JP2773355B2 - Control device for material testing machine - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は供試体の荷重−変位特性を精度よく測定する
材料試験機の制御装置に関する B.従来の技術 従来から、供試体の荷重−変位特性を求める電気油圧
式材料試験機が知られている。この電気油圧式材料試験
機は、例えば基台上に立設した一対の支柱にクロスヘッ
ドを横架して負荷枠を形成し、その負荷枠内の治具に供
試体を設置してこの供試体を負荷しながらロードセルと
差動トランス等によって荷重と変位とを測定するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Industrial Field of the Invention The present invention relates to a control device of a material testing machine for accurately measuring the load-displacement characteristics of a specimen. Electrohydraulic material testing machines for determining properties are known. In this electrohydraulic material testing machine, for example, a load frame is formed by bridging a crosshead on a pair of columns erected on a base, and a test piece is set on a jig in the load frame. The load and the displacement are measured by a load cell and a differential transformer while loading the sample.
この材料試験機の全体構成を示す第5図により動作を
説明する。The operation will be described with reference to FIG. 5 showing the overall configuration of this material testing machine.
試験条件入力部22で供試体SPの試験条件を設定する
と、この試験条件に従って制御回路21から設定信号発生
器23に指令が与えられ、設定信号発生器23は例えば供試
体SPを伸縮させながら負荷するパターン波形の設定信号
を発生する。この設定信号は、加算器25で差動トランス
12が検出している現在の変位信号と加算されて、設定信
号と変位信号との偏差が求められる。さらに、この偏差
信号はサーボアンプ28により増幅されサーボ弁10gに駆
動信号として送出される。この駆動信号に従ってアクチ
ュエータ10eが駆動され、供試体SPが負荷される。When the test condition of the test piece SP is set in the test condition input section 22, a command is given from the control circuit 21 to the setting signal generator 23 according to the test condition, and the setting signal generator 23 loads, for example, while expanding and contracting the test piece SP. A setting signal of the pattern waveform to be generated is generated. This setting signal is converted by the adder 25 into a differential transformer.
The deviation between the setting signal and the displacement signal is obtained by adding the current displacement signal detected by the counter 12 to the current displacement signal. Further, this deviation signal is amplified by the servo amplifier 28 and sent to the servo valve 10g as a drive signal. The actuator 10e is driven according to this drive signal, and the specimen SP is loaded.
この試験中の供試体SPに負荷される荷重とそれによっ
て生じる変位は、それぞれロードセル11、差動トランス
12によって検出されて電気信号の変換され、それぞれ増
幅器29a、30aにより増幅されてA/D変換器31へ送出され
る。さらに、A/D変換器31によってデジタル信号に変換
された荷重信号と変位信号は、制御回路21を介してレコ
ーダ32へ送出されグラフ化して表示される。The load applied to the specimen SP during this test and the displacement caused by the load are the load cell 11 and the differential transformer, respectively.
The electric signal is detected by the converter 12, converted into an electric signal, amplified by the amplifiers 29a and 30a, respectively, and transmitted to the A / D converter 31. Further, the load signal and the displacement signal converted into digital signals by the A / D converter 31 are transmitted to the recorder 32 via the control circuit 21 and are displayed in a graph.
ここで、増幅器29a,30aの入出力端子に付加されたス
イッチ29b,30bと抵抗器29c〜29f,30c〜30fは、検出信号
振幅に応じて増幅器のゲインを切り換えるための素子で
あり、検出信号ゲイン切換回路を構成する。Here, the switches 29b and 30b and the resistors 29c to 29f and 30c to 30f added to the input / output terminals of the amplifiers 29a and 30a are elements for switching the gain of the amplifier according to the detection signal amplitude. Construct a gain switching circuit.
この回路の動作を増幅器29a,30aのゲイン特性を示す
第6図により説明する。The operation of this circuit will be described with reference to FIG. 6 showing the gain characteristics of the amplifiers 29a and 30a.
