JP5494379B2 - Material testing machine - Google Patents
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Description
この発明は、一対のねじ棹をサーボモータにより同期して回転させることにより、試験片に対して試験力を付与する材料試験機に関する。 The present invention relates to a material testing machine that applies a test force to a test piece by rotating a pair of screw rods synchronously by a servo motor.
このような材料試験機としては、クロスヘッドの両端部をナットを介してねじ棹に係合し、このねじ棹の回転によってクロスヘッドを昇降させ、このクロスヘッドに取り付けたチャックと装置本体側に取り付けたチャックとにその両端を把持された試験片に引張負荷等を付与することで、試験片の引張強度等を試験するものが使用されている。そして、試験片に付与された試験力はロードセルにより測定され、試験片の変位は変位計により測定される。 In such a material testing machine, both ends of the crosshead are engaged with a screw rod through nuts, and the crosshead is moved up and down by the rotation of the screw rod. A test piece for testing the tensile strength or the like of a test piece by applying a tensile load or the like to a test piece held at both ends of the attached chuck is used. The test force applied to the test piece is measured by a load cell, and the displacement of the test piece is measured by a displacement meter.
ところで、上述した引張試験を行う場合や、試験片に圧縮力を付与して圧縮試験を行う場合のように、比較的単純な材料試験を行う場合には、実際の試験時間そのものより、治具の取り替えや試験片の交換等の準備工程に時間がかかることが多い。このため、特許文献1には、油圧式アクチュエータに対して作動油を供給する油圧ユニットのポンプ駆動用のモータを回転数可変のものとし、そのモータの回転数を材料試験機の試験準備から試験終了までの各状態に応じて自動的に変化させることによって、試験準備中などの作動油流量が要求されない状態では低速回転とし、必要なときにだけ高速で回転させることにより、消費電力を低減させることができる油圧駆動式の材料試験機が開示されている。
By the way, when performing a relatively simple material test, such as when performing the above-described tensile test, or when performing a compression test by applying a compressive force to a test piece, the jig is determined from the actual test time itself. In many cases, the preparation process such as replacement of the test piece or test piece takes time. For this reason,
ところで、比較的小型で高精度の材料試験を行うための材料試験機として、一対のねじ棹をサーボモータにより同期して回転させることにより、試験片に対して試験力を付与する電気式材料試験機も多用されている。このような材料試験機においては、電源スイッチを入れて装置が正常に起動した後には、電源スイッチが切られたり非常停止スイッチが押されるというような異常が生じた場合を除き、サーボモータを駆動するサーボアンプに電力が供給され続けることから、無駄な電力が使用されることになる。また、サーボモータが回転していない間においても、サーボアンプはサーボモータに対して電磁力により出力軸をその位置で保持するサーボロックの指令を出し続けている。このため、サーボモータの出力軸が回転していないにもかかわらず、多くの電力が消費されることになる。 By the way, as a material testing machine for conducting comparatively small and highly accurate material tests, an electric material test that applies a test force to a test piece by rotating a pair of screw rods synchronously with a servo motor. Machines are also frequently used. In such a material testing machine, after the power switch is turned on and the device starts up normally, the servo motor is driven unless an abnormality occurs such as the power switch is turned off or the emergency stop switch is pressed. Since electric power continues to be supplied to the servo amplifier, useless electric power is used. Even while the servo motor is not rotating, the servo amplifier continues to issue a servo lock command to hold the output shaft at that position by electromagnetic force to the servo motor. For this reason, a large amount of power is consumed even though the output shaft of the servo motor is not rotating.
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時に、サーボアンプまたはサーボモータによる消費電力を低減することが可能な材料試験機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a material capable of reducing power consumption by a servo amplifier or a servo motor during non-operation when a material test or an operation related to the material test is not performed. The purpose is to provide a testing machine.
