JPH01118741A - Material testing machine - Google Patents
Material testing machineInfo
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- JPH01118741A JPH01118741A JP27706087A JP27706087A JPH01118741A JP H01118741 A JPH01118741 A JP H01118741A JP 27706087 A JP27706087 A JP 27706087A JP 27706087 A JP27706087 A JP 27706087A JP H01118741 A JPH01118741 A JP H01118741A
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、モータにて試験片を負荷する材料試験機に関
する・
B、従来の技術
第4図は従来の材料試験機を示す、この材料試験機30
は、テーブル31上に立設された一対のねじ棹32と、
ねじ棹32に螺合されたクロスヘツド33と、ねじ棹3
2を回転駆動するサーボモータ11とを有し、クロスヘ
ツド33にはロードセル12を介してつかみ具34が、
テーブル31には下つかみ具35が設けられている。モ
ータ11の回転は、変速機36を介して一対のねじ棹3
2に伝達され、ねじ棹32の回転によりクロスヘツド3
3が昇降して試験片37が負荷される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a material testing machine in which a test piece is loaded by a motor. B. Prior art Figure 4 shows a conventional material testing machine. Testing machine 30
a pair of screw rods 32 erected on a table 31;
The cross head 33 screwed onto the screw rod 32 and the screw rod 3
A grip 34 is connected to the cross head 33 via a load cell 12.
The table 31 is provided with a lower grip 35. The rotation of the motor 11 is controlled by a pair of screw rods 3 via a transmission 36.
2, and the rotation of the screw rod 32 causes the crosshead 3 to rotate.
3 moves up and down, and the test piece 37 is loaded.
変速機36は、減速機361と、2つの電磁クラッチ3
62,363とを有し、電磁クラッチ362を継なぎ電
磁クラッチ363を切るとモータ11の回転がそのまま
出力され、電磁クラッチ362を切り電磁クラッチ36
3を継なぐとモータ11の回転が減速されて出力される
。38は駆動歯車列である。The transmission 36 includes a reduction gear 361 and two electromagnetic clutches 3.
62, 363, when the electromagnetic clutch 362 is connected and the electromagnetic clutch 363 is disconnected, the rotation of the motor 11 is output as is, and the electromagnetic clutch 36 is disconnected and the electromagnetic clutch 36 is connected.
When 3 is connected, the rotation of the motor 11 is decelerated and outputted. 38 is a drive gear train.
例えば、モータ11の速度範囲を2〜2000rpmト
L、減速機361(7)減速比を1/100とすれば、
モータ速度範囲は0.02〜2000rpmとなる。For example, if the speed range of the motor 11 is 2 to 2000 rpm, and the reduction ratio of the reducer 361 (7) is 1/100, then
The motor speed range will be 0.02-2000 rpm.
すなわち、一般の材料試験機では、負荷速度が500〜
0.5mm/min程度であり、電磁クラッチ363を
切り電磁クラッチ362を継ないでモータ11の回転数
を制御することによりこの負荷速度範囲を達成している
。また、0.5mm/win以下の負荷速度が必要な場
合には、電磁クラッチ362を切り電磁クラッチ363
を継ないでモータ11の回転数を1/100に減速して
いる。In other words, in a general material testing machine, the loading speed is 500~
This load speed range is approximately 0.5 mm/min, and this load speed range is achieved by controlling the rotation speed of the motor 11 by disengaging the electromagnetic clutch 363 and connecting the electromagnetic clutch 362. In addition, if a load speed of 0.5 mm/win or less is required, the electromagnetic clutch 362 is turned off and the electromagnetic clutch 363 is turned off.
The rotational speed of the motor 11 is reduced to 1/100 without inheriting the motor.
C0発明が解決しようとする問題点
しかしながら、従来のモータ制御装置においては機械式
の変速機36が不可欠で、構成が複雑であり、かつ変速
機36からギア音、振動が発生するという間層があった
。C0 Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional motor control device, a mechanical transmission 36 is essential, the structure is complicated, and the transmission 36 generates gear noise and vibration. there were.
本発明の目的は、機械的な減速機を用いることなくモー
タの駆動制御のみにより広範囲な負荷速度が得られる材
料試験機を提供することにある。An object of the present invention is to provide a material testing machine that can obtain a wide range of load speeds only by controlling the drive of a motor without using a mechanical speed reducer.