設定信号発生器23から発生される設定信号の振幅が小
さい時は、検出器11,12からの検出信号の振幅も小さ
い。第6図(a)に示すようなゲインが一定な増幅器に
よってこのような小さな振幅の検出信号を増幅するとそ
の出力の振幅も小さくなる。このような小さな振幅の検
出信号に基づいて上述のようなフィードバック制御を行
なうと、制御精度が悪くなり、さらに、測定された供試
体SPの荷重−変位特性のデータも精度が悪くなる。この
ような場合には一度材料試験機を停止して、スイッチ29
b,30bを操作して検出信号の振幅に応じて例えば(b)
に示すゲイン41aからゲイン41bあるいは41cに切り換え
ることにより、高精度な制御が行なえ、また精度のよい
荷重−変位特性が得られる。When the amplitude of the setting signal generated from the setting signal generator 23 is small, the amplitude of the detection signals from the detectors 11 and 12 is also small. When the detection signal having such a small amplitude is amplified by an amplifier having a constant gain as shown in FIG. 6 (a), the amplitude of the output also becomes small. If the above-described feedback control is performed based on the detection signal having such a small amplitude, the control accuracy deteriorates, and the measured data of the load-displacement characteristic of the specimen SP also deteriorates. In such a case, stop the material testing machine
By operating b and 30b, according to the amplitude of the detection signal, for example, (b)
By switching from the gain 41a to the gain 41b or 41c shown in (1), highly accurate control can be performed, and accurate load-displacement characteristics can be obtained.
C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の材料試験機の制御装
置では、検出信号ゲイン切換回路を試験中に切り換える
ことができないという問題がある。上述したように試験
中は設定信号と検出信号との偏差が常に0になるような
フィードバック制御が行なわれているために、検出信号
ゲイン切換回路で検出信号の増幅ゲインを試験中に切り
換えると、切換時に大きな偏差信号が発生する。C. Problems to be Solved by the Invention However, such a conventional control device for a material testing machine has a problem that the detection signal gain switching circuit cannot be switched during the test. As described above, during the test, the feedback control is performed such that the deviation between the setting signal and the detection signal is always 0. Therefore, when the detection signal gain switching circuit switches the amplification gain of the detection signal during the test, A large deviation signal is generated at the time of switching.
これについて第7図を参照して説明する。 This will be described with reference to FIG.
第7図は加算器25で加算される設定信号と検出信号お
よびその偏差信号の経時変化を示すタイムチャートであ
る。時刻t1に至るまでは設定信号に追従してアクチュエ
ータ10eが駆動され、供試体SPが負荷されて図のような
荷重または変位の検出信号がフィードバックされ、設定
信号と検出信号とが平衡して偏差信号がほぼ0であると
する。時刻t1において検出信号ゲイン切換回路を切り換
えると、検出信号の振幅が図に示すように大きく変動す
る。これによって偏差信号は検出信号の変動分だけ瞬時
に増加し、さらにサーボアンプ28によって増幅されて、
アクチュエータ10eの駆動信号としてサーボ弁10gへ送出
される。すなわち、アクチュエータ10eは瞬間的に大き
な駆動信号によって駆動されるために、供試体SPに大き
な負荷がかかり破断するおそれもある。FIG. 7 is a time chart showing changes over time of the setting signal, the detection signal, and the deviation signal added by the adder 25. Until time t1, the actuator 10e is driven to follow the set signal, the specimen SP is loaded, and a load or displacement detection signal as shown in the figure is fed back. Assume that the signal is almost zero. When the detection signal gain switching circuit is switched at time t1, the amplitude of the detection signal greatly changes as shown in the figure. As a result, the deviation signal instantaneously increases by the variation of the detection signal, and is further amplified by the servo amplifier 28.
The signal is sent to the servo valve 10g as a drive signal for the actuator 10e. That is, since the actuator 10e is instantaneously driven by a large drive signal, a large load may be applied to the specimen SP to cause breakage.
本発明の技術的課題は、設定信号と荷重や変位の検出
信号とを試験中に増減させて、設定信号に正確に追従す
る駆動制御を行い、高精度な荷重−変位特性を得ること
にある。The technical problem of the present invention is to increase or decrease a setting signal and a load or displacement detection signal during a test, perform drive control to accurately follow the setting signal, and obtain a highly accurate load-displacement characteristic. .
D.課題を解決するための手段 一実施例を示す第1図に対応づけて本発明を説明する
と、本発明は負荷手段10により負荷される供試体SPの変
形に伴う物理量を検出する検出手段11,12と、供試体SP
を負荷するためのパターンを定める設定信号を発生する
設定信号発生手段23と、検出された信号が設定信号に追
従するように負荷手段10を制御する負荷制御手段25,26
とを備えた材料試験機の制御装置に適用される。D. Means for Solving the Problem The present invention will be described with reference to FIG. 1 showing an embodiment. The present invention provides a detecting means for detecting a physical quantity accompanying deformation of a specimen SP loaded by a loading means 10. 11, 12 and the specimen SP
Setting signal generating means 23 for generating a setting signal for determining a pattern for loading the load, and load control means 25, 26 for controlling the load means 10 so that the detected signal follows the setting signal.
