JPS6148098B2 - - Google Patents
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- JPS6148098B2 JPS6148098B2 JP14842580A JP14842580A JPS6148098B2 JP S6148098 B2 JPS6148098 B2 JP S6148098B2 JP 14842580 A JP14842580 A JP 14842580A JP 14842580 A JP14842580 A JP 14842580A JP S6148098 B2 JPS6148098 B2 JP S6148098B2
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- JP
- Japan
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- speed
- sample
- force
- proportional
- tensile
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- Expired
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- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 9
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
イ 「発明の目的」
ａ 「産業上の利用分野」
本発明は引張試験の結果に最も影響の多い引張
速度をPID制御方法により定速度に保ち試料の特
性を誤差なく検出する装置に関する。
速度をPID制御方法により定速度に保ち試料の特
性を誤差なく検出する装置に関する。
ｂ 「従来の技術」
第１図のような引張試験機では試料の特性は山
田良之助著「材料試験機」（株式会社内田老鶴圃
発行）第70−72頁に記載されているように速度で
変化する上、加速度があれば試料自身の質量ｍp
により応力と歪の関係が変化して誤差となるので
クロスヘツドを定速度とする試験が主流とされて
いる。所が引張試験機では普通引張速度のみが速
度計で検出され設定速度との偏差に所定倍率を掛
け力に還元し設定速度を保持しようとしたのがこ
れまでの方法であつた。
田良之助著「材料試験機」（株式会社内田老鶴圃
発行）第70−72頁に記載されているように速度で
変化する上、加速度があれば試料自身の質量ｍp
により応力と歪の関係が変化して誤差となるので
クロスヘツドを定速度とする試験が主流とされて
いる。所が引張試験機では普通引張速度のみが速
度計で検出され設定速度との偏差に所定倍率を掛
け力に還元し設定速度を保持しようとしたのがこ
れまでの方法であつた。
ｃ 「発明が解決しようとする問題点」
以上のように引張試験には定速度が最重要で設
定速度より変動があれば速かに元の値に返すこと
が必要でメーター等の速指の条件即ちR2＝4kE／
Ｉ（但しＲは制動、Ｅは弾性、Ｉは慣性又は質量
Ｋは定数）を満さない限り設定速度に到達するに
時間がかかり又は行き過ぎ振動がおこる等速度自
身のみを考慮したのでは定速度の達成は困難で本
発明は設定速度よりの変化を最小にしそれによる
誤差を防止せんとするものである。
定速度より変動があれば速かに元の値に返すこと
が必要でメーター等の速指の条件即ちR2＝4kE／
Ｉ（但しＲは制動、Ｅは弾性、Ｉは慣性又は質量
Ｋは定数）を満さない限り設定速度に到達するに
時間がかかり又は行き過ぎ振動がおこる等速度自
身のみを考慮したのでは定速度の達成は困難で本
発明は設定速度よりの変化を最小にしそれによる
誤差を防止せんとするものである。
ロ 「発明の構成」
ａ 「問題点を解決するための手段」
機械系に力が加えられる時、力による変位ｘが
次式により発生する。
次式により発生する。
Id2x／dt2＋Rdx／dt＋AEx／Ｌ＝Ｆ
又は変位速度dx／dtをとれば
Idv／dt＋Rv＋AE∫vdt／Ｌ＝Ｆ (1)
此処にＲは制動、Ｅは弾性、Ｉは慣性又は質量、
Ｌ、Ａは試料長と断面績を示す。但し試験機は性
質の異る材料即ちＩpＲpＥpと試験機部品ＩtＲt
Ｅt（サフイクスは夫々試料ｐと試験機ｔとのそ
れを示す）が直例に結合されていて低速引張試験
ではＲ＝０に近くＩtとＥtとがＩpとＥpとより遥
かに大きく試験機自身の変位又は伸びｘtは０と
なるように設計されていてｘpを試料の伸びとす
