材料試験機
【課題】試験中断時に供試体の負荷がゼロとなることがなく、また、試験再開時に供試体に不所望な試験力が作用することがない材料試験機の提供。
【解決手段】外部信号により試験を行っている時、試験中断指令６２が入力されると、そのとき供試体に作用させる試験力の目標値を記憶する。試験中断中はその目標値一定で供試体が負荷されるように内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともにスイッチ５５を開放する。試験再開指令６３が入力されると、試験中断時の目標値から試験が再開されるように、内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともに、スイッチ５５を閉じる。
【解決手段】外部信号により試験を行っている時、試験中断指令６２が入力されると、そのとき供試体に作用させる試験力の目標値を記憶する。試験中断中はその目標値一定で供試体が負荷されるように内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともにスイッチ５５を開放する。試験再開指令６３が入力されると、試験中断時の目標値から試験が再開されるように、内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともに、スイッチ５５を閉じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の耐久試験や強度試験等に使用して好適な材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物を供試体とした耐久試験や強度試験に使用する材料試験機では、試験途中でいったん試験を中断し、目標信号に対する供試体の状態を見ながら目標試験波形を演算し直し、演算した目標試験波形信号で試験を行うことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来は、スイッチオフ時に、内部信号値をゼロにすることにより、スイッチオン時のショックを緩和している。このため、スイッチオフ中は、供試体負荷がゼロとなってしまい、試験中断前後における供試体の負荷状態が変わってしまうので、精度の高い試験ができないという問題がある。また、試験再開後の負荷変動が大きくなり供試体を破損するおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）請求項１の材料試験機は、駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、内部信号（ＧＳ１２）を出力する内部目標信号発生回路と、試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号（ＧＳ１１）を前記内部信号（ＧＳ１２）と加算する加算器と、供試体の物理的変化量を検出する検出器と、前記検出器から出力される検出信号が前記加算器の出力値と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備える。そして制御回路は次のように動作する。
すなわち、前記外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、その後は、試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を保持して前記供試体を負荷する。さらに、前記試験再開指令が入力されると、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、前記試験中断指令および前記試験再開指令に応じて前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号（ＧＳ１１）の入力と遮断を制御する。
【０００５】
（２）請求項２の発明は、請求項１の材料試験機において、前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号（ＧＳ１１）に応じて決定された内部信号（ＧＳ１２）を出力するように前記内部目標信号発生回路を制御して、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１の材料試験機において、前記制御回路は、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断するのに先立って、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号（ＧＳ１１）に基づいて、前記内部信号（ＧＳ１２）が前記加算器の出力値（ＧＳ１３）と等しい一定値を保持するように前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、その後、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断し、前記試験再開指令が入力されると、前記内部信号（ＧＳ１２）が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号（ＧＳ１１）と前記加算器の出力値（ＧＳ１３）との差分で決定された一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする。
【０００６】
（４）請求項４の発明は、請求項３の材料試験機において、前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、前記内部信号（ＧＳ１２）が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号（ＧＳ１１）から前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を減算した一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする。
（５）請求項５の材料試験機は、請求項１の材料試験機の構成要素であるアクチュエータと、内部目標信号発生回路と、加算器と、検出器と、制御回路と、試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備える。そして、前記制御回路は次のように動作する。
すなわち、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御により前記外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を読み込んで記憶するとともに、前記変位計の検出信号による変位一定のフィードバック制御に切換えるとともに、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断して目標変位を一定とする内部信号（ＧＳ１２）に基づいて前記アクチュエータを駆動して前記供試体を負荷する。また、前記試験再開指令が入力されると、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御に切換え、前記記憶した加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記内部目標信号発生回路を出力一定制御するとともに、前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号（ＧＳ１１）の入力を開始する。
【０００７】
