JPH04301741A - 材料試験機 - Google Patents
材料試験機Info
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- JPH04301741A JPH04301741A JP9174691A JP9174691A JPH04301741A JP H04301741 A JPH04301741 A JP H04301741A JP 9174691 A JP9174691 A JP 9174691A JP 9174691 A JP9174691 A JP 9174691A JP H04301741 A JPH04301741 A JP H04301741A
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特にゴムのような粘弾
性の高い供試体を荷重試験するのに適する材料試験機に
関する。
性の高い供試体を荷重試験するのに適する材料試験機に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来における電気油圧式材料試
験機を示す概略構成図である。図４において、１はゴム
あるいはやわらかいプラスチックのような粘弾性の高い
供試体ＳＰに圧縮荷重または引張荷重などを負荷する試
験機本体であり、この試験機本体１は負荷枠２を備える
。負荷枠２は、基台３上に立設した一対の支柱４と、こ
の支柱４に上下移動可能に取り付けたクロスヘッド５か
ら構成される。クロスヘッド５の中間部には、上部治具
６がロードセル７を介して吊下状態に取り付けられてい
る。なお、４ａは支柱４の上端に横架されたクロスヨ−
クである。
験機を示す概略構成図である。図４において、１はゴム
あるいはやわらかいプラスチックのような粘弾性の高い
供試体ＳＰに圧縮荷重または引張荷重などを負荷する試
験機本体であり、この試験機本体１は負荷枠２を備える
。負荷枠２は、基台３上に立設した一対の支柱４と、こ
の支柱４に上下移動可能に取り付けたクロスヘッド５か
ら構成される。クロスヘッド５の中間部には、上部治具
６がロードセル７を介して吊下状態に取り付けられてい
る。なお、４ａは支柱４の上端に横架されたクロスヨ−
クである。
【０００３】基台３の内側には、負荷用の油圧シリンダ
式アクチュエータ８が上部治具６の軸線に一致して設置
されている。アクチュエータ８のピストンロッド８ａの
先端には下部治具９が取り付けられており、この下部治
具９と上部治具６間に供試体ＳＰがセットされる。１０
はアクチュエータ８に供給される作動油を制御するサー
ボバルブである。
式アクチュエータ８が上部治具６の軸線に一致して設置
されている。アクチュエータ８のピストンロッド８ａの
先端には下部治具９が取り付けられており、この下部治
具９と上部治具６間に供試体ＳＰがセットされる。１０
はアクチュエータ８に供給される作動油を制御するサー
ボバルブである。
【０００４】試験機本体１のフィードバック制御系は、
任意の振幅および任意周波数（５０〜３００Ｈｚ，また
はそれ以上）の設定信号ａを発生する設定信号発生装置
１１と、ロードセル７が検出した荷重信号ｂを増幅する
増幅器１２と、設定信号ａと検出信号ｂとの偏差を求め
る加算器１３と、この偏差信号ｃを増幅してサーボバル
ブ１０に加えるサーボアンプ１４とを有する。
任意の振幅および任意周波数（５０〜３００Ｈｚ，また
はそれ以上）の設定信号ａを発生する設定信号発生装置
１１と、ロードセル７が検出した荷重信号ｂを増幅する
増幅器１２と、設定信号ａと検出信号ｂとの偏差を求め
る加算器１３と、この偏差信号ｃを増幅してサーボバル
ブ１０に加えるサーボアンプ１４とを有する。
【０００５】このように構成された従来の材料試験機に
おいて、供試体ＳＰの試験に適する設定指令が設定信号
発生装置１１に入力されると、設定信号発生装置１１か
らは所定周波数，所定振幅の設定信号ａが発生し、この
設定信号ａは加算器１３に入力される。加算器１３では
、設定信号ａと検出信号ｂとの偏差を算出し、その偏差
信号ｃをサーボアンプ１４により増幅してサーボバルブ
１０に入力する。サーボバルブ１０はその信号に比例し
た流量の作動油をアクチュエータ８に供給することによ
り、アクチュエータ８を設定信号に応じた周期およびス
トロークで往復動させ、上，下治具６，９間の供試体Ｓ
Ｐに繰り返し荷重をかけて供試体ＳＰを試験する。
おいて、供試体ＳＰの試験に適する設定指令が設定信号
発生装置１１に入力されると、設定信号発生装置１１か
らは所定周波数，所定振幅の設定信号ａが発生し、この
設定信号ａは加算器１３に入力される。加算器１３では
