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 Patent Document 1 and the elongation measuring device described in Patent Document 2, the movement of the wire accompanying the movement of a member such as a lever to be brought into contact with the load member or the test piece. A configuration is adopted in which the amount is detected by a rotary encoder as the amount of rotation of the pulley around which the wire is wound. The number of pulses corresponding to the amount of rotation is output to the control circuit of the material testing machine. The control circuit of the material testing machine calculates the amount of elongation (displacement) of the test piece according to the number of pulses input from the rotary encoder. The displacement amount per pulley rotation is a value obtained by multiplying the sum of the pulley diameter and the wire diameter by the circular ratio. Therefore, the displacement amount per rotation of the rotary encoder can be obtained in advance.

実公平4−21091号公報Japanese Utility Model Publication 4-21091 特開平11−281349号公報JP-A-11-281349

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 claim 1 is 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, and is wound around a pulley in a state where the tension is given. A displacement detection mechanism having a movement transmission member that rotates the pulley by moving with the displacement of the test piece, a rotary encoder that detects rotation of the pulley, and amplification of the number of input pulses from the rotary encoder Electronic gear in which the values of the electronic gear numerator and the electronic gear denominator are determined based on the basic magnification used as a reference for the rate and the displacement measurement error caused by the member constituting the displacement detection mechanism obtained by calibration And an accumulator for accumulating a difference between the value of the electronic gear numerator and the value of the electronic gear denominator, and one input pulse from the rotary encoder according to a value held by the accumulator. Respect, the number of pulses of the value of the integer portion of the gear ratio of the electronic gear molecule, or, and a pulse rate converter for outputting a pulse count value plus 1 of the integer part of the gear ratio of the electronic gear, the basic multiplier is characterized der Rukoto least twice in the pulse rate conversion unit.

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.

この発明に係る材料試験機の概要図である。1 is a schematic diagram of a material testing machine according to the present invention. 変位測定装置50の概要図である。2 is a schematic diagram of a displacement measuring device 50. FIG. 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。5 is an explanatory diagram showing an overview from displacement measurement to display of measured values on the display unit 36 in the displacement measuring device 50. FIG. パルスレート変換回路60のブロック図である4 is a block diagram of a pulse rate conversion circuit 60. FIG. 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決定手順を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a procedure for determining an electronic gear denominator and an electronic gear numerator of the pulse rate conversion circuit 60; 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。5 is a flowchart for explaining the operation of a pulse rate conversion circuit 60. 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。4 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 display unit 36. 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。It is a graph which shows the power spectrum of the error shown in FIG. 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。It is a figure which shows the outline | summary of the material testing machine which concerns on other embodiment of this invention. 変位測定装置150の概要図である。1 is a schematic diagram of a displacement measuring device 150. FIG. 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。It is explanatory drawing which shows an example of the pulse rate conversion in the conventional displacement measuring apparatus.

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 support column 19. 11, a crosshead 13 movable along the screw rods 11, and a load mechanism 30 for moving the crosshead 13 to apply a test force to the test piece 10. FIG. 1 shows a state in which the left column 19 of the pair of columns 19 is removed.

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 cross head 13 is connected to the pair of screw rods 11 via nuts (not shown). A lower end portion of each screw rod 11 is connected to the load mechanism 30, and power from a motor as a power source in the load mechanism 30 is transmitted to the pair of screw rods 11. As the pair of screw rods 11 rotate in synchronization, the cross head 13 moves up and down along the pair of screw rods 11.

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 crosshead 13 is provided with an upper gripping tool 21 for gripping the upper end portion of the test piece 10. On the other hand, the table 16 is provided with a lower gripping tool 22 for gripping the lower end portion of the test piece 10. When performing a tensile test, the test force (tensile load) is applied to the test piece 10 by raising the crosshead 13 in a state where both ends of the test piece 10 are gripped by the upper gripping tool 21 and the lower gripping tool 22. ). At this time, the test force acting on the test piece 10 is detected by the load cell 14 and input to the control unit 35. Further, the displacement amount of the test piece 10 is measured by a contact-type displacement measuring device 50 disposed on the table 16.

