JP5821581B2 - Endurance test equipment - Google Patents

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Description

この発明は、供試体に対して試験力を付与することにより耐久試験を行う耐久試験装置に関し、特に、アクチュエータの駆動により移動する移動部材を備えた供試体に対して耐久試験を行う耐久試験装置に関する。   The present invention relates to an endurance test apparatus for performing an endurance test by applying a test force to a specimen, and in particular, an endurance test apparatus for performing an endurance test on a specimen having a moving member that moves by driving an actuator. About.

供試体に対し、油圧シリンダ等を利用して繰り返し試験力を付与することにより、供試体の耐久力を試験する耐久試験装置は、例えば、車両の耐久試験等において利用されている(特許文献1参照)。   A durability test apparatus that tests the durability of a specimen by repeatedly applying a test force to the specimen using a hydraulic cylinder or the like is used in, for example, a vehicle durability test (Patent Document 1). reference).

このような耐久試験装置におけるサーボ制御機構は、供試体に対する負荷の大きさや供試体の変位量を常に測定しており、その目標値とフィードバック信号との差(偏差)に対して所定の制御ゲインを乗算したものを制御信号として、油圧シリンダ等のアクチュエータを制御している。   The servo control mechanism in such an endurance test apparatus constantly measures the magnitude of the load on the specimen and the amount of displacement of the specimen, and a predetermined control gain with respect to the difference (deviation) between the target value and the feedback signal. An actuator such as a hydraulic cylinder is controlled by using a control signal obtained by multiplying.

ここで、供試体が試験片であったり、応力が付与されることにより変形する受動部品であった場合には、フィードバック制御に利用される制御ゲインは、供試体の剛性に大きく依存する。すなわち、供試体の剛性が高い場合には、アクチュエータは少ないストローク量で大きな荷重が発生することになるため、制御ゲインを小さく設定する必要がある。これに対して、供試体の剛性が低い場合には、荷重を発生させるために必要となるアクチュエータのストロークが大きくなることから、制御ゲインを大きく設定する必要がある。   Here, when the specimen is a test piece or a passive component that is deformed when stress is applied, the control gain used for feedback control largely depends on the rigidity of the specimen. That is, when the rigidity of the specimen is high, the actuator generates a large load with a small stroke amount, and therefore it is necessary to set the control gain small. On the other hand, when the rigidity of the specimen is low, the actuator stroke required for generating the load becomes large, so that the control gain needs to be set large.

上述した特許文献1に記載の耐久試験装置は、車両等の静止した供試体を対象としている。これに対して、供試体に対してモータ等のアクチュエータを搭載し、供試体がアクチュエータによる駆動を実行した状態で耐久性を評価する必要がある場合も生ずる。図3は、アクチュエータによる駆動を実行した供試体72に対して耐久性を評価する従来の耐久試験装置による試験態様を示す概要図である。これらの耐久試験装置は、アクチュエータにより伸縮する移動部材73を備えた供試体72に対して耐久試験を行うためのものである。なお、この供試体72は、ベース71上に固定されている。   The durability test apparatus described in Patent Document 1 described above is intended for a stationary specimen such as a vehicle. On the other hand, an actuator such as a motor is mounted on the specimen, and it may be necessary to evaluate the durability in a state where the specimen is driven by the actuator. FIG. 3 is a schematic diagram showing a test mode by a conventional durability test apparatus that evaluates the durability of a specimen 72 that has been driven by an actuator. These durability test apparatuses are for performing a durability test on a specimen 72 including a moving member 73 that is expanded and contracted by an actuator. The specimen 72 is fixed on the base 71.

図3(a)に示す耐久試験装置は、供試体72における移動部材73に対して、重錘82をワイヤー81を介して接続した構成を有する。この耐久試験装置においては、供試体72における移動部材73を往復運動させることにより、この移動部材73に対して、常に一定の引っ張り荷重を負荷した状態で、耐久試験を実行することが可能となる。   The durability test apparatus shown in FIG. 3A has a configuration in which a weight 82 is connected to a moving member 73 in a specimen 72 via a wire 81. In this durability test apparatus, the endurance test can be executed in a state where a constant tensile load is always applied to the moving member 73 by reciprocating the moving member 73 in the specimen 72. .

図3(b)に示す耐久試験装置は、油圧シリンダ83におけるシリンダロッド84を、ロードセル等の荷重検出器85を介して供試体72における移動部材73に接続した構成を有する。この耐久試験装置においては、供試体72における移動部材73を往復運動させるとともに、油圧シリンダ83内の圧力を、リリーフ弁などを使用して一定圧力に保つことにより、一定負荷を付与した状態での耐久試験を実行することが可能となる。   The durability test apparatus shown in FIG. 3B has a configuration in which a cylinder rod 84 in a hydraulic cylinder 83 is connected to a moving member 73 in a specimen 72 via a load detector 85 such as a load cell. In this durability test apparatus, the moving member 73 in the specimen 72 is reciprocated, and the pressure in the hydraulic cylinder 83 is maintained at a constant pressure using a relief valve or the like, so that a constant load is applied. It becomes possible to execute an endurance test.