、設定信号ａと検出信号ｂとの偏差を算出し、その偏差
信号ｃをサーボアンプ１４により増幅してサーボバルブ
１０に入力する。サーボバルブ１０はその信号に比例し
た流量の作動油をアクチュエータ８に供給することによ
り、アクチュエータ８を設定信号に応じた周期およびス
トロークで往復動させ、上，下治具６，９間の供試体Ｓ
Ｐに繰り返し荷重をかけて供試体ＳＰを試験する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ゴムのよう
な粘弾性の高い供試体は、応力が小さく変形し易いため
、設定信号ａと検出信号ｂとの間には、図５の（ａ）に
示すようにψに相当する位相遅れが生じる。これに伴い
偏差信号ｃも図５の（ｂ）に示すように振動し、供試体
ＳＰにかかる実荷重が初期の設定荷重からずれてしまう
。すなわち、図５の（ｂ）に示す波形の偏差信号によっ
て検出信号（実荷重信号）の上限値および下限値レベル
が図５の（ａ）の破線に示すように変化し、設定振幅レ
ベルで荷重試験ができなくなってしまう。また、位相遅
れが大きくなって、１８０°近くになると、試験機本体
のフィードバック制御ができなくなるという問題があっ
た。
な粘弾性の高い供試体は、応力が小さく変形し易いため
、設定信号ａと検出信号ｂとの間には、図５の（ａ）に
示すようにψに相当する位相遅れが生じる。これに伴い
偏差信号ｃも図５の（ｂ）に示すように振動し、供試体
ＳＰにかかる実荷重が初期の設定荷重からずれてしまう
。すなわち、図５の（ｂ）に示す波形の偏差信号によっ
て検出信号（実荷重信号）の上限値および下限値レベル
が図５の（ａ）の破線に示すように変化し、設定振幅レ
ベルで荷重試験ができなくなってしまう。また、位相遅
れが大きくなって、１８０°近くになると、試験機本体
のフィードバック制御ができなくなるという問題があっ
た。
【０００７】本発明の目的は、供試体に対する実荷重の
上，下限値レベルを初期の設定振幅レベルに安定して制
御することができる材料試験機を提供することにある
上，下限値レベルを初期の設定振幅レベルに安定して制
御することができる材料試験機を提供することにある
【
０００８】
０００８】
【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１により本発明を説明すると、本発明は、供試体ＳＰを
負荷するアクチュエータ８と、供試体ＳＰを負荷すると
きに変動する物理量を検出する検出手段１００と、任意
振幅および任意周波数の設定信号ａを発生する設定信号
発生手段１１０と、設定信号ａと検出信号ｂとの偏差信
号によりアクチュエータ８を駆動制御する駆動制御手段
１２０とを有する材料試験機に適用される。そして、上
記目的は、検出信号ｂの上，下限値を検出する上下限値
検出手段１３０と、検出信号ｂの上，下限値と設定信号
ａの基準上，下限値とを比較しそれぞれの差信号を出力
する差信号出力手段１４０とを有し、この差信号を設定
信号発生手段１１０に加えることにより設定信号ａの上
，下限値を修正することにより、達成できる。
１により本発明を説明すると、本発明は、供試体ＳＰを
負荷するアクチュエータ８と、供試体ＳＰを負荷すると
きに変動する物理量を検出する検出手段１００と、任意
振幅および任意周波数の設定信号ａを発生する設定信号
発生手段１１０と、設定信号ａと検出信号ｂとの偏差信
号によりアクチュエータ８を駆動制御する駆動制御手段
１２０とを有する材料試験機に適用される。そして、上
記目的は、検出信号ｂの上，下限値を検出する上下限値
検出手段１３０と、検出信号ｂの上，下限値と設定信号
ａの基準上，下限値とを比較しそれぞれの差信号を出力
する差信号出力手段１４０とを有し、この差信号を設定
信号発生手段１１０に加えることにより設定信号ａの上
，下限値を修正することにより、達成できる。
【０００９】
【作用】設定信号発生手段１１０からの設定信号ａによ
りアクチュエータ８が動作を開始すると、上下限値検出
手段１３０が検出信号ｂからその振幅の上，下限値を検
出する。そして差信号出力手段１４０は検出信号ｂの上
，下限値と設定信号ａの基準上，下限値とを比較し、そ
の差信号を設定信号発生手段１１０に入力する。これに
よって、設定信号ａの振幅を修正し、供試体ＳＰに所望
の負荷をかけることができる。
りアクチュエータ８が動作を開始すると、上下限値検出
手段１３０が検出信号ｂからその振幅の上，下限値を検
出する。そして差信号出力手段１４０は検出信号ｂの上
，下限値と設定信号ａの基準上，下限値とを比較し、そ
の差信号を設定信号発生手段１１０に入力する。これに
よって、設定信号ａの振幅を修正し、供試体ＳＰに所望
の負荷をかけることができる。
