JPH09145577A - 高速衝撃試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータが供試体に衝撃力を与えた後
も極力速度が低下しないようにした高速衝撃試験機を提
供する。 【解決手段】 速度指令に応じた速度でアクチュエータ
を駆動し、等速度状態で供試体１３に衝撃力を与える。
供試体１３に与えられる荷重が所定値を越えると、速度
補償信号がサーボ弁信号に加算される。これにより、サ
ーボ弁１４の開口面積が大きくなって、油圧シリンダ１
２流入流量が増加して速度が補償される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、供試体に高速衝撃
力を加えて試験を行なう高速衝撃試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスティックなどの樹脂材料や金属材
料に高速衝撃力を与えて材料を評価する高速衝撃試験機
が従来から知られている。この種の衝撃試験機では、た
とえば２ｍ／Ｓ程度の速度で衝撃力を与える低速度衝撃
試験とそれ以上の速度で衝撃力を与える高速度衝撃試験
を行なうことができる。低速度衝撃試験では、速度指令
信号としてランプ信号波形をサーボ弁に与えてサーボ弁
の開度をランプ信号波形に応じて増大して油圧アクチュ
エータを駆動する一方、油圧アクチュエータの変位をフ
ィードバックして、アクチュエータを速度指令値に応じ
た速度で駆動する。一方、２ｍ／Ｓよりも速い高速度衝
撃試験においては、速度指令に応じてサーボ弁を一気に
所定の開度に設定し、フィードバック制御することなく
油圧アクチュエータを高速度で駆動する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の高速
衝撃試験機では、低速度衝撃試験でも高速度衝撃試験で
もアクチュエータを等速度域まで加速するための助走区
間を設け、アクチュエータが等速度域に達っした状態で
供試体に衝撃力を与えるようにしている。しかしなが
ら、低速度衝撃試験においては、油圧アクチュエータの
ストロークを検出してストロークフィードバックを行な
い、速度指令にしたがった速度でアクチュエータが駆動
するようにしているものの、供試体に衝突して荷重が所
定値以上に達すると速度が低下してしまう。高速度衝撃
試験においても同様な問題があり、アクチュエータが等
速度状態になった後に供試体に衝撃力を与えても荷重が
所定値以上になると速度が低下してしまう。

【０００４】本発明の目的は、アクチュエータが供試体
に衝撃力を与えた後も極力速度が低下しないようにした
高速衝撃試験機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、供試体に高速
で衝撃力を与える高速衝撃試験機に適用され、速度指令
に応じた速度で駆動されるアクチュエータと、前記供試
体に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、前記検出
された荷重が所定値以上の時に前記アクチュエータの速
度を増大させる速度補償手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００６】アクチュエータは速度指令に応じた速度で
供試体に衝撃力を付与する。供試体に作用する荷重が所
定値を越えると速度補償手段によりアクチュエータの速
度補償が行なわれ、速度低下が防止される。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１により本発明による高速衝撃
試験機の一実施の形態を説明する。図１に示すように、
高速衝撃試験機は、試験機本体１０と制御部３０とから
なる。試験機本体１０は、テーブル１１に設けた復動式
油圧シリンダ１２により供試体１３に衝撃力を与えるも
ので、油圧シリンダ１２はサーボ弁１４で調節される圧
油で駆動される。油圧シリンダ１２のピストンロッド先
端には、助走区間を移動した後に供試体に衝撃力を与え
るような助走機構が設けられている。低速度衝撃試験に
あっても高速度衝撃試験にあっても、等速度に達するま
で油圧シリンダ１２は助走区間を加速状態で移動し、等
速度に達した後に助走区間を終了してはじめて供試体に
衝撃力が与えられるように助走機構が構成される。

【０００８】供試体に与えられる衝撃力はロードセル１
５で検出され、油圧シリンダ１２のストロークは変位計
１６で検出される。サーボ弁１４は制御部３０からのサ
ーボ弁信号で駆動制御され、ロードセル１５で検出した
荷重と変位計１６で検出した油圧シリンダ１２のストロ
ークは制御部３０にフィードバック信号として入力され
る。