図3(c)に示す耐久試験装置は、バネ86に接続されたロッド87を、ロードセル等の荷重検出器85を介して供試体72における移動部材73に接続した構成を有する。この耐久試験装置においては、移動部材73のストローク量に比例した負荷を供試体72に付与することが可能となる。   The durability test apparatus shown in FIG. 3C has a configuration in which a rod 87 connected to a spring 86 is connected to a moving member 73 in a specimen 72 via a load detector 85 such as a load cell. In this durability test apparatus, a load proportional to the stroke amount of the moving member 73 can be applied to the specimen 72.

ところで、例えば図3(b)に示す耐久試験装置にサーボバルブのような制御弁を取り付け、アクチュエータにより駆動された供試体72に対して負荷を与えることにより、耐久性を評価する耐久試験を実行する場合においては、供試体72における移動部材73の移動ストロークに併せて耐久試験装置における油圧シリンダ83のシリンダロッド84を移動させながら、供試体72に対して荷重を発生させる必要が生ずる。このような場合においては、供試体72の剛性が高い場合においても、供試体72における移動部材73の移動ストロークが大きい場合には、油圧シリンダ83のシリンダロッド84も大きなストロークで移動させる必要が生ずることから、上述した、供試体の剛性が高い場合に制御ゲインを小さく設定するという関係が成り立たなくなる。   By the way, a durability test for evaluating durability is performed by attaching a control valve such as a servo valve to the durability test apparatus shown in FIG. 3B and applying a load to the specimen 72 driven by the actuator. In this case, it is necessary to generate a load on the specimen 72 while moving the cylinder rod 84 of the hydraulic cylinder 83 in the durability test apparatus in accordance with the movement stroke of the moving member 73 in the specimen 72. In such a case, even when the specimen 72 has high rigidity, if the moving stroke of the moving member 73 in the specimen 72 is large, the cylinder rod 84 of the hydraulic cylinder 83 also needs to be moved with a large stroke. For this reason, when the rigidity of the specimen is high, the relationship of setting the control gain to be small does not hold.

このような場合においては、通常のサーボ制御を行う場合に、剛性の高い供試体における移動部材を移動させながら、耐久試験装置の油圧シリンダ83を利用して供試体が受ける荷重を制御しようとすると、耐久試験装置の油圧シリンダ83のシリンダロッド84の移動が移動部材の移動速度に追従することができず、供試体におけるアクチュエータが過負荷状態になってしまう場合がある。また、耐久試験装置における油圧シリンダ83の追従性を向上させようとして制御ゲインを大きくすると、ハンチング現象を発生するという問題がある。   In such a case, when normal servo control is performed, an attempt is made to control the load received by the specimen using the hydraulic cylinder 83 of the durability test apparatus while moving the moving member of the specimen having high rigidity. The movement of the cylinder rod 84 of the hydraulic cylinder 83 of the durability test apparatus cannot follow the moving speed of the moving member, and the actuator in the specimen may be overloaded. Further, when the control gain is increased in order to improve the followability of the hydraulic cylinder 83 in the durability test apparatus, there is a problem that a hunting phenomenon occurs.

このため、油圧シリンダにおけるシリンダロッドと、供試体における移動部材との間に、板バネを使用した弾性機構を介在させることにより、ハンチング現象の発生を防止しながら、油圧シリンダの追従性を向上させた耐久試験装置が提案されている(特許文献2参照)。   For this reason, by interposing an elastic mechanism using a leaf spring between the cylinder rod in the hydraulic cylinder and the moving member in the specimen, the followability of the hydraulic cylinder is improved while preventing the occurrence of hunting phenomenon. A durability test apparatus has been proposed (see Patent Document 2).

特開2007−303893号公報JP 2007-303893 A 特開2011−180106号公報JP 2011-180106 A

特許文献2に記載の耐久試験装置は、弾性機構により負荷系全体の剛性を小さくし、油圧シリンダの制御ゲインを大きな値に設定した場合でも、ハンチング現象を発生させることなく、油圧シリンダの追従性を向上させることができるものであるが、供試体に対する荷重の大きさや荷重の変化速度等に応じて、弾性機構の板バネを、バネ定数の異なる板バネに交換する必要があり、試験の準備に手間がかかるという問題が生じる。また、弾性機構に使用できる板バネの性能にも限界があり、供試体の移動部材の移動速度に油圧シリンダが追従しきれなくなる場合もある。   The durability test apparatus described in Patent Document 2 has the following characteristics of the hydraulic cylinder without causing a hunting phenomenon even when the rigidity of the entire load system is reduced by an elastic mechanism and the control gain of the hydraulic cylinder is set to a large value. However, it is necessary to replace the leaf spring of the elastic mechanism with a leaf spring with a different spring constant according to the magnitude of the load on the specimen and the rate of change of the load. There is a problem that it takes time and effort. In addition, there is a limit to the performance of the leaf spring that can be used for the elastic mechanism, and the hydraulic cylinder may not be able to follow the moving speed of the moving member of the specimen.