（６）請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の材料試験機において、前記検出器は、前記供試体の試験力を検出するロードセルと、変位を検出する変位計とを含み、前記制御回路は、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御中に前記試験中断指令が出力されたときは、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御のまま、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）で前記供試体を負荷することを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、内部信号（ＧＳ１２）を出力する内部信号発生回路と、試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号（ＧＳ１１）を前記内部信号（ＧＳ１２）と加算する加算器と、供試体の物理的変化量を検出する検出器と、前記検出器から出力される検出信号が前記加算器から出力される加算信号と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備え、前記制御回路は、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御により前記外部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を読み込んで記憶するとともに、前記変位計の検出信号による変位一定のフィードバック制御に切換えるとともに、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断して目標変位を一定とする内部信号（ＧＳ１２）に基づいて前記アクチュエータを駆動して前記供試体を負荷し、前記試験再開指令が入力されると、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御に切換え、前記記憶した加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記内部目標信号発生回路を出力一定制御するとともに、前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号（ＧＳ１１）の入力を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、試験中断時に供試体の負荷がゼロとなることがなく、また、試験再開時に供試体に不所望な試験力が作用することがない。
【発明の実施ための最良の形態】
【０００９】
−第１の実施の形態−
図１〜図６により構造物試験に使用する材料試験機の一実施の形態を説明する。構造物試験は、たとえば、家屋などの大型構造物の耐震性能を評価する際に使用することができる。
【００１０】
図１は、材料試験機の概略を示す図である。供試体１の上端に油圧ジャッキ２により水平方向試験力が加えられる。油圧ジャッキ２による水平方向試験力はロードセル１１により検出され、水平変位量は変位計１２で検出される。ロードセル１１は供試体１と油圧ジャッキ２の間に介装され、変位計１２は供試体１の変形を測定したい位置に配置されている。変位計１２は油圧ジャッキ２のピストンの移動量を測定するようにしてもよい。油圧ジャッキ２は、油圧源４ａと油圧サーボ弁４ｂとを有する油圧駆動装置４により駆動される。本体制御装置５は、ロードセル１１で検出された試験力が目標試験波形となるように油圧サーボ弁４ｂを駆動制御する。あるいは、本体制御装置５は、変位計１２で検出された変位が目標試験波形となるように油圧サーボ弁４ｂを駆動制御する。
【００１１】
本体制御装置５は、ＣＰＵなどの演算処理装置５ａと、目標試験波形を生成する内部目標信号発生回路（内部波形発生回路）５ｂとを備えている。内部目標信号発生回路５ｂは、正弦波や三角波などの比較的定型的な波形信号を出力する。本体制御装置５にはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）６が接続されている。
【００１２】
ＰＣ６は、ＣＰＵなどの処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺回路を備えた汎用のコンピュータである。ＰＣ６は、外部目標信号発生回路（外部波形発生回路）６ａを備えている。外部目標信号発生回路６ａは、内部目標信号発生回路５ｂで生成することができない任意の波形を生成することができる。たとえば、構造物試験では、試験途中でいったん試験を中断し、目標信号に対する供試体の状態を見ながら目標試験波形を演算し直し、演算し直した目標試験波形信号で試験を行うことがある。このような目標試験波形は供試体の変形量など試験状況に依存するため、本体制御装置５に内蔵の内部波形発生回路５ｂでは生成できないことがある。このような場合、ＰＣ６に内蔵した外部目標信号発生回路６ａにより任意波形を出力する。
【００１３】
あるいは、家屋を模した供試体１の耐震性能を評価する際には、実際の地震波形を模した擬似地震波形を使用する。この擬似地震波形も、本体制御装置５に内蔵の内部波形発生回路５ｂで生成することは難しい。そのため、ＰＣ内蔵の外部目標信号発生回路６ａで擬似地震波形を生成し、この擬似地震波形を本体制御装置５に出力して供試体１に試験力を与える。
【００１４】
この実施の形態の材料試験機では、内部目標信号発生回路５ｂからの目標試験波形信号（内部信号と呼ぶ）によって供試体１に試験負荷を与えることができる他、外部目標信号発生回路６ａからの目標試験波形信号（外部信号と呼ぶ）によっても供試体１に試験負荷を与えることができる。また、内部目標信号発生回路５ｂからの内部信号および外部目標信号発生回路６ａからの外部信号の双方を利用して試験を行うこともできる。
【００１５】
図２は、本体制御装置５の内部で行う処理を機能ブロック図として示す図である。本体制御装置５は、内部目標信号発生回路５ｂからの内部信号と外部目標信号発生回路６ａからの外部信号とを加算して目標加算信号を出力する加算器５１と、目標加算信号からロードセル１１あるいは変位計１２からの検出信号を減算して目標駆動信号を出力する減算器５２と、減算器５２から出力される目標駆動信号に対して周知のＰＩＤ演算を行ってサーボ弁４ｂの駆動信号を出力するＰＩＤ演算回路５３と、ロードセル１１と変位計１２からの検出信号を切換えるスイッチ５４と、外部目標信号発生回路６ａから出力される外部信号の本体制御装置５への入力/遮断を切換えるスイッチ５５とを備えている。
【００１６】
スイッチ５４と５５は、試験機本体に付設された操作パネル６０上のボタンなどの操作により出力される各種指令６１〜６３によって開閉する。スイッチ５４は、試験力フィードバックモード指令６１が指令されたとき、フィードバック信号としてロードセル１１の検出信号を選択するように切換えられる。スイッチ５４は、変位フィードバックモード指令６１が指令されたとき、フィードバック信号として変位計１２の検出信号を選択するように切換えられる。スイッチ５５は、試験再開指令６３が出力されるまでは閉じられており、試験中断指令６２が出力されると開放される。そして、試験再開指令６３が出力されると、スイッチ５５は閉じられる。
【００１７】
本体制御装置５とＰＣ６とは次のようにして双方向で各種のコマンドを授受する。本体制御装置５は、試験中断指令６２および試験再開指令６３をＰＣ６へ送信する。ＰＣ６は、試験中断指令６２を受けて外部目標信号発生回路６ａの動作を一時停止し、試験再開指令６３を受けて外部目標信号発生回路６ａの動作を再開する。再開時の出力値は、一時停止したときの出力値と等しい値である。なお、ＰＣ６は、試験中断指令と試験再開指令に応じて外部目標信号発生回路６ａの動作を制御したことを、本体制御装置５へ送信するように構成されている。
【００１８】
このように構成された材料試験機の動作を説明する。以下では、外部信号により試験を行い、試験途中でいったん試験を中断して供試体１の変形状況等を確認しつつ試験を再開するものとする。この場合、本体制御装置５は次のような手順でサーボ弁４ａの目標駆動信号を作成する。
【００１９】
本体制御装置５は、スイッチ５５を開放する指令（試験中断指令）が出力されたとき、スイッチ５５を実際に開放する前に以下のような処理を行う。
なお、説明を簡略化するため、外部目標信号発生回路６ａは図３に示すように経過時間に比例して単調増加する目標試験信号（外部信号）を出力するものとする。また、内部信号ＧＳ１２はゼロとする。
