JP3526747B2 - Material testing machine - Google Patents
Material testing machineInfo
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- JP3526747B2 JP3526747B2 JP16555698A JP16555698A JP3526747B2 JP 3526747 B2 JP3526747 B2 JP 3526747B2 JP 16555698 A JP16555698 A JP 16555698A JP 16555698 A JP16555698 A JP 16555698A JP 3526747 B2 JP3526747 B2 JP 3526747B2
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一対のチャックへ
の供試体の着脱時に、アクチュエータにより変位される
チャックを安定に位置決めすることのできる脱着制御モ
ードを備えた材料試験機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material testing machine provided with a detachment control mode capable of stably positioning a chuck displaced by an actuator when a specimen is attached to and detached from a pair of chucks.
【０００２】[0002]
【関連する背景技術】金属材料等の供試体に圧縮や引っ
張り等の負荷を加えながら、該供試体に加えた荷重と供
試体に生じた変位（伸び）等を計測する材料試験機は、
概略的には、例えば図１に示すように構成されている。
即ち、この材料試験機は、概略的にはロードセル１を介
してフレーム２と油圧シリンダからなるアクチュエータ
３との間に各種試料である供試体Ｓをチャック１０,１
０を介して保持し、油圧源４からサーボ弁５を介して与
えられる圧力油（油圧）を用いてアクチュエータ３を駆
動し、これによって前記供試体Ｓに負荷を加える如く構
成される。即ち、概略的には試験機本体のチャック１
０,１０間に装着した供試体Ｓに対し、油圧サーボ系を
介して荷重や変位、または歪みを加える如く構成され
る。[Related Background Art] A material testing machine for measuring a load applied to a specimen such as a metal material and a displacement (elongation) generated in the specimen while applying a load such as compression or tension to the specimen is
Schematically, for example, it is configured as shown in FIG.
That is, in the material testing machine, the specimens S, which are various kinds of samples, are chucked between the frame 2 and the actuator 3 formed of a hydraulic cylinder via the load cell 1.
0, and the actuator 3 is driven by using the pressure oil (hydraulic pressure) applied from the hydraulic pressure source 4 via the servo valve 5, thereby applying a load to the sample S. That is, roughly, the chuck 1 of the tester main body
It is configured to apply a load, displacement, or strain to the sample S mounted between 0 and 10 via a hydraulic servo system.
【０００３】しかして上記負荷により供試体Ｓに加えら
れた荷重（実荷重）は前記ロードセル１によって検出さ
れ、また上記負荷の印加によって供試体Ｓに生じる変位
は、アクチュエータ３の作動量（変位量）として変位計
６により検出され、更に荷重の印加によって供試体Ｓに
生じる歪みは該供試体Ｓに貼付された歪ゲージ７により
検出される。マイクロコンピュータ等によって構成され
る制御部８は、上記の如く検出される荷重や変位，歪み
をそれぞれ入力し、例えばロードセル１によって検出さ
れる実荷重と荷重目標値との偏差が零（０）となるよう
にサーボアンプ９を介してサーボ弁５の作動をフィード
バック制御する。このようなフィードバック制御系によ
り、油圧駆動されるアクチュエータ３がサーボ制御され
て前記供試体Ｓに加えられる負荷（荷重）や変位が調整
される。However, the load (actual load) applied to the sample S by the above load is detected by the load cell 1, and the displacement generated in the sample S by the application of the load is the operation amount of the actuator 3 (displacement amount). ) Is detected by the displacement meter 6, and the strain generated in the sample S due to the application of the load is detected by the strain gauge 7 attached to the sample S. The control unit 8 configured by a microcomputer or the like inputs the loads, displacements, and strains detected as described above, and, for example, the deviation between the actual load detected by the load cell 1 and the load target value is zero (0). The operation of the servo valve 5 is feedback-controlled via the servo amplifier 9 so that With such a feedback control system, the hydraulically driven actuator 3 is servo-controlled to adjust the load (load) or displacement applied to the sample S.
【０００４】ちなみに前記制御部８が構成する前記油圧
サーボ弁５に対するフィードバック制御系（電気油圧サ
ーボ回路）は、例えば図２に示すように、制御モードに
応じて切り替えられるスイッチ２１を介して選択的に設
定される荷重制御系Ａと変位制御系Ｂと備えている。Incidentally, the feedback control system (electrohydraulic servo circuit) for the hydraulic servo valve 5 formed by the control section 8 is selectively operated via a switch 21 which is switched according to a control mode, as shown in FIG. 2, for example. The load control system A and the displacement control system B set to 1 are provided.
【０００５】前記荷重制御系Ａは、前記サーボ弁５やア
クチュエータ３等からなるプロセス（油圧サーボ系）２
２における制御量として、前記供試体Ｓに加わえられた
実荷重Ｋを検出アンプ２３（荷重計測部）を介して検出
し、その制御目標値ＲKとの偏差ΔｅKを偏差器２４にて
求めている。そして所定の制御ゲインを有するコントロ
ーラ２５の制御の下で上記偏差ΔｅKを零（０）とする
べく制御出力値ＵKを求めて前記プロセス２２の作動、
具体的にはアクチュエータ３の変位量を制御する如く構
成される。The load control system A includes a process (hydraulic servo system) 2 including the servo valve 5 and the actuator 3.
