(57)【要約】【課題】荷重計測装置において、高荷重から低荷重にわたって広い範囲において、荷重を精度良く計測可能にする。【解決手段】荷重計測装置３は、油圧サーボシリンダ９と、ロードセル３５と、圧力センサ３７と、コントローラ７とを備えている。ロードセル３５は、油圧サーボシリンダ９から作用する荷重を受けることで、電気信号を出力する。圧力センサ３７は、油圧サーボシリンダ９からの荷重に関連する情報である油圧を検出可能である。コントローラ７は、高荷重の場合はロードセル３５を選択し、低荷重の場合は圧力センサ３７を選択して、油圧サーボシリンダ９により発生された荷重を計測する。【選択図】図１
2015224957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重発生部と、
前記荷重発生部から作用する荷重を受けることで、電気信号を出力する荷重変換センサと、
前記荷重発生部からの荷重に関連する情報を検出可能である検出装置と、
高荷重の場合は前記荷重変換センサを選択し、低荷重の場合は検出装置を選択して、前記荷重発生部により発生された荷重を計測する制御部と、
を備えた荷重計測装置。
【請求項２】
高低が判断される荷重は、前記制御部に入力される設定値である、請求項１に記載の荷重計測装置。
【請求項３】
高低が判断される荷重は、前記制御部によって計測された計測値であり、
前記制御部は、前記荷重発生部による荷重発生中に、前記計測値に基づいて、前記荷重変換センサと前記検出装置とを切り替える、請求項１に記載の荷重計測装置。
【請求項４】
前記荷重発生部は、油圧ポンプと、油圧シリンダと、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとを接続する油路とを有しており、
前記検出装置は、前記油路に接続された圧力センサであり、
前記制御部は、前記圧力センサによって検出された圧力に基づいて荷重を計測する、請求項１〜３のいずれかに記載の荷重計測装置。
【請求項５】
前記圧力センサと前記油路との間に配置され、前記制御部によって開閉が行われるバルブをさらに備え、
前記制御部は、前記荷重変換センサに基づいて荷重を計測するときには、前記バルブを閉じ、
前記制御部は、前記検出装置に基づいて荷重を計測するときには、前記バルブを開く、請求項４に記載の荷重計測装置。
【請求項６】
前記圧力センサと定格が異なる第２圧力センサをさらに備えており、
前記制御部は、荷重の高低に応じて前記荷重変換センサ、前記圧力センサ、及び前記第２圧力センサのいずれかを選択して、前記荷重発生部により発生された荷重を計測する、請求項４又は５に記載の荷重計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重計測装置、特に、荷重発生部から作用する荷重を受けることで電気信号を出力する荷重変換センサを用いた荷重計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池市場における安全性試験として、釘刺試験、圧壊試験、内部短絡試験などがある。これら試験では、一般に、油圧サーボシリンダ・システムを用いて、二次電池に荷重を付与する。この試験のときに、シリンダ駆動部の荷重値を計測する手段として、ロードセルが用いられる。ロードセルとは、構成材料に荷重（引っ張り又は圧縮）を直接に付与することで、構成材料をひずませて、ひずみ量に比例した電流を発生するセンサである。
圧壊試験などで破壊荷重を制御する場合は、制御部は、ロードセルからの荷重値をフィードバックすることで、荷重発生量を制御する。
【０００３】
なお、特許文献１では、ダウンコイラピンチロールギャップ制御方法が開示されている。この方法では、高精度の荷重制御が必要な薄物素材のロールギャップ制御には低定格のロードセル４が用いられ、高荷重の制御が必要な厚物素材のロールギャップ制御にはシリンダ圧力検出器７が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６３１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、圧壊試験においては、測定荷重の対象は、高荷重から低荷重まで広い範囲にわたる。そこで、定格荷重が大きいサーボシリンダを採用し、さらに、高荷重に対応するために定格容量が大きなロードセルが採用される。本願の発明者は、ロードセルを用いて高荷重から低荷重まで広い範囲にわたって荷重の計測を行う際の下記の問題点について着目した。
