JP3368183B2 - 材料試験機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は試験機本体に装着さ
れた試料に対して油圧サーボ系を介して負荷を加えて該
試料の性質を計測する材料試験機に係り、特に試験機本
体への試料の装着を、該試料に過大な負荷を加えること
なく簡単に行うことのできる動作モードを備えた電気油
圧サーボ型の材料試験機に関する。
れた試料に対して油圧サーボ系を介して負荷を加えて該
試料の性質を計測する材料試験機に係り、特に試験機本
体への試料の装着を、該試料に過大な負荷を加えること
なく簡単に行うことのできる動作モードを備えた電気油
圧サーボ型の材料試験機に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近時、各種試料に対する適用範囲
が広く、しかも精度の高い制御が可能なことから、図１
に示すように構成された閉ループ式の電気油圧サーボ型
の材料試験機が注目されている。この材料試験機は、概
略的にはロードセル１を介してフレーム２と油圧シリン
ダからなるアクチュエータ３との間に各種試料である試
験片Ｓを保持し、油圧源４からサーボ弁５を介して与え
られる圧力油（油圧）を用いてアクチュエータ３を駆動
し、これによって前記試験片Ｓに負荷を加える如く構成
される。即ち、概略的には試験機本体に装着した試料Ｓ
に対し、油圧サーボ系を介して荷重や変位、または歪み
を加える如く構成される。
が広く、しかも精度の高い制御が可能なことから、図１
に示すように構成された閉ループ式の電気油圧サーボ型
の材料試験機が注目されている。この材料試験機は、概
略的にはロードセル１を介してフレーム２と油圧シリン
ダからなるアクチュエータ３との間に各種試料である試
験片Ｓを保持し、油圧源４からサーボ弁５を介して与え
られる圧力油（油圧）を用いてアクチュエータ３を駆動
し、これによって前記試験片Ｓに負荷を加える如く構成
される。即ち、概略的には試験機本体に装着した試料Ｓ
に対し、油圧サーボ系を介して荷重や変位、または歪み
を加える如く構成される。
【０００３】しかして上記負荷により試験片Ｓに加えら
れた荷重（実荷重）は前記ロードセル１によって検出さ
れ、また上記負荷の印加によって試験片Ｓに生じる変位
は、アクチュエータ３の作動量（変位量）として変位計
６により検出され、更に荷重の印加によって試験片Ｓに
生じる歪みは該試験片Ｓに貼付された歪ゲージ７により
検出される。マイクロコンピュータ等によって構成され
る制御部８は、上記の如く検出される荷重や変位，歪み
をそれぞれ入力し、例えばロードセル１によって検出さ
れる実荷重と荷重目標値との偏差が零（０）となるよう
にサーボアンプ９を介してサーボ弁５の作動をフィード
バック制御する。このようなフィードバック制御系によ
り、油圧駆動されるアクチュエータ３がサーボ制御され
て前記試験片Ｓに加えられる負荷（荷重）が調整され
る。
れた荷重（実荷重）は前記ロードセル１によって検出さ
れ、また上記負荷の印加によって試験片Ｓに生じる変位
は、アクチュエータ３の作動量（変位量）として変位計
６により検出され、更に荷重の印加によって試験片Ｓに
生じる歪みは該試験片Ｓに貼付された歪ゲージ７により
検出される。マイクロコンピュータ等によって構成され
る制御部８は、上記の如く検出される荷重や変位，歪み
をそれぞれ入力し、例えばロードセル１によって検出さ
れる実荷重と荷重目標値との偏差が零（０）となるよう
にサーボアンプ９を介してサーボ弁５の作動をフィード
バック制御する。このようなフィードバック制御系によ
り、油圧駆動されるアクチュエータ３がサーボ制御され
て前記試験片Ｓに加えられる負荷（荷重）が調整され
る。
【０００４】尚、この電気油圧サーボ制御系は、図２に
示すようにフィードバック制御系を構成する閉ループを
なすブロック線図として表現される。即ち、この制御系
は負荷（荷重または変位）に対する制御目標値と、検出
アンプ８ａを介して検出される試験片（負荷）Ｓに対す
る制御量（実荷重または実変位）との偏差Δを偏差器８
ｂを介して求め、所定の制御ゲインが設定されたコント
ローラ８ｃの下で上記偏差Δを零（０）とするようにサ
ーボアンプ９の作動を制御する。そしてサーボアンプ９
により前記サーボ弁５を介してアクチュエータ３を油圧
駆動し、これによって前記試験片Ｓに加える負荷、即
ち、試験片Ｓに加わる制御量（荷重または変位）を調整
する制御ループとして表現できる。
示すようにフィードバック制御系を構成する閉ループを
なすブロック線図として表現される。即ち、この制御系
は負荷（荷重または変位）に対する制御目標値と、検出
アンプ８ａを介して検出される試験片（負荷）Ｓに対す