As the control amount in 2, the actual load K applied to the sample S is detected through the detection amplifier 23 (load measuring unit), and the deviation Δe K from the control target value R K is detected by the deviation device 24. Looking for. Then, under the control of the controller 25 having a predetermined control gain, the control output value U K is obtained so that the deviation Δe K becomes zero (0), and the operation of the process 22 is performed.
Specifically, the displacement amount of the actuator 3 is controlled.
【０００６】また前記変位制御系Ｂは、前記プロセス２
１の制御量として前記アクチュエータ３の実変位Ｈを検
出アンプ２６（変位計測部）を介して検出し、その制御
目標値ＲHとの偏差ΔｅHを偏差器２７にて求めている。
そして所定の制御ゲインを有するコントローラ２８の制
御の下で上記偏差ΔｅHを零（０）とするべく制御値ＵK
を求めて前記プロセス２２の作動を制御する如く構成さ
れる。Further, the displacement control system B uses the process 2
As the control amount of 1, the actual displacement H of the actuator 3 is detected via the detection amplifier 26 (displacement measuring unit), and the deviation Δe H from the control target value R H is obtained by the deviation device 27.
Then, under the control of the controller 28 having a predetermined control gain, the control value U K is set so that the deviation Δe H becomes zero (0).
To control the operation of the process 22.
【０００７】このようなフィードバック制御の下で、例
えば前記制御目標値ＲK,ＲHを変えながら前記アクチュ
エータ３の作動（変位量）を制御して前記供試体Ｓに負
荷を加え、前記荷重計測部および変位計測部を介して計
測される荷重と変位との関係を調べることで、前記供試
体Ｓの材料特性が求められる。Under such feedback control, for example, the operation (displacement amount) of the actuator 3 is controlled while changing the control target values R K and R H to apply a load to the sample S and measure the load. By investigating the relationship between the load and the displacement measured via the section and the displacement measuring section, the material characteristics of the sample S can be obtained.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如く
構成された材料試験機のチャック１０,１０間に供試体
Ｓを装着する場合、供試体Ｓに対して過大な負荷を加え
ることなく、またその装着完了時においては供試体Ｓに
不本意な負荷が加わることがない状態にすることが重要
である。また試験を行った後、その供試体Ｓをチャック
１０,１０間から取り外す場合には、供試体Ｓに加えら
れている負荷を零（０）にし、且つアクチュエータ３の
作動が変位制御されている状態で行うことが望ましい。
例えばアクチュエータ３の変位を制御量とする変位制御
系の下で上記供試体Ｓに加わる荷重を監視し、荷重が検
出された場合には、その荷重を零（０）とするように変
位目標値を修正しながら供試体Ｓをチャック１０に装着
したり、チャック１０から取り外すことが望ましい。By the way, when the specimen S is mounted between the chucks 10 of the material testing machine constructed as described above, the specimen S is not subjected to an excessive load, and It is important that the specimen S is in a state in which an unintended load is not applied when the mounting is completed. Further, when the test piece S is removed from between the chucks 10 after the test, the load applied to the test piece S is set to zero (0), and the operation of the actuator 3 is displacement-controlled. It is desirable to do it in the state.
For example, the load applied to the sample S is monitored under a displacement control system in which the displacement of the actuator 3 is used as a control amount, and when the load is detected, the target displacement value is set to zero (0). It is desirable to mount the sample S on the chuck 10 or remove it from the chuck 10 while correcting the above.
【０００９】しかしながら供試体Ｓの剛性が非常に高い
場合、チャック１０の僅かな変位によっても供試体Ｓに
大きな荷重が加わり易いので、変位目標値を最小修正量
で修正しても供試体Ｓに加わる荷重を零（０）とするこ
とが困難となり、その制御が不安定になると言う問題が
ある。However, when the rigidity of the test piece S is very high, a large load is likely to be applied to the test piece S even if the chuck 10 is slightly displaced. Therefore, even if the displacement target value is corrected by the minimum correction amount, There is a problem that it becomes difficult to reduce the applied load to zero (0) and the control becomes unstable.
【００１０】しかも疲労試験のように長時間に亘る試験
によって供試体Ｓが破断したような場合、荷重計測部に
生じたドリフトや、ロードセル１に供試体Ｓの重量が加
わることによって、必ずしも零（０）でない計測荷重を
検出しながら、その荷重を零（０）とするように荷重制
御系が作用することがある。このような事態が生じる
と、例えば破断した供試体Ｓ同士がぶつかったり、或い
はアクチュエータ３がその作動範囲の限界まで過剰に作
動する等の不具合が生じる等の問題がある。In addition, when the test piece S is broken by a long-term test such as a fatigue test, it is not always zero (0) due to the drift generated in the load measuring section and the weight of the test piece S added to the load cell 1. The load control system may act so as to set the load to zero (0) while detecting the measured load that is not 0). When such a situation occurs, there arises a problem that, for example, broken specimens S collide with each other, or the actuator 3 operates excessively up to the limit of its operating range.
