JP3384140B2 - 材料試験機 - Google Patents

材料試験機

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JP3384140B2
JP3384140B2 JP23800794A JP23800794A JP3384140B2 JP 3384140 B2 JP3384140 B2 JP 3384140B2 JP 23800794 A JP23800794 A JP 23800794A JP 23800794 A JP23800794 A JP 23800794A JP 3384140 B2 JP3384140 B2 JP 3384140B2
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test piece
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testing machine
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善一 安田
誠 芥川
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Shimadzu Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試験片に繰り返し荷重
を与えて材料の疲労度を試験する疲労試験機その他の材
料試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、材料試験機では、アクチュエータ
よって負荷を加えられた試験片の伸びを検出する方法と
して、試験片に、レバー式変位計等を取り付け、このレ
バー式変位計内部の歪みゲージから電気的信号を取り出
すことによって、試験片の標点間距離を検出している。
【0003】しかし、このような材料試験機では、試験
片が破断しても、アクチュエータは停止しないので、ア
クチュエータは負荷方向へ急激な変動をし、試験機本体
には衝撃や振動が発生することとなり、故障の原因とな
った。
【0004】また、試験片に取り付けたレバー式変位計
にも、衝撃や振動が加わるほか、試験片から脱落するこ
ともあって、レバー式変位計の破損を引き起こしたり、
故障の原因となった。
【0005】さらに、試験片に衝撃力が加わるので、試
験片が変形したり、チャックから脱落したりして、さら
に、アクチュエータの反動によって破断試験片の再圧縮
が起こったり、衝撃によって破断試験片がチャックから
脱落したりして、試験終了後に行う試験片破断面の観察
に支障を来すことがあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、材料試験機
において、上記した問題点を解決するために創案された
もので、その目的は、試験片の破断時に、速やかにアク
チュエータをその破断位置ないしその近くの位置に停止
させることができる材料試験機を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1発明は、試験片に負
荷を加えるアクチュエータと、該試験片に加えられた負
荷量を検出する荷重検出手段と、一対のレバーによって
試験片に取り付けられ該レバー間の距離を測定する変位
検出手段とを備えた材料試験機において、前記レバーの
可動範囲内でアクチュエータを停止させるための変位位
置設定手段と、前記荷重検出手段によって試験片の破断
が検出されたとき、主制御を荷重制御から変位制御に切
り換え、前記変位位置設定手段によって設定した変位位
置に前記アクチュエータを停止させる制御手段を備えた
ことを特徴とする材料試験機である。
【0008】第2発明は、試験片に負荷を加えるアクチ
ュエータと、該試験片に加えられた負荷量を検出する荷
重検出手段と、一対のレバーによって試験片に取り付け
られ該レバー間の距離を測定する変位検出手段とを備え
た材料試験機において、前記レバーの可動範囲内でアク
チュエータを停止させるための変位位置設定手段と、前
記変位検出手段によって前記変位位置設定手段で設定し
た変位が検出されたとき、主制御を荷重制御から変位制
御に切り換え、その変位位置に前記アクチュエータを停
止させる制御手段を備えたことを特徴とする材料試験機
である。
【0009】
【作用】疲労試験について例示すると、試験開始前にア
クチュエータの停止位置を制御手段に設定する。その
後、制御手段に予め設定された負荷パターンを与えるべ
く、主制御を荷重制御として、アクチュエータを作動さ
せて、試験片に負荷を与える。所定の負荷パターンの繰
