JP3246077B2 - 材料試験機 - Google Patents

材料試験機

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JP3246077B2 JP12619593A JP12619593A JP3246077B2 JP 3246077 B2 JP3246077 B2 JP 3246077B2 JP 12619593 A JP12619593 A JP 12619593A JP 12619593 A JP12619593 A JP 12619593A JP 3246077 B2 JP3246077 B2 JP 3246077B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、供試体取り付け時に供
試体に加わる過負荷を防止するようにした電気・油圧サ
ーボ式材料試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】電気・油圧サーボ弁により油圧アクチュ
エータを駆動し、供試体に負荷してその荷重−変位特性
を測定する電気・油圧サーボ式材料試験機が知られてい
る。図3は従来の電気・油圧サーボ式材料試験機の構成
例を示す。この電気・油圧サーボ式材料試験機10は、
基台10a上に立設した一対の支柱10b,10cにク
ロスヘッド10dを横架して負荷枠LFが形成され、こ
の負荷枠LF内の治具10e,10fに供試体SPが設
置される。供試体SPは、電気・油圧サーボ弁10gに
より制御される油圧アクチュエータ10hによって負荷
され、ロードセル11により供試体SPに負荷される荷
重が測定されるとともに、作動トランス12により油圧
アクチュエータのピストンストロークが測定される。
【0003】制御回路20は、ロードセル11からアン
プ13を介して荷重信号を入力するとともに、作動トラ
ンス12からアンプ14を介してストローク信号を入力
する。そして、試験条件入力部22で設定された試験条
件に応じた供試体SPの負荷パターン波形を発生し、こ
の負荷パターン波形と検出された荷重信号とに基づい
て、供試体SPに印加される荷重が設定された負荷パタ
ーン波形になるようにフィードバック制御を行い、リレ
ー接点21aを介してサーボ弁10gへ制御信号を出力
する。サーボ弁10gは、この制御信号に従って不図示
の油圧源から圧送される作動油の方向と流量を制御す
る。これにより、油圧アクチュエータ10hのピストン
が駆動され、ピストンロッドに連結された治具10fが
昇降して供試体SPが負荷される。一方、試験中にロー
ドセル11および作動トランス12によってそれぞれ検
出された荷重およびストロークは、制御回路20で処理
されて不図示のレコーダーへ出力され、荷重−ひずみ曲
線などがグラフ化して表示される。
【0004】ところで、供試体SPを治具10e,10
fに取り付ける時は、試験条件入力部22により供試体
取付けモードが設定される。制御回路20は、供試体取
付けモードが設定されるとリレー21をオンし、供試体
取付け用制御回路30をリレー接点21aを介して電気
・油圧サーボ弁10gへ接続する。
【0005】供試体取付け用制御回路30は、ロータリ
ーエンコーダ31、過負荷検出回路32、ゲート33、
カウンタ34、D/A変換器35、加算器36および演
算アンプ37から構成される。過負荷検出回路32は、
制御回路20を介して得られた供試体SPの荷重信号が
予め設定された値を越えるとローレベルの信号をゲート
33へ出力する。カウンタ34はロータリーエンコーダ
31からのパルス信号をカウントし、D/A変換器35
はカウンタ34のカウント値に応じたレベルのストロー
ク指令信号を出力する。加算器36は、このストローク
指令信号と作動トランス12からのストロークフィード
バック信号とを比較し、その差分を演算アンプ37へ出
力する。演算アンプ37は、ストローク指令信号とスト
ロークフィードバック信号との偏差を増幅し、リレー接
点21aを介して電気・油圧サーボ弁10gへ出力す
る。
【0006】過負荷検出回路32は、供試体SPの荷重
が設定値を越えるまでハイレベルの信号をゲート33へ
出力している。これにより、ロータリーエンコーダ31
から出力されたパルス信号はゲート33を通過してカウ
ンタ34へ送られ、カウンタ34およびD/A変換器3
5によりロータリーエンコーダ31で設定されたストロ
ークに応じたレベルのストローク指令信号が加算器36
へ入力される。このストローク指令信号は、加算器36
および演算アンプ37で作動トランス12からのストロ
ークフィードバック信号と比較演算され、制御信号が生
成される。この制御信号はリレー接点21aを介して電
気・油圧サーボ弁10gへ出力され、油圧アクチュエー