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 control unit 35 is configured by a computer including a CPU and a sequencer. As shown in FIG. 1, the load cell 14, the load mechanism 30, and the displacement measuring device 50 are connected to the control unit 35. And the control part 35 takes in the test force data from the load cell 14, and the data from the displacement measuring apparatus 50, and performs a data process. The test force on the test piece 10 and the amount of displacement of the test piece 10 are obtained by such processing as calculation in the control unit 35. The control unit 35 is also connected to a display unit 36 and an input unit 37, and the display unit 36 displays a displacement amount of the test piece 10 and the like.

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 displacement measuring device 50. 2A is a left side view and FIG. 2B is a front view.

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 displacement measuring device 50 includes struts 51a and 51b, guide rails 52, pulleys 53a and 53b, rotary encoders 54a and 54b, an upper arm 56, a lower arm 57, a pair of wires 58a and 58b, and a pair of balance weights 59a and 59b. Is provided. The support columns 51 a and 51 b are erected in the load direction of the test piece 10. The guide rail 52 is provided between the support column 51a and the support column 51b. The pulleys 53a and 53b and the rotary encoders 54a and 54b are disposed at the upper ends of the respective columns 51a and 51b. The rotary encoder 54a is connected to the rotating shaft of the pulley 53a, and the rotary encoder 54b is connected to the rotating shaft of the pulley 53b. ing.

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 guide rail 52, an upper arm 56 and a lower arm 57 are respectively held so as to be movable up and down. A wire 58a is wound around the pulley 53a, and a wire 58b is wound around the pulley 53b. An upper arm 56 is connected to one end of the wire 58a, and a balance weight 59a is suspended from the other end. Similarly, a lower arm 57 is connected to one end of the wire 58b, and a balance weight 59b is suspended from the other end. The wires 58a and 58b correspond to the movement transmission member of the present invention, and move with the movement of the upper arm 56 and the lower arm 57, thereby rotating the pulleys 53a and 53b. The movement transmission member is not limited to a wire, and a toothed belt such as a timing belt meshing with a timing pulley or the like, a toothed rope, or the like may be employed. The wires 58 a and 58 b, the pulleys 53 a and 53 b, and the rotary encoders 54 a and 54 b are members that constitute a displacement detection mechanism in the displacement measuring device 50.

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 upper arm 56 and the lower arm 57 are arranged apart from each other by a predetermined distance so as to sandwich the test piece 10 gripped at both ends by the upper gripping tool 21 and the lower gripping tool 22. Although not shown, each of the upper arm 56 and the lower arm 57 has a pair of opening / closing levers and an actuator for operating the opening / closing levers. Can be removed.

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 upper arm 56 and the lower arm 57 move along the guide rail 52 following the elongation of the test piece 10. In the material testing machine including the displacement measuring device 50, the number of pulses output from the rotary encoder 54 a that detects the amount of rotation of the pulley 53 a according to the amount of movement of the upper arm 56 of the displacement measuring device 50, and the lower arm 57. The amount of displacement of the test piece 10 is calculated based on the difference from the number of pulses output from the rotary encoder 54b that detects the amount of rotation of the pulley 53b according to the amount of movement.

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 display unit 36 in the displacement measuring device 50.

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 rotary encoder 54a is input to the pulse rate conversion circuit 60a and then output to the counter circuit 62. The pulse signal output from the rotary encoder 54b is input to the pulse rate conversion circuit 60b and then output to the counter circuit 62. In this embodiment, an error caused by the pulley 53a and the wire 58a that are members for detecting the amount of movement of the upper arm 56 and a pulley 53b and a wire 58b that are members for detecting the amount of movement of the lower arm 57 are added. The resulting error is individually adjusted by the pulse rate conversion circuit 60a and the pulse rate conversion circuit 60b. In this specification, the pulse rate conversion circuit 60a and the pulse rate conversion circuit 60b are collectively referred to as the pulse rate conversion circuit 60, and the pulley 53a and the pulley 53b are collectively referred to as the pulley 53, the rotary encoder 54a, and the rotary encoder 54b. When collectively referred to, the rotary encoder 54, the wire 58a, and the wire 58b are collectively referred to as a wire 58. The pulse rate conversion circuit 60 functions as a pulse rate conversion unit of the present invention.

