JPH0627688B2 - 材料試験装置 - Google Patents
材料試験装置Info
- Publication number
- JPH0627688B2 JPH0627688B2 JP60259317A JP25931785A JPH0627688B2 JP H0627688 B2 JPH0627688 B2 JP H0627688B2 JP 60259317 A JP60259317 A JP 60259317A JP 25931785 A JP25931785 A JP 25931785A JP H0627688 B2 JPH0627688 B2 JP H0627688B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- linear motor
- signal
- load
- material testing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は高速負荷が可能な材料試験機に関する。
［従来の技術］ 一般材料の強度試験の分野においては、低速度で負荷し
て得られる試験データをもってその材料固有の強度とし
ている場合が多い。しかしながら、実際の材料には高速
度負荷が加わる場合のほうが多く、データと実際の強度
に差が出るケースが生じる。このため、高速の負荷を可
能とする材料試験機に対する要望が強かった。
て得られる試験データをもってその材料固有の強度とし
ている場合が多い。しかしながら、実際の材料には高速
度負荷が加わる場合のほうが多く、データと実際の強度
に差が出るケースが生じる。このため、高速の負荷を可
能とする材料試験機に対する要望が強かった。
従来、高速試験装置として電気油圧式の材料試験機が使
われていたが、この種の試験装置は高速化のために蓄圧
器（アキュムレータ）を大型化および高圧化するととも
に、アクチュエータのピストン有効断面積を小さくする
必要があった。しかしながら、油を介して負荷を行う方
式では、負荷速度の精度が低く、しかもその負荷速度は
高々数十メートル／ｓｅｃが限度であると考えられる。
このように従来の高速試験装置は、装置が大がかりとな
るほか、負荷速度に限界があり、速度の精度も低いとい
う問題点があった。
われていたが、この種の試験装置は高速化のために蓄圧
器（アキュムレータ）を大型化および高圧化するととも
に、アクチュエータのピストン有効断面積を小さくする
必要があった。しかしながら、油を介して負荷を行う方
式では、負荷速度の精度が低く、しかもその負荷速度は
高々数十メートル／ｓｅｃが限度であると考えられる。
このように従来の高速試験装置は、装置が大がかりとな
るほか、負荷速度に限界があり、速度の精度も低いとい
う問題点があった。
［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明は次のような構成を
採用した。
採用した。
すなわち、本発明にかかる材料試験装置は、それぞれ試
験片つかみ具が取付けられ、レールに沿って走行する前
後１対のリニアモータと、該リニアモータの走行を制御
する駆動制御装置と、走行中のリニアモータを急停止さ
せるブレーキ装置とをそなえ、前記駆動制御装置は、前
側のリニアモータの速度を任意の速度に設定制御するこ
とが可能であるとともに、後側のリニアモータの走行速
度を前側のリニアモータの実際の走行速度を目標値とし
て追値制御するように構成されていることを特徴として
いる。
験片つかみ具が取付けられ、レールに沿って走行する前
後１対のリニアモータと、該リニアモータの走行を制御
する駆動制御装置と、走行中のリニアモータを急停止さ
せるブレーキ装置とをそなえ、前記駆動制御装置は、前
側のリニアモータの速度を任意の速度に設定制御するこ
とが可能であるとともに、後側のリニアモータの走行速
度を前側のリニアモータの実際の走行速度を目標値とし
て追値制御するように構成されていることを特徴として
いる。
［作用］ 前後のリニアモータのつかみ具に試験片を取り付け、両
