JPS6153546A - 熱疲労試験装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テストピースに所定の温度変化を与えて熱疲
労を試験する熱疲労試験装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の熱疲労試験装置は、通常の引張圧縮疲労試験等
に使用される試験機のテストピース取付部に温度調節機
構を有した加熱装置を装備して構成されている。この加
熱装置としては、普通、高周波加熱方式のものが使用さ
れている。この方式のものは、高周波電流により温度調
節して節単に所定の温度変化をテストピースに与えるこ
とができる。

蒸気タービン等のように機械的な衝′！えとともに温度
変化による熱衝撃を受けるものに使用される材料の疲労
試験では、テストピースに作用する荷重と温度変化との
間に所定の相関関係をもたせて試験を行う必要があるが
、上述の高周波加熱方式のものではこのような温度変化
を与えることは非常に困難である。

すなわち、テストピースに作用する荷重変化に追従させ
て温度変化を与えるとき、荷重変化が急激であるため、
温度変化がこれに追従できず、温度変化に遅れを生して
しまう。特に、温度下降時では自然冷却によるため、所
望の温度下降速度を得ることができない。

そこで、上述のような疲労試験を行う場合には、温度下
降時に冷却用空気をテストピースに吹き付けていた。こ
のとき、複数の電磁弁を使用し、該電磁弁の開く個数に
より冷却用空気の流量調節を行っていた。

しかし、流量調節は階段状に行われるため、温度変化の
遅れを可及的に少なくして試験精度を向上することは困
難で、仮りに実施しようとすれば多数の電磁弁が必要と
なったり、その制御が複雑となったりしてコスト高とな
る問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、コスト高とならずに試験精度を向上させ
ることができる熱疲労試験装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、温度調節手段を具備
した加熱装置を有し、該加熱装置によりテストピースに
所定の温度変化を与えて熱疲労を試験する熱疲労試験装
置において、前記テストピースを冷却する冷却用流体の
流量調節を行うサーボ弁と、前記テストピースの温度を
検出する温度センサと、該温度センサの検出信号と目標
温度波形信号とから温度下降時における温度偏差量を求
めて該温度偏差量に対応して前記サーボ弁をｉｉｌ＋御
する制御手段と、該制御手段に設けられて温度が下降す
るに従って冷却用流体の流量を多くするように温度偏差
量信号を補償する？１１１償回路とを装備してなること
を特徴としている。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の熱疲労試験装置の一例を示している。

図中符号Ｔはテストピースで、その一端が油圧シリンダ
１のピストン２にチャック３ａを介して連結されている
と共に、その他端がロードセル４にチャック３ｂを介し
て連結されている。

油圧シリンダ１を動作させてピストン２を第１図に示す
矢印Ａ、Ｂ方向に移動させることにより、テストピース
Ｔに引張・圧縮荷重が作用する。

テストピースＴの周囲には、これを囲繞するようにして
高周波コイル５が巻回されている。この周波コイル５に
は、高周波電流を制御して加熱温度を調節する温度調節
器５ａが設けられている。

高周波コイル５の周囲には、第２図に示すように、該高
周波コイル５及びテストピースＴに冷却用空気を吹き付
けるノズル６が配置されている。

このノズル６に冷却用空気を送る流路７には流量を連続
的に調節するサーボ弁８が設けられている。

テストピースＴには、熱電対からなる温度センサ９が取
付けられる。この温度センサ９の出力はアンプ１０で増
幅されて制御手段１１に入力される。

制御３１１手段１１は、温□度波形設定器１２で設定し
た目標温度波形と温度センサ９から入力した検出信号と
から温度下降時における温度偏差量を求める手段と、サ
ーボアンプ１３とを具備し、温度偏差■に応じて該サー
ボアンプ１３からサーボ弁８に制御信号を出力する。す
なわち、目標温度との偏差が大きい場合には冷却用空気
の流量を多くするようにサーボ弁８に制御信号を出力し
、偏差が小さい場合には冷却用空気の流量を少なくする
ようにサーボ弁８に制御信号を出力する。

制御手段１１には補償回路１４が設げられている。この
補償回路１４は、温度下降開始時（高温時）と温度下降
終了時（低温時）とでは同じ温度偏差量でも該偏差量を
是正する冷却用空気の流量が異なるため、温度に従って
偏差量信号を袖（賞して目標温度と一致させる。すなわ
ち、温度下降開始時には高周波コイル５．テストピース
Ｔと冷却用空気との温度差が大きく温度偏差量を是正す
るのに少量の空気ですむが、温度が下降するに従って高
周波コイル５、テストピースＴと冷却用空気との温度差
が小さく温度偏差量を是正するのに多量の空気を必要と
するため、温度の下降に従って冷却用空気の流量が多く
なるように偏差量信号を袖（賞して目標温度と一致させ
る。

次に上記実施例の作用を説明する。

テス］・ピースＴに作用させる引張・圧縮荷重と所定の
相関関係をもつ温度波形を温度波形設定器１２に設定し
て、油圧シリンダｌ、高周波コイル５を運転する。この
運転に際し、温度波形設定器１２の目標温度波形信号を
温度調節器５ａに出力して、該信号に応じて高周波コイ
ル５に通電される高周波電流を制御する。また、該目標
温度波形信号を制御手段１１に出力し、該制御手段１１
で温度センサ６からの検出信号と比較して、温度下降時
における目標温度との偏差量を求め、該偏差量を補償回
路１４で補償してサーボ弁８を制御する。

これにより、テストピースＴは油圧シリンダ１から機械
的な衝撃を受けると同時に、高周波コイル５、ノズル６
から温度変化による熱衝撃を受ける。このとき、補償回
路１４で温度偏差量が補償されるため、目標温度波形と
ほぼ等しい温度変化をテストピースＴに与えることがで
きる。この補償回路１４がないときには、第３図の点線
で示すように、温度下降開始時付近では目標温度よりも
下がりすぎ、温度下降終了時（＝Ｊ近では目標温度より
も高く、目標温度まで下がるのに時間遅れを生ずる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、サーボ弁を使用し
て冷却用流体（空気）の流量を連続的に調節するように
し、しかも補償回路によって温度下降時における目標温
度と実際の温度との温度偏差量を補償し、温度が下降す
るに従って冷却用流体の゛流量を多くするようにサーボ
弁を制御するので、複数の電磁弁を用いた場合よりもコ
スト高とならずに試験精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すもので、第１図は全体の
ブロック図、第２図は冷却用空気を吹きイ」けるノズル
の配置を示す説明図、第３図は温度波形を示すグラフで
ある。 Ｔ・・・テストピース、６・・・ノズル、８・・・サー
ボ弁、９・・・温度センサ、１１・・・制御手段、１３
・・・サーボアンプ、１２・・・温度波形設定器、１４
・・・補償回路。 特　許　出　願　人　　株式会社鷺宮製作所代　理　人
　瀧野　秀雄 第２図　　　　゛″１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温度調節手段を具備した加熱装置を有し、該加熱装置に
   よりテストピースに所定の温度変化を与えて熱疲労を試
   験する熱疲労試験装置において、前記テストピースを冷
   却する冷却用流体の流量調節を行うサーボ弁と、前記テ
   ストピースの温度を検出する温度センサと、該温度セン
   サの検出信号と目標温度波形信号とから温度下降時にお
   ける温度偏差量を求めて該温度偏差量に対応して前記サ
   ーボ弁を制御する制御手段と、該制御手段に設けられて
   温度が下降するに従って冷却用流体の流量を多くするよ
   うに温度偏差量信号を補償する補償回路とを装備してな
   ることを特徴とする熱疲労試験装置。