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 counter circuit 62 calculates the difference between a register that separately counts and holds the number of input pulses from the pulse rate conversion circuit 60a and the number of input pulses from the pulse rate conversion circuit 60b, and a count value held by each register. A difference value between the number of input pulses from the pulse rate conversion circuit 60a and the number of input pulses from the pulse rate conversion circuit 60b obtained in the calculation unit is output to the displacement conversion circuit 63. This difference value corresponds to a value obtained by multiplying the number of pulses corresponding to the relative movement amount of the upper arm 56 and the lower arm 57 by a basic magnification of the electronic gear in the pulse rate conversion circuit 60 described later. For this reason, the displacement conversion circuit 63 has a length per one pulse output from the pulse rate conversion circuit 60 obtained by dividing the length (μm) per output pulse of the rotary encoder 54 by the basic magnification with respect to the number of differential pulses. The displacement amount is obtained by multiplying by (μm). Then, the calculated displacement amount is displayed on the display unit 36. Note that the counter circuit 62 and the displacement conversion circuit 63 may be realized by an integrated circuit such as a PLD or FPGA arranged on the displacement measuring device 50 side, or an integrated circuit arranged in the control unit 35 that controls the entire material testing machine. Etc. may be realized.

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 rate conversion circuit 60. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure for determining the conversion rate of the pulse rate conversion circuit 60, and FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the pulse rate conversion circuit 60.

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 rate conversion circuit 60 is adjusted by the electronic gear. That is, as shown in FIG. 5, the value of the electronic gear denominator is determined from the maximum pulse rate that can be set in the pulse rate conversion circuit 60 and the processing capability of the circuit that implements the pulse rate conversion circuit 60. (Step S10). At this time, the basic magnification of the electronic gear denominator and the electronic gear numerator can also be determined. The basic magnification is a magnification used as a reference for the amplification factor of the number of input pulses from the rotary encoder 54. Thereafter, the displacement measuring device 50 is calibrated, and the actual displacement value is determined by the number of pitches per revolution of the pulley, the nominal value of the movement amount per pitch of the wire, and the revolution encoder per revolution. The value of the electronic gear numerator is determined in consideration of how much the displacement is deviated from the nominal value of the displacement obtained from the count number (step S20). For example, when the value of the electronic gear denominator is set to 1 in step S10 and the basic magnification is set to 100, the nominal value of the amount of movement of the wire per pitch is 2 mm, and it is acquired per calibration operation. If the measured value of the displacement amount is 2.02 mm, the displacement measurement error obtained by this calibration is 0.02 mm per pitch. The value of the electronic gear numerator is determined to be 101 (= actual value / nominal value × basic magnification).

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 rate conversion circuit 60 includes an accumulator 72 that is an electronic gear and an accumulator, performs output adjustment using the electronic gear for each pulse input from the rotary encoder 54, and outputs a pulse rate. Perform the conversion. Values determined by the procedure shown in FIG. 5 are set in the electronic gear denominator and the electronic gear numerator of the pulse rate conversion circuit 60 using the input unit 37 and the like.

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 upper arm 56 side or the lower arm 57 side of the displacement measuring device 50 is longer than the nominal value (2 mm) of the displacement obtained by calculation For the electronic gear denominator and the electronic gear numerator, the basic magnification is set to 10 and values such as electronic gear denominator = 10, electronic gear numerator = 101 are set. Note that the values of the basic magnification and the electronic gear denominator are determined as values that can absorb the error between the nominal value of the displacement and the actual measurement value, and are not limited to the values shown in this embodiment.

