増圧され且つ最も減速された遅い速度で荷
重負荷用油圧シリンダーへ供給される。

【０００９】従って荷重負荷用油圧シリンダーは、充分
高い油圧力による非常に遅い速度で連続的に伸び又は縮
み変位し、試料に緩い直線状の負荷を与えられる。そし
て、この状態下で駆動用油圧ポンプの流量を調節制御す
ることにより、試料の歪み速度に合わせて自由に正確に
荷重負荷用油圧シリンダーのピストン変位をコントロー
ルすることが可能になる。

【００１０】荷重負荷用油圧シリンダーが必要とする油
圧力に応じ、駆動用油圧ポンプから調節された流量の圧
油をバルブの切替えでバイパス回路を通し、個別の油圧
増圧シリンダーまたは少数の油圧増圧シリンダーを順に
経由して供給し、同様にピストン変位のコントロールを
行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について詳細
に説明する。図１は、本発明にかかる歪み速度コントロ
ール装置の実施例の構成を示すダイヤグラム図、図２は
同装置による荷重負荷用油圧シリンダーのピストン変位
の状態を示すグラフである。

【００１２】図１において、１は高圧高温下で操作され
る荷重負荷装置、２は荷重負荷装置１に設けた一対の荷
重負荷用油圧シリンダー、３は荷重を負荷される試料、
４は荷重負荷用シリンダー２に接続された歪み速度コン
トロール装置、また、２ａは荷重負荷シリンダー２のピ
ストンロッド部の変位を検出し、その信号を歪み速度コ
ントロール装置４へフィードバックするセンサーであ
る。

【００１３】つぎに、歪み速度コントロール装置の構成
について説明すると、５，６及び７は歪み速度コントロ
ール装置４に使用する３組の油圧増圧シリンダー、８は
流量コントロール型の駆動用油圧ポンプ、９は同駆動用
油圧ポンプ８より低圧／低流量の一定圧の駆動用油圧ポ
ンプである。

【００１４】油圧増圧シリンダー５は、断面比１００
０：１に構成した駆動ピストン室１０と増圧ピストン室
１１を有し、各ピストン室１０，１１内に共通軸１２上
に設けたピストン１３，１４を係合させている。

【００１５】他の油圧増圧シリンダー６及び７は、断面
比を１００：１及び１０：１に構成した同様のピストン
室１０，１１とピストン１３，１４を設けている。

【００１６】１５は駆動用油圧ポンプ８と第１段油圧増
圧シリンダー５の駆動ピストン室１０間を接続する接続
管、１６は増圧部用駆動油圧ポンプ９と３組の油圧増圧
シリンダー５〜７の増圧ピストン室１１を並列に接続す
る増圧油供給管、１７は第１段油圧増圧シリンダー５の
増圧ピストン室１１と第２段油圧増圧シリンダー６の駆
動ピストン室１０間を接続する接続管、１８は第２段油
圧増圧シリンダー６の増圧ピストン室１１と第３段油圧
増圧シリンダー７の駆動ピストン室１０を接続する接続
管、１９は第３段油圧増圧シリンダー７の増圧ピストン
室１１と一対の荷重負荷用油圧シリンダー２を接続する
接続管、２０は油圧ポンプ８から接続管１７，１８及び
１９へ接続したバイパス管、２１，２２及び２３は接続
管１５，１７及び１８上に設けた電磁切替弁、２４〜２
９は増圧油供給管１６の各増圧ピストン室１１近くに設
けた開閉弁、３０〜３５は接続管１７，１８及び１９の
各増圧ピストン室１１近くに設けた開閉弁、３６〜４０
はバイパス管２０上に設けた接続系変更用の開閉弁であ
る。又４１は接続管１５の油圧ポンプ８近くに設けた管
路切替弁、４２は増圧油供給管１６の分岐部に設けた開
閉弁である。