リニアモータを駆動すると、試験片によって連結された
両リニアモータは一体となってレールに沿って走行す
る。このとき、前側のリニアモータは駆動制御装置によ
って任意の目標速度に設定され、後側のリニアモータは
前側のリニアモータの実速を目標値としてこれに追随す
るよう追値制御される。両リニアモータの速度が所定の
高速に達したら、試験の種類に応じて前または後のリニ
アモータを選択的に急停止させる。これによって試験片
に高速の荷重が負荷される。すなわち、前側のリニアモ
ータを急停止させれば、試験片に圧縮荷重が負荷され、
後側のリニアモータを急停止させれば、引張荷重が負荷
される。
リニアモータを駆動すると、試験片によって連結された
両リニアモータは一体となってレールに沿って走行す
る。このとき、前側のリニアモータは駆動制御装置によ
って任意の目標速度に設定され、後側のリニアモータは
前側のリニアモータの実速を目標値としてこれに追随す
るよう追値制御される。両リニアモータの速度が所定の
高速に達したら、試験の種類に応じて前または後のリニ
アモータを選択的に急停止させる。これによって試験片
に高速の荷重が負荷される。すなわち、前側のリニアモ
ータを急停止させれば、試験片に圧縮荷重が負荷され、
後側のリニアモータを急停止させれば、引張荷重が負荷
される。
［実施例］ 第１図乃至第３図は本発明の実施例をあらわすもので、
この材料試験装置１は、前側のリニアモータ２と後側の
リニアモータ３を負荷機としてそなえ、両リニアモータ
は環状に配置されたレール５上を走行するようになって
いる。リニアモータ２，３には屈曲自在な連結具７を介
して試験片つかみ具１０が取り付けられている。そし
て、前側のリニアモータ２と連結具７の間には、荷重検
出用のロードセル９が設けられている。さらに、リニア
モータ２，３の基部２ａ，３ａには、衝撃吸収用のダン
パ１２が設けられている。
この材料試験装置１は、前側のリニアモータ２と後側の
リニアモータ３を負荷機としてそなえ、両リニアモータ
は環状に配置されたレール５上を走行するようになって
いる。リニアモータ２，３には屈曲自在な連結具７を介
して試験片つかみ具１０が取り付けられている。そし
て、前側のリニアモータ２と連結具７の間には、荷重検
出用のロードセル９が設けられている。さらに、リニア
モータ２，３の基部２ａ，３ａには、衝撃吸収用のダン
パ１２が設けられている。
両リニアモータ２，３には、強力な瞬間停止ブレーキ装
置（図示を省略）と、光学的な速度検出装置（図示を省
略）が設けられている。リニアモータの走行速度は、外
部に設けた駆動制御装置１３からの信号により、任意に
調節することができるようになっている。
置（図示を省略）と、光学的な速度検出装置（図示を省
略）が設けられている。リニアモータの走行速度は、外
部に設けた駆動制御装置１３からの信号により、任意に
調節することができるようになっている。
第３図は駆動制御装置１３の回路図であって、この制御
装置１３には、前側のリニアモータ２用の制御器２１、
速度計測Ｆ／Ｖ変換器２２、変位計測パルスカウンター
２３、変位計測Ｄ／Ａ変換器２４および後側のリニアモ
ータ３用の制御器２６、速度計測Ｆ／Ｖ変換器２７、変
位計測パルスカウンター２８、変位計測Ｄ／Ａ変換器２
９が設けられており、両Ｄ／Ａ変換器２４、２９は変位
計測用演算器３０に接続されている。図中、３２は荷重
計測用アンプ、３３は速度信号から加速度信号に変換す
る微分器、３４は慣性力掛算器、３５は慣性力補正用演
算器、３６はブレーキ用電源、３７は速度設定器（ＶＲ
１）、３８はマス設定器（ＶＲ２）、ＳＷは制御切換ス
イッチである。
装置１３には、前側のリニアモータ２用の制御器２１、
速度計測Ｆ／Ｖ変換器２２、変位計測パルスカウンター
２３、変位計測Ｄ／Ａ変換器２４および後側のリニアモ
ータ３用の制御器２６、速度計測Ｆ／Ｖ変換器２７、変
位計測パルスカウンター２８、変位計測Ｄ／Ａ変換器２
９が設けられており、両Ｄ／Ａ変換器２４、２９は変位