【０００６】
ロードセルの計測の精度は、ロードセルの定格容量に依存する。つまり、定格容量が大きなロードセルでは、荷重計測の精度範囲が大きくなる。この結果、定格容量が大きなロードセルを用いる場合は、高荷重の場合には精度の影響が小さくて問題はないが、低荷重の場合は精度の影響が大きくなってしまい荷重を精度良く測定できない。
また、測定対象に応じて定格容量の異なるロードセルを用いることは、交換作業を伴うことによって多大な作業が必要となるので、現実的ではない。
【０００７】
本発明の課題は、荷重計測装置において、高荷重から低荷重にわたって広い範囲において、荷重を精度良く計測可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【０００９】
本発明の一見地に係る荷重計測装置は、荷重発生部と、荷重変換センサと、検出装置と、制御部とを備えている。
荷重変換センサは、荷重発生部から作用する荷重を受けることで、電気信号を出力する。
検出装置は、荷重発生部からの荷重に関連する情報を検出可能である。
制御部は、高荷重の場合は荷重変換センサを選択し、低荷重の場合は検出装置を選択して、荷重発生部により発生された荷重を計測する。
この装置では、制御部は、高荷重の場合は荷重変換センサを選択し、低荷重の場合は検出装置を選択して、荷重計測を実行する。この結果、高荷重の場合は荷重変換センサによって荷重が精度良く計測される。また、検出装置の定格を、制御部が低荷重を計測するのに用いる検出装置からの情報の精度を保証するものにすることで、低荷重の場合に検出装置によって荷重が精度良く検出される。
なお、荷重発生部からの情報及び検出装置の種類については特に限定されない。
【００１０】
高低が判断される荷重は、制御部に入力される設定値であってもよい。
この装置では、例えば、計測開始前にオペレータが設定値を制御部に入力して、その後に、制御部が、その設定値に基づいて低荷重か高荷重かを判断し、荷重変換センサと検出装置との一方を選択する。
【００１１】
高低が判断される荷重は、制御部によって計測された計測値であってもよい。その場合、制御部は、荷重発生部による荷重発生中に、計測値に基づいて、荷重変換センサと検出装置とを切り替える。
この装置では、計測中に、制御部が計測値に基づいて、低荷重からの高荷重への変化又は高荷重から低荷重への変化が発生したことを判断し、荷重変換センサと検出装置とを切り替える。
【００１２】
荷重発生部は、油圧ポンプと、油圧シリンダと、油圧ポンプと油圧シリンダとを接続する油路とを有していてもよい。その場合、検出装置は、油路に接続された圧力センサである。制御部は、圧力センサによって検出された圧力に基づいて、荷重を計測する。
この装置では、検出装置が圧力センサであるので、制御部における低荷重計測の精度が高い。
【００１３】
荷重計測装置は、圧力センサと油路との間に配置され、制御部によって開閉が行われるバルブをさらに備えていてもよい。その場合は、制御部は、荷重変換センサに基づいて荷重を計測するときにはバルブを閉じ、検出装置に基づいて荷重を計測するときにはバルブを開く。
この装置では、荷重変換センサに基づいて荷重を計測するときにはバルブを閉じるので、油圧ポンプから高圧が油圧シリンダに供給されている場合に、圧力センサに高圧が作用しない。したがって、定格圧力が小さい圧力センサを用いている場合でも、圧力センサが破損しにくい。
【００１４】
荷重計測装置は、圧力センサと定格が異なる第２圧力センサをさらに備えていてもよい。その場合、制御部は、荷重の高低に応じて荷重変換センサ、圧力センサ、及び第２圧力センサのいずれかを選択して、荷重発生部により発生された荷重を計測する。