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、アクチュエータの駆動により移動する移動部材を備えた供試体に対して試験力を付与するときに、移動部材の移動による負荷制御への影響を低減し、負荷用アクチュエータの追従性を向上させた耐久試験装置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. When a test force is applied to a specimen provided with a moving member that moves by driving an actuator, the influence on load control due to the movement of the moving member. It is an object of the present invention to provide a durability test apparatus in which the followability of a load actuator is improved.

請求項1に記載の発明は、アクチュエータの駆動により移動する移動部材を備えた供試体に対して試験力を付与することにより、耐久試験を行う耐久試験装置であって、前記供試体を固定する載置部を有する基台と、前記移動部材のストローク量を検出するストローク検出器と、前記供試体における前記移動部材に負荷を与える負荷用アクチュエータと、前記基台上に配設されるとともに、前記負荷用アクチュエータに接続され、当該負荷用アクチュエータの負荷軸方向への水平移動を許容するスライド機構と、前記基台上に固定され、前記負荷用アクチュエータを移動させる移動用アクチュエータと、前記ストローク検出器により検出された前記移動部材のストローク量に応じて、前記移動用アクチュエータを動作させる移動用アクチュエータ制御機構と、を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is an durability test apparatus for performing an endurance test by applying a test force to a specimen provided with a moving member that moves by driving of an actuator, and fixes the specimen. A base having a mounting portion, a stroke detector for detecting a stroke amount of the moving member, a load actuator for applying a load to the moving member in the specimen, and disposed on the base. A slide mechanism that is connected to the load actuator and allows the load actuator to move horizontally in the load axis direction, a movement actuator that is fixed on the base and moves the load actuator, and the stroke detection A moving actuator that operates the moving actuator in accordance with a stroke amount of the moving member detected by a detector. Characterized by comprising a motor control mechanism.

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、前記供試体が受ける荷重を検出する荷重検出器と、前記負荷用アクチュエータのストローク量を検出する第2のストローク検出器と、前記移動用アクチュエータのストローク量を検出する第3のストローク検出器と、前記荷重検出器、または、前記第2のストローク検出器から受信した検出信号をフィードバック情報として、前記負荷用アクチュエータを動作させる負荷用アクチュエータ制御機構と、をさらに備え、前記移動用アクチュエータ制御機構は、前記移動部材のストローク量を検出するストローク検出器と、前記第3のストローク検出器とから受信した検出信号を利用して、前記移動用アクチュエータを動作させる。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein a load detector that detects a load received by the specimen, a second stroke detector that detects a stroke amount of the load actuator, A load for operating the load actuator using a third stroke detector that detects the stroke amount of the moving actuator and the detection signal received from the load detector or the second stroke detector as feedback information. An actuator control mechanism, and the movement actuator control mechanism utilizes a detection signal received from a stroke detector that detects a stroke amount of the moving member and the third stroke detector, The moving actuator is operated.

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、前記負荷用アクチュエータと前記移動用アクチュエータは、油圧シリンダである。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the load actuator and the moving actuator are hydraulic cylinders.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発明において、前記供試体におけるアクチュエータは、モータである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the actuator in the specimen is a motor.

請求項1乃至請求項4に記載の発明によれば、アクチュエータの駆動により移動する移動部材を備えた供試体に対して試験力を付与することにより耐久試験を行う耐久試験装置において、負荷用アクチュエータをスライド機構上に配設し、供試体の移動部材のストローク量に応じて移動用アクチュエータの動作を制御して負荷用アクチュエータを移動させることから、供試体の移動部材の移動が負荷制御に及ぼす影響を低減することができる。このため、負荷制御の安定性が向上し、移動部材を備えた供試体であっても、負荷用アクチュエータの追従性が良好な耐久試験を実行することが可能となる。   According to the first to fourth aspects of the present invention, in the durability test apparatus for performing a durability test by applying a test force to a specimen provided with a moving member that moves by driving of the actuator, the load actuator Since the load actuator is moved by controlling the operation of the moving actuator according to the stroke amount of the moving member of the specimen, the movement of the moving member of the specimen has an influence on the load control. The influence can be reduced. For this reason, the stability of the load control is improved, and it is possible to execute an endurance test in which the followability of the load actuator is good even with a specimen provided with a moving member.