【００１７】以下、本実施例装置の作用について説明す
ると、油圧増圧シリンダー５〜７の各駆動ピストン室１
０と増圧ピストン室１１内は常時油圧ポンプ８及び９が
供給した圧油で満たされている。

【００１８】接続管１５上の管路切替弁４１を開にし、
ポンプ８を起動すると、油圧ポンプ８は必要な一定の圧
力例えば３５ｋｇ／ｃｍ² の圧油を０．１〜２リッター
／分程度の流量範囲で調節された流量の圧油を第１段油
圧増圧シリンダー５の駆動ピストン室１０へ送る。同時
に油圧ポンプ９を起動し開閉弁４２を開く。

【００１９】電磁切替弁２１〜２３は一斉に切替え操作
され、図のようにピストン１３を左送りするポートに切
換えた状態下では、開閉弁２４，２６，２８，３１，３
３，３５が開、開閉弁２５，２７，２９，３０，３２，
３４が閉に操作される。

【００２０】また、油圧増圧シリンダー５〜７を直列接
続して使用する場合は、更に開閉弁３６〜４０が閉に保
たれる。

【００２１】第１段油圧増圧シリンダー５のピストン１
３が左送りされると、ピストン室１０内の油圧力はピス
トン室１０と１１の断面比に逆比例して左側ピストン室
１１内の圧油が１０００倍に増圧され、増圧され１／１
０００の流量となった少量の圧油が、弁３１、接続管１
７及び電磁弁２２を通って第２段油圧増圧シリンダー６
の駆動ピストン室１０に入り、駆動ピストン１３を左送
りし、その送り量分だけ左側増圧室１１内の圧油を更に
１００倍に増圧し、更に１／１００の流量となった圧油
が、弁３３、接続管１８及び電磁弁２３を通って第３段
油圧増圧シリンダー７の駆動ピストン室１０へ入り、第
３段油圧増圧シリンダー７のピストン１３を左送りして
左側増圧室１１内の圧油を更に１０倍に増圧し、更に１
／１０の流量となった圧油が、弁３５、接続管１９を経
て荷重負荷用油圧シリンダー２へ送られる。

【００２２】電磁切替弁２１〜２３の逆ポートへの切替
えでは上記と逆の開閉弁の切替えで同様の増圧された少
量の圧油の送りが連続されることによって荷重負荷用油
圧シリンダー２のピストン送りを非常に低速度で伸びま
たは縮み変位させられるようになる。そして油圧ポンプ
８の流量を調節しコントロールすることにより、シリン
ダー２のピストン送りを更に増減調節できるようにな
る。

【００２３】また、管路切替弁４１を閉にし、バイパス
管２０の弁３６，３７を開にして運転すると、第２、第
３油圧増圧シリンダー６〜７による増圧で１０００倍に
増圧された少量の高圧油が荷重負荷用油圧シリンダー２
へ送られる。

【００２４】また、管路切替弁４１を閉にし、バイパス
管２０の弁３６，３８及び３９を開にし、弁３７及び４
０を閉にして運転すると、第３油圧増圧シリンダー７だ
けを経由して１０倍に増圧された少量の高圧油が荷重負
荷用油圧シリンダー２へ送られる。

【００２５】同様に、管路切替弁４１を閉にし、バイパ
ス管２０の弁３６，３８，４０だけを開にして運転する
と、油圧ポンプ８の吐出する圧油を直接荷重負荷用油圧
シリンダー２へ送ることもできる。

【００２６】上述した各油圧増圧シリンダー５〜７の増
圧率は、例示した以外に適宜の率に構成されたものを使
用しても良く、油圧増圧シリンダーの数も更に増加して
設けられても良い。

【００２７】上述した装置によると、荷重負荷用油圧シ
リンダー２へ高圧に増圧された圧油が少ない一定送り量
を保持して連続して荷重負荷用油圧シリンダー２へ供給
されるから、荷重負荷用油圧シリンダー２のピストンの
伸縮変位は図２に示すように時間を掛けて著しい低速下
で一定速度を保持させた滑らかな変位を実現することが
可能になる。