この装置では、圧力センサが２種類あるので、低荷重の測定をさらにその違いに応じて２種類の圧力センサに担当させることができる。その結果、低荷重を精度良く検出可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る荷重計測装置では、高荷重から低荷重にわたって広い範囲において、荷重を精度良く計測可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としての圧壊試験装置の模式的構成図（第１実施形態）。
【図２】荷重計測制御のフローチャート。
【図３】圧力センサによる荷重計測のフローチャート。
【図４】圧壊試験装置の模式的構成図（第２実施形態）。
【図５】荷重計測制御のフローチャート。
【図６】圧壊試験装置の模式的構成図（第３実施形態）
【図７】荷重計測制御のフローチャート。
【図８】荷重計測のフローチャート（第４実施形態）
【図９】位置制御のフローチャート（第５実施形態）
【図１０】圧壊試験装置の模式的構成図（第６実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．第１実施形態（図１〜図３）
（１）全体構成
図１を用いて、本発明の第１実施形態としての、圧壊試験装置１を説明する。図１は、本発明の一実施形態としての圧壊試験装置の模式的構成図である。圧壊試験装置１は、例えば、被試験物を圧壊する試験を行う装置である。圧壊試験装置１は、被試験物に作用する荷重を計測する荷重計測装置３（後述）を有している。
【００１８】
圧壊試験装置１は、主に、油圧回路装置５と、コントローラ７とを有している。
【００１９】
油圧回路装置５は、荷重発生部として機能する。油圧回路装置５は、油圧サーボシリンダ９と、油圧ポンプ１１と備えている。油圧サーボシリンダ９は、油圧によって駆動され、荷重を被試験物に付与する装置である。油圧サーボシリンダ９は、ケース１３と、ピストン１５とを有している。ピストン１５は、ケース１３内で移動可能になっている。ピストン１５は、台１７に置かれた被試験物１９に対して、先端治具２１を介し荷重を付与するようになっている。油圧ポンプ１１は、油圧サーボシリンダ９に対して油圧を供給及び排出可能な装置である。被試験物１９は、例えば、二次電池である。
【００２０】
油圧回路装置５は、油圧ポンプ１１と油圧サーボシリンダ９とを接続する第１油路２５と、第２油路２７とを有している。荷重発生時には、油圧ポンプ１１から第１油路２５を通って油圧サーボシリンダ９に対して油圧が供給され、同時に、油圧サーボシリンダ９から第２油路２７を通って油圧が排出される。
なお、油圧回路装置５の他の構成（オイルタンク、他の油路、他のバルブ）は図示及び説明を省略する。
【００２１】
コントローラ７は、油圧ポンプ１１を制御するための装置である。コントローラ７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び他の装置からなるコンピュータである。コントローラ７は、ソフトウェアを実行することで、各種制御を実行する。また、コントローラ７は、後述する設定値及び計測値を記憶する記憶部を有しており、さらに、入力された計測値から荷重を算出する演算部を有している。コントローラ７には、入力装置３１及び表示装置３３が接続されている。入力装置３１は、キーボード、マウス、タッチパネルなどである。表示装置３３は、ディスプレイなどである。
【００２２】
（２）荷重計測装置
荷重計測装置３は、上述の油圧回路装置５及びコントローラ７以外に、さらに、ロードセル３５と、圧力センサ３７とを有している。ロードセル３５及び圧力センサ３７は、油圧サーボシリンダ９において発生する荷重を計測するためのセンサである。コントローラ７は、油圧ポンプ１１を制御する際に、これらセンサからの検出値に基づいてフィードバック制御を行う。
【００２３】
ロードセル３５は、油圧サーボシリンダ９のピストン１５の先端と先端治具２１との間に設けられている。ロードセル３５は、油圧回路装置５から作用する荷重を受けることで、電気信号を出力する。ロードセル３５で発生した電気信号は、コントローラ７に出力される。