この発明に係る耐久試験装置10の概要図である。1 is a schematic diagram of a durability test apparatus 10 according to the present invention. 耐久試験装置10の制御系のブロック図である。3 is a block diagram of a control system of the durability test apparatus 10. FIG. アクチュエータによる駆動を実行した供試体72に対して耐久性を評価する従来の耐久試験装置による試験態様を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the test aspect by the conventional durability test apparatus which evaluates durability with respect to the specimen 72 which performed the drive by an actuator.

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、この発明に係る耐久試験装置10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 an endurance test apparatus 10 according to the present invention.

この耐久試験装置10は、ベース11上の供試体載置部に固定された供試体20に対して耐久試験を実行するものである。なお、この供試体20としては、アクチュエータとしてのモータ21を備え、移動部材としてのロッド22を所定ストロークで往復移動させる構成を有する。このような供試体は、産業用ロボットや、輸送機の操舵装置、あるいは、パワーアシスト装置等に使用される。   This durability test apparatus 10 performs an endurance test on the specimen 20 fixed to the specimen mounting part on the base 11. The specimen 20 includes a motor 21 as an actuator, and has a configuration in which a rod 22 as a moving member is reciprocated with a predetermined stroke. Such specimens are used in industrial robots, transport steering devices, power assist devices, and the like.

この発明に係る耐久試験装置10は、供試体20に対して荷重を付与する負荷用アクチュエータとしての油圧シリンダ31と、油圧シリンダ31を負荷軸方向に移動させる移動用アクチュエータとしての油圧シリンダ41を備える。この油圧シリンダ31と油圧シリンダ41は、ベース11上に直列に配置されている。   The durability test apparatus 10 according to the present invention includes a hydraulic cylinder 31 as a load actuator that applies a load to the specimen 20 and a hydraulic cylinder 41 as a moving actuator that moves the hydraulic cylinder 31 in the load axis direction. . The hydraulic cylinder 31 and the hydraulic cylinder 41 are arranged in series on the base 11.

油圧シリンダ31は、シリンダロッド32の往復移動を制御するための制御弁33と、シリンダロッド32の移動ストロークを検出するためのストローク検出器35を備える。油圧シリンダ31のシリンダロッド32は、荷重検出器であるロードセル12と接続部材26を介して、供試体20のロッド22と接続されている。また、油圧シリンダ31は、負荷軸方向の水平移動を許容するスライド機構39を介して、ベース11上に配設されている。   The hydraulic cylinder 31 includes a control valve 33 for controlling the reciprocation of the cylinder rod 32 and a stroke detector 35 for detecting the movement stroke of the cylinder rod 32. The cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 is connected to the rod 22 of the specimen 20 via the load cell 12 that is a load detector and the connection member 26. The hydraulic cylinder 31 is disposed on the base 11 via a slide mechanism 39 that allows horizontal movement in the load axis direction.

油圧シリンダ41は、シリンダロッド42の往復移動を制御するための制御弁43と、シリンダロッド42の移動ストロークを検出するためのストローク検出器45を備える。また、油圧シリンダ42は、固定具49によりベース11上に固定されている。油圧シリンダ41のシリンダロッド42は、接続部材36を介して油圧シリンダ31に接続されている。これにより、油圧シリンダ42は、シリンダロッド42のストローク量に応じた距離分、油圧シリンダ31をベース11上で水平移動させる。   The hydraulic cylinder 41 includes a control valve 43 for controlling the reciprocating movement of the cylinder rod 42 and a stroke detector 45 for detecting the movement stroke of the cylinder rod 42. The hydraulic cylinder 42 is fixed on the base 11 by a fixture 49. The cylinder rod 42 of the hydraulic cylinder 41 is connected to the hydraulic cylinder 31 via a connection member 36. Accordingly, the hydraulic cylinder 42 horizontally moves the hydraulic cylinder 31 on the base 11 by a distance corresponding to the stroke amount of the cylinder rod 42.

図2は、耐久試験装置10の制御系のブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram of a control system of the durability test apparatus 10.

この耐久試験装置10は、記憶装置としてのRAM、ROM、および演算装置としてのCPUを内装した制御装置(図示せず)により装置全体を制御されている。この耐久試験装置10においては、制御装置の記憶・演算機能を利用した、負荷用アクチュエータ制御機構51および移動用アクチュエータ制御機構52が構成されている。なお、負荷用アクチュエータ制御機構51は油圧シリンダ31を制御対象とし、移動用アクチュエータ制御機構52は油圧シリンダ41を制御対象としている。   The durability test apparatus 10 is controlled as a whole by a control device (not shown) including a RAM and ROM as storage devices and a CPU as an arithmetic device. The durability test apparatus 10 includes a load actuator control mechanism 51 and a movement actuator control mechanism 52 that use the storage / calculation function of the control device. Note that the load actuator control mechanism 51 controls the hydraulic cylinder 31, and the movement actuator control mechanism 52 controls the hydraulic cylinder 41.

