(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のねじ棹と、このねじ棹を同期して回転させるサーボモータと、前記一対のねじ棹と螺合するナット部を有し、前記ねじ棹の回転に伴って当該ねじ棹に沿って移動するクロスヘッドと、前記クロスヘッドの移動に伴う試験片に対する試験力の変化を測定するロードセルと、を備えた材料試験機において、
前記サーボモータに連結されたサーボアンプと、
前記サーボアンプに対する電力の供給と、前記サーボアンプによるサーボロックとを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時において、前記ロードセルにより測定した試験力が設定値以下のときに前記サーボアンプによるサーボロックを停止する材料試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記制御部は、前記サーボアンプによるサーボロックの停止を行った後、設定時間経過後に前記サーボアンプに対する電力の供給を停止する材料試験機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の材料試験機において、
材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッドを所定位置に復帰させるリターンモードと、クロスヘッドをマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードとを備え、
前記制御部は、前記材料試験モード、前記リターンモード、前記マニュアル操作モードのいずれでもない状態において、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時として、前記サーボアンプによるサーボロックを停止する材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対のねじ棹をサーボモータにより同期して回転させることにより、試験片に対して試験力を付与する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような材料試験機としては、クロスヘッドの両端部をナットを介してねじ棹に係合し、このねじ棹の回転によってクロスヘッドを昇降させ、このクロスヘッドに取り付けたチャックと装置本体側に取り付けたチャックとにその両端を把持された試験片に引張負荷等を付与することで、試験片の引張強度等を試験するものが使用されている。そして、試験片に付与された試験力はロードセルにより測定され、試験片の変位は変位計により測定される。
【０００３】
ところで、上述した引張試験を行う場合や、試験片に圧縮力を付与して圧縮試験を行う場合のように、比較的単純な材料試験を行う場合には、実際の試験時間そのものより、治具の取り替えや試験片の交換等の準備工程に時間がかかることが多い。このため、特許文献１には、油圧式アクチュエータに対して作動油を供給する油圧ユニットのポンプ駆動用のモータを回転数可変のものとし、そのモータの回転数を材料試験機の試験準備から試験終了までの各状態に応じて自動的に変化させることによって、試験準備中などの作動油流量が要求されない状態では低速回転とし、必要なときにだけ高速で回転させることにより、消費電力を低減させることができる油圧駆動式の材料試験機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６３１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、比較的小型で高精度の材料試験を行うための材料試験機として、一対のねじ棹をサーボモータにより同期して回転させることにより、試験片に対して試験力を付与する電気式材料試験機も多用されている。このような材料試験機においては、電源スイッチを入れて装置が正常に起動した後には、電源スイッチが切られたり非常停止スイッチが押されるというような異常が生じた場合を除き、サーボモータを駆動するサーボアンプに電力が供給され続けることから、無駄な電力が使用されることになる。また、サーボモータが回転していない間においても、サーボアンプはサーボモータに対して電磁力により出力軸をその位置で保持するサーボロックの指令を出し続けている。このため、サーボモータの出力軸が回転していないにもかかわらず、多くの電力が消費されることになる。
【０００６】
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、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時に、サーボアンプまたはサーボモータによる消費電力を低減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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、一対のねじ棹と、このねじ棹を同期して回転させるサーボモータと、前記一対のねじ棹と螺合するナット部を有し、前記ねじ棹の回転に伴って当該ねじ棹に沿って移動するクロスヘッドと、前記クロスヘッドの移動に伴う試験片に対する試験力の変化を測定するロードセルと、を備えた材料試験機において、前記サーボモータに連結されたサーボアンプと、前記サーボアンプに対する電力の供給と、前記サーボアンプによるサーボロックとを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時において、前記ロードセルにより測定した試験力が設定値以下のときに前記サーボアンプによるサーボロックを停止することを特徴とする。
