JP6036495B2 - Displacement measuring device and material testing machine - Google Patents
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この発明は、試験片に引張負荷または圧縮負荷を与えたときの試験片の変位量を測定する変位測定装置および材料試験機に関する。 The present invention relates to a displacement measuring apparatus and a material testing machine for measuring a displacement amount of a test piece when a tensile load or a compression load is applied to the test piece.
試験片に対して引張試験や圧縮試験を行う材料試験機として、テーブルと、このテーブルに支柱を介して連結された上部クロスヘッドと、テーブルと上部クロスヘッドとを同期して昇降させるラムシリンダと、支柱に沿って昇降可能な下部クロスヘッドと、この下部クロスヘッドを昇降させる一対のネジ棹と、テーブルまたは上部クロスヘッドと下部クロスヘッドとの間に負荷される試験力を検出する力検出センサとを備えるものが知られている。 As a material testing machine that performs a tensile test and a compression test on a test piece, a table, an upper crosshead connected to the table via a support, and a ram cylinder that raises and lowers the table and the upper crosshead synchronously A lower crosshead that can be moved up and down along the column, a pair of screw rods that raise and lower the lower crosshead, and a force detection sensor that detects a test force applied between the table or the upper crosshead and the lower crosshead What is provided with is known.
このような材料試験機において引張試験を行う場合には、上部クロスヘッドに配設された上つかみ具と下部クロスヘッドに配設された下つかみ具により試験片の両端を把持した状態で、ラムシリンダの駆動により下部クロスヘッドに対して上部クロスヘッドを上昇させる。一方、この材料試験機において圧縮試験を行う場合には、下部クロスヘッドとテーブルとの間に試験片を配置した状態で、ラムシリンダの駆動により下部クロスヘッドに対してテーブルを上昇させる。そして、この時の試験片の変位量は、ラムストローク検出器が検出したラムシリンダのストローク量から取得される。 When performing a tensile test in such a material testing machine, the ram is held in a state where both ends of the test piece are gripped by the upper gripping tool disposed on the upper crosshead and the lower gripping tool disposed on the lower crosshead. The upper crosshead is raised relative to the lower crosshead by driving the cylinder. On the other hand, when a compression test is performed in this material testing machine, the table is raised with respect to the lower crosshead by driving the ram cylinder in a state where a test piece is disposed between the lower crosshead and the table. The displacement amount of the test piece at this time is acquired from the stroke amount of the ram cylinder detected by the ram stroke detector.
このラムストローク検出器は、一端がテーブルに固定され他端がテーブルとともに昇降する保持部材に固定されたワイヤと、ワイヤが巻回されワイヤの移動により回転するプーリと、このプーリの回転を検出するロータリエンコーダとを備えるものが知られている(特許文献1参照)。 The ram stroke detector has a wire having one end fixed to a table and the other end fixed to a holding member that moves up and down with the table, a pulley wound around the wire and rotating as the wire moves, and detecting the rotation of the pulley. One having a rotary encoder is known (see Patent Document 1).
また、引張試験を行う材料試験機として、基台に立設された一対のねじ棹と、一対のねじ棹を同期させて回転させる駆動機構と、一対のねじ棹に架設されたクロスヘッドを備えるものが知られている。このような材料試験機において引張試験を行う場合には、クロスヘッドに配設された上つかみ具とテーブルに配設された下つかみ具により試験片の両端を把持した状態で、クロスヘッドを上昇させる。そして、この時の試験片の変位量は、接触式の伸び測定装置等により取得される。 Also, as a material testing machine for performing a tensile test, a pair of screw rods erected on a base, a drive mechanism for rotating the pair of screw rods in synchronization, and a crosshead erected on the pair of screw rods are provided. Things are known. When performing a tensile test in such a material testing machine, raise the crosshead while holding both ends of the test piece with the upper gripping tool provided on the crosshead and the lower gripping tool provided on the table. Let And the displacement amount of the test piece at this time is acquired by a contact-type elongation measuring device or the like.
この伸び測定装置は、試験片に接触させる上下1対のレバーと、一端がレバーに接続され、他端に分銅(錘)が接続されたワイヤと、ワイヤが巻回され、ワイヤの移動により回転するプーリと、このプーリの回転を検出するロータリエンコーダを備えている(特許文献2参照)。そして、伸び測定装置は、引張負荷を与えられた試験片の伸びに追従して移動するレバーの移動量を計測することで、試験片の伸び量を取得している。 This elongation measuring device is a pair of upper and lower levers that are brought into contact with a test piece, a wire having one end connected to the lever and a weight (weight) connected to the other end, and the wire is wound and rotated by movement of the wire. And a rotary encoder that detects the rotation of the pulley (see Patent Document 2). The elongation measuring device acquires the amount of elongation of the test piece by measuring the amount of movement of the lever that moves following the elongation of the test piece given a tensile load.
特許文献1に記載されたラムストローク検出器や、特許文献2に記載された伸び測定装置等の変位測定装置では、負荷部材や試験片に接触させるレバー等の部材の移動に伴ったワイヤの移動量を、ワイヤが巻回されているプーリの回転量としてロータリエンコーダにより検出する構成を採用している。そして、回転量に応じた数のパルスを材料試験機の制御回路等に出力している。材料試験機の制御回路では、ロータリエンコーダから入力されたパルス数に応じた試験片の伸び量(変位量)が算出される。なお、プーリ1回転あたりの変位量は、プーリの直径とワイヤの直径の合計に円周率を乗じた値となる。従って、ロータリエンコーダ1回転あたりの変位量もあらかじめ計算で求めることができる。
In the displacement measuring device such as the ram stroke detector described in
ところが、プーリの直径および円周長は加工誤差を含むものであり、ワイヤの直径はワイヤ自体の伸び率により変化する。このため、ロータリエンコーダ1回転あたりのパルス数が、個々の変位測定装置もしくは変位測定装置における実際の変位を伝達して信号化するプーリ、ワイヤおよびロータリエンコーダからなる各セットによりばらついてしまい、現実のロータリエンコーダ1回転あたりの変位量も計算値とは微妙に異なっている。このような差異は、試験片の変位検出の正確度に影響を及ぼしている。 However, the diameter and circumferential length of the pulley include processing errors, and the diameter of the wire changes depending on the elongation rate of the wire itself. For this reason, the number of pulses per rotation of the rotary encoder varies depending on each displacement measuring device or each set of pulleys, wires and rotary encoders that transmit and signal the actual displacement in the displacement measuring device, The amount of displacement per rotation of the rotary encoder is slightly different from the calculated value. Such a difference affects the accuracy of detecting the displacement of the test piece.
さらに、プーリの回転中心を、ロータリエンコーダの回転中心に正確に配置することは、技術的に極めて難しいため、プーリの回転中心とロータリエンコーダの回転中心との間に微妙なズレが生じている。このようなプーリとロータリエンコーダの回転軸との偏心に起因したロータリエンコーダ1回転未満のワイヤ移動量の誤差も、変位検出の正確度に影響を及ぼしている。 Furthermore, it is technically very difficult to accurately place the pulley rotation center at the rotary encoder rotation center, so that a slight deviation occurs between the pulley rotation center and the rotary encoder rotation center. Such an error in the amount of wire movement that is less than one rotation of the rotary encoder due to the eccentricity between the pulley and the rotary shaft of the rotary encoder also affects the accuracy of displacement detection.