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 rotary encoder 54 is amplified by the pulse rate conversion circuit 60 (amplification factor). In the present invention, since the error between the nominal value and the actual measurement value of the displacement obtained by calibration is adjusted by the electronic gear, the electronic gear numerator is often not a value divisible by the electronic gear denominator. Therefore, the basic magnification is such that the difference between the value obtained by multiplying the basic magnification by the electronic gear denominator and the value of the electronic gear numerator is within a predetermined range (for example, a range within ± 20% of the value of the electronic gear numerator). The value satisfies the following condition. Further, the display value on the display unit 36 side obtained by calculation based on the actual displacement directly derived by the amount of movement of the upper arm 56 or the lower arm 57 and other measurement methods and the number of pulses output from the rotary encoder 54. From the viewpoint of reducing the error, it is more preferable to convert the output of one pulse of the rotary encoder 54 to a large pulse rate such as 10 times to 1000 times. Therefore, the basic magnification (pulse rate amplification factor) in the pulse rate conversion circuit 60 is preferably 10 to 1000 times.

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 rate conversion circuit 60 will be described by taking as an example a case where the rotary encoder 54 is rotated in the forward direction (forward rotation), the electronic gear numerator is set to 101, and the electronic gear denominator is set to 10. When the rotary encoder 54 rotates and the phase of the A / B phase changes, the U / D signal (UP / DOWN pulse) that can be used by the pulse rate conversion circuit 60 for the A / B phase pulse output from the rotary encoder 54 The UP pulse is input to the control circuit 71 through the converter 78 that converts the signal into the control circuit 71. The control circuit 71 controls the operation of the pulse rate conversion circuit 60.

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 accumulator 72 including the adder 77 and the register 76 (step S2). At this time, the value of the accumulator 72 becomes +101 (integrated value 0 + electronic gear numerator 101 = 101), and this value is held in the register 76. When a DOWN pulse is input to the control circuit 71 (step S3),-"molecule" (for example, -101) is added to the accumulator 72 (step S4). That is, the selector 73 selects which of the positive and negative values should be given to the accumulator 72 according to whether the input pulse is an UP pulse or a DOWN pulse.

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 accumulator 72 is +101 and an output timing signal is input at a timing when neither the UP pulse nor the DOWN pulse is input (step S5), the value held in the register 76 after the addition in step S2 +101 and the value +10 of the electronic gear denominator are compared by the first comparator 74 (step S6). In the block diagram shown in FIG. 4, the output timing signal is set to 1 MPPS (1 mega pulse per second) which is the maximum output pulse rate from the pulse rate conversion circuit 60 that can be allowed by the counter circuit 62.

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 first comparator 74, the value 10 of the electronic gear denominator is a value smaller than +101. Therefore, an electron having an opposite sign to the positive value of the electronic gear numerator added in step S2 The gear denominator negative value (− “denominator”) −10 is selected by the selector 73 and added to the adder 77 (here, the value of the accumulator 72 becomes 91, and this value is held in the register 76 as an integrated value). The UP pulse is output via the control circuit 71 (step S7). The output UP pulse is converted by a converter 79 that converts the U / D signal into an A / B phase pulse, and is sent to the counter circuit 62.

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 pulse rate converter 60 and the value of the accumulator 72 to be compared with the value of the electronic gear denominator is a negative value such as 101, the accumulator 72 held in the register 76 has a negative value. The value −101 is compared with −10 which is the value of “denominator” by the second comparator 75 (step S8). In this case, since −101 of the accumulator 72 is smaller than −10 of − “denominator”, +10 of “denominator” is selected by the selector 73 and added to the adder 77, and a DOWN pulse is sent from the control circuit 71. Is output (step S9). That is, in the pulse rate conversion circuit 60, the first comparator 74 functions as a UP pulse comparator, and the second comparator 75 functions as a DOWN pulse comparator.

