JPS6029716Y2 - エアサ−ボ式疲労試験機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は曲げ型両振りの金属疲労試験機に関する。

従来、両振りの疲労試験機としては、モータの回転をカ
ムやクランク等より振動に変換する機械式、あるいは電
気−油圧サーボ弁を用いて油圧アクチュエータを加振す
る電気−油圧サーボ式等がある。

機械式の場合には加振力が一義的に規定されるため、任
意に加振条件を変更することが難かしく、更に荷重に対
してサーボ制御できないという欠点がある。

また、電気−油圧サーボ方式の場合には専用の油圧源が
必要であり、かつ、作動油の温度コントロールやコンタ
ミネーション管理が大変であり非常に高価なものになっ
てしまうという欠点がある。

この考案は安価でしかも高性能両振りの疲労試験機を得
たいとの要請に基くものであって、空圧手段を用いてこ
の要請に答える空圧式両振り試験機を提供することを目
的とする。

現在、電気−空圧サーボ弁としては、電気−油圧サーボ
弁の一部を改造してエアー用にしたもの（実験段階）、
およびフラッパーバルブ方式のエアサーボバルブがある
。

前者の場合には、やはりμオーダの嵌合のスプール弁が
使用されているため、上述の油圧サーボの場合と同様の
制約があり、さらに、エアーの圧縮性に対する問題に関
しては未解決の問題が残されている。

後者のエアサーボバルブは、一般の電気−油圧サーボバ
ルブとは構造が基本的に異なるものであり、リレ一部に
フラッパ弁タイプの弁部を使用でいるため、供給空気中
のゴミに強く、空気圧を使う手軽さで、電気−油圧サー
ボと同じ動作を得るとかできるという特徴がある。

しかし、このエアサーボバルブは、従来はエアシリンダ
の位置決め程度にしか使われていなく、高速の疲労試験
機に使用することを疑問視するのが一般であった。

処が特願昭４９年１２４８４４号（特開昭５１−５１６
８０号）に係わる発明１サーボ弁ヨを更に改良すること
により従来例のゲインが一３ｄＢの応答周波数が２Ｈｚ
程度であったものを７〜８Ｈｚに迄向上させる結果を得
ている。

その結果、本願の如く考案するとにより機械式程度の安
い費用で、電気−油圧サーボ武装みの高精度な制御ので
きる両振り疲労試験機を開発するとかできたものである
。

この考案は該エアーボ弁を用いた曲げ型の両振りの試験
機を構成するものである、。

以下、この考案の実施例を図面に従って説明する。

第１図はこの考案のエアサーボ式疲労試験機の電気−空
気圧回路図である。

発振器１の信号がサーボアンプ２に入力され、発振器１
の信号に基づいてサーボアンプ２は該信号を増幅してエ
アサーボバルブ３に駆動電力を出力する。

高圧コンプレッサ４の電動機駆動の圧縮機５より出たエ
アーはリザーブタンク６を通じて精密レギュレータ７の
エアフィルタ８にて含有粉塵は清掃され減圧弁９にて調
圧されてエアサーボバルブ３に送入される如くなってい
る。

１０は高圧コンプレッサ４の出口圧力を示す圧力計、１
１はエアサーボバルブ３への供給空気圧を示す圧力計で
ある。

エアサーボバルブ３はサーボアンプ２により駆動されエ
アサーボバルブ３は配管１２，１３より交互にエアーを
送ってシリンダとの間で低い摩擦抵抗を持つようにピス
トンを例えば焼結合金で作った低摺動抵抗のエアシリン
ダ１４中を往復動させる。

エアサーボバルブは四方切換を行うフラッパー弁である
。

そして特願昭４ＣＲ：、１２４８４４号（特開昭５１−
５１６８咥）に係わり、′ノズル・フラッパ機構により
入力信号を増幅し、該入力信号の値に応じた圧力を有す
る流体を出力する構成とするとともに、該出力流体の圧
力信号を上記ノズル・フラッパ機構に負フィードバック
する構成としてなることを特徴とするサーボ弁である。

エアサーボバルブ３とエアシリンダ１４間はエアの占め
る容績を極力小さくしてエアの圧縮性の影響を少くしで
ある。

即ち、配管１２．１３は短くエアシリンダ１４のシリン
ダ室は可及的小さく作られている。

従ってエアシリンダ１４はテストピース加振に必要な最
小ストロークとなっている。

エアシリンダ１４の往復動によりエアシリンダ１４のピ
ストンロッド１５は往復動してピストンロッド１５端と
フローティングジヨイント１６によりピストンロッド１
５の往復動力向の運動を伝える如く結合されたテストピ
ース１７は加振される。

第２図はテストピースの斜視図である。

テストピース１７はＴ字形をしており、ベース・部１７
Ａ中央より直立して折り曲げ部１７Ｂを設け、ベース部
１７Ａには試験台１８（第１図）への取付穴１７Ｃを備
え、折り曲げ部１７Ｂにはフローティングジヨイント１
６の取付穴７Ｄを備える。

