JPH03273133A - 材料試験機の安全装置 - Google Patents

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 本発明は油圧源起動時に負荷アクチュエータが不所望に
作動しないようにした材料試験機の安全装置に関する。

Ｂ、従来の技術 従来から、供試体の荷重−変位特性を求める第４図に示
す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１０は、例えば基台１０ｄ上
に立設した一対の支柱１０に、１０ｍにクロスヘツドｌ
ｏｂを横架して負荷枠ＬＦを形威し、その負荷枠内の治
具１０ｃ、ｌ○ｆに供試体ＳＰを設置してこの供試体Ｓ
Ｐを負荷しながらロードセル１２と差動トランス１工等
によって荷重と変位とを測定するものである。なお、１
０ａはヨークである。

次に、この材料試験機の動作を説明する。

試験条件入力部２２で供試体ＳＰの試験条件を設定し、
油圧源３０を起動スイッチ３１により起動すると、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。

この設定信号は、加算器２４で差動トランス１１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
信号との誤差が求められる。さらに、この誤差信号はサ
ーボアンプ２５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。サーボ弁Ｌｏｇはこの駆動信号に
従って油圧源３０からの差動油の圧油の方向と圧油量を
制御し、これにより、アクチュエータ１０ｅの不図示の
ピストンが駆動され、このピストン位置ドによって供試
体ｓｐが負荷される。

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、それぞれ差動トランス１１、ロードセ
ル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２６．２７により増幅されてＡ／Ｄ変換器３１
へ送出される。さらに、Ａ／Ｄ変換器２８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２９へ送出されグラフ化して表示
される。

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、油圧源３０が停止している時のアクチュエータの
ピストンの位置は不定であり、このピストンの変位を検
出する差動トランス１１は現在のピストン位置の検出信
号を発生する。ところが、試験開始前の設定信号発生器
２３からの設定信号はＯであるため、加算器２４でこれ
らの設定信号と検出信号とを加算すると、ピストン位置
によっては大きな誤差信号が発生する。このような停止
状態にある時に起動スイッチ３１によって油圧源３０を
起動すると、この誤差信号はサーボアンプによって増幅
されアクチュエータ駆動信号としてサーボ弁Ｌｏｇを駆
動する。従って、この誤差信号分だけアクチュエータの
ピストンが起動直後に不所望に駆動されてしまう。

本発明の技術的課題は、材料試験機の油圧源起動時にア
クチュエータが不所望に動作しないようにして、操作上
の安全を確保し、供試体への悪影響を防止することにあ
る。

０１課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図に対応づけて請求項１の発明を説
明すると、本発明は、油圧１１３０からの作動油をサー
ボ弁Ｌｏｇで制御することにより駆動される油圧アクチ
ュエータＬｏｇと、この油圧アクチュエータ１０ｅ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２
３と、検出された信号が設定信号に追従するように油圧
アクチュエータ１０ｅをｆｌｌＪｆｌｌする負荷制御手
段２４．２５とを備えた材料試験機の安全装置に適用さ
れる。そして、油圧源３０を起動する前に検出手段１１
．１２により検出された検出信号を打消す設定信号を設
定信号発生手段２３から発生させる起動制御手段２１を
備えることにより、上記技術的課題を達成する。

また、第３図に対応づけて請求項２の発明を説明すると
５本発明は上述の材料試験機に適用され、油圧源３０を
起動する前に負荷制御手段２４，２５の出力が所定値以
上であることを判別する判別手段３４と、負荷制御手段
２４．２５の出力が所定値以上であることを判別手段３
４が判別すると油圧源３０の起動を禁止する油圧起動禁
止手段３３とを備えることにより上記技術的課題を達成
する。

２０作用 油圧源３０を起動して油圧アクチュエータ１０により供
試体ｓｐを負荷する前に、起動制御手段２工は検出手段
１１．１２により検出された検出信号を打消す設定信号
を設定信号発生手段２３から発生させる。そのため、サ
ーボ弁Ｌｏｇの入力がほぼＯになり、油圧源３０を起動
しても油圧アクチュエータ１０ｅが不所望に駆動されな
い。

また、請求項２では、油圧源３０を起動する前に、判別
手段３４が負荷制御手段２４．２５の出力が所定値以上
であることを判別すると、油圧起動禁止手段３３は油圧
源３０の起動を禁止する。