この耐久試験装置10により耐久試験を行うときには、図2に示すように、供試体制御部53から供試体20におけるモータ21に駆動信号を与え、ロッド22を移動させる。このときのロッド22のストローク量は、ストローク検出器25により検出される。このストローク検出器25の検出信号は、移動用アクチュエータ制御機構52において、アンプ61を介して、油圧シリンダ41のシリンダロッド42の移動指令信号として利用される。   When the durability test is performed by the durability test apparatus 10, a drive signal is given to the motor 21 in the specimen 20 from the specimen control unit 53 to move the rod 22, as shown in FIG. The stroke amount of the rod 22 at this time is detected by the stroke detector 25. The detection signal of the stroke detector 25 is used as a movement command signal for the cylinder rod 42 of the hydraulic cylinder 41 via the amplifier 61 in the movement actuator control mechanism 52.

油圧シリンダ41のシリンダロッド42の移動は、制御弁43の駆動を調節することにより実現される。油圧シリンダ41のシリンダロッド42のストローク量は、ストローク検出器45により検出される。このストローク検出器45の検出信号は、移動指令信号に対して、アンプ62を介してフィードバックされる。そして、移動指令信号とストローク検出器45による検出信号の偏差に応じた制御弁43の駆動信号が、アンプ63を介して油圧シリンダ41に与えられることにより、供試体20におけるロッド22のストローク量に応じた油圧シリンダ41の動作が行われる。   The movement of the cylinder rod 42 of the hydraulic cylinder 41 is realized by adjusting the drive of the control valve 43. The stroke amount of the cylinder rod 42 of the hydraulic cylinder 41 is detected by a stroke detector 45. The detection signal of the stroke detector 45 is fed back via the amplifier 62 to the movement command signal. Then, a drive signal for the control valve 43 corresponding to the deviation between the movement command signal and the detection signal from the stroke detector 45 is given to the hydraulic cylinder 41 via the amplifier 63, so that the stroke amount of the rod 22 in the specimen 20 is increased. The operation of the corresponding hydraulic cylinder 41 is performed.

ここで、油圧シリンダ41におけるシリンダロッド42のストローク量は、シリンダロッド42に接続された油圧シリンダ31の、スライド機構39による負荷軸方向の移動量となる。そして、油圧シリンダ41が動作することにより、油圧シリンダ31は、シリンダロッド42のストローク量に応じた距離分、ベース11上を水平移動する。   Here, the stroke amount of the cylinder rod 42 in the hydraulic cylinder 41 is the amount of movement of the hydraulic cylinder 31 connected to the cylinder rod 42 in the load axis direction by the slide mechanism 39. When the hydraulic cylinder 41 operates, the hydraulic cylinder 31 moves horizontally on the base 11 by a distance corresponding to the stroke amount of the cylinder rod 42.

油圧シリンダ31のシリンダロッド32の移動は、制御弁33の駆動を調節することにより実現される。油圧シリンダ31のシリンダロッド32のストローク量は、ストローク検出器35により検出される。また、油圧シリンダ31のシリンダロッド32の往復運動により発生する供試体20への負荷は、ロードセル12により検出される。負荷用アクチュエータ制御機構51においては、波形発生部52からの目標値信号(荷重波形信号)に対して、制御量として選択された負荷もしくはストローク量の検出信号がフィードバックされる。   The movement of the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 is realized by adjusting the drive of the control valve 33. The stroke amount of the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 is detected by a stroke detector 35. Further, the load on the specimen 20 generated by the reciprocating motion of the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 is detected by the load cell 12. In the load actuator control mechanism 51, a load or stroke amount detection signal selected as the control amount is fed back to the target value signal (load waveform signal) from the waveform generation unit 52.

すなわち、制御量として負荷が選択されている場合には、ロードセル12の検出信号がアンプ65を介してフィードバックされ、波形発生部52からの目標値信号と検出信号との偏差に応じた制御弁33の駆動信号が、アンプ64を介して油圧シリンダ31に供給される。また、制御量としてストローク量が選択されている場合には、ストローク検出器35の検出信号がアンプ66を介してフィードバックされ、波形発生部52からの目標値信号と検出信号との偏差に応じた制御弁33の駆動信号が、アンプ64を介して油圧シリンダ31に供給される。   That is, when the load is selected as the control amount, the detection signal of the load cell 12 is fed back via the amplifier 65, and the control valve 33 according to the deviation between the target value signal from the waveform generator 52 and the detection signal. The drive signal is supplied to the hydraulic cylinder 31 via the amplifier 64. Further, when the stroke amount is selected as the control amount, the detection signal of the stroke detector 35 is fed back via the amplifier 66, and according to the deviation between the target value signal from the waveform generator 52 and the detection signal. A drive signal for the control valve 33 is supplied to the hydraulic cylinder 31 via the amplifier 64.