る制御量（実荷重または実変位）との偏差Δを偏差器８
ｂを介して求め、所定の制御ゲインが設定されたコント
ローラ８ｃの下で上記偏差Δを零（０）とするようにサ
ーボアンプ９の作動を制御する。そしてサーボアンプ９
により前記サーボ弁５を介してアクチュエータ３を油圧
駆動し、これによって前記試験片Ｓに加える負荷、即
ち、試験片Ｓに加わる制御量（荷重または変位）を調整
する制御ループとして表現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如く
構成される電気油圧サーボ型の材料試験機を用いた試験
片（試料）Ｓの試験は、油圧サーボ系を駆動して試験片
（試料）Ｓに加える負荷を制御しながら、具体的にはそ
の荷重や試験片Ｓに生じる変位を制御しながら実施され
る。このような試験を実施する場合、先ず試験機本体に
試験片Ｓを安定に装着することが必要である。特にその
装着作業時に試験片Ｓに対して過大な負荷を掛けること
なく、また装着完了時においては試験片Ｓに不本意な負
荷が加わることのない状態にすることが重要である。
構成される電気油圧サーボ型の材料試験機を用いた試験
片（試料）Ｓの試験は、油圧サーボ系を駆動して試験片
（試料）Ｓに加える負荷を制御しながら、具体的にはそ
の荷重や試験片Ｓに生じる変位を制御しながら実施され
る。このような試験を実施する場合、先ず試験機本体に
試験片Ｓを安定に装着することが必要である。特にその
装着作業時に試験片Ｓに対して過大な負荷を掛けること
なく、また装着完了時においては試験片Ｓに不本意な負
荷が加わることのない状態にすることが重要である。
【０００６】従来、このような試験機本体に対する試験
片Ｓの装着（チャッキング）は、専ら、荷重計を用いて
試験片Ｓに加わる荷重を監視しながら、油圧サーボ系を
マニュアル操作して試験片Ｓをロードセル１に接触する
向きに徐々に移動させて行われている。そして前記荷重
計によって試験片Ｓに加わる僅かな荷重が検出されたと
き、これを試験片Ｓとロードセル１とが軽く接触した状
態、つまりその装着が完了したと判定している。即ち、
試験片Ｓとロードセル１との密着状態を目視により確認
することが困難であることから、試験片Ｓとロードセル
１との接触によって生じる荷重を手掛かりとして、その
装着作業を行っている。
片Ｓの装着（チャッキング）は、専ら、荷重計を用いて
試験片Ｓに加わる荷重を監視しながら、油圧サーボ系を
マニュアル操作して試験片Ｓをロードセル１に接触する
向きに徐々に移動させて行われている。そして前記荷重
計によって試験片Ｓに加わる僅かな荷重が検出されたと
き、これを試験片Ｓとロードセル１とが軽く接触した状
態、つまりその装着が完了したと判定している。即ち、
試験片Ｓとロードセル１との密着状態を目視により確認
することが困難であることから、試験片Ｓとロードセル
１との接触によって生じる荷重を手掛かりとして、その
装着作業を行っている。
【０００７】しかしながら上記接触によって生じる荷重
は試験片Ｓの剛性（バネ定数）によって大きく変化し、
またアクチュエータ３の僅かな変位によって試験片Ｓに
過大な荷重が加わる虞もある。しかも上述した如くして
装着された試験片Ｓは、既に荷重が加えられた状態とな
ることが否めない。これ故、試験機本体に試験片Ｓを装
着（チャッキング）するには細心の注意が必要である
上、試験片Ｓに荷重が加わることのない初期状態を設定
することが非常に困難であった。
は試験片Ｓの剛性（バネ定数）によって大きく変化し、
またアクチュエータ３の僅かな変位によって試験片Ｓに
過大な荷重が加わる虞もある。しかも上述した如くして
装着された試験片Ｓは、既に荷重が加えられた状態とな
ることが否めない。これ故、試験機本体に試験片Ｓを装
着（チャッキング）するには細心の注意が必要である
上、試験片Ｓに荷重が加わることのない初期状態を設定
することが非常に困難であった。
【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、試料に対して過大な負荷を加え
ることなしに、しかも該試料を無負荷の状態として試験
機本体に安定に装着することのできる動作モードを備
え、試料の装着作業の容易化を図ることのできる材料試
験機を提供することにある。
たもので、その目的は、試料に対して過大な負荷を加え
ることなしに、しかも該試料を無負荷の状態として試験
機本体に安定に装着することのできる動作モードを備
え、試料の装着作業の容易化を図ることのできる材料試
験機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る材料試験機は、試験機本体に装着され
た試料に対して油圧サーボ系を介して負荷を加えて該試