D0問題点を解決するための手段
本発明に係る材料試験機は、試験片を負荷するためのモ
ータと、モータ回転速度を検出する検出手段と、目標モ
ータ速度と検出されたモータ速度との偏差に基づいてモ
ータ駆動信号をモータへ供給するモータ駆動回路と、試
験片の負荷荷重を検出する荷重検出器とを備え、低速度
運転時にはモータの出力軸を間欠回転せしめ、この間欠
回転時に試験片の負荷速度が円滑に変化するように、材
料試験機の剛性、材料試験機運動部の慣性力を設定する
とともに、間欠回転時に最大となる単位回転角あたりの
負荷荷重の変動が前記荷重検出器の分解能よりも小さく
なるようにしたものである。Means for Solving the D0 Problem The material testing machine according to the present invention includes a motor for loading a test piece, a detection means for detecting the motor rotation speed, and a deviation between the target motor speed and the detected motor speed. It is equipped with a motor drive circuit that supplies a motor drive signal to the motor based on the motor drive signal, and a load detector that detects the load on the test piece. The rigidity of the material testing machine and the inertial force of the moving part of the material testing machine are set so that the loading speed of the material testing machine changes smoothly, and the maximum load variation per unit rotation angle during intermittent rotation is determined by the load detector. The resolution is smaller than that of .
80作用
低速度運転時にモータが間欠回転するが、材料試験機の
剛性、運動部の慣性力により試験片の負荷速度が円滑に
変化する。また、間欠回転時における最大の単位回転角
あたりの負荷荷重の変動が。Although the motor rotates intermittently during low-speed operation, the loading speed of the test piece changes smoothly due to the rigidity of the material testing machine and the inertia of the moving parts. Also, the maximum load variation per unit rotation angle during intermittent rotation.
荷重検出器の分解能よりも小さいから、記録される伸び
一荷重特性も、階段状な曲線とはならず滑らかになる。Since it is smaller than the resolution of the load detector, the elongation-load characteristics recorded will not be a step-like curve but will be smooth.
F、実施例
第1図(a)、(b)は、本発明に係る材料試験機の概
略構成図であり、第4図と同様の箇所には同一の符号を
付して説明する。モータ制御部10で制御されるモータ
1の回転は駆動歯車列38を介してねじ棹32に伝達さ
れる。モータ1にはエンコーダ2が設けられ、このエン
コーダ2からモータ回転数に相応した周波数のパルス信
号がモータ制御部10に入力される。また、試験片37
の伸びは伸び計15で検出される。F. Embodiment FIGS. 1(a) and 1(b) are schematic configuration diagrams of a material testing machine according to the present invention, and the same parts as in FIG. 4 are given the same reference numerals for explanation. The rotation of the motor 1 controlled by the motor control unit 10 is transmitted to the screw rod 32 via a drive gear train 38. The motor 1 is provided with an encoder 2, and a pulse signal having a frequency corresponding to the motor rotation speed is input from the encoder 2 to the motor control section 10. In addition, test piece 37
The elongation of is detected by an extensometer 15.
第1図(b)はモータ制御部10を示し、位置コントロ
ーラ3には、負荷速度設定部4から目標負荷速度に応じ
たパルス信号と、エンコーダ2から送給される実際のモ
ータ回転数に相応したパルス信号が入力され、2つのパ
ルス信号の周波数偏差が電圧値として出力される。F/
Dコンバータ5は、エンコーダ2のパルス信号をその周
波数に相応した電圧値に変換し、速度フィードバック信
号として偏差器6に入力する。この偏差器6には位置コ
ントローラ3から出力された電圧信号も入力されており
、面入力信号の偏差をとり、モータ制御信号として次段
のPWMモータ駆動回路7に入力される。FIG. 1(b) shows the motor control unit 10, and the position controller 3 receives a pulse signal corresponding to the target load speed from the load speed setting unit 4 and a pulse signal corresponding to the actual motor rotation speed sent from the encoder 2. The pulse signals are input, and the frequency deviation between the two pulse signals is output as a voltage value. F/
The D converter 5 converts the pulse signal of the encoder 2 into a voltage value corresponding to its frequency, and inputs it to the deviation device 6 as a speed feedback signal. The voltage signal output from the position controller 3 is also input to this deviation device 6, the deviation of the surface input signal is taken, and the result is input to the next stage PWM motor drive circuit 7 as a motor control signal.