The present invention is applied to a control device of a material testing machine having:
そして、設定信号発生手段23により発生された設定信
号のゲインを増減させる設定信号増減手段24と、検出手
段11,12により検出された検出信号のゲインを増減させ
る検出信号増減手段29,30と、負荷制御手段25,26の出力
信号を一時ホールドする信号ホールド手段27と、検出信
号増減手段29,30により検出信号のゲインを増減する時
にホールド手段27を動作させるとともに、検出信号のゲ
インの増減に応じて設定信号のゲインも増減させる切換
制御手段21を設けることにより、上記技術的課題を達成
する。Then, setting signal increasing / decreasing means 24 for increasing / decreasing the gain of the setting signal generated by the setting signal generating means 23, and detection signal increasing / decreasing means 29, 30 for increasing / decreasing the gain of the detection signal detected by the detecting means 11, 12. A signal holding unit 27 for temporarily holding the output signals of the load control units 25 and 26, and the holding unit 27 is operated when the gain of the detection signal is increased or decreased by the detection signal increasing and decreasing units 29 and 30, and the gain of the detection signal is increased or decreased. The above technical problem is achieved by providing the switching control means 21 for increasing or decreasing the gain of the setting signal accordingly.
E.作用 供試体SPの負荷パターンを定める設定信号を設定信号
発生器23から発生させ、負荷手段10により供試体SPを負
荷する。そして、検出手段11または12によって検出され
た供試体SPの変形に伴う物理量に基づいて、設定信号で
定められた負荷パターンになるように負荷制御手段25,2
6により負荷手段10を制御する。E. Operation The setting signal generator 23 generates a setting signal for determining the load pattern of the specimen SP, and loads the specimen SP by the loading means 10. Then, based on the physical quantity associated with the deformation of the specimen SP detected by the detection means 11 or 12, the load control means 25, 2 is controlled so that the load pattern is determined by the setting signal.
6 controls the load means 10.
切換制御手段21が検出信号の大きさを増大させようと
指令すると、まず、負荷制御手段25,26の出力は信号ホ
ールド手段27によって一時ホールドされる。さらに、設
定信号発生手段23によって発生された設定信号と検出手
段11または12によって検出された検出信号のゲインを連
動して増減する。設定信号と検出信号のゲイン増減処理
が終了したら負荷制御手段25,26の出力のホールドを解
除させる。負荷制御手段25,26はこのようにして増減さ
れた設定信号と検出信号に基づいて負荷手段10を駆動制
御する。When the switching control unit 21 instructs to increase the magnitude of the detection signal, first, the outputs of the load control units 25 and 26 are temporarily held by the signal holding unit 27. Further, the gain of the setting signal generated by the setting signal generating means 23 and the gain of the detection signal detected by the detecting means 11 or 12 are increased and decreased in conjunction with each other. When the gain increase / decrease processing of the setting signal and the detection signal is completed, the output hold of the load control means 25, 26 is released. The load control means 25, 26 drives and controls the load means 10 based on the setting signal and the detection signal thus increased / decreased.
なお、本発明の構成を説明する上記D項およびE項で
は、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。In the above sections D and E for describing the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments are used for easy understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the embodiments.
F.実施例 第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図である。
同図において、10は供試体SPに圧縮荷重または引張荷重
などを加える試験機本体であり、この試験機本体10は負
荷枠LFを備えている。負荷枠LFは、基台10d上に立設さ
れた一対の支柱10k,10mの上端にヨーク10aを横架すると
共に、支柱10k,10mに上下移動可能にクロスヘッド10bを
取り付けて構成される。なお、クロスヘッド10bの昇降
機構は図示を省略している。F. Embodiment FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 10 denotes a tester main body for applying a compressive load or a tensile load to the test piece SP, and the tester main body 10 includes a load frame LF. The load frame LF includes a pair of columns 10k, 10m erected on a base 10d, and a yoke 10a is horizontally mounted on upper ends of the columns, and a crosshead 10b is attached to the columns 10k, 10m so as to be vertically movable. The elevation mechanism of the crosshead 10b is not shown.