タ10hのピストンストロークがロータリーエンコーダ
31で設定されたストローク指令値になるように油圧ア
クチュエータ10hが駆動制御される。
【0007】一方、供試体SPの荷重が設定値を越える
と、過負荷検出回路32はローレベル信号をゲート33
へ出力する。この結果、ロータリーエンコーダ31から
出力されたパルス信号はゲート33で阻止され、カウン
タ34のカウント値が一定となって、D/A変換器35
から出力されるストローク指令信号も一定となる。加算
器36および演算アンプ37は、油圧アクチュエータ1
0hのピストンストロークがストローク指令値になるよ
うに電気・油圧サーボ弁10gを制御するので、油圧ア
クチュエータ10hのピストンがそのストローク指令値
の位置で停止する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の材料試験機では、油圧アクチュエータのピスト
ンをストローク制御して供試体の取付けを行っているの
で、ストローク制御系に存在する遅れ時間のために、供
試体の荷重が設定値を越えたことが検出された時点です
ぐにピストンが停止されず、遅れ時間分だけピストンが
移動し続けて供試体に過負荷がかかるという問題があ
る。
【0009】本発明の目的は、供試体取り付け時に供試
体に加わる過負荷を防止するようにした材料試験機を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の実施例の構成を示
す図1に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、油
圧源からの作動油をサーボ弁10gで制御することによ
り駆動される油圧アクチュエータ10hと、この油圧ア
クチュエータ10hにより供試体SPに負荷される荷重
を検出する荷重検出手段11と、油圧アクチュエータ1
0hのピストンストロークを検出するストローク検出手
段12とを備えた材料試験機に適用される。そして、任
意の時点におけるストローク検出手段12の検出ストロ
ークを保持する保持手段41と、供試体SPの取り付け
モードにおけるサーボ弁10gの出力流量を設定する流
量設定手段42と、荷重検出手段11の検出荷重が所定
値以下の時は、サーボ弁10gの出力流量が流量設定手
段42の設定流量になるようにサーボ弁10gを制御
し、荷重検出手段11の検出荷重が所定値を越えた時
に、いったん流量設定手段42の設定流量をゼロにする
とともに、その時点のストローク検出手段12の検出ス
トロークを保持手段41に保持させ、それ以後、油圧ア
クチュエータ10hのピストンストロークが保持手段4
1の保持ストロークになるようにサーボ弁10gを制御
する制御手段43〜46とを備え、これにより、上記目
的を達成する。
【0011】
【作用】供試体SPに負荷される荷重が所定値以下の時
は、サーボ弁10gの出力流量が設定流量になるように
サーボ弁10gを制御し、油圧アクチュエータ10hを
駆動する。供試体SPの荷重が所定値を越えると、いっ
たん設定流量をゼロにするとともに、その時点のストロ
ーク検出手段12の検出ストロークを保持する。それ以
後、油圧アクチュエータ10hのピストンストロークが
保持ストロークになるようにサーボ弁10gのストロー
ク制御を行う。これによって、供試体SPの荷重が所定
値を越えた時に、サーボ弁10gの出力流量がゼロにな
るように制御され、油圧アクチュエータのピストンが瞬
時に停止して供試体SPに過負荷がかかることが防止さ
れる。また、それ以後は油圧アクチュエータ10hのピ
ストンがストローク制御されるので、ピストンストロー
クは保持手段41の保持ストロークに維持され、サーボ
弁10gのゼロ調整がずれていてもピストンが不所望に
移動するようなことがない。
【0012】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やす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。
【0013】
【実施例】
−第1の実施例− 図1は第1の実施例の構成を示す。なお、供試体取付け
用制御回路40以外の構成は図3に示す構成と同様であ
るので、同様な機器に対しては同一の符号を付して相違
点を中心に説明する。この第1の実施例に用いられる供
試体取付け用制御回路40は、サンプルホールド回路4
1、流量設定器42、過負荷検出回路43、リレー4
4、加算器45および演算アンプ46から構成される。
サンプルホールド回路41は、通常はアンプ14から入
力されるストローク信号をそのまま加算器45へ出力
し、過負荷検出回路43から保持信号が供給されると、
その時点で入力されているストローク信号を保持し、加