【００１０】
【実施例】図２は、本発明の一実施例を示す全体の構成
図である。図において、図４と同一の部分には同一の符
号を付してその構成説明を省略し、図４と異なる部分を
重点に説明する。
図である。図において、図４と同一の部分には同一の符
号を付してその構成説明を省略し、図４と異なる部分を
重点に説明する。
【００１１】図２からも明らかなように図４と異なる点
は、設定信号発生装置１１がオペレータ等による設定指
令に応じて設定された所定振幅および所定周波数の初期
設定信号ａを発生するとともに、この設定信号ａの振幅
の上，下限値を基準の上限値Ｐｓｒおよび下限値Ｐｄｒ
として保持し出力する機能を備えていることと、検出信
号ｂの上限値Ｐｓｂおよび下限値Ｐｄｂを検出する上下
限値検出回路１５と、設定信号発生装置１１からの初期
設定信号ａに対応する上，下限値Ｐｓｒ，Ｐｄｒと、上
下限値検出回路１５で検出した上，下限値Ｐｓｂ，Ｐｄ
ｂとを比較し、その差から設定信号の振幅制御用の信号
を生成して設定信号発生装置１１に出力する比較回路１
６とを設けたところにある。
は、設定信号発生装置１１がオペレータ等による設定指
令に応じて設定された所定振幅および所定周波数の初期
設定信号ａを発生するとともに、この設定信号ａの振幅
の上，下限値を基準の上限値Ｐｓｒおよび下限値Ｐｄｒ
として保持し出力する機能を備えていることと、検出信
号ｂの上限値Ｐｓｂおよび下限値Ｐｄｂを検出する上下
限値検出回路１５と、設定信号発生装置１１からの初期
設定信号ａに対応する上，下限値Ｐｓｒ，Ｐｄｒと、上
下限値検出回路１５で検出した上，下限値Ｐｓｂ，Ｐｄ
ｂとを比較し、その差から設定信号の振幅制御用の信号
を生成して設定信号発生装置１１に出力する比較回路１
６とを設けたところにある。
【００１２】次に動作について説明する。設定信号発生
装置１１から発生する初期の設定信号ａが加算器１３お
よびサーボアンプ１４を通してサーボバルブ１０に入力
されると、サーボバルブ１０はその信号に比例した流量
の作動油をアクチュエータ８に供給する。これによりア
クチュエータ８は初期設定信号ａに応じた周期およびス
トロークで往復動作を開始するとともに、供試体ＳＰに
圧縮および引張荷重を繰り返し負荷する。アクチュエー
タ８の往復動作により供試体ＳＰにかかる荷重はロード
セル７により検出され、その検出信号ｂは加算器１３お
よび上下限値検出回路１５に入力される。加算器１３は
設定信号ａと検出信号ｂとの偏差を算出し、その偏差信
号ｃをサーボアンプ１４を通してサーボバルブ１０に入
力する。
装置１１から発生する初期の設定信号ａが加算器１３お
よびサーボアンプ１４を通してサーボバルブ１０に入力
されると、サーボバルブ１０はその信号に比例した流量
の作動油をアクチュエータ８に供給する。これによりア
クチュエータ８は初期設定信号ａに応じた周期およびス
トロークで往復動作を開始するとともに、供試体ＳＰに
圧縮および引張荷重を繰り返し負荷する。アクチュエー
タ８の往復動作により供試体ＳＰにかかる荷重はロード
セル７により検出され、その検出信号ｂは加算器１３お
よび上下限値検出回路１５に入力される。加算器１３は
設定信号ａと検出信号ｂとの偏差を算出し、その偏差信
号ｃをサーボアンプ１４を通してサーボバルブ１０に入
力する。
【００１３】一方、上下限値検出回路１５では、例えば
検出信号ｂの一周期毎に検出信号の振幅の上限値Ｐｓｂ
および下限値Ｐｄｂを検出して比較回路１６に出力する
。比較回路１６では、検出信号ｂの上，下限値Ｐｓｂ，
Ｐｄｂと初期設定信号に対応する基準の上，下限値Ｐｓ
ｒ，Ｐｄｒとを比較することにより、上限値差信号Ｓ１
および下限値差信号Ｓ２を送出する。この上限および下
限用の差信号Ｓ１，Ｓ２が設定信号発生装置１１に入力
されると、これから発生する設定信号ａの振幅の上限値
レベルおよび下限値レベルが増加または減少する方向に
制御される。
検出信号ｂの一周期毎に検出信号の振幅の上限値Ｐｓｂ
および下限値Ｐｄｂを検出して比較回路１６に出力する
。比較回路１６では、検出信号ｂの上，下限値Ｐｓｂ，
Ｐｄｂと初期設定信号に対応する基準の上，下限値Ｐｓ
ｒ，Ｐｄｒとを比較することにより、上限値差信号Ｓ１
および下限値差信号Ｓ２を送出する。この上限および下
限用の差信号Ｓ１，Ｓ２が設定信号発生装置１１に入力
されると、これから発生する設定信号ａの振幅の上限値
レベルおよび下限値レベルが増加または減少する方向に
制御される。
【００１４】すなわち、初期設定信号ａと検出信号ｂと
の差信号が図５の（ｂ）に示すような波形の偏差信号に
なることによって、検出信号ｂが図５の（ａ）の破線に