基台10dには負荷用の油圧アクチュエータ10eが設置さ
れ、油圧アクチュエータ10eの可動部に取り付けた下部
治具10fとクロスヘッド10bにロードセル11を介して取り
付けた上部治具10cとの間に供試体SPが設置される。12
は、油圧アクチュエータ10eのストローク、すなわち供
試体SPの変位を検出する差動トランスである。なお、油
圧アクチュエータ10eは、サーボ弁10gによって圧油方向
と圧油量が制御されて不図示のピストンが伸縮するもの
で、このピストンロッドに下部治具10fが装着されてい
る。A hydraulic actuator 10e for load is installed on the base 10d, and a test piece is mounted between a lower jig 10f attached to a movable portion of the hydraulic actuator 10e and an upper jig 10c attached to a crosshead 10b via a load cell 11. SP is installed. 12
Is a differential transformer that detects the stroke of the hydraulic actuator 10e, that is, the displacement of the specimen SP. The hydraulic actuator 10e is configured such that a piston (not shown) expands and contracts by controlling the direction and amount of hydraulic oil by a servo valve 10g, and a lower jig 10f is mounted on the piston rod.
試験機本体10を制御する制御系は、全体を制御する制
御回路(マイクロコンピュータ)21と、試験条件入力部
22から制御回路21を介して指示された負荷パターン波形
を発生する設定信号発生器23と、その設定信号を増減す
る倍率を制御回路21からの指令信号に従って切り換える
倍率切換回路24とを有する。また、適当な倍率によって
増減された設定信号と後述のロードセル11が検出した荷
重信号や差動トランス12が検出した変位信号との偏差を
求める加算器25と、その偏差信号を増幅する増幅器26
と、増幅された偏差信号を制御回路21からの指令信号に
従ってホールドする信号ホールド回路27と、信号ホール
ド回路27の出力を増幅してサーボ弁10gに入力するサー
ボアンプ28とを有する。なお、ホールド回路27は、設定
信号の倍率切換時および検出信号の増幅ゲイン切換時に
それまでの偏差信号を切り換えが完了するまでホールド
し、切換完了後ホールドを解除する。The control system for controlling the tester main body 10 includes a control circuit (microcomputer) 21 for controlling the entire system,
The control circuit 21 includes a setting signal generator 23 that generates a load pattern waveform specified by the control circuit 21 from the control circuit 21 and a magnification switching circuit 24 that switches a magnification for increasing or decreasing the setting signal in accordance with a command signal from the control circuit 21. Further, an adder 25 for calculating a deviation between a setting signal increased or decreased by an appropriate magnification and a load signal detected by the load cell 11 described later or a displacement signal detected by the differential transformer 12, and an amplifier 26 for amplifying the deviation signal
A signal hold circuit 27 for holding the amplified deviation signal in accordance with a command signal from the control circuit 21, and a servo amplifier 28 for amplifying the output of the signal hold circuit 27 and inputting the amplified output to the servo valve 10g. The hold circuit 27 holds the deviation signal until the switching is completed when the magnification of the setting signal is switched and the amplification gain of the detection signal is switched, and releases the hold after the switching is completed.
さらに、制御回路21からの指令信号によって増幅ゲイ
ンを切り換えて荷重検出信号を増幅する第1のゲイン切
換回路29と、同様にして変位検出信号を増幅する第2の
ゲイン切換回路30と、これらの荷重信号、変位信号をデ
ジタル信号に変換して制御回路21へ送出するA/D変換器3
1とを有する。なお、32はレコーダで、制御回路21によ
って採取された荷重信号と変位信号に基づいて供試体SP
の荷重−変位特性をグラフ化して表示する。Further, a first gain switching circuit 29 for amplifying the load detection signal by switching the amplification gain by a command signal from the control circuit 21, a second gain switching circuit 30 for amplifying the displacement detection signal in the same manner, A / D converter 3 that converts load signals and displacement signals into digital signals and sends them to control circuit 21
With one. Reference numeral 32 denotes a recorder, which is a specimen SP based on the load signal and the displacement signal collected by the control circuit 21.
Is graphed and displayed.
このように構成される材料試験機の動作を、第2図の
制御回路21で実行されるプログラムを示すフローチャー
トにより説明する。ここでは、供試体SPを伸縮させて負
荷する変位のパターン波形によって試験を行なうものと
する。The operation of the material testing machine configured as described above will be described with reference to a flowchart showing a program executed by the control circuit 21 in FIG. Here, it is assumed that the test is performed based on a pattern waveform of a displacement applied by expanding and contracting the specimen SP.
