JPH03248033A - Control apparatus of material testing machine - Google Patents

Control apparatus of material testing machine

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JPH03248033A
JPH03248033A JP4685990A JP4685990A JPH03248033A JP H03248033 A JPH03248033 A JP H03248033A JP 4685990 A JP4685990 A JP 4685990A JP 4685990 A JP4685990 A JP 4685990A JP H03248033 A JPH03248033 A JP H03248033A
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load
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displacement
detection signal
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Tadashi Hasegawa
忠 長谷川
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Abstract

PURPOSE:To obtain a highly accurate load-displacement characteristic when the gains of the detected signals of a load and displacement are changed by temporarily holding the input of a load means, increasing and decreasing the gains of the detected signals and preset signals, and releasing the holding. CONSTITUTION:A preset signal which is generated in a preset-signal generator 23 based on a command signal from a control circuit 21 is sent into an adder 15 through a magnification switching circuit 24. In the adder 25, the deviation between the preset signal and the displacement value that is detected with a differential transformer 12 is obtained. The value is sent into a holding circuit 27 through an amplifier 26. At this time, a holding function is released. The deviation signal is sent into a servo valve 10g through a servo-amplifier 28. The valve 10g controls a hydraulic actuator 10e so that the difference between the instantaneous value of the deviation signal and the present displacement signal becomes always 0. A load is applied on a body under test SP through jigs 10c and 10f. The load which is applied on the body under test SP and the displacement are detected with a load cell 11 and the differential transformer 12. The results are sent into the circuits 21 through gain switching circuits 29 and 30 and an A/D converter 31, and the load-displacement characteristic is displayed 32.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は供試体の荷重−変位特性を精度よく測定する材
料試験機の制御装置に関する B、従来の技術 従来から、供試体の荷重−変位特性を求める電気油圧式
材料試験機が知られている。この電気油圧式材料試験機
は1例えば基台上に立設した一対の支柱にクロスヘツド
を横架して負荷枠を形成し、その負荷枠内の治具に供試
体を′I9@uてこの供試体を負荷しながらロードセル
と差動トランス等によって荷重と変位とを測定するもの
である。
Detailed Description of the Invention A. Industrial Field of Application The present invention relates to a control device for a material testing machine that accurately measures the load-displacement characteristics of a specimen. Electro-hydraulic material testing machines for determining properties are known. This electro-hydraulic material testing machine consists of: 1. For example, a load frame is formed by horizontally suspending a crosshead between a pair of columns erected on a base, and the specimen is placed on a jig within the load frame using a lever. The load and displacement are measured using a load cell, differential transformer, etc. while applying a load to the specimen.

この材料試験機の全体構成を示す第5図により動作を説
明する。
The operation will be explained with reference to FIG. 5, which shows the overall configuration of this material testing machine.

試験条件入力部22で供試体spの試験条件を設定する
と、この試験条件に従って制御回路21から設定信号発
生器23に指令が与えられ、設定信号発生器23は例え
ば供試体SPを伸縮させながら負荷するパターン波形の
設定信号を発生する。
When test conditions for the specimen SP are set in the test condition input section 22, a command is given from the control circuit 21 to the setting signal generator 23 according to the test conditions, and the setting signal generator 23, for example, applies a load while expanding and contracting the specimen SP. Generates a setting signal for the pattern waveform to be used.

この設定信号は、加算器25で差動トランス12が検出
している現在の変位信号と加算されて、設定信号と変位
信号との偏差が求められる。さらに、この偏差信号はサ
ーボアンプ28により増幅されサーボ弁Logに駆動信
号として送出される。この駆動信号に従ってアクチュエ
ータ10eが駆動され、供試体SPが負荷される。
This setting signal is added by the adder 25 to the current displacement signal detected by the differential transformer 12, and the deviation between the setting signal and the displacement signal is determined. Furthermore, this deviation signal is amplified by the servo amplifier 28 and sent to the servo valve Log as a drive signal. The actuator 10e is driven according to this drive signal, and the specimen SP is loaded.

この試験中の供試体spに負荷される荷重とそれによっ
て生じる変位は、それぞれロードセル11、差動トラン
ス12によって検出されて電気信号の変換され、それぞ
れ増幅器29a、30aにより増幅されてA、/D変換
器31へ送出される。
The load applied to the specimen sp during this test and the resulting displacement are detected by the load cell 11 and the differential transformer 12, respectively, and converted into electrical signals, which are amplified by the amplifiers 29a and 30a, A, /D. The signal is sent to the converter 31.

さらに、A/D変換器31によってデジタル信号に変換
された荷重信号と変位信号は、制御回路21を介してレ
コーダ32へ送出されグラフ化して表示される。
Further, the load signal and displacement signal converted into digital signals by the A/D converter 31 are sent to the recorder 32 via the control circuit 21 and displayed in the form of a graph.