【０００９】制御部３０は、低速度制御部３１と、高速
度制御部３２と、速度補償部３３とからなる。低速度制
御部３１は、操作量に応じた速度指令信号を出力する速
度設定ダイアル３１ａと、速度指令信号が入力されその
速度指令に応じたランプ波を発生するランプ波形発生部
３１ｂと、波形発生部３１ｂからの出力と変位計１６の
ストローク信号の偏差をとる偏差器３１ｃと、偏差信号
を増幅する増幅器３１ｄと、増幅された偏差信号に速度
補償部３３からの速度補償信号を加算する加算器３１ｅ
とで構成される。

【００１０】高速度制御部３２は、操作量に応じた速度
指令信号を出力する速度設定ダイアル３２ａと、速度指
令信号が入力されその速度指令に応じた弁開度を設定す
るサーボ弁信号設定部３２ｂと、サーボ弁信号設定部３
２ｂからの出力に速度補償部３３からの速度補償信号を
加算する加算器３２ｃとで構成される。

【００１１】速度補償部３３は、操作量に応じた荷重し
きい値を出力するしきい値設定ダイアル３３ａと、操作
量に応じた速度補償信号を出力する速度補償設定ダイア
ル３３ｂと、しきい値設定ダイアル３３ａから出力され
るしきい値とロードセル１５で検出される荷重とを比較
し、検出荷重がしきい値を越えるとハイレベル信号を出
力する比較器３３ｃと、常時は接地側の接点ａに切替え
られ、比較器３３ｃからハイレベル信号が出力されると
速度補償設定ダイアル３３ｂ側の接点ｂに切換えられる
スイッチ３３ｄとで構成される。

【００１２】以上のように構成された高速衝撃試験機の
動作を説明する。低速度衝撃試験では、速度設定ダイア
ル３１ａで所望の速度を設定する。速度設定ダイアル３
１ａにより設定された速度指令信号はランプ波発生部３
１ｂに入力され、ランプ波発生部３１ｂは速度指令信号
に応じたランプ波信号を偏差器３１ｃに入力する。偏差
器３１ｃは、ランプ波信号と変位計１６からのストロー
ク信号との間の偏差を算出し、その結果が増幅器３１ｄ
で増幅されて加算器３１ｅに入力される。

【００１３】ロードセル１５の荷重信号は比較器３３ｃ
に入力されており、荷重信号が比較器３３ｃの一方の入
力であるしきい値を越えるまでは、比較器３３ｃはロー
レベル信号を出力するからスイッチ３３ｄは接点ａ側に
切換えられ、加算器３１ｅには接地レベルの速度補償信
号、すなわちゼロ信号が加算される。加算器３１ｅの出
力はサーボ弁信号としてサーボ弁１４に印加され、サー
ボ弁１４は印加信号に応じて駆動される。サーボ弁１４
の動作により油圧シリンダ１２に圧油が供給されて油圧
シリンダ１２が加速される間、助走機構により衝撃力は
供試体に作用しない。助走区間が終了する前に油圧シリ
ンダ１２の速度は等速度状態となり、等速度状態で供試
体に衝撃力が与えられる。

【００１４】ロードセル１５の検出荷重がしきい値を越
えると比較器３３ｃはハイレベル信号を出力し、スイッ
チ３３ｄが接点ｂ側に切換わる。これにより、速度補償
設定ダイアル３３ｂで設定された速度補償分が加算器３
１ｅに入力され、増幅器３１ｄの出力信号に加算されて
サーボ弁信号が形成される。したがって、サーボ弁１２
の開度は速度補償信号分だけ大きくなり、油圧シリンダ
１２の流量が増えて速度が増加し、ダイアル３１ａで設
定した速度指令が補償される。速度補償信号の大きさは
速度補償設定ダイアル３３ｂで任意に設定できる。