一例として、ロードセル３５の定格容量は１５〜３５ｋＮであり、精度は±１％ＦＳ（フルスケール）である。
【００２４】
圧力センサ３７は、第１油路２５に接続された第３油路３９に接続されている。したがって、圧力センサ３７には、油圧サーボシリンダ９に供給される油圧と同じ油圧が供給される。圧力センサ３７で発生した電気信号は、コントローラ７に出力される。コントローラ７は、圧力センサ３７によって検出された圧力に基づいて、荷重を計測する。荷重の計測は、圧力に油圧サーボシリンダ９の受圧面積を乗じることで行われる。
【００２５】
圧力センサ３７は、低圧の計測精度を向上させるために、定格圧力が小さいものが使用される。言い換えると、圧力センサ３７の定格は、コントローラ７が低荷重を計測するのに用いる圧力値の精度を保証するものが選ばれる。具体的には、圧力センサ３７の定格圧力は、ロードセル３５が計測を予定している荷重（油圧サーボシリンダ９の定格荷重に対応）に対応する圧力より十分に低くなっている。その結果、圧力センサ３７を用いた場合、ロードセル３５を用いた場合に比べて低荷重を精度良く検出可能である。一例として、圧力センサ３７の定格圧力は、荷重数ｋＮに対応する圧力である。
【００２６】
第３油路３９には、電動バルブ４３が設けられている。電動バルブ４３は、圧力センサ３７を保護するためのバルブである。電動バルブ４３は、モータ４５によって開閉される。モータ４５は、コントローラ７からの駆動信号によって駆動される。
【００２７】
ピストン１５又は先端治具２１の近傍には、位置センサ４７が配置されている。位置センサ４７は、ピストン１５又は先端治具２１の移動位置を検出するためのセンサである。位置センサ４７で発生する電気信号は、コントローラ７に出力される。位置センサ４７の種類及び位置は特に限定されない。
【００２８】
（３）荷重制御
図２を用いて、圧壊試験装置１において荷重発生が行われている際に、荷重計測装置３によって荷重を測定する制御動作を説明する。図２は、荷重計測制御のフローチャートである。この実施形態では、コントローラ７に入力される設定値によって荷重の高低が判断され、それに基づいてコントローラ７がロードセル３５と圧力センサ３７の一方を選択する。
【００２９】
最初に、入力装置３１を利用して、オペレータがコントローラ７に設定荷重値を入力して、動作を開始するのを待つ（ステップＳ１）。
設定荷重値が入力されて動作が開始されれば（ステップＳ１でＹｅｓ）、コントローラ７は、設定荷重値が閾値より低いか否かを判断する（ステップＳ２）。閾値は特に限定されない。一例として、閾値は、５〜２０ｋＮの間に任意に設定できる。
【００３０】
設定荷重値が閾値より低ければ（ステップＳ２でＹｅｓ）、コントローラ７は、電動バルブ４３を開き（ステップＳ３）、さらに、圧力センサモードによる荷重計測を行う（ステップＳ４）。具体的には、コントローラ７が油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１が油圧サーボシリンダ９に油圧を供給する。その結果、ピストン１５及び先端治具２１が移動して、被試験物１９を押す。このときに、コントローラ７は、圧力センサ３７からの検出信号（圧力値）に基づいて荷重を計測する。具体的には、コントローラ７は、圧力値に油圧サーボシリンダ９の受圧面積を掛けることで、油圧サーボシリンダ９の荷重を算出する。
【００３１】
設定荷重値が閾値より低くなければ（ステップＳ２でＮｏ）、コントローラ７は、電動バルブ４３を閉じ（ステップＳ５）、ロードセルモードによる荷重計測を行う（ステップＳ６）。具体的には、コントローラ７が油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１が油圧サーボシリンダ９に油圧を供給する。その結果、ピストン１５及び先端治具２１が移動して、被試験物１９を押す。このときに、コントローラ７は、ロードセル３５からの検出信号に基づいて荷重を計測する。具体的には、コントローラ７は、検出信号に基づいて、油圧サーボシリンダ９の荷重を算出する。