このように、変位測定装置における変位検出機構を構成するプーリやワイヤ等の部材が持つ誤差が変位測定誤差となることを回避するため、ロータリエンコーダからの入力に応じて変位表示器等への出力パルスを調整するパルスレート変換を実行することが考えられる。図11は、従来の変位測定装置におけるパルスレート変換の一例を示す説明図である。この図11は、ロータリエンコーダの1パルス分を長さ10μmの変位に換算して表示を行う変位測定装置を備えた材料試験機において、引張試験を行ったときの試験片の実変位と変位表示器の表示値との差を示すグラフである。図11のグラフ中、黒四角および三角の各点は、ロータリエンコーダからのパルスの出力時間における変位であり、黒四角の点を接続する破線は実変位の変化を示し、三角の点を接続する実線は、表示値の変化を示す。 As described above, in order to avoid the error of the members such as pulleys and wires constituting the displacement detection mechanism in the displacement measuring device from becoming a displacement measurement error, the output to the displacement indicator or the like according to the input from the rotary encoder It is conceivable to perform pulse rate conversion to adjust the pulse. FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of pulse rate conversion in a conventional displacement measuring apparatus. FIG. 11 shows an actual displacement and displacement display of a test piece when a tensile test is performed in a material testing machine equipped with a displacement measuring device that displays a value obtained by converting one pulse of a rotary encoder into a displacement of 10 μm in length. It is a graph which shows the difference with the display value of a vessel. In the graph of FIG. 11, black squares and triangular points are displacements in the pulse output time from the rotary encoder, and a broken line connecting the black squares indicates a change in actual displacement, and connects the triangular points. A solid line indicates a change in the display value.
ロータリエンコーダの1パルス分の長さが実際には12μmである場合、実変位は12μm/1カウントで直線的に変化していくのに対し、表示値は、10μm単位で増加している。そして、図11に示す例では、12−10=2μmの誤差の蓄積が10μm分(1パルス分)となった時点で、ロータリエンコーダからの1パルスの入力に対して変位表示器側のパルスカウンタへの出力パルスを2パルスとする調整を行うことにより、実変位と表示値との間に10μm以上の誤差が生じないようにしている。このようなパルスレート変換では、例えば、分母:分子=1:1.2となる電子ギアを用いて、分子の分母に対する余剰値を積算し、その積算値が分母の倍数になる時点で、調整用の1パルスを表示器側に出力している。このため、図11に示すように、表示値が直前の値より20μm増加する場合があり、変位測定における誤差も0〜8μmの範囲で変動することになる。 When the length of one pulse of the rotary encoder is actually 12 μm, the actual displacement changes linearly at 12 μm / 1 count, whereas the displayed value increases in units of 10 μm. In the example shown in FIG. 11, when the error accumulation of 12−10 = 2 μm reaches 10 μm (one pulse), the pulse counter on the displacement indicator side with respect to one pulse input from the rotary encoder. By adjusting so that the output pulse to 2 is 2 pulses, an error of 10 μm or more is prevented from occurring between the actual displacement and the display value. In such a pulse rate conversion, for example, using an electronic gear with a denominator: numerator = 1: 1.2, the surplus value for the denominator of the numerator is integrated, and the adjustment is performed when the integrated value becomes a multiple of the denominator. 1 pulse is output to the display. For this reason, as shown in FIG. 11, the displayed value may increase by 20 μm from the previous value, and the error in the displacement measurement also varies in the range of 0 to 8 μm.
一方で、変位測定値の信頼性を高める観点から、実変位と計算により求められる表示器側の表示値との誤差は、より小さいことが好ましく、誤差の変動幅も、より小さい方が好ましい。 On the other hand, from the viewpoint of improving the reliability of the displacement measurement value, the error between the actual displacement and the display value obtained by calculation is preferably smaller, and the fluctuation range of the error is preferably smaller.
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、変位測定の正確度をより向上させた変位測定装置および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 problems, and an object thereof is to provide a displacement measuring apparatus and a material testing machine in which the accuracy of displacement measurement is further improved.
請求項1に記載の発明は、試験片に引張負荷または圧縮負荷を与えたときの試験片の変位量を測定する変位測定装置であって、張力が与えられた状態でプーリに巻回され、前記試験片の変位に伴って移動することにより前記プーリを回転させる移動伝達部材と、前記プーリの回転を検出するロータリエンコーダと、を有する変位検出機構と、前記ロータリエンコーダからの入力パルス数の増幅率の基準とする基本倍率と、校正により得られた前記変位検出機構を構成する部材に起因する変位量の測定誤差とに基づいて、電子ギア分子と電子ギア分母の値が決定される電子ギアと、前記電子ギア分子の値と前記電子ギア分母の値との差分を累算する累算器を備え、前記累算器が保持する値に応じて、前記ロータリエンコーダからの1の入力パルスに対して、前記電子ギア分子のギア比の整数部の値のパルス数、または、前記電子ギアのギア比の整数部の値プラス1のパルス数を出力するパルスレート変換部と、を備え、前記パルスレート変換部における前記基本倍率は2倍以上であ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、前記パルスレート変換部における前記基本倍率は10倍から1000倍である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the basic magnification in the pulse rate conversion unit is 10 to 1000 times.
請求項3に記載の発明は、張力が与えられた状態でプーリに巻回され、引張負荷または圧縮負荷が与えられた試験片の変位に伴って移動することにより前記プーリを回転させる移動伝達部材と、前記プーリの回転を検出するロータリエンコーダと、を有する変位検出機構を含む変位測定装置を備え、負荷機構を駆動することにより前記試験片に引張負荷または圧縮負荷を与える材料試験を実行する材料試験機であって、前記ロータリエンコーダからの入力パルス数の増幅率の基準とする基本倍率と、校正により得られた前記変位検出機構を構成する部材に起因する変位量の測定誤差とに基づいて、電子ギア分子と電子ギア分母の値が決定される電子ギアと、前記電子ギア分子の値と前記電子ギア分母の値との差分を累算する累算器を備え、前記累算器が保持する値に応じて、前記ロータリエンコーダからの1の入力パルスに対して、前記電子ギアのギア比の整数部の値のパルス数、または、前記電子ギアのギア比の整数部の値プラス1のパルス数を出力するパルスレート変換部と、前記パルスレート変換部により変換された出力パルスを計数するとともに、計数された計数値に基づいて試験片の変位量に換算する変位換算部と、を備える制御部と、前記制御部に接続され、前記パルスレート変換部における前記電子ギア分母の値および前記電子ギア分子の値を入力する入力部と、前記制御部に接続され、前記変位換算部において算出された試験片の変位量を表示する表示部と、を備え、前記パルスレート変換部における前記基本倍率は2倍以上であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a movement transmitting member that is wound around a pulley in a state where a tension is applied and rotates the pulley by moving in accordance with a displacement of a test piece to which a tensile load or a compression load is applied. And a rotary encoder that detects the rotation of the pulley, and a material that performs a material test that applies a tensile load or a compressive load to the test piece by driving the load mechanism. A testing machine based on a basic magnification as a reference for an amplification factor of the number of input pulses from the rotary encoder and a measurement error of a displacement amount caused by a member constituting the displacement detection mechanism obtained by calibration; An electronic gear for which values of an electronic gear numerator and an electronic gear denominator are determined, and an accumulator for accumulating a difference between the value of the electronic gear numerator and the value of the electronic gear denominator, Depending on the value held by the accumulator, the number of pulses of the integer part of the gear ratio of the electronic gear or the integer part of the gear ratio of the electronic gear for one input pulse from the rotary encoder Rate conversion section that outputs the number of pulses plus one, and the displacement conversion that counts the output pulses converted by the pulse rate conversion section and converts it to the displacement amount of the test piece based on the counted value A controller, and a controller, connected to the controller, an input unit for inputting the value of the electronic gear denominator and the value of the electronic gear numerator in the pulse rate converter, and connected to the controller, comprising a display unit for displaying the displacement amount of the calculated specimen in displacement conversion unit, wherein the basic multiplier in the pulse rate conversion unit is characterized in der Rukoto least twice.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記パルスレート変換部における前記基本倍率は10倍から1000倍である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the basic magnification in the pulse rate conversion unit is 10 times to 1000 times.