【００２０】
試験中断指令を入力した本体制御装置５は、ＰＣ６に対して、外部目標信号発生回路６ａが動作を一時停止し、出力信号Ｓ１１をホールドするように指令するとともに、外部目標信号発生回路６ａの外部信号ＧＳ１１と、内部目標信号発生回路５ｂの内部信号ＧＳ１２とを読み取ってそれぞれ記憶する。また、これらの信号ＧＳ１１とＧＳ１２を加算し、その加算信号（ＧＳ１１＋ＧＳ１２）を試験中断時の目標加算信号ＧＳ１３として記憶する。信号ＧＳ１１，ＧＳ１２，ＧＳ１３を記憶した後、本体制御装置５は、内部目標信号発生回路５ｂからの出力信号ＧＳ１２が中断時の目標加算信号ＧＳ１３となるように内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともに、スイッチ５５を開放する。これにより、供試体１には試験中断時の外部信号ＧＳ１１に応じた一定の負荷が作用する。
【００２１】
その後、供試体１の変形状況を確認した作業者が試験再開を指令する。試験再開指令を入力した本体制御装置５は、外部信号ＧＳ１１を計測するとともに加算信号ＧＳ１３を読込み、外部信号ＧＳ１１から加算信号ＧＳ１３を減算し、その減算信号（ＧＳ１１−ＧＳ１３）を減算信号Ｓ１４として記憶する。そして、内部目標信号発生回路５ｂからの出力信号Ｓ１２が減算信号ＧＳ１４となるように内部目標信号発生回路５ｂを制御する。その後、本体制御装置５は、スイッチ５５を閉成する。これにより、試験再開時、供試体１には試験中断時と同一の負荷が作用し、その後は、外部目標信号発生回路６ａから出力される外部信号ＧＳ１１に応じた負荷が作用する。
【００２２】
以上のように各種回路を制御することにより、試験中断指令（オフ）と試験再開指令（オン）に応じて加算器５１から出力される目標加算信号は図４（ａ）に示すよう変化する。図４（ａ）の信号波形からわかるように、試験再開時の加算器５１の出力値ＧＳ１３は、試験中断指令時の出力値と等しくなり、試験再開時に供試体１に不所望な試験力が作用することがない。なお、図４（ｂ）は外部信号ＧＳ１１の波形を示し、図４（ｃ）は内部信号ＧＳ１２の波形を示す。図４（ｂ）の外部信号波形によれば、外部目標信号発生回路６ａは、試験中断指令により出力値をホールドし、試験再開指令によりホールド値から動作を再開している。図４（ｃ）の内部信号波形によれば、内部信号ＧＳ１２は、試験中断指令までは出力値がゼロ、試験中断指令が入力されると、その直前の加算信号ＧＳ１３（外部信号ＧＳ１１＋内部信号ＧＳ１２）と等価の値となる。そして、試験再開指令が入力されると内部信号ＧＳ１２は、その直前の（外部信号ＧＳ１１−加算信号ＧＳ１３）と等価の値となる。図４（ｃ）では内部信号ＧＳ１２はゼロである。
【００２３】
図６は、本体制御装置５のＣＰＵが実行する処理手順を示すフローチャートである。ここでは、フィードバックモード信号指令によりスイッチ５４がロードセル１１側に切換えられ、試験力フィードバック制御で供試体１が負荷されているとする。
【００２４】
ステップＳ１において、ＣＰＵが試験中断指令の入力を判定すると、ステップＳ２において、外部信号ＧＳ１１と内部信号ＧＳ１２を読み込んで記憶する。ステップ３において、外部信号ＧＳ１１と内部信号ＧＳ１２を加算した信号値を加算信号ＧＳ１３として記憶するとともに、内部信号Ｓ１２に加算信号ＧＳ１３を代入する。ステップＳ４において、内部目標信号発生回路５ｂが内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１３）を出力するように制御するとともに、スイッチ５５を開放する。これにより、外部信号ＧＳ１１が本体制御装置５から遮断され、内部目標信号発生回路５ｂから出力される内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１３）により試験力フィードバック制御が開始される。
【００２５】
内部信号ＧＳ１２は固定値であり、供試体１は内部信号ＧＳ１２による一定の試験力が作用した状態で試験が中断される。ユーザは、供試体１の状態を観察して試験状況の適否を判断する。
【００２６】
ステップＳ５において、ＣＰＵが試験再開指令６３の入力を判定すると、ステップＳ６において、外部信号ＧＳ１１を計測するとともに加算信号ＧＳ１３を読み込み、それらの信号を記憶する。ステップＳ７において、計測した外部信号ＧＳ１１から加算信号ＧＳ１３を減算して減算信号ＧＳ１４として記憶するとともに、減算信号ＧＳ１４を新たな内部信号ＧＳ１２として記憶する。ステップＳ８において、内部目標信号発生回路５ｂが内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１４）を出力するように制御するとともに、スイッチ５５を閉成する。これにより、外部信号ＧＳ１１の本体制御装置５への入力が再開される。したがって、加算器５１は、内部目標信号発生回路５ｂから出力される内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１４）と外部目標信号発生回路６ａから出力される外部信号ＧＳ１１とを加算した加算信号ＧＳ１３を出力する。減算器５２は、加算信号ＧＳ１３からロードセル１１からの検出信号を差し引いた駆動信号を出力してサーボ弁４ｂを駆動する。これにより試験力フィードバック制御が開始される。ステップＳ９で試験終了が判定されまで、上記ステップＳ１〜ステップＳ９を繰り返し実行する。
【００２７】
外部目標信号発生回路６ａからの外部信号と内部目標信号発生回路５ｂからの内部信号を図５に示すように制御してもよい。試験中断指令（オフ）と試験再開指令（オン）に応じて加算器５１から出力される加算信号は図５（ａ）に示すように変化する。図５（ａ）は、図４（ａ）の外部信号波形と同一である。図５（ｂ）の外部信号波形によれば、外部信号ＧＳ１１は試験中断指令６２によりゼロとなり、試験再開指令６３によりゼロから増加している。図５（ｃ）の内部信号波形によれば、内部信号ＧＳ１２は、試験中断指令６２まではゼロ、試験中断指令６２が入力された後は外部信号ＧＳ１１と等しい大きさの信号となる。試験再開指令６３が指令された後も内部信号は変化しない。
【００２８】
図４および図５に示す信号波形に関する処理を実行するため、本体制御装置５は、外部信号ＧＳ１１を遮断するのに先立って、そのときの外部信号ＧＳ１１に基づいて、内部目標信号ＧＳ１２が加算器の出力値ＧＳ１３と等しい一定値を保持するように内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともに、その後、外部信号ＧＳ１１を遮断する。試験再開指令が入力されると、内部信号ＧＳ１２が、その時点で外部目標信号発生回路６ａから出力されている外部信号ＧＳ１１と加算器の出力値ＧＳ１３との差分に基づいて決定された一定値を保持するように、内部目標信号発生回路５ｂを制御する。
【００２９】
図４の信号波形による例では、試験再開指令６３が入力されると、内部信号ＧＳ１２が、その時点で外部目標信号発生回路から出力されている外部信号ＧＳ１１から加算器の出力値ＧＳ１３を減算した一定値を保持するように、内部目標信号発生回路５ｂを制御する。
【００３０】
図５の信号波形による例では、試験再開指令６３が入力されると、内部信号ＧＳ１２が、その時点で外部目標信号発生回路６ａから出力されている外部信号ＧＳ１１と加算器の出力値ＧＳ１３との差分の符号を反転した一定値を保持するように、内部目標信号発生回路５ｂを制御する。
【００３１】
以上では、試験中断指令を入力した本体制御装置５は、外部試験波形発生回路６ａの出力値をホールドするとともに、その動作を一時停止させ、試験再開指令により外部試験波形発生回路６ａの動作を再開させるようにした。再開時の出力値はホールドした出力値である。あるいは、試験中断指令を入力した本体制御装置５は、外部試験波形発生回路６ａの出力値をホールドするとともに、その動作を停止し、試験再開時に出力値ゼロから再起動するようにした。
【００３２】