れば(1)式は Ｉpdvp／dt＋ＥpＡp∫vdt／Ｌ ＝Ｆ−Ｉtdvp／dt (2) となり、上式は原動機の出す力Ｆが加速Ｉtdvp／
dtに消費され試料に掛る力が加速があると弱くな
ることを示す。ロードセルは試料の固定がわ根元
にあり負荷がなくても固定側チヤツクや試料自身
の重さが掛るのでこれを風袋として引き試料に掛
る力のみを検出する。換言すれば試料の引つ張り
端に掛る力(2)式の右辺の試料に掛る力のみを検出
するので試料に掛る力とそれによる伸びとの関係
である弾性率は加速度がなければ正確に計算され
る。加速度があつても機械の加速は試料にかかる
力を弱めはするがロードセルは試料にかかる力の
みを検出するので試験機の特性は誤差とはならな
いがチヤツクや試料自身の質量ｍpによる慣性Ｉp
によりＥpの測定に誤差が入る。即ち速度変化に
は(2)式のように加減速が必らず伴い力の大部分は
これに消費されるので単に速度計で検出され設定
速度との偏差に所定倍率を掛け力に還元したので
は意味がなく速度の微分即ち加減速Ｉpdvp／dt
の方が変速のより大きな原因なので(2)式を考慮し
て速度Ｖpの微分、積分、比例即ちPIDを求め変
速の真の原因たる力を求め駆動力Ｆより除去する
ことで始めて元の速度に返すことが出来る。以上
のように検出した力の結果たる速度変動を０にす
るためには、速度より加速度を検出するのが早道
でｖを検出し(2)式を逆に用いて、換言するとｖに
定数Ｒに比例する項とｖの微分と積分に定数Ｉ、
Ｅに比例する項をかけ、ｖの変動の真の原因に還
元し、これを試験機に加えている力より差し引き
変動の要因を除くものが理想である。
Ｌ、Ａは試料長と断面績を示す。但し試験機は性
質の異る材料即ちＩpＲpＥpと試験機部品ＩtＲt
Ｅt（サフイクスは夫々試料ｐと試験機ｔとのそ
れを示す）が直例に結合されていて低速引張試験
ではＲ＝０に近くＩtとＥtとがＩpとＥpとより遥
かに大きく試験機自身の変位又は伸びｘtは０と
なるように設計されていてｘpを試料の伸びとす
れば(1)式は Ｉpdvp／dt＋ＥpＡp∫vdt／Ｌ ＝Ｆ−Ｉtdvp／dt (2) となり、上式は原動機の出す力Ｆが加速Ｉtdvp／
dtに消費され試料に掛る力が加速があると弱くな
ることを示す。ロードセルは試料の固定がわ根元
にあり負荷がなくても固定側チヤツクや試料自身
の重さが掛るのでこれを風袋として引き試料に掛
る力のみを検出する。換言すれば試料の引つ張り
端に掛る力(2)式の右辺の試料に掛る力のみを検出
するので試料に掛る力とそれによる伸びとの関係
である弾性率は加速度がなければ正確に計算され
る。加速度があつても機械の加速は試料にかかる
力を弱めはするがロードセルは試料にかかる力の
みを検出するので試験機の特性は誤差とはならな
いがチヤツクや試料自身の質量ｍpによる慣性Ｉp
によりＥpの測定に誤差が入る。即ち速度変化に
は(2)式のように加減速が必らず伴い力の大部分は
これに消費されるので単に速度計で検出され設定
速度との偏差に所定倍率を掛け力に還元したので
は意味がなく速度の微分即ち加減速Ｉpdvp／dt
の方が変速のより大きな原因なので(2)式を考慮し
て速度Ｖpの微分、積分、比例即ちPIDを求め変
速の真の原因たる力を求め駆動力Ｆより除去する
ことで始めて元の速度に返すことが出来る。以上
のように検出した力の結果たる速度変動を０にす
るためには、速度より加速度を検出するのが早道
でｖを検出し(2)式を逆に用いて、換言するとｖに
定数Ｒに比例する項とｖの微分と積分に定数Ｉ、
Ｅに比例する項をかけ、ｖの変動の真の原因に還
元し、これを試験機に加えている力より差し引き
変動の要因を除くものが理想である。
又機械系に限らず現象が変動を起す時には必ら
ずその現象にそのまま比例する原因と、その現象
の変化速度即ち微分に比例する惰力で位相の遅れ
る原因と速度の積分即ち変位に比例し位相の進む
原因があるので結果として現象を検出それの真の
原因に還元して望ましくない結果を除去するため
に、現象の比例分Proportion積分Integral及び微
分Derivativeによる制御、略してPID制御と呼ば
れる制御形式が最近原因に対し位相を変化する量
の制御に使用され始めた。｛参考文献、正田英
介、田村穣著「マイクロプロセツサー制御の設
計」（産報出版発行）第123−150頁｝ 簡単にPID制御を式で示すと ｍ（ｔ）＝Ｋp｛ｅ（ｔ）＋１／ＴＩ∫ｅ（Ｔ）dt ＋ＴDｄｅ（ｔ）／ｄｔ｝ ………(5) 此処にｍ（ｔ）は操作又は制御量、ｅ（ｔ）は帰
還すべき信号と目標値との偏差、Ｋ P、ＴI、Ｔ