計測用演算器３０に接続されている。図中、３２は荷重
計測用アンプ、３３は速度信号から加速度信号に変換す
る微分器、３４は慣性力掛算器、３５は慣性力補正用演
算器、３６はブレーキ用電源、３７は速度設定器（ＶＲ
１）、３８はマス設定器（ＶＲ２）、ＳＷは制御切換ス
イッチである。
一方、矢印で表わす信号のうちＡ乃至Ｄは、前側のリニ
アモータ２のそれぞれ速度設定（目標）信号（Ａ）、速
度制御信号（Ｂ）、速度検出パルス信号（Ｃ）、速度信
号（Ｄ）を表わ、Ｅ乃至Ｇは後側のリニアモータ３のそ
れぞれ速度検出パルス信号（Ｆ）、速度信号（Ｇ）を表
わす。また、Ｈが前側のリニアモータ２の変位信号、Ｉ
は後側のリニアモータ３の変位信号、Ｊは試験片１５の
伸び（前後リニアモータの変位の差）を表わす信号、Ｋ
は慣性力信号、Ｌは荷重信号、Ｍは試験片に実際に加わ
る荷重信号、Ｎはブレーキ信号を表わす。
アモータ２のそれぞれ速度設定（目標）信号（Ａ）、速
度制御信号（Ｂ）、速度検出パルス信号（Ｃ）、速度信
号（Ｄ）を表わ、Ｅ乃至Ｇは後側のリニアモータ３のそ
れぞれ速度検出パルス信号（Ｆ）、速度信号（Ｇ）を表
わす。また、Ｈが前側のリニアモータ２の変位信号、Ｉ
は後側のリニアモータ３の変位信号、Ｊは試験片１５の
伸び（前後リニアモータの変位の差）を表わす信号、Ｋ
は慣性力信号、Ｌは荷重信号、Ｍは試験片に実際に加わ
る荷重信号、Ｎはブレーキ信号を表わす。
前側のリニアモータ２は速度制御信号Ｂによって速度が
変化させられ、速度に比例したパルス信号Ｃを出力する
とともに、ブレーキ信号Ｎによって急ブレーキがかけら
れる。荷重信号は試験片１５に連結されたロードセル９
から取り出すことができる。また、後側のリニアモータ
３も同様に速度制御信号Ｅで変速することができ、速度
検出パルス信号Ｆを取り出すことができるとともに、ブ
レーキ信号Ｎによって急ブレーキがかけられる。
変化させられ、速度に比例したパルス信号Ｃを出力する
とともに、ブレーキ信号Ｎによって急ブレーキがかけら
れる。荷重信号は試験片１５に連結されたロードセル９
から取り出すことができる。また、後側のリニアモータ
３も同様に速度制御信号Ｅで変速することができ、速度
検出パルス信号Ｆを取り出すことができるとともに、ブ
レーキ信号Ｎによって急ブレーキがかけられる。
目標速度は、速度設定器（ＶＲ１）３７で設定する。速
度検出パルス信号Ｃは、速度計測Ｆ／Ｖ変換器２２で電
圧変換され、速度に比例した電圧（速度信号）Ｄが得ら
れる。そして、速度設定信号Ａとこの速度信号Ｄとが等
しくなるように制御器２１が前側のリニアモータ２の速
度を制御する。一方、後側のリニアモータ３の速度は、
前側のリニアモータ２の速度信号Ｄを目標として同様に
制御される。このため、前側のリニアモータ２は目標値
一定制御がかかり、後側のリニアモータ３は前側のリニ
アモータ２の速度を追値制御することで同期制御され
る。
度検出パルス信号Ｃは、速度計測Ｆ／Ｖ変換器２２で電
圧変換され、速度に比例した電圧（速度信号）Ｄが得ら
れる。そして、速度設定信号Ａとこの速度信号Ｄとが等
しくなるように制御器２１が前側のリニアモータ２の速
度を制御する。一方、後側のリニアモータ３の速度は、
前側のリニアモータ２の速度信号Ｄを目標として同様に
制御される。このため、前側のリニアモータ２は目標値
一定制御がかかり、後側のリニアモータ３は前側のリニ
アモータ２の速度を追値制御することで同期制御され
る。
前側のリニアモータ２の速度検出パルス信号Ｃを変位計
測パルスカウンタ２３でデイジタルカウントすることに
よってパルス信号が積分され、これを変位計測Ｄ／Ａ変
換器２４で電圧変換することにより、前側のリニアモー
タ２の走行距離（変位）に比例した電圧が前側の変位信
号Ｈとして得られる。後側のリニアモータ３の走行距離
も同様にして後側の変位計測パルスカウンタ２８、変位
計測Ｄ／Ａ変換器２９を通して変位信号Ｉとして求める
ことができる。このようにして得られる前後の変位信号
Ｈ、Ｉの差をとれば、試験片１５の変位（伸び）が求め
られる。
