JPH0442765Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、液圧アクチユエータを負荷装置とし
た材料試験機に関し、特にアクチユエータを流量
制御型のサーボ弁によつて駆動するものに関す
る。

［従来の技術］ 液圧アクチユエータを負荷装置として備えた材
料試験機では、アクチユエータを流量制御型サー
ボ弁、圧力制御型サーボ弁、圧力・流量制御型サ
ーボ弁等によつて駆動している。また、クローズ
ドループでサーボ弁を使用する方法も採用されて
いる。

［考案が解決しようとする問題点］ オープンループでバルブの開度に応じて流量を
制御する流量制御型サーボ弁を使用する場合は、
第２図イに示すように操作つまみの操作量に１対
１の割合で制御信号を出力し操作部の操作角と比
例した流量が与えられる。そのため零点（ホール
ド位置）付近での調節が難しく一般的に負荷シリ
ンダ内の圧力を制御することは非常に困難である
という問題点があつた。また、圧力制御型サーボ
弁を使用する場合は、ラムストロークを移動させ
る場合に流量が不足するという問題点があつた。
圧力・流量制御型サーボ弁は両者を制御しうる点
都合がよいが非常に高価であるという問題点があ
つた。

クローズドループでサーボ弁を使用する場合
は、フイードバツク信号としてストローク信号を
用いた場合に荷重値をコントロールすることが困
難となる。フイードバツク信号として、荷重が加
わるまではストローク信号を用い、荷重が加わつ
た場合には荷重信号に切換えて用いる場合では、
試験片が塑性域に達した場合に制御不能となると
いう問題点があつた。

そこで本考案は上記のように各種サーボ弁にお
けるそれぞれ問題点を考慮してなされたものであ
り、一般によく使用される流量制御型のサーボ弁
を使用した場合でも圧力制御を容易に行なうこと
ができる材料試験機を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は上記問題点を解決するために次のよう
な構成を採用した。

すなわち、本考案にかかる材料試験機は、液圧
アクチユエータを負荷装置とし、操作部の操作量
に応じて出力されるバルブ開度信号によつて制御
される流量制御型のサーボ弁によりアクチユエー
タを駆動するようにした材料試験機であつて、サ
ーボ弁のスリーブポート穴の形状を端部側の開口
面積が小さく中央部の開口面積がこれよりも大き
くなるような形状とするとともに、操作部の零点
付近で操作量の変化に対し出力のバルブ開度信号
の変化を小さくする信号変換手段を設けたことを
特徴としている。

［作用］ サーボ弁のスリーブポート穴の形状を端部側の
開口面積が中央よりも小さい形状にすることによ
つて、サーボ弁の入力電流に対し出力流量の特性
を入力電流が小さい範囲で変化量が小さくなる特
性とすることができる。また、信号変換手段によ
つて操作部の零点付近では操作量の変化に対し出
力のバルブ開度信号の変化が他の部分におけるよ
りも小さくなるので、零点付近における出力の微
調節が容易となる。これら出力流量特性の変更と
操作部の微調節が容易となることによつて圧力制
御が精度よく行なわれる。

［実施例］ 第１図は本考案の実施例である材料試験機の構
成を示すブロツク図である。試験片１はテーブル
２，３の図示しないチヤツクによつて保持され
る。下側テーブル３はアクチユエータ５のラム６
に接続されており、ラム６の動きに連動して上下
動する。アクチユエータ５の駆動は、油圧ポンプ
９から送られてくる圧油を流量制御型サーボ弁８
で制御することによつて行なわれる。試験片１の
変位は、アクチユエータ５のラム６の変位として
ラムストローク検出器１０によつて検出され、ス
トローク検出信号はCPUを中心に構成された入
出力装置１４に入力され、ストローク値が求めら
れる。また、試験片１への荷重は、荷重検出器１
２によつて検出され、荷重検出信号はロードアン
プ１３で増幅され、入出力装置１４へ入力されて
荷重値がCPUの演算処理によつて求められる。
演算結果は表示装置２２で表示される。

一方入出力装置１４へはバルブ開度設定つまみ
１６の操作角に比例して出力される電圧信号が入
力する。入出力装置１４には、この入力電圧を
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１７と、Ａ／Ｄ変換
器１７から出力されるデイジタルの設定信号を第
２図ロに示すように設定つまみ１６の零点付近で
変化量が他の部分よりも小さくなるように変換し
て出力する変換回路１８と、変換回路１８で変換
された出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器１９が設けられている。変換回路１８から
出力された出力信号はＤ／Ａ変換器１９を経てア
ナログ信号としてサーボアンプ２０に供給され、
サーボ弁８を開閉操作する。