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記パルスレート変換部は、前記ロータリエンコーダのパルスが正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記電子ギア分母の正または負の値を前記累算器に加える値として選択するセレクタを備え、前記セレクタにより選択された前記電子ギア分子の正または負の値を、入力された1のパルスごとに前記累算器に加算して保持させ、前記累算器に保持されている値と前記電子ギア分母の値との比較に基づいて、前記累算器に保持されている値の絶対値が前記電子ギア分母の値より大きいときには1パルスを出力するとともに、前記累算器に前記セレクタにより選択された前記電子ギアの分子の値の正または負の逆符号となる前記電子ギア分母の値を加算し、前記累算器に保持されている値の絶対値が前記電子ギア分母の値と等しいまたは前記電子ギア分母の値より小さくなるときには、パルスの出力を行わないことにより、前記ロータリエンコーダからの1の入力パルスに対して、前記電子ギア分のギア比の整数部の値のパルス数、または、前記電子ギアのギア比の整数部の値プラス1のパルス数を出力する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the third aspect, the pulse rate conversion unit is configured to detect whether the electronic gear numerator and the electronic gear denominator are positive or negative depending on whether the pulse of the rotary encoder is normal rotation or reverse rotation. A selector for selecting the value of the electronic gear numerator as a value to be added to the accumulator, and the positive or negative value of the electronic gear numerator selected by the selector is added to the accumulator for each input pulse. And based on the comparison between the value held in the accumulator and the value of the electronic gear denominator, the absolute value of the value held in the accumulator is larger than the value of the electronic gear denominator. Sometimes, one pulse is output, and the accumulator is added with the value of the electronic gear denominator that is a positive or negative opposite sign of the value of the electronic gear selected by the selector. Retained When the absolute value of the current value is equal to the value of the electronic gear denominator or smaller than the value of the electronic gear denominator, by not outputting a pulse, one input pulse from the rotary encoder The number of pulses of the integer part of the gear ratio for the electronic gear or the number of pulses of the integer part of the gear ratio of the electronic gear plus one is output.
請求項1から請求項5に記載の発明によれば、電子ギアを備えたパルスレート変換部により、ロータリエンコーダの出力パルスを調整し、材料試験における試験片の実変位と、ロータリエンコーダの出力パルスに基づいて計算により求められる表示器側の表示値との誤差と、誤差の変動幅をより小さなものとすることができ、変位測定の正確度を向上させることができる。 According to the first to fifth aspects of the present invention, the output pulse of the rotary encoder is adjusted by the pulse rate conversion unit provided with the electronic gear, the actual displacement of the test piece in the material test, and the output pulse of the rotary encoder Thus, the error between the display value obtained by calculation based on the above and the fluctuation range of the error can be made smaller, and the accuracy of displacement measurement can be improved.
請求項2および請求項4に記載の発明によれば、基本倍率は10倍から1000倍であることから、材料試験における試験片の実変位と、ロータリエンコーダの出力パルスに基づいて計算により求められる表示器側の表示値との誤差と、誤差の変動幅をさらに小さいものとすることができる。 According to the second and fourth aspects of the invention, since the basic magnification is 10 to 1000 times, the basic magnification is obtained by calculation based on the actual displacement of the test piece in the material test and the output pulse of the rotary encoder. The error from the display value on the display side and the fluctuation range of the error can be further reduced.
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、テーブル16と、床面に立設された一対の支柱19と、各支柱19の内部におけるテーブル16上に鉛直方向を向く状態で回転可能に立設された一対のねじ棹11と、これらのねじ棹11に沿って移動可能なクロスヘッド13と、このクロスヘッド13を移動させて試験片10に対して試験力を付与するための負荷機構30とを備える。なお、図1においては、一対の支柱19のうち紙面左側の支柱19を取り払った状態を図示している。
This material testing machine includes a table 16, a pair of support posts 19 erected on the floor, and a pair of screw rods erected so as to be able to rotate vertically on the table 16 inside each
クロスヘッド13は、一対のねじ棹11に対して、図示を省略したナットを介して連結されている。各ねじ棹11の下端部は、負荷機構30に連結されており、負荷機構30における動力源としてのモータからの動力が、一対のねじ棹11に伝達される構成となっている。一対のねじ棹11が同期して回転することにより、クロスヘッド13は、これら一対のねじ棹11に沿って昇降する。
The
クロスヘッド13には、試験片10の上端部を把持するための上つかみ具21が付設されている。一方、テーブル16には、試験片10の下端部を把持するための下つかみ具22が付設されている。引張試験を行う場合には、試験片10の両端部をこれらの上つかみ具21および下つかみ具22により把持した状態で、クロスヘッド13を上昇させることにより、試験片10に試験力(引張荷重)を負荷する。このときに、試験片10に作用する試験力はロードセル14によって検出され、制御部35に入力される。また、試験片10は、テーブル16に配設された接触式の変位測定装置50により、その変位量が測定される。
The
制御部35はCPU等を備えるコンピュータやシーケンサーによって構成される。図1に示すように、この制御部35には、ロードセル14と、負荷機構30と、変位測定装置50が接続される。そして、制御部35は、ロードセル14からの試験力データや変位測定装置50からのデータを取り込んで、データ処理を実行する。このような制御部35での演算等の処理により、試験片10に対する試験力と試験片10の変位量が求められる。また、制御部35は、表示部36と入力部37とも接続され、表示部36には、試験片10の変位量等が表示される。
The