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 rate conversion circuit 60, the pulse frequency (for example, 1 MPPS) of the timing signal input from the reference oscillator is determined by the displacement amount when the test piece 10 is displaced by the tensile test and the increment of the displacement amount per time. The frequency is sufficiently higher than a frequency (for example, a maximum of 5 kHz) obtained from a certain increase speed. For this reason, one UP pulse or DOWN pulse is input in the pulse rate conversion circuit 60, and + "numerator" is added to the accumulator 72 in step S2, or-"numerator" is added to the accumulator 72 in step S4. The output timing signal is input without an UP pulse or DOWN pulse input than the opportunity. In step S7, “-denominator” is added to the accumulator 72, or + “denominator” is added to the accumulator 72 in step S9. There will be more opportunities to be played.

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 rotary encoder 54 rotates in the forward direction (forward rotation), the pulse rate conversion circuit 60 makes a determination of No in step S1, No in step S3, Yes in step S5, and Yes in step S6. In step S7, the operation of adding “denominator” and returning to step S1 is repeated until the absolute value of the value of the register 76 becomes smaller than the value of the denominator in step S6, thereby continuously outputting UP pulses. Will continue. Assuming that the next UP pulse is input, it is determined No in step S1, No in step S3, Yes in step S5, Yes in step S6, and in step S7-"denominator" is added and step S1 is added. When the operation of returning to 10 is repeated 10 times, 10 UP pulses are continuously output to the counter circuit 62, and the value of the register 76 becomes +1. Thereafter, the output timing signal is input faster than the input of the next UP pulse (step S5). When the comparison is performed in step S6, the value of the register 76 is +1 and is smaller than the denominator value +10. Then,-"denominator" is not added to the accumulator 72, the UP pulse is not output to the counter circuit 62, and the process returns to step S1. That is, the state waits for the accumulator 72 to be given a value of + “numerator” or − “numerator” by the input of the next UP pulse.

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 rotary encoder 54 rotates (reverses) in the reverse direction, the pulse rate conversion circuit 60 determines No in step S1, No in step S3, Yes in step S5, No in step S6, and Yes in step S8. The operation of adding + “denominator” in step S9 and returning to step S1 is repeated until the absolute value of the value of the register 76 becomes smaller than the value of the denominator in step S8, thereby continuously outputting DOWN pulses. Will continue. When there is an output timing signal input faster than the input of the next DOWN pulse and the value of the register 76 becomes a value larger than − “denominator” (step S6), + “denominator” is added to the accumulator 72. Without the DOWN pulse being output to the counter circuit 62, the process returns to step S1. That is, the state waits for the value of “numerator” to be given to the accumulator 72 by the input of the next DOWN pulse.

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 counter circuit 62 and the processing capability of the accumulator 72 of the pulse rate conversion circuit 60. The frequency of the timing signal is, for example, a frequency that is 100 to 500 times the frequency that is obtained from the displacement rate when the test piece 10 is displaced by the tensile test and the increase rate that is the increment of the displacement amount per time. Even when the basic magnification is large, the value of the register 76 does not accumulate until the value exceeds the capability of the register 76.

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 rotary encoder 54 rotates in the forward direction and the accumulated value held by the register 76 in the accumulator 72 is +1, if an UP pulse is further input from the rotary encoder 54 via the converter 78 to the control circuit 71 (step) S1) +101 which is “numerator” is selected and added to the accumulator 72 by the selector 73 (step S2). At this time, the value of the accumulator 72 is +102 (integrated value 1 + electronic gear numerator 101 = 102). When an output timing signal is input (step S5), the value +102 of the register 76 and the electronic gear denominator value 10 are compared by the first comparator 74 (step S6). In this case, since the electronic gear denominator is smaller than the value of the register 76, −10 which is “denominator” is selected by the selector 73 and added to the adder 77 (where the value of the accumulator 72 is The UP pulse is output via the control circuit 71 (step S7).

