JP3378780B2 - 材料試験機 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2203/003—Generation of the force
- G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧供給部と該油
圧供給部から供給される油圧によって油圧シリンダ内の
ラムを摺動させる油圧シリンダ機構とを備えた材料試験
機に関わり、試験開始に当り、自動でラムを原点位置に
移動させる材料試験機であり、好ましくはさらにウオー
ミングアップ機能も備えた材料試験機に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の材料試験機において、油
圧シリンダ内でラムを摺動させたときの油圧シリンダと
ラムとの抵抗を少なくして試験精度を良くする必要があ
る。このため、手動によりあるいは例えば特開平９−６
１３２５号公報に開示されているように自動で、試験に
先立って、油圧シリンダ機構の油圧シリンダとラムとの
間隙に圧油を供給しつつラムを複数回往復動させて油を
潤滑することで油圧シリンダ機構をウオーミングアップ
するようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】材料試験機において、
上述したようにウオーミングアップが終了した後は試験
開始時にはラムの自重をキャンセルできる位置（ラム原
点）までラムを移動させておく必要がある。すなわち、
ラムが下端にあるような場合そのまま試験を行うと負荷
機構全体の破損の原因になる。また、ラムの自重が完全
にキャンセルされていない位置で試験片の負荷を測定し
ても残存のラム自重のために測定値の精度が損なわれる
という問題がある。このため、従来は、ウオーミングア
ップを手動により、あるいは自動で行ってもラムをラム
原点位置に移動させてから試験を開始しなければなら
ず、依然として試験に手間を要するという問題がある。 【０００４】本発明は、油圧供給部と該油圧供給部から
供給される油圧によって油圧シリンダ内のラムを摺動さ
せる油圧シリンダ機構を備えた材料試験機において、操
作者の手間を省いて直ぐに試験を開始できるようにする
こと、さらに好ましくはウオーミングアップ終了に連動
して、直ぐに試験を開始できるようにすることを課題と
する。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の請求項１の材料試験機は、油圧供給
部と該油圧供給部から供給される油圧によって油圧シリ
ンダ内のラムを摺動させる油圧シリンダ機構を備えた材
料試験機において、試験の開始前に入力されて前記ラム
をラム原点位置に移動させるラム原点移動手段を備える
とともに、試験前に前記油圧シリンダ機構のラムを駆動
してウオーミングアップを行う機能を備え、上記ウオー
ミングアップ動作時に負荷変動比率速度の上限値を定め
る検出感度により衝撃荷重検出を行い、該ウオーミング
アップ動作の終了に連動して、前記ラム原点移動手段が
入力されることを特徴とする。 【０００６】 【０００７】上記の構成を備えた材料試験機によれば、
試験開始前にラム原点移動手段を駆動させるだけでよ
く、また、ウオーミングアップ動作時に負荷変動比率速
度の上限値を定める検出感度により衝撃荷重検出を行
い、ウオーミングアップが終了すると、これに連動して
ラムが自動的にラム原点位置に復帰するので、直ぐに試
験を開始することができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図２は本発明の実施形態に
係る材料試験機の全体構成を示す図である。試験機本体
１は、基台１１上に油圧シリンダ１２ａとラム１２ｂで
構成された油圧シリンダ機構１２を備えており、この油
圧シリンダ機構１２のラム１２ｂの上端に、基台１１の
上部を覆うような箱型のテーブル１３が固定されてい
る。また、テーブル１３上には２本の連結竿１４が立設
されており、この２本の連結竿１４の上端には、試験片
Ｔの上端を把持する把持部１５ａを下面中央部に備えた
ヨーク１５が水平に架設されている。油圧シリンダ機構
１２において、ラム１２ｂは油圧シリンダ１２ａ内に上
下方向に摺動可能に嵌挿されており、動力計Ａの油圧供
給部３から供給される油圧によってラム１２ｂが昇降す
る。すなわち、動力計Ａにおいて計測制御装置２が油圧
供給部３を制御することにより、油圧シリンダ１２ａ内
のラム１２ｂと共に、テーブル１３、連結竿１４および
ヨーク１５が昇降する。 【０００９】一方、基台１１上にはテーブル１３の上面
を貫通する２本のボールネジ１６が平行に立設されてお
り、この２本のボールネジ１６には、試験片Ｔの下端を
把持する把持部１７ａを上面中央部に備えたクロスヘッ