料の性質を計測するものであって、特に前記試験機本体
に試料を装着するに際し、与えられた変位目標値に従っ
て前記油圧サーボ系の変位量をフィードバック制御する
変位制御系を作動させ、この変位制御の下で試料に加わ
る荷重を検出しながら、この荷重に応じて前記変位目標
値を補正することで、試験機本体への装着時に試料に加
わる荷重を零とするようにしたことを特徴としている。
べく本発明に係る材料試験機は、試験機本体に装着され
た試料に対して油圧サーボ系を介して負荷を加えて該試
料の性質を計測するものであって、特に前記試験機本体
に試料を装着するに際し、与えられた変位目標値に従っ
て前記油圧サーボ系の変位量をフィードバック制御する
変位制御系を作動させ、この変位制御の下で試料に加わ
る荷重を検出しながら、この荷重に応じて前記変位目標
値を補正することで、試験機本体への装着時に試料に加
わる荷重を零とするようにしたことを特徴としている。
【００１０】具体的には請求項２に記載するように、前
記試料に加わる荷重が所定値よりも大なるときには前記
変位目標値を一定量低減し、また前記試料に加わる荷重
が前記所定値に満たないときには、そのときの荷重値に
応じて定まる量を前記変位目標値から差し引いて前記変
位目標値を補正することで、変位制御系による制御の下
で試験機本体に対する試料の装着を行うことを特徴とし
ている。
記試料に加わる荷重が所定値よりも大なるときには前記
変位目標値を一定量低減し、また前記試料に加わる荷重
が前記所定値に満たないときには、そのときの荷重値に
応じて定まる量を前記変位目標値から差し引いて前記変
位目標値を補正することで、変位制御系による制御の下
で試験機本体に対する試料の装着を行うことを特徴とし
ている。
【００１１】即ち、本発明はアクチュエータの変位を制
御量として油圧サーボ系をフィードバック制御する変位
制御系の下で、試料に加わる荷重を零（０）とするべく
制御を実行するもので、特に試料に加わる荷重に応じて
前記変位制御系に対する変位目標値自体を補正すること
で、試験機本体に対する試料の装着を安定に行い得るよ
うにしたことを特徴としている。
御量として油圧サーボ系をフィードバック制御する変位
制御系の下で、試料に加わる荷重を零（０）とするべく
制御を実行するもので、特に試料に加わる荷重に応じて
前記変位制御系に対する変位目標値自体を補正すること
で、試験機本体に対する試料の装着を安定に行い得るよ
うにしたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る材料試験機について、特に試験機本体に
対する試験片（試料）Ｓの自動装着モードを実現する機
能について説明する。この実施形態に係る材料試験機
は、基本的には前述した図１に示すように、ロードセル
１を介してフレーム２とアクチュエータ３との間に試験
片（試料）Ｓを装着する試験機本体と、サーボ弁５を介
して油圧駆動されて変位するアクチュエータ３（油圧サ
ーボ系）と、上記サーボ弁５の作動を制御する制御部８
を備えて構成される。
実施形態に係る材料試験機について、特に試験機本体に
対する試験片（試料）Ｓの自動装着モードを実現する機
能について説明する。この実施形態に係る材料試験機
は、基本的には前述した図１に示すように、ロードセル
１を介してフレーム２とアクチュエータ３との間に試験
片（試料）Ｓを装着する試験機本体と、サーボ弁５を介
して油圧駆動されて変位するアクチュエータ３（油圧サ
ーボ系）と、上記サーボ弁５の作動を制御する制御部８
を備えて構成される。
【００１３】特にこの材料試験機が特徴とするところ
は、制御部８において実現される機能として、図３にそ
の概略構成を示すように、試験機本体への試料Ｓの装着
時に、油圧サーボ系（アクチュエータ３）の変位を検出
して該油圧サーボ系の作動をフィードバック制御する変
位制御系を構成すると共に、この変位制御系の作動によ
って前記アクチュエータ３を介して試料Ｓに加えられる
荷重を検出し、その荷重値に応じて前記変位制御系に与
える変位目標値を補正する補正手段を備えている点にあ
る。
は、制御部８において実現される機能として、図３にそ
の概略構成を示すように、試験機本体への試料Ｓの装着
時に、油圧サーボ系（アクチュエータ３）の変位を検出
して該油圧サーボ系の作動をフィードバック制御する変
位制御系を構成すると共に、この変位制御系の作動によ
って前記アクチュエータ３を介して試料Ｓに加えられる
荷重を検出し、その荷重値に応じて前記変位制御系に与
える変位目標値を補正する補正手段を備えている点にあ
る。
【００１４】即ち、図３に示すように、試験機本体に対
する試料Ｓの装着モードを実現する機能は、前記変位計
