JPS61143804A - 材料試験機におけるくり返し負荷制御装置 - Google Patents
材料試験機におけるくり返し負荷制御装置Info
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- JPS61143804A JPS61143804A JP26603884A JP26603884A JPS61143804A JP S61143804 A JPS61143804 A JP S61143804A JP 26603884 A JP26603884 A JP 26603884A JP 26603884 A JP26603884 A JP 26603884A JP S61143804 A JPS61143804 A JP S61143804A
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- signal
- amplification
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は材料試験機の制御装置に関し、特に、Ｋｔｈ試
験等の高平均レベルの微小振巾負荷を与える必要のある
試験に通した材料試験機の制御装置に関する。
験等の高平均レベルの微小振巾負荷を与える必要のある
試験に通した材料試験機の制御装置に関する。
（ロ）従来技術
高性能の材料試験機では、その制御機構として電気−油
圧方式のサーボ機構を用いたものが多い。
圧方式のサーボ機構を用いたものが多い。
このような材料試験機において、例えば荷重制御により
くり返し負荷を与える場合、その制御機構の構成は第４
図に示す如きブロック線図で表わすことができる。この
場合、可能な限り精度よく試験を行う為には、試験の最
大荷重時にロードアンプ１が飽和しない範囲内でその増
巾度を最大とすべく、ロードアンプ１のレンジ（通常４
〜５段階）の設定を行う。次にそのレンジのフルスケー
ルに対する数値として、くり返し波形の振巾値および平
均値が設定され、サーボアンプ２を介してサーボバルブ
を含む油圧式負荷機構３がフィードバック制御されるこ
とになる。
くり返し負荷を与える場合、その制御機構の構成は第４
図に示す如きブロック線図で表わすことができる。この
場合、可能な限り精度よく試験を行う為には、試験の最
大荷重時にロードアンプ１が飽和しない範囲内でその増
巾度を最大とすべく、ロードアンプ１のレンジ（通常４
〜５段階）の設定を行う。次にそのレンジのフルスケー
ルに対する数値として、くり返し波形の振巾値および平
均値が設定され、サーボアンプ２を介してサーボバルブ
を含む油圧式負荷機構３がフィードバック制御されるこ
とになる。
くり返し負荷の振巾目標値および平均値目標値を時間と
ともに変化させる必要のある場合、第４図に示す如き従
来の制御装置によれば、振巾値および平均値ともに減少
あるいは増大するような試験では、試験途中において順
次ロードアンプ１のレンジを変更することによって制御
精度を保つことができるが、振巾値のみが時間とともに
減少あるいは増加して、平均値が高レベルで殆ど変化し
ないような試験では、制御精度を試験全般に亘って維持
することは困難である。すなわち、第５図（ａ）に示す
如きくり返し荷重を与える場合、例えば領域■において
第４レンジ、領域■において第３レンジ−・と、ロード
アンプ１のレンジを変更するとともに、各設定信号をそ
れに合わせて変更することにより、高い制御精度を維持
することができる。しかし、第５図山）に示す如きくり
返し荷重を与える場合には、振巾値の減少に伴ってレン
ジを変更することができず、−貫して第４レンジを使用
しなければならない。従って微小振巾領域においては振
巾の増巾度が低く、高精度の制御ができないという問題
があった。また、第５図ｉ８）に示す如き試験において
も、従来装置によると、レンジの切換時に一旦荷重を０
に戻して試験を中断する必要があって、連続した試験を
行うことができないという問題もあった。
ともに変化させる必要のある場合、第４図に示す如き従
来の制御装置によれば、振巾値および平均値ともに減少
あるいは増大するような試験では、試験途中において順
次ロードアンプ１のレンジを変更することによって制御
精度を保つことができるが、振巾値のみが時間とともに
減少あるいは増加して、平均値が高レベルで殆ど変化し
ないような試験では、制御精度を試験全般に亘って維持
することは困難である。すなわち、第５図（ａ）に示す
如きくり返し荷重を与える場合、例えば領域■において
第４レンジ、領域■において第３レンジ−・と、ロード
アンプ１のレンジを変更するとともに、各設定信号をそ
れに合わせて変更することにより、高い制御精度を維持
することができる。しかし、第５図山）に示す如きくり
返し荷重を与える場合には、振巾値の減少に伴ってレン
ジを変更することができず、−貫して第４レンジを使用
しなければならない。従って微小振巾領域においては振
巾の増巾度が低く、高精度の制御ができないという問題
があった。また、第５図ｉ８）に示す如き試験において
も、従来装置によると、レンジの切換時に一旦荷重を０
に戻して試験を中断する必要があって、連続した試験を