以上のような構成を有する耐久試験装置10において供試体20の耐久試験を実行するときには、供試体20のモータ21を位置保持制御してロッド22を固定した状態で、油圧シリンダ31のシリンダロッド32を往復移動させることにより、ロッド22を連続して押圧および牽引して供試体20に振動を付与することも可能である。この場合には、供試体20は油圧シリンダ31による負荷力により変形する。   When the endurance test of the specimen 20 is executed in the endurance test apparatus 10 having the above-described configuration, the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 is fixed in a state where the position of the motor 21 of the specimen 20 is controlled and the rod 22 is fixed. By reciprocating the rod 22, the rod 22 can be continuously pressed and pulled to apply vibration to the specimen 20. In this case, the specimen 20 is deformed by the load force from the hydraulic cylinder 31.

一方、供試体20のロッド22を往復移動させながら耐久試験を実行するときには、供試体20のロッド22の往復運動に対応させて、油圧シリンダ31を移動させつつ、油圧シリンダ31のシリンダロッド32を往復移動させた状態で耐久試験を行う。   On the other hand, when the durability test is performed while the rod 22 of the specimen 20 is reciprocated, the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 is moved while the hydraulic cylinder 31 is moved in accordance with the reciprocating motion of the rod 22 of the specimen 20. Endurance test is performed in the state of reciprocation.

従来、このような耐久試験では、供試体20に対して目標とする負荷を与えるために、ロッド22のストローク量を考慮して油圧シリンダ31のシリンダロッド32を移動させる制御が行われていた。しかしながら、供試体20の剛性が高い場合等においては、上述したように、油圧シリンダ31のシリンダロッド32の移動が供試体20のロッド22の往復移動速度に追従することができず、供試体20におけるモータ21が過負荷となってしまう場合があった。また、これに対応するために、油圧シリンダ31を制御するための制御ゲインを大きくすると、ハンチング現象が発生して制御が不安定となる。なお、供試体20の剛性とは、供試体20全体の機械的な剛性であり、アクチュエータとしてのモータ21と、このモータ21により往復移動するロッド22とを含む供試体20の見かけ上の剛性を意味する。   Conventionally, in such an endurance test, control for moving the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 in consideration of the stroke amount of the rod 22 has been performed in order to give a target load to the specimen 20. However, when the rigidity of the specimen 20 is high, the movement of the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 cannot follow the reciprocating speed of the rod 22 of the specimen 20 as described above. In some cases, the motor 21 becomes overloaded. In order to cope with this, if the control gain for controlling the hydraulic cylinder 31 is increased, a hunting phenomenon occurs and the control becomes unstable. The rigidity of the specimen 20 is the mechanical rigidity of the whole specimen 20, and the apparent rigidity of the specimen 20 including the motor 21 as an actuator and the rod 22 reciprocated by the motor 21. means.

この発明に係る耐久試験装置10においては、油圧シリンダ31は、スライド機構39により移動可能である。そして、油圧シリンダ31は、供試体20のロッド22のストローク量に応じて動作する油圧シリンダ41により、シリンダロッド42の移動にあわせてそれ自体がベース11上を負荷軸方向に水平移動する。こうして、供試体20のロッド22の往復運動は、スライド機構39による油圧シリンダ31の水平移動により吸収されることになる。したがって、油圧シリンダ31側から見ると、供試体20は、モータ21が停止しロッド22が移動していない状態とほぼ同じ状態となる。すなわち、供試体20のロッド22を往復運動させている場合でも、供試体20のモータ21を位置保持制御してロッド22を固定した状態で行う耐久試験の場合と同様に、油圧シリンダ31は供試体20に負荷力を与えることができる。   In the durability test apparatus 10 according to the present invention, the hydraulic cylinder 31 is movable by the slide mechanism 39. The hydraulic cylinder 31 itself moves horizontally on the base 11 in the direction of the load axis in accordance with the movement of the cylinder rod 42 by the hydraulic cylinder 41 that operates according to the stroke amount of the rod 22 of the specimen 20. Thus, the reciprocating motion of the rod 22 of the specimen 20 is absorbed by the horizontal movement of the hydraulic cylinder 31 by the slide mechanism 39. Therefore, when viewed from the hydraulic cylinder 31 side, the specimen 20 is almost in the same state as the state in which the motor 21 is stopped and the rod 22 is not moved. That is, even when the rod 22 of the specimen 20 is reciprocated, the hydraulic cylinder 31 is provided in the same manner as in the durability test performed with the rod 22 fixed by controlling the position of the motor 21 of the specimen 20. A load force can be applied to the specimen 20.