D、は比例ゲイン積分時間と微分時間で所定制御
例えば上記メーターの速指等と同じ条件を有効に
するように選ぶこともできる。
ずその現象にそのまま比例する原因と、その現象
の変化速度即ち微分に比例する惰力で位相の遅れ
る原因と速度の積分即ち変位に比例し位相の進む
原因があるので結果として現象を検出それの真の
原因に還元して望ましくない結果を除去するため
に、現象の比例分Proportion積分Integral及び微
分Derivativeによる制御、略してPID制御と呼ば
れる制御形式が最近原因に対し位相を変化する量
の制御に使用され始めた。｛参考文献、正田英
介、田村穣著「マイクロプロセツサー制御の設
計」（産報出版発行）第123−150頁｝ 簡単にPID制御を式で示すと ｍ（ｔ）＝Ｋp｛ｅ（ｔ）＋１／ＴＩ∫ｅ（Ｔ）dt ＋ＴDｄｅ（ｔ）／ｄｔ｝ ………(5) 此処にｍ（ｔ）は操作又は制御量、ｅ（ｔ）は帰
還すべき信号と目標値との偏差、Ｋ P、ＴI、Ｔ
D、は比例ゲイン積分時間と微分時間で所定制御
例えば上記メーターの速指等と同じ条件を有効に
するように選ぶこともできる。
本発明は引張り速度検出器２８により速度Ｖを
求め速度設定器によりV0を設定すれば Ｖ−V0＝ｅ（ｔ） はその時の偏差を示すのでPID制御器に入れＫ
P、ＴI、ＴD、等の定数を適当に選び力に還元し
て駆動力を調整して速かに定速度として測定誤差
を除去するものである。
求め速度設定器によりV0を設定すれば Ｖ−V0＝ｅ（ｔ） はその時の偏差を示すのでPID制御器に入れＫ
P、ＴI、ＴD、等の定数を適当に選び力に還元し
て駆動力を調整して速かに定速度として測定誤差
を除去するものである。
ｂ 「作用」
これにより定速度を速やかに達成して精確な材
料の弾性率等も求めることが出来る。
料の弾性率等も求めることが出来る。
ｃ 「実施例」
以下図面により好ましい実施例を説明する。
第１図は１例として堅型引張試験機１０の全体
図で１２は固定架台、１４′，１４″は送りネジ、
１６はクロスヘツド、１８は駆動モータ、２０，
２２は歯車でモータ歯車２０で送りネジ１４′，
１４″を回し、クロスヘツド１６を下方に引き、
チヤツク２４′，２４″につかまれた試料２６を引
張る。
図で１２は固定架台、１４′，１４″は送りネジ、
１６はクロスヘツド、１８は駆動モータ、２０，
２２は歯車でモータ歯車２０で送りネジ１４′，
１４″を回し、クロスヘツド１６を下方に引き、
チヤツク２４′，２４″につかまれた試料２６を引
張る。
３０は回転計で第２図はこの試験機１０を制御
する電気回路ブロツク図で、４０は速度設定器、
４２はマイコン、４４はPID制御部で、設定速度
V0を検出速度Ｖより引き、第(5)式の偏差ｅ
（ｔ）を作り第(5)式を満たす制御量ｍ（ｔ）を
PID制御部４４で求めこの値をサイクロコンバー
タ４６に入れ、基準電圧Ｅnとｍ（ｔ）のt1時の
値ｍ（t1）との比により定る点弧角αを Sinα＝Ｅｎ／ｍ（ｔ１） より求めSCR４８に加えSCRによりモータを制
御する。
する電気回路ブロツク図で、４０は速度設定器、
４２はマイコン、４４はPID制御部で、設定速度
V0を検出速度Ｖより引き、第(5)式の偏差ｅ
（ｔ）を作り第(5)式を満たす制御量ｍ（ｔ）を
PID制御部４４で求めこの値をサイクロコンバー
タ４６に入れ、基準電圧Ｅnとｍ（ｔ）のt1時の
値ｍ（t1）との比により定る点弧角αを Sinα＝Ｅｎ／ｍ（ｔ１） より求めSCR４８に加えSCRによりモータを制
御する。
この時(5)式を前記のようにやや厳密に示せば
ｍ（ｔ）＝ＫP｛ｅ（ｔ）＋Ｅp∫ｅ（ｔ）dt
＋Ｉtｄｅ（ｔ）／ｄｔ｝ ………(6)
となりPID制御部４４は制御量ｍ（ｔ）を力に還
元してSCRにより電動機の速度変動除去に利用
出来しかも係数の関数を選び前記メータ速指の条
件等を加味さすことも可能となる。
元してSCRにより電動機の速度変動除去に利用
出来しかも係数の関数を選び前記メータ速指の条
件等を加味さすことも可能となる。
ハ 「発明の効果」
以上のようにPIDを引張試験機の引張速度の制
御に利用すると速度変動の真の原因たる力に誤差
を還元し変動の原因力を作用力より除去出来速度
を正しく一定に保つことができチヤツクや試料自
身の質量などによる誤差の少ない真の試料の弾性
率等の特性を検出することが出来る。
御に利用すると速度変動の真の原因たる力に誤差
を還元し変動の原因力を作用力より除去出来速度
を正しく一定に保つことができチヤツクや試料自
身の質量などによる誤差の少ない真の試料の弾性
率等の特性を検出することが出来る。
第１図は竪型引張試験機の機械構成説明図、第