供試体SPを治具10cと10fとの間に設置し、試験条件入
力部22で供試体SPの試験条件を設定する。試験条件とし
ては、負荷パターンを定めるサイン波の振幅,平均変位
値および周波数や、サイン波の何番目の周期でどの位の
サンプリングピッチでデータを採取するかなどである。
試験を開始する前に制御回路21からの指令信号によっ
て、設定信号の振幅に基づいて設定信号の倍率と、検出
信号の増幅ゲインのレンジとが、それぞれ倍率切換回路
24と、第1および第2のゲイン切換回路29,30とにおい
て選択される。また、ホールド回路27はその信号ホール
ド機能が解除される。The test specimen SP is placed between the jigs 10c and 10f, and the test condition input unit 22 sets test conditions for the test specimen SP. The test conditions include the amplitude, average displacement value, and frequency of the sine wave that determines the load pattern, the number of cycles of the sine wave, and the sampling pitch of the data.
Before the test is started, the magnification of the setting signal and the range of the amplification gain of the detection signal are changed by the command signal from the control circuit 21 based on the amplitude of the setting signal.
24 and the first and second gain switching circuits 29, 30. The signal hold function of the hold circuit 27 is released.
試験条件入力部の起動スイッチが操作されて試験が開
始されると、制御回路21からの指令信号によって、設定
された変位のパターン波形の設定信号が設定信号発生器
23から発生する。この設定信号は倍率切換回路24へ入力
され、予め選択された倍率で増減されて加算器25へ送出
される。加算器25において、この設定信号と差動トラン
ス12が検出している現在の変位値との偏差が求められ、
増幅器26によって増幅されてホールド回路27へ送出され
る。この時、ホールド機能は解除されているので偏差信
号はそのままサーボアンプ28へ入力され、増幅されてサ
ーボ弁10gへ送出される。サーボ弁10gは、この偏差信号
の瞬時値と現在の変位信号との差が常に0となるように
油圧アクチュエータ10eを制御するので、アクチュエー
タ10eは上下治具10c,10fを介して変位パターン波形に従
って供試体SPを負荷する。When the start switch of the test condition input section is operated to start the test, the setting signal of the set displacement pattern waveform is set by the command signal from the control circuit 21.
Occurs from 23. This setting signal is input to the magnification switching circuit 24, is increased or decreased by a magnification selected in advance, and is transmitted to the adder 25. In the adder 25, a deviation between the setting signal and the current displacement value detected by the differential transformer 12 is obtained,
The signal is amplified by the amplifier 26 and sent to the hold circuit 27. At this time, since the hold function has been released, the deviation signal is directly input to the servo amplifier 28, amplified and sent to the servo valve 10g. Since the servo valve 10g controls the hydraulic actuator 10e so that the difference between the instantaneous value of the deviation signal and the current displacement signal is always 0, the actuator 10e follows the displacement pattern waveform via the upper and lower jigs 10c and 10f. Load the specimen SP.
試験中に供試体SPに負荷される荷重とそれによって生
じる変位は、それぞれロードセル11、差動トランス12に
よって検出され、第1および第2のゲイン切換回路29、
30に入力される。この荷重信号と変位信号は、それぞれ
第1および第2のゲイン切換回路29、30において予め選
択された増幅ゲインで増幅され、A/D変換器31によって
デジタル信号に変換されて制御回路21へ送出される。The load applied to the specimen SP during the test and the displacement caused by the load are detected by the load cell 11 and the differential transformer 12, respectively, and the first and second gain switching circuits 29,
Entered in 30. The load signal and the displacement signal are respectively amplified by a first and second gain switching circuits 29 and 30 with an amplification gain selected in advance, converted into digital signals by an A / D converter 31, and sent to the control circuit 21. Is done.
制御回路21では、試験が開始されてから所定の時間間
隔で第2図に示すプログラムが実行される。このプログ
ラムが実行されると、まずステップS1において、検出信
号がサンプリングされる。次にステップS2へ進み、検出
信号の振幅が所定値K1と比較され、K1以下であればステ
ップS3へ進み、K1より大きければリターンへ進む。In the control circuit 21, the program shown in FIG. 2 is executed at predetermined time intervals after the start of the test. When this program is executed, first, in step S1, a detection signal is sampled. Next, the process proceeds to step S2, where the amplitude of the detection signal is compared with a predetermined value K1, and if it is equal to or smaller than K1, the process proceeds to step S3, and if it is larger than K1, the process proceeds to return.
ここで、K1の値は次のようにして決定される。周知の
ごとくフィードバック制御系においては、加算器25にお
いて加算される各信号の電圧値が、加算器25の定格値に
近いほど制御精度は高くなる。加算器25の定格電圧を正
負ともに5Vとすると、入力される制御信号の振幅は10V
に近いことが好ましい。従って、例えばK1を8Vに設定
し、それより低い場合は検出信号および設定信号のゲイ
ンを増加して振幅が8V以上になるようにする。Here, the value of K1 is determined as follows. As is well known, in the feedback control system, the closer the voltage value of each signal added in the adder 25 is to the rated value of the adder 25, the higher the control accuracy becomes. Assuming that the rated voltage of the adder 25 is 5 V for both positive and negative, the amplitude of the input control signal is 10 V
Is preferably close to Therefore, for example, K1 is set to 8V, and when it is lower than 8V, the gain of the detection signal and the setting signal is increased so that the amplitude becomes 8V or more.