ド１７が水平に架設されている。このクロスヘッド１７
は両側２カ所のナット部１７ｂをボールネジ１６にそれ
ぞれ螺合することにより保持されており、クロスヘッド
１７の背後に配設された図示しないモータの駆動がラッ
ク・ピニオン機構により２個のナット部１７ｂに伝達さ
れクロスヘッド１７が昇降する。 【００１０】以上の構成により、試験時には、試験片Ｔ
の長さに応じてクロスヘッド１７の高さが設定され、こ
のクロスヘッド１７は試験片Ｔの下端を把持部１７ａで
把持した状態で基台１１に対して所定の位置に固定され
る。そして、ヨーク１５が試験片Ｔの状態を把持部１５
ａで把持した状態で、油圧シリンダ機構１２の駆動によ
り、ラム１２ｂ、テーブル１３および連結竿１４と共と
もに上昇され、試験片Ｔに負荷が加えられる。また、試
験に先立って行われるウオーミングアップ時には、油圧
シリンダ機構１２の駆動により、ラム１２ｂ、テーブル
１３、連結竿１４およびヨーク１５が昇降を繰り返す。 【００１１】なお、基台１１上のテーブル１３内には、
油圧シリンダ機構１２により加えられる荷重を検出する
荷重検出器１８と、ヨーク１５の変位を検出する変位検
出器１９が配設されており、この荷重検出器１８および
変位検出器１９の出力信号は動力計Ａの計測制御装置２
に出力され、計測制御装置２はこられの出力信号に基づ
いて試験時の計測を行うとともに、ウオーミングアップ
およびラム１２ｂのラム原点への移動時に油圧供給部３
のサーボ弁３１を制御する。そして、本試験装置は、ラ
ム１２ｂを原点位置に移動させるためのラム移動指示ボ
タン２９が動力計Ａに設けられている。すなわち、試験
開始前に指示ボタン２９が押下されると、計測制御装置
２およびサーボ弁３１がラム原点移動手段として機能
し、ラム１２ｂをラム原点位置に移動させるように構成
されている。また、ウオーミングアップ動作を行った場
合には、ウオーミングアップ終了時に、指示ボタン２９
からの入力なしに、連動してラム原点移動手段への入力
がなされ、ラム１２ｂがラム原点位置に移動されるよう
に設定されている。 【００１２】図３は実施形態の材料試験機の要部ブロッ
ク図である。計測制御装置２はコンピュータ等で構成さ
れており、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、入力
部２４、バス２５、荷重アンプ２６、パルス検出器２
７、サーボアンプ２８を備えている。荷重アンプ２６は
荷重検出器１８からのアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換回路を備えており、このＡ／Ｄ変換回
路でデジタル信号に変換された荷重データをバス２５に
出力する。また、パルス検出器２７は変位検出器１９か
らのパルス信号から変位データに対応するパルス値を検
出してバス２５に出力する。 【００１３】また、サーボアンプ２８は油圧供給部３の
サーボ弁３１の状態を示す信号をデジタルデータに変換
するＡ／Ｄ変換回路、ＣＰＵ２１からの指令データに基
づく弁開度のデジタルデータをアナログ信号に変換する
Ｄ／Ａ変換回路を備えており、このサーボアンプ２８
は、ＣＰＵ２１からの指令データに基づいてサーボ弁３
１を制御する。 【００１４】すなわち、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記
憶されたプログラムに基づいて動作し、荷重検出器１８
および荷重アンプ２６で検出された荷重データと、変位
検出器１９およびパルス検出器２７で検出されたパルス
値（変位データ）を逐次ＲＡＭ２３に格納し、位置、速
度の演算を行い、フィードバック命令としてサーボアン
プ２８を介してサーボ弁３１の開度を制御し、油圧供給
部３をＰＩＤ制御する。そして、この油圧供給部３の制
御により、試験等の計測制御を行うとともに、ウオーミ
ングアップおよびラム原点への移動時の制御を行う。 【００１５】さらに、この実施形態の材料試験機はウオ
ーミングアップ時の異常衝撃についても対応できるよう
になっており、試験内容に応じて次表１のような複数の
測定レンジおよび各測定レンジに対応する定数を持って
いる。 【００１６】 【表１】 【００１７】は測定レンジであり、秤量が３００ｋＮ
（キロニュートン）、１５０ｋＮ、６０ｋＮ、３０ｋＮ
および１５ｋＮの５種類あり、各測定レンジに対して、
に示す負荷変動の最大速度、に示すラム２ｂと油圧
シリンダ２ａとの摺動抵抗、に示す秤量に対する摺動
抵抗の比、に示す荷重データの有効桁数、に示す秤
量に対する負荷変動最大速度の比、に示す次に説明す
る異常検出条件としての検出感度Ｓが設定されている。 【００１８】ところで、ウオーミングアップ時にはラム
を複数回昇降させるが、このとき負荷機構に異物等が挟
まると負荷機構に異常な衝撃が加わり、負荷機構全体の