第１図の試験台１８に固定されたテストピース１７に加
えられた加振力は試験台１８に伝えられ、試験台１８に
貼付けた荷重センサ例えばストレインゲージ１９により
歪量が電圧に変換されストレインアンプ２０に送られて
電流に変換されてサーボアンプ２に入力され、発信器１
の信号との偏差を増幅してエアサーボバルブ３に出力す
る。

一方テストピース１７ろの加振数はサーボアンプ２より
カウンタ２１に送られ記録される。

第３図はテストピースが破損したときの制御及び断電し
た際の過渡的処理を行う動作説明図である。

既に述べたようにテストピース１７は加振されると例え
ばテストピース１７が鋼の場合は疲労限度以上の応力が
加えられていると結局テストピースは有限の加振回数で
もって破損する。

テストピース１７の破損によりテストピース１７により
マイクロスイッチ２２（第１図）のアクチュエータが動
作して接点２２−１が閉じるとリレーコイルＲＹ２は附
勢されて接点ＲＹ２−１は閉じ保持され、接点ＲＹ ２
−２は同時に閉じて発信器１の発信が停止され、カウン
タ２１の計数も停止腰くり返し応力数を知る。

ＳＷｌはリレーコイルＲＹ２の解除用押ボタンスイッチ
である。

エアサーボバルブ３にエアを給したまま電源を断つと過
渡的にサーボアンプ２よりエアサーボバルブ３に出力し
ている電流が制御不能となって暴走することがあり、そ
の場合エアサーボバルブ３が暴走しテストピース１７に
過荷重がかかるため、停電時リレーコイルＲＹ１への通
電が断たれるとリレー接点ＲＹｌ−１は開きサーボアン
プ２よりエアサーボバルブ３への電流を遮断し暴走を防
止してい。

以上のようにこの考案は発信器で発信した信号をサーボ
アンプにより増幅してサーボ弁に送り、サーボ弁を介し
て流体圧源より流体を流体圧作動のシリンダに送り、試
験片に力を加えてその変位を検出して増幅してフィード
バックし前記サーボアンプ入力発振数と比較してその偏
差信号をサーボアンプより送る如く構成されたものにお
いてサーボ弁をエアサーボ弁としたために次の特徴があ
る。

（１）応答特性が比較的よく試験条件を広範囲に変更で
きる。

（２）空気源はコンプレッサであり簡単である。

（３）安価である。

（機械式加振方法をとる疲労試験機と同程度である） （４）電源にリレーを接続して、このリレーの接点をエ
アサーボバルブと電源との間に設けたから、停電時にエ
アサーボバルブが暴走するおそれをなくすことができる
。

（５）エアシリンダの摺動抵抗を焼結合金をピストンに
用いることにより減少させたためサーボ−次偏差の減少
を計ることができる。

（６）サーボバルブからエアシリンダ迄の配管内および
シリンダ内の容積の最小化を計っであるからエアの圧縮
性の影響を小さくできる。

（７）エアシリンダとテストピースをフローティングジ
ヨイントで結合し、ロードセルを使用せずストレインゲ
ージを試験台側に貼って間接的に検出するようにしたた
め慣性力が少く上記応答特性の向上に寄与した。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の電気−空気圧回路図、第２
図はテストピースの斜視図、第３図は第１図の動作説明
図である。 １・・・・・・発信器、２・・・・・・サーボアンプ、
３・・・・・・エアサーボバルブ、４・・・・・・高圧
コンプレッサ、５・・・・・・圧縮機、６・・・・・・
リザーブタンク、７・・・・・・精密レギュレータ、８
・・・・・・エアフィルタ、９・・・・・・減圧弁、１
０．１１・・・・・・圧力計、１２．１３・・・・・・
配管、１４・・・・・・エアシリンダ、１５・・・・・
・ピストンロッド、１６・・・・・・フローティングジ
ヨイント、１７・・・・・・テストピース、１７Ａ・・
・・・・ベース部、１７Ｂ・・・・・・折り曲げ部、１
７Ｃ，１７Ｄ・・・・・・取付穴、１訃・・・・・試験
台、１９・・・・・・ストレインゲージ、２０・・・・
・・ストレインアンプ、２１・・・・・・カウンタ、２
２・・・・・・マイクロスイッチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストンロッド端にテストピースとの連結手段を備えた
   エアシリンダと、テストピースを固定し、テストピース
   の変位を受けて間接にテストピースの変位を計るストレ
   インゲージを貼り付けた試験台と、ストレインゲージの
   信号電圧を受けて電流に変換して出力するストレインア
   ンプと、発信器と、発信器で発信した信号と前記ストレ
   インアンプよりの信号との偏差を増幅して出力するサー
   ボアンプと、テストピースの加振数を記録するカウンタ
   と、前記サーボアンプよりの信号を受けてエア供給源と
   前記エアシリンダとを選択的に連通ずるエアサーボバル
   ブと、テストピースの破壊により動作させられるスイッ
   チにより前記カウンタを停止させる制御回路と、電源に
   接続されたリレーと、前記エアサーボバルブの暴走を防
   止するために前記エアサーボバルブと前記電源との間に
   設けられた前記リレーの接点とからなることを特徴とす
   るエアサーボ式疲労試験機。