ここで、増幅器29a、30aの入出力端子に付加され
たスイッチ29b、30bと抵抗器29c〜29f、3
0c〜30fは、検出信号振幅に応じて増幅器のゲイン
を切り換えるための素子であり、検出信号ゲイン切換回
路を構成する。
Here, switches 29b and 30b and resistors 29c to 29f and 3 are added to the input and output terminals of amplifiers 29a and 30a.
0c to 30f are elements for switching the gain of the amplifier according to the detection signal amplitude, and constitute a detection signal gain switching circuit.

この回路の動作を増幅器29a、30aのゲイン特性を
示す第6図により説明する。
The operation of this circuit will be explained with reference to FIG. 6, which shows the gain characteristics of the amplifiers 29a and 30a.

設定信号発生器23から発生される設定信号の振幅が小
さい時は、検出器11.12からの検出信号の振幅も小
さい。第6図(a)に示すようなゲインが一定な増幅器
によってこのような小さな振幅の検出信号を増幅すると
その出力の振幅も小さくなる。このような小さな振幅の
検出信号に基づいて上述のようなフィードバック制御を
行なうと、制御精度が悪くなり、さらに、測定された供
試体SPの荷重−変位特性のデータも精度が悪くなる。
When the amplitude of the setting signal generated by the setting signal generator 23 is small, the amplitude of the detection signal from the detectors 11.12 is also small. If such a small amplitude detection signal is amplified by an amplifier with a constant gain as shown in FIG. 6(a), the amplitude of its output will also become small. If the above-described feedback control is performed based on such a small amplitude detection signal, the control accuracy will deteriorate, and furthermore, the accuracy of the measured load-displacement characteristic data of the specimen SP will also deteriorate.

このような場合には一度材料試験機を停止して、スイッ
チ29b、30bを操作して検出信号の振幅に応じて例
えば(b)に示すゲイン41aからゲイン41bあるい
は41cに切り換えることにより、高精度な制御が行な
え、また精度のよい荷重−変位特性が得られる。
In such a case, high precision can be achieved by stopping the material testing machine once and switching from gain 41a to gain 41b or 41c as shown in (b) by operating switches 29b and 30b, depending on the amplitude of the detection signal. It is possible to perform accurate control and obtain highly accurate load-displacement characteristics.

C1発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の材料試験機の制御装置
では、検出信号ゲイン切換回路を試験中に切り換えるこ
とができないという問題がある。
C1 Problem to be Solved by the Invention However, with such a conventional control device for a material testing machine, there is a problem in that the detection signal gain switching circuit cannot be switched during a test.

上述したように試験中は設定信号と検出信号との偏差が
常に0になるようなフィードバック制御が行なわれてい
るために、検出信号ゲイン切換回路で検出信号の増幅ゲ
インを試験中に切り換えると、切換時、に大きな偏差信
号が発生する。
As mentioned above, during the test, feedback control is performed so that the deviation between the setting signal and the detection signal is always 0, so if the detection signal gain switching circuit switches the amplification gain of the detection signal during the test, When switching, a large deviation signal is generated.

これについて第7図を参照して説明する。This will be explained with reference to FIG.

第7図は加算器25で加算される設定信号と検出信号お
よびその偏差信号の経時変化を示すタイムチャートであ
る0時刻t1に至るまでは設定信号に追従してアクチュ
エータ10eが駆動され、供試体SPが負荷されて図の
ような荷重または変位の検出信号がフィードバックされ
、設定信号と検出信号とが平衡して偏差信号がほぼOで
あるとする6時刻t1において検出信号ゲイン切換回路
を切り換えると、検出信号の振幅が図に示すように大き
く変動する。これによって偏差信号は検出信号の変動分
だけ瞬時に増加し、さらにサーボアンプ28によって増
幅されて、アクチュエータ10eの駆動信号としてサー
ボ弁Logへ送出される。すなわち、アクチュエータ1
0eは瞬間的に大きな駆動信号によって駆動されるため
に、供試体SPに大きな負荷がかかり破断するおそれも
ある。
FIG. 7 is a time chart showing changes over time in the setting signal, the detection signal, and their deviation signal added by the adder 25. Until time 0 t1, the actuator 10e is driven in accordance with the setting signal, and the specimen When the SP is loaded and the load or displacement detection signal as shown in the figure is fed back, the detection signal gain switching circuit is switched at time t1 when the setting signal and detection signal are balanced and the deviation signal is approximately O. , the amplitude of the detection signal fluctuates greatly as shown in the figure. As a result, the deviation signal instantaneously increases by the amount of variation in the detection signal, is further amplified by the servo amplifier 28, and is sent to the servo valve Log as a drive signal for the actuator 10e. That is, actuator 1
Since 0e is instantaneously driven by a large drive signal, there is a risk that a large load will be applied to the specimen SP and it will break.