算器45へ出力する。なお、過負荷検出回路43による
保持信号の供給が停止されると通常の動作に戻る。流量
設定器42は、電気・油圧サーボ弁10gの圧油の方向
と流量を設定する設定器であり、流量ゼロのゼロ点42
aより時計回転方向に廻すと油圧アクチュエータ10h
のピストンが下降する方向、すなわち供試体SPが伸張
される方向にサーボ弁10gの圧油が流れ、反対にゼロ
点42aより反時計回転方向に廻すとピストンが上昇す
る方向、すなわち供試体SPが圧縮される方向にサーボ
弁10gの圧油が流れる。過負荷検出回路43は、制御
回路20を介して得られた供試体SPの荷重信号が予め
設定された値以下の時はリレー44をオンし、荷重信号
が設定値を越えるとリレー44をオフするとともに、サ
ンプルホールド回路41へ保持信号を出力する。
【0014】試験条件入力部22により供試体取付けモ
ードが設定されると、制御回路20は、リレー21をオ
ンして供試体取付け用制御回路40をリレー接点21a
を介して電気・油圧サーボ弁10gへ接続する。過負荷
検出回路43は、供試体SPの荷重が設定値以下の時は
リレー44をオンしているので、リレー接点44aが閉
路し、リレー接点44bが開路している。つまり、供試
体SPの荷重が設定値以下の時は、流量設定器42の設
定信号がリレー接点44a,21aを介して電気・油圧
サーボ弁10gへ供給され、サーボ弁10gの圧油の方
向と流量が設定値になるように制御される。
【0015】供試体SPの荷重が設定値を越えると、過
負荷検出回路43は、リレー44をオフするとともにサ
ンプルホールド回路41へ保持信号を出力する。これに
よりリレー接点44aが開路するので、流量設定器42
からサーボ弁10gへ供給される設定信号がゼロとな
り、サーボ弁10gの圧油の流量がゼロとなる。この結
果、油圧アクチュエータ10hのピストンの移動が瞬時
に停止する。またこの時、サンプルホールド回路41は
作動トランス12により検出されたストロークを保持
し、加算器45へ出力する。この保持ストロークは、加
算器45および演算アンプ46でアンプ14からのスト
ロークフィードバック信号と比較演算され、制御信号が
生成される。この制御信号は、リレー接点44b,21
aを介して電気・油圧サーボ弁10gへ出力され、油圧
アクチュエータ10hのピストンストロークが保持スト
ロークになるように油圧アクチュエータ10hが駆動制
御される。
【0016】このように、供試体SPの荷重が予め設定
した値以下の時は、電気・油圧サーボ弁10gへ設定流
量の信号を供給し、設定流量で油圧アクチュエータ10
hを駆動し、供試体SPの荷重が設定値を越えると、い
ったん設定流量をゼロにするとともに、その時点のピス
トンストロークを保持し、それ以後、ピストンストロー
クが保持ストロークになるように油圧アクチュエータ1
0hを駆動制御するようにしたので、供試体SPの荷重
が設定値を越えた時に油圧アクチュエータ10hのピス
トンが瞬時に停止され、供試体SPに過負荷がかかるこ
とが防止される。また、それ以後、サーボ弁10gのゼ
ロ調整がずれていても油圧アクチュエータ10hのピス
トンが不所望に移動するようなことがない。
【0017】−第2の実施例− 図2は第2の実施例の構成を示す。なお、図1および図
3に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付し
て相違点を中心に説明する。この第2の実施例では、供
試体取付け用制御回路40Aの流量設定器42に、流量
設定器42をゼロ点42aに設定すると閉路する接点4
7が設けられる。この接点47が閉路すると、過負荷検
出回路43Aにローレベルの信号が供給される。過負荷
検出回路43Aは、供試体SPの荷重信号が予め設定さ
れた値を越えるか、あるいは流量設定器42がゼロ点4
2aに設定されて接点47を介してローレベルの信号が
供給されると、リレー44をオフするとともに、サンプ
ルホールド回路41へ保持信号を出力する。
【0018】この第2の実施例では、上述した第1の実
施例の動作に加え、供試体SPの取付け時にオペレータ
ーが流量設定器42をゼロ点42aに戻すと、リレー4
4がオフされるとともに、サンプルホールド回路41へ
保持信号が出力され、その時点のストローク信号が保持
される。これによって、流量設定器42をゼロ点42a
に戻した時に、瞬時に油圧アクチュエータ10hのピス
トンの移動が停止されるとともに、それ以後、油圧アク
チュエータ10hのピストンストロークが保持ストロー
クになるように油圧アクチュエータ10hが駆動制御さ
れる。
【0019】このように、流量がゼロに設定されたこと
を検出する接点47を流量設定器42に設け、流量がゼ
ロ設定されるまでは、電気・油圧サーボ弁10gへ設定