図2は、変位測定装置50の概要図である。図2(a)は左側面図であり図2(b)は正面図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of the
変位測定装置50は、支柱51a、51b、ガイドレール52、プーリ53a、53b、ロータリエンコーダ54a、54b、上アーム56、下アーム57、一対のワイヤ58a、58b、および、一対のバランスウェイト59a、59bを備える。支柱51a、51bは、試験片10の負荷方向に立設されている。ガイドレール52は、支柱51aと支柱51bとの間に設けられている。プーリ53a、53bおよびロータリエンコーダ54a、54bは、各支柱51a、51bの上端に配設され、プーリ53aの回転軸にはロータリエンコーダ54aが、プーリ53bの回転軸にはロータリエンコーダ54bがそれぞれ連結されている。
The
ガイドレール52には、それぞれ上アーム56と下アーム57が昇降可能に保持されている。プーリ53aにはワイヤ58aが、プーリ53bにはワイヤ58bがそれぞれ巻き回されている。ワイヤ58aの一端に上アーム56が接続され、他端にバランスウェイト59aが吊持されている。同様に、ワイヤ58bの一端に下アーム57が接続され、他端にバランスウェイト59bが吊持されている。このワイヤ58a、58bは、この発明の移動伝達部材に相当し、上アーム56および下アーム57の移動に伴って移動することにより、プーリ53a、53bを回転させる。なお、移動伝達部材は、ワイヤに限定されるものではなく、タイミングプーリ等と噛合するタイミングベルトのような歯付ベルトや歯付ロープ等を採用してもよい。また、ワイヤ58a、58b、プーリ53a、53b、ロータリエンコーダ54a、54bは、この変位測定装置50における変位検出機構を構成する部材である。
On the
上アーム56と下アーム57は、上つかみ具21と下つかみ具22によりその両端を把持された試験片10を、それぞれ挟み込むように、互いに所定の距離だけ離間させて配置される。なお、図示は省略するが、上アーム56と下アーム57は、それぞれ一対の開閉レバーと、この開閉レバーを動作させるアクチュエータを有し、アクチュエータにより開閉レバーを開閉させることにより、試験片10に対して着脱可能となっている。
The
引張試験を実行しているときには、試験片10の伸びに追従して、上アーム56および下アーム57がガイドレール52に沿って移動する。この変位測定装置50を備える材料試験機においては、変位測定装置50の上アーム56の移動量に応じたプーリ53aの回転量を検出するロータリエンコーダ54aから出力されたパルスの数と、下アーム57の移動量に応じたプーリ53bの回転量を検出するロータリエンコーダ54bから出力されたパルスの数との差に基づいて、試験片10の変位量が計算される。
When the tensile test is being performed, the
図3は、この変位測定装置50における変位測定から表示部36への測定値の表示までの概要を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an outline from the displacement measurement to the display of the measured value on the
ロータリエンコーダ54aが出力したパルス信号は、パルスレート変換回路60aに入力された後、カウンタ回路62に出力される。また、ロータリエンコーダ54bが出力したパルス信号は、パルスレート変換回路60bに入力された後、カウンタ回路62に出力される。この実施形態では、上アーム56の移動量を検出するための部材であるプーリ53aおよびワイヤ58aに起因する誤差と、下アーム57の移動量を検出するための部材であるプーリ53bおよびワイヤ58bに起因する誤差とを、パルスレート変換回路60aおよびパルスレート変換回路60bにより個別に調整している。なお、この明細書において、パルスレート変換回路60aおよびパルスレート変換回路60bを総称するときはパルスレート変換回路60、プーリ53aおよびプーリ53bを総称するときはプーリ53、ロータリエンコーダ54aおよびロータリエンコーダ54bを総称するときは、ロータリエンコーダ54、ワイヤ58aおよびワイヤ58bを総称するときは、ワイヤ58と呼称する。また、このパルスレート変換回路60は、この発明のパルスレート変換部として機能する。
The pulse signal output from the
カウンタ回路62は、パルスレート変換回路60aからの入力パルス数とパルスレート変換回路60bからの入力パルス数を別々に計数して保持するレジスタと、各レジスタが保持する計数値の差分を演算する演算部とを備え、演算部において得られたパルスレート変換回路60aからの入力パルス数とパルスレート変換回路60bからの入力パルス数の差分値を変位換算回路63に出力する。この差分値は、上アーム56および下アーム57の相対的な移動量に相当するパルス数に、後述する、パルスレート変換回路60における電子ギアの基本倍率を乗じた値に相当する。このため、変位換算回路63は、差分パルス数に対して、ロータリエンコーダ54の出力1パルスあたりの長さ(μm)を基本倍率で除算したパルスレート変換回路60からの出力1パルスあたりの長さ(μm)を乗算することにより変位量を求める。そして、算出された変位量を表示部36に表示する。なお、カウンタ回路62と変位換算回路63は、変位測定装置50側に配置したPLDやFPGA等の集積回路により実現してもよく、材料試験機全体を制御する制御部35に配置された集積回路等により実現されてもよい。
The
図4は、パルスレート変換回路60のブロック図である。図5は、パルスレート変換回路60の変換レートの決定手順を示すフローチャートであり、図6は、パルスレート変換回路60の動作を説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a block diagram of the pulse
パルスレート変換回路60におけるパルスの変換レートは、電子ギアによって調整される。すなわち、パルスの変換レートは、図5に示すように、パルスレート変換回路60に設定可能な最大パルスレートと、このパルスレート変換回路60を実現する回路の処理能力から電子ギア分母の値を決定する(ステップS10)。このとき、電子ギア分母と電子ギア分子との基本倍率も決めることができる。なお、基本倍率は、ロータリエンコーダ54からの入力パルス数の増幅率の基準とする倍率である。しかる後、変位測定装置50の校正作業を行い、変位量の実測値が、プーリの1回転あたりのピッチ数、ワイヤの1ピッチあたりの移動量の公称値、および、ロータリエンコーダの1回転あたりのカウント数から得られる変位量の公称値に対して、どの程度ずれているかを考慮して、電子ギア分子の値が決定される(ステップS20)。例えば、ステップS10で電子ギア分母の値を1と定め、基本倍率を100倍としたときに、1ピッチあたりのワイヤの移動量の公称値が2mmで、校正作業で取得された、1ピッチあたりの変位量の実測値が2.02mmであったとすると、この校正により得られた変位量の測定誤差は1ピッチあたり0.02mmとなる。そして、電子ギア分子の値は101(=実測値÷公称値×基本倍率)と決定される。
The pulse conversion rate in the pulse
パルスレート変換回路60は、図4に示すように、電子ギアと累算器であるアキュムレータ72を備え、ロータリエンコーダ54から入力された1パルスごとに電子ギアを利用した出力調整を行い、パルスレートの変換を行う。このパルスレート変換回路60の電子ギア分母および電子ギア分子には、図5に示した手順により決定された値が、入力部37等を利用して設定される。
As shown in FIG. 4, the pulse
例えば、変位測定装置50の上アーム56側または下アーム57側の校正作業により得られた変位量の実測値(2.02mm)が、計算で求められる変位量の公称値(2mm)より長い場合、電子ギア分母および電子ギア分子には、基本倍率を10倍として、電子ギア分母=10、電子ギア分子=101等の値が設定される。なお、基本倍率、電子ギア分母の値は、変位量の公称値と実測値との誤差を吸収可能な値として決められるものであり、この実施形態に示す値に限定されるものではない。
For example, when the actual measurement value (2.02 mm) of the displacement obtained by the calibration work on the
また、この発明の基本倍率は、2以上の数であり、ロータリエンコーダ54から出力されるパルス数がパルスレート変換回路60によりどの程度増幅されるか(増幅率)を示すものでもある。なお、この発明においては、校正により得られた変位量の公称値と実測値との誤差を電子ギアにより調整するため、電子ギア分子は電子ギア分母により割り切れる値とならないことが多い。このため、基本倍率は、基本倍率に電子ギア分母を乗算した値と、電子ギア分子の値との差が、所定の範囲内(例えば、電子ギア分子の値の±20%以内の範囲)となる条件を満たす値としている。さらに、上アーム56または下アーム57の移動量や他の計測手法により直接的に導かれる実変位と、ロータリエンコーダ54から出力されるパルス数に基づいて計算により求められる表示部36側の表示値との誤差を小さくする観点から、ロータリエンコーダ54の1パルスの出力を、10倍〜1000倍等の大きなパルスレートに変換することがより好ましい。従って、パルスレート変換回路60における基本倍率(パルス数の増幅率)は、10倍〜1000倍が好ましい。
The basic magnification of the present invention is a number of 2 or more, and indicates how much the number of pulses output from the