PWMモータ駆動回路7は、偏差器71と、コンパレー
タ72と、スイッチングトランジスタ73と、変流器7
4と、整流器75と、交流電源76とから成り、変流器
74の検出信号を偏差器71にフィードバックすること
によりPWM制御が行なわれる。The PWM motor drive circuit 7 includes a deviation device 71, a comparator 72, a switching transistor 73, and a current transformer 7.
4, a rectifier 75, and an AC power source 76, and PWM control is performed by feeding back the detection signal of the current transformer 74 to the deviation device 71.
例えば、負荷速度として0.05〜1000m+*/w
inを設定すると、その速度比は1:20000となる
。今、0 、1〜1000wn/winの高速運転時で
はPWM制御によりモータ1の出力軸が連続回転するよ
うにし、0.05〜0.1+na+/winの低速運転
時では、モータ1の出力軸が設定された速度に相応した
回転角づつ間欠回転するように各機器の仕様を設定する
。そして、このモータ間欠回転時においても試験片の負
荷速度が滑らかに変動するように、材料試験機の剛性、
各運動部の慣性力などを適切に定める。For example, the load speed is 0.05 to 1000m++/w
When in is set, the speed ratio becomes 1:20000. Now, during high-speed operation of 0,1 to 1000wn/win, the output shaft of motor 1 is made to rotate continuously by PWM control, and during low-speed operation of 0.05 to 0.1+na+/win, the output shaft of motor 1 is set to rotate continuously. Set the specifications of each device so that it rotates intermittently at a rotation angle corresponding to the set speed. The rigidity of the material testing machine was adjusted so that the loading speed of the test piece fluctuated smoothly even during intermittent rotation of the motor.
Appropriately determine the inertia of each moving part.
第2図は記録部のブロック図であゆ、試験片に負荷され
る荷重を検出するロードセル12の検出信号はアンプ1
3を介してレコーダ14の縦軸駆動端子に入力される。Figure 2 is a block diagram of the recording section, and the detection signal of the load cell 12 that detects the load applied to the test piece is transmitted by the amplifier
3 to the vertical axis drive terminal of the recorder 14.
試験片の伸びを検出する伸び計15の検出信号はアンプ
16を介してレコーダ14の横軸駆動端子に入力される
。A detection signal from an extensometer 15 that detects the elongation of the test piece is input to the horizontal axis drive terminal of the recorder 14 via an amplifier 16.
第3図は、横軸をモータ回転角、縦軸を荷重としたグラ
フであり、実線は、第1図(a)に示した材料試験機の
ロードセル下端を固定してモータ1をある角度づつ回転
させたときのロードセル12の出力特性を示している。Figure 3 is a graph in which the horizontal axis is the motor rotation angle and the vertical axis is the load. It shows the output characteristics of the load cell 12 when rotated.
1点鎖線は、つかみ具まで含めた場合の同様の特性であ
る。The one-dot chain line shows similar characteristics when the grip is included.
第3図から、ロードセル12の分解能が荷重aであると
き、無負荷状態のロードセル12が荷重aを出力するだ
け材料試験機を変形させるためには、モータ1を回転角
すだけ回転すればよいことがわかる。今、モータ1の回
転分解能がbより大きい回転角Cとすると、モータ1を
回転角Cづつ回転するとき、ロードセル12が2aづつ
増加することがあり、記録計13の荷重−伸び線図がス
テップ状となることがある。From FIG. 3, when the resolution of the load cell 12 is a load a, in order to deform the material testing machine so much that the load cell 12 in the no-load state outputs the load a, it is sufficient to rotate the motor 1 by the rotation angle. I understand that. Now, if the rotation resolution of the motor 1 is a rotation angle C that is larger than b, when the motor 1 is rotated by the rotation angle C, the load cell 12 may increase by 2a, and the load-elongation diagram of the recorder 13 will change in steps. This may occur.
したがって本発明では、材料試験機の剛性、ロードセル
12の分解能、モータ1の分解能を次のように設定する
。Therefore, in the present invention, the rigidity of the material testing machine, the resolution of the load cell 12, and the resolution of the motor 1 are set as follows.