破損の原因にもなる。そこで、この実施形態では、ウオ
ーミングアップ時の負荷機構における異常な衝撃に対処
できるように、検出感度Ｓに基づいて衝撃荷重が検出さ
れたらラム１２ｂを停止させるようにしている。 【００１９】検出感度Ｓは、テーブル１３がクロスヘッ
ド１７にぶつかったり、テーブル１３とクロスヘッド１
７との間に異物が挟まった場合などの衝撃荷重を検出す
るために、ウオーミングアップ時に逐次検出する負荷変
動比率速度（負荷変動最大速度／）の上限値を定める
定数である。ただし、動作途上で必然的に発生するラム
１２ｂと連動する負荷機構全体の自重をキャンセルする
ための相対的な負荷変動、および常時発生するラムの摺
動抵抗による荷重のばらつきについては衝撃荷重検出に
当ってはノイズでありこれらを検出しないようにする必
要がある。また、これらの衝撃負荷ではない不可避的な
負荷変動の割合はウオーミングアップ中に設定されてい
る荷重アンプの測定レンジによっても影響度は変わって
くる。 【００２０】しかし、ウオーミングアップ中のラムの上
昇、下降速度は、プログラムで規定した速度であるか
ら、動作途上でラムおよびラムと連動する負荷機構の自
重キャンセル時の負荷変動比率速度および動作中に常時
発生するラムの摺動抵抗は一義的に予測できるものであ
る。したがって、それぞれの測定レンジに対して、ラム
の摺動抵抗の比率（表１の）および負荷変動最大速度
の比率速度（表１の）は定まる。そこで、検出感度Ｓ
として、ノイズを除くために例えば負荷変動最大速度の
比率速度の１．５倍（表１の）を設定する。なお、こ
の検出感度Ｓは本実施形態では１．５倍を採用している
が、これは固定的なものではない。ノイズを有効除去で
きるように定められる。好ましくは１．１〜１．８の範
囲と考えらる。以下、この検出感度Ｓを用いて、ウオー
ミングアップ時に衝撃負荷検出を行う。 【００２１】図４は実施形態における制御動作を示すフ
ローチャートの一例であり、同図に基づいて動作を説明
する。なお、このフローチャートはウオーミングアップ
およびこのウオーミングアップ終了に連動して、前記ラ
ム原点移動手段への入力がなされるラム原点への移動の
制御のルーチンを示し、図示しないメインルーチンにお
いて、入力部２４のウオーミングアップキーが操作され
ると開始される。なお、ウオーミングアップ動作に関し
て、ラム１２ｂを往復移動させる回数として設定往復回
数Ｎａ、動作速度、ラム１２ｂの上端および下端位置の
位置データ等は予めＲＯＭ２２に記憶されている。 【００２２】先ず、ステップＳ１で現在設定されている
測定レンズのレンジ値とそれに対応する検出感度のデー
タＳ、および、ラム１２ｂの設定往復回数Ｎａ、ラム１
２ｂの動作速度、ラム１２ｂの移動できるストロークと
して上端および下端までの位置データ等をＲＡＭ２３に
格納する。次に、ステップＳ２で、油圧供給部３のサー
ボ弁３１を油圧シリンダ１２ａ側へ全開にしてラム１２
ｂを上昇させ、ステップＳ３で、所定回数（Ｘ回）分の
荷重値データ（Ｌ１〜ＬＸ）を取り込み、ステップＳ４
で荷重値データ（Ｌ１〜ＬＸ）を用いて移動平均または
回帰計算等の近似計算により負荷変動比率速度ΔＬを算
出する。そして、ステップＳ５でこの負荷変動比率速度
ΔＬが検出感度Ｓを超えているか否かを判定し、超えて
いなければステップＳ６で上端の所定位置に到達したか
否かを判定し、到達していなければステップＳ３に戻っ
て同様の処理を行う。 【００２３】一方、ステップＳ５で負荷変動比率速度Δ
Ｌが検出感度Ｓを超えていると、ステップＳ１３で、サ
ーボ弁３１に対してストローク保持の指令を出してラム
１２ｂを停止し、処理を終了する。 【００２４】ステップＳ６で上端の所定位置に到達して
いれば、ステップＳ７でサーボ弁３１をタンク側に全開
してラム１２ｂを下降させて、ラム１２ｂが下降するの
に要する所定時間待機し、所定時間が経過するとステッ
プＳ８で往復回数Ｎをカウントする。そして、ステップ
Ｓ９で往復回数Ｎが設定往復回数Ｎａに達したか否かを
判定し、達していなければステップＳ２に戻る。 【００２５】ステップＳ９で往復回数Ｎが設定往復回数
Ｎａに達していたら、前記ラム原点移動手段への入力が
ＯＮされステップＳ１０でサーボ弁３１を油圧シリンダ
１２ａ側へ圧油を供給するように全開にしてラム１２ｂ
を上昇させ、ステップＳ１１でラム原点位置となるのを
検出する。そして、ラム原点位置が検出されると、ステ
ップＳ１２で、油圧供給部２０に対してストローク保持
の指令を出してラム１２ｂを停止し、処理を終了する。 【００２６】なお、上述した例ではウオーミングアップ
動作に連動したラム１２ｂのラム原点位置への移動につ
いて説明したが、本装置はこれに限らず、前記指示ボタ
ン２９により独立にラム１２ｂを原点位置へ移動でき