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 rotary encoder 54 rotates in the forward direction (forward rotation), when the signal of the rotary encoder 54 is input to the pulse rate conversion circuit 60, steps S1 and S2 in the flowchart of FIG. A signal is output to the counter circuit 62 through S5, S6, and S7. Further, when the rotary encoder 54 rotates (reverses) in the reverse direction, when the signal of the rotary encoder 54 is input to the pulse rate conversion circuit 60, steps S3, S4, S5, S8, A signal is output to the counter 62 through S9.

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 rate conversion circuit 60, the value of the electronic gear numerator is accumulated in the accumulator 72 every time one pulse is received from the rotary encoder 54, and every time one pulse is output from the pulse rate conversion circuit 60, the accumulator 72 The value of the electronic gear denominator is subtracted from the integrated value. As a result of such accumulation in the accumulator 72, the difference (value of the decimal part of the gear ratio) between the value of the electronic gear numerator and the value obtained by multiplying the electronic gear denominator by the basic magnification repeats the input and output of the pulse. It will be accumulated in the accumulator 72 later.

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 rotary encoder 54, 9 out of 10 pulse inputs will be 1 input pulse. On the other hand, 10 pulses, which is the value of the integer part of the gear ratio 10.1 (electronic gear numerator / electronic gear denominator = 101/10) of the electronic gear, are output to the counter circuit 62, and the remaining one input pulse is output. Thus, 11 pulses of the value +1 of the integer part of the gear ratio 10.1 of the electronic gear are output to the counter circuit 62. That is, when the electronic gear numerator is set to 101 and the electronic gear denominator is set to 10, the gear ratio of the electronic gear is set to one input pulse at a frequency of once every 10 input pulses from the rotary encoder 54. The number of pulses of the integer part value + 1 is output from the pulse rate conversion circuit 60 to the counter circuit 62.

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 rotary encoder 54, the first input pulse of the 10 pulse inputs 9 pulses of the integer part of the electronic gear ratio 9.9 (electronic gear numerator / electronic gear denominator = 99/10) are output to the counter circuit 62, and the remaining nine pulse inputs are output. Thus, 10 pulses of the value +1 of the integer part of the gear ratio 9.9 obtained by dividing the electronic gear numerator 99 by the electronic gear denominator 10 for one input pulse are output to the counter circuit 62. In other words, if the electronic gear numerator is set to 99 and the electronic gear denominator is set to 10, the frequency of the electronic gear gear ratio with respect to one input pulse is once per 10 times of the input pulses from the rotary encoder 54. The number of pulses of the integer part value is output from the pulse rate conversion circuit 60 to the counter circuit 62.

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 display unit 36. FIG. 8 is a graph showing the power spectrum of the error shown in FIG.

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 rate conversion circuit 60 displayed on the display unit 36. Show. Each point indicated by a square, a circle, and a triangle in the graph corresponds to a displacement in the output time of one pulse output to the pulse rate conversion circuit 60, and a line connecting the triangle points is an electronic gear denominator: Electronic gear numerator = 1: 101.6, a line connecting round dots is electronic gear denominator: electronic gear numerator = 1: 10.16, a line connecting square dots is electronic gear denominator: electronic gear numerator = 1: 1. A change in error when adjusted by the electronic gear 016 is shown. Further, in the graph of FIG. 8 , the error spectrum of the electronic gear denominator: electronic gear numerator = 1: 1.016 is represented by a solid line, and the error spectrum of the electronic gear denominator: electronic gear numerator = 1: 1.16 is represented. The broken line shows the spectrum of the error of the electronic gear of electronic gear denominator: electronic gear numerator = 1: 101.6 with a two-dot chain line.

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 pulley 53a for detecting the position of the upper arm 56, the rotary encoder 54a, and the wire 58a in the displacement measuring device 50, respectively, a pulley with one rotation of 40 pitches and a rotation of 8000. Assuming that a rotary encoder with a count (a value obtained by multiplying the output of a rotary encoder of 2000 pulses / rotation by four) and a wire with a nominal movement amount per pitch of 2 mm is used, the explanation will be given with reference to FIG. This is determined through the calibration work in step S20.