第3図に示すとおり、ロードセル12の分解能をaとし
、材料試験機の剛性が1点鎖線で示されるものとする場
合、モータ1の回転分解能がbよりも小さいdとなるよ
うに設定する。これにより、モータ1が回転角dだけ回
転しても実際に試験片に働く荷重がロードセル12の分
解能以下であるから、モータ1の出力軸が間欠的に駆動
されても記録計の表示はステップ状に変化することがな
く、スムースな測定が可能となる。As shown in FIG. 3, when the resolution of the load cell 12 is a and the rigidity of the material testing machine is shown by the dashed line, the rotational resolution of the motor 1 is set to be d, which is smaller than b. As a result, even if the motor 1 rotates by the rotation angle d, the load actually applied to the test piece is less than the resolution of the load cell 12, so even if the output shaft of the motor 1 is intermittently driven, the display on the recorder will be in steps. There is no change in the shape, and smooth measurement is possible.
このような実施例の動作を説明する。The operation of such an embodiment will be explained.
速度設定部4から設定の速度を設定すると、モータ1の
出力軸が連続回転するようなパルス信号がモータ駆動回
路7からモータ1に供給される。When a set speed is set from the speed setting section 4, a pulse signal that causes the output shaft of the motor 1 to continuously rotate is supplied to the motor 1 from the motor drive circuit 7.
モータ1の回転速度はエンコーダ2で検出され、回転速
度に比例した周波数のパルス信号が位置コントローラ3
に入力される0位置コントローラ3には、速度設定部4
から設定速度に比例した周波数のパルス信号も供給され
、面入力パルスの周波数偏差に相応した信号を偏差器6
に送る。エンコーダ2からのパルス信号はF/Vコンバ
ータ5で電圧値に変換され偏差器6に入力される。偏差
器6は、面入力の偏差をとり、PWMモータ駆動回路7
に偏差に相応した信号を入力する。PWMモータ駆動回
路7は周知の回路であり、入力電圧信号の大小に応じた
デユーデイ比のモータ駆動パルス信号をモータ1に供給
する。モータ1はこのモータ駆動信号により回転駆動さ
れる。The rotation speed of the motor 1 is detected by the encoder 2, and a pulse signal with a frequency proportional to the rotation speed is sent to the position controller 3.
The 0 position controller 3 that is input to the
A pulse signal with a frequency proportional to the set speed is also supplied from the deviator 6, and a signal corresponding to the frequency deviation of the surface input pulse is sent to the deviation device 6.
send to The pulse signal from the encoder 2 is converted into a voltage value by the F/V converter 5 and input to the deviation device 6. The deviation device 6 takes the deviation of the surface input, and the PWM motor drive circuit 7
input a signal corresponding to the deviation. The PWM motor drive circuit 7 is a well-known circuit, and supplies the motor 1 with a motor drive pulse signal having a duty ratio corresponding to the magnitude of the input voltage signal. The motor 1 is rotationally driven by this motor drive signal.
上述したように、低速度運転時にモータ1の出力軸は間
欠回転するが、材料試験機の剛性や運動部の慣性力を適
切に定めているから試験片の負荷速度は滑らかに変動す
る。As described above, the output shaft of the motor 1 rotates intermittently during low-speed operation, but since the rigidity of the material testing machine and the inertia of the moving parts are appropriately determined, the loading speed of the test piece fluctuates smoothly.
また、間欠回転時の最大単位回転角に伴い変動する荷重
がロードセル12の分解能よりも小さくなるようにして
いるから、記録計14においてステップ状ではなく連続
した伸び一荷重特性図が得られる。Furthermore, since the load that varies with the maximum unit rotation angle during intermittent rotation is made smaller than the resolution of the load cell 12, the recorder 14 can obtain a continuous elongation-load characteristic diagram rather than a step-like one.
なお、本実施例ではPWM制御を行っているから、高速
度運転時にもモータ1にはモータ駆動パルス信号が供給
されるが、モータ自身の回転部の慣性力によって、その
出力軸は間欠回転せず清めらかに連続回転する。In addition, since PWM control is performed in this embodiment, a motor drive pulse signal is supplied to the motor 1 even during high-speed operation, but the output shaft does not rotate intermittently due to the inertia of the rotating part of the motor itself. Rotates smoothly and continuously.