【００１１】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、試験機本体に供試体を着脱する
べくアクチュエータの作動を制御してチャックの位置を
制御するに際し、その制御を安定に実行することのでき
る制御機能を備えた材料試験機を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to control the position of the chuck by controlling the operation of the actuator in order to attach / detach the specimen to / from the tester main body. (EN) Provided is a material testing machine having a control function capable of stably executing the above.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明は、対向して設けられて供試体を保持する一
対のチャックと、これらのチャックの一方を進退駆動す
るアクチュエータと、このアクチュエータの変位により
前記供試体に加えられた荷重または該アクチュエータの
変位に従って前記アクチュエータの作動を制御するフィ
ードバック制御手段とを具備した材料試験機に係り、特
に前記フィードバック制御手段に、前記アクチュエータ
を駆動して前記チャックに対して供試体を着脱する際に
前記アクチュエータの変位変化と供試体に加わる荷重変
化とから前記供試体の弾性変化を判定する手段と、上記
供試体の弾性変化が検出されないとき、前記アクチュエ
ータの変位とその目標値とに従って前記アクチュエータ
の作動を制御する変位制御手段と、上記供試体の弾性変
化が検出されたとき、前記供試体に加わる荷重が零とな
るように前記アクチュエータの作動を制御する荷重制御
手段とを有する着脱制御をモードを設けたことを特徴と
している。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a pair of chucks which are provided to face each other and hold a specimen, an actuator for driving one of these chucks back and forth, and this actuator. And a feedback control means for controlling the operation of the actuator in accordance with the load applied to the specimen by the displacement of the actuator or the displacement of the actuator, and in particular, the feedback control means includes the actuator
When you attach and remove the specimen from the chuck by driving
The displacement change of the actuator and the load change applied to the specimen
Means for determining the elasticity change of the specimen from
Displacement control means for controlling the operation of the actuator according to the displacement of the actuator and its target value when the elastic change of the sample is not detected, and the elastic change of the sample.
When the oxidization is detected, the load applied to the specimen becomes zero.
It is characterized in a detachable control and a load control means for controlling operation of the actuator to the provision of the mode so that.
【００１３】即ち、本発明はチャックに対する供試体の
着脱時に前記アクチュエータの作動を制御するに際し、
前記供試体の弾性変化が検出された場合には、供試体に
加わる荷重を零とするように前記アクチュエータを荷重
制御し、上記供試体の弾性変化が検出されない場合に
は、前記アクチュエータをその変位目標値に従って変位
制御することで、前記供試体の剛性に拘わることなしに
前記チャックを所定の着脱位置に、簡易に、且つ精度良
く位置付けるようにしたことを特徴としている。That is, according to the present invention, when controlling the operation of the actuator when the specimen is attached to or detached from the chuck,
If the elasticity change of the specimen is detected ,
The load of the actuator is controlled so that the applied load is zero, and when the elastic change of the specimen is not detected, the actuator is displacement-controlled in accordance with the displacement target value, so that the rigidity of the specimen is concerned. the <br/> the chuck to a predetermined mounting and dismounting position without, easily, and is characterized in that as accurately locate.
【００１４】また本発明の好ましい態様は請求項２に記
載するように、前記チャックに対する供試体の着脱時に
は、前記供試体の弾性変化を判定して前記変位制御手段
および荷重制御手段を択一的に作動させることを特徴と
している。つまり供試体における弾性変化を監視するこ
とで、簡易にして精度良く供試体の負荷状態を判断して
アクチュエータに対する制御モードを、前述した荷重制
御のモードまたは変位制御のモードに切り替え設定する
ことを特徴としている。According to a preferred aspect of the present invention, as described in claim 2, when the test piece is attached to or detached from the chuck, the displacement control means and the load control means are selected by judging the elastic change of the test piece. It is characterized by operating in. In other words, by monitoring the elasticity change in the specimen, the load state of the specimen can be easily and accurately determined to switch the control mode for the actuator to the load control mode or the displacement control mode described above. I am trying.
【００１５】更に請求項３に記載するように、前記アク
チュエータが油圧を受けて変位動作してチャックの位置
を変位させるラムからなるとき、このラムへの油圧を給
排する油圧サーボ弁の作動を制御する電気油圧サーボ回
路として前記フィードバック制御手段を実現することを
特徴としている。Further, when the actuator comprises a ram for displacing the chuck by receiving hydraulic pressure to displace the position of the chuck, the hydraulic servo valve for supplying and discharging the hydraulic pressure to and from the ram is actuated. The feedback control means is realized as an electrohydraulic servo circuit for controlling.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る材料試験機について、特にチャック間へ
の供試体の装着・取り外し時における負荷制御について
説明する。この実施形態に係る材料試験機は、基本的に
は図１に示すようにアクチュエータ３の作動を制御して
チャック１０,１０間に装着された供試体Ｓに負荷を加
える如く構成され、また負荷制御手段として図２に示す
ような電気油圧サーボ制御回路をなすフィードバック制
御系を備えて構成される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a material testing machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, in particular, load control when mounting / removing a specimen between chucks. The material testing machine according to this embodiment is basically configured to control the operation of the actuator 3 to apply a load to the sample S mounted between the chucks 10 as shown in FIG. As a control means, a feedback control system forming an electrohydraulic servo control circuit as shown in FIG. 2 is provided.