６の出力から油圧サーボ系１１の作動量を、サーボアク
チュエータ３の変位（制御量）として検出する変位検出
手段１２（検出アンプ８ａ）を備えている。そしてキー
操作部（図示せず）等からなる目標値設定手段１３にお
いてマニュアル設定された変位目標値ＲHと、上記制御
量として検出された変位Ｈとの偏差ΔｅHを偏差器１４
（８ｂ）にて求め、コントローラ１５（８ｃ）の制御の
下で上記偏差ΔｅHを零（０）とするように前記油圧サ
ーボ系１１の作動をフィードバック制御する制御ループ
を構築することで、油圧サーボ系１１に対する変位制御
系が構成される。
する試料Ｓの装着モードを実現する機能は、前記変位計
６の出力から油圧サーボ系１１の作動量を、サーボアク
チュエータ３の変位（制御量）として検出する変位検出
手段１２（検出アンプ８ａ）を備えている。そしてキー
操作部（図示せず）等からなる目標値設定手段１３にお
いてマニュアル設定された変位目標値ＲHと、上記制御
量として検出された変位Ｈとの偏差ΔｅHを偏差器１４
（８ｂ）にて求め、コントローラ１５（８ｃ）の制御の
下で上記偏差ΔｅHを零（０）とするように前記油圧サ
ーボ系１１の作動をフィードバック制御する制御ループ
を構築することで、油圧サーボ系１１に対する変位制御
系が構成される。
【００１５】試料Ｓの装着モードを実現する機能は、上
記変位制御系に対して更に、アクチュエータ３の変位に
伴って試料Ｓに加わる荷重Ｋを、前記ロードセル１の出
力から常時検出する荷重検出手段１６（検出アンプ８
ａ）と、検出された荷重の大きさを判定する荷重判定手
段１７、そして判定された荷重の大きさに応じて前記変
位目標値ＲHを補正する目標値補正手段１８を備えるこ
とで実現される。この荷重の検出と、検出された荷重に
基づく変位目標値の補正は、変位制御系によるアクチュ
エータ３の変位制御が安定したか否かに拘わらず、換言
すれば上記変位目標値により示される変位量までアクチ
ュエータ３が変位したか否かに拘わらず、その制御周期
のタイミングで常時実行される。
記変位制御系に対して更に、アクチュエータ３の変位に
伴って試料Ｓに加わる荷重Ｋを、前記ロードセル１の出
力から常時検出する荷重検出手段１６（検出アンプ８
ａ）と、検出された荷重の大きさを判定する荷重判定手
段１７、そして判定された荷重の大きさに応じて前記変
位目標値ＲHを補正する目標値補正手段１８を備えるこ
とで実現される。この荷重の検出と、検出された荷重に
基づく変位目標値の補正は、変位制御系によるアクチュ
エータ３の変位制御が安定したか否かに拘わらず、換言
すれば上記変位目標値により示される変位量までアクチ
ュエータ３が変位したか否かに拘わらず、その制御周期
のタイミングで常時実行される。
【００１６】尚、荷重判定手段１７は、例えばロードセ
ル１によって検出される試料Ｓに加わった荷重値がその
検出フルスケールの０.２％以上に及ぶ大きな荷重であ
るか、また逆に上記０.２％未満であるかを判定する役
割を担う。そして図４に示すように、荷重値がフルスケ
ールの０.２％以上である場合には試料Ｓに加わった荷
重Ｋが大であると判定する。ちなみに検出された荷重値
がその検出フルスケールの０.２％以下である場合に
は、その荷重値はロードセル１を含む検出系の不感帯領
域にあり、その荷重Ｋは実質的に零（０）であると看做
される。
ル１によって検出される試料Ｓに加わった荷重値がその
検出フルスケールの０.２％以上に及ぶ大きな荷重であ
るか、また逆に上記０.２％未満であるかを判定する役
割を担う。そして図４に示すように、荷重値がフルスケ
ールの０.２％以上である場合には試料Ｓに加わった荷
重Ｋが大であると判定する。ちなみに検出された荷重値
がその検出フルスケールの０.２％以下である場合に
は、その荷重値はロードセル１を含む検出系の不感帯領
域にあり、その荷重Ｋは実質的に零（０）であると看做
される。
【００１７】しかして目標値補正手段１８は上述した荷
重の判定結果に基づいて、前述した変位制御系の下で変
位制御される油圧サーボ系１１によって試料Ｓに加えら
れる荷重が零（０）となるように、即ち、試料Ｓに加わ
る荷重Ｋが、その検出フルスケールの０.２％以下とな
るように、該変位制御系に与える変位目標値ＲHを補正
（修正）している。
重の判定結果に基づいて、前述した変位制御系の下で変
位制御される油圧サーボ系１１によって試料Ｓに加えら
れる荷重が零（０）となるように、即ち、試料Ｓに加わ
る荷重Ｋが、その検出フルスケールの０.２％以下とな
るように、該変位制御系に与える変位目標値ＲHを補正
（修正）している。
【００１８】また検出された荷重値Ｋがフルスケールの
０.２％を越える場合には、例えば当該時点において検
出されている荷重Ｋに所定の定数αを乗じることで該荷