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 rotary encoder 54a is {the nominal value of the movement amount per pitch of the wire 58a (mm)} × {number of pitches of one pulley rotation / count of one rotary encoder rotation. Number} can be calculated as 0.01 mm. Here, when the movement amount per pitch of the actual wire 58a obtained by the calibration operation is 2.032 mm and the basic ratio (basic magnification) of the electronic gear is denominator: numerator = 1: 1, the displacement amount The electronic gear considering the error between the nominal value and the actual measurement value is denominator: numerator = 1: 1.016.

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 displacement conversion unit 63 converts the displacement to a displacement amount as 0.01 mm per pulse. Then, every time one pulse is received from the rotary encoder 54 and one pulse is output from the pulse rate conversion circuit 60, the pulse rate conversion circuit 60 accumulates the decimal value 0.016 of the gear ratio as an error in the accumulator 72. , 63 pulses are received, the error accumulation becomes 1.008, which is larger than the value of the electronic gear denominator. That is, as shown in FIG. 7, one extra pulse is output at a frequency of once every 63 times, and the error is settled.

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 display unit 36 side is about 0.01 mm at the maximum. On the other hand, when the electronic gear is set to denominator: numerator = 1: 10.16 (basic magnification = 10 times) and denominator: numerator = 1: 101.6 (basic magnification = 100 times) as in the present invention, The error between the actual displacement and the display value on the display unit 36 side can be reduced to 1/10 or 1/100 according to the basic magnification. In this way, by increasing the basic magnification, the error between the actual displacement and the display value on the display unit 36 can be reduced. As shown in FIG. 8, the error increases as the basic magnification of the electronic gear increases. It can be understood from the fact that the spectrum is also small.

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 rate conversion circuit 60 including the electronic gear are set to be twice or more (preferably 10 times) the number of pulses input to the pulse rate conversion circuit 60. And a value capable of absorbing an error caused by a member constituting a displacement detection mechanism such as a wire or a pulley. As a result, the error between the display-side displacement display value calculated based on the number of output pulses of the rotary encoder and the actual displacement can be made smaller than before, and the accuracy of displacement measurement can be improved.

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 upper cross head 24 connected to the table 16 via a pair of support columns 32, and a ram cylinder 25 that is an actuator that raises and lowers the table 16 and the upper cross head 24 synchronously. A pair of screws that are screwed to a lower crosshead 26 that is disposed between the table 16 and the upper crosshead 24 so as to be movable up and down, and nuts with a rotation drive mechanism (not shown) provided at both ends of the lower crosshead 26.棹 31. The lower crosshead 26 can be moved up and down by rotating a nut with an electric motor or a hydraulic motor (not shown). Further, the pair of screw rods 31 are erected on the base 41 through the table 16.

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 upper grip 31 is disposed on the upper cross head 24, and a lower grip 32 is disposed on the lower cross head 26. The test piece 10 to be subjected to the tensile test is gripped at both ends by the upper gripping tool 31 and the lower gripping tool 32. The lower crosshead 26 is provided with a platen 28, and the test piece 10 to be subjected to the compression test is pressed at the upper and lower ends by the platen 28 and the table 16.

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 ram cylinder 25 has a configuration in which the ram 25b extends by supplying pressure oil to the cylinder chamber 25a. As the ram 25a extends, the table 16, the pair of struts 22, and the upper cross head 24 rise synchronously. Due to the rise of the table 16 and the upper cross head 24, a tensile load is applied to the test piece 10 held at both ends by the upper gripping tool 21 and the lower gripping tool 22 when performing a tensile test, and a platen 28 when performing a compression test. A compressive load is applied to the test piece 10 disposed between the table 16 and the table 16. The operation of the ram cylinder 25 is driven and controlled by a hydraulic source 38 that supplies pressure oil to the ram cylinder 25. The hydraulic power source 38 is controlled by the control unit 35.