しかしながら、外部試験波形発生回路６ａの動作を中断したり停止せずに動作を継続させ、試験中断指令６２でスイッチ５５を開放し、試験再開指令６３でスイッチ５５を閉成するようにしてもよい。すなわち、外部目標信号発生回路６ａは試験中断指令６２、試験再開指令６３に関わらず、動作を継続させ続けてもよい。
【００３３】
試験中断指令出力時の試験力をホールドする制御に代えて、試験中断指令を入力したときに変位制御に切換えてもよい。この場合、変位フィードバック制御の目標値は、試験中断指令６２が入力された時の変位計１２の検出信号に応じて決定される。内部目標信号発生回路５ｂは、決定された目標値に応じた大きさの内部信号を出力する。
【００３４】
なお、試験中断指令６３が操作パネル６０から出力されたとき、本体制御装置５からＰＣ６の外部目標信号発生回路６ａに対してその動作の中断を指令することとしたが、ユーザがＰＣ６のキーボードから外部目標信号発生回路６ａの動作を中断するように指示してもよい。あるいは、ユーザがＰＣ６のキーボードから外部目標信号発生回路６ａの動作が停止するように指示してもよい。
【００３５】
本発明による材料試験機は以下のように変形して実施することができる。
（１）説明を簡単にするために、外部信号ＧＳ１１を図３に示すように単調増加する信号としたが、外部信号ＧＳ１１は、時間の関数である任意波形信号ｆ（ｔ）としてもよい。
（２）構造物試験に使用する材料試験機として説明したが、試験力フィードバック制御や変位フィードバック制御により行う試験機であれば、試験機の種類は問わない。
（３）図１の材料試験機の構成も一例を示すものであり、たとえば、３本の独立した油圧シリンダで供試体１の上中下の位置に試験力を入力する構成の材料試験機でもよい。
【００３６】
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による材料試験機の一実施形態の構成を示す図
【図２】本体制御装置内の処理を機能的に示す機能ブロック図
【図３】外部信号の一例を示す図
【図４】加算信号、外部信号、内部信号の波形の一例を示す図
【図５】加算信号、外部信号、内部信号の波形の他の例を示す図
【図６】本体制御装置内部で実行される処理手順を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００３８】
１：供試体 ２：油圧シリンダ
４：油圧装置 ４ａ：サーボ弁
５：本体制御装置 ５ｂ：内部目標信号発生回路
６：パーソナルコンピュータ ６ａ：外部目標信号発生回路
１１：ロードセル １２：変位計
５５：スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の耐久試験や強度試験等に使用して好適な材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物を供試体とした耐久試験や強度試験に使用する材料試験機では、試験途中でいったん試験を中断し、目標信号に対する供試体の状態を見ながら目標試験波形を演算し直し、演算した目標試験波形信号で試験を行うことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来は、スイッチオフ時に、内部信号値をゼロにすることにより、スイッチオン時のショックを緩和している。このため、スイッチオフ中は、供試体負荷がゼロとなってしまい、試験中断前後における供試体の負荷状態が変わってしまうので、精度の高い試験ができないという問題がある。また、試験再開後の負荷変動が大きくなり供試体を破損するおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）請求項１の材料試験機は、駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、内部信号（ＧＳ１２）を出力する内部目標信号発生回路と、試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号（ＧＳ１１）を前記内部信号（ＧＳ１２）と加算する加算器と、供試体の物理的変化量を検出する検出器と、前記検出器から出力される検出信号が前記加算器の出力値と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備える。そして制御回路は次のように動作する。
すなわち、前記外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、その後は、試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を保持して前記供試体を負荷する。さらに、前記試験再開指令が入力されると、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、前記試験中断指令および前記試験再開指令に応じて前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号（ＧＳ１１）の入力と遮断を制御する。
【０００５】
（２）請求項２の発明は、請求項１の材料試験機において、前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号（ＧＳ１１）に応じて決定された内部信号（ＧＳ１２）を出力するように前記内部目標信号発生回路を制御して、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１の材料試験機において、前記制御回路は、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断するのに先立って、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号（ＧＳ１１）に基づいて、前記内部信号（ＧＳ１２）が前記加算器の出力値（ＧＳ１３）と等しい一定値を保持するように前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、その後、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断し、前記試験再開指令が入力されると、前記内部信号（ＧＳ１２）が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号（ＧＳ１１）と前記加算器の出力値（ＧＳ１３）との差分で決定された一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする。
【０００６】
（４）請求項４の発明は、請求項３の材料試験機において、前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、前記内部信号（ＧＳ１２）が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号（ＧＳ１１）から前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を減算した一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする。
（５）請求項５の材料試験機は、請求項１の材料試験機の構成要素であるアクチュエータと、内部目標信号発生回路と、加算器と、検出器と、制御回路と、試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備える。そして、前記制御回路は次のように動作する。
すなわち、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御により前記外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を読み込んで記憶するとともに、前記変位計の検出信号による変位一定のフィードバック制御に切換えるとともに、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断して目標変位を一定とする内部信号（ＧＳ１２）に基づいて前記アクチュエータを駆動して前記供試体を負荷する。また、前記試験再開指令が入力されると、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御に切換え、前記記憶した加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記内部目標信号発生回路を出力一定制御するとともに、前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号（ＧＳ１１）の入力を開始する。
