JP6003603B2 - Material testing machine - Google Patents
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Description
この発明は材料試験機に関し、特に、油圧シリンダを駆動源とする材料試験機に関する。 The present invention relates to a material testing machine, and more particularly to a material testing machine using a hydraulic cylinder as a drive source.
材料試験機においては、一般に、負荷機構の駆動により試験片等の供試体に対して、各種の負荷を加えている。例えば、試験片に対して疲労試験を行う場合には、試験片に連続して振動を付与している。そして、試験片に振動を付与するための負荷機構の駆動源としては、油圧シリンダが使用されている。 In a material testing machine, in general, various loads are applied to a specimen such as a test piece by driving a load mechanism. For example, when a fatigue test is performed on a test piece, vibration is continuously applied to the test piece. A hydraulic cylinder is used as a drive source of a load mechanism for applying vibration to the test piece.
このような油圧シリンダを駆動源とする材料試験機においては、油圧シリンダに対して作動油を供給するために、油圧ポンプとモータを搭載した油圧源が使用される。そして、この油圧ポンプを駆動するためのモータは、例えば、AC電源で動作する誘導モータ等が使用され、材料試験の実行中においては、その回転数が一定に維持されている。また、油圧源から油圧シリンダに供給される作動油の供給圧は、例えば、リリーフ弁等を使用することによって一定圧に設定され、材料試験の実行中においては、その設定供給圧が維持される構成となっている。 In such a material testing machine using a hydraulic cylinder as a drive source, a hydraulic source equipped with a hydraulic pump and a motor is used to supply hydraulic oil to the hydraulic cylinder. As the motor for driving the hydraulic pump, for example, an induction motor operating with an AC power source is used, and the rotation speed is kept constant during the execution of the material test. Further, the supply pressure of the hydraulic oil supplied from the hydraulic source to the hydraulic cylinder is set to a constant pressure by using a relief valve, for example, and the set supply pressure is maintained during the material test. It has a configuration.
このような材料試験機における油圧源は、材料試験機に要求される最大パフォーマンスに応じた容量のものが選定される。したがって、作動油の最大吐出量や最大吐出圧等は、材料試験機に要求される油圧シリンダの最大移動速度や最大の試験力等の最大パフォーマンスと関連付けられている。しかしながら、実際の材料試験時には、その最大パフォーマンスが要求される時間が短い場合も多い。このため、最大パフォーマンスに応じた容量の油圧源が搭載された材料試験機は、必要以上に電力を消費しているという問題がある。また、最大パフォーマンスが要求されていないにもかかわらず、油圧ポンプを駆動するモータの回転数や作動油の供給圧力が高い状態のまま材料試験機の運転を続けた場合には、作動油の劣化が必要以上にすすむという問題も生ずる。 The hydraulic source in such a material testing machine is selected to have a capacity corresponding to the maximum performance required for the material testing machine. Therefore, the maximum discharge amount and the maximum discharge pressure of the hydraulic oil are associated with the maximum performance such as the maximum moving speed of the hydraulic cylinder and the maximum test force required for the material testing machine. However, during actual material testing, the time required for maximum performance is often short. For this reason, there is a problem that a material testing machine equipped with a hydraulic source having a capacity corresponding to the maximum performance consumes more power than necessary. In addition, even if the maximum performance is not required, if the material testing machine continues to operate while the rotation speed of the motor driving the hydraulic pump and the supply pressure of the hydraulic oil are high, the hydraulic oil will deteriorate. However, there is a problem that it is necessary to proceed more than necessary.
このような問題を鑑み、特許文献1においては、油圧式アクチュエータに対して作動油を供給する油圧源の油圧ポンプを駆動するモータを回転数可変のものとし、材料試験を行うときの油圧シリンダのシリンダロッドのストロークに応じてインバータを制御することによりモータの回転数を変更する材料試験機が開示されている。 In view of such a problem, in Patent Document 1, a motor that drives a hydraulic pump of a hydraulic source that supplies hydraulic oil to a hydraulic actuator has a variable number of rotations, and a hydraulic cylinder for performing a material test is disclosed. A material testing machine that changes the number of rotations of a motor by controlling an inverter according to the stroke of a cylinder rod is disclosed.