【０００８】
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、前記制御部は、前記サーボアンプによるサーボロックの停止を行った後、設定時間経過後に前記サーボアンプに対する電力の供給を停止する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッドを所定位置に復帰されるリターンモードと、クロスヘッドをマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードとを備え、前記制御部は、前記材料試験モード、前記リターンモード、前記マニュアル操作モードのいずれでもない状態において、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時として、前記サーボアンプによるサーボロックを停止する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、材料試験または材料試験に関連する操作が実行されていない非稼働時に、サーボモータによる消費電力を低減することが可能となる。
【００１１】
また、試験力が設定値以下のときにサーボアンプによるサーボロックを停止することから、サーボロックを安全に解除できる状態となったときにのみサーボロックが停止されることになり、装置の安全性を確保することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、サーボアンプによるサーボロックの停止を行った後設定時間経過後にサーボアンプに対する電力の供給を停止することから、安全性を確保しながら、消費電力をさらに低減することが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッドを所定位置に復帰させるリターンモードと、クロスヘッドをマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードのいずれでもない装置の非稼働状態において、サーボモータによる消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】この発明に係る材料試験機の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】この発明に係る材料試験機による電力供給およびサーボロックの停止動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
この材料試験機は、基台１６と、この基台１６上に立設された左右一対のねじ棹１７と、左右一対のねじ棹１７と螺合するナット部を備え、ねじ棹１７に対して昇降するクロスヘッド２３とを備える。クロスヘッド２３には、上つかみ具１１が、軸心調整装置２０およびロードセル１３を介して付設されている。また、基台１６には下つかみ具１２が付設されている。試験片１０は、その両端をこれらの上つかみ具１１および下つかみ具１２により把持される。
【００１７】
一対のねじ棹１７の下端部には、各々、同期ベルト２２と係合する同期プーリー２１が配設されている。また、この同期ベルト２２は、サーボモータ１８の駆動により回転する同期プーリー１９とも係合している。このため、一対のねじ棹１７は、サーボモータ１８の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹１７が同期して回転することにより、クロスヘッド２３は、一対のねじ棹１７の軸心方向に昇降する。
【００１８】
試験片１０に負荷される試験力は、ロードセル１３により検出される。また、試験片１０の上下の標点間の変位量は、変位計１４により検出される。ロードセル１３および変位計１４からの信号は後述する制御部４０に入力される。この制御部４０は、ロードセル１５および変位計１４からの信号に基づいて、サーボモータ１８の駆動制御信号を作成する。これにより、サーボモータ１８の回転が制御され、引張や圧縮等の各種材料試験が行われる。
【００１９】
図２は、この発明に係る材料試験機の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【００２０】
この材料試験機は、上述したサーボモータ１８を駆動制御するサーボアンプ３３を備える。このサーボアンプ３３には、駆動リレー３２によりオンオフする電磁接触器３１を介して、主電源から電力が供給される。この駆動リレー３２は、制御部４０により制御されるマイコン３４からの信号で電磁接触器３１をオンオフする。また、非常停止スイッチ３５が押されたときや、クロスヘッド２３が終端まで移動してリミットスイッチ３６が押されたときには、駆動リレー３２は電磁接触器３１をオフとする。さらに、マイコン３４は、制御部４０からの制御信号に基づいて、サーボアンプ３３によるサーボロックのオンオフ信号をサーボアンプ３３に送信する。
【００２１】
制御部４０は、図１に示すロードセル１３および変位計１４と接続されている。また、この制御部４０は、材料試験を開始するためのスタートボタン４１と、クロスヘッド２３を所定位置に復帰させるためのリターンボタン４２とに接続されている。さらに、この制御部４０は、モニター等の表示部４３と、キーボード等の入力部４４とも接続されている。
【００２２】