る。この場合は、ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２の行
うことになる。 【００２７】図１は、上記ウオーミングアップ時の油圧
シリンダ機構の動作を説明する図であり、先ず、図の
Ｉ．に示したように、油圧シリンダ１２ａに給油してラ
ム１２ｂを上昇させて図のII. に示したようにラム１２
ｂを予め設定された規定の上端位置まで上昇させる。な
お、この上昇の間に衝撃荷重が検出されたらラム１２ｂ
を即座に停止させる。II. の上端になると油圧シリンダ
１２ａから排油してラムを下降させ、回数Ｎが設定往復
回数Ｎａになったかを判断し、設定往復回数Ｎａになっ
ていなければ（Ｎｏ）、Ｉ．とII. の状態を繰り返す。
設定往復回数Ｎａになったら（Ｙｅｓ）、図のIII.に示
したように、ラム１２ｂをラム原点位置に移動して、油
圧シリンダ１２ａに対する給油および排油を制御して、
位置ホールド制御を行い、ラム１２ｂをラム原点位置で
停止させる。 【００２８】上述の実施形態ではウオーミングアップ機
能を備えた材料試験機を例に示しているので、通常はウ
オーミングアップ動作に連動するかたちでラム原点移動
手段への入力がなされ、ラムが原点へ移動することにな
る。しかし、メンテナンス作業等でラムを原点へ移動さ
せる必要が生じたときも前記指示ボタン２９を用いるこ
とができる。さらに、連続的に試験を行っている際に
は、ウオーミングアップは不要であるので、指示ボタン
２９からの入力でラム原点移動手段を駆動させることは
有効である。例えば引張試験時に試験片を取り除いた後
に、指示ボタン２９を押すことにより、容易にラムをラ
ム原点位置に移動させることができる。試験時に試験片
の取付け位置（把持部間の距離）が厳密に定められてい
る場合でも、試験条件の再現性も高まる。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のラムのラ
ム原点移動手段を備えた材料試験機によれば、このラム
のラム原点移動手段を駆動するだけで、ラムを原点位置
に移動させることができるので操作者の手間を省いて直
ぐに試験を開始することができる。さらに、ウオーミン
グアップ機能を備えており、ウオーミングアップ時に負
荷変動比率速度の上限値を定める検出感度により衝撃荷
重検出を行い、ウオーミングアップが終了したらラムを
ラム原点の位置に自動的に戻すようにしたので、ウオー
ミングアップ終了後、直ぐに試験を開始することができ
るとともに、負荷機構に異常な衝撃が加わることによる
負荷機構全体の破損を防止することができる。
圧供給部から供給される油圧によって油圧シリンダ内の
ラムを摺動させる油圧シリンダ機構とを備えた材料試験
機に関わり、試験開始に当り、自動でラムを原点位置に
移動させる材料試験機であり、好ましくはさらにウオー
ミングアップ機能も備えた材料試験機に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の材料試験機において、油
圧シリンダ内でラムを摺動させたときの油圧シリンダと
ラムとの抵抗を少なくして試験精度を良くする必要があ
る。このため、手動によりあるいは例えば特開平９−６
１３２５号公報に開示されているように自動で、試験に
先立って、油圧シリンダ機構の油圧シリンダとラムとの
間隙に圧油を供給しつつラムを複数回往復動させて油を
潤滑することで油圧シリンダ機構をウオーミングアップ
するようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】材料試験機において、
上述したようにウオーミングアップが終了した後は試験
開始時にはラムの自重をキャンセルできる位置（ラム原
点）までラムを移動させておく必要がある。すなわち、
ラムが下端にあるような場合そのまま試験を行うと負荷
機構全体の破損の原因になる。また、ラムの自重が完全
にキャンセルされていない位置で試験片の負荷を測定し
ても残存のラム自重のために測定値の精度が損なわれる
という問題がある。このため、従来は、ウオーミングア
ップを手動により、あるいは自動で行ってもラムをラム
原点位置に移動させてから試験を開始しなければなら
ず、依然として試験に手間を要するという問題がある。 【０００４】本発明は、油圧供給部と該油圧供給部から
供給される油圧によって油圧シリンダ内のラムを摺動さ
せる油圧シリンダ機構を備えた材料試験機において、操
作者の手間を省いて直ぐに試験を開始できるようにする
こと、さらに好ましくはウオーミングアップ終了に連動
して、直ぐに試験を開始できるようにすることを課題と
する。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の請求項１の材料試験機は、油圧供給
部と該油圧供給部から供給される油圧によって油圧シリ
ンダ内のラムを摺動させる油圧シリンダ機構を備えた材
