JPH0264434A

JPH0264434A - 材料試験機の制御装置

Info

Publication number: JPH0264434A
Application number: JP21765288A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Nishimura; 司西村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1990-03-05
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2606313B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ａ、産業上の利用分野この発明は、各種材料の静的（引張・圧縮）試験や疲労
試験などに用いられる材料試験機に係り、特に、フィー
ドバック制御により試験片に正確な負荷を与えるように
した電気油圧サーボ式の材料試験機における制御装置に
関する。

Ｂ、従来技術従来、この種の材料試験機の制御装置として、第３図に
示すようなものが知られている。

図中、符号ｌＯは、試験片Ｓに作用させる負荷パターン
に対応した信号（設定信号）ａを発生する設定信号発生
器である。この設定信号発生Ｒ’ｂ　１０から出力され
た設定信号ａは、比較部１２の一方入力として与えられ
る。１４は、試験片Ｓに作用している力学量（例えば、
変位δ）を検出する変位検出器である。この変位検出器
１４から出力された検出信号は増幅器１６で増幅された
後、フィードバック信号すとして、比較部１２の他方入
力として与えられる。

比較部１２は、設定信号ａとフィードバック信号すとの
偏差電圧信号Ｃを出力し、この信号Ｃがサーボアンプ１
８に与えられる。サーボアンプ１８は、偏差電圧信号Ｃ
を偏差を流信号ｄに変換し、この偏差電流信号ｄがサー
ボバルブ２０に与えられる。

サーボバルブ２０は、入力された偏差電流信号ｄに応じ
て、複動式の油圧アクチュエータ２２に与える油ｉｔを
調節する。これにより、アクチュエータ２２から試験片
Ｓに対して、偏差電圧信号Ｃが零になる方向に負荷が作
用される。このようなフィードバック制御により、設定
信号ａに応じた負荷（この例では変位）が試験片Ｓに作
用される。なお、符号２４は、試験片Ｓに作用する荷重
を検出する荷重検出器である。

次に、上述の材料試験機の制御装置によって、例えば、
第４図（ａ）に示すような荷重−変位特性をもつ試験片
Ｓに対して、静的試験を行った場合について説明する。

図中、（＋）、　（２１，・・・、　（ｉ）、・・・（
ｎ−１）、（ｎ）は、設定信号レベルに応じて定まる変
位ＳＫｉ　　（この例ではアクチュエータのビストンス
トローク）と、この変位ＳＫｔに対応する荷重Ｐ、との
関係を示すための線図であって、以下、この線図を制御
線と定義する。

従来、このような静的試験では、設定信号ａとして第４
図［有］）に示すようなランプ波を使用して、アクチュ
エータ２２を連続的に変位制御する、いわゆるストロー
ク制御を行っている。

このようなストローク制御において、アクチュエータの
変位ＳＫ＋　は、ＳＫ、＝に−Ｌ、　　　　　　・・・・・・・・・■で
表され、したがって、上記のように定義した制御線（１
）〜（ｎ）は第４図（ａ）に示すように垂直な直線にな
る。ここで、ｋは設定信号（ランプ波）ａの１頃きムこ
応した定数、ｔ、はデータサンプリングの時間（Ｌｌ　
＝１．　２．・・・、ｎ）を示している。すなわち、１
回目のサンプリング時（ｔｌ＝１）では、変位がＳＫ、
　−ｋ・１となったところで、荷重検出器２４によって
荷重Ｐ、が測定される。以下、サンプリング時間り、の
進行に伴って、制御線が（］）から（ｎ）に向かって移
動して、それぞれの変位ＳＫ、に対応した荷重Ｐ、が測
定される。そして、ｔｆｉ−＋　　（ＳＫ−１）からし
。（ＳＫ、）の間のＡ点において試験片Ｓは破断するが
、サンプリング間隔を細か（設定することにより、試験
片Ｓが破断に至る直前のデータも採取することができる
。

Ｃ１発明が解決しようとする課題しかしながら、上述した従来装置によって、例えば、第
５図に示すような荷重−変位特性をもつ試験片Ｓの静的
試験（例えば、岩石の圧縮試験など）をマー１った場合
、次のような問題点が生じる。

すなわち、第５図に示したＢ点までの荷重は、サンプリ
ング間隔を細かく設定することにより、詳細なデータを
採取できるのであるが、Ｂ点を過ぎたところで、制御線
（同図に示すＳＫ、、、）が、荷重−変位特性曲線に交
わらなくなり、その結果、制御線がＢ点を過ぎたところ
で、試験片Ｓは瞬時に破膜点Ａに至り、Ｂ点からＡ点ま
でのデータが採取できないという問題点がある。

この発明は、このような事情に漏みてなされたものであ
って、従来装置ではデータの採取が困難であった特殊渡
特性をもった材料であっても、試験片が破断に至るまで
の詳細なデータを採取することができる材料試験機の′
ＭＪ御装置を提供することを目的としている。