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 pressure sensor 33 as a force detection sensor. This measured value is transmitted to the control unit 35 and displayed on the display unit 36 as necessary. Further, the movement amount of the table 16 and the upper cross head 24 at this time is detected by the displacement measuring device 150. This detected value is transmitted to the control unit 35, converted into a displacement amount of the test piece 10, and displayed on the display unit 36.

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 displacement measuring device 150. FIG. 10A is a view of the displacement measuring device 150 as viewed from the pulley arrangement side. FIG. 10B is a side view of the displacement measuring device 150.

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 displacement measuring device 150 detects the amount of movement of the table 16 when a tensile or compressive load is applied to the test piece 10, and calculates the amount of displacement of the test piece 10 from the detected value. Also called a vessel. The displacement measuring device 150 includes a pulley 153, a wire 158, and a rotary encoder 154 as members constituting a displacement detection mechanism that detects the amount of movement of the table. The displacement measuring device 150 includes a support plate 151 that is suspended from the lower surface of the table 16 and moves up and down together with the table 16, and a stand 155 that is erected on the base 41. The rotary encoder 154 is fixed to the stand 155. A pulley 153 is fixed to the rotary shaft of the rotary encoder 154, and a wire 158 is wound around the pulley 153. One end (upper end side) of the wire 158 is fixed to the table 16 that moves up and down by driving the ram cylinder 25 via the coil spring 159, and the other end is opposite to the connection end of the support plate 151 to the table 16. It is fixed to the end of the. Further, a coil spring 159, which is an elastic member, is interposed at a connection portion of the wire 158 to the table 16, so that the wire 158 is not loosened.

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 ram cylinder 25, the wire 158 moves and rotates the pulley 153. The rotary encoder 154 functions as detection means for detecting the rotation of the pulley 153 and outputs a signal to the pulse rate conversion circuit 60.

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 displacement measuring device 150 has one rotary encoder 154, one pulley 153, and one wire 158, the number of pulses output from the pulse rate conversion circuit 60 is counted as it is. In the displacement conversion unit 63 shown in FIG.

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 pulley 153 that winds a wire 158 connected to a member constituting a load member such as a table 16, and a movement amount of the wire 158 is detected as a rotation amount of the pulley 153, and a pulse is detected. As means for adjusting the output pulse of the displacement measuring device 150 including the rotary encoder 154 for outputting, the pulse rate conversion circuit 60 including the electronic gear of the present invention can be employed. For example, in a material testing machine that applies a test force to a test piece by raising and lowering a load member that supports a lower grip as described in JP-A-8-152389, the load member that supports the lower grip The pulse rate conversion circuit 60 can also be used to adjust an output pulse from a wire type displacement detector of a type in which a belt member is expanded and contracted by a winding mechanism as a detector for detecting the amount of movement. Thereby, the effect demonstrated with reference to FIG. 7 and FIG. 8 can be acquired.

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 SYMBOLS 10 Test piece 11 Screw rod 13 Cross head 14 Load cell 16 Table 19 Post 21 Upper grip 22 Lower grip 24 Upper cross head 25 Ram cylinder 26 Lower cross head 28 Platen 41 Base 30 Load mechanism 31 Screw rod 32 Post 33 Pressure sensor 35 Control unit 36 Display unit 37 Input unit 50 Displacement measuring device 51a, 51b Column 52 Guide rail 53a, 53b Pulley 54a, 54b Rotary encoder 56 Upper arm 57 Lower arm 58a, 58b Wire 59a, 59b Balance weight 60 Pulse rate conversion circuit 62 Counter Circuit 63 Displacement conversion circuit 71 Control circuit 72 Accumulator 73 Selector 74 First comparator 75 Second comparator 76 Register 150 Displacement measuring device 151 Support plate 153 Pulley 154 Tali encoder 155 stand 156 coil spring 158 wire

Claims (5)

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.
請求項1に記載の変位測定装置において、
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.
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.
請求項3に記載の材料試験機において、
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.
請求項3に記載の材料試験機において、
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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