上述した耐久試験装置10において、荷重Pに対する供試体20の変形量をXp、供試体20におけるロッド22のストローク量をXt、油圧シリンダ41のストローク量をXmとすると、供試体20に荷重Pを与えるときの油圧シリンダ31のシリンダロッド32のストローク量Xfは、下記の式(1)で表される。   In the durability test apparatus 10 described above, assuming that the deformation amount of the specimen 20 with respect to the load P is Xp, the stroke amount of the rod 22 in the specimen 20 is Xt, and the stroke amount of the hydraulic cylinder 41 is Xm, the load P is applied to the specimen 20. The stroke amount Xf of the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 at the time of giving is expressed by the following formula (1).

Xf=Xp+Xt−Xm ・・・ (1)
ここで、例えば、供試体20の移動部材がばね系の部材である場合には、ばね定数をKとすると、供試体20の変形量Xpは、Xp=P/Kとなる。
Xf = Xp + Xt−Xm (1)
Here, for example, when the moving member of the specimen 20 is a spring-type member, assuming that the spring constant is K, the deformation amount Xp of the specimen 20 is Xp = P / K.

この耐久試験装置10においては、移動用アクチュエータ制御機構52により、油圧シリンダ42の動作を、Xt−Xmがほぼゼロとなるように制御することにより、式(1)に示す油圧シリンダ31のシリンダロッド32のストローク量Xfを、供試体20の変形量Xpとほぼ同じ値とすることができる。すなわち、供試体20のロッド22が往復移動している場合でも、見かけ上、供試体20のモータ21を位置保持制御してロッド22を固定して、材料片や受動部品(力を受けて変形するような部品)に負荷を与える場合と同様の負荷制御を行うことができる。   In this durability test apparatus 10, the movement of the hydraulic cylinder 42 is controlled by the moving actuator control mechanism 52 so that Xt−Xm becomes substantially zero, so that the cylinder rod of the hydraulic cylinder 31 shown in Expression (1) is obtained. The stroke amount Xf of 32 can be set to substantially the same value as the deformation amount Xp of the specimen 20. That is, even when the rod 22 of the specimen 20 is reciprocatingly moved, the rod 21 is fixed by apparently holding and controlling the motor 21 of the specimen 20, and the material piece or the passive component (deformed by the force is deformed). Load control similar to the case where a load is applied to such a component).

以上のように、この発明に係る耐久試験装置10は、移動用アクチュエータ制御機構52により、油圧シリンダ31のベース11上での位置を、供試体20のロッド20の移動量に応じて変化させることにより、供試体20のロッド22の移動が負荷制御に及ぼす影響を軽減し、供試体20のロッド22の往復移動速度に対する油圧シリンダ31の追従性を向上させている。このため、油圧シリンダ31のシリンダロッド32の移動だけを制御して、供試体20のロッド22の往復移動速度に追従させていた従来の耐久試験装置より、油圧シリンダ31の制御ゲインを大きく設定する必要がなく、ハンチング現象の発生を防止する効果を高めることができる。したがって、供試体20におけるモータ21によるロッド22の往復移動に対する負荷系の追従性を向上させながら、負荷制御をより安定なものとすることが可能となる。   As described above, in the durability test apparatus 10 according to the present invention, the position of the hydraulic cylinder 31 on the base 11 is changed according to the amount of movement of the rod 20 of the specimen 20 by the moving actuator control mechanism 52. Thus, the influence of the movement of the rod 22 of the specimen 20 on the load control is reduced, and the followability of the hydraulic cylinder 31 with respect to the reciprocating speed of the rod 22 of the specimen 20 is improved. For this reason, only the movement of the cylinder rod 32 of the hydraulic cylinder 31 is controlled, and the control gain of the hydraulic cylinder 31 is set to be larger than that of the conventional durability test apparatus that is made to follow the reciprocating speed of the rod 22 of the specimen 20. This is unnecessary, and the effect of preventing the occurrence of the hunting phenomenon can be enhanced. Therefore, it becomes possible to make the load control more stable while improving the followability of the load system with respect to the reciprocating movement of the rod 22 by the motor 21 in the specimen 20.