本発明の技術的課題は、設定信号と荷重や変位の検出信
号とを試験中に増減させて、設定信号に正確に追従する
駆動制御を行い、高精度な荷重−変位特性を得ることに
ある。
The technical problem of the present invention is to increase/decrease the setting signal and the load/displacement detection signal during the test, perform drive control that accurately follows the setting signal, and obtain highly accurate load-displacement characteristics. .

01課題を解決するための手段 一実施例を示す第1図に対応づけて本発明を説明すると
、本発明は負荷手段10により負荷される供試体SPの
変形に伴う物理量を検出する検出手段11.12と、供
試体SPを負荷するためのパターンを定める設定信号を
発生する設定信号発生手段23と、検出された信号が設
定信号に追従するように負荷手段10を制御する負荷制
御手段25.26とを備えた材料試験機の制御装置に適
用される。
01 Means for Solving the Problems The present invention will be explained in conjunction with FIG. 1 showing an embodiment. .12, a setting signal generating means 23 for generating a setting signal defining a pattern for loading the specimen SP, and a load control means 25 for controlling the loading means 10 so that the detected signal follows the setting signal. It is applied to a control device of a material testing machine equipped with 26.

そして、設定信号発生手段23により発生された設定信
号のゲインを増減させる設定信号増減手段24と、検出
手段11.12により検出された検出信号のゲインを増
減させる検出信号増減手段29.30と、負荷制御手段
25.26の出力信号を一時ホールドする信号ホールド
手段27と。
and a setting signal increasing/decreasing means 24 for increasing/decreasing the gain of the setting signal generated by the setting signal generating means 23; and a detection signal increasing/decreasing means 29.30 for increasing/decreasing the gain of the detection signal detected by the detecting means 11.12; and signal holding means 27 for temporarily holding the output signals of the load control means 25 and 26.

検出信号増減手段29.30により検出信号のゲインを
増減する時にホールド手段27を動作させるとともに、
検出信号のゲインの増減に応じて設定信号のゲインも増
減させる切換制御手段21を設けることにより、上記技
術的課題を達成する。
When the detection signal increase/decrease means 29 and 30 increase or decrease the gain of the detection signal, the hold means 27 is operated;
The above technical problem is achieved by providing a switching control means 21 that increases or decreases the gain of the setting signal in accordance with the increase or decrease of the gain of the detection signal.

E1作用 供試体SPの負荷パターンを定める設定信号を設定信号
発生器23から発生させ、負荷手段10により供試体S
Pを負荷する。そして、検出手段11または12によっ
て検出された供試体SPの変形に伴う物理量に基づいて
、設定信号で定められた負荷パターンになるように負荷
制御手段25゜26により負荷手段10を制御する。
A setting signal that determines the load pattern of the E1 effect specimen SP is generated from the setting signal generator 23, and the loading means 10
Load P. Then, based on the physical quantity associated with the deformation of the specimen SP detected by the detection means 11 or 12, the load control means 25 and 26 control the load means 10 so as to achieve the load pattern determined by the setting signal.

切換制御手段21が検出信号の大きさを増大させようと
指令すると、まず、負荷制御手段25゜26の出力は信
号ホールト手段27によって一時ホールドされる。さら
に、設定信号発生手段23によって発生された設定信号
と検出手段11または12によって検出された検出信号
のゲインを連動して増減する。設定信号と検出信号のゲ
イン増減処理が終了したら負荷制御手段25.26の出
力のホールドを解除させる。負荷制御手段25゜26は
このようにして増減された設定信号と検出信号に基づい
て負荷手段10を酩動制御する。
When the switching control means 21 issues a command to increase the magnitude of the detection signal, first, the outputs of the load control means 25 and 26 are temporarily held by the signal hold means 27. Furthermore, the gain of the setting signal generated by the setting signal generating means 23 and the detection signal detected by the detecting means 11 or 12 are increased or decreased in conjunction with each other. When the gain increase/decrease process for the setting signal and the detection signal is completed, the hold on the outputs of the load control means 25 and 26 is released. The load control means 25 and 26 control the load means 10 based on the setting signal and the detection signal which have been increased or decreased in this way.

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびE項では
1本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
It should be noted that in the above-mentioned sections and section E, which describe the present invention in detail, figures of embodiments are used in order to make the present invention easier to understand, but the present invention is not limited to the embodiments.

F、実施例 第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図である。同
図において、10は供試体SPに圧縮荷重または引張荷
重などを加える試験機本体であり。
F. Embodiment FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a test machine main body that applies a compressive load or a tensile load to the specimen SP.

この試験機本体10は負荷枠LFを備えている。This testing machine main body 10 is equipped with a load frame LF.