また、このような材料試験機において、最大パフォーマンスに応じた容量の油圧源には、複数の油圧ポンプとモータが搭載されたものがある(特許文献2参照)。特許文献2に記載されたような、複数の油圧ポンプを備える油圧源では、吐出量の異なる油圧ポンプを選択的に駆動させることで、油圧シリンダへ供給する作動油の流量を多段的に変更し、試験速度を実現するための作動油の吐出量を調整するようにしている。 Moreover, in such a material testing machine, there is one in which a plurality of hydraulic pumps and motors are mounted as a hydraulic source having a capacity corresponding to the maximum performance (see Patent Document 2). In a hydraulic power source including a plurality of hydraulic pumps as described in Patent Document 2, by selectively driving hydraulic pumps having different discharge amounts, the flow rate of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder is changed in multiple stages. The discharge amount of hydraulic oil for adjusting the test speed is adjusted.
特許文献1に記載された材料試験機のように、インバータにより油圧ポンプを駆動するモータの回転数を制御する構成を、そのまま複数の油圧ポンプを備える油圧源に採用すると、それぞれの油圧ポンプを駆動する各モータに対してインバータを配設することになり、装置が高額化する。 If the configuration for controlling the rotational speed of a motor that drives a hydraulic pump by an inverter as in the material testing machine described in Patent Document 1 is adopted as it is in a hydraulic source having a plurality of hydraulic pumps, each hydraulic pump is driven. An inverter is provided for each motor to be used, and the apparatus becomes expensive.
また、特許文献2のように、吐出量の異なる油圧ポンプを選択的に駆動させる方式では、多段的にしか作動油の流量を変更することができない。従来は、所望の試験速度を実現するために、リリーフ弁を使用して油圧シリンダに供給する圧力を調整しているが、さらに、リリーフ弁を介してオイルタンクに戻される作動油の量を低減して、消費電力および作動油の劣化を低減することが求められている。 Further, as in Patent Document 2, in the method of selectively driving hydraulic pumps having different discharge amounts, the flow rate of the hydraulic oil can be changed only in multiple stages. Conventionally, in order to achieve a desired test speed, the pressure supplied to the hydraulic cylinder is adjusted using a relief valve. However, the amount of hydraulic oil returned to the oil tank via the relief valve is further reduced. Therefore, it is required to reduce power consumption and deterioration of hydraulic oil.
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、消費電力および作動油の劣化を低減させることができ、所望の試験速度を実現することが可能な材料試験機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a material testing machine capable of reducing power consumption and hydraulic oil deterioration and realizing a desired test speed. And
請求項1に記載の発明は、供試体に対して試験力を付与することにより材料試験を行う材料試験機において、油圧シリンダと、インバータ制御により回転数が変更される可変速モータと、この可変速モータにより駆動される油圧ポンプとを有する可変流量供給ユニットと、一定回転数で回転する定速モータにより駆動される油圧ポンプを有する複数の定流量供給ユニットと、を備え、前記油圧シリンダに対して作動油を供給する管路に前記可変流量供給ユニットと前記複数の定流量供給ユニットとを並列に接続した油圧源と、所望の試験速度を実現するための前記定速モータの駆動台数と前記可変速モータの回転数を求め、前記複数の定流量供給ユニットにおける前記定速モータの選択的な駆動と、前記可変流量供給ユニットにおけるインバータ制御による前記可変速モータの回転数の変更とを実行する制御部、を備えたことを特徴とする。 The invention described in claim 1 is a material testing machine for performing a material test by applying a test force to a specimen, a hydraulic cylinder, a variable speed motor whose rotational speed is changed by inverter control, A variable flow rate supply unit having a hydraulic pump driven by a variable speed motor, and a plurality of constant flow rate supply units having a hydraulic pump driven by a constant speed motor rotating at a constant rotational speed, and with respect to the hydraulic cylinder A hydraulic pressure source in which the variable flow rate supply unit and the plurality of constant flow rate supply units are connected in parallel to a pipeline for supplying hydraulic oil, the number of driven constant speed motors for realizing a desired test speed, and the It obtains the rotational speed of the variable speed motor, selective and driving of the constant-speed motor in the plurality of constant flow supply unit, inverter in the variable flow supply unit Control unit for executing the rotation speed of change of the variable speed motor with control in data system, characterized by comprising a.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記供試体に対して試験力を付与して材料試験を行うときの試験条件を入力する入力部と、前記入力部により入力された試験条件を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、予め設定され前記記憶部に記憶された試験条件に応じて、前記複数の定流量供給ユニットにおける各定速モータを選択的に駆動させるとともに、前記可変流量供給ユニットにおける前記可変速モータの回転数を変更する。