次に、この発明に係る材料試験機による電力供給およびサーボロックの停止動作について説明する。図３は、この発明に係る材料試験機による電力供給およびサーボロックの停止動作を示すフローチャートである。
【００２３】
電力供給およびサーボロックの停止動作を行う場合には、図３に示すステップＳ２〜ステップＳ７の工程が実行される。但し、材料試験機が後述する材料試験モード、リターンモード、マニュアル操作モードのいずれかとなったときには、装置が稼働状態になったと判断して(ステップＳ１)、常にステップＳ２に復帰する。
【００２４】
電力供給およびサーボロックの停止動作を行う場合には、最初に、制御部４０が装置が材料試験モードであるか否かを確認する(ステップＳ２)。ここで、材料試験モードとは、実際に材料試験を実行するモードである。この材料試験モードは、スタートボタン４１が押されることにより開始する。材料試験が行われているときには、当然、電力供給およびサーボロックの停止動作を実行することはできないことから、そのまま、材料試験モードの終了を待つ。
【００２５】
装置が材料試験モードでない場合には、次に、制御部４０が装置がリターンモードであるか否かを確認する(ステップＳ３)。ここで、リターンモードとは、材料試験後にクロスヘッド２３を原点位置等に復帰させるモードである。このリターンモードは、リターンボタン４２が押されることにより開始する。クロスヘッド２３の移動中にも、電力供給およびサーボロックの停止動作を実行することはできないことから、そのまま、リターンモードの終了を待つ。
【００２６】
装置がリターンモードではない場合には、次に、制御部４０が装置がマニュアル操作モードであるか否かを確認する(ステップＳ４)。ここで、マニュアル操作モードとは、オペレータが入力部４４を使用して所定の設定を行うことにより、あるいは、操作ボタン等を操作することにより、クロスヘッド２３をオペレータによるマニュアル操作により移動させることができるモードである。マニュアル操作モードにおいても、電力供給およびサーボロックの停止動作を実行することは好ましくないことから、そのまま、マニュアル操作モードの終了を待つ。
【００２７】
装置が、材料試験を実行する材料試験モードと、クロスヘッド２３を所定位置に復帰させるリターンモードと、クロスヘッド２３をマニュアルにより移動させることができるマニュアル操作モードのいずれでもない非稼働状態である場合には、次に、制御部４０がロードセル１３により測定した試験力が設定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００２８】
すなわち、試験片１０に所定以上の試験力が負荷された状態でサーボロックを停止した場合には、サーボモータ１８が停止していても、その試験力によりクロスヘッド２３が移動する等の危険があることから、試験力が設定値以下の場合のみ、サーボロックを停止するようにしている。このときの試験力の設定値としては、サーボロックを停止してもクロスヘッド２３が移動しない試験力として予め実験等により求められた値である。この設定値としては、例えば、ねじ棹１７やクロスヘッド２３により構成される負荷枠の最大許容負荷であるフレーム容量の５％程度の値を適用することができる。
【００２９】
そのときのロードセル１３により測定した試験力が設定値以下である場合には、制御部４０がマイコン３４を介してサーボアンプ３３に指令を出し、サーボロックを停止する（ステップＳ６)。これにより、電磁力によりサーボモータ１８の出力軸をその位置で保持するためのサーボロックで使用される電力の無駄を防止することが可能となる。なお、このときには、表示部４３による表示をオフ状態とすることにより、さらに省電力を図ってもよい。
【００３０】
サーボロックが停止してから、例えば２０分程度の時間が経過した場合には(ステップＳ７）、制御部４０がマイコン３４を介して駆動リレー３２に指令を出し、電磁接触器３１をオフとすることにより、サーボアンプ３３に対する電力の供給を停止する。これにより、さらに省電力を図ることが可能となる。
【００３１】
なお、サーボロックの停止中、あるいは、サーボアンプ３３に対する電力供給の停止中であっても、スタートボタン４１やリターンボタン４２等が操作され、材料試験機が後述する材料試験モード、リターンモード、マニュアル操作モードのいずれかとなったときには、常にステップＳ２に復帰する。
【００３２】
なお、上述した実施形態においては、非稼働時において、サーボアンプ３３によるサーボロックを解除した後にサーボアンプ３３に対する電力の供給を停止しているが、この発明はこのような形態に限定されるものではない。また、上述した実施形態においては、非稼働時において、サーボアンプ３３に対する電力の供給とサーボアンプ３３によるサーボロックの両方を停止しているが、サーボアンプ３３に対する電力の供給またはサーボアンプ３３によるサーボロックのいずれか一方のみを停止する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 試験片
１１ 上つかみ具
１２ 下つかみ具
１３ ロードセル
１４ 変位計
１７ ねじ棹
１８ サーボモータ
２０ 軸心調整装置
２３ クロスヘッド
３１ 電磁接触器
３２ 駆動リレー
３３ サーボアンプ
３４ マイコン
４０ 制御部
４１ スタートボタン
４２ リターンボタン
４３ 表示部
４４ 入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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