測パルスカウンタ２３でデイジタルカウントすることに
よってパルス信号が積分され、これを変位計測Ｄ／Ａ変
換器２４で電圧変換することにより、前側のリニアモー
タ２の走行距離（変位）に比例した電圧が前側の変位信
号Ｈとして得られる。後側のリニアモータ３の走行距離
も同様にして後側の変位計測パルスカウンタ２８、変位
計測Ｄ／Ａ変換器２９を通して変位信号Ｉとして求める
ことができる。このようにして得られる前後の変位信号
Ｈ、Ｉの差をとれば、試験片１５の変位（伸び）が求め
られる。
高速運転状態にある前後のリニアモータ２．３のうち、
いずれか一方を急停止させて材料試験を行なう場合、急
停止した瞬間に大きな慣性力がロードセルに働き、荷重
計測値に誤差を生じる。これを補正するため、前側のリ
ニアモータ２の速度信号Ｄを微分器３３で微分して加速
度信号ｐとし、これとマスに相当する電圧Ｑとを掛算し
て慣性力信号Ｋを作り、これをロードセル９で計測した
荷重信号から演算器２５で差し引いて実際の試料荷重Ｍ
を求める。
いずれか一方を急停止させて材料試験を行なう場合、急
停止した瞬間に大きな慣性力がロードセルに働き、荷重
計測値に誤差を生じる。これを補正するため、前側のリ
ニアモータ２の速度信号Ｄを微分器３３で微分して加速
度信号ｐとし、これとマスに相当する電圧Ｑとを掛算し
て慣性力信号Ｋを作り、これをロードセル９で計測した
荷重信号から演算器２５で差し引いて実際の試料荷重Ｍ
を求める。
制御切換スイッチＳＷは試験モードを切り換えるための
スイッチで、Ｙ位置で速度制御モード、Ｘ位置で引張試
験モード、Ｚ位置で圧縮試験モードである。実際の試験
操作では、試験片１５を両リニアモータ２．３のつまみ
具１０に取り付け、マス設定器（ＶＲ２）３８をマスに
相当する設定値に設定する。ＳＷをＹ位置にし、速度設
定器（ＶＲ１）３７を目標速度に設定して両リニアモー
タからなる負荷機を走行させる。この走行速度が目標値
に到達したら、ＳＷをＸまたはＺの位置に切り換える。
これによって後側または前側のリニアモータが急停止
し、試験片１５に、高速引張力または高速圧縮力が負荷
され、所望の試験を行なうことができるのである。
スイッチで、Ｙ位置で速度制御モード、Ｘ位置で引張試
験モード、Ｚ位置で圧縮試験モードである。実際の試験
操作では、試験片１５を両リニアモータ２．３のつまみ
具１０に取り付け、マス設定器（ＶＲ２）３８をマスに
相当する設定値に設定する。ＳＷをＹ位置にし、速度設
定器（ＶＲ１）３７を目標速度に設定して両リニアモー
タからなる負荷機を走行させる。この走行速度が目標値
に到達したら、ＳＷをＸまたはＺの位置に切り換える。
これによって後側または前側のリニアモータが急停止
し、試験片１５に、高速引張力または高速圧縮力が負荷
され、所望の試験を行なうことができるのである。
本実施例では、ロードセル９が前側のリニアモータに設
けられているが、後側のリニアモータに設けておいても
よく、場合によっては両方に設けておいてもよい。
けられているが、後側のリニアモータに設けておいても
よく、場合によっては両方に設けておいてもよい。
また、レール５は、直線状に配置するときわめて長大な
ものとなるので、第２図に示すように円形に配置するの
が好ましい。このレール５をドーム状のカバーで覆い、
内部の雰囲気を所望の試験雰囲気にすることで超高速環
境試験を行なうこともできる。
ものとなるので、第２図に示すように円形に配置するの
が好ましい。このレール５をドーム状のカバーで覆い、
内部の雰囲気を所望の試験雰囲気にすることで超高速環
境試験を行なうこともできる。
この材料試験装置は、試験速度がリニアモータの速度に
依存するので、超高速（１００m/sec以上の速度が可
能）の負荷試験が可能であり、速度を一定に制御するこ
とができるので、負荷速度の精度も高い。また、油を介
せず負荷するので、構造的に簡単で、製作コストやラン
ニングコストが安く、保守も容易である。
依存するので、超高速（１００m/sec以上の速度が可
能）の負荷試験が可能であり、速度を一定に制御するこ