なお１本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、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
。

Ｆ、実施例 一第１の実施例− 第１図は本発明の請求項１に対応する一実施例を示す全
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、この試験機本体１
０は負荷枠ＬＦを備えている。負荷枠ＬＦは、基台１０
ｄ上に立設された一対の支柱１０に、１０ｍの上端にヨ
ーク１０ａを横架すると共に、支柱１０に、１０ｍに上
下移動可能にクロスヘツド１０ｂを取り付けて構成され
る。なお、クロスヘツド１０ｂの昇降機構は図示を省略
している。

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ｌｏｅ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
２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。１１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。また、ロードセル１２は負荷される供試体ＳＰの荷
重を検出する。なお、油圧アクチュエータ１０ｅは、サ
ーボ弁Ｌｏｇによって油圧源３０から作動油配管を通し
て送油される圧油の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。

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、
この設定信号と後述の差動トランス１１が検出した変位
信号やロードセル１２が検出した荷重信号との誤差を求
める加算器２４と、その誤差信号を増幅してサーボ弁Ｌ
ｏｇに出力するサーボアンプ２５とを有する。

さらに、差動トランス１１からの変位信号を増幅する増
幅器２６と、ロードセル１２からの荷重信号を増幅する
増幅器２７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２８と、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レコーダ２９とを有す
る。なお、３２は上述の制御系を起動するためのメイン
スイッチである。

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。

供試体ＳＰを治具１０ｃと１Ｏｆとの間に設置しメイン
スイッチ３２により制御系を起動すると、差動トランス
１１から現在のアクチュエータ１０ｅのピストン位置に
相当する変位信号が発生し、増幅器２６によって増幅さ
れて加算器２４に入力される。この時点では、まだ試験
が開始されていないために、設定信号発生器２３の出力
、すなわち、設定信号はＯｖである。従って、加算器２
４はＯｖである設定信号と上述の変位信号とを加算し、
両者の誤差信号をサーボアンプ２５が増幅してサーボ弁
１０．へ出力している。

次に、制御回路２１では、第２図のフローチャートに示
すプログラムが制御系起動後に実行される。ステップＳ
１において、制御回路２１は、Ａ／Ｄ変換器２８によっ
てデジタル信号に変換された増幅器２６からの変位信号
を読み取る。ステップＳ２へ進み、制御回路２１は、ス
テップＳＬにおいて読み取った変位信号と等しい設定信
号を設定信号発生器２３から発生させる。この設定信号
は加算器２４へ入力され、増幅器２６からの変位信号と
加算されるが、変位信号と設定信号とは等しくその極性
が反対であるので１両者が加算された誤差信号はｏＶで
ある。従って、サーボアンプ２５の出力もＯＶとなる。

ステップＳ４で、制御回路２１は、Ａ／Ｄ変換器２８を
介してデジタル変換されたサーボアンプ２５の誤差信号
を読み取り、ＯＶであるかどうかを判別する。Ｏｖであ
ればステップＳ５へ進み。

そうでなければステップＳ６へ進む、ステップＳ５にお
いて、サーボアンプ２５の出力、すなわち、サーボ弁の
駆動信号がｏｖであればそのまま油圧源３０を起動して
もアクチュエータ１０ｅが不所望に駆動されることはな
いので、制御回路２１は油圧［３０へ起動信号を出力し
て油圧ｇａｏを起動する。なお、ステップＳ４でＯと比
較せず、アクチュエータ１０ｅが動いても差支えない程
度の所定値と比較してもよい。

ステップＳ４からステップＳ６に進むとカウンタＣがイ
ンクリメントされる。そして、ステップＳ７でカウンタ
Ｃの値が所定値Ｎであるかどうかを判別し、Ｎに達して
いなければステップＳ２へ戻り再び起動時の設定信号を
発生させる。ここで、Ｎは３〜４の適当な値にすればよ
い。カウンタＣの値がＮであればステップＳ８へ進み、
例えば警報ランプを点灯して制御装置の異常をオペレー
タに知らせる。このとき油圧源３０は起動できない。