以下、ロータリエンコーダ54が正方向に回転(正転)し、電子ギア分子が101、電子ギア分母が10に設定されている場合を例に、パルスレート変換回路60の動作を説明する。ロータリエンコーダ54が回転し、A/B相の位相が変化すると、ロータリエンコーダ54が出力したA/B相のパルスをこのパルスレート変換回路60で利用可能なU/D信号(UP/DOWNパルス)に変換する変換器78を介してUPパルスが、制御回路71に入力される。なお、制御回路71はこのパルスレート変換回路60の動作を制御するものである。
Hereinafter, the operation of the pulse
UPパルスが制御回路71に入力されると(ステップS1)、加算器77とレジスタ76からなるアキュムレータ72に+「分子」である+101がセレクタ73により選択され加えられる(ステップS2)。このときアキュムレータ72の値は+101(積算値0+電子ギア分子101=101)となり、この値はレジスタ76に保持される。なお、制御回路71にDOWNパルスが入力された場合(ステップS3)は、アキュムレータ72には−「分子」(例えば‐101)が加えられる(ステップS4)。すなわち、セレクタ73は制御回路71に入力パルスがUPパルスであるかDOWNパルスであるかに応じて、正負のどちらの値をアキュムレータ72に与えるべきか選択している。
When the UP pulse is input to the control circuit 71 (step S1), +101 which is “numerator” is selected and added to the
アキュムレータ72の値が+101のときに、UPパルスおよびDOWNパルスのいずれもが入力されないタイミングで出力タイミング信号の入力があると(ステップS5)、ステップS2での加算の後にレジスタ76に保持された値+101と電子ギア分母の値+10とが第1比較器74で比較される(ステップS6)。なお、図4に示すブロック図においては、出力タイミング信号には、カウンタ回路62が許容できるこのパルスレート変換回路60からの最大出力パルスレートである1MPPS(1メガパルス毎秒)を設定している。
When the value of the
この例では、第1比較器74での比較の結果、電子ギア分母の値10が+101よりも小さい値であるため、ステップS2で加算された電子ギア分子の正の値とは逆符号の電子ギア分母の負の値(−「分母」)である−10がセレクタ73により選択されて加算器77に加えられ(ここでアキュムレータ72の値は91となり、この値は積算値としてレジスタ76に保持される)、制御回路71を介してUPパルスが出力される(ステップS7)。出力されたUPパルスはU/D信号をA/B相のパルスに変換する変換器79により変換され、カウンタ回路62に送られる。
In this example, as a result of the comparison by the
なお、パルスレート変換器60にDOWNパルスが入力され、電子ギア分母の値と比較されるアキュムレータ72の値が、例えば101のような負の値の場合は、レジスタ76に保持されたアキュムレータ72の値−101と−「分母」の値である−10とが第2比較器75で比較される(ステップS8)。この場合には、アキュムレータ72の−101が−「分母」の−10より小さいことから、セレクタ73により+「分母」の+10が選択されて加算器77に加えられ、制御回路71からDOWNパルスが出力される(ステップS9)。すなわち、このパルスレート変換回路60の、第1比較器74はUPパルス用の比較器として、第2比較器75は、DOWNパルス用の比較器としてそれぞれ機能している。
When the DOWN pulse is input to the
また、パルスレート変換回路60においては、基準発振器から入力されるタイミング信号のパルス周波数(例えば、1MPPS)を、引張試験により試験片10が変位するときの変位量と時間あたりの変位量の増分である増加速度から求められる周波数(例えば、最大5kHz)よりも十分に高い周波数としている。このため、パルスレート変換回路60において1のUPパルスまたはDOWNパルスの入力があり、ステップS2でアキュムレータ72に+「分子」が加算、または、ステップS4でアキュムレータ72に‐「分子」が加算される機会よりも、UPパルスやDOWNパルスの入力のない状態で、出力タイミング信号が入力され、ステップS7でアキュムレータ72に‐「分母」が加算、または、ステップS9でアキュムレータ72に+「分母」が加算される機会のほうが多いことになる。
Further, in the pulse
従って、ロータリエンコーダ54が正方向に回転(正転)している場合、このパルスレート変換回路60は、ステップS1でNo、ステップS3でNo、ステップS5でYes、ステップS6でYesの判断がされ、ステップS7で‐「分母」を加算してステップS1に戻る動作を、ステップS6において、レジスタ76の値の絶対値が分母の値より小さくなるまで繰り返すことにより、連続してUPパルスを出力し続けることになる。仮に、次のUPパルスの入力があるまでに、ステップS1でNo、ステップS3でNo、ステップS5でYes、ステップS6でYesの判断がされ、ステップS7で‐「分母」を加算してステップS1に戻る動作を10回繰り返すと、連続して10のUPパルスがカウンタ回路62に出力され、レジスタ76の値は+1となる。その後、次のUPパルスの入力よりも速く出力タイミング信号の入力があり(ステップS5)、ステップS6で比較が行われると、レジスタ76の値は+1で分母の値+10よりも小さい値であるため、アキュムレータ72に−「分母」が加えられることなく、カウンタ回路62にUPパルスが出力されることもなく、ステップS1に戻る。すなわち、次のUPパルスの入力によりアキュムレータ72に+「分子」または‐「分子」の値が与えられるのを待つ状態となる。
Therefore, when the
同様に、ロータリエンコーダ54が逆方向に回転(逆転)している場合、パルスレート変換回路60は、ステップS1でNo、ステップS3でNo、ステップS5でYes、ステップS6でNo、ステップS8でYes、ステップS9で+「分母」を加算してステップS1に戻る動作を、ステップS8において、レジスタ76の値の絶対値が分母の値より小さくなるまで繰り返すことにより、連続してDOWNパルスを出力し続けることになる。次のDOWNパルスの入力よりも速く出力タイミング信号の入力があり、レジスタ76の値が、−「分母」より大きい値(ステップS6)となる場合には、アキュムレータ72に+「分母」が加えられることなく、カウンタ回路62にDOWNパルスが出力されることもなく、ステップS1に戻る。すなわち、次のDOWNパルスの入力によりアキュムレータ72に+「分子」の値が与えられるのを待つ状態となる。
Similarly, when the
なお、上述した例では、タイミング信号の周波数には、カウンタ回路62の計数処理能力やパルスレート変換回路60のアキュムレータ72の処理能力を考慮して、設定可能な最大周波数を設定している。このタイミング信号の周波数は、引張試験により試験片10が変位するときの変位量と時間あたりの変位量の増分である増加速度から求められる周波数の、例えば、100倍から500倍の周波数であれば、基本倍率が大きい場合でも、レジスタ76の値がレジスタ76の能力を超える値まで累積することはない。
In the above-described example, the maximum frequency that can be set is set for the frequency of the timing signal in consideration of the counting processing capability of the
ロータリエンコーダ54が正方向に回転し、アキュムレータ72においてレジスタ76が保持する積算値が+1のときに、さらにロータリエンコーダ54から変換器78を介してUPパルスが制御回路71に入力されると(ステップS1)、アキュムレータ72に+「分子」である+101がセレクタ73により選択されて加えられる(ステップS2)。このときアキュムレータ72の値は+102(積算値1+電子ギア分子101=102)となる。ここで出力タイミング信号の入力があると(ステップS5)、レジスタ76の値+102と電子ギア分母の値10とが第1比較器74で比較される(ステップS6)。この場合には、電子ギア分母がレジスタ76の値よりも小さい値であるため、−「分母」である−10がセレクタ73で選択されて加算器77に加えられ(ここでアキュムレータ72の値は92となる)、制御回路71を介してUPパルスが出力される(ステップS7)。
When the
以上のように、ロータリエンコーダ54が正方向に回転(正転)している場合は、パルスレート変換回路60にロータリエンコーダ54の信号が入力されると、図6のフローチャートのステップS1、S2、S5、S6、S7を経てカウンタ回路62に信号が出力される。また、ロータリエンコーダ54が逆方向に回転(逆転)している場合では、パルスレート変換回路60にロータリエンコーダ54の信号が入力されると、図6のフローチャートのステップS3、S4、S5、S8、S9を経てカウンタ62に信号が出力される。
As described above, when the
このパルスレート変換回路60では、ロータリエンコーダ54から1パルスを受信するごとにアキュムレータ72に電子ギア分子の値を積算していき、パルスレート変換回路60から1パルスを出力するごとに、アキュムレータ72の積算値から電子ギア分母の値を減算していくことになる。このような、アキュムレータ72における累算の結果として、電子ギア分子の値と電子ギア分母に基本倍率を乗じた値との差分(ギア比の小数部の値)が、パルスの入力と出力を繰り返すうちにアキュムレータ72に蓄積されることになる。
In this pulse