重成分を変位制御系の成分に等価変換した変換値（電圧
値）を求める。そしてこの変換値を、その時点において
変位制御系にフィードバックされている制御量（変位に
相当する電圧値）から差し引き、これを新たな変位目標
値ＲHとして再設定する。即ち、 ＲH ← Ｈ−α・Ｋ として示されるように、現在の変位量（変位のフィード
バック値）Ｈを基準として、現在の荷重（荷重のフィー
ドバック値）Ｋに応じて求められる補正量（荷重のフィ
ードバック値Ｋに定数αを乗じた値）を差し引き、これ
を新たな変位目標値として設定することで、該変位目標
値を補正する。尚、上記定数αは、荷重制御系と変位制
御系とにおいて異なる制御ゲインの比に相当したもので
ある。この制御ゲインの比は、例えば試料Ｓのバネ定数
等に応じて予め求められる。
０.２％を越える場合には、例えば当該時点において検
出されている荷重Ｋに所定の定数αを乗じることで該荷
重成分を変位制御系の成分に等価変換した変換値（電圧
値）を求める。そしてこの変換値を、その時点において
変位制御系にフィードバックされている制御量（変位に
相当する電圧値）から差し引き、これを新たな変位目標
値ＲHとして再設定する。即ち、 ＲH ← Ｈ−α・Ｋ として示されるように、現在の変位量（変位のフィード
バック値）Ｈを基準として、現在の荷重（荷重のフィー
ドバック値）Ｋに応じて求められる補正量（荷重のフィ
ードバック値Ｋに定数αを乗じた値）を差し引き、これ
を新たな変位目標値として設定することで、該変位目標
値を補正する。尚、上記定数αは、荷重制御系と変位制
御系とにおいて異なる制御ゲインの比に相当したもので
ある。この制御ゲインの比は、例えば試料Ｓのバネ定数
等に応じて予め求められる。
【００１９】かくしてこのようにして変位制御系に与え
る変位目標値を、試料Ｓに生じた荷重に応じて修正・補
正しながら、該試料Ｓに加わる荷重を零（０）、具体的
には荷重検出のフルスケールの０.２％以内に抑えるよ
うに構成された制御系によれば、油圧サーボ系１１を効
果的に変位制御して試験機本体に試料Ｓを装着し、且つ
試料Ｓに加わる荷重を零（０）にすることができる。特
に変位目標値を急激に変化させることなく、試料に加わ
った荷重に応じて修正・補正しながら、荷重が零(０)と
なる制御目標値を見出して油圧サーボ系１１の作動を制
御し、アクチュエータ３の変位位置を高精度に規定する
ので、試料Ｓに過大な負荷を加えることなしに、該試料
Ｓを無負荷状態に安定に装着することが可能となる。従
って試料Ｓの装着（チャッキング）作業の容易化と、そ
の作業の大幅な効率化を図ることが可能となる。
る変位目標値を、試料Ｓに生じた荷重に応じて修正・補
正しながら、該試料Ｓに加わる荷重を零（０）、具体的
には荷重検出のフルスケールの０.２％以内に抑えるよ
うに構成された制御系によれば、油圧サーボ系１１を効
果的に変位制御して試験機本体に試料Ｓを装着し、且つ
試料Ｓに加わる荷重を零（０）にすることができる。特
に変位目標値を急激に変化させることなく、試料に加わ
った荷重に応じて修正・補正しながら、荷重が零(０)と
なる制御目標値を見出して油圧サーボ系１１の作動を制
御し、アクチュエータ３の変位位置を高精度に規定する
ので、試料Ｓに過大な負荷を加えることなしに、該試料
Ｓを無負荷状態に安定に装着することが可能となる。従
って試料Ｓの装着（チャッキング）作業の容易化と、そ
の作業の大幅な効率化を図ることが可能となる。
【００２０】図５は、上述した変位制御系に対する変位
目標値の補正制御による試料のチャッキング処理の概略
的な流れを示している。この処理手続について簡単に説
明すると、この処理はアクチュエータ３を所定の基準位
置に初期設定した状態で、該アクチュエータ３のダイ３
ａ上に試料Ｓを載置することから開始される。この状態
においては、当然のことながら、試料Ｓはロードセル１
から離反した状態にある。この状態において、先ずロー
ドセル１によって検出される荷重値を零（０）にリセッ
トし［ステップＳ１］、ロードセル１に作用している外
的要因の影響を除去する。この状態で試料のチャックモ
ードを起動する。
目標値の補正制御による試料のチャッキング処理の概略
的な流れを示している。この処理手続について簡単に説
明すると、この処理はアクチュエータ３を所定の基準位
置に初期設定した状態で、該アクチュエータ３のダイ３
ａ上に試料Ｓを載置することから開始される。この状態
においては、当然のことながら、試料Ｓはロードセル１
から離反した状態にある。この状態において、先ずロー
ドセル１によって検出される荷重値を零（０）にリセッ
トし［ステップＳ１］、ロードセル１に作用している外
的要因の影響を除去する。この状態で試料のチャックモ