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein an input unit for inputting a test condition when applying a test force to the specimen and performing a material test, and an input by the input unit. The control unit selectively drives each constant speed motor in the plurality of constant flow rate supply units according to the test conditions set in advance and stored in the storage unit. In addition, the rotational speed of the variable speed motor in the variable flow rate supply unit is changed.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記試験条件には、前記供試体に付与する試験力、または、前記油圧シリンダのシリンダロッドのストロークを含む。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the test condition includes a test force applied to the specimen or a stroke of a cylinder rod of the hydraulic cylinder.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記油圧源は、一端が前記油圧源から前記油圧シリンダに向けて作動油を供給する管路に接続され、他端が前記可変流量供給ユニットおよび前記複数の定流量供給ユニットの各油圧ポンプの作動油吐出側に接続された管路に、各々チェック弁を備える。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the hydraulic power source has one end connected to a pipeline that supplies hydraulic oil from the hydraulic source toward the hydraulic cylinder, and the other end is the A check valve is provided in each of the pipes connected to the hydraulic oil discharge side of each hydraulic pump of the variable flow rate supply unit and the plurality of constant flow rate supply units.
請求項1に記載の発明によれば、油圧源に可変流量供給ユニットと、複数の定流量供給ユニットとが備えられ、可変流量供給ユニットの可変速モータの回転数を変更し、複数の定流量供給ユニットの各定速モータを選択的に駆動させる制御部を備えることから、駆動させる必要のない定速モータを停止させて、消費電力および作動油の劣化を低減することができる。また、可変速モータの回転数と、定速モータの駆動台数との組み合わせにより、広範囲での作動油の吐出量を実現することができ、所望の試験速度を実現することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the hydraulic pressure source is provided with a variable flow rate supply unit and a plurality of constant flow rate supply units, and the rotational speed of the variable speed motor of the variable flow rate supply unit is changed, so that a plurality of constant flow rates are provided. Since the controller that selectively drives each constant speed motor of the supply unit is provided, the constant speed motor that does not need to be driven can be stopped to reduce power consumption and hydraulic oil degradation. In addition, a combination of the number of rotations of the variable speed motor and the number of driven constant speed motors can realize a wide range of hydraulic oil discharge amount, and a desired test speed can be realized.
請求項2および請求項3に記載の発明によれば、制御部は、予め記憶部に記憶された試験条件に応じて、複数の定流量供給ユニットにおける各定速モータを選択的に駆動させるとともに、可変流量供給ユニットにおける可変速モータの回転数を変更することから、より効率的に消費電力を低減することが可能となる。 According to the second and third aspects of the invention, the control unit selectively drives each constant speed motor in the plurality of constant flow rate supply units according to the test conditions stored in advance in the storage unit. Since the rotational speed of the variable speed motor in the variable flow rate supply unit is changed, the power consumption can be more efficiently reduced.
請求項4に記載の発明によれば、油圧源に、一端が油圧源から前記油圧シリンダに向けて作動油を供給する管路に接続され、他端が可変流量供給ユニットおよび複数の定流量供給ユニットの各油圧ポンプの作動油吐出側に接続された管路に、各々チェック弁を備えることから、可変速モータの急激な回転数の変動による圧力変動、および、定速モータのオン/オフ時における圧力変動の影響が、試験波形に及ぶことを防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, one end of the hydraulic power source is connected to a conduit that supplies hydraulic oil from the hydraulic power source toward the hydraulic cylinder, and the other end is connected to the variable flow rate supply unit and the plurality of constant flow rates. Since the pipes connected to the hydraulic oil discharge side of each hydraulic pump of the unit are each equipped with a check valve, pressure fluctuations due to sudden fluctuations in the rotational speed of the variable speed motor and when the constant speed motor is turned on / off Can be prevented from affecting the test waveform.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明に係る材料試験機の概要図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a material testing machine according to the present invention.