請求項1に記載の発明は、一対のねじ棹と、このねじ棹を同期して回転させるサーボモータと、前記一対のねじ棹と螺合するナット部を有し、前記ねじ棹の回転に伴って当該ねじ棹に沿って移動するクロスヘッドと、前記クロスヘッドの移動に伴う試験片に対する試験力の変化を測定するロードセルと、を備えた材料試験機において、前記サーボモータに連結されたサーボアンプと、前記サーボアンプに対する電力の供給と、前記サーボアンプによるサーボロックとを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時において、前記ロードセルにより測定した試験力が設定値以下のときに前記サーボアンプによるサーボロックを停止することを特徴とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御部は、前記サーボアンプによるサーボロックの停止を行った後、設定時間経過後に前記サーボアンプに対する電力の供給を停止する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control unit stops the supply of power to the servo amplifier after a set time has elapsed after the servo lock is stopped by the servo amplifier. .
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッドを所定位置に復帰されるリターンモードと、クロスヘッドをマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードとを備え、前記制御部は、前記材料試験モード、前記リターンモード、前記マニュアル操作モードのいずれでもない状態において、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時として、前記サーボアンプによるサーボロックを停止する。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the material test mode for executing the material test, the return mode for returning the crosshead to a predetermined position, and the crosshead by manual operation. A manual operation mode that can be moved, and the control unit performs an operation related to a material test or a material test in a state that is not any of the material test mode, the return mode, and the manual operation mode. and that there is no non-operating at the time, to stop the Saboro' phrases by before Symbol servo amplifier.
請求項1に記載の発明によれば、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時に、サーボモータによる消費電力を低減することが可能となる。
According to the invention described in
また、試験力が設定値以下のときにサーボアンプによるサーボロックを停止することから、サーボロックを安全に解除できる状態となったときにのみサーボロックが停止されることになり、装置の安全性を確保することが可能となる。 In addition , since the servo lock by the servo amplifier is stopped when the test force is less than the set value, the servo lock is stopped only when the servo lock can be safely released. Can be secured.
請求項2に記載の発明によれば、サーボアンプによるサーボロックの停止を行った後設定時間経過後にサーボアンプに対する電力の供給を停止することから、安全性を確保しながら、消費電力をさらに低減することが可能となる。 According to the invention described in claim 2 , since the supply of power to the servo amplifier is stopped after the set time has elapsed after the servo lock is stopped by the servo amplifier, the power consumption is further reduced while ensuring safety. It becomes possible to do.
請求項3に記載の発明によれば、材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッドを所定位置に復帰させるリターンモードと、クロスヘッドをマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードのいずれでもない装置の非稼働状態において、サーボモータによる消費電力を低減することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, none of the material test mode for executing the material test, the return mode for returning the crosshead to a predetermined position, and the manual operation mode for manually moving the crosshead. in the non-operating state of the apparatus, it is possible to reduce power consumption by servomotor.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明に係る材料試験機の概要図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a material testing machine according to the present invention.
この材料試験機は、基台16と、この基台16上に立設された左右一対のねじ棹17と、左右一対のねじ棹17と螺合するナット部を備え、ねじ棹17に対して昇降するクロスヘッド23とを備える。クロスヘッド23には、上つかみ具11が、軸心調整装置20およびロードセル13を介して付設されている。また、基台16には下つかみ具12が付設されている。試験片10は、その両端をこれらの上つかみ具11および下つかみ具12により把持される。
The material testing machine includes a
一対のねじ棹17の下端部には、各々、同期ベルト22と係合する同期プーリー21が配設されている。また、この同期ベルト22は、サーボモータ18の駆動により回転する同期プーリー19とも係合している。このため、一対のねじ棹17は、サーボモータ18の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹17が同期して回転することにより、クロスヘッド23は、一対のねじ棹17の軸心方向に昇降する。
試験片10に負荷される試験力は、ロードセル13により検出される。また、試験片10の上下の標点間の変位量は、変位計14により検出される。ロードセル13および変位計14からの信号は後述する制御部40に入力される。この制御部40は、ロードセル15および変位計14からの信号に基づいて、サーボモータ18の駆動制御信号を作成する。これにより、サーボモータ18の回転が制御され、引張や圧縮等の各種材料試験が行われる。
The test force applied to the
図2は、この発明に係る材料試験機の主要な電気的構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing the main electrical configuration of the material testing machine according to the present invention.