このようにして、油圧源の起動時にアクチュエータ１０
ｅが不所望に駆動されることを防止する。

なお、上述の第１の実施例では制御回路（マイクロコン
ピュータ）２１を用いてソフトウェアの形態で検出信号
を打消す設定信号を出力するようにしたが、検出信号を
検出してこれと等しい設定信号を発生する増幅器と、サ
ーボアンプ２５の出力がＯのときに油圧源３０に起動信
号を送出するコンパレータ等から成るシーケンス回路に
より構成してもよい。

一第２の実施例− 第３図は本発明の第２の実施例を示す全体構成図である
。第１の実施例を示す第１図と同一の機器に対しては同
じ符号を付してその説明を省略する。

３３は起動スイッチ３１と直列に接続されるスイッチで
ある。３４はコンパレータであり、サーボアンプ２５の
出力が所定値以上になるとスイッチ３３をオフする信号
を出力する。

次に、動作を説明する。

供試体ＳＰを治具１０ｃと１０ｆとの間に設置しメイン
スイッチ３２により制御系が起動されると、差動トラン
ス１１から現在のアクチュエータ１０ｅのピストン位置
に相当する変位信号が発生し、増幅器２６によって増幅
されて加算器２４に入力される。この時点では、まだ試
験が開始されていないために、設定信号発生器２３の出
力、すなわち、設定信号はｏＶである。従って、加算器
２４はＯＶである設定信号と上述の変位信号とを加算し
、両者の誤差信号をサーボアンプ２５が増幅してサーボ
弁Ｌｏｇへ出力している。

そして、コンパレータ３４は内蔵している基準電圧とサ
ーボアンプ２５の出力とを比較する。ここで、基準電圧
は例えばサーボアンプ２５の定格出力電圧の数％に設定
する。サーボアンプ２５の出力が基準電圧以上であれば
、コンパレータ３４からの指令によりスイッチ３３がオ
フされ、起動スイッチ３１をオンしても油圧源３０を起
動することはできない、なお１図示を省略しているが上
述のように油圧源３０の起動禁止状態にある時は。

例えば警報ランプによってオペレータに警告される。

このようにして、油圧源３０を起動した時に不所望にア
クチュエータ１０ｅが動作することを防止する。

以上の実施例の構成において、差動トランスｌ工とロー
ドセル１２とが検出手段を、加算器２４とサーボアンプ
２Ｓとが負荷制御手段を、制御回路（マイクロコンピュ
ータ）２１が起動制御手段を、コンパレータ３４が判別
手段を、スイッチ３３が油圧起動禁止手段をそれぞれ構
成する。

Ｇ０発明の詳細 な説明したように請求項１に係る発明によれば、油圧源
を起動する前に検出手段により検出された検出信号を打
消す設定信号を設定信号発生器から発生させるようにし
たので、負荷制御手段の出力、すなわち、油圧アクチュ
エータの駆動信号はＯあるいは小さい値になり、また、
請求項２に係る発明によれば、油圧源を起動する前に負
荷制御手段の出力、すなわち、アクチュエータの駆動信
号が所定値以上の値を示すときには油圧源起動スイッチ
の投入を禁止するようにしたので、油圧源起動時に不所
望にアクチュエータが動作することが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の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図は本発明の第２の実施例を示す全
体構成図、第４図は従来の材料試験機を示す全体構成図
である。 工Ｏ二試験機本体　　　１１：作動トランス１２：ロー
ドセル 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：加算器　　　　
　２５：サーボアンプ２６．２７：増幅器　　２８　：
　Ａ／Ｄ変換器２９：レコーダ　　　　３０：油圧源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）油圧源からの作動油をサーボ弁で制御することによ
   り駆動される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュ
   エータ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油圧アク
   チュエータを制御する負荷制御手段とを備えた材料試験
   機の安全装置において、前記油圧源を起動する前に前記
   検出手段により検出された検出信号を打消す設定信号を
   前記設定信号発生手段から発生させる起動制御手段を備
   えることを特徴とする材料試験機の安全装置。 ２）油圧源からの作動油をサーボ弁で制御することによ
   り駆動される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュ
   エータ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油圧アク
   チュエータを制御する負荷制御手段とを備えた材料試験
   機の安全装置において、前記油圧源を起動する前に前記
   負荷制御手段の出力が所定値以上であることを判別する
   判別手段と、前記負荷制御手段の出力が所定値以上であ
   ることを前記判別手段が判別すると前記油圧源の起動を
   禁止する油圧起動禁止手段とを備えることを特徴とする
   材料試験機の安全装置。