料試験機において、試験の開始前に入力されて前記ラム
をラム原点位置に移動させるラム原点移動手段を備える
とともに、試験前に前記油圧シリンダ機構のラムを駆動
してウオーミングアップを行う機能を備え、上記ウオー
ミングアップ動作時に負荷変動比率速度の上限値を定め
る検出感度により衝撃荷重検出を行い、該ウオーミング
アップ動作の終了に連動して、前記ラム原点移動手段が
入力されることを特徴とする。 【０００６】 【０００７】上記の構成を備えた材料試験機によれば、
試験開始前にラム原点移動手段を駆動させるだけでよ
く、また、ウオーミングアップ動作時に負荷変動比率速
度の上限値を定める検出感度により衝撃荷重検出を行
い、ウオーミングアップが終了すると、これに連動して
ラムが自動的にラム原点位置に復帰するので、直ぐに試
験を開始することができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図２は本発明の実施形態に
係る材料試験機の全体構成を示す図である。試験機本体
１は、基台１１上に油圧シリンダ１２ａとラム１２ｂで
構成された油圧シリンダ機構１２を備えており、この油
圧シリンダ機構１２のラム１２ｂの上端に、基台１１の
上部を覆うような箱型のテーブル１３が固定されてい
る。また、テーブル１３上には２本の連結竿１４が立設
されており、この２本の連結竿１４の上端には、試験片
Ｔの上端を把持する把持部１５ａを下面中央部に備えた
ヨーク１５が水平に架設されている。油圧シリンダ機構
１２において、ラム１２ｂは油圧シリンダ１２ａ内に上
下方向に摺動可能に嵌挿されており、動力計Ａの油圧供
給部３から供給される油圧によってラム１２ｂが昇降す
る。すなわち、動力計Ａにおいて計測制御装置２が油圧
供給部３を制御することにより、油圧シリンダ１２ａ内
のラム１２ｂと共に、テーブル１３、連結竿１４および
ヨーク１５が昇降する。 【０００９】一方、基台１１上にはテーブル１３の上面
を貫通する２本のボールネジ１６が平行に立設されてお
り、この２本のボールネジ１６には、試験片Ｔの下端を
把持する把持部１７ａを上面中央部に備えたクロスヘッ
ド１７が水平に架設されている。このクロスヘッド１７
は両側２カ所のナット部１７ｂをボールネジ１６にそれ
ぞれ螺合することにより保持されており、クロスヘッド
１７の背後に配設された図示しないモータの駆動がラッ
ク・ピニオン機構により２個のナット部１７ｂに伝達さ
れクロスヘッド１７が昇降する。 【００１０】以上の構成により、試験時には、試験片Ｔ
の長さに応じてクロスヘッド１７の高さが設定され、こ
のクロスヘッド１７は試験片Ｔの下端を把持部１７ａで
把持した状態で基台１１に対して所定の位置に固定され
る。そして、ヨーク１５が試験片Ｔの状態を把持部１５
ａで把持した状態で、油圧シリンダ機構１２の駆動によ
り、ラム１２ｂ、テーブル１３および連結竿１４と共と
もに上昇され、試験片Ｔに負荷が加えられる。また、試
験に先立って行われるウオーミングアップ時には、油圧
シリンダ機構１２の駆動により、ラム１２ｂ、テーブル
１３、連結竿１４およびヨーク１５が昇降を繰り返す。 【００１１】なお、基台１１上のテーブル１３内には、
油圧シリンダ機構１２により加えられる荷重を検出する
荷重検出器１８と、ヨーク１５の変位を検出する変位検
出器１９が配設されており、この荷重検出器１８および
変位検出器１９の出力信号は動力計Ａの計測制御装置２
に出力され、計測制御装置２はこられの出力信号に基づ
いて試験時の計測を行うとともに、ウオーミングアップ
およびラム１２ｂのラム原点への移動時に油圧供給部３
のサーボ弁３１を制御する。そして、本試験装置は、ラ
ム１２ｂを原点位置に移動させるためのラム移動指示ボ
タン２９が動力計Ａに設けられている。すなわち、試験
開始前に指示ボタン２９が押下されると、計測制御装置
２およびサーボ弁３１がラム原点移動手段として機能
し、ラム１２ｂをラム原点位置に移動させるように構成
されている。また、ウオーミングアップ動作を行った場
合には、ウオーミングアップ終了時に、指示ボタン２９
からの入力なしに、連動してラム原点移動手段への入力
がなされ、ラム１２ｂがラム原点位置に移動されるよう
に設定されている。 【００１２】図３は実施形態の材料試験機の要部ブロッ
ク図である。計測制御装置２はコンピュータ等で構成さ
れており、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、入力
部２４、バス２５、荷重アンプ２６、パルス検出器２
７、サーボアンプ２８を備えている。荷重アンプ２６は
荷重検出器１８からのアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換回路を備えており、このＡ／Ｄ変換回
路でデジタル信号に変換された荷重データをバス２５に