【００２８】また、荷重負荷用油圧シリンダー２側が必
要とする任意の圧力に圧油供給側を自由に調整して対応
し得る効果がある。

【００２９】以上本発明の１実施例につき縷々説明した
が、本発明は前記実施例に限定されるものでなく本発明
技術思想の範囲内において種々設計変更が可能であり、
それらは何れも本発明の技術的範囲に属する。

【００３０】

【発明の効果】本発明の歪み速度コントロール装置によ
れば、荷重負荷用油圧シリンダーのための駆動用油圧ポ
ンプから供給される圧油は、複数の油圧増圧シリンダー
を段階的に直列に経由して荷重負荷用油圧シリンダーへ
送られる時に、各油圧増圧シリンダーの増圧率を積算し
た最も高い圧力に増圧され且つ最も減速された遅い速度
で荷重負荷用油圧シリンダーへ供給される。 従って荷重
負荷用油圧シリンダーは、充分高い油圧力による非常に
遅い速度で連続的に伸び又は縮み変位し、試料に緩い直
線状の負荷を与えられる。そして、この状態下で駆動用
油圧ポンプの流量を調節制御することにより、試料の歪
み速度に合わせて自由に正確に荷重負荷用油圧シリンダ
ーのピストン変位をコントロールすることが可能にな
る。 また、荷重負荷用油圧シリンダーが必要とする油圧
力に応じ、駆動用油圧ポンプから調節された流量の圧油
をバルブの切替えでバイパス回路を通し、個別の油圧増
圧シリンダーまたは少数の油圧増圧シリンダーを順に経
由して供給し、同様にピストン変位のコントロールを行
うことができる。 このように本発明によれば、荷重負荷
用シリンダーへ供給する圧油を高圧に少流量に調節して
定圧力／定流量供給することを可能にし、滑らかな、極
低速度でのピストン伸縮変位制御を広い対象範囲で行え
る装置を提供する効果を奏したもので、極めて有益であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例装置の構成を示すダイヤグラ
ム図である。

【図２】図１の装置による荷重負荷用油圧シリンダーの
ピストン変位の状態を示すグラフである。

【図３】（ａ）は従来の荷重負荷用油圧シリンダーのピ
ストン変位の計測制御の構成を示すブロック図、（ｂ）
はピストン変位状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 荷重負荷装置 ２ 荷重負荷用シリンダー ３ 試料 ４ 歪み速度コントロール装置 ５，６，７ 油圧増圧シリンダー ８ 駆動用油圧ポンプ ９ 増圧部用駆動油圧ポンプ １０ 駆動ピストン室 １１ 増圧ピストン室 １２ 共通軸 １３，１４ ピストン １５，１７，１８，１９ 接続管 １６ 増圧油供給管 ２０ バイパス管 ２４〜４０，４２ 開閉弁 ４１ 管路切替弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を挾んで対向配置した荷重負荷用油
   圧シリンダーのピストン速度をコントロールして試料を
   定歪み速度で圧縮または引張る装置において、該装置の
   駆動用油圧ポンプと前記荷重負荷用油圧シリンダーとの
   間に複数段の油圧増圧シリンダーを具備し、これら油圧
   増圧シリンダーはそれぞれ、駆動ピストン室と増圧ピス
   トン室とを有し、上段側の油圧増圧シリンダーの増圧ピ
   ストン室と下段側の油圧増圧シリンダーの駆動ピストン
   室とを接続管によって接続するとともに、前記駆動用油
   圧ポンプと前記各油圧増圧シリンダーをパイパス接続回
   路により切替え可能に接続して設け、圧油吐出量を減速
   された速度下でコントロールするよう構成したことを特
   徴とする歪み速度コントロール装置。