負荷枠LFは、基台10d上に立設された一対の支柱1
.0に、10mの上端にヨーク10aを横架すると共に
、支柱LOk、10mに上下移動可能にクロスヘツド1
0bを取り付けて構成される。
The load frame LF consists of a pair of supports 1 erected on a base 10d.
.. 0, the yoke 10a is horizontally suspended at the upper end of the 10m, and the crosshead 1 is movable up and down to the support LOk, 10m.
It is configured by attaching 0b.

なお、クロスヘツド10bの昇降機構は図示を省略して
いる。
Note that the elevating mechanism for the crosshead 10b is omitted from illustration.

基台10dには負荷用の油圧アクチュエータ10eが設
置され、油圧アクチュエータ10eの可動部に取り付け
た下部治具10fとクロスヘツド10bにロードセル1
1を介して取り付けた上部治具10cとの間に供試体S
Pが設置される。12は、油圧アクチュエータ10eの
ストローク、すなわち供試体SPの変位を検出する差動
トランスである。なお、油圧アクチュエータ10eは。
A hydraulic actuator 10e for loading is installed on the base 10d, and a lower jig 10f attached to the movable part of the hydraulic actuator 10e and a load cell 1 are attached to the crosshead 10b.
The specimen S is placed between the upper jig 10c attached via the
P is installed. 12 is a differential transformer that detects the stroke of the hydraulic actuator 10e, that is, the displacement of the specimen SP. Note that the hydraulic actuator 10e is.

サーボ弁Logによって圧油方向と圧油量が制御されて
不図示のピストンが伸縮するもので、このピストンロッ
ドに下部治具10fが装着されている。
A piston (not shown) expands and contracts by controlling the direction and amount of pressurized oil by a servo valve Log, and a lower jig 10f is attached to this piston rod.

試験機本体10を制御する制御系は、全体を制御する制
御回路(マイクロコンピュータ)21と、試験条件入力
部22から制御回路21を介して指示された負荷パター
ン波形を発生する設定信号発生器23と、その設定信号
を増減する倍率を制御回路21からの指令信号に従って
切り換える倍率切換回路24とを有する。また、適当な
倍率によって増減された設定信号と後述のロードセル1
1が検出した荷重信号や差動トランス12が検出した変
位信号との偏差を求める加算器25と、その偏差信号を
増幅する増幅器26と、増幅された偏差信号を制御回路
21からの指令信号に従ってホールドする信号ホールド
回路27と、信号ホールド回路27の出力を増幅してサ
ーボ弁Logに入力するサーボアンプ28とを有する。
The control system that controls the test machine main body 10 includes a control circuit (microcomputer) 21 that controls the whole, and a setting signal generator 23 that generates a load pattern waveform instructed from the test condition input section 22 via the control circuit 21. and a magnification switching circuit 24 that changes the magnification for increasing or decreasing the setting signal according to a command signal from the control circuit 21. In addition, the setting signal increased or decreased by an appropriate magnification and the load cell 1 described later
an adder 25 for calculating the deviation from the load signal detected by the differential transformer 1 and the displacement signal detected by the differential transformer 12; an amplifier 26 for amplifying the deviation signal; It has a signal hold circuit 27 that holds the signal, and a servo amplifier 28 that amplifies the output of the signal hold circuit 27 and inputs it to the servo valve Log.

なお、ホールド回路27は、設定信号の倍率切換時およ
び検出信号の増幅ゲイン切換時にそれまでの偏差信号を
切り換えが完了するまでホールドし、切換完了後ホール
ドを解除する。
The hold circuit 27 holds the deviation signal until the switching is completed when changing the magnification of the setting signal and when switching the amplification gain of the detection signal, and releases the hold after the switching is completed.

さらに、制御回路21からの指令信号によって増幅ゲイ
ンを切り換えて荷重検出信号を増幅する第1のゲイン切
換回路29と、同様にして変位検出信号を増幅する第2
のゲイン切換回路30と、これらの荷重信号、変位信号
をデジタル信号に変換して制御回路21へ送出するA/
D変換器31とを有する。なお、32はレコーダで、制
御回路21によって採取された荷重信号と変位信号に基
づいて供試体SPの荷重−変位特性をグラフ化して表示
する。
Furthermore, a first gain switching circuit 29 switches the amplification gain according to a command signal from the control circuit 21 to amplify the load detection signal, and a second gain switching circuit 29 similarly amplifies the displacement detection signal.
gain switching circuit 30, and an A/C converting these load signals and displacement signals into digital signals and sending them to the control circuit 21.
It has a D converter 31. Note that 32 is a recorder that graphs and displays the load-displacement characteristics of the specimen SP based on the load signal and displacement signal collected by the control circuit 21.