【００１７】この材料試験機が特徴とするところは、一
対のチャック１０,１０間に供試体Ｓを着脱するべく、
前記アクチュエータ３によって位置制御される上記チャ
ック１０を所定のチャッキング位置（着脱位置）に位置
付けるに際し、例えば図３に示す制御手順に従って前記
アクチュエータ３の作動を制御するようにした点にあ
る。特にこの制御を実行するに際して、アクチュエータ
３の変位、ひいてはチャック１０の変位を監視すると共
に、チャック１０の変位に伴ってチャック１０,１０間
に装着された、或いは装着される供試体Ｓに加わる荷重
を監視しながら、アクチュエータ３の変位に伴って供試
体Ｓに加わる荷重が変化するか否かに応じて、その制御
モードを荷重制御のモードまたは変位制御のモードに切
り替えることを特徴としている。The feature of this material testing machine is that the test piece S is attached and detached between the pair of chucks 10, 10.
When the chuck 10 position-controlled by the actuator 3 is positioned at a predetermined chucking position (attachment / detachment position), the operation of the actuator 3 is controlled according to the control procedure shown in FIG. 3, for example. In particular, when executing this control, the displacement of the actuator 3 and thus the displacement of the chuck 10 is monitored, and the load applied to the specimen S mounted between the chucks 10 or 10 or attached to the chuck 10 in accordance with the displacement of the chuck 10. It is characterized in that the control mode is switched to the load control mode or the displacement control mode depending on whether or not the load applied to the sample S changes with the displacement of the actuator 3 while observing.
【００１８】即ち、チャック１０,１０に対して供試体
Ｓを着脱するに際して設定される着脱モードは、図３に
示すように供試体Ｓに加わる荷重を計測しながら、その
荷重の変化を検出すると共に［ステップＳ１］、アクチ
ュエータ３（チャック１０）の変位を計測しながら、そ
の変位の変化（変位量）を検出して［ステップＳ２］実
行される。これらの荷重変化および変位変化の検出は、
１サンプリング周期前に計測された［前荷重］,［前変
位］から現サンプリング時点で計測された［現荷重］,
［現変位］をそれぞれ差し引くことによって行われる。
そして検出された荷重変化および変位変化に応じて、後
述するようにアクチュエータ３の変位に伴って供試体Ｓ
に加わる荷重が変化するか否かを判定し［ステップＳ３
〜Ｓ６］、前記アクチュエータ３に対する変位制御［ス
テップＳ７］または荷重制御［ステップＳ８］を選択的
に実行するものとなっている。That is, the attachment / detachment mode set when attaching / detaching the sample S to / from the chucks 10, 10 detects the change in the load while measuring the load applied to the sample S as shown in FIG. At the same time [step S1], while measuring the displacement of the actuator 3 (chuck 10), a change in the displacement (displacement amount) is detected [step S2]. The detection of these load changes and displacement changes is
[Pre-load], [Pre-displacement] measured one sampling cycle before, [Current load], measured at the current sampling time,
This is done by subtracting each [current displacement].
Then, in accordance with the detected load change and displacement change, the specimen S is moved along with the displacement of the actuator 3 as described later.
It is determined whether or not the load applied to [Step S3
~ S6], displacement control [step S7] or load control [step S8] for the actuator 3 is selectively executed.
【００１９】尚、上記アクチュエータ３に対する変位制
御は、設定した変位目標値と実際に計測されるアクチュ
エータ３の実変位との偏差が零（０）となるように、換
言すればアクチュエータ３の変位が変位目標値となるよ
うに、前記変位制御系Ｂの下で前述したサーボ弁５の作
動をフィードバック制御することによってなされる。ま
た前記アクチュエータ３に対する荷重制御は荷重目標値
を零（０）とし、前記荷重制御系Ａの下で前記アクチュ
エータ３の変位に伴って供試体Ｓに加えられた実荷重と
の偏差を求めながら、その荷重が零（０）となるように
前述したサーボ弁５の作動をフィードバック制御するこ
とによってなされる。In the displacement control for the actuator 3, the deviation between the set displacement target value and the actually measured actual displacement of the actuator 3 is set to zero (0), in other words, the displacement of the actuator 3 is changed. This is performed by feedback controlling the operation of the servo valve 5 described above under the displacement control system B so that the displacement target value is obtained. Further, in the load control for the actuator 3, the target load value is set to zero (0), and the deviation from the actual load applied to the sample S according to the displacement of the actuator 3 under the load control system A is calculated, This is done by feedback controlling the operation of the servo valve 5 so that the load becomes zero (0).