示す波形になると、比較回路１６から比較結果に応じた
上限値差信号Ｓ１および下限値差信号Ｓ２が発生するか
ら、この差信号が設定信号発生装置１１に加えられると
、設定信号発生装置１１では、これから出力される設定
信号ａの振幅を図３の破線に示すように差信号に応じて
修正する。したがって、図３の破線に示すように修正さ
れた設定信号ａを加算器１３およびサーボアンプ１４を
通してサーボバルブ１０に入力し、アクチュエータ８を
動作すれば、ロードセル７により検出される検出信号ｂ
は図３に示すように初期設定信号（図３の実線で示す波
形に相当）に一致した波形となり、実荷重も初期の設定
振幅レベルに安定して制御することができる。
の差信号が図５の（ｂ）に示すような波形の偏差信号に
なることによって、検出信号ｂが図５の（ａ）の破線に
示す波形になると、比較回路１６から比較結果に応じた
上限値差信号Ｓ１および下限値差信号Ｓ２が発生するか
ら、この差信号が設定信号発生装置１１に加えられると
、設定信号発生装置１１では、これから出力される設定
信号ａの振幅を図３の破線に示すように差信号に応じて
修正する。したがって、図３の破線に示すように修正さ
れた設定信号ａを加算器１３およびサーボアンプ１４を
通してサーボバルブ１０に入力し、アクチュエータ８を
動作すれば、ロードセル７により検出される検出信号ｂ
は図３に示すように初期設定信号（図３の実線で示す波
形に相当）に一致した波形となり、実荷重も初期の設定
振幅レベルに安定して制御することができる。
【００１５】また、供試体ＳＰの性状によって設定信号
ａと検出信号ｂ間に生じる位相遅れが１８０°近くにな
った場合、両者の偏差信号ｃは図５の（ｂ）と逆の波形
になるが、この場合は、上記の場合と逆に設定信号ａの
振幅を減少させる方向に修正すれば、実荷重が初期の設
定振幅レベルと一致する安定した負荷試験が可能になる
。
ａと検出信号ｂ間に生じる位相遅れが１８０°近くにな
った場合、両者の偏差信号ｃは図５の（ｂ）と逆の波形
になるが、この場合は、上記の場合と逆に設定信号ａの
振幅を減少させる方向に修正すれば、実荷重が初期の設
定振幅レベルと一致する安定した負荷試験が可能になる
。
【００１６】このような本実施例においては、ゴムのよ
うな粘弾性の高い供試体の負荷試験におけるフィードバ
ック制御時に、設定信号と検出信号間に大きな位相遅れ
が生じても、供試体に対する実荷重の上，下限値レベル
が変動するようなことがなく、初期の設定レベルに安定
に制御することができる。また、初期設定信号の振幅を
、初期設定信号の基準上，下限値と検出信号の上下限値
との差に応じて増減し修正するようになっているから、
位相遅れの大きさに関係なく安定した振幅制御およびフ
ィードバック制御が可能になる。
うな粘弾性の高い供試体の負荷試験におけるフィードバ
ック制御時に、設定信号と検出信号間に大きな位相遅れ
が生じても、供試体に対する実荷重の上，下限値レベル
が変動するようなことがなく、初期の設定レベルに安定
に制御することができる。また、初期設定信号の振幅を
、初期設定信号の基準上，下限値と検出信号の上下限値
との差に応じて増減し修正するようになっているから、
位相遅れの大きさに関係なく安定した振幅制御およびフ
ィードバック制御が可能になる。
【００１７】なお、上記実施例では、荷重制御の場合に
ついて述べたが、変位制御でも同様にできる。さらには
、トルク，加速度，速度を正弦波的に制御する試験にも
本発明を適用できる。
ついて述べたが、変位制御でも同様にできる。さらには
、トルク，加速度，速度を正弦波的に制御する試験にも
本発明を適用できる。
【００１８】上記の実施例において、ロードセル７が検
出手段１００を、設定信号発生装置１１が設定信号発生
手段１１０を、サーボバルブ１０，増幅器１２，加算器
１３およびサーボアンプ１４が駆動制御手段１２０を、
上下限値検出回路１５が上下限値検出手段１３０を、比
較回路１６が差信号出力手段１４０をそれぞれ構成する
。
出手段１００を、設定信号発生装置１１が設定信号発生
手段１１０を、サーボバルブ１０，増幅器１２，加算器
１３およびサーボアンプ１４が駆動制御手段１２０を、
上下限値検出回路１５が上下限値検出手段１３０を、比
較回路１６が差信号出力手段１４０をそれぞれ構成する
。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、設
定信号の基準上，下限値と各種物理量を示す検出信号の
上，下限値との差信号により、設定信号の振幅を修正す
るようにしたから、設定信号とフィードバックされる検
出信号との間の位相差に関係なく上記物理量の上，下限
レベルを初期の設定振幅レベルに安定に制御することが