このように構成される材料試験機の動作を、第2図の制
御回路21で実行されるプログラムを示すフローチャー
トにより説明する。ここでは、供試体SPを伸縮させて
負荷する変位のパターン波形によって試験を行なうもの
とする。
The operation of the material testing machine configured as described above will be explained with reference to a flowchart showing a program executed by the control circuit 21 in FIG. Here, the test is performed using a displacement pattern waveform in which the specimen SP is expanded and contracted and loaded.

供試体spを治具10cと1Ofとの間に設置し、試験
条件入力部22で供試体spの試験条件を設定する。試
験条件としては、負荷パターンを定めるサイン波の振幅
、平均変位値および周波数や、サイン波の何番目の周期
でどの位のサンプリングピッチでデータを採取するかな
どである。試験を開始する前に制御回路21からの指令
信号によって、設定信号の振幅に基づいて設定信号の倍
率と、検出信号の増幅ゲインのレンジとが、それぞれ倍
率切換回路24と、第1および第2のゲイン切換回路2
9.30とにおいて選択される。また、ホールド回路2
7はその信号ホールド機能が解除される。
The specimen sp is installed between the jigs 10c and 1Of, and the test conditions for the specimen sp are set using the test condition input section 22. Test conditions include the amplitude, average displacement value, and frequency of the sine wave that determines the load pattern, as well as the period of the sine wave and the sampling pitch at which data should be collected. Before starting the test, a command signal from the control circuit 21 changes the magnification of the setting signal and the range of the amplification gain of the detection signal based on the amplitude of the setting signal to the magnification switching circuit 24, the first and second Gain switching circuit 2
9.30. In addition, hold circuit 2
7, its signal hold function is released.

試験条件入力部の起動スイッチが操作されて試験が開始
されると、制御回路21からの指令信号によって、設定
された変位のパターン波形の設定信号が設定信号発生器
23から発生する。この設定信号は倍率切換回路24へ
入力され、予め選択された倍率で増減されて加算器25
へ送出される。
When the start switch of the test condition input section is operated to start the test, a setting signal of the set displacement pattern waveform is generated from the setting signal generator 23 in response to a command signal from the control circuit 21. This setting signal is input to the magnification switching circuit 24, is increased or decreased by a preselected magnification, and is sent to the adder 25.
sent to.

加算器25において、この設定信号と差動トランス12
が検出している現在の変位値との偏差が求められ、増幅
器26によって増幅されてホールド回路27へ送出され
る。この時、ホールド機能は解除されているので偏差信
号はそのままサーボアンプ28へ入力され、増幅されて
サーボ弁10gへ送出される。サーボ弁Logは、この
偏差信号の瞬時値と現在の変位信号との差が常に0とな
るように油圧アクチュエータ10eを制御するので。
In the adder 25, this setting signal and the differential transformer 12
The deviation from the current displacement value detected by is determined, amplified by amplifier 26, and sent to hold circuit 27. At this time, since the hold function is released, the deviation signal is inputted as is to the servo amplifier 28, amplified, and sent to the servo valve 10g. The servo valve Log controls the hydraulic actuator 10e so that the difference between the instantaneous value of this deviation signal and the current displacement signal is always 0.

アクチュエータ10eは上下治具10c、10fを介し
て変位パターン波形に従って供試体SPを負荷する。
The actuator 10e loads the specimen SP via the upper and lower jigs 10c and 10f according to the displacement pattern waveform.

試験中に供試体spに負荷される荷重とそれによって生
じる変位は、それぞれロードセル11゜差動トランス1
2によって検出され、第1および第2のゲイン切換回路
29.30に入力される。
The load applied to the specimen sp during the test and the displacement caused by it are calculated by the load cell 11° and the differential transformer 1, respectively.
2 and input to the first and second gain switching circuits 29 and 30.

この荷重信号と変位信号は、それぞれ第1および第2の
ゲイン切換回路29.30において予め選択された増幅
ゲインで増幅され、A/D変換器31によってデジタル
信号に変換されて制御回路21へ送出される。
The load signal and displacement signal are each amplified by a preselected amplification gain in the first and second gain switching circuits 29 and 30, converted into digital signals by the A/D converter 31, and sent to the control circuit 21. be done.

制御回路21では、試験が開始されてから所定の時間間
隔で第2図に示すプログラムが実行される。このプログ
ラムが実行されると、まずステップS1において、検出
信号がサンプリングされる。
The control circuit 21 executes the program shown in FIG. 2 at predetermined time intervals after the test is started. When this program is executed, first in step S1, a detection signal is sampled.

次にステップS2へ進み、検出信号の振幅が所定値に1
と比較され、K1以下であればステップS3へ進み、K
1より大きければリターンへ進む。
Next, the process advances to step S2, where the amplitude of the detection signal reaches a predetermined value.
If it is less than K1, the process advances to step S3, and K
If it is greater than 1, proceed to return.

ここで、K1の値は次のようにして決定される。Here, the value of K1 is determined as follows.