【００２０】さてアクチュエータ３に対する上述した変
位制御と荷重制御との切り替えは、前述した如く求めら
れる変位変化から、先ずその変位変化が零（０）である
か否か、つまりアクチュエータ３が変位したか否かを判
定することが開始される［ステップＳ３］。この判定
は、以下に説明する供試体Ｓの弾性変化を求める上での
演算エラー、いわゆる零割れを防止する為に実行され
る。その上で、前述した如く求められた荷重変化を変位
変化にて除算し、その演算結果として供試体Ｓの弾性変
化を求める［ステップＳ５］。尚、アクチュエータ３の
変位が検出されない場合には、つまり前述した変位制御
または荷重制御の下でアクチュエータ３を変位させない
場合には、アクチュエータ３の変位変化が強制的に
［１］に設定され［ステップＳ４］、これによって前記
演算における零割れが防止される。The switching between the displacement control and the load control for the actuator 3 is carried out by checking whether the displacement change is zero (0) based on the displacement change obtained as described above, that is, whether the actuator 3 is displaced. It is started to determine whether or not [step S3]. This determination is performed in order to prevent a calculation error in obtaining the elasticity change of the sample S described below, that is, so-called zero crack. Then, the load change obtained as described above is divided by the displacement change, and the elastic change of the sample S is obtained as the calculation result [step S5]. When the displacement of the actuator 3 is not detected, that is, when the actuator 3 is not displaced under the displacement control or the load control described above, the displacement change of the actuator 3 is forcibly set to [1]. S4], which prevents zero cracking in the calculation.
【００２１】しかして上述した如くして供試体Ｓの弾性
変化が求められたならば、次にその弾性変化が予め設定
された判定閾値αを越えているか否かが判定される［ス
テップＳ６］。この判定は、アクチュエータ３の変位に
伴って供試体Ｓに荷重が加わった場合、供試体Ｓの剛性
に拘わることなく、その荷重によって該供試体Ｓの弾性
特性が変化することに着目したものである。このような
弾性変位の判定に基づき、供試体Ｓに荷重が加わってい
る場合には、前述した荷重制御のモードを設定し［ステ
ップＳ８］、上記荷重を零（０）とするように前記アク
チュエータ３を荷重制御する。これに対してアクチュエ
ータ３の変位にも拘わらず、供試体Ｓにおける荷重が検
出されない場合、つまり弾性変位が検出されない場合に
は、アクチュエータ３の駆動により変位するチャック１
０が所定の着脱位置に至っていないか、或いは供試体Ｓ
自体が存在しないか、または引っ張り試験に見られるよ
うに供試体Ｓが破断した結果、該供試体Ｓに負荷が加わ
ることがなくなった状態なので、この場合には前述した
変位制御のモードを設定する［ステップＳ７］。そして
これらの各制御モードの下で前記アクチュエータ３の作
動を制御し、アクチュエータ３の変位、ひいてはチャッ
ク１０の位置を制御する。If the elastic change of the sample S is obtained as described above, then it is judged whether or not the elastic change exceeds the preset judgment threshold value α [step S6]. . This determination focuses on the fact that, when a load is applied to the sample S due to the displacement of the actuator 3, the elastic characteristics of the sample S change depending on the load regardless of the rigidity of the sample S. is there. When a load is applied to the sample S based on such determination of elastic displacement, the above-mentioned load control mode is set [step S8], and the actuator is set so that the load is zero (0). 3 load control. On the other hand, in spite of the displacement of the actuator 3, when the load on the sample S is not detected, that is, when the elastic displacement is not detected, the chuck 1 displaced by driving the actuator 3 is moved.
0 has not reached the specified attachment / detachment position, or the specimen S
Since there is no load on the specimen S as a result of the specimen S being broken as shown in the tensile test as a result of the absence of the specimen itself, the displacement control mode described above is set in this case. [Step S7]. Then, the operation of the actuator 3 is controlled under each of these control modes to control the displacement of the actuator 3 and thus the position of the chuck 10.
【００２２】かくしてこのような手順の下でアクチュエ
ータ３の作動を制御してチャック１０の位置を制御する
本材料試験機によれば、チャック１０,１０間に供試体
Ｓを装着してその試験を実施するべく、アクチュエータ
３を作動させてチャック１０を所定のチャッキング位置
に位置付ける場合、先ずアクチュエータ３の初期位置
（原点位置）を基準として上記チャッキング位置までの
変位量が変位目標値として与えられる。この状態で装着
モードが起動されると、最初はチャック１０,１０間が
十分に離れていることから、アクチュエータ３の変位に
伴って下側のチャック１０の位置が変位しても該チャッ
ク１０,１０間に設けられる供試体Ｓに負荷（荷重）加
わることがない。従ってアクチュエータ３は、上記変位
目標値に従って変位制御される。Thus, according to the present material testing machine that controls the position of the chuck 10 by controlling the operation of the actuator 3 under such a procedure, the test piece S is mounted between the chucks 10 and the test is performed. In order to carry out the operation, when the actuator 3 is operated to position the chuck 10 at a predetermined chucking position, first, a displacement amount up to the chucking position is given as a displacement target value with reference to the initial position (origin position) of the actuator 3. . When the mounting mode is started in this state, the chucks 10, 10 are sufficiently separated from each other at first, so that even if the position of the lower chuck 10 is displaced due to the displacement of the actuator 3, the chuck 10, A load (load) is not applied to the sample S provided between 10 pieces. Therefore, the actuator 3 is displacement-controlled according to the displacement target value.