この材料試験機は、テーブル11により支持された一対のコラム12と、これらのコラム12により支持された架台13とを備える。この架台13には、供試体としての試験片10に試験力を負荷するための油圧シリンダ21が配設されている。この油圧シリンダ21は、作動油の供給量を弁開度により決定するサーボ弁22と、油圧シリンダ21のシリンダロッド25の変位を検出する変位検出器26とに接続されている。油圧シリンダ21のシリンダロッド25には、試験片10を掴むつかみ具29が取り付けられている。
This material testing machine includes a pair of
テーブル11の上には、試験力を検出するための試験力検出器としてのロードセル27と試験片10を固定するためのつかみ具29が搭載されている。また、テーブル11の下方には、油圧シリンダ21を動作させるための作動油を供給する油圧源30が配置されている。
On the table 11, a
また、この材料試験機は、CPU等の演算装置を備え装置全体を制御するための制御部40と、各種のデータを記憶する記憶部44を備える。この制御部40は、表示部41および入力部42を備えたパーソナルコンピュータ43と接続されている。上述したサーボ弁22は、制御部40から供給される制御信号によってその弁開度が制御される。また、変位検出器26の出力信号と、ロードセル27の出力信号とは、材料試験の実行中に、所定時間ごとに制御部40に取り込まれる。
The material testing machine also includes a
油圧シリンダ21は、油圧源30から供給される作動油によって動作する。この油圧源30からの作動油は、管路37からサーボ弁22を介して油圧シリンダ21に供給される。また、油圧シリンダ21から排出された作動油は、サーボ弁22を通過した後、管路38を介して油圧源30に戻される。
The
図2は、上述した油圧源30を示す概要図である。図3は、この発明に係る材料試験機の制御系の主要な電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the
この油圧源30は、作動油を貯留するオイルタンク36と、可変流量供給ユニット50と、1〜n個の複数の定流量供給ユニット60a〜60nと、この油圧源30から油圧シリンダ21へ供給される作動油の供給圧力を調整するためのリリーフ弁32とを備える。可変流量供給ユニット50および定流量供給ユニット60a〜60nは、油圧源30から油圧シリンダ21に向けて作動油を供給する管路37から延設された管路35に並列に接続されている。
The
可変流量供給ユニット50は、油圧ポンプ53と、この油圧ポンプ53を駆動するためのモータ54と、このモータ54の回転数を変更するためのインバータ55と、を備える。ここで、モータ54としては、誘導モータや同期モータなどの、交流電源を供給されることにより回転するとともに、インバータ55の制御によりその回転数が変更可能な可変速モータが使用される。モータ54は、制御部40からの制御信号により、オン/オフが制御される。そして、制御部40からインバータ55に供給される周波数制御信号により、モータ54の回転数が変更される。
The variable flow rate supply unit 50 includes a
可変流量供給ユニット50は、油圧ポンプ53から管路35に供給する作動油の圧力を調整するためのリリーフ弁52を備える。リリーフ弁52は、油圧ポンプ53から管路35に至る管路57から分岐し、その終端がオイルタンク36に作動油を戻す管路39に接続された管路58に介挿されている。このリリーフ弁52としては、比例電磁式リリーフ弁が使用される。そして、制御部40から供給される圧力制御信号によって弁開度が制御されるリリーフ弁52の作用により、所定圧力以上の作動油が、オイルタンク36に戻される。このようにリリーフ弁52を制御することにより、モータ54の急激な回転数の変動等による圧力変動の影響を、試験波形に与えないようにしている。
The variable flow rate supply unit 50 includes a
定流量供給ユニット60a〜60nは、それぞれ油圧ポンプ63a〜63nと、この油圧ポンプ63a〜63nを各々駆動するためのモータ64a〜64nと、を備える。ここで、モータ64a〜64nとしては、誘導モータや同期モータなどの、交流電源を供給されることにより回転するとともに、電源周波数に応じた一定速度で回転する定速度モータが使用される。モータ64a〜64nは、制御部40からの制御信号により、オン/オフが制御される。
The constant flow rate supply units 60a to 60n include
定流量供給ユニット60a〜60nは、各油圧ポンプ63a〜63nから管路35に供給する作動油の圧力を調整するためのリリーフ弁62a〜62nを備える。このリリーフ弁62a〜62nは、各油圧ポンプ63a〜63nから管路35に至る管路67a〜67nから分岐し、その終端がオイルタンク36に作動油を戻す管路39に接続された管路68a〜68nに介挿されている。このリリーフ弁62a〜62nとしては、比例電磁式リリーフ弁が使用される。そして、制御部40から供給される圧力制御信号によって、弁開度が制御されるリリーフ弁62a〜62nの作用により所定圧力以上の作動油が、オイルタンク36に戻される。これらリリーフ弁62a〜62nの作用により、モータ64a〜64nのオン/オフ時における圧力変動の影響を、試験波形に与えないようにしている。
The constant flow rate supply units 60a to 60n include