周知のごとくフィードバック制御系においては、加算器
25において加算される各信号の電圧値が。
As is well known, in a feedback control system, the voltage values of each signal added in the adder 25 are:

加算器25の定格値に近いほど制御精度は高くなる。加
算器25の定格電圧を正負ともに5vとすると、入力さ
れる制御信号の振幅はIOVに近いことが好ましい、従
って1例えばに1を8■に設定し、それより低い場合は
検出信号および設定信号のゲインを増加して振幅が8v
以上になるようにする。
The closer the adder 25 is to the rated value, the higher the control accuracy becomes. Assuming that the rated voltage of the adder 25 is 5V for both positive and negative, it is preferable that the amplitude of the input control signal is close to IOV. Therefore, for example, 1 is set to 8■, and if it is lower than that, the detection signal and setting signal Increase the gain to increase the amplitude to 8V
Make it so that it becomes more than that.

ステップS3においては、制御回路21は現在の偏差信
号をホールドするように、ホールド回路27に指令する
。次に、ステップS4へ進み、制御回路21は第2のゲ
イン切換回路30に対して増幅ゲインを切り換えるよう
に指令する。次に、ステップS5へ進み、制御回路21
は倍率切換回路24に対して設定信号の倍率を切り換え
るように指令する。
In step S3, the control circuit 21 instructs the hold circuit 27 to hold the current deviation signal. Next, the process proceeds to step S4, where the control circuit 21 instructs the second gain switching circuit 30 to switch the amplification gain. Next, the process proceeds to step S5, where the control circuit 21
commands the magnification switching circuit 24 to switch the magnification of the setting signal.

この検出信号の増幅ゲインと設定信号の倍率の切り換え
について第3図により説明する。
The switching of the amplification gain of the detection signal and the magnification of the setting signal will be explained with reference to FIG.

第3図は、設定信号の設定条件に対して設定信号の倍率
と検出信号の増幅ゲインがどのように切り換えられるか
、また、切り換えによって加算器25により加算される
設定信号電圧および検出信号電圧がどのように変化する
かを示す、ここでは、設定信号の設定条件として振@ 
20 waを有するサイン波パターンの変位信号が選択
され、試験開始前に設定信号の倍率および検出信号の増
幅ゲインがそれぞれ1倍に設定されているものとする。
FIG. 3 shows how the magnification of the setting signal and the amplification gain of the detection signal are switched according to the setting conditions of the setting signal, and how the setting signal voltage and detection signal voltage added by the adder 25 are changed by switching. Here, we will show how the setting signal changes with vibration @ as the setting condition of the setting signal.
It is assumed that a displacement signal having a sine wave pattern of 20 wa is selected, and that the magnification of the setting signal and the amplification gain of the detection signal are each set to 1 before the start of the test.

今、試験を開始して加算器25に入力される設定信号電
圧の振幅が2v、検出信号電圧の振幅が同様に2vであ
るとする。この場合、ステップS2において2v≦に1
が肯定されるから、ステップS3を経てステップS4で
、制御回路21からの指令によって第2のゲイン切換回
路30の増幅ゲインが増大される。ここで、ゲイン設定
後の検出信号の振幅をIOVにするのが好ましいから、
ゲイン設定前の振幅 により計算上のゲインG1を求め、このゲインG1に最
も近いゲインに切り換えるものとする。従って、この場
合、10/2=5からゲインは5倍に変更され、これに
よって検出信号電圧の振幅は10Vに増加される。さら
に、ステップS5で、制御回路21は、増加された検出
信号の振幅電圧に等しくなるような設定信号倍率に変更
するように、倍率切換回路24に指令する。すなわち、
検出信号のゲイン変更前後の比を求め、この比によって
設定信号のゲインを変更する。従って、図に示すように
設定信号の倍率は5倍に変更され、加算器25へIOV
の設定信号電圧が入力される。
Assume now that the amplitude of the setting signal voltage input to the adder 25 after starting the test is 2V, and that the amplitude of the detection signal voltage is also 2V. In this case, in step S2, 1 for 2v≦
Since this is affirmed, the amplification gain of the second gain switching circuit 30 is increased in accordance with a command from the control circuit 21 in step S4 after passing through step S3. Here, it is preferable to set the amplitude of the detection signal after setting the gain to IOV, so
It is assumed that a calculated gain G1 is obtained from the amplitude before the gain is set, and the gain is switched to the gain closest to this gain G1. Therefore, in this case, the gain is changed to 5 times from 10/2=5, thereby increasing the amplitude of the detection signal voltage to 10V. Further, in step S5, the control circuit 21 instructs the magnification switching circuit 24 to change the set signal magnification to be equal to the increased amplitude voltage of the detection signal. That is,
The ratio of the detection signal before and after the gain is changed is determined, and the gain of the setting signal is changed based on this ratio. Therefore, as shown in the figure, the magnification of the setting signal is changed to 5 times, and the IOV is sent to the adder 25.
The setting signal voltage is input.