行うことができないという問題もあった。
（ハ）目的
本発明は上記に鑑みてなされたもので、Ｋｔｈ試験のよ
うに、平均値が高レベルを保った状態で振巾のみが時間
とともに変化するようなくり返し負荷を与える必要のあ
る試験においても、常に高い制御精度を維持することが
でき、しかも、試験を中断することなく連続的な試験を
行うことのできる、材料試験機の制御装置の提供を目的
としている。
うに、平均値が高レベルを保った状態で振巾のみが時間
とともに変化するようなくり返し負荷を与える必要のあ
る試験においても、常に高い制御精度を維持することが
でき、しかも、試験を中断することなく連続的な試験を
行うことのできる、材料試験機の制御装置の提供を目的
としている。
（ニ）構成
本発明の特徴とするところは、フィードバックループ内
で制御物理量の検出信号を増巾する可変増巾手段と、く
り返し負荷の平均値成分に対応する信号を発生する平均
値信号発生手段と、くり返し負荷の波形に対応する波形
を発生する波形発生手段と、くり返し負荷の振巾目標値
に応じて可変増巾手段の増巾度と波形発生手段の出力波
形振中を設定する増巾度設定手段とを備え、波形発生手
段の出力をフィードバック制御機構の目標値信号として
供するとともに、平均値信号発生手段の出力を可変増巾
手段の前段で検出信号から減算するよう構成し、増巾度
設定手段により、可変増巾手段の増巾度を、当該制御機
構内において信号が飽和しない最大の値に設定し得るよ
う構成したことを特徴としている。
で制御物理量の検出信号を増巾する可変増巾手段と、く
り返し負荷の平均値成分に対応する信号を発生する平均
値信号発生手段と、くり返し負荷の波形に対応する波形
を発生する波形発生手段と、くり返し負荷の振巾目標値
に応じて可変増巾手段の増巾度と波形発生手段の出力波
形振中を設定する増巾度設定手段とを備え、波形発生手
段の出力をフィードバック制御機構の目標値信号として
供するとともに、平均値信号発生手段の出力を可変増巾
手段の前段で検出信号から減算するよう構成し、増巾度
設定手段により、可変増巾手段の増巾度を、当該制御機
構内において信号が飽和しない最大の値に設定し得るよ
う構成したことを特徴としている。
（ホ）実施例
本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第１図は本発明実施例の構成を示すブロック線図である
。油圧式負荷機構１１はサーボバルブを含み、サーボア
ンプ１２からの信号に基づいて被試験体を負荷すること
ができる。その負荷によって被試験体に作用する荷重は
、ロードセル１３およびロードアンプ１４によって検出
される。その検出信号は加算点１５１乗算器１６を経て
比較部１７にフィードバックされている。加算点１５に
は、被試験体に加えるべきくり返し荷重の平均値の反転
信号が加え合わされており、また、乗算器１６には後述
する増巾度設定信号が入力されており、従って比較部１
７にフィードバックされる信号は、荷重検出信号と荷重
平均値信号との差に増巾度設定信号を乗じた信号となっ
ている。比較部１７にはフィードバック制御の目標値信
号として、被試験体に加えるべきくり返し荷重の波形に
対応する荷重波形信号が供給されている。上述した荷重
平均値信号、増巾度設定信号および荷重波形信号は、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｄ−Ａ変換器等を含むコンピュ
ータシステム１日によって、その大きさ等が演算され、
出力される。
。油圧式負荷機構１１はサーボバルブを含み、サーボア
ンプ１２からの信号に基づいて被試験体を負荷すること
ができる。その負荷によって被試験体に作用する荷重は
、ロードセル１３およびロードアンプ１４によって検出
される。その検出信号は加算点１５１乗算器１６を経て
比較部１７にフィードバックされている。加算点１５に
は、被試験体に加えるべきくり返し荷重の平均値の反転
信号が加え合わされており、また、乗算器１６には後述
する増巾度設定信号が入力されており、従って比較部１
７にフィードバックされる信号は、荷重検出信号と荷重
平均値信号との差に増巾度設定信号を乗じた信号となっ
ている。比較部１７にはフィードバック制御の目標値信
号として、被試験体に加えるべきくり返し荷重の波形に
対応する荷重波形信号が供給されている。上述した荷重
平均値信号、増巾度設定信号および荷重波形信号は、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｄ−Ａ変換器等を含むコンピュ
ータシステム１日によって、その大きさ等が演算され、
出力される。
次に、コンピュータシステム１８による上述の各信号の
設定の仕方等について、Ｋｔｈ試験の場合を例にとって
、フローチャートに基づいて説明する。第２図は、コン
ピュータシステム１８におけるＫｔｈ試験の為のプログ
ラムを示すフローチャートである。なお、ロードアンプ
１４のレンジは所定のレンジに固定され、従ってそのフ
ルスケール値は試験全般に亘って不変である。また、荷
重平均値信号および増巾度の設定の分解能は、それぞれ
１２ ｂｉｔ （±１／２０００．）程度であるとする
。