電子ギア分子が101、電子ギア分母が10に設定された状態で、仮に、ロータリエンコーダ54からのパルス入力が10回あった場合、10回のパルス入力のうち9回は、1の入力パルスに対して、電子ギアのギア比10.1(電子ギア分子/電子ギア分母=101/10)の整数部の値である10パルスをカウンタ回路62に出力し、残りの1回の入力パルスに対しては、電子ギアのギア比10.1の整数部の値+1の11パルスをカウンタ回路62に出力することになる。すなわち、電子ギア分子が101、電子ギア分母が10に設定されている場合、ロータリエンコーダ54からの入力パルスの10回に1回の頻度で、1の入力パルスに対し、電子ギアのギア比の整数部の値+1のパルス数が、パルスレート変換回路60からカウンタ回路62に出力される。
If the electronic gear numerator is set to 101 and the electronic gear denominator is set to 10, if there are 10 pulse inputs from the
一方で、電子ギア分子が99、電子ギア分母が10に設定された状態で、仮に、ロータリエンコーダ54からのパルス入力が10回あった場合、10回のパルス入力のうち最初の1の入力パルスに対して電子ギアのギア比9.9(電子ギア分子/電子ギア分母=99/10)の整数部の値である9パルスをカウンタ回路62に出力し、残りの9回のパルス入力に対しては、1の入力パルスに対して電子ギア分子99を電子ギア分母10で除したギア比9.9の整数部の値+1の10パルスをカウンタ回路62に出力することになる。すなわち、電子ギア分子が99、電子ギア分母に10に設定されている場合、ロータリエンコーダ54からの入力パルスの10回に1回の頻度で、1の入力パルスに対し、電子ギアのギア比の整数部の値のパルス数が、パルスレート変換回路60からカウンタ回路62に出力される。
On the other hand, if the electronic gear numerator is set to 99 and the electronic gear denominator is set to 10 and there are 10 pulse inputs from the
図7は、電子ギアの設定と、実変位と表示部36に表示される表示値との誤差、との関係を示すグラフである。図8は、図7に示す誤差のパワースペクトルを示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the setting of the electronic gear and the error between the actual displacement and the display value displayed on the
図8のグラフの横軸は時間(秒)を示し、縦軸は、実変位と表示部36に表示されるパルスレート変換回路60から出力されたパルスに基づく計算値との誤差(mm)を示している。なお、グラフ中に四角、丸、三角、で示す各点は、パルスレート変換回路60に出力される1パルスの出力時間での変位に対応し、三角の点を結ぶ線は、電子ギア分母:電子ギア分子=1:101.6、丸の点を結ぶ線は電子ギア分母:電子ギア分子=1:10.16、四角の点を結ぶ線は電子ギア分母:電子ギア分子=1:1.016の電子ギアにより調整されている場合の誤差の変化を示している。また、図8のグラフ中、電子ギア分母:電子ギア分子=1:1.016の電子ギアの誤差のスペクトルを実線で、電子ギア分母:電子ギア分子=1:10.16の誤差のスペクトルを破線で、電子ギア分母:電子ギア分子=1:101.6の電子ギアの誤差のスペクトルを二点鎖線で示す。
The horizontal axis of the graph of FIG. 8 indicates time (seconds), and the vertical axis indicates the error (mm) between the actual displacement and the calculated value based on the pulse output from the pulse
このグラフに示す電子ギア分子の値は、変位測定装置50において、上アーム56の位置を検出するためのプーリ53a、ロータリエンコーダ54a、ワイヤ58aに、それぞれ、1回転40ピッチのプーリ、1回転8000カウント(2000パルス/1回転のロータリエンコーダ出力を4逓倍した値)のロータリエンコーダ、1ピッチあたりの移動量の公称が2mmのワイヤを採用した場合を想定し、先に図5を参照して説明したステップS20の校正作業を経て決定したものである。
The values of the electronic gear numerators shown in this graph are the same as that of the
ロータリエンコーダ54aから出力される1パルスあたりの変位量の公称値は、{ワイヤ58aの1ピッチあたりの移動量の公称値(mm)}×{プーリ1回転のピッチ数/ロータリエンコーダ1回転のカウント数}により、0.01mmと算出できる。ここで、校正作業により得られた実際のワイヤ58aの1ピッチあたりの移動量が2.032mmであり、電子ギアの基本比(基本倍率)を分母:分子=1:1とすると、変位量の公称値と実測値との誤差を考慮した電子ギアは、分母:分子=1:1.016とすることになる。
The nominal value of the displacement amount per pulse output from the
電子ギアを分母:分子=1:1.016に設定した場合、変位換算部63は1パルスあたり0.01mmとして変位量に換算する。そうすると、パルスレート変換回路60では、ロータリエンコーダ54から1パルス受信しパルスレート変換回路60から1パルス出力するごとに、アキュムレータ72にギア比の小数部の値0.016を誤差として積算していき、63パルス受信した時点で、誤差の積算が1.008となり電子ギア分母の値より大きくなる。すなわち、図7に示すように、63回に1回の頻度で、1パルスが余分に出力され、誤差が精算される。
When the electronic gear is set to denominator: numerator = 1: 1.016, the
しかしながら、電子ギアを分母:分子=1:1.016に設定した場合、実変位と表示部36側の表示値との間の誤差が、最大で約0.01mmとなる。一方で、この発明のように、電子ギアを分母:分子=1:10.16(基本倍率=10倍)、分母:分子=1:101.6(基本倍率=100倍)に設定した場合、実変位と表示部36側の表示値との間の誤差を、基本倍率に応じた1/10、1/100に縮小することができる。このように、基本倍率を大きくすることで、実変位と表示部36側の表示値との間の誤差を小さくできることは、図8に示すように、電子ギアの基本倍率が大きくなるほど、誤差のスペクトルも小さくなることからも理解できる。
However, when the electronic gear is set to denominator: numerator = 1: 1.016, the error between the actual displacement and the display value on the
このように、この発明においては、電子ギアを備えるパルスレート変換回路60の電子ギア分母と電子ギア分子の値を、パルスレート変換回路60に入力されたパルス数を2倍以上(好ましくは10倍〜1000倍程度)に増幅し、かつ、ワイヤやプーリ等の変位検出機構を構成する部材に起因した誤差を吸収可能な値としている。これにより、ロータリエンコーダの出力パルス数に基づいて算出される表示器側の変位の表示値と、実変位との誤差を従来よりも小さいものとし、変位計測の正確度を向上させることができる。
As described above, in the present invention, the values of the electronic gear denominator and the electronic gear numerator of the pulse
次に、この発明の他の実施形態に係る材料試験機について説明する。図9は、この発明の他の実施形態に係る材料試験機の概要を示す図である。なお、図1に示す材料試験機と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。 Next, a material testing machine according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram showing an outline of a material testing machine according to another embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to the material testing machine shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
この材料試験機は、テーブル16と、このテーブル16に一対の支柱32を介して連結された上部クロスヘッド24と、テーブル16と上部クロスヘッド24とを同期して昇降させるアクチュエータであるラムシリンダ25と、テーブル16と上部クロスヘッド24の間に昇降可能に配設された下部クロスヘッド26と、この下部クロスヘッド26の両端に設けられた図示しない回転駆動機構つきナットと螺合する一対のネジ棹31と、を備える。なお、下部クロスヘッド26は、図示しない電動モータもしくは油圧モータによりナットを回転させることにより昇降可能な構成となっている。また、一対のネジ棹31は、テーブル16を貫通してベース41に立設されている。
This material testing machine includes a table 16, an