次に、第2図のフローチャートへ戻り、ステップS6に
進む、そして、増減された設定信号、検出信号およびそ
の偏差信号が安定するまでの間、所定時間だけそのまま
待機する。所定時間経過後ステップS7へ進み、制御回
路21は駆動信号のホールドを解除するように、ホール
ド回路27に指令する1以上の処理を実行して、制御回
路21はメインプログラムへ戻る。
Next, the process returns to the flowchart of FIG. 2, proceeds to step S6, and waits for a predetermined period of time until the increased/decreased setting signal, detection signal, and deviation signal thereof are stabilized. After a predetermined period of time has elapsed, the process advances to step S7, where the control circuit 21 executes one or more processes to instruct the hold circuit 27 to release the hold of the drive signal, and then returns to the main program.

以上の過程を第4図のタイムチャートに示す。The above process is shown in the time chart of FIG.

第4図は加算器25で加算される設定信号と検出信号お
よびその偏差信号の経時変化を示し、設定信号に対して
検出信号は機械的、電気的な遅れのない理想的な制御系
であるものとする0時刻t2で、検出信号の増幅ゲイン
と設定信号の倍率が切り換えられると、加算器25にお
いて加算される設定信号と検出信号は図のように振幅が
2■から8■へと増加する。しかし、設定信号と検出信
号とは極性が反対であり且つ両者の絶対値が等しいので
、偏差信号は設定信号と検出信号とが互いに打ち消しあ
って変動しない、従って、駆動信号のホールドが解除さ
れてもアクチュエータloeには過大な駆動信号が入力
せず、円滑にフィードバック制御状態に戻ることができ
る。
Figure 4 shows the changes over time of the setting signal, the detection signal, and their deviation signal added by the adder 25, and shows that the detection signal is an ideal control system with no mechanical or electrical delay with respect to the setting signal. When the amplification gain of the detection signal and the magnification of the setting signal are switched at time t2, the amplitude of the setting signal and detection signal added in the adder 25 increases from 2■ to 8■ as shown in the figure. do. However, since the polarity of the setting signal and the detection signal are opposite and their absolute values are equal, the deviation signal does not change because the setting signal and the detection signal cancel each other out. Therefore, the hold of the drive signal is released. Also, an excessive drive signal is not input to the actuator loe, and the feedback control state can be smoothly returned.

このように試験中に倍率切換回路24によって設定信号
を、第2のゲイン切換回路3oによって検出信号を最適
な電圧レベルに再設定して制御を行うことができる。
In this manner, control can be performed by resetting the setting signal by the magnification switching circuit 24 and the detection signal to the optimal voltage level by the second gain switching circuit 3o during the test.

なお、以上の実施例では変位の設定信号に対して変位の
検出信号をフィードバックして制御する例を示したが、
荷重の設定信号に対する荷重検出信号のフィードバック
制御にも本発明を適用できる。
In addition, in the above embodiment, an example was shown in which control is performed by feeding back a displacement detection signal to a displacement setting signal.
The present invention can also be applied to feedback control of a load detection signal with respect to a load setting signal.

また、以上では、検出信号の振幅が所定値以下の時に自
動的に各ゲインの切り換えと、変更後のゲインの演算と
を行なうようにしたが、検出信号のゲインを手動で設定
すると設定信号のゲインをそれに連動させて自動的に切
り換え、その後、切換指令を手動で発するとサーボ弁入
力を一時的にホールドした後に各レンジを切り換え、さ
らにその後でホールドを解除させるようにしてもよい。
In addition, in the above, when the amplitude of the detection signal is below a predetermined value, each gain is automatically switched and the gain after the change is calculated, but if the gain of the detection signal is manually set, the setting signal The gain may be automatically switched in conjunction with the gain, and then when a switching command is issued manually, the servo valve input may be temporarily held, then each range may be switched, and then the hold may be released.

以上の実施例の構成において、試験機本体10が負荷手
段を、ロードセル11と差動トランス12が検出手段を
、設定信号発生器23が設定信号発生手段を、加算器2
5と増幅器26が負荷制御手段を、倍率切換回路24が
設定信号増減手段を、第1および第2のゲイン切換回路
29.20が検出信号増減手段を、ホールド回路27が
信号ホールド手段を、制御回路21が切換制御手段をそ
れぞれ構成する。
In the configuration of the above embodiment, the tester main body 10 serves as the load means, the load cell 11 and the differential transformer 12 serve as the detection means, the setting signal generator 23 serves as the setting signal generation means, and the adder 2
5 and the amplifier 26 control the load control means, the magnification switching circuit 24 controls the setting signal increase/decrease means, the first and second gain switch circuits 29 and 20 control the detection signal increase/decrease means, and the hold circuit 27 controls the signal hold means. The circuits 21 respectively constitute switching control means.