ステップS3においては、制御回路21は現在の偏差信号
をホールドするように、ホールド回路27に指令する。次
に、ステップS4へ進み、制御回路21は第2のゲイン切換
回路30に対して増幅ゲインを切り換えるように指令す
る。次に、ステップS5へ進み、制御回路21は倍率切換回
路24に対して設定信号の倍率を切り換えるように指令す
る。In step S3, the control circuit 21 instructs the hold circuit 27 to hold the current deviation signal. Next, proceeding to step S4, the control circuit 21 instructs the second gain switching circuit 30 to switch the amplification gain. Next, proceeding to step S5, the control circuit 21 instructs the magnification switching circuit 24 to switch the magnification of the setting signal.
この検出信号の増幅ゲインと設定信号の倍率の切り換
えについて第3図により説明する。The switching of the amplification gain of the detection signal and the magnification of the setting signal will be described with reference to FIG.
第3図は、設定信号の設定条件に対して設定信号の倍
率と検出信号の増幅ゲインがどのように切り換えられる
か、また、切り換えによって加算器25により加算される
設定信号電圧および検出信号電圧がどのように変化する
かを示す。ここでは、設定信号の設定条件として振幅20
mmを有するサイン波パターンの変位信号が選択され、試
験開始前に設定信号の倍率および検出信号の増幅ゲイン
がそれぞれ1倍に設定されているものとする。FIG. 3 shows how the magnification of the setting signal and the amplification gain of the detection signal are switched with respect to the setting condition of the setting signal, and the setting signal voltage and the detection signal voltage added by the adder 25 by the switching. Show how it changes. Here, as the setting condition of the setting signal, the amplitude 20
It is assumed that the displacement signal of the sine wave pattern having mm is selected, and the magnification of the setting signal and the amplification gain of the detection signal are each set to 1 before the start of the test.
今、試験を開始して加算器25に入力される設定信号電
圧の振幅が2V、検出信号電圧の振幅が同様に2Vであると
する。この場合、ステップS2において2V≦K1が肯定され
るから、ステップS3を経てステップS4で、制御回路21か
らの指令によって第2のゲイン切換回路30の増幅ゲイン
が増大される。ここで、ゲイン設定後の検出信号の振幅
を10Vにするのが好ましいから、 により計算上のゲインG1を求め、このゲインG1に最も近
いゲインに切り換えるものとする。従って、この場合、
10/2=5からゲインは5倍に変更され、これによって検
出信号電圧の振幅は10Vに増加される。さらに、ステッ
プS5で、制御回路21は、増加された検出信号の振幅電圧
に等しくなるような設定信号倍率に変更するように、倍
率切換回路24に指令する。すなわち、検出信号のゲイン
変更前後の比を求め、この比によって設定信号のゲイン
を変更する。従って、図に示すように設定信号の倍率は
5倍に変更され、加算器25へ10Vの設定信号電圧が入力
される。Now, it is assumed that the test signal is started and the amplitude of the setting signal voltage input to the adder 25 is 2V, and the amplitude of the detection signal voltage is 2V. In this case, since 2V ≦ K1 is affirmed in step S2, the amplification gain of the second gain switching circuit 30 is increased by a command from the control circuit 21 in step S4 after step S3. Here, it is preferable that the amplitude of the detection signal after the gain is set to 10 V, The gain G1 in the calculation is obtained by the following formula, and the gain is switched to the gain closest to the gain G1. Therefore, in this case,
The gain is changed by a factor of 5 from 10/2 = 5, whereby the amplitude of the detection signal voltage is increased to 10V. Further, in step S5, the control circuit 21 commands the magnification switching circuit 24 to change the set signal magnification to be equal to the increased amplitude voltage of the detection signal. That is, the ratio before and after the gain change of the detection signal is obtained, and the gain of the setting signal is changed according to this ratio. Accordingly, as shown in the figure, the magnification of the setting signal is changed to 5 times, and the setting signal voltage of 10 V is input to the adder 25.