さらに、可変流量供給ユニット50における油圧ポンプ53から管路35に至る流路と、各定流量供給ユニット60a〜60nにおける油圧ポンプ63a〜63nから管路35に至る流路には、チェック弁33が介挿されている。なお、各チャック弁33は、上述したリリーフ弁52およびリリーフ弁62a〜62nが介挿されている管路58、68a〜68nの分岐点よりも、管路35側に配設される。これらのチェック弁33の作用により、さらに、モータ54の急激な回転数の変動による圧力変動、および、モータ64a〜64nのオン/オフ時における圧力変動の影響を、試験波形に与えないようにしている。
Further, a
リリーフ弁32は、管路37を介して油圧源30から油圧シリンダ21に供給する作動油の供給圧力を調整するためのものである。リリーフ弁32としては、制御部40から供給される圧力制御信号によって、弁開度が制御される比例電磁式リリーフ弁が使用される。オイルタンク36に貯留された作動油は、油圧ポンプ53と選択的に駆動される油圧ポンプ63a〜63nの作用により、管路37に接続される管路35に圧送される。そして、この管路35に圧送された作動油の圧力は圧力計34を利用してモニターされ、リリーフ弁32の作用により一定圧力となった状態で、管路37を介して油圧シリンダ21に送られる。なお、所定圧力以上となった作動油は、リリーフ弁32および管路39を介してオイルタンク36に回収される。
The
また、油圧シリンダ21から戻される作動油は、管路38および管路39を介してオイルタンク36に回収される。
Further, the hydraulic oil returned from the
以上のような構成を有する材料試験機においては、試験片10をつかみ具29により支持した状態で、油圧シリンダ21のシリンダロッド25によりつかみ具29を往復移動させ、この試験片10に対して振動を付与する。このときの油圧シリンダ21におけるシリンダロッド25の往復移動のストロークは、変位検出器26により検出される。また、このときに試験片10に付与される試験力は、ロードセル27により検出される。そして、上述したように、このときの変位検出器26の出力信号と、ロードセル27の出力信号とは、所定時間ごとに制御部40に取り込まれる。
In the material testing machine having the above-described configuration, the gripping
次に、この発明の特徴である、油圧ポンプ53および油圧ポンプ63a〜63nの制御の基本的な考え方について説明する。図4は、この発明における油圧ポンプ53、63a〜63nによる作動油の吐出量とモータ54、64a〜64nの回転数(rpm)との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、油圧ポンプ53、63a〜63nによる作動油の吐出量(L/min)を示し、横軸は、モータ54、64a〜64nの回転数を示す。また、図4における丸枠内のグラフは、油圧ポンプ53による作動油の吐出量とモータ54の回転数との関係を、油圧ポンプ53、63a〜63nによる作動油の吐出量とモータ54、64a〜64nの回転数との関係を示すグラフと同じスケールで示すものである。なお、この明細書における回転数とは単位時間当たりにモータが回転する数を表しており、単位はrpmである。
Next, a basic concept of control of the
この発明に係る材料試験機で供試体としての試験片10の材料試験を実行するときには、材料試験機の運転モードと試験条件を設定する。材料試験機の運転モードとしては、変位検出器26により検出した油圧シリンダ21のシリンダロッド25のストロークを制御量とするストローク制御モードや、ロードセル27により検出した試験片10に対する試験力を制御量とする試験力制御モード、あるいは、試験片10のひずみによる変位量を制御量とするひずみ制御モード、さらには、これらのモードを組み合わせたその他の制御モードを選択することができる。そして、試験条件としては、例えば、シリンダロッド25のストローク、試験片10に付与すべき試験力の大きさを設定する。これらの設定値は、図1に示す入出力用コンピュータ43の入力部42により入力され、記憶部44に記憶される。以下、試験条件としてシリンダロッド25のストロークが設定されている場合を例に説明する。
When the material test of the
次に、制御部40において、予め記憶されたシリンダロッド25の往復移動のストロークに基づいて、定流量供給ユニット60a〜60nにおける油圧ポンプ63a〜63nを駆動するモータ64a〜64nのうち、いずれを試験中に運転するかを選択するとともに、可変流量供給ユニット50における油圧ポンプ53を駆動するためのモータ54の回転数が演算される。この運転するモータの選択とモータ54の回転数の演算は、以下のようにして実行される。
Next, in the
すなわち、材料試験を実行する際に、油圧ポンプ53および選択的に駆動される油圧ポンプ63a〜63nからの作動油の単位時間あたりの吐出量の合計である総吐出量D(L/min)は、油圧シリンダ21のシリンダロッド25の往復ストロークの振幅をa(mm)、周波数をf(Hz)、油圧シリンダ21の断面積をA(mm2 )とし、c1を係数とした場合に、下記の式(1)で表される。
That is, when the material test is executed, the total discharge amount D (L / min), which is the total discharge amount per unit time of hydraulic oil from the
D=c1・f・a・A ・・・ (1) D = c1 · f · a · A (1)