なお、上述した実施形態においては、供試体20におけるアクチュエータとしてのモータ21の駆動により、移動部材としてのロッド22を所定ストロークで往復移動させながら耐久試験を行っている。しかしながら、アクチュエータの駆動による移動部材の移動は、必ずしも往復運動である必要はない。すなわち、一方向にのみ移動する移動部材を有する供試体に対して振動を付与することにより耐久試験を行う耐久試験装置に、この発明を適用することも可能である。   In the above-described embodiment, the durability test is performed while the rod 22 as the moving member is reciprocated by a predetermined stroke by driving the motor 21 as the actuator in the specimen 20. However, the movement of the moving member by driving the actuator is not necessarily a reciprocating motion. That is, the present invention can be applied to a durability test apparatus that performs a durability test by applying vibration to a specimen having a moving member that moves only in one direction.

10 耐久試験装置
11 ベース
12 ロードセル
20 供試体
21 モータ
22 ロッド
31 油圧シリンダ
32 シリンダロッド
33 制御弁
35 ストローク検出器
39 スライド機構
41 油圧シリンダ
42 シリンダロッド
43 制御弁
45 ストローク検出器
49 固定具
51 負荷用アクチュエータ制御機構
52 移動用アクチュエータ制御機構
53 供試体制御部
54 波形発生器
61 アンプ
62 アンプ
63 アンプ
64 アンプ
65 アンプ
66 アンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Endurance test apparatus 11 Base 12 Load cell 20 Specimen 21 Motor 22 Rod 31 Hydraulic cylinder 32 Cylinder rod 33 Control valve 35 Stroke detector 39 Slide mechanism 41 Hydraulic cylinder 42 Cylinder rod 43 Control valve 45 Stroke detector 49 Fixing tool 51 Load Actuator control mechanism 52 Actuator control mechanism for movement 53 Specimen control section 54 Waveform generator 61 Amplifier 62 Amplifier 63 Amplifier 64 Amplifier 65 Amplifier 66 Amplifier

Claims (4)

アクチュエータの駆動により移動する移動部材を備えた供試体に対して試験力を付与することにより、耐久試験を行う耐久試験装置であって、
前記供試体を固定する載置部を有する基台と、
前記移動部材のストローク量を検出するストローク検出器と、
前記供試体における前記移動部材に負荷を与える負荷用アクチュエータと、
前記基台上に配設されるとともに、前記負荷用アクチュエータに接続され、当該負荷用アクチュエータの負荷軸方向への水平移動を許容するスライド機構と、
前記基台上に固定され、前記負荷用アクチュエータを移動させる移動用アクチュエータと、
前記ストローク検出器により検出された前記移動部材のストローク量に応じて、前記移動用アクチュエータを動作させる移動用アクチュエータ制御機構と、
を備えたことを特徴とする耐久試験装置。
An endurance test device for performing an endurance test by applying a test force to a specimen provided with a moving member that moves by driving of an actuator,
A base having a mounting portion for fixing the specimen;
A stroke detector for detecting a stroke amount of the moving member;
A load actuator for applying a load to the moving member in the specimen;
A slide mechanism disposed on the base and connected to the load actuator, and allowing horizontal movement of the load actuator in the load axis direction;
A moving actuator fixed on the base and moving the load actuator;
A moving actuator control mechanism for operating the moving actuator according to the stroke amount of the moving member detected by the stroke detector;
An endurance test apparatus characterized by comprising:
請求項1に記載の耐久試験装置において、
前記供試体が受ける荷重を検出する荷重検出器と、
前記負荷用アクチュエータのストローク量を検出する第2のストローク検出器と、
前記移動用アクチュエータのストローク量を検出する第3のストローク検出器と、
前記荷重検出器、または、前記第2のストローク検出器から受信した検出信号をフィードバック情報として、前記負荷用アクチュエータを動作させる負荷用アクチュエータ制御機構と、
をさらに備え、
前記移動用アクチュエータ制御機構は、前記移動部材のストローク量を検出するストローク検出器と、前記第3のストローク検出器とから受信した検出信号を利用して、前記移動用アクチュエータを動作させる耐久試験装置。
The durability test apparatus according to claim 1,
A load detector for detecting a load received by the specimen;
A second stroke detector for detecting a stroke amount of the load actuator;
A third stroke detector for detecting a stroke amount of the moving actuator;
A load actuator control mechanism for operating the load actuator with the detection signal received from the load detector or the second stroke detector as feedback information;
Further comprising
The movement actuator control mechanism uses a detection signal received from a stroke detector that detects a stroke amount of the moving member and the third stroke detector, to operate the movement actuator. .
請求項1または請求項2に記載の耐久試験装置において、
前記負荷用アクチュエータと前記移動用アクチュエータは、油圧シリンダである耐久試験装置。
In the durability test apparatus according to claim 1 or 2,
The durability testing apparatus, wherein the load actuator and the moving actuator are hydraulic cylinders.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の耐久試験装置において、
前記供試体におけるアクチュエータは、モータである耐久試験装置。
The durability test apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The durability test apparatus in which the actuator in the specimen is a motor.
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