【００１５】一方、高速度衝撃試験では、速度設定ダイ
アル３２ａで所望の速度を設定する。速度設定ダイアル
３２ａにより設定された速度指令信号はサーボ弁信号設
定部３２ｂに入力され、サーボ弁信号設定部３２ｂは速
度指令に応じたパルス信号を加算器３２ｃに入力する。
加算器３２ｃでは上述した速度補償部３３からの速度補
償信号が加算されるが、試験開始直後は検出荷重がしき
い値を越えないからスイッチ３３ｄは接点ａ側に切換わ
っていて速度補償信号はゼロである。したがって、サー
ボ弁１４にはサーボ弁信号設定部３２ｂから出力される
パルス状のサーボ弁信号が印加され、サーボ弁１４は一
気に所定の開度になり、油圧シリンダ１２は高速度で移
動を始める。助走区間終了後、油圧シリンダ１２は供試
体に衝撃力を与える。ロードセル１５で検出する荷重が
しきい値を越えると、上述したように速度補償部３３の
スイッチ３３ｄは接点ｂに切換わり、速度補償設定ダイ
アル３３ｂで設定された速度補償信号が加算器３１ｅに
入力され、サーボ弁信号に加算される。したがって、サ
ーボ弁１２の開度は速度補償信号分だけ大きくなり、油
圧シリンダ１２の流量が増えて速度が補償される。

【００１６】このような高速衝撃試験機では、供試体に
衝撃力が与えられた後で供試体に働く荷重がしきい値を
越えると油圧シリンダ１２の流入流量が増加する。した
がって、供試体に衝撃力が与えられて油圧シリンダ１２
の速度が低下しても、荷重がしきい値を越えると油圧シ
リンダ１２の速度が補償され、速度設定ダイアルで設定
された所望の速度により近い速度で試験が続行される。

【００１７】なお、高速衝撃試験機は図１に示す型式に
限定されず、アクチュエータで供試体に衝撃力を与える
型式のものならば実施の形態になんら限定されない。低
速度制御部３１だけを備える高速衝撃試験機、高速度制
御部３２だけを備える高速衝撃試験機にも本発明を適用
できる。また、アクチュエータは実施の形態に限定され
ず、各種のものが使用できる。等速度状態で供試体に衝
撃力を与えることができれば、助走機構の形式も問わな
いばかりか、助走機構そのものを備えない形式の衝撃試
験機でもよい。さらに、速度補償信号をサーボ弁信号に
加算してサーボ弁１４の開口面積を大きくし、それによ
り流量を増大させて油圧シリンダ１２を増速するように
したが、サーボ弁１４の開口面積は一定のまま油圧シリ
ンダ１２の回路圧力を高くすることにより流量を増加し
て速度補償することも可能である。

【００１８】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、油圧シリンダ１２がアクチュエータを、ロードセル
１５が荷重検出手段を、速度補償部３３と加算器３１ｅ
や３２ｃが速度補償手段をそれぞれ構成する。

【００１９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る高速衝撃試験機によれば、供試体に衝撃力が与えられ
た後に荷重が所定値を越えるとアクチュエータを増速す
るようにしたので、アクチュエータが供試体に衝撃力を
与えた後もアクチュエータを所望の速度で駆動すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高速衝撃試験機の一実施の形態の
全体構成を示す図

【符号の説明】

１０ 高速衝撃試験機本体 １１ テーブル １２ 油圧シリンダ １３ 供試体 １４ サーボ弁 １５ ロードセル １６ 変位計 ３０ 制御部 ３１ 低速度制御部 ３１ａ 速度設定ダイアル ３１ｂ ランプ波発生部 ３１ｃ 偏差器 ３１ｄ 増幅器 ３１ｅ 加算器 ３２ 高速度制御部 ３２ａ 速度設定ダイアル ３２ｂ サーボ弁信号設定部 ３２ｃ 加算器 ３３ 速度補償部 ３３ａ 荷重しきい値設定ダイアル ３３ｂ 速度補償設定ダイアル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供試体に高速で衝撃力を与える高速衝撃
   試験機において、速度指令に応じた速度で駆動されるア
   クチュエータと、前記供試体に作用する荷重を検出する
   荷重検出手段と、前記検出された荷重が所定値以上の時
   に前記アクチュエータの速度を増大させる速度補償手段
   とを備えることを特徴とする高速衝撃試験機。