できる。
定信号の基準上，下限値と各種物理量を示す検出信号の
上，下限値との差信号により、設定信号の振幅を修正す
るようにしたから、設定信号とフィードバックされる検
出信号との間の位相差に関係なく上記物理量の上，下限
レベルを初期の設定振幅レベルに安定に制御することが
できる。
【図１】クレームに対応する材料試験機のブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明の一実施例を示す全体の構成図である。
【図３】本実施例における動作説明用の波形図である。
【図４】従来における材料試験機の構成図である。
【図５】従来における動作説明用の波形図である。
ＳＰ 供試体
１ 試験機本体
２ 負荷枠
７ ロードセル
８ アクチュエータ
１０ サーボバルブ
１１ 設定信号発生装置
１２ 増幅器
１３ 加算器
１４ サーボアンプ
１５ 上下限値検出回路
１６ 比較回路
１００ 検出手段
１１０ 設定信号発生手段
１２０ 駆動制御手段
１３０ 上下限値検出手段
１４０ 差信号出力手段
Claims (1)
- 【請求項１】 供試体を負荷するアクチュエータと、
前記供試体を負荷するときに変化する物理量を検出する
検出手段と、任意振幅および任意周波数の設定信号を発
生する設定信号発生手段と、前記設定信号と前記物理量
の検出信号との偏差信号により前記アクチュエータを駆
動制御する駆動制御手段とを有する材料試験機において
、前記検出信号の上，下限値を検出する上下限値検出手
段と、前記検出信号の上，下限値と前記設定信号の基準
上，下限値とを比較し、それぞれの差信号を出力する差
信号出力手段とを有し、前記設定信号発生手段に前記差
信号を加えることにより設定信号の上，下限値を修正す
ることを特徴とする材料試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9174691A JPH04301741A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 材料試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9174691A JPH04301741A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 材料試験機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301741A true JPH04301741A (ja) | 1992-10-26 |
Family
ID=14035101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9174691A Pending JPH04301741A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04301741A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396804A (en) * | 1993-10-12 | 1995-03-14 | Gas Research Institute | Apparatus and method for force-controlled fatigue testing |
| US9291861B2 (en) | 2011-06-08 | 2016-03-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Liquid crystal display |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP9174691A patent/JPH04301741A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396804A (en) * | 1993-10-12 | 1995-03-14 | Gas Research Institute | Apparatus and method for force-controlled fatigue testing |
| US9291861B2 (en) | 2011-06-08 | 2016-03-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Liquid crystal display |
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