とができるので、負荷速度の精度も高い。また、油を介
せず負荷するので、構造的に簡単で、製作コストやラン
ニングコストが安く、保守も容易である。
［発明の効果］ 以上の説明した如く、本発明にかかる材料試験装置は、
装置的に簡単で、所望の高速負荷を行なうことが可能で
あるとともに、速度精度の高いすぐれたものとなった。
装置的に簡単で、所望の高速負荷を行なうことが可能で
あるとともに、速度精度の高いすぐれたものとなった。
第１図乃至第３図は、本発明の実施例をあらわす構成説
明図、概略平面図およびブロック図である。 １……材料試験装置、２，３……リニアモータ ５……レール、９……ロードセル、１０……つかみ具 １５……試験片装置
明図、概略平面図およびブロック図である。 １……材料試験装置、２，３……リニアモータ ５……レール、９……ロードセル、１０……つかみ具 １５……試験片装置
Claims (1)
- 【請求項１】それぞれ試験片つかみ具が取付けられ、レ
ールに沿って走行する前後１対のリニアモータと、該リ
ニアモータの走行を制御する駆動制御装置と、走行中の
リニアモータを急停止させるブレーキ装置とをそなえ、
前記駆動制御装置は、前側のリニアモータの速度を任意
の速度に設定制御することが可能であるとともに、後側
のリニアモータの走行速度を前側のリニアモータの実際
の走行速度を目標値として追値制御するように構成され
ていることを特徴とする材料試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259317A JPH0627688B2 (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 材料試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259317A JPH0627688B2 (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 材料試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62118236A JPS62118236A (ja) | 1987-05-29 |
| JPH0627688B2 true JPH0627688B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17332398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60259317A Expired - Lifetime JPH0627688B2 (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 材料試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627688B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005148057A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-06-09 | Daicel Chem Ind Ltd | 高速引張試験機 |
| JP2009100486A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Shinshu Univ | 運動体に作用する動推力の測定装置及び測定方法、電磁力の測定装置 |
-
1985
- 1985-11-19 JP JP60259317A patent/JPH0627688B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62118236A (ja) | 1987-05-29 |
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