り返し荷重を加えられた試験片は、やがて破断する。こ
のとき、急激な負荷量の変化が起こるので、試験片への
負荷量を検出している荷重検出手段により、これを検出
し、制御手段は、主制御を変位制御に切り換え、変位検
出手段からの変位信号によりアクチュエータが試験開始
前に設定した停止位置に達したと判断したとき、アクチ
ュエータを自動的に停止させる。
【0010】もしくは、試験片破断後に、アクチュエー
タが試験開始前に設定した停止位置に達したと判断した
とき、主制御を変位制御に切り換え、アクチュエータを
直ちに停止させる。
【0011】
【実施例】図1は、第1発明、第2発明の実施例である
材料試験機の概略構成を示したもので、1は試験機本
体、2はテーブル、3はサーボ弁、4はアクチュエー
タ、4aはアクチュエータの可動ロッド、5a、5bは
左右の支柱、6はクロスヘッド、7はロードセル、8
a、8bは上下のチャック、9はレバー式変位計、9
a、9bはレバー式変位計のレバー、10はサーボアン
プ、11はロードアンプ、12はストレインアンプ、1
3は試験機コントローラ、Tは試験片を示す。
【0012】本体1は、テーブル2にサーボ弁3の開閉
によって制御されるアクチュエータ4が内蔵されてあ
り、テーブル2には、左右一対の支柱5a、5bと、こ
れら支柱5a、5bによって支持されるクロスヘッド6
が設けられている。このクロスヘッド6にはロードセル
7を介して上方のチャック8aが取り付けられ、アクチ
ュエータ4の可動ロッド4aの上方端部には下方チャッ
ク8bが取り付けられ、これら両チャック8a、8bに
よって試験片Tが把持されている。また、試験片Tに
は、レバー式変位計9がそのレバー9a、9bによって
取り付けられている。さらにまた、上記サーボ弁3、ロ
ードセル7、レバー式変位計9は、それぞれサーボアン
プ10、ロードアンプ11、ストレインアンプ12を介
して、試験機コントローラ13に電気的に接続されてい
る。
【0013】次に、第1発明を疲労試験機に適用した場
合の具体的動作を、図1、図2及び図3を用いて説明す
る。図2は試験機コントローラにおける処理フロー、図
3は荷重検出による試験片の破断検出状態を示す。試験
開始前に、レバー式変位計9が壊れない範囲(一対のレ
バー9a、9bが相対的に移動できる範囲)で、レバー
式変位計9の一対のレバー9a、9bの停止位置、すな
わちレバー9a、9bの相対的な許容移動変位を試験機
コントローラ13に設定する。
【0014】その後、試験機コントローラ13に予め設
定された負荷パターンを与えるべく、主制御を荷重制御
として、サーボ弁3を開閉制御し、アクチュエータ4を
作動させることで、試験片Tに負荷を与える。図3に示
すように、所定の負荷パターンの繰り返し荷重を加えら
れた試験片Tは、やがて破断する。
【0015】一方、試験片Tへの負荷量を検出している
ロードセル7からの荷重信号がロードアンプ11を介し
て、試験機コントローラ13へ取り込まれているので、
試験片Tの破断時、急激な負荷量の変化により、試験機
コントローラ13は、試験片Tの破断を検出することと
なる。この破断検出と同時に、試験機コントローラ13
は、主制御を変位制御に切り換え、レバー式変位計9か
らストレインアンプ12を介して取り込まれる変位信号
により、レバー式変位計9のレバー9a、9bが、試験
開始前に設定したレバー9a、9bの停止位置に達した
と判断したとき、サーボアンプ10を介してサーボ弁3
を閉じ、アクチュエータ4の可動ロッド4aを停止させ
る。このような処理を行うことによって、試験片Tが破
断した時に、速やかにアクチュエータ4の可動ロッド4
aを停止させることができる。
【0016】次に、第2発明について説明する。第2発
明と第1発明との相違点は、上記したように、第1発明
が、ロードセル7等の荷重検出手段によって試験片Tの
破断が検出された時、アクチュエータ4を停止させるも
のであるが、第2発明は、試験片Tの破断後間もなく、
レバー式変位計9等によって予め設定した所定変位が検
出された時、アクチュエータ4を停止させるものであ
る。第2発明の実施例を、図1、図3及び図4を用い
て、説明する。図4は、第2発明の処理フローを示す。
試験開始前に、レバー式変位計9が壊れない範囲(一対
のレバーの相対的な許容移動範囲)で、レバー式変位計
9の一対のレバー9a、9bの停止位置、すなわちレバ
ー9a、9bの相対的な許容移動変位を試験機コントロ
ーラ13に設定する。
【0017】その後、試験機コントローラ13に予め設
定された負荷パターンを与えるべく、主制御を荷重制御
として、サーボ弁3を開閉制御し、アクチュエータ4を