そして、油圧ポンプ53の吐出量とモータ54の回転数とは比例関係にあり、油圧ポンプ53および選択的に駆動される油圧ポンプ63a〜63nからの作動油の総吐出量Dは、それらを駆動するモータ54、64a〜64nの回転数の合計である総回転数と比例関係にある。このため、上記式(1)より求められた供給速度(総吐出量D)から、油圧ポンプ63a〜63nから作動油を吐出させるために一定の回転数により駆動するモータ64a〜64nのうち、どれだけの数のモータを駆動させ、さらに、油圧ポンプ53から作動油を吐出させるために必要とされるモータ54の回転数を演算することが可能となる。例えば、総回転数をモータ64a〜64nの1台当たりの回転数で除して、モータ64a〜64nのうち何台のモータを駆動させるかを求め(定速度モータの駆動台数を求め)、総回転数をモータ64a〜64nの1台当たりの回転数で除した余りの回転数を、モータ54の回転数とすることができる。
The discharge amount of the
駆動させる定速度モータの数が決まり、モータ64a〜64nのうちのどのモータを駆動させるかが選択され、さらに、モータ54の回転数が演算されると、試験開始時に、制御部40から、モータ54およびモータ64a〜64nのうち選択されたモータを起動するオン信号が送信される。そして、制御部40からインバータ55へ周波数制御信号が送信され、調整された回転数でモータ54が駆動する。
When the number of constant-speed motors to be driven is determined, which one of the
すなわち、図4に示すように、定流量供給ユニット60a〜60eにおけるモータ64a〜64eのうち、64aのみを駆動したとき、64a+bの2台を駆動させたとき、64a+b+cの3台を駆動させたとき等、モータ64a〜64eのうち駆動させる台数が変わると、油圧ポンプ63a〜63eからの作動油の吐出量は、黒丸で示すように、等間隔の点で変化することになる。そこで、可変流量供給ユニット50におけるモータ54を駆動し、モータ54の回転数を上げていくと、モータ64a〜64eだけでは実現できない点と点との間の吐出量を実現することができる。図4のグラフに実線で示すように、この材料試験機では、定速モータと可変速モータの制御の組み合わせにより、あらゆる供給速度での試験が実現可能となる。したがって、所望の試験速度を実現することが可能となる。
That is, as shown in FIG. 4, among the
また、制御部40は、試験中にロードセル27により検出された試験片10に対する試験力の大きさを読み込み、その読み込まれた試験力の大きさに基づいて、油圧シリンダ21に供給する作動油の圧力を演算する。この演算は、以下のようにして実行される。
Further, the
すなわち、油圧シリンダ21に対する作動油の供給圧力P(MPa)は、試験片10に対する試験力をL(kN)とし、c2を係数とした場合、下記の式(2)で表される。
That is, the hydraulic oil supply pressure P (MPa) to the
P=c2・L ・・・ (2) P = c2 · L (2)
このため、この式(2)により、油圧シリンダ21に対する作動油の供給圧力を演算することが可能となる。
For this reason, it is possible to calculate the supply pressure of the hydraulic oil to the
油圧シリンダ21に対する作動油の供給圧力が演算されれば、制御部40からの指令により、リリーフ弁32を制御して油圧シリンダ21に対する作動油の供給圧力を調整する。また、この材料試験機においては、試験中に必要に応じて、可変流量供給ユニット50におけるリリーフ弁52と、定流量供給ユニット60a〜60nにおけるリリーフ弁62a〜62nを調整し、管路35における圧力変動を低減するようにしている。
When the hydraulic oil supply pressure to the
以上のように、この発明に係る材料試験機によれば、予め記憶させた油圧シリンダ21のシリンダロッド25のストロークに基づいて、モータ64a〜64nを選択的に駆動するとともに、モータ54の回転数を変更することから、モータ64a〜64nのうち、駆動させる必要のないモータによる電力消費をゼロにすることが可能となる。このため、材料試験を行う場合の消費電力を大幅に低減させることが可能となる。さらに、油圧源30において駆動させる必要のないモータを停止させていることから、オイルタンク36から吸引されて再度オイルタンク36に戻される、いわゆる油圧源30内を循環する作動油の量も減少させることができる。したがって、作動油の劣化を低減することが可能となる。
As described above, according to the material testing machine according to the present invention, the
また、この発明に係る材料試験機では、試験片10に対して付与する試験力の大きさに基づいて油圧シリンダ21に供給する作動油の供給圧力を変更することから、低い試験力での材料試験では、油圧シリンダ21に対する作動油の供給圧力を低減させることにより、消費電力をさらに低減させることが可能となる。
In the material testing machine according to the present invention, since the supply pressure of the hydraulic oil supplied to the
さらに、この発明に係る材料試験機は、油圧源30に搭載される複数のモータのうち、インバータ制御される可変速モータはモータ54の1台ですむことから、装置が高額化することがない。
Furthermore, in the material testing machine according to the present invention, among the plurality of motors mounted on the