上部クロスヘッド24には上つかみ具31が配設されており、下部クロスヘッド26には下つかみ具32が配設されている。引張試験がなされる試験片10は、これらの上つかみ具31および下つかみ具32によりその両端を把持される。また、下部クロスヘッド26には圧盤28が付設されており、圧縮試験がなされる試験片10は、この圧盤28とテーブル16とによりその上下端部を押圧される。
An
ラムシリンダ25は、シリンダ室25aに圧油を供給することによりラム25bが伸長する構成を有する。そして、ラム25aが伸長することにより、テーブル16、一対の支柱22および上部クロスヘッド24が同期して上昇する。このテーブル16および上部クロスヘッド24の上昇により、引張試験を行うときには上つかみ具21および下つかみ具22によりその両端を把持された試験片10に引張荷重が付与され、圧縮試験を行うときには圧盤28とテーブル16との間に配置された試験片10に圧縮荷重が付与される。このラムシリンダ25の動作は、ラムシリンダ25に圧油を供給する油圧源38により駆動制御される。そして、この油圧源38は、制御部35により制御される。
The
このときの試験力は、力検出センサとしての圧力センサ33により測定される。この測定値は、制御部35に送信され、必要に応じ表示部36に表示される。また、このときのテーブル16および上部クロスヘッド24の移動量は、変位測定装置150により検出される。この検出値は、制御部35に送信され、試験片10の変位量に換算されて表示部36に表示される。
The test force at this time is measured by a
図10は、変位測定装置150の概要図である。図10(a)は、変位測定装置150をプーリ配設側から見た図である。図10(b)は、変位測定装置150の側面図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of the
この変位測定装置150は、試験片10に対して引張または圧縮負荷が与えられたときにテーブル16の移動量を検出し、その検出値から試験片10の変位量を算出することから、ストローク検出器とも呼称される。変位測定装置150は、テーブルの移動量を検出する変位検出機構を構成する部材としてプーリ153、ワイヤ158、ロータリエンコーダ154を有する。また、変位測定装置150は、テーブル16の下面に垂設されテーブル16とともに上下動する支持板151と、ベース41に立設されたスタンド155とを備える。ロータリエンコーダ154は、スタンド155に固定されている。そして、ロータリエンコーダ154の回転軸にはプーリ153が固定されており、このプーリ153にはワイヤ158が巻回されている。ワイヤ158は、一方端(上端側)がコイルバネ159を介してラムシリンダ25の駆動により上下動するテーブル16に固定されており、他方の端が支持板151のテーブル16の接続端とは逆側の端部に固定されている。また、ワイヤ158のテーブル16の接続部分に弾性部材であるコイルバネ159を介装させることにより、ワイヤ158に緩みが生じないようにしている。
This
ラムシリンダ25の駆動によりテーブル16が昇降すると、ワイヤ158が移動し、プーリ153を回転させる。ロータリエンコーダ154はプーリ153の回転を検出する検出手段として機能し、信号をパルスレート変換回路60に出力する。
When the table 16 moves up and down by driving the
この実施形態では、変位計測装置150が有するロータリエンコーダ154、プーリ153およびワイヤ158がそれぞれ1個であることから、パルスレート変換回路60から出力されたパルス数をそのまま計数した値に基づいて、図3に示す変位換算部63において、変位量が算出される。
In this embodiment, since the
この材料試験機のように、テーブル16のような負荷部材を構成する部材に接続されたワイヤ158を巻回するプーリ153と、ワイヤ158の移動量をプーリ153の回転量として検出し、パルスを出力するロータリエンコーダ154とを備える変位測定装置150の出力パルスを調整する手段として、この発明の電子ギアを備えたパルスレート変換回路60を採用することができる。例えば、特開平8−152389号公報に記載されたような下つかみ具を支持する負荷部材を昇降させることにより試験片に試験力を付与する材料試験機において、下つかみ具を支持する負荷部材の移動量を検出する検出器としてベルト部材が巻き取り機構により伸縮するタイプのワイヤ式変位検出器からの出力パルスの調整にも、このパルスレート変換回路60を採用することができる。これにより、図7および図8を参照して説明した効果を得ることができる。
Like this material testing machine, a
10 試験片
11 ねじ棹
13 クロスヘッド
14 ロードセル
16 テーブル
19 支柱
21 上つかみ具
22 下つかみ具
24 上部クロスヘッド
25 ラムシリンダ
26 下部クロスヘッド
28 圧盤
41 ベース
30 負荷機構
31 ねじ棹
32 支柱
33 圧力センサ
35 制御部
36 表示部
37 入力部
50 変位測定装置
51a、51b 支柱
52 ガイドレール
53a、53b プーリ
54a、54b ロータリエンコーダ
56 上アーム
57 下アーム
58a、58b ワイヤ
59a、59b バランスウェイト
60 パルスレート変換回路
62 カウンタ回路
63 変位換算回路
71 制御回路
72 アキュムレータ
73 セレクタ
74 第1比較器
75 第2比較器
76 レジスタ
150 変位計測装置
151 支持板
153 プーリ
154 ロータリエンコーダ
155 スタンド
156 コイルバネ
158 ワイヤ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
張力が与えられた状態でプーリに巻回され、前記試験片の変位に伴って移動することにより前記プーリを回転させる移動伝達部材と、前記プーリの回転を検出するロータリエンコーダと、を有する変位検出機構と、
前記ロータリエンコーダからの入力パルス数の増幅率の基準とする基本倍率と、校正により得られた前記変位検出機構を構成する部材に起因する変位量の測定誤差とに基づいて、電子ギア分子と電子ギア分母の値が決定される電子ギアと、前記電子ギア分子の値と前記電子ギア分母の値との差分を累算する累算器を備え、前記累算器が保持する値に応じて、前記ロータリエンコーダからの1の入力パルスに対して、前記電子ギアのギア比の整数部の値のパルス数、または、前記電子ギアのギア比の整数部の値プラス1のパルス数を出力するパルスレート変換部と、
を備え、前記パルスレート変換部における前記基本倍率は2倍以上であることを特徴とする変位測定装置。 A displacement measuring device for measuring a displacement amount of a test piece when a tensile load or a compression load is applied to the test piece,
Displacement detection having a movement transmitting member that is wound around a pulley in a state where tension is applied and rotates the pulley by moving with the displacement of the test piece, and a rotary encoder that detects rotation of the pulley. Mechanism,
Based on the basic magnification as a reference for the amplification factor of the number of input pulses from the rotary encoder and the measurement error of the displacement amount caused by the member constituting the displacement detection mechanism obtained by calibration, the electronic gear molecule and the electron An electronic gear in which a value of the gear denominator is determined, an accumulator that accumulates a difference between the value of the electronic gear numerator and the value of the electronic gear denominator, and depending on the value held by the accumulator, Pulse that outputs the number of pulses of the integer part of the gear ratio of the electronic gear or the number of pulses of the integer part of the gear ratio of the electronic gear plus one pulse for one input pulse from the rotary encoder A rate converter,
Wherein the basic multiplier in the pulse rate conversion unit displacement measuring device according to claim der Rukoto least twice.