変換回路１８は、ROM、RAM等によつて構
成され、入出力装置１４のCPUの処理によつて
ソフトウエアで変換操作が行なわれるようになつ
ている。変換回路１８は上記したように第２図イ
に示す設定つまみ１６からの線形の出力信号を、
同図ロに示すように非線形に変換し、サーボ弁８
によつて調節される油の流量も同図に示すような
特性曲線に従つて変化することになる。

また、第４図に示す流量制御型サーボ弁８のス
リーブ３０のポート穴３３の形状が第５図に示す
ように、端部側の開口面積が中央部の開口面積も
小さい形状、例えば等脚台形状に形成されてい
る。このようなポート穴の形状にすることで、第
６図イに示す従来の出力流量の線形特性が、同図
ロに示すように入力電流の零付近で出力流量が小
さくなる非線形特性となる。図中、４０はスプー
ル、４１はコイルボビン、４２はノズル、４３は
フイールドバツクばね、４４はアマチユア、４５
はヨークである。

本考案にかかる材料試験機は、上記したように
バルブ開度つまみ１６の零点付近における出力の
微調節が容易になるように変換されるとともに、
サーボ弁のスリーブポート穴の形状を変更して調
節入力信号の零付近で出力流量を小さくするよう
にしてあるので、これら両方の効果によつて流量
制御型サーボ弁を使用する場合でも圧力制御を行
なうことができる。

上記した構成において、シリンダ内の圧力変
化、油温変化等が生じた場合、サーボ弁のリーク
量が変化する。この場合あらかじめ変換回路によ
つて制御信号を変換し圧力制御可能としたつまみ
の操作角度を越えた位置で荷重のホールドをとら
なければならない時に対処できなくなる。そこ
で、第３図に示すように変換回路１８であらかじ
めバルブのリーク量を補正量に加算するようにし
ておけば、圧力制御を行ないうる操作角の範囲で
荷重のホールドを行なうことができる。リーク補
正量は、最大負荷時の補正量を最大値とし、荷重
値に比例するように演算によつて求めておけばよ
い。

上記したように本考案の材料試験機は、オープ
ンループ制御でバルブの開度によつて流量を制御
する流量制御型サーボ弁を使用して構成されてい
るが、ラムストロークの変位制御のみならず圧力
制御も行なうことができる。また、従来クローズ
ドループ方式を用いて使用する場合には、オープ
ンループで行なうバルブ開度方式のものに手動操
作用の弁を併用していたが、本実施例機によれば
一つのサーボ弁によつてバルブ開度方式およびク
ローズドループ方式（荷重制御、ストローク制
御、歪制御）の両方の方式を採用することができ
る。

［考案の効果］ 上記説明から明らかなように、本考案にかかる
材料試験機によれば、液圧アクチユエータを流量
制御型サーボ弁で駆動しているにもかかわらず、
変位制御のほか圧力制御も行なうことができるよ
うになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成を示すブロツク
図、第２図イ，ロはバルブ開度設定つまみの操作
角に応じて線形出力される信号が零付近で非線形
に変換される出力特性を示す図、第３図は変形実
施例における変換信号の出力特性を示す図、第４
図はサーボ弁の構造を示す図、第５図はスリーブ
ポート穴が変更されることを説明する図、第６図
イ，ロはサーボ弁のスリーブポート穴変更前、変
更後の出力流量特性を示す図である。 ５……アクチユエータ、６……ラム、８……流
量制御型サーボ弁、９……油圧ポンプ、１４……
入出力装置、１６……バルブ開度設定つまみ、１
７……Ａ／Ｄ変換器、１８……変換回路、１９…
…Ｄ／Ａ変換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液圧アクチユエータを負荷装置とし、操作部の
   操作量に応じて出力されるバルブ開度信号によつ
   て制御される流量制御型のサーボ弁によりアクチ
   ユエータを駆動するようにした材料試験機であつ
   て、サーボ弁のスリーブポート穴の形状を端部側
   の開口面積が小さく中央部の開口面積がこれより
   も大きくなるような形状とするとともに、操作部
   の零点付近で操作量の変化に対し出力のバルブ開
   度信号の変化を小さくする信号変換手段を設けた
   ことを特徴とする材料試験機。