上述した例では、試験開始前に試験条件としてシリンダロッド25のストロークを記憶部44に記憶させているが、試験条件として、試験力を設定した場合には、予め記憶された試験力から作動油の供給圧力を演算し、モータ64a〜64nのうち駆動させるモータの選択と、モータ54の回転数については、試験中に変位検出器26で検出した油圧シリンダ21のシリンダロッド25のストロークに基づいて決めるようにしてもよい。
In the example described above, the stroke of the
このように試験条件として試験力を設定して試験を開始したときには、例えば、変位検出器26の検出値が安定するまで、モータ54およびモータ64a〜64nの全てを起動し、その後、油圧シリンダ21のシリンダロッド25のストロークから、モータ64a〜64nのうち駆動させるモータの選択と、モータ54の回転数の演算が完了したら、制御部40からの制御信号によりモータ64a〜64nのうち駆動させる必要のないモータをオフにして駆動を停止させるとともに、インバータ55によりモータ54の回転数を調整するようにすればよい。この場合においても、消費電力と作動油の劣化とを低減させることが可能となる。なお、試験中にモータ64a〜64nを停止させるときは、モータ64a〜64nをオフにした時の影響が試験波形に及ばないように、リリーフ弁62a〜62nを制御する。
Thus, when the test is started with the test force set as the test condition, for example, all of the
また、本試験に先だって予備試験を実行し、この予備試験の実行中に、制御部40が読み込んだ、変位検出器26により検出された油圧シリンダ21におけるシリンダロッド25の往復移動のストロークを記憶部44に記憶させ、この記憶部44に記憶されたストロークに基づいて、モータ64a〜64nのうち本試験実行時に駆動させるモータを選択するとともに、モータ54の回転数を演算するようにしてもよい。予備試験に対して、例えば、50倍の時間をかけて行われる本試験において、駆動させる必要のないモータを停止させておけば、本試験実行中の無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
Further, a preliminary test is performed prior to the main test, and the stroke of the reciprocating movement of the
10 試験片
11 テーブル
12 コラム
13 架台
21 油圧シリンダ
22 サーボ弁
25 シリンダロッド
26 変位検出器
27 ロードセル
29 つかみ具
30 油圧源
32 リリーフ弁
33 チェック弁
34 圧力計
35 管路
36 オイルタンク
37 管路
38 管路
39 管路
40 制御部
41 表示部
42 入力部
43 パーソナルコンピュータ
44 記憶部
53 油圧ポンプ
54 モータ
55 インバータ
57 管路
58 管路
62a〜62n リリーフ弁
63a〜63n 油圧ポンプ
64a〜64n モータ
67a〜67n 管路
68a〜68n 管路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
油圧シリンダと、
インバータ制御により回転数が変更される可変速モータと、この可変速モータにより駆動される油圧ポンプとを有する可変流量供給ユニットと、一定回転数で回転する定速モータにより駆動される油圧ポンプを有する複数の定流量供給ユニットと、を備え、前記油圧シリンダに対して作動油を供給する管路に前記可変流量供給ユニットと前記複数の定流量供給ユニットとを並列に接続した油圧源と、
所望の試験速度を実現するための前記定速モータの駆動台数と前記可変速モータの回転数を求め、前記複数の定流量供給ユニットにおける前記定速モータの選択的な駆動と、前記可変流量供給ユニットにおけるインバータ制御による前記可変速モータの回転数の変更とを実行する制御部、
を備えたことを特徴とする材料試験機。 In a material testing machine that performs material testing by applying test force to the specimen,
A hydraulic cylinder;
A variable flow rate supply unit having a variable speed motor whose rotational speed is changed by inverter control, a hydraulic pump driven by the variable speed motor, and a hydraulic pump driven by a constant speed motor rotating at a constant rotational speed A plurality of constant flow rate supply units, and a hydraulic source in which the variable flow rate supply unit and the plurality of constant flow rate supply units are connected in parallel to a pipeline that supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder;