次に、第2図のフローチャートへ戻り、ステップS6に
進む。そして、増減された設定信号、検出信号およびそ
の偏差信号が安定するまでの間、所定時間だけそのまま
待機する。所定時間経過後ステップS7へ進み、制御回路
21は駆動信号のホールドを解除するように、ホールド回
路27に指令する。以上の処理を実行して、制御回路21は
メインプログラムへ戻る。Next, the process returns to the flowchart of FIG. 2 and proceeds to step S6. Then, it stands by for a predetermined time until the increased / decreased setting signal, detection signal and its deviation signal are stabilized. After a predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S7, where the control circuit
21 instructs the hold circuit 27 to release the hold of the drive signal. After executing the above processing, the control circuit 21 returns to the main program.
以上の過程を第4図のタイムチャートに示す。第4図
は加算器25で加算される設定信号と検出信号およびその
偏差信号の経時変化を示し、設定信号に対して検出信号
は機械的、電気的な遅れのない理想的な制御系であるも
のとする。時刻t2で、検出信号の増幅ゲインと設定信号
の倍率が切り換えられると、加算器25において加算され
る設定信号と検出信号は図のように振幅が2Vから8Vへと
増加する。しかし、設定信号と検出信号とは極性が反対
であり且つ両者の絶対値が等しいので、偏差信号は設定
信号と検出信号とが互いに打ち消しあって変動しない。
従って、駆動信号のホールドが解除されてもアクチュエ
ータ10eには過大な駆動信号が入力せず、円滑にフィー
ドバック制御状態に戻ることができる。The above process is shown in the time chart of FIG. FIG. 4 shows the change over time of the setting signal, the detection signal and its deviation signal added by the adder 25. The detection signal is an ideal control system with no mechanical or electrical delay for the setting signal. Shall be. When the amplification gain of the detection signal and the magnification of the setting signal are switched at time t2, the amplitude of the setting signal and the detection signal added in the adder 25 increases from 2V to 8V as shown in the figure. However, since the setting signal and the detection signal have opposite polarities and have the same absolute value, the deviation signal does not change because the setting signal and the detection signal cancel each other.
Therefore, even if the hold of the drive signal is released, an excessive drive signal is not input to the actuator 10e, and it is possible to smoothly return to the feedback control state.
このように試験中に倍率切換回路24によって設定信号
を、第2のゲイン切換回路30によって検出信号を最適な
電圧レベルに再設定して制御を行うことができる。In this way, control can be performed by resetting the setting signal by the magnification switching circuit 24 and the detection signal to the optimum voltage level by the second gain switching circuit 30 during the test.
なお、以上の実施例では変位の設定信号に対して変位
の検出信号をフィードバックして制御する例を示した
が、荷重の設定信号に対する荷重検出信号のフィードバ
ック制御にも本発明を適用できる。In the above embodiment, an example is described in which the displacement detection signal is fed back to the displacement setting signal for control, but the present invention can also be applied to feedback control of the load detection signal in response to the load setting signal.
また、以上では、検出信号の振幅が所定値以下の時に
自動的に各ゲインの切り換えと、変更後のゲインの演算
とを行なうようにしたが、検出信号のゲインを手動で設
定すると設定信号のゲインをそれに連動させて自動的に
切り換え、その後、切換指令を手動で発するとサーボ弁
入力を一時的にホールドした後に各レンジを切り換え、
さらにその後でホールドを解除させるようにしてもよ
い。In the above description, when the amplitude of the detection signal is equal to or smaller than the predetermined value, each gain is automatically switched and the gain after the change is calculated. However, when the gain of the detection signal is manually set, the setting signal is changed. The gain is automatically switched in conjunction with it, and then, when a switching command is issued manually, each range is switched after temporarily holding the servo valve input,
Further, the hold may be released after that.
以上の実施例の構成において、試験機本体10が負荷手
段を、ロードセル11と差動トランス12が検出手段を、設
定信号発生器23が設定信号発生手段を、加算器25と増幅
器26が負荷制御手段を、倍率切換回路24が設定信号増減
手段を、第1および第2のゲイン切換回路29,20が検出
信号増減手段を、ホールド回路27が信号ホールド手段
を、制御回路21が切換制御手段をそれぞれ構成する。In the configuration of the above embodiment, the tester main body 10 controls the load means, the load cell 11 and the differential transformer 12 control the detecting means, the setting signal generator 23 controls the setting signal generating means, and the adder 25 and the amplifier 26 control the load. Means, a magnification switching circuit 24 is a setting signal increasing / decreasing means, first and second gain switching circuits 29 and 20 are detection signal increasing / decreasing means, a hold circuit 27 is a signal holding means, and a control circuit 21 is a switching control means. Configure each.