【０００７】
（６）請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の材料試験機において、前記検出器は、前記供試体の試験力を検出するロードセルと、変位を検出する変位計とを含み、前記制御回路は、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御中に前記試験中断指令が出力されたときは、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御のまま、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値（ＧＳ１３）で前記供試体を負荷することを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、内部信号（ＧＳ１２）を出力する内部信号発生回路と、試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号（ＧＳ１１）を前記内部信号（ＧＳ１２）と加算する加算器と、供試体の物理的変化量を検出する検出器と、前記検出器から出力される検出信号が前記加算器から出力される加算信号と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備え、前記制御回路は、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御により前記外部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、前記加算器の出力値（ＧＳ１３）を読み込んで記憶するとともに、前記変位計の検出信号による変位一定のフィードバック制御に切換えるとともに、前記外部信号（ＧＳ１１）を遮断して目標変位を一定とする内部信号（ＧＳ１２）に基づいて前記アクチュエータを駆動して前記供試体を負荷し、前記試験再開指令が入力されると、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御に切換え、前記記憶した加算器の出力値（ＧＳ１３）による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号（ＧＳ１１）に基づいて前記内部目標信号発生回路を出力一定制御するとともに、前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号（ＧＳ１１）の入力を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、試験中断時に供試体の負荷がゼロとなることがなく、また、試験再開時に供試体に不所望な試験力が作用することがない。
【発明の実施ための最良の形態】
【０００９】
−第１の実施の形態−
図１〜図６により構造物試験に使用する材料試験機の一実施の形態を説明する。構造物試験は、たとえば、家屋などの大型構造物の耐震性能を評価する際に使用することができる。
【００１０】
図１は、材料試験機の概略を示す図である。供試体１の上端に油圧ジャッキ２により水平方向試験力が加えられる。油圧ジャッキ２による水平方向試験力はロードセル１１により検出され、水平変位量は変位計１２で検出される。ロードセル１１は供試体１と油圧ジャッキ２の間に介装され、変位計１２は供試体１の変形を測定したい位置に配置されている。変位計１２は油圧ジャッキ２のピストンの移動量を測定するようにしてもよい。油圧ジャッキ２は、油圧源４ａと油圧サーボ弁４ｂとを有する油圧駆動装置４により駆動される。本体制御装置５は、ロードセル１１で検出された試験力が目標試験波形となるように油圧サーボ弁４ｂを駆動制御する。あるいは、本体制御装置５は、変位計１２で検出された変位が目標試験波形となるように油圧サーボ弁４ｂを駆動制御する。
【００１１】
本体制御装置５は、ＣＰＵなどの演算処理装置５ａと、目標試験波形を生成する内部目標信号発生回路（内部波形発生回路）５ｂとを備えている。内部目標信号発生回路５ｂは、正弦波や三角波などの比較的定型的な波形信号を出力する。本体制御装置５にはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）６が接続されている。
【００１２】
ＰＣ６は、ＣＰＵなどの処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺回路を備えた汎用のコンピュータである。ＰＣ６は、外部目標信号発生回路（外部波形発生回路）６ａを備えている。外部目標信号発生回路６ａは、内部目標信号発生回路５ｂで生成することができない任意の波形を生成することができる。たとえば、構造物試験では、試験途中でいったん試験を中断し、目標信号に対する供試体の状態を見ながら目標試験波形を演算し直し、演算し直した目標試験波形信号で試験を行うことがある。このような目標試験波形は供試体の変形量など試験状況に依存するため、本体制御装置５に内蔵の内部波形発生回路５ｂでは生成できないことがある。このような場合、ＰＣ６に内蔵した外部目標信号発生回路６ａにより任意波形を出力する。
【００１３】
あるいは、家屋を模した供試体１の耐震性能を評価する際には、実際の地震波形を模した擬似地震波形を使用する。この擬似地震波形も、本体制御装置５に内蔵の内部波形発生回路５ｂで生成することは難しい。そのため、ＰＣ内蔵の外部目標信号発生回路６ａで擬似地震波形を生成し、この擬似地震波形を本体制御装置５に出力して供試体１に試験力を与える。
【００１４】
この実施の形態の材料試験機では、内部目標信号発生回路５ｂからの目標試験波形信号（内部信号と呼ぶ）によって供試体１に試験負荷を与えることができる他、外部目標信号発生回路６ａからの目標試験波形信号（外部信号と呼ぶ）によっても供試体１に試験負荷を与えることができる。また、内部目標信号発生回路５ｂからの内部信号および外部目標信号発生回路６ａからの外部信号の双方を利用して試験を行うこともできる。
【００１５】
図２は、本体制御装置５の内部で行う処理を機能ブロック図として示す図である。本体制御装置５は、内部目標信号発生回路５ｂからの内部信号と外部目標信号発生回路６ａからの外部信号とを加算して目標加算信号を出力する加算器５１と、目標加算信号からロードセル１１あるいは変位計１２からの検出信号を減算して目標駆動信号を出力する減算器５２と、減算器５２から出力される目標駆動信号に対して周知のＰＩＤ演算を行ってサーボ弁４ｂの駆動信号を出力するＰＩＤ演算回路５３と、ロードセル１１と変位計１２からの検出信号を切換えるスイッチ５４と、外部目標信号発生回路６ａから出力される外部信号の本体制御装置５への入力/遮断を切換えるスイッチ５５とを備えている。
【００１６】
スイッチ５４と５５は、試験機本体に付設された操作パネル６０上のボタンなどの操作により出力される各種指令６１〜６３によって開閉する。スイッチ５４は、試験力フィードバックモード指令６１が指令されたとき、フィードバック信号としてロードセル１１の検出信号を選択するように切換えられる。スイッチ５４は、変位フィードバックモード指令６１が指令されたとき、フィードバック信号として変位計１２の検出信号を選択するように切換えられる。スイッチ５５は、試験再開指令６３が出力されるまでは閉じられており、試験中断指令６２が出力されると開放される。そして、試験再開指令６３が出力されると、スイッチ５５は閉じられる。
【００１７】