ードを起動する。
【００２１】しかる後、前記試料Ｓをロードセル１との
間に挟み込んで、その装着を実現するべく、先ずアクチ
ュエータ３の目標移動量を、前述した変位制御系に対す
る変位目標値ＲHとして初期設定する［ステップＳ
２］。そして上記変位目標値ＲHの下で変位制御系を作
動させ、アクチュエータ３の変位量を制御量として油圧
サーボ系１１をフィードバック制御し、該アクチュエー
タ３を変位させる［ステップＳ３］。
間に挟み込んで、その装着を実現するべく、先ずアクチ
ュエータ３の目標移動量を、前述した変位制御系に対す
る変位目標値ＲHとして初期設定する［ステップＳ
２］。そして上記変位目標値ＲHの下で変位制御系を作
動させ、アクチュエータ３の変位量を制御量として油圧
サーボ系１１をフィードバック制御し、該アクチュエー
タ３を変位させる［ステップＳ３］。
【００２２】このようにして変位制御を実行している状
態において、モード変更の要求があるか否かを監視し
［ステップＳ４］、モード変更が要求されている場合に
は、上記チャッキングモードを終了して要求された動作
モードに移行する。但し、モード変更が要求されていな
い場合には、そのままチャッキングモードを継続して実
行する。
態において、モード変更の要求があるか否かを監視し
［ステップＳ４］、モード変更が要求されている場合に
は、上記チャッキングモードを終了して要求された動作
モードに移行する。但し、モード変更が要求されていな
い場合には、そのままチャッキングモードを継続して実
行する。
【００２３】しかしてチャッキングモードをそのまま継
続して実行する場合には、次に前記変位目標値ＲHに対
するマニュアル設定変更の要求があるか否かを調べ［ス
テップＳ５］、変更要求がある場合には、そのマニュア
ル指示の下で変位目標値ＲHを設定変更する［ステップ
Ｓ６］。つまり変位目標値ＲHを修正する。この場合に
は、修正された新たな変位目標値ＲHの下で、その後の
チャッキングモードが実行されることになる。
続して実行する場合には、次に前記変位目標値ＲHに対
するマニュアル設定変更の要求があるか否かを調べ［ス
テップＳ５］、変更要求がある場合には、そのマニュア
ル指示の下で変位目標値ＲHを設定変更する［ステップ
Ｓ６］。つまり変位目標値ＲHを修正する。この場合に
は、修正された新たな変位目標値ＲHの下で、その後の
チャッキングモードが実行されることになる。
【００２４】このような状態で前記ロードセル１の出力
に基づいて、前記アクチュエータ３の変位により試料Ｓ
に荷重が加わったか否かを、その制御周期のタイミング
（例えば１００μ秒）毎に常時監視する［ステップＳ
７］。そして荷重が検出されない場合には、前述したス
テップＳ３に示す変位制御からの処理手順を繰り返し実
行する。これに対して試料Ｓに加わる荷重が検出された
とき、特に荷重計のフルスケールの０.２％を越える荷
重が検出された場合には、前述したようにその荷重を零
（０）とするべく、そのときの荷重値に基づいて新たな
変位目標値を ＲH ← Ｈ−α・Ｋ として求める［ステップＳ８］。そしてこの変位目標値
を再設定し、前述したステップＳ３からの処理を繰り返
し実行する［ステップＳ９］。即ち、前述したようにそ
のときに荷重値に応じて変位目標値を補正する。
に基づいて、前記アクチュエータ３の変位により試料Ｓ
に荷重が加わったか否かを、その制御周期のタイミング
（例えば１００μ秒）毎に常時監視する［ステップＳ
７］。そして荷重が検出されない場合には、前述したス
テップＳ３に示す変位制御からの処理手順を繰り返し実
行する。これに対して試料Ｓに加わる荷重が検出された
とき、特に荷重計のフルスケールの０.２％を越える荷
重が検出された場合には、前述したようにその荷重を零
（０）とするべく、そのときの荷重値に基づいて新たな
変位目標値を ＲH ← Ｈ−α・Ｋ として求める［ステップＳ８］。そしてこの変位目標値
を再設定し、前述したステップＳ３からの処理を繰り返
し実行する［ステップＳ９］。即ち、前述したようにそ
のときに荷重値に応じて変位目標値を補正する。
【００２５】このようして変位目標値を修正しながら変
位制御を実行し、試料Ｓに加わる荷重が零（０）となる
ように、つまり試料Ｓに加わる荷重が荷重計のフルスケ
ールの０.２％以内となるようにし、これを以て試験機
本体に対する試料Ｓのチャッキング処理を完了する。こ
のように本発明に係る試料のチャッキング処理は、簡単
な制御アルゴリズムの下で変位制御系を作動させること
で実行することができる。特に試料Ｓに加わった荷重に
応じて変位制御系に与える変位目標値を補正しながら、
その荷重が零となるアクチュエータ３の変位位置を高精