出力する。また、パルス検出器２７は変位検出器１９か
らのパルス信号から変位データに対応するパルス値を検
出してバス２５に出力する。 【００１３】また、サーボアンプ２８は油圧供給部３の
サーボ弁３１の状態を示す信号をデジタルデータに変換
するＡ／Ｄ変換回路、ＣＰＵ２１からの指令データに基
づく弁開度のデジタルデータをアナログ信号に変換する
Ｄ／Ａ変換回路を備えており、このサーボアンプ２８
は、ＣＰＵ２１からの指令データに基づいてサーボ弁３
１を制御する。 【００１４】すなわち、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記
憶されたプログラムに基づいて動作し、荷重検出器１８
および荷重アンプ２６で検出された荷重データと、変位
検出器１９およびパルス検出器２７で検出されたパルス
値（変位データ）を逐次ＲＡＭ２３に格納し、位置、速
度の演算を行い、フィードバック命令としてサーボアン
プ２８を介してサーボ弁３１の開度を制御し、油圧供給
部３をＰＩＤ制御する。そして、この油圧供給部３の制
御により、試験等の計測制御を行うとともに、ウオーミ
ングアップおよびラム原点への移動時の制御を行う。 【００１５】さらに、この実施形態の材料試験機はウオ
ーミングアップ時の異常衝撃についても対応できるよう
になっており、試験内容に応じて次表１のような複数の
測定レンジおよび各測定レンジに対応する定数を持って
いる。 【００１６】 【表１】 【００１７】は測定レンジであり、秤量が３００ｋＮ
（キロニュートン）、１５０ｋＮ、６０ｋＮ、３０ｋＮ
および１５ｋＮの５種類あり、各測定レンジに対して、
に示す負荷変動の最大速度、に示すラム２ｂと油圧
シリンダ２ａとの摺動抵抗、に示す秤量に対する摺動
抵抗の比、に示す荷重データの有効桁数、に示す秤
量に対する負荷変動最大速度の比、に示す次に説明す
る異常検出条件としての検出感度Ｓが設定されている。 【００１８】ところで、ウオーミングアップ時にはラム
を複数回昇降させるが、このとき負荷機構に異物等が挟
まると負荷機構に異常な衝撃が加わり、負荷機構全体の
破損の原因にもなる。そこで、この実施形態では、ウオ
ーミングアップ時の負荷機構における異常な衝撃に対処
できるように、検出感度Ｓに基づいて衝撃荷重が検出さ
れたらラム１２ｂを停止させるようにしている。 【００１９】検出感度Ｓは、テーブル１３がクロスヘッ
ド１７にぶつかったり、テーブル１３とクロスヘッド１
７との間に異物が挟まった場合などの衝撃荷重を検出す
るために、ウオーミングアップ時に逐次検出する負荷変
動比率速度（負荷変動最大速度／）の上限値を定める
定数である。ただし、動作途上で必然的に発生するラム
１２ｂと連動する負荷機構全体の自重をキャンセルする
ための相対的な負荷変動、および常時発生するラムの摺
動抵抗による荷重のばらつきについては衝撃荷重検出に
当ってはノイズでありこれらを検出しないようにする必
要がある。また、これらの衝撃負荷ではない不可避的な
負荷変動の割合はウオーミングアップ中に設定されてい
る荷重アンプの測定レンジによっても影響度は変わって
くる。 【００２０】しかし、ウオーミングアップ中のラムの上
昇、下降速度は、プログラムで規定した速度であるか
ら、動作途上でラムおよびラムと連動する負荷機構の自
重キャンセル時の負荷変動比率速度および動作中に常時
発生するラムの摺動抵抗は一義的に予測できるものであ
る。したがって、それぞれの測定レンジに対して、ラム
の摺動抵抗の比率（表１の）および負荷変動最大速度
の比率速度（表１の）は定まる。そこで、検出感度Ｓ
として、ノイズを除くために例えば負荷変動最大速度の
比率速度の１．５倍（表１の）を設定する。なお、こ
の検出感度Ｓは本実施形態では１．５倍を採用している
が、これは固定的なものではない。ノイズを有効除去で
きるように定められる。好ましくは１．１〜１．８の範
囲と考えらる。以下、この検出感度Ｓを用いて、ウオー
ミングアップ時に衝撃負荷検出を行う。 【００２１】図４は実施形態における制御動作を示すフ
ローチャートの一例であり、同図に基づいて動作を説明
する。なお、このフローチャートはウオーミングアップ
およびこのウオーミングアップ終了に連動して、前記ラ
ム原点移動手段への入力がなされるラム原点への移動の
制御のルーチンを示し、図示しないメインルーチンにお
いて、入力部２４のウオーミングアップキーが操作され
ると開始される。なお、ウオーミングアップ動作に関し
て、ラム１２ｂを往復移動させる回数として設定往復回
数Ｎａ、動作速度、ラム１２ｂの上端および下端位置の
位置データ等は予めＲＯＭ２２に記憶されている。 【００２２】先ず、ステップＳ１で現在設定されている
測定レンズのレンジ値とそれに対応する検出感度のデー
タＳ、および、ラム１２ｂの設定往復回数Ｎａ、ラム１