０１課題を解決するための手段この発明は、上記目的を達成するために次のような構成
を備えている。

即ち、この発明は、試験片に作用している力学量に係る
信号をフィードバック信号とし、このフィードバック信
号と設定信号との偏差に基づいて、試験片に負荷を作用
させるアクチュエータを制御する材料試験機の制御装置
であって、試験片に作用している個別の力学量をそれぞ
れ検出する複数個の検出手段と、前記各検出手段からの
信号を、その試験片の特性に応じた態様で演算する演算
手段とを備え、前記演算手段の出力信号を前記フィード
バック信号としたことを特徴としている。

Ｅ０作用この発明によれば、試験片に作用している個別の力学量
をそれぞれ検出し、これらの検出信号を、その試験片の
特性に応じた態様で演算し、その演算結果をフィードバ
ック信号としているから、制御線が第５図に示した従来
袋ｒのように垂直にはならないで、例えば、第２図に示
すように傾きをもった直線、あるいは曲線になるため、
試験片が急激に破断に至るという状態が回避され、特殊
な特性をもった材料であっても、試験片が破断に至るま
での詳細なデータが採取される。

Ｆ、実施例以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る材料試験機の制御
装置における要部を示した概略ブロック図である。

同図において、第３図と同一符号で示した部分は従来例
と同一部分であるから、ここでの説明は省略する。

本実施例の特徴は、変位検出器１４からの変位検出１３
号を増幅器１６で増幅して演算部２８の一方入力として
与えるとともに、荷重検出器２４からの荷重検出信号を
増幅器２６で増幅して演算部２８の他方入力として与え
、これらの二つの検出信号を試験片Ｓの特性に応じた態
様で演算処理した結果を、フィードバック信号すとして
帰還していることにある。

本実施例において、演算部２８は、変位検出器１４から
の変位検出信号ＳＫ、と、荷重検出器２４からの荷重検
出信号ＬＤ、とを、次に示すように演算処理する。

α・ＳＫ、−ＬＤ、＝β・ｔｌ　　・・・・・・・・・
■上式■は、第２図に示した制御線（０）、（１）、　
（２）。

・・・、（ｉ）、・・・、（ｎ）を示しており、式中の
αは第２図に示した制御線（０）〜（ｎ）の傾きを決め
る定数、βは制御線が（０）から（ロ）に向かって動く
速さを決める定数、ｔ、はサンプリング時間を示してい
る。

第２図から明らかなように、この制御線は一定の傾きを
もっているから、試験片Ｓに負荷が作用してから破断点
Ａに達するまでの全区間にわたって、制御線が荷重−変
位特性線図と交点をもつことになるので、試験片Ｓが破
断点Ａの付近に達しても、瞬時に破壊に至ることがない
。つまり、サンプリングの時間を細かく設定すれば、試
験片Ｓが破断点Ａに達するまでの詳細な荷重データを採
取することができる。

なお、上述の実施例では、係数α、βを定数とすること
により、制御線の傾きを固定したが、これらの係数α、
βをサンプリング時間１．をパラメータとした変数とす
ることにより、サンプリング時間の経過に伴って制御線
の傾きを任意に変えるようにしてもよい。

また、制御線は直線に限定されるものではなく、演算部
２８において行う演算処理を、試験片の特性に応して適
宜に定めることにより、曲線になるようにしてもよい。

さらに、実施例では試験片Ｓに作用する力学量として、
荷重と変位とを例にとって説明したが、このような力学
量は試験内容に応して適宜に選択される得ることは勿論
である。

Ｇ１発明の効果以上の説明から明らかなように、この発明に係る材料試
験機の制御装置によれば、試験片に作用する複数個の力
学量を、試験片の特性に応じた態様で演算処理すること
によってフィードバック信号を得ているから、制御線に
傾きをもたせることができ、特殊な特性をもつ試験片で
あっても、試験片が破断に至るまでの詳細なデータを採
取することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の一実施例に係る材料
試験機の制御装置の説明図であり、第１図はその要部ブ
ロック図、第２図は動作説明図である。第３図ないし第５図は従来例の説明図であり、第３図は
その概略ブロック図、第４図は動作説明図、第５図は従
来例の問題点の説明図である。ＩＯ・・・設定信号発生器　　１２・・・比較部１４・
・・変位検出器　　　　２４・・・荷重検出器２８・・
・演算部第図第図第図簡重欅出信号第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試験片に作用している力学量に係る信号をフィー
ドバック信号とし、このフィードバック信号と設定信号
との偏差に基づいて、試験片に負荷を作用させるアクチ
ュエータを制御する材料試験機の制御装置であって、試
験片に作用している個別の力学量をそれぞれ検出する複
数個の検出手段と、前記各検出手段からの信号を、その
試験片の特性に応じた態様で演算する演算手段とを備え
、前記演算手段の出力信号を前記フィードバック信号と
したことを特徴とする材料試験機の制御装置。