度に規定するので、試料Ｓを安定・確実に、しかも無負
荷状態にチャッキングすることが可能となる。
位制御を実行し、試料Ｓに加わる荷重が零（０）となる
ように、つまり試料Ｓに加わる荷重が荷重計のフルスケ
ールの０.２％以内となるようにし、これを以て試験機
本体に対する試料Ｓのチャッキング処理を完了する。こ
のように本発明に係る試料のチャッキング処理は、簡単
な制御アルゴリズムの下で変位制御系を作動させること
で実行することができる。特に試料Ｓに加わった荷重に
応じて変位制御系に与える変位目標値を補正しながら、
その荷重が零となるアクチュエータ３の変位位置を高精
度に規定するので、試料Ｓを安定・確実に、しかも無負
荷状態にチャッキングすることが可能となる。
【００２６】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば荷重に応じた変位目標値の補正
量については、油圧サーボ系の制御ゲイン等に応じて定
めるようにすれば良く、その補正演算式についても種々
変形することができる。また荷重に対する不感帯領域を
どの程度にするかについても、試験機や荷重計の仕様に
応じて定めれば良いものである。
るものではない。例えば荷重に応じた変位目標値の補正
量については、油圧サーボ系の制御ゲイン等に応じて定
めるようにすれば良く、その補正演算式についても種々
変形することができる。また荷重に対する不感帯領域を
どの程度にするかについても、試験機や荷重計の仕様に
応じて定めれば良いものである。
【００２７】更には変位目標値の初期設定については、
目標値設定手段を介して数値入力することでマニュアル
設定することも可能であるが、変位量のステップ的な増
大指示・減少指示により、アクチュエータの変位状態を
目視しながら段階的に指示するようにしても良い。その
他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。
目標値設定手段を介して数値入力することでマニュアル
設定することも可能であるが、変位量のステップ的な増
大指示・減少指示により、アクチュエータの変位状態を
目視しながら段階的に指示するようにしても良い。その
他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
験機本体に対する試料の装着時に、その変位制御系に与
える変位目標値を、試料に生じた荷重に応じて修正する
ので、油圧サーボ系を効果的に変位制御して試験機本体
に試料Ｓを装着し、且つ試料Ｓに加わる負荷（荷重）を
零（０）にすることができる。特に変位目標値を急激に
変化させることなく、試料に加わる負荷が零となる制御
目標値を見出して油圧サーボ系の作動を制御するので、
アクチュエータの変位位置を高精度に規定して試料を装
着することが可能となる。従って試料の装着（チャッキ
ング）作業の容易化と、その作業の大幅な効率化を図る
ことが可能となる等の効果が奏せられる。
験機本体に対する試料の装着時に、その変位制御系に与
える変位目標値を、試料に生じた荷重に応じて修正する
ので、油圧サーボ系を効果的に変位制御して試験機本体
に試料Ｓを装着し、且つ試料Ｓに加わる負荷（荷重）を
零（０）にすることができる。特に変位目標値を急激に
変化させることなく、試料に加わる負荷が零となる制御
目標値を見出して油圧サーボ系の作動を制御するので、
アクチュエータの変位位置を高精度に規定して試料を装
着することが可能となる。従って試料の装着（チャッキ
ング）作業の容易化と、その作業の大幅な効率化を図る
ことが可能となる等の効果が奏せられる。
【図１】本発明の一実施形態に係る材料試験機の概略的
な構成を示す図。
な構成を示す図。
【図２】本発明に係る電気油圧サーボ型の材料試験機に
おける制御系の構成を示すブロック線図。
おける制御系の構成を示すブロック線図。
【図３】本発明に係る材料試験機において実現される試
料の自動装着制御系の構成を示す図。
料の自動装着制御系の構成を示す図。
【図４】試料に加わる荷重と、変位制御系に対する補正
の関係を模式的に示す図。
の関係を模式的に示す図。
【図５】試料の自動装着を実行する制御系の概略的な処
理手順を示す図。
理手順を示す図。
【符号の説明】
Ｓ 試料（試験片）
１ ロードセル
２ フレーム
３ アクチュエータ
４ 油圧源
５ サーボ弁
６ 変位計
７ 歪みゲージ
８ 制御部
９ サーボアンプ
１１ 油圧サーボ系
１２ 変位検出手段
１３ 目標値設定手段
１６ 荷重検出手段
１７ 荷重判定手段
１８ 目標値補正手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 3/04
G01N 3/02
Claims (2)