本体制御装置５とＰＣ６とは次のようにして双方向で各種のコマンドを授受する。本体制御装置５は、試験中断指令６２および試験再開指令６３をＰＣ６へ送信する。ＰＣ６は、試験中断指令６２を受けて外部目標信号発生回路６ａの動作を一時停止し、試験再開指令６３を受けて外部目標信号発生回路６ａの動作を再開する。再開時の出力値は、一時停止したときの出力値と等しい値である。なお、ＰＣ６は、試験中断指令と試験再開指令に応じて外部目標信号発生回路６ａの動作を制御したことを、本体制御装置５へ送信するように構成されている。
【００１８】
このように構成された材料試験機の動作を説明する。以下では、外部信号により試験を行い、試験途中でいったん試験を中断して供試体１の変形状況等を確認しつつ試験を再開するものとする。この場合、本体制御装置５は次のような手順でサーボ弁４ａの目標駆動信号を作成する。
【００１９】
本体制御装置５は、スイッチ５５を開放する指令（試験中断指令）が出力されたとき、スイッチ５５を実際に開放する前に以下のような処理を行う。
なお、説明を簡略化するため、外部目標信号発生回路６ａは図３に示すように経過時間に比例して単調増加する目標試験信号（外部信号）を出力するものとする。また、内部信号ＧＳ１２はゼロとする。
【００２０】
試験中断指令を入力した本体制御装置５は、ＰＣ６に対して、外部目標信号発生回路６ａが動作を一時停止し、出力信号Ｓ１１をホールドするように指令するとともに、外部目標信号発生回路６ａの外部信号ＧＳ１１と、内部目標信号発生回路５ｂの内部信号ＧＳ１２とを読み取ってそれぞれ記憶する。また、これらの信号ＧＳ１１とＧＳ１２を加算し、その加算信号（ＧＳ１１＋ＧＳ１２）を試験中断時の目標加算信号ＧＳ１３として記憶する。信号ＧＳ１１，ＧＳ１２，ＧＳ１３を記憶した後、本体制御装置５は、内部目標信号発生回路５ｂからの出力信号ＧＳ１２が中断時の目標加算信号ＧＳ１３となるように内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともに、スイッチ５５を開放する。これにより、供試体１には試験中断時の外部信号ＧＳ１１に応じた一定の負荷が作用する。
【００２１】
その後、供試体１の変形状況を確認した作業者が試験再開を指令する。試験再開指令を入力した本体制御装置５は、外部信号ＧＳ１１を計測するとともに加算信号ＧＳ１３を読込み、外部信号ＧＳ１１から加算信号ＧＳ１３を減算し、その減算信号（ＧＳ１１−ＧＳ１３）を減算信号Ｓ１４として記憶する。そして、内部目標信号発生回路５ｂからの出力信号Ｓ１２が減算信号ＧＳ１４となるように内部目標信号発生回路５ｂを制御する。その後、本体制御装置５は、スイッチ５５を閉成する。これにより、試験再開時、供試体１には試験中断時と同一の負荷が作用し、その後は、外部目標信号発生回路６ａから出力される外部信号ＧＳ１１に応じた負荷が作用する。
【００２２】
以上のように各種回路を制御することにより、試験中断指令（オフ）と試験再開指令（オン）に応じて加算器５１から出力される目標加算信号は図４（ａ）に示すよう変化する。図４（ａ）の信号波形からわかるように、試験再開時の加算器５１の出力値ＧＳ１３は、試験中断指令時の出力値と等しくなり、試験再開時に供試体１に不所望な試験力が作用することがない。なお、図４（ｂ）は外部信号ＧＳ１１の波形を示し、図４（ｃ）は内部信号ＧＳ１２の波形を示す。図４（ｂ）の外部信号波形によれば、外部目標信号発生回路６ａは、試験中断指令により出力値をホールドし、試験再開指令によりホールド値から動作を再開している。図４（ｃ）の内部信号波形によれば、内部信号ＧＳ１２は、試験中断指令までは出力値がゼロ、試験中断指令が入力されると、その直前の加算信号ＧＳ１３（外部信号ＧＳ１１＋内部信号ＧＳ１２）と等価の値となる。そして、試験再開指令が入力されると内部信号ＧＳ１２は、その直前の（外部信号ＧＳ１１−加算信号ＧＳ１３）と等価の値となる。図４（ｃ）では内部信号ＧＳ１２はゼロである。
【００２３】
図６は、本体制御装置５のＣＰＵが実行する処理手順を示すフローチャートである。ここでは、フィードバックモード信号指令によりスイッチ５４がロードセル１１側に切換えられ、試験力フィードバック制御で供試体１が負荷されているとする。
【００２４】
ステップＳ１において、ＣＰＵが試験中断指令の入力を判定すると、ステップＳ２において、外部信号ＧＳ１１と内部信号ＧＳ１２を読み込んで記憶する。ステップ３において、外部信号ＧＳ１１と内部信号ＧＳ１２を加算した信号値を加算信号ＧＳ１３として記憶するとともに、内部信号Ｓ１２に加算信号ＧＳ１３を代入する。ステップＳ４において、内部目標信号発生回路５ｂが内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１３）を出力するように制御するとともに、スイッチ５５を開放する。これにより、外部信号ＧＳ１１が本体制御装置５から遮断され、内部目標信号発生回路５ｂから出力される内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１３）により試験力フィードバック制御が開始される。
【００２５】
内部信号ＧＳ１２は固定値であり、供試体１は内部信号ＧＳ１２による一定の試験力が作用した状態で試験が中断される。ユーザは、供試体１の状態を観察して試験状況の適否を判断する。
【００２６】
ステップＳ５において、ＣＰＵが試験再開指令６３の入力を判定すると、ステップＳ６において、外部信号ＧＳ１１を計測するとともに加算信号ＧＳ１３を読み込み、それらの信号を記憶する。ステップＳ７において、計測した外部信号ＧＳ１１から加算信号ＧＳ１３を減算して減算信号ＧＳ１４として記憶するとともに、減算信号ＧＳ１４を新たな内部信号ＧＳ１２として記憶する。ステップＳ８において、内部目標信号発生回路５ｂが内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１４）を出力するように制御するとともに、スイッチ５５を閉成する。これにより、外部信号ＧＳ１１の本体制御装置５への入力が再開される。したがって、加算器５１は、内部目標信号発生回路５ｂから出力される内部信号ＧＳ１２（＝ＧＳ１４）と外部目標信号発生回路６ａから出力される外部信号ＧＳ１１とを加算した加算信号ＧＳ１３を出力する。減算器５２は、加算信号ＧＳ１３からロードセル１１からの検出信号を差し引いた駆動信号を出力してサーボ弁４ｂを駆動する。これにより試験力フィードバック制御が開始される。ステップＳ９で試験終了が判定されまで、上記ステップＳ１〜ステップＳ９を繰り返し実行する。
【００２７】
外部目標信号発生回路６ａからの外部信号と内部目標信号発生回路５ｂからの内部信号を図５に示すように制御してもよい。試験中断指令（オフ）と試験再開指令（オン）に応じて加算器５１から出力される加算信号は図５（ａ）に示すように変化する。図５（ａ）は、図４（ａ）の外部信号波形と同一である。図５（ｂ）の外部信号波形によれば、外部信号ＧＳ１１は試験中断指令６２によりゼロとなり、試験再開指令６３によりゼロから増加している。図５（ｃ）の内部信号波形によれば、内部信号ＧＳ１２は、試験中断指令６２まではゼロ、試験中断指令６２が入力された後は外部信号ＧＳ１１と等しい大きさの信号となる。試験再開指令６３が指令された後も内部信号は変化しない。
【００２８】
図４および図５に示す信号波形に関する処理を実行するため、本体制御装置５は、外部信号ＧＳ１１を遮断するのに先立って、そのときの外部信号ＧＳ１１に基づいて、内部目標信号ＧＳ１２が加算器の出力値ＧＳ１３と等しい一定値を保持するように内部目標信号発生回路５ｂを制御するとともに、その後、外部信号ＧＳ１１を遮断する。試験再開指令が入力されると、内部信号ＧＳ１２が、その時点で外部目標信号発生回路６ａから出力されている外部信号ＧＳ１１と加算器の出力値ＧＳ１３との差分に基づいて決定された一定値を保持するように、内部目標信号発生回路５ｂを制御する。
【００２９】
図４の信号波形による例では、試験再開指令６３が入力されると、内部信号ＧＳ１２が、その時点で外部目標信号発生回路から出力されている外部信号ＧＳ１１から加算器の出力値ＧＳ１３を減算した一定値を保持するように、内部目標信号発生回路５ｂを制御する。
【００３０】