この材料試験機は、上述したサーボモータ18を駆動制御するサーボアンプ33を備える。このサーボアンプ33には、駆動リレー32によりオンオフする電磁接触器31を介して、主電源から電力が供給される。この駆動リレー32は、制御部40により制御されるマイコン34からの信号で電磁接触器31をオンオフする。また、非常停止スイッチ35が押されたときや、クロスヘッド23が終端まで移動してリミットスイッチ36が押されたときには、駆動リレー32は電磁接触器31をオフとする。さらに、マイコン34は、制御部40からの制御信号に基づいて、サーボアンプ33によるサーボロックのオンオフ信号をサーボアンプ33に送信する。
This material testing machine includes a
制御部40は、図1に示すロードセル13および変位計14と接続されている。また、この制御部40は、材料試験を開始するためのスタートボタン41と、クロスヘッド23を所定位置に復帰させるためのリターンボタン42とに接続されている。さらに、この制御部40は、モニター等の表示部43と、キーボード等の入力部44とも接続されている。
The
次に、この発明に係る材料試験機による電力供給およびサーボロックの停止動作について説明する。図3は、この発明に係る材料試験機による電力供給およびサーボロックの停止動作を示すフローチャートである。 Next, power supply and servo lock stop operation by the material testing machine according to the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a power supply and servo lock stop operation by the material testing machine according to the present invention.
電力供給およびサーボロックの停止動作を行う場合には、図3に示すステップS2〜ステップS7の工程が実行される。但し、材料試験機が後述する材料試験モード、リターンモード、マニュアル操作モードのいずれかとなったときには、装置が稼働状態になったと判断して(ステップS1)、常にステップS2に復帰する。 When power supply and servo lock stop operation are performed, steps S2 to S7 shown in FIG. 3 are executed. However, when the material testing machine is in any of the material test mode, return mode, and manual operation mode, which will be described later, it is determined that the apparatus is in operation (step S1), and the process always returns to step S2.
電力供給およびサーボロックの停止動作を行う場合には、最初に、制御部40が装置が材料試験モードであるか否かを確認する(ステップS2)。ここで、材料試験モードとは、実際に材料試験を実行するモードである。この材料試験モードは、スタートボタン41が押されることにより開始する。材料試験が行われているときには、当然、電力供給およびサーボロックの停止動作を実行することはできないことから、そのまま、材料試験モードの終了を待つ。
When performing the power supply and servo lock stop operation, first, the
装置が材料試験モードでない場合には、次に、制御部40が装置がリターンモードであるか否かを確認する(ステップS3)。ここで、リターンモードとは、材料試験後にクロスヘッド23を原点位置等に復帰させるモードである。このリターンモードは、リターンボタン42が押されることにより開始する。クロスヘッド23の移動中にも、電力供給およびサーボロックの停止動作を実行することはできないことから、そのまま、リターンモードの終了を待つ。
If the apparatus is not in the material test mode, the
装置がリターンモードではない場合には、次に、制御部40が装置がマニュアル操作モードであるか否かを確認する(ステップS4)。ここで、マニュアル操作モードとは、オペレータが入力部44を使用して所定の設定を行うことにより、あるいは、操作ボタン等を操作することにより、クロスヘッド23をオペレータによるマニュアル操作により移動させることができるモードである。マニュアル操作モードにおいても、電力供給およびサーボロックの停止動作を実行することは好ましくないことから、そのまま、マニュアル操作モードの終了を待つ。
If the apparatus is not in the return mode, the
装置が、材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッド23を所定位置に復帰させるリターンモードと、クロスヘッド23をマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードのいずれでもない非稼働状態である場合には、次に、制御部40がロードセル13により測定した試験力が設定値以下であるか否かを判断する(ステップS5)。
When the apparatus is in a non-operating state that is neither a material test mode for executing a material test, a return mode for returning the
すなわち、試験片10に所定以上の試験力が負荷された状態でサーボロックを停止した場合には、サーボモータ18が停止していても、その試験力によりクロスヘッド23が移動する等の危険があることから、試験力が設定値以下の場合のみ、サーボロックを停止するようにしている。このときの試験力の設定値としては、サーボロックを停止してもクロスヘッド23が移動しない試験力として予め実験等により求められた値である。この設定値としては、例えば、ねじ棹17やクロスヘッド23により構成される負荷枠の最大許容負荷であるフレーム容量の5%程度の値を適用することができる。
That is, when the servo lock is stopped in a state where a predetermined test force is applied to the
そのときのロードセル13により測定した試験力が設定値以下である場合には、制御部40がマイコン34を介してサーボアンプ33に指令を出し、サーボロックを停止する(ステップS6)。これにより、電磁力によりサーボモータ18の出力軸をその位置で保持するためのサーボロックで使用される電力の無駄を防止することが可能となる。なお、このときには、表示部43による表示をオフ状態とすることにより、さらに省電力を図ってもよい。