設定の仕方等について、Ｋｔｈ試験の場合を例にとって
、フローチャートに基づいて説明する。第２図は、コン
ピュータシステム１８におけるＫｔｈ試験の為のプログ
ラムを示すフローチャートである。なお、ロードアンプ
１４のレンジは所定のレンジに固定され、従ってそのフ
ルスケール値は試験全般に亘って不変である。また、荷
重平均値信号および増巾度の設定の分解能は、それぞれ
１２ ｂｉｔ （±１／２０００．）程度であるとする
。
先ずセットされた試験片の初期のき裂長さが計測され、
その計測結果に基づいて公知の演算により試験片に加え
るべきくり返し荷重の振巾目標値および平均目標値が算
出される。次に、比較部１７に供給すべき荷重波形信号
の振巾を、高精度の制御が可能なる様、相当の大きさの
任意値に設定する。同時に、その設定値と、ロードアン
プ１４のフルスケール値、および上述の振巾目標値とか
ら、増巾度を次の式によって算出する。
その計測結果に基づいて公知の演算により試験片に加え
るべきくり返し荷重の振巾目標値および平均目標値が算
出される。次に、比較部１７に供給すべき荷重波形信号
の振巾を、高精度の制御が可能なる様、相当の大きさの
任意値に設定する。同時に、その設定値と、ロードアン
プ１４のフルスケール値、および上述の振巾目標値とか
ら、増巾度を次の式によって算出する。
増巾度＝荷重波形信号振巾設定値×ロードアンプ１４の
フルスケール値／荷重振巾目標値 そして荷重波形信号の振巾を上述の設定値として出力す
るとともに、荷重平均値信号を算出された荷重平均目標
値の反転値として加算点１５に供給し、更に上述の式で
算出された増巾度に基づいて乗算器１６に増巾度設定信
号を供給し、負荷を開始する。
フルスケール値／荷重振巾目標値 そして荷重波形信号の振巾を上述の設定値として出力す
るとともに、荷重平均値信号を算出された荷重平均目標
値の反転値として加算点１５に供給し、更に上述の式で
算出された増巾度に基づいて乗算器１６に増巾度設定信
号を供給し、負荷を開始する。
負荷によって変化するき裂長さが都度計測され、その計
測結果に基づいて荷重振巾目標値および平均目標値が更
新されるが、Ｋｔｈ試験では第５図中）に示す如きくり
返し荷重を与える場合がある。この各目標値の変化に対
応して、荷重平均値信号はその値を平均目標値に追随さ
せるが、荷重波形信号の振巾および増巾度設定信号は次
のようにその値を変化させる。すなわち、荷重振巾目標
値の減少に際して、荷重波形信号の振巾を変化させずに
、先ず、増巾度を上げるごとによって対処し、振巾目標
値に対して実際に試験片に作用する振巾が下がり過ぎて
しまわない最大の増巾度にまで上げられる。そしてその
増巾度に対して、振巾目標値に応じた振巾で試験片が負
荷されるよう、荷重波形信号の振巾が微調整される。従
って、フィードバック信号は常に振巾成分のみとなると
ともに、その増巾度は振巾目標値の変化に対応して常に
最大限に自動的に設定され、これによりサーボアンプ１
２に入力される設定信号は高い増巾度を保ち、高精度制
御が可能となる。
測結果に基づいて荷重振巾目標値および平均目標値が更
新されるが、Ｋｔｈ試験では第５図中）に示す如きくり
返し荷重を与える場合がある。この各目標値の変化に対
応して、荷重平均値信号はその値を平均目標値に追随さ
せるが、荷重波形信号の振巾および増巾度設定信号は次
のようにその値を変化させる。すなわち、荷重振巾目標
値の減少に際して、荷重波形信号の振巾を変化させずに
、先ず、増巾度を上げるごとによって対処し、振巾目標
値に対して実際に試験片に作用する振巾が下がり過ぎて
しまわない最大の増巾度にまで上げられる。そしてその
増巾度に対して、振巾目標値に応じた振巾で試験片が負
荷されるよう、荷重波形信号の振巾が微調整される。従
って、フィードバック信号は常に振巾成分のみとなると
ともに、その増巾度は振巾目標値の変化に対応して常に
最大限に自動的に設定され、これによりサーボアンプ１
２に入力される設定信号は高い増巾度を保ち、高精度制
御が可能となる。
なお、ロードアンプ１４に、外部から連続的に増巾度が
可能な機能を持たせると、第３図に示す如きブロック線
図によって、本発明を適用することができる。
可能な機能を持たせると、第３図に示す如きブロック線
図によって、本発明を適用することができる。
また、以上の実施例では、荷重制御による例を示したが
、変位制御、ひずみ制御等の負荷に係る任意の物理量を
制御量としても、本発明を通用し得ることは云うまでも
ない。
、変位制御、ひずみ制御等の負荷に係る任意の物理量を
制御量としても、本発明を通用し得ることは云うまでも
ない。
（へ）効果
以上説明したように、本発明によれば、フィードバック
ループ内の増巾手段の前段で検出信号からくり返し負荷
の平均目標値を減算するとともに、増巾手段の増巾度が
、可能な限り高くなるよう自動的に設定されるので、従
来のようにロードアンプ内で信号が飽和することなく常
に大きな振巾の波形信号を目標値信号として供給するこ
とができ、高い制御精度を維持することができる。特に
、従来装置に比して、高平均レベルの微小振巾制御の精
度が著しく向上し、Ｋｔｈ試験等に対してその効果は大
きい、また、連続自動運転が可能である為、第５図（ａ