G.発明の効果 以上説明したように本発明によれば、荷重や変位の検
出信号のゲインを変更するときに負荷手段の入力を一時
的にホールドしその後に検出信号と設定信号のゲインを
増減してからホールドを解除するようにしたので、荷重
や変位の設定信号および検出信号を試験中に増減させて
も負荷手段が不所望に動作することなく、設定信号に正
確に追従する制御が可能となり、高精度な荷重−変位特
性が得られる。G. Effects of the Invention As described above, according to the present invention, when changing the gain of the load or displacement detection signal, the input of the load means is temporarily held, and then the gain of the detection signal and the setting signal is increased or decreased. After the hold is released, the load and displacement setting and detection signals can be increased or decreased during the test. And a highly accurate load-displacement characteristic can be obtained.
第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第2図は
マイクロコンピュータのプログラムの一例を示すフロー
チャート、第3図は設定信号の倍率と検出信号の増幅ゲ
インとの関係を示す図、第4図は実施例の材料試験機に
おいて試験中に設定信号の倍率と検出信号の増幅ゲイン
を切り換えた場合の、それらの信号と偏差信号の変化を
示すタイムチャート、第5図は従来の材料試験機の全体
構成を示す図、第6図(a)は増幅ゲインが一定な増幅
器の入出力特性を示す図、第6図(b)は増幅ゲインを
切り換える場合の増幅器の入出力特性を示す図、第7図
は従来の材料試験機で試験中に検出信号の増幅ゲインを
切り換えた場合の設定信号、検出信号、偏差信号の変化
を示すタイムチャートである。 10:試験機本体、11:ロードセル 12:差動トランス 21:制御回路(マイクロコンピュータ) 22:試験条件入力部、23:設定信号発生器 24:倍率切換回路、25:加算器 26:増幅器、27:ホールド回路 28:サーボアンプ、29:ゲイン切換回路 30:ゲイン切換回路、31:A/D変換器 32:レコーダ1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing an example of a program of a microcomputer, and FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a magnification of a setting signal and an amplification gain of a detection signal. FIG. 4 is a time chart showing changes in the signal and the deviation signal when the magnification of the setting signal and the amplification gain of the detection signal are switched during the test in the material testing machine of the embodiment, and FIG. FIG. 6 (a) shows the input / output characteristics of an amplifier having a constant amplification gain, and FIG. 6 (b) shows the input / output characteristics of the amplifier when the amplification gain is switched. FIG. 7 is a time chart showing changes in the setting signal, the detection signal, and the deviation signal when the amplification gain of the detection signal is switched during the test with the conventional material testing machine. 10: Test machine body, 11: Load cell 12: Differential transformer 21: Control circuit (microcomputer) 22: Test condition input section, 23: Setting signal generator 24: Magnification switching circuit, 25: Adder 26: Amplifier, 27 : Hold circuit 28: Servo amplifier, 29: Gain switching circuit 30: Gain switching circuit, 31: A / D converter 32: Recorder
Claims (1)
伴う物理量を検出する検出手段と、供試体を負荷するた
めのパターンを定める設定信号を発生する設定信号発生
手段と、検出された信号が前記設定信号に追従するよう
に前記負荷手段を制御する負荷制御手段とを備えた材料
試験機の制御装置において、前記設定信号発生手段によ
り発生された設定信号のゲインを増減させる設定信号増
減手段と、前記検出手段により検出された検出信号のゲ
インを増減させる検出信号増減手段と、前記負荷制御手
段の出力信号を一時ホールドする信号ホールド手段と、
前記検出信号増減手段により検出信号のゲインを増減す
る時に前記ホールド手段を動作させるとともに、前記検
出信号のゲインの増減に応じて前記設定信号のゲインも
増減させる切換制御手段とを備えることを特徴とする材
料試験機の制御装置。1. A detecting means for detecting a physical quantity associated with deformation of a test object loaded by a load means, a setting signal generating means for generating a setting signal for determining a pattern for loading the test object, and a detected signal A load control means for controlling the load means so as to follow the setting signal, wherein the setting signal increasing and decreasing means for increasing and decreasing the gain of the setting signal generated by the setting signal generating means And detection signal increasing and decreasing means for increasing and decreasing the gain of the detection signal detected by the detection means, signal holding means for temporarily holding the output signal of the load control means,
Switching control means for operating the hold means when increasing or decreasing the gain of the detection signal by the detection signal increasing / decreasing means, and for increasing or decreasing the gain of the setting signal in accordance with an increase or decrease in the gain of the detection signal. Control device for material testing machine.
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