また、高低速用の2種類のモータ駆動回路を設け、高速
時はPWM制、御をせずに電圧制御によりモータ1を回
転駆動し゛、低速時にのみモータ1をパルス駆動するよ
うに切換制御してもよい。In addition, two types of motor drive circuits are provided for high and low speeds, and the motor 1 is driven by PWM control at high speeds and voltage control without control, and the motor 1 is switched to be driven by pulses only at low speeds. You can.
G0発明の効果
本発明は以上のように構成したから、機械的な減速機を
用いることなくモータを広範囲に制御することができコ
スト低減に寄与する。また、減速機から生じていた音や
振動が全くなくなり、静粛な材料試験機を提供できる。G0 Effects of the Invention Since the present invention is constructed as described above, the motor can be controlled over a wide range without using a mechanical speed reducer, contributing to cost reduction. In addition, the noise and vibration generated from the reducer are completely eliminated, making it possible to provide a quiet material testing machine.
第1図〜第3図は本発明の一実施例を説明するもので、
第1図(a)が材料試験機の正面図、第1図(b)がそ
のモータ制御部のブロック図、第2図がロードセル、伸
び計、記録計の結線図、第3図がモータ回転角と荷重と
の関係を示すグラフである。
第4図が従来の材料試験機を示す正面図である。
1:モータ 2:エンコーダ3:位置コント
ローラ 4:速度設定部7 : PWMモータ駆動回路
3o:材料試験機
特許出願人 株式会社島津製作所
代理人弁理士 永 井 冬 紀
第8図Figures 1 to 3 illustrate one embodiment of the present invention.
Figure 1 (a) is a front view of the material testing machine, Figure 1 (b) is a block diagram of its motor control section, Figure 2 is a wiring diagram of the load cell, extensometer, and recorder, and Figure 3 is the motor rotation. It is a graph showing the relationship between angle and load. FIG. 4 is a front view showing a conventional material testing machine. 1: Motor 2: Encoder 3: Position controller 4: Speed setting section 7: PWM motor drive circuit 3o: Material testing machine Patent applicant Shimadzu Corporation Patent attorney Representative Fuyu Nagai Figure 8
Claims (1)
出する検出手段と、目標モータ速度と検出されたモータ
速度との偏差に基づいてモータ駆動信号をモータへ供給
するモータ駆動回路と、試験片の負荷荷重を検出する荷
重検出器とを備え、低速度運転時にはモータの出力軸を
間欠回転せしめ、この間欠回転時に試験片の負荷速度が
円滑に変化するように、材料試験機の剛性、材料試験機
運動部の慣性力を設定するとともに、間欠回転時に最大
となる単位回転角あたりの負荷荷重の変動が前記荷重検
出器の分解能よりも小さくなるようにしたことを特徴と
する材料試験機。A motor for loading a test piece, a detection means for detecting a motor rotation speed, a motor drive circuit that supplies a motor drive signal to the motor based on a deviation between a target motor speed and the detected motor speed, and a test piece. The material testing machine is equipped with a load detector that detects the applied load, and the output shaft of the motor is rotated intermittently during low-speed operation. A materials testing machine, characterized in that the inertial force of the moving part of the testing machine is set so that the maximum variation in load per unit rotation angle during intermittent rotation is smaller than the resolution of the load detector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62277060A JP2605062B2 (en) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | Material testing machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62277060A JP2605062B2 (en) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | Material testing machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01118741A true JPH01118741A (en) | 1989-05-11 |
JP2605062B2 JP2605062B2 (en) | 1997-04-30 |
Family
ID=17578226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62277060A Expired - Fee Related JP2605062B2 (en) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | Material testing machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2605062B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013125002A (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-24 | Yuasa System Kiki Kk | Constant temperature test device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6162838A (en) * | 1984-09-03 | 1986-03-31 | Shimadzu Corp | Load speed controller of material tester |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP62277060A patent/JP2605062B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6162838A (en) * | 1984-09-03 | 1986-03-31 | Shimadzu Corp | Load speed controller of material tester |
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---|---|---|---|---|
JP2013125002A (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-24 | Yuasa System Kiki Kk | Constant temperature test device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2605062B2 (en) | 1997-04-30 |
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Legal Events
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