【００２３】しかして下側のチャック１０が前記チャッ
キング位置に近付き、チャック１０,１０間に供試体Ｓ
が保持される状態になると、アクチュエータ３の変位に
伴って供試体Ｓに不本意な荷重が加わる虞がある。しか
してこのような荷重が前述した弾性変化から検出される
と、これによって前記アクチュエータ３に対する制御が
上述した変位制御から荷重制御に切り替えられ、その荷
重を零（０）するように、即ち、除荷するようにアクチ
ュエータ３の作動が制御される。この結果、供試体Ｓに
不本意な荷重を加えることのない位置にチャック１０が
位置付けられる。このような無負荷の状態において、前
記チャック１０,１０間への供試体Ｓの装着が行われ
る。そしてアクチュエータ３の上記無負荷位置を計測原
点として、チャック１０,１０間に装着された供試体Ｓ
に対する材料試験が開始される。Then, the lower chuck 10 comes close to the chucking position, and the specimen S is placed between the chucks 10, 10.
In the state of being held, there is a risk that an unintended load is applied to the sample S with the displacement of the actuator 3. However, when such a load is detected from the elasticity change described above, the control for the actuator 3 is switched from the displacement control described above to the load control, and the load is made zero (0), that is, removed. The operation of the actuator 3 is controlled so as to load. As a result, the chuck 10 is positioned at a position where an unintended load is not applied to the sample S. In such an unloaded state, the specimen S is mounted between the chucks 10 and 10. Then, with the above-mentioned unloaded position of the actuator 3 as the measurement origin, the specimen S mounted between the chucks 10, 10
The material test for is started.
【００２４】一方、材料試験が終了したときには、前記
チャック１０,１０間から供試体Ｓを取り外すべく、前
記チャック１０の位置制御が行われる。この場合には、
前述したアクチュエータ３の作動に伴って供試体Ｓに所
定の荷重が加えられた状態にあるので、先ずこの荷重を
零（０）とするべく前記アクチュエータ３の作動を制御
する。具体的には前述した如く求められる供試体Ｓの弾
性変化から、供試体Ｓの弾性が検出されている場合には
該供試体Ｓに加えられている荷重を零（０）とするよう
に前記アクチュエータ３の作動を制御する（荷重制
御）。そしてその荷重が零（０）となったときのアクチ
ュエータ３の位置を、チャック１０,１０間から供試体
Ｓを取り外す上でのチャック１０の位置とし、この状態
で供試体Ｓの取り外しを行う。On the other hand, when the material test is completed, the position control of the chuck 10 is performed so as to remove the sample S from between the chucks 10, 10. In this case,
Since a predetermined load is applied to the sample S along with the operation of the actuator 3 described above, the operation of the actuator 3 is first controlled so that this load is zero (0). Specifically, from the change in elasticity of the sample S obtained as described above, when the elasticity of the sample S is detected, the load applied to the sample S is set to zero (0). The operation of the actuator 3 is controlled (load control). The position of the actuator 3 when the load becomes zero (0) is set as the position of the chuck 10 for removing the sample S from between the chucks 10, 10, and the sample S is removed in this state.
【００２５】但し、引っ張り試験により供試体Ｓが破断
している場合、或いは圧縮試験によって供試体Ｓが破砕
しているような場合には、前述した如くアクチュエータ
３の作動を制御する際、もはや供試体Ｓに荷重が加わる
ことがなく、また荷重自体が検出されないので、前述し
た如く求められる弾性変化が零となっている。従ってこ
の場合には、前述した荷重制御を行うことなく、予め設
定された変位目標値に従って前記アクチュエータ３を変
位制御し、チャック１０を所定の位置に位置付けた後、
チャック１０,１０からの供試体Ｓの取り外しを行う。However, if the test piece S is broken by the tensile test or if the test piece S is crushed by the compression test, the test piece S is no longer used when the operation of the actuator 3 is controlled as described above. Since no load is applied to the sample S and the load itself is not detected, the elasticity change obtained as described above is zero. Therefore, in this case, the displacement control of the actuator 3 is performed according to the preset displacement target value without performing the load control described above, and after the chuck 10 is positioned at the predetermined position,
The specimen S is removed from the chucks 10, 10.
【００２６】かくして上述した如くアクチュエータ３の
作動を制御してチャック１０,１０間への供試体Ｓの着
脱を行う制御モードを備えた材料試験機によれば、供試
体Ｓに不本意な荷重が加わることのない状態で該供試体
Ｓのチャック１０への装着と、その取り外しを行うこと
ができる。特に供試体Ｓの剛性が高く、アクチュエータ
３の僅かな変位によっても該供試体Ｓに大きな荷重が加
わるような試験条件においても、該供試体Ｓの装着を簡
易に、しかも確実に行うことができる。そして無負荷状
態を試験開始条件として精度の高い材料試験を実行する
ことが可能となる。また供試体Ｓの加わる荷重が検出さ
れるまではアクチュエータ３を変位制御するので、アク
チュエータ３の作動を効率的に制御することができる。As described above, according to the material testing machine having the control mode in which the operation of the actuator 3 is controlled to attach / detach the sample S between the chucks 10, 10, the sample S is subjected to an undesired load. The sample S can be attached to and removed from the chuck 10 without being added. Particularly, even under the test condition that the rigidity of the sample S is high and a large load is applied to the sample S even if the actuator 3 is slightly displaced, the sample S can be easily and surely mounted. . Then, it becomes possible to perform a highly accurate material test with the unloaded state as the test start condition. Moreover, since the displacement of the actuator 3 is controlled until the load applied to the sample S is detected, the operation of the actuator 3 can be efficiently controlled.