）に示す如きくり返し荷重を与える場合においても、従
来装置のように試験を中断する必要がなく、被試験体へ
の荷重変動がなくなり、試験の信頼性が向上する。
ループ内の増巾手段の前段で検出信号からくり返し負荷
の平均目標値を減算するとともに、増巾手段の増巾度が
、可能な限り高くなるよう自動的に設定されるので、従
来のようにロードアンプ内で信号が飽和することなく常
に大きな振巾の波形信号を目標値信号として供給するこ
とができ、高い制御精度を維持することができる。特に
、従来装置に比して、高平均レベルの微小振巾制御の精
度が著しく向上し、Ｋｔｈ試験等に対してその効果は大
きい、また、連続自動運転が可能である為、第５図（ａ
）に示す如きくり返し荷重を与える場合においても、従
来装置のように試験を中断する必要がなく、被試験体へ
の荷重変動がなくなり、試験の信頼性が向上する。
第１図は本発明実施例の構成を示すブロック線図、第２
図はそのコンピュータシステム１８によるＫｔｈ試験用
プログラムを示すフローチャート、第３図は本発明の他
の実施例の構成を示すブロック線図、第４図は従来装置
の構成を示すブロック線図、第５図（ａ）、 （ｂ）は
それぞれ試験片に加えるべきくり返し荷重の例を示すグ
ラフである。 １１・・・油圧式負荷機構 １２・・・サーボアンプ １３・・・ロードセル １４・・・ロードアンプ １４・・・加算点 １６・・・乗算器 １７・・・比較部 １８・・・コンピュータシステム 特許出願人 株式会社島津製作所 代 理 人 弁理士 西１） 新 築１図 第３図
図はそのコンピュータシステム１８によるＫｔｈ試験用
プログラムを示すフローチャート、第３図は本発明の他
の実施例の構成を示すブロック線図、第４図は従来装置
の構成を示すブロック線図、第５図（ａ）、 （ｂ）は
それぞれ試験片に加えるべきくり返し荷重の例を示すグ
ラフである。 １１・・・油圧式負荷機構 １２・・・サーボアンプ １３・・・ロードセル １４・・・ロードアンプ １４・・・加算点 １６・・・乗算器 １７・・・比較部 １８・・・コンピュータシステム 特許出願人 株式会社島津製作所 代 理 人 弁理士 西１） 新 築１図 第３図
Claims (1)
- 被試験体負荷に係る物理量を検出して目標値信号にフィ
ードバックしてなる制御機構を備えた材料試験機におい
て、くり返し負荷を与える為の制御装置であって、上記
フィードバックのループ内にあって上記物理量の検出信
号を増巾する可変増巾手段と、被試験体に与えるべきく
り返し負荷の平均値成分に対応する信号を発生する平均
値信号発生手段と、上記くり返し負荷の波形に対応する
くり返し波形を発生する波形発生手段と、上記くり返し
負荷の振巾値に応じて上記可変増巾手段の増巾度および
上記波形発生手段の出力波形振巾を設定する増巾度設定
手段とを備え、上記波形発生手段の出力を当該制御機構
の目標値信号として供するとともに、上記平均値発生手
段の出力を上記可変増巾手段の前段で上記検出信号から
減算するよう構成し、上記増巾度設定手段により、上記
可変増巾手段の増巾度を、当該制御機構内において信号
が飽和しない最大の値に設定し得るよう構成したことを
特徴とする材料試験機におけるくり返し負荷制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26603884A JPS61143804A (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 材料試験機におけるくり返し負荷制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26603884A JPS61143804A (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 材料試験機におけるくり返し負荷制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61143804A true JPS61143804A (ja) | 1986-07-01 |
| JPH0434761B2 JPH0434761B2 (ja) | 1992-06-09 |
Family
ID=17425523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26603884A Granted JPS61143804A (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 材料試験機におけるくり返し負荷制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61143804A (ja) |
-
1984
- 1984-12-17 JP JP26603884A patent/JPS61143804A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434761B2 (ja) | 1992-06-09 |
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