- 【請求項１】 試験機本体に装着された試料に対して油
圧サーボ系を介して負荷を加えて該試料の性質を計測す
る材料試験機であって、 前記試験機本体に試料を装着するに際し、与えられた変
位目標値に従って前記油圧サーボ系の変位量をフィード
バック制御する変位制御系と、前記油圧サーボ系の変位
に伴って前記試料に加えられた荷重を検出する荷重検出
手段と、検出された荷重に応じて前記変位目標値を補正
して前記試料に加わる荷重を零に設定する目標値補正手
段とを具備したことを特徴とする材料試験機。 - 【請求項２】 前記目標値補正手段は、前記試料に加わ
る荷重が所定値よりも大なるときには前記変位目標値を
一定量低減し、前記試料に加わる荷重が前記所定値に満
たないときには、そのときの荷重値に応じて定まる量を
前記変位目標値から差し引いて前記変位目標値を補正す
ることを特徴とする請求項１に記載の材料試験機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21855197A JP3368183B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 材料試験機 |
| EP98115078A EP0897109B1 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Material testing machine |
| KR1019980032557A KR100286930B1 (ko) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | 재료시험기 |
| DE69828551T DE69828551T2 (de) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Maschine zur Prüfung von Werkstoffen |
| US09/132,897 US6089101A (en) | 1997-08-13 | 1998-08-12 | Material testing machine including a control system for feedback-controlling the operation of a servo system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21855197A JP3368183B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 材料試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164196A JPH1164196A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3368183B2 true JP3368183B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=16721718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21855197A Expired - Fee Related JP3368183B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3368183B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4710324B2 (ja) * | 2005-01-17 | 2011-06-29 | トヨタ自動車株式会社 | 障害判定手段を伴う油圧サーボ装置用油圧制御装置 |
| JP4946657B2 (ja) * | 2007-06-25 | 2012-06-06 | 株式会社島津製作所 | 試験装置および試験方法 |
| US20220042893A1 (en) * | 2018-12-13 | 2022-02-10 | Shimadzu Corporation | Material testing machine and method for controlling material testing machine |
-
1997
- 1997-08-13 JP JP21855197A patent/JP3368183B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1164196A (ja) | 1999-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |