JPH026347Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、真空チヤンバや圧力チヤンバ内での
材料試験時において、試験片に作用している真の
荷重を検出して試験片の負荷を正しく制御する為
の荷重補正装置に関する。

(ロ) 従来技術 一般に、第１図に示す如く、試験片Ｗを外気か
ら隔離されたチヤンバ１内に収容し、チヤンバ１
内の圧力を外気圧と異ならしめて試験を行う場
合、チヤンバ１を貫通するロツド２，２′の断面
積をそれぞれSa、試験片Ｗの断面積をSbとし、
チヤンバ１内圧力と外気圧との差圧をＰとすれ
ば、上下のロツド２および２′には互いに大きさ
が等しく、かつ、向きが反対の、 Fp＝Ｐ×（Sa−Sb） …(1) なる力が作用する。この逆向きの力は互いに相
殺し合うから、全体としてはつり合い、ロードセ
ル３によつては検出されない。しかし、試験片Ｗ
にはその両端にFpなる引張または圧縮荷重が作
用することになる。その結果ロードセル３による
荷重検出値F_Lは、実際に試験片Ｗに作用してい
る荷重F_Tに対して、 F_L＝F_T＋Fp …(2) の如くFpなる誤差が含まれる。従つて、例えば
チヤンバ１内を真空状態にして、所定の設定荷重
を試験片Ｗに作用させる場合、従来の試験機によ
れば、ロードセル３による荷重検出値は引張側に
Fpなる誤差を生じ、その検出値をそのまま負荷
機構にフイードバツクしていたため、、試験片Ｗ
には設定荷重に対してFp分だけ圧縮側にずれた
荷重が作用されてしまう。すなわち、例えば荷重
目標値を０にしてロードセル３の検出値をフイー
ドバツクしたとき、ロードセル３の検出値が０に
なるようピストン４が駆動制御されることになる
が、この状態において実際には試験片ＷにFpな
る荷重が作用していることになる。その為、従来
はその分あらかじめ設定荷重をずらすか、あるい
は誤差を無視して試験を行つており、試験結果の
信頼性、試験器の操作性等様々な問題を有してい
た。

(ハ) 目的 本考案は上記に鑑みてなされたもので、上述の
ようなチヤンバ内での材料試験時において、試験
片に作用している真の荷重を測定してフイードバ
ツクすることができ、もつて設定荷重を前もつて
ずらすことなく、また、チヤンバ内の圧力変動が
あつても、試験片には常に正確に設定荷重どうり
の荷重を作用させることのできる材料試験機の荷
重補正装置の提供を目的としている。

(ニ) 構成 本考案の特徴とするところは、チヤンバ内の圧
力を検出する圧力センサを設け、その圧力センサ
の出力から、上述のFpなる力を算出し、その値
を荷重検出器出力から減じて試験片に作用してい
る真の荷重を検出し、負荷機構の制御をその真の
荷重検出値によつて行うよう構成したことにあ
る。

(ホ) 実施例 以下、本考案実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は本考案実施例の構成図である。

外気から隔離されたチヤンバ１内の試験片Ｗ
は、チヤンバ１を貫通してロードセル３に連結さ
れたロツド２と、同じくチヤンバ１を貫通してア
クチユエータ５に連結されたロツド２′を介して、
アクチユエータ５によつて負荷が与えられる。ア
クチユエータ５は、図示しない油圧源からの作動
油流量を加減するサーボ弁６によつて駆動され、
サーボ弁６の操作信号はコントロールユニツト７
から供給される。コントロールユニツト７は、ロ
ードセル３による荷重検出値を荷重アンプ８を介
して導入し、あらかじめ設定された荷重目標値に
その荷重検出値をフイードバツクすることによ
り、上述の操作信号を得るよう構成されている。

チヤンバ１には、チヤンバ１内の圧力を検出す
る圧力センサ９が設けられ、その出力は圧力アン
プ１０によつて増巾された後、スイツチ１１を介
して荷重アンプ８の出力にフイードバツクされて
いる。この圧力センサ９および圧力アンプ１０に
よるチヤンバ１内圧力の検出値は、あらかじめ上
述の(1)式を満足するよう、すなわち、ロツド２，
２′の断面積Saと試験片Ｗの断面積Sbをあらかじ
め測定しておき、その差（Sa−Sb）に基づいて
圧力アンプ１０の増幅率を設定することにより、
チヤンバ１内圧力がＰなるとき圧力アンプ１０出
力がFpとなるよう校正されている。

従つて、チヤンバ１内の圧力を外気圧と異なら
しめて試験を行うとき、スイツチ１１を閉じるこ
とにより、コントロールユニツト７にフイードバ
ツクされる荷重検出値は、ロードセル３による見
掛けの荷重検出値F_Lから差圧に起因する荷重検
出値Fpが減じられた荷重値、すなわち(2)式より、
試験片Ｗに作用している真の荷重値F_Tとなる。

以上のような本考案の荷重補正装置は、真空
中、高圧中、各種雰囲気中での材料試験に供する
ことができ、大気圧中での試験時にはスイツチ１
１を開けておけばよい。また、負荷制御を荷重で
行なわない場合においても、スイツチ１１を閉じ
ることによつて、荷重検出データが真の荷重値と
なる。

(ヘ) 効果 以上説明したように、本考案によれば、フイー
ドバツクされる荷重検出値が供試体に作用してい
る真の荷重値となるので、常に設定荷重通りの荷
重が試験片に作用され、試験結果の信頼性が向上
する。また、従来のように設定荷重を前もつてず
らす必要がないとともに、チヤンバ内圧力の変動
にも自動的に追随するので、試験機の操作性が向
上される。更に、従来真空状態中での試験時に外
気圧との差圧に起因する検出荷重によつて、設定
荷重が０のときに負荷される圧縮荷重により、座
屈するようなテストピースでも試験が可能となつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はチヤンバ内での試験時における検出荷
重に係る作用説明図、第２図は本考案実施例の構
成図である。 １……チヤンバ、２，２′……チヤンバ貫通ロ
ツド、３……ロードセル、５……アクチユエー
タ、６……サーボ弁、７……コントロールユニツ
ト、９……圧力センサ、１０……圧力アンプ、１
１……スイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試験片を収容するチヤンバと、そのチヤンバか
   ら外方に貫通する貫通部材を介して試験片に負荷
   を与える負荷機構と、試験片に作用する荷重を検
   出する荷重検出器と、その荷重検出器による荷重
   検出値に基づいて上記負荷機構の動作信号を得る
   フイードバツク制御系を備えた試験機における補
   正装置であつて、上記チヤンバ内圧力を検出する
   圧力センサと、その圧力センサの出力をあらかじ
   め設定されている上記貫通部材と試験片の各断面
   積を用いて上記チヤンバ内圧力と外気圧との差に
   起因して試験片に作用する荷重に換算する演算手
   段と、その演算結果を上記フイードバツク制御系
   内に帰還させるループを有することを特徴とする
   材料試験機の荷重補正装置。