作動させることで、試験片Tに負荷を与える。図3に示
すように、所定の負荷パターンの繰り返し荷重を加えら
れた試験片Tは、やがて破断する。
【0018】一方、レバー式変位計9からの変位信号
が、ストレインアンプ12を介して試験機コントローラ
13へ取り込まれているので、試験片Tの破断後、試験
機コントローラ13は、予め設定したレバー式変位計9
のレバー9a、9bの停止位置を検出することとなる。
【0019】この停止位置検出と同時に、試験機コント
ローラ13は、主制御を変位制御に切り換え、サーボア
ンプ10を介してサーボ弁3を閉じ、アクチュエータ4
の可動ロッド4aを停止させる。このような処理を行う
ことによって、試験片Tの破断後、速やかにアクチュエ
ータ4の可動ロッド4aを停止させることができる。
【0020】ところで、本発明の実施態様として、以下
のような実施例も含まれる。
【0021】本第1発明及び第2発明の実施例では、レ
バー式変位計9で検出された変位信号に基づいた制御を
行ったが、アクチュエータ4の可動ロッド4aの変位を
差動トランス等で検出するようにし、この変位信号に基
づいた制御を行ってもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明の材料試験機は、試験片が破断し
た時、速やかにアクチュエータを停止させるので、試験
機本体に対する衝撃や振動が低減し、故障の原因を防止
できる。 また、同様に、試験片に取り付けたレバー式
変位計に対しても、試験片からの脱落や、破損を防止で
きる。
【0023】さらに、アクチュエータの反動によって起
こる破断試験片の再圧縮や、衝撃によるチャックからの
脱落がなくなり、試験片の変形が防止されるので、試験
片破断面の観察に対する影響を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である材料試験機の概略構成を
示す図である。
【図2】本第1発明の試験機コントローラにおける処理
フローを示す図である。
【図3】荷重検出による試験片の破断検出状態を示す図
である。
【図4】本第2発明の試験機コントローラにおける処理
フローを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−227630(JP,A) 特開 昭57−178128(JP,A) 特開 昭61−54425(JP,A) 実公 昭43−14719(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験片に負荷を加えるアクチュエータ
    と、該試験片に加えられた負荷量を検出する荷重検出手
    段と、一対のレバーによって試験片に取り付けられ該レ
    バー間の距離を測定する変位検出手段とを備えた材料試
    験機において、前記レバーの可動範囲内でアクチュエー
    タを停止させるための変位位置設定手段と、前記荷重検
    出手段によって試験片の破断が検出されたとき、主制御
    を荷重制御から変位制御に切り換え、前記変位位置設定
    手段によって設定した変位位置に前記アクチュエータを
    停止させる制御手段を備えたことを特徴とする材料試験
    機。
  2. 【請求項2】 試験片に負荷を加えるアクチュエータ
    と、該試験片に加えられた負荷量を検出する荷重検出手
    段と、一対のレバーによって試験片に取り付けられ該レ
    バー間の距離を測定する変位検出手段とを備えた材料試
    験機において、前記レバーの可動範囲内でアクチュエー
    タを停止させるための変位位置設定手段と、前記変位検
    出手段によって前記変位位置設定手段で設定した変位が
    検出されたとき、主制御を荷重制御から変位制御に切り
    換え、その変位位置に前記アクチュエータを停止させる
    制御手段を備えたことを特徴とする材料試験機。
JP23800794A 1994-09-30 1994-09-30 材料試験機 Expired - Lifetime JP3384140B2 (ja)

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JP5351703B2 (ja) * 2009-10-14 2013-11-27 三菱重工業株式会社 荷重負荷装置および荷重負荷試験方法
CN103163032B (zh) * 2013-03-29 2015-08-05 四川大学 检测波形钢腹板钢梁疲劳强度的***及方法

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