【００２７】また材料試験終了後、チャック１０,１０
から供試体Ｓを取り外すに際しては、該供試体Ｓに加わ
っている荷重を零とする位置までアクチュエータ３を変
位させるので、その取り外しを円滑に行うことが可能と
なる。また仮に材料試験の実行に伴って供試体Ｓが破断
・破砕している場合には、荷重制御に代えて変位制御を
実行し、これによってチャック１０を所定の位置に設定
するので、このような状況下においてもチャック１０か
らの供試体Ｓの取り外しを簡単に行うことが可能とな
る。つまり供試体Ｓが破断しているような場合には、ア
クチュエータ３に対する変位制御だけが実行される。従
って供試体Ｓの破断により、その荷重が検出されなくな
って荷重制御系が暴走し、これによってアクチュエータ
３が過剰に変位したり、また破断により２分された供試
体Ｓが互いに衝突してその破断面が損なわれるような不
具合を招くこともなくなる。After the material test, the chucks 10, 10
When removing the sample S from the above, since the actuator 3 is displaced to a position where the load applied to the sample S is zero, the removal can be performed smoothly. Further, if the specimen S is fractured or crushed due to the execution of the material test, the displacement control is executed instead of the load control, and the chuck 10 is set at a predetermined position. Even under the circumstances, the specimen S can be easily removed from the chuck 10. That is, when the sample S is broken, only displacement control for the actuator 3 is executed. Therefore, when the specimen S breaks, the load is no longer detected and the load control system runs out of control, which causes the actuator 3 to be excessively displaced, or the specimen S bisected by the fracture collides with each other and breaks. The problem that the cross section is damaged is not caused.
【００２８】特に前述したように供試体Ｓにおける弾性
変化として該供試体Ｓの破断・破砕を監視しながら、そ
の制御モードを切り替えるので、アクチュエータ３の作
動を適切に制御することができる。また変位制御の分解
能を格別に高く設定し、その制御ゲインを高めなくて
も、十分に精度の高いアクチュエータ３の作動制御を実
現することが可能となる。In particular, as described above, the control mode is switched while observing the fracture and crushing of the sample S as the elasticity change in the sample S, so that the operation of the actuator 3 can be appropriately controlled. In addition, it is possible to realize sufficiently accurate operation control of the actuator 3 without setting the resolution of the displacement control to be particularly high and increasing the control gain thereof.
【００２９】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。実施形態においてはチャック１０の変
位駆動手段として油圧により駆動されるアクチュエータ
３を例にとり、該アクチュエータ３を駆動する油圧サー
ボ弁５の作動をフィードバック制御するものとして説明
したが、アクチュエータとして電動モータにより進退駆
動されるシリンダや、移動テーブル機構を用いることも
可能である。またここではアクチュエータ３によりチャ
ック１０を上下動させたが、一対のチャック１０,１０
を水平方向に対峙させ、これを横方向に変位させて供試
体Ｓに負荷を加える横置き型の材料試験機にも同様に適
用することができる。The present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiment, the actuator 3 driven by hydraulic pressure is taken as an example of the displacement driving means of the chuck 10 and the operation of the hydraulic servo valve 5 for driving the actuator 3 is feedback-controlled. However, the actuator 3 is moved forward and backward by an electric motor. It is also possible to use a driven cylinder or a moving table mechanism. Further, here, the chuck 10 is moved up and down by the actuator 3, but a pair of chucks 10, 10
Can be similarly applied to a horizontal type material testing machine in which the test pieces S are horizontally opposed to each other and are laterally displaced to apply a load to the sample S.
【００３０】更には供試体Ｓに加わる荷重を検出してそ
の制御モードを変位制御から荷重制御に切り替えるに際
し、その判定閾値を多段階に設定することも可能であ
る。即ち、軽い荷重が検出されるだけの場合には、その
荷重を零とするように変位目標値を修正するだけに留め
ると言う制御モードを挟んで、前述した変位制御と荷重
制御とを切り替えることも可能である。その他、本発明
はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。Further, when the load applied to the specimen S is detected and the control mode is switched from the displacement control to the load control, the judgment threshold value can be set in multiple stages. That is, when only a light load is detected, the above-described displacement control and load control are switched with a control mode in which the displacement target value is only corrected so that the load is zero. Is also possible. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
験機本体のチャックに供試体を装着するべく、或いは試
験終了後にチャックから供試体を取り外すべく、アクチ
ュエータの作動を制御して上記チャックの位置を可変設
定するに際し、アクチュエータの変位時に前記供試体に
荷重が加わるか否かに応じて、特に荷重が検出されない
場合には前記アクチュエータを変位制御し、また荷重が
検出された場合には、その荷重を除去するように前記ア
クチュエータを荷重制御するので、変位制御の分解能を
高めることなく、簡易に、且つ精度良くアクチュエータ
の位置、即ち、供試体を着脱する上でのチャックの位置
を精度良く設定することができる。従って簡易にして効
果的にアクチュエータに対する制御性を高めることが可
能となる等の効果が奏せられる。As described above, according to the present invention, the operation of the actuator is controlled in order to mount the specimen on the chuck of the tester main body or to remove the specimen from the chuck after the test is completed. When variably setting the position of, depending on whether or not a load is applied to the specimen during displacement of the actuator, displacement control of the actuator is performed unless a load is detected, and if a load is detected, Since the load of the actuator is controlled so as to remove the load, the position of the actuator, that is, the position of the chuck for attaching / detaching the test piece, can be accurately adjusted without increasing the resolution of displacement control. Can be set well. Therefore, the effect that the controllability of the actuator can be enhanced simply and effectively can be obtained.