前記パルスレート変換部における前記基本倍率は10倍から1000倍である変位測定装置。 The displacement measuring device according to claim 1,
The displacement measuring device in which the basic magnification in the pulse rate conversion unit is 10 to 1000 times.
前記ロータリエンコーダからの入力パルス数の増幅率の基準とする基本倍率と、校正により得られた前記変位検出機構を構成する部材に起因する変位量の測定誤差とに基づいて、電子ギア分子と電子ギア分母の値が決定される電子ギアと、前記電子ギア分子の値と前記電子ギア分母の値との差分を累算する累算器を備え、前記累算器が保持する値に応じて、前記ロータリエンコーダからの1の入力パルスに対して、前記電子ギアのギア比の整数部の値のパルス数、または、前記電子ギアのギア比の整数部の値プラス1のパルス数を出力するパルスレート変換部と、
前記パルスレート変換部により変換された出力パルスを計数するとともに、計数された計数値に基づいて試験片の変位量に換算する変位換算部と、
を備える制御部と、
前記制御部に接続され、前記パルスレート変換部における前記電子ギア分母の値および前記電子ギア分子の値を入力する入力部と、
前記制御部に接続され、前記変位換算部において算出された試験片の変位量を表示する表示部と、
を備え、前記パルスレート変換部における前記基本倍率は2倍以上であることを特徴とする材料試験機。 A movement transmission member for rotating the pulley by being wound around the pulley in a state where tension is applied and moving along with the displacement of the test piece to which a tensile load or a compression load is applied, and detecting the rotation of the pulley. A material testing machine comprising a displacement measuring device including a displacement detection mechanism having a rotary encoder, and performing a material test for applying a tensile load or a compression load to the test piece by driving a load mechanism,
Based on the basic magnification as a reference for the amplification factor of the number of input pulses from the rotary encoder and the measurement error of the displacement amount caused by the member constituting the displacement detection mechanism obtained by calibration, the electronic gear molecule and the electron An electronic gear in which a value of the gear denominator is determined, an accumulator that accumulates a difference between the value of the electronic gear numerator and the value of the electronic gear denominator, and depending on the value held by the accumulator, Pulse that outputs the number of pulses of the integer part of the gear ratio of the electronic gear or the number of pulses of the integer part of the gear ratio of the electronic gear plus one pulse for one input pulse from the rotary encoder A rate converter,
A displacement conversion unit that counts the output pulses converted by the pulse rate conversion unit and converts the displacement to the amount of displacement of the test piece based on the counted value,
A control unit comprising:
An input unit connected to the control unit for inputting the value of the electronic gear denominator and the value of the electronic gear numerator in the pulse rate conversion unit;
A display unit connected to the control unit and displaying a displacement amount of the test piece calculated in the displacement conversion unit;
Wherein the basic multiplier materials testing machine, characterized in der Rukoto least twice in the pulse rate conversion unit.
前記パルスレート変換部における前記基本倍率は10倍から1000倍である材料試験機。 The material testing machine according to claim 3,
The material testing machine in which the basic magnification in the pulse rate conversion unit is 10 to 1000 times.
前記パルスレート変換部は、
前記ロータリエンコーダのパルスが正転か逆転かにより前記電子ギア分子および前記ギア分母の正または負の値を前記累算器に加える値として選択するセレクタを備え、
前記セレクタにより選択された前記電子ギア分子の正または負の値を、入力された1のパルスごとに前記累算器に加算して保持させ、前記累算器に保持されている値と前記電子ギア分母の値との比較に基づいて、前記累算器に保持されている値の絶対値が前記電子ギア分母の値より大きいときには1パルスを出力するとともに、前記累算器に前記セレクタにより選択された前記電子ギアの分子の値の正または負の逆符号となる前記電子ギア分母の値を加算し、前記累算器に保持されている値の絶対値が前記電子ギア分母の値と等しいまたは前記電子ギア分母の値より小さくなるときには、パルスの出力を行わないことにより、前記ロータリエンコーダからの1の入力パルスに対して、前記電子ギアのギア比の整数部の値のパルス数、または、前記電子ギアのギア比の整数部の値プラス1のパルス数を出力する材料試験機。 The material testing machine according to claim 3,
The pulse rate converter
A selector that selects a positive or negative value of the electronic gear numerator and the gear denominator as a value to be added to the accumulator depending on whether the pulse of the rotary encoder is normal rotation or reverse rotation;
The positive or negative value of the electronic gear numerator selected by the selector is added to and stored in the accumulator for each input pulse, and the value held in the accumulator and the electron Based on the comparison with the value of the gear denominator, when the absolute value of the value held in the accumulator is larger than the value of the electronic gear denominator, one pulse is output, and the accumulator is selected by the selector. The value of the electronic gear denominator that is a positive or negative opposite sign of the numerator value of the electronic gear is added, and the absolute value of the value held in the accumulator is equal to the value of the electronic gear denominator Alternatively, when the value is smaller than the value of the electronic gear denominator, by not outputting a pulse, the number of pulses of the integer part of the gear ratio of the electronic gear with respect to one input pulse from the rotary encoder, or , Serial testing machine for outputting a pulse count value plus 1 of the integer part of the gear ratio of the electronic gear.
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