G5発明の詳細 な説明したように本発明によれば、荷重や変位の検出信
号のゲインを変更するときに負荷手段の入力を一時的に
ホールドしその後に検出信号と設定信号のゲインを増減
してからホールドを解除するようにしたので、荷重や変
位の設定信号および検出信号を試験中に増減させても負
荷手段が不所望に動作することなく、設定信号に正確に
追従する制御が可能となり、高精度な荷重−変位特性が
得られる。
As described in detail of the G5 invention, according to the present invention, when changing the gain of the load or displacement detection signal, the input of the load means is temporarily held, and then the gain of the detection signal and the setting signal is increased or decreased. Since the hold is released after the test is completed, the load means does not operate undesirably even if the load and displacement setting signals and detection signals are increased or decreased during the test, making it possible to perform control that accurately follows the setting signals. , highly accurate load-displacement characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第2図は
マイクロコンピュータのプログラムの一例を示すフロー
チャート、第3図は設定信号の倍率と検出信号の増幅ゲ
インとの関係を示す図、第4図は実施例の材料試験機に
おいて試験中に設定信号の倍率と検出信号の増幅ゲイン
を切り換えた場合の、それらの信号と偏差信号の変化を
示すタイムチャート、第5図は従来の材料試験機の全体
構成を示す図、第6図(、)は増幅ゲインが一定な増幅
器の入出力特性を示す図、第6図(b)は増幅ゲインを
切り換える場合の増幅器の入出力特性を示す図、第7図
は従来の材料試験機で試験中に検出信号の増幅ゲインを
切り換えた場合の設定信号、検出信号、偏差信号の変化
を示すタイムチャートである。 10:試験機本体    11:ロードセル12:差動
トランス 21:制御回路(マイクロコンピュータ)22:試験条
件入力部  23:設定信号発生器24:倍率切換回路
   25:加算器26:増幅器      27:ホ
ールド回路28:サーボアンプ   29ニゲイン切換
回路30ニゲイン切換回路  31 : A/D変換器
32:レコーダ
Fig. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing an example of a microcomputer program, and Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the magnification of the setting signal and the amplification gain of the detection signal. , Fig. 4 is a time chart showing the changes in the set signal magnification and the amplification gain of the detection signal when the setting signal magnification and the detection signal amplification gain are changed during the test in the material testing machine of the example, and Fig. 5 shows the changes in the signals and the deviation signal. Figure 6(a) shows the overall configuration of the material testing machine, Figure 6(,) shows the input/output characteristics of an amplifier with constant amplification gain, and Figure 6(b) shows the input/output characteristics of the amplifier when switching the amplification gain. The figure shown in FIG. 7 is a time chart showing changes in the setting signal, the detection signal, and the deviation signal when the amplification gain of the detection signal is switched during a test using a conventional material testing machine. 10: Test machine main body 11: Load cell 12: Differential transformer 21: Control circuit (microcomputer) 22: Test condition input section 23: Setting signal generator 24: Magnification switching circuit 25: Adder 26: Amplifier 27: Hold circuit 28 : Servo amplifier 29 2-gain switching circuit 30 2-gain switching circuit 31: A/D converter 32: Recorder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 負荷手段により負荷される供試体の変形に伴う物理量を
検出する検出手段と、供試体を負荷するためのパターン
を定める設定信号を発生する設定信号発生手段と、検出
された信号が前記設定信号に追従するように前記負荷手
段を制御する負荷制御手段とを備えた材料試験機の制御
装置において、前記設定信号発生手段により発生された
設定信号のゲインを増減させる設定信号増減手段と、前
記検出手段により検出された検出信号のゲインを増減さ
せる検出信号増減手段と、前記負荷制御手段の出力信号
を一時ホールドする信号ホールド手段と、前記検出信号
増減手段により検出信号のゲインを増減する時に前記ホ
ールド手段を動作させるとともに、前記検出信号のゲイ
ンの増減に応じて前記設定信号のゲインも増減させる切
換制御手段とを備えることを特徴とする材料試験機の制
御装置。
a detection means for detecting a physical quantity accompanying deformation of the specimen loaded by the loading means; a setting signal generating means for generating a setting signal defining a pattern for loading the specimen; A control device for a materials testing machine, comprising: a load control means for controlling the load means to follow the load means; a detection signal increase/decrease means for increasing/decreasing the gain of the detection signal detected by the load control means; a signal hold means for temporarily holding the output signal of the load control means; and a holding means when the gain of the detection signal is increased/decreased by the detection signal increase/decrease means. 1. A control device for a material testing machine, comprising: switching control means for operating the control device and increasing or decreasing the gain of the setting signal in accordance with the increase or decrease in the gain of the detection signal.
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