流量の信号を供給して設定流量で油圧アクチュエータ1
0hを駆動し、流量がゼロに設定されると、その時点の
ピストンストロークを保持し、それ以後、ピストンスト
ロークが保持ストロークになるように油圧アクチュエー
タ10hを駆動制御するようにしたので、上述した第1
の実施例の効果に加え、流量がゼロに設定された時に油
圧アクチュエータ10hのピストンが瞬時に停止され、
それ以後、サーボ弁10gのゼロ調整がずれていても油
圧アクチュエータ10hのピストンが不所望に移動する
ようなことがない。
【0020】以上の実施例の構成において、電気・油圧
サーボ弁10gがサーボ弁を、油圧アクチュエータ10
hが油圧アクチュエータを、ロードセル11が荷重検出
手段を、作動トランス12がストローク検出手段を、サ
ンプルホールド回路41が保持手段を、流量設定器42
が流量設定手段を、過負荷検出回路43、リレー44、
加算器45および演算アンプ46が制御手段をそれぞれ
構成する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、供
試体に負荷される荷重が所定値以下の時は、サーボ弁の
出力流量が設定流量になるようにサーボ弁を制御して油
圧アクチュエータを駆動し、供試体の荷重が所定値を越
えると、いったん設定流量をゼロにするとともに、その
時点のストローク検出手段の検出ストロークを保持し、
それ以後、油圧アクチュエータのストロークが保持スト
ロークになるようにサーボ弁を制御するようにしたの
で、供試体の荷重が所定値を越えた時に、油圧アクチュ
エータのピストンが瞬時に停止して供試体に過負荷がか
かることが防止される上に、それ以後、サーボ弁のゼロ
調整がずれていても、油圧アクチュエータのピストンが
一定の位置に維持され、不所望に移動するようなことが
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の構成を示すブロック図。
【図2】第2の実施例の構成を示すブロック図。
【図3】従来の材料試験機の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
10A,10B 材料試験機 10a 基台 10b,10c 支柱 10d クロスヘッド 10e,10f 治具 10g 電気・油圧サーボ弁 10h 油圧アクチュエータ LF 負荷枠 SP 供試体 20 制御回路 21,44 リレー 21a,44a,44b リレー接点 22 試験条件設定部 40,40A 供試体取付け用制御回路 41 サンプルホールド回路 42 流量設定器 42a ゼロ点 43,43A 過負荷検出回路 45 加算器 46 演算アンプ 47 接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−180343(JP,A) 特開 平3−251734(JP,A) 特開 昭63−284450(JP,A) 特開 昭63−300936(JP,A) 特開 昭61−155722(JP,A) 特開 昭62−231304(JP,A) 実開 昭55−100151(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 3/10 F15B 11/028 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧源からの作動油をサーボ弁で制御す
    ることにより駆動される油圧アクチュエータと、この油
    圧アクチュエータにより供試体に負荷される荷重を検出
    する荷重検出手段と、前記油圧アクチュエータのピスト
    ンストロークを検出するストローク検出手段とを備えた
    材料試験機において、任意の時点における前記ストロー
    ク検出手段の検出ストロークを保持する保持手段と、前
    記供試体の取り付けモードにおける前記サーボ弁の出力
    流量を設定する流量設定手段と、前記荷重検出手段の検
    出荷重が所定値以下の時は、前記サーボ弁の出力流量が
    前記流量設定手段の設定流量になるように前記サーボ弁
    を制御し、前記荷重検出手段の検出荷重が前記所定値を
    越えた時に、いったん前記流量設定手段の設定流量をゼ
    ロにするとともに、その時点の前記ストローク検出手段
    の検出ストロークを前記保持手段に保持させ、それ以
    後、前記油圧アクチュエータのピストンストロークが前
    記保持手段の保持ストロークになるように前記サーボ弁
    を制御する制御手段とを備えることを特徴とする材料試
    験機。
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