If the test force measured by the
サーボロックが停止してから、例えば20分程度の時間が経過した場合には(ステップS7)、制御部40がマイコン34を介して駆動リレー32に指令を出し、電磁接触器31をオフとすることにより、サーボアンプ33に対する電力の供給を停止する。これにより、さらに省電力を図ることが可能となる。
For example, when a time of about 20 minutes elapses after the servo lock is stopped (step S7), the
なお、サーボロックの停止中、あるいは、サーボアンプ33に対する電力供給の停止中であっても、スタートボタン41やリターンボタン42等が操作され、材料試験機が後述する材料試験モード、リターンモード、マニュアル操作モードのいずれかとなったときには、常にステップS2に復帰する。
Even when the servo lock is stopped or the power supply to the
なお、上述した実施形態においては、非稼働時において、サーボアンプ33によるサーボロックを解除した後にサーボアンプ33に対する電力の供給を停止しているが、この発明はこのような形態に限定されるものではない。また、上述した実施形態においては、非稼働時において、サーボアンプ33に対する電力の供給とサーボアンプ33によるサーボロックの両方を停止しているが、サーボアンプ33に対する電力の供給またはサーボアンプ33によるサーボロックのいずれか一方のみを停止する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the power supply to the
10 試験片
11 上つかみ具
12 下つかみ具
13 ロードセル
14 変位計
17 ねじ棹
18 サーボモータ
20 軸心調整装置
23 クロスヘッド
31 電磁接触器
32 駆動リレー
33 サーボアンプ
34 マイコン
40 制御部
41 スタートボタン
42 リターンボタン
43 表示部
44 入力部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記サーボモータに連結されたサーボアンプと、
前記サーボアンプに対する電力の供給と、前記サーボアンプによるサーボロックとを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時において、前記ロードセルにより測定した試験力が設定値以下のときに前記サーボアンプによるサーボロックを停止する材料試験機。 A pair of screw rods, a servo motor that rotates the screw rods synchronously, and a nut portion that engages with the pair of screw rods, and moves along the screw rods as the screw rods rotate. In a material testing machine comprising: a crosshead; and a load cell that measures a change in test force with respect to a test piece as the crosshead moves.
A servo amplifier connected to the servo motor;
A controller that controls power supply to the servo amplifier and servo lock by the servo amplifier;
The control unit is a material testing machine that stops the servo lock by the servo amplifier when the test force measured by the load cell is equal to or less than a set value when the material test or the operation related to the material test is not performed. .
前記制御部は、前記サーボアンプによるサーボロックの停止を行った後、設定時間経過後に前記サーボアンプに対する電力の供給を停止する材料試験機。 The material testing machine according to claim 1 ,
The control unit is a material testing machine that stops the supply of power to the servo amplifier after a set time has elapsed after stopping the servo lock by the servo amplifier.
材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッドを所定位置に復帰させるリターンモードと、クロスヘッドをマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードとを備え、
前記制御部は、前記材料試験モード、前記リターンモード、前記マニュアル操作モードのいずれでもない状態において、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時として、前記サーボアンプによるサーボロックを停止する材料試験機。 In the material testing machine according to claim 1 or 2 ,
It has a material test mode for executing a material test, a return mode for returning the crosshead to a predetermined position, and a manual operation mode for manually moving the crosshead.
Wherein the control unit, the material testing mode, the return mode, in a state neither of the manual operation mode, non-working sometimes operations associated with material testing or material testing is not running, Saboro' by pre Symbol servo amplifier Material testing machine that stops
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