A driving number of the constant-speed motor to achieve the desired test speed seeking rotational speed of the variable speed motor, selective and driving of the constant-speed motor in the plurality of constant flow supply unit, the variable flow rate supply control unit for executing the rotation speed of change of the variable speed motor with control in the inverter system in the unit,
A material testing machine characterized by comprising:
前記供試体に対して試験力を付与して材料試験を行うときの試験条件を入力する入力部と、
前記入力部により入力された試験条件を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、予め設定され前記記憶部に記憶された試験条件に応じて、前記複数の定流量供給ユニットにおける各定速モータを選択的に駆動させるとともに、前記可変流量供給ユニットにおける前記可変速モータの回転数を変更する材料試験機。 The material testing machine according to claim 1,
An input unit for inputting test conditions when performing a material test by applying a test force to the specimen;
A storage unit for storing test conditions input by the input unit;
The control unit selectively drives each constant speed motor in the plurality of constant flow rate supply units according to a test condition set in advance and stored in the storage unit, and the variable speed in the variable flow rate supply unit. A material testing machine that changes the motor speed.
前記試験条件には、前記供試体に付与する試験力、または、前記油圧シリンダのシリンダロッドのストロークを含む材料試験機。 The material testing machine according to claim 2,
The material testing machine includes a test force applied to the specimen or a stroke of a cylinder rod of the hydraulic cylinder in the test conditions.
前記油圧源は、一端が前記油圧源から前記油圧シリンダに向けて作動油を供給する管路に接続され、他端が前記可変流量供給ユニットおよび前記複数の定流量供給ユニットの各油圧ポンプの作動油吐出側に接続された管路に、各々チェック弁を備える材料試験機。
The material testing machine according to claim 1,
One end of the hydraulic source is connected to a pipeline that supplies hydraulic oil from the hydraulic source toward the hydraulic cylinder, and the other end operates each hydraulic pump of the variable flow rate supply unit and the plurality of constant flow rate supply units. A material testing machine equipped with check valves on pipes connected to the oil discharge side.
Priority Applications (1)
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| JP2012269023A JP6003603B2 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Material testing machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2012269023A JP6003603B2 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Material testing machine |
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| JP2014115174A JP2014115174A (en) | 2014-06-26 |
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-
2012
- 2012-12-10 JP JP2012269023A patent/JP6003603B2/en active Active
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