【図１】材料試験機の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a material testing machine.
【図２】ラムの作動を制御する電気油圧サーボ制御系の
概略構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an electrohydraulic servo control system for controlling the operation of a ram.
【図３】本発明の一実施形態に係る材料試験機における
特徴的な制御機能を示すチャックモードの制御手順を示
す図。FIG. 3 is a diagram showing a chuck mode control procedure showing a characteristic control function in the material testing machine according to the embodiment of the present invention.
１ ロードセル ３ アクチュエータ ５ サーボ弁 ８ 制御部 ９ サーボアンプ １０ チャック Ｓ 供試体 Ａ 荷重制御系 Ｂ 変位制御系 1 load cell 3 actuators 5 servo valve 8 control unit 9 Servo amplifier 10 chuck S specimen A load control system B displacement control system
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−142438（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−72422（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−302647（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142127（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−55672（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−101109（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−82339（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−87235（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−85937（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−92238（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−48657（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 3/00 - 3/62 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-1-142438 (JP, A) JP-A-11-72422 (JP, A) JP-A-2-302647 (JP, A) JP-A-5- 142127 (JP, A) JP-A-7-55672 (JP, A) JP-A-8-101109 (JP, A) JP-A-63-82339 (JP, A) Jitsukaihei 1-87235 (JP, U) Actual development Sho 59-85937 (JP, U) Actual development Sho 63-92238 (JP, U) Actual development Sho 64-48657 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 3/00-3/62 JISST file (JOIS)
Claims (3)
対のチャックと、 これらのチャックの一方を進退駆動するアクチュエータ
と、 このアクチュエータの変位により前記供試体に加えられ
た荷重または該アクチュエータの変位に従って前記アク
チュエータの作動を制御するフィードバック制御手段と
を備えた材料試験機であって、 前記フィードバック制御手段は、前記アクチュエータを駆動して前記チャックに対して供
試体を着脱する際に前記アクチュエータの変位変化と供
試体に加わる荷重変化とから前記供試体の弾性変化を判
定する手段と、 上記供試体の弾性変化が 検出されないとき、前記アクチ
ュエータの変位とその目標値とに従って前記アクチュエ
ータの作動を制御する変位制御手段と、上記供試体の弾性変化が 検出されたとき、前記供試体に
加わる荷重が零となるように前記アクチュエータの作動
を制御する荷重制御手段とを有する着脱制御をモードを
備えたことを特徴とする材料試験機。1. A pair of chucks, which are provided so as to face each other and hold a specimen, an actuator that drives one of these chucks to move forward and backward, a load applied to the specimen by displacement of the actuator, or a load of the actuator. Feedback control means for controlling the operation of the actuator according to the displacement;
And a feedback control means for driving the actuator to supply the chuck.
When attaching and detaching the sample, the displacement change of the actuator
The elasticity change of the specimen can be determined from the change in the load applied to the specimen.
And a displacement control means for controlling the operation of the actuator according to the displacement of the actuator and its target value, when the elastic change of the specimen is not detected, and when the elastic change of the specimen is detected, For the specimen
A mode of attachment / detachment control having a load control means for controlling the operation of the actuator so that the applied load becomes zero
A material testing machine characterized by being equipped .
は、前記供試体の弾性変化を所定の判定閾値と比較して
択一的に駆動されるものである請求項１に記載の材料試
験機。2. The material testing machine according to claim 1, wherein the displacement control means and the load control means are selectively driven by comparing an elastic change of the specimen with a predetermined determination threshold value.
位動作してチャックの位置を変位させるものであって、 前記フィードバック制御手段は、上記アクチュエータへ
の油圧を給排する油圧サーボ弁の作動を制御する電気油
圧サーボ回路からなることを特徴とする請求項１に記載
の材料試験機。3. The actuator receives a hydraulic pressure to perform a displacement operation to displace the position of the chuck, and the feedback control means controls the operation of a hydraulic servo valve for supplying and discharging the hydraulic pressure to and from the actuator. 2. The material testing machine according to claim 1, comprising an electro-hydraulic servo circuit that operates.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP16555698A JP3526747B2 (en) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Material testing machine |
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| JPH11352041A JPH11352041A (en) | 1999-12-24 |
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Family Applications (1)
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| JP16555698A Expired - Fee Related JP3526747B2 (en) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Material testing machine |
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1998
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