図５の信号波形による例では、試験再開指令６３が入力されると、内部信号ＧＳ１２が、その時点で外部目標信号発生回路６ａから出力されている外部信号ＧＳ１１と加算器の出力値ＧＳ１３との差分の符号を反転した一定値を保持するように、内部目標信号発生回路５ｂを制御する。
【００３１】
以上では、試験中断指令を入力した本体制御装置５は、外部試験波形発生回路６ａの出力値をホールドするとともに、その動作を一時停止させ、試験再開指令により外部試験波形発生回路６ａの動作を再開させるようにした。再開時の出力値はホールドした出力値である。あるいは、試験中断指令を入力した本体制御装置５は、外部試験波形発生回路６ａの出力値をホールドするとともに、その動作を停止し、試験再開時に出力値ゼロから再起動するようにした。
【００３２】
しかしながら、外部試験波形発生回路６ａの動作を中断したり停止せずに動作を継続させ、試験中断指令６２でスイッチ５５を開放し、試験再開指令６３でスイッチ５５を閉成するようにしてもよい。すなわち、外部目標信号発生回路６ａは試験中断指令６２、試験再開指令６３に関わらず、動作を継続させ続けてもよい。
【００３３】
試験中断指令出力時の試験力をホールドする制御に代えて、試験中断指令を入力したときに変位制御に切換えてもよい。この場合、変位フィードバック制御の目標値は、試験中断指令６２が入力された時の変位計１２の検出信号に応じて決定される。内部目標信号発生回路５ｂは、決定された目標値に応じた大きさの内部信号を出力する。
【００３４】
なお、試験中断指令６３が操作パネル６０から出力されたとき、本体制御装置５からＰＣ６の外部目標信号発生回路６ａに対してその動作の中断を指令することとしたが、ユーザがＰＣ６のキーボードから外部目標信号発生回路６ａの動作を中断するように指示してもよい。あるいは、ユーザがＰＣ６のキーボードから外部目標信号発生回路６ａの動作が停止するように指示してもよい。
【００３５】
本発明による材料試験機は以下のように変形して実施することができる。
（１）説明を簡単にするために、外部信号ＧＳ１１を図３に示すように単調増加する信号としたが、外部信号ＧＳ１１は、時間の関数である任意波形信号ｆ（ｔ）としてもよい。
（２）構造物試験に使用する材料試験機として説明したが、試験力フィードバック制御や変位フィードバック制御により行う試験機であれば、試験機の種類は問わない。
（３）図１の材料試験機の構成も一例を示すものであり、たとえば、３本の独立した油圧シリンダで供試体１の上中下の位置に試験力を入力する構成の材料試験機でもよい。
【００３６】
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による材料試験機の一実施形態の構成を示す図
【図２】本体制御装置内の処理を機能的に示す機能ブロック図
【図３】外部信号の一例を示す図
【図４】加算信号、外部信号、内部信号の波形の一例を示す図
【図５】加算信号、外部信号、内部信号の波形の他の例を示す図
【図６】本体制御装置内部で実行される処理手順を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００３８】
１：供試体 ２：油圧シリンダ
４：油圧装置 ４ａ：サーボ弁
５：本体制御装置 ５ｂ：内部目標信号発生回路
６：パーソナルコンピュータ ６ａ：外部目標信号発生回路
１１：ロードセル １２：変位計
５５：スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、
内部信号を出力する内部目標信号発生回路と、
試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号を前記内部信号と加算する加算器と、
供試体の物理的変化量を検出する検出器と、
前記検出器から出力される検出信号が前記加算器の出力値と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、
試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備え、
前記制御回路は、
前記外部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、その後は、試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値を保持して前記供試体を負荷し、前記試験再開指令が入力されると、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、前記試験中断指令および前記試験再開指令に応じて前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号の入力と遮断を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１の材料試験機において、
前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号に応じて決定された内部信号を出力するように前記内部目標信号発生回路を制御して、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷することを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
請求項１の材料試験機において、
前記制御回路は、
前記外部信号を遮断するのに先立って、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号に基づいて、前記内部信号が前記加算器の出力値と等しい一定値を保持するように前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、その後、前記外部信号を遮断し、前記試験再開指令が入力されると、前記内部信号が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号と前記加算器の出力値との差分で決定された一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項４】
請求項３の材料試験機において、
前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、前記内部信号が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号から前記加算器の出力値を減算した一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項５】
請求項３の材料試験機において、
前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、前記内部信号が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号と前記加算器の出力値との差分の符号を反転した一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記検出器は、前記供試体の試験力を検出するロードセルと、変位を検出する変位計とを含み、
前記制御回路は、
前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御中に前記試験中断指令が出力されたときは、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御のまま、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値で前記供試体を負荷することを特徴とする材料試験機。
【請求項７】
駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、
内部信号を出力する内部信号発生回路と、
試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号を前記内部信号と加算する加算器と、