２ｂの動作速度、ラム１２ｂの移動できるストロークと
して上端および下端までの位置データ等をＲＡＭ２３に
格納する。次に、ステップＳ２で、油圧供給部３のサー
ボ弁３１を油圧シリンダ１２ａ側へ全開にしてラム１２
ｂを上昇させ、ステップＳ３で、所定回数（Ｘ回）分の
荷重値データ（Ｌ１〜ＬＸ）を取り込み、ステップＳ４
で荷重値データ（Ｌ１〜ＬＸ）を用いて移動平均または
回帰計算等の近似計算により負荷変動比率速度ΔＬを算
出する。そして、ステップＳ５でこの負荷変動比率速度
ΔＬが検出感度Ｓを超えているか否かを判定し、超えて
いなければステップＳ６で上端の所定位置に到達したか
否かを判定し、到達していなければステップＳ３に戻っ
て同様の処理を行う。 【００２３】一方、ステップＳ５で負荷変動比率速度Δ
Ｌが検出感度Ｓを超えていると、ステップＳ１３で、サ
ーボ弁３１に対してストローク保持の指令を出してラム
１２ｂを停止し、処理を終了する。 【００２４】ステップＳ６で上端の所定位置に到達して
いれば、ステップＳ７でサーボ弁３１をタンク側に全開
してラム１２ｂを下降させて、ラム１２ｂが下降するの
に要する所定時間待機し、所定時間が経過するとステッ
プＳ８で往復回数Ｎをカウントする。そして、ステップ
Ｓ９で往復回数Ｎが設定往復回数Ｎａに達したか否かを
判定し、達していなければステップＳ２に戻る。 【００２５】ステップＳ９で往復回数Ｎが設定往復回数
Ｎａに達していたら、前記ラム原点移動手段への入力が
ＯＮされステップＳ１０でサーボ弁３１を油圧シリンダ
１２ａ側へ圧油を供給するように全開にしてラム１２ｂ
を上昇させ、ステップＳ１１でラム原点位置となるのを
検出する。そして、ラム原点位置が検出されると、ステ
ップＳ１２で、油圧供給部２０に対してストローク保持
の指令を出してラム１２ｂを停止し、処理を終了する。 【００２６】なお、上述した例ではウオーミングアップ
動作に連動したラム１２ｂのラム原点位置への移動につ
いて説明したが、本装置はこれに限らず、前記指示ボタ
ン２９により独立にラム１２ｂを原点位置へ移動でき
る。この場合は、ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２の行
うことになる。 【００２７】図１は、上記ウオーミングアップ時の油圧
シリンダ機構の動作を説明する図であり、先ず、図の
Ｉ．に示したように、油圧シリンダ１２ａに給油してラ
ム１２ｂを上昇させて図のII. に示したようにラム１２
ｂを予め設定された規定の上端位置まで上昇させる。な
お、この上昇の間に衝撃荷重が検出されたらラム１２ｂ
を即座に停止させる。II. の上端になると油圧シリンダ
１２ａから排油してラムを下降させ、回数Ｎが設定往復
回数Ｎａになったかを判断し、設定往復回数Ｎａになっ
ていなければ（Ｎｏ）、Ｉ．とII. の状態を繰り返す。
設定往復回数Ｎａになったら（Ｙｅｓ）、図のIII.に示
したように、ラム１２ｂをラム原点位置に移動して、油
圧シリンダ１２ａに対する給油および排油を制御して、
位置ホールド制御を行い、ラム１２ｂをラム原点位置で
停止させる。 【００２８】上述の実施形態ではウオーミングアップ機
能を備えた材料試験機を例に示しているので、通常はウ
オーミングアップ動作に連動するかたちでラム原点移動
手段への入力がなされ、ラムが原点へ移動することにな
る。しかし、メンテナンス作業等でラムを原点へ移動さ
せる必要が生じたときも前記指示ボタン２９を用いるこ
とができる。さらに、連続的に試験を行っている際に
は、ウオーミングアップは不要であるので、指示ボタン
２９からの入力でラム原点移動手段を駆動させることは
有効である。例えば引張試験時に試験片を取り除いた後
に、指示ボタン２９を押すことにより、容易にラムをラ
ム原点位置に移動させることができる。試験時に試験片
の取付け位置（把持部間の距離）が厳密に定められてい
る場合でも、試験条件の再現性も高まる。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のラムのラ
ム原点移動手段を備えた材料試験機によれば、このラム
のラム原点移動手段を駆動するだけで、ラムを原点位置
に移動させることができるので操作者の手間を省いて直
ぐに試験を開始することができる。さらに、ウオーミン
グアップ機能を備えており、ウオーミングアップ時に負
荷変動比率速度の上限値を定める検出感度により衝撃荷
重検出を行い、ウオーミングアップが終了したらラムを
ラム原点の位置に自動的に戻すようにしたので、ウオー
ミングアップ終了後、直ぐに試験を開始することができ
るとともに、負荷機構に異常な衝撃が加わることによる
負荷機構全体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるウオーミングアップ
時の油圧シリンダ機構の動作を説明する図である。 【図２】本発明の実施形態における材料試験機の全体構
成を示す図である。 【図３】本発明の実施形態における要部ブロック図であ
る。 【図４】本発明の実施形態における制御の一例を示すフ
ローチャートである。 【符号の説明】 １ 材料試験機本体 ２ 測定制御装置 ３ 油圧供給部 １２ 油圧シリンダ機構 １２ａ 油圧シリンダ １２ｂ ラム
時の油圧シリンダ機構の動作を説明する図である。 【図２】本発明の実施形態における材料試験機の全体構
成を示す図である。 【図３】本発明の実施形態における要部ブロック図であ
る。 【図４】本発明の実施形態における制御の一例を示すフ
ローチャートである。 【符号の説明】 １ 材料試験機本体 ２ 測定制御装置 ３ 油圧供給部 １２ 油圧シリンダ機構 １２ａ 油圧シリンダ １２ｂ ラム
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 3/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 油圧供給部と該油圧供給部から供給され
る油圧によって油圧シリンダ内のラムを摺動させる油圧
シリンダ機構を備えた材料試験機において、 試験の開始前に入力されて前記ラムをラム原点位置に移
動させるラム原点移動手段を備えるとともに、試験前に
前記油圧シリンダ機構のラムを駆動してウオーミングア
ップを行う機能を備え、上記ウオーミングアップ動作時に負荷変動比率速度の上
限値を定める検出感度により衝撃荷重検出を行い、該ウ
オーミングアップ動作の終了に連動して、前記ラム原点
移動手段が入力される ことを特徴とする材料試験機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23809497A JP3378780B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 材料試験機 |
| KR1019980021571A KR100305270B1 (ko) | 1997-09-03 | 1998-06-10 | 재료시험기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23809497A JP3378780B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 材料試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183711A JPH1183711A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3378780B2 true JP3378780B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=17025085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23809497A Expired - Fee Related JP3378780B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 材料試験機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3378780B2 (ja) |
| KR (1) | KR100305270B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4631686B2 (ja) * | 2005-12-08 | 2011-02-16 | 株式会社島津製作所 | 電子天びん |
| KR100825272B1 (ko) | 2007-01-19 | 2008-04-25 | 울산과학대학 산학협력단 | 점재하 시험기 |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP23809497A patent/JP3378780B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-06-10 KR KR1019980021571A patent/KR100305270B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1183711A (ja) | 1999-03-26 |
| KR100305270B1 (ko) | 2001-11-30 |
| KR19990029220A (ko) | 1999-04-26 |
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