２図は第１図の機械の電気制御回路のブロツク図
を示す。 図中、１０……試験機全体、１２……固定架
台、１４，１４……送りネジ、１６……クロスヘ
ツド、１８……モータ、２０，２２……歯車、２
４′，２４″……チヤツク、２６……試料、３０…
…回転計、４０……速度設定器、４２……マイコ
ン、４４……PID制御部、４６……サイクロコン
バーター、４８……SCR。
２図は第１図の機械の電気制御回路のブロツク図
を示す。 図中、１０……試験機全体、１２……固定架
台、１４，１４……送りネジ、１６……クロスヘ
ツド、１８……モータ、２０，２２……歯車、２
４′，２４″……チヤツク、２６……試料、３０…
…回転計、４０……速度設定器、４２……マイコ
ン、４４……PID制御部、４６……サイクロコン
バーター、４８……SCR。
Claims (1)
- １ クロスヘツド速度検出器と速度設定器と該検
出器の検出速度と設定速度の偏差分の比例、積
分、及び微分に比例する力の変動量を求めるPID
（比例、積分、微分）制御器と該力の変動を電動
機の電圧に負帰還するSCR（シリコンレクテイ
フアイヤ）とよりなり試料以外の測定機特性によ
る速度変動誤差をも除去することを特徴とする引
張試験機誤差除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14842580A JPS5772043A (en) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Removing method for tension tester error |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14842580A JPS5772043A (en) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Removing method for tension tester error |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5772043A JPS5772043A (en) | 1982-05-06 |
| JPS6148098B2 true JPS6148098B2 (ja) | 1986-10-22 |
Family
ID=15452502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14842580A Granted JPS5772043A (en) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Removing method for tension tester error |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5772043A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248493A (ja) * | 1987-04-03 | 1988-10-14 | Towa:Kk | 浄水器 |
| JPH028594U (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4802367A (en) * | 1986-12-09 | 1989-02-07 | Mts Systems Corporation | Tensile test controller |
| WO1988004418A1 (en) * | 1986-12-09 | 1988-06-16 | Mts Systems Corporation | Tensile test controller |
-
1980
- 1980-10-24 JP JP14842580A patent/JPS5772043A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248493A (ja) * | 1987-04-03 | 1988-10-14 | Towa:Kk | 浄水器 |
| JPH028594U (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5772043A (en) | 1982-05-06 |
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