供試体の物理的変化量を検出する検出器と、
前記検出器から出力される検出信号が前記加算器から出力される加算信号と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、
試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備え、
前記制御回路は、
前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御により前記外部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、前記加算器の出力値を読み込んで記憶するとともに、前記変位計の検出信号による変位一定のフィードバック制御に切換えるとともに、前記外部信号を遮断して目標変位を一定とする内部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動して前記供試体を負荷し、前記試験再開指令が入力されると、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御に切換え、前記記憶した加算器の出力値による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号に基づいて前記内部目標信号発生回路を出力一定制御するとともに、前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号の入力を開始することを特徴とする材料試験機。
【請求項１】
駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、
内部信号を出力する内部目標信号発生回路と、
試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号を前記内部信号と加算する加算器と、
供試体の物理的変化量を検出する検出器と、
前記検出器から出力される検出信号が前記加算器の出力値と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、
試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備え、
前記制御回路は、
前記外部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、その後は、試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値を保持して前記供試体を負荷し、前記試験再開指令が入力されると、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、前記試験中断指令および前記試験再開指令に応じて前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号の入力と遮断を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１の材料試験機において、
前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号に応じて決定された内部信号を出力するように前記内部目標信号発生回路を制御して、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷することを特徴とする材料試験機。
【請求項３】
請求項１の材料試験機において、
前記制御回路は、
前記外部信号を遮断するのに先立って、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号に基づいて、前記内部信号が前記加算器の出力値と等しい一定値を保持するように前記内部目標信号発生回路を制御するとともに、その後、前記外部信号を遮断し、前記試験再開指令が入力されると、前記内部信号が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号と前記加算器の出力値との差分で決定された一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項４】
請求項３の材料試験機において、
前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、前記内部信号が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号から前記加算器の出力値を減算した一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項５】
請求項３の材料試験機において、
前記試験再開指令が入力されたとき、前記制御回路は、前記内部信号が、その時点で前記外部目標信号発生回路から出力されている外部信号と前記加算器の出力値との差分の符号を反転した一定値を保持するように、前記内部目標信号発生回路を制御することを特徴とする材料試験機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の材料試験機において、
前記検出器は、前記供試体の試験力を検出するロードセルと、変位を検出する変位計とを含み、
前記制御回路は、
前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御中に前記試験中断指令が出力されたときは、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御のまま、前記試験中断指令が出力されたときの前記加算器の出力値で前記供試体を負荷することを特徴とする材料試験機。
【請求項７】
駆動信号により駆動され、供試体を負荷するアクチュエータと、
内部信号を出力する内部信号発生回路と、
試験機外部に設置された外部目標信号発生回路からの外部信号を前記内部信号と加算する加算器と、
供試体の物理的変化量を検出する検出器と、
前記検出器から出力される検出信号が前記加算器から出力される加算信号と等しくなるように前記アクチュエータをフィードバック制御すべく前記駆動信号を出力する制御回路と、
試験中断指令と試験再開指令を入力する入力部とを備え、
前記制御回路は、
前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御により前記外部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しているときに前記試験中断指令が入力されると、前記加算器の出力値を読み込んで記憶するとともに、前記変位計の検出信号による変位一定のフィードバック制御に切換えるとともに、前記外部信号を遮断して目標変位を一定とする内部信号に基づいて前記アクチュエータを駆動して前記供試体を負荷し、前記試験再開指令が入力されると、前記ロードセルの検出信号によるフィードバック制御に切換え、前記記憶した加算器の出力値による駆動信号で前記アクチュエータの駆動を開始して前記供試体を負荷するように、そのとき前記外部目標信号発生回路から出力される外部信号に基づいて前記内部目標信号発生回路を出力一定制御するとともに、前記外部目標信号発生回路からの前記外部信号の入力を開始することを特徴とする材料試験機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１１２７５４（Ｐ２０１０−１１２７５４Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８３４７１（Ｐ２００８−２８３４７１）
【出願日】平成２０年１１月４日（２００８．１１．４）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月４日（２００８．１１．４）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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