なお、設定荷重値が圧力センサ３７が壊れない範囲の圧力であれば、コントローラ７は、電動バルブ４３を閉じなくてもよい。その場合は低圧であって、圧力センサ３７が破損することがないからである。
【００３２】
以上述べたように、コントローラ７は、高荷重の場合はロードセル３５を選択し、低荷重の場合は圧力センサ３７を選択して、油圧回路装置５により発生された荷重を計測する。この結果、高荷重の場合はロードセル３５によって精度良く荷重が計測される。また、圧力センサ３７はロードセル３５に比べて低荷重を精度良く検出可能なように定格圧力が低いものを用いているので、低荷重の場合は圧力センサ３７によって荷重が精度良く検出される。このように計測の精度が向上することで、フィードバックして制御される試験荷重の精度が向上する。
【００３３】
さらに、以上述べたように、コントローラ７は、ロードセル３５に基づいて荷重を計測するときには電動バルブ４３を閉じ、圧力センサ３７に基づいて荷重を計測するときには電動バルブ４３を開く。このようにロードセル３５に基づいて荷重を計測するときには電動バルブ４３を閉じるので、油圧ポンプ１１から高圧が油圧サーボシリンダ９に供給されている場合に、高圧が圧力センサ３７に作用しない。したがって、定格圧力が低くても圧力センサ３７が破損しにくい。
【００３４】
図３を用いて、図２のステップＳ４を詳細に説明する。図３は、圧力センサによる荷重計測のフローチャートである。
最初に、コントローラ７は、制御信号を送信することで油圧ポンプ１１を駆動して、油圧サーボシリンダ９に油圧を供給させる（ステップＳ７）。
次に、コントローラ７は、圧力センサ３７からの信号（圧力値）に基づいて、油圧サーボシリンダ９の荷重を計測する（ステップＳ８）。具体的には、コントローラ７は、圧力値に油圧サーボシリンダ９の受圧面積を掛けて、荷重値を算出する。
【００３５】
コントローラ７は、計測荷重値が設定荷重値に到達するのを待つ（ステップＳ９）。
計測荷重値が設定荷重値に到達していなければ（ステップＳ９でＮｏ）、プロセスはステップＳ８に戻って荷重計測を繰り返す。
コントローラ７は、計測荷重値が設定荷重値に到達すれば（ステップ９でＹｅｓ）、計測制御を終了する。
この後、コントローラ７は、油圧ポンプ１１による油圧サーボシリンダ９への油圧供給を停止させる（ステップＳ１０）。
【００３６】
なお、上記の図３に基づいた説明は圧力センサによる荷重計測を対象にしていたが、ロードセルによる荷重計測にも当てはまる。
【００３７】
２．第２実施形態（図４〜図５）
第１実施形態では、圧力センサの数は１つであったが、定格が互いに異なる複数の圧力センサを用いてもよい。その場合、圧力センサが複数あるので、低荷重の測定をさらにその違いに応じて２種類の圧力センサに担当させることができる。その結果、低荷重を精度良く検出できる。
【００３８】
図４を用いて、第２実施形態を説明する。図４は、圧壊試験装置１の模式的構成図である。なお、第１実施形態と同じ構造について説明を省略する。
【００３９】
第１圧力センサ３７Ａと第２圧力センサ３７Ｂが、第１油路２５に接続された第３油路３９Ａ及び第４油路３９Ｂにそれぞれ接続されている。したがって、第１圧力センサ３７Ａと第２圧力センサ３７Ｂには、油圧サーボシリンダ９に供給される油圧と同じ油圧が供給される。第１圧力センサ３７Ａと第２圧力センサ３７Ｂで発生した電気信号は、コントローラ７に出力される。コントローラ７は、第１圧力センサ３７Ａ又は第２圧力センサ３７Ｂによって検出された圧力に基づいて、荷重を計測する。荷重の計測は、圧力に油圧サーボシリンダ９の受圧面積を乗じることで行われる。
【００４０】
第１圧力センサ３７Ａと第２圧力センサ３７Ｂは、低圧の計測精度を向上させるために、定格圧力が小さいものが使用される。第１圧力センサ３７Ａ又は第２圧力センサ３７Ｂが計測することを予定している圧力は、ロードセル３５が計測することを予定している荷重（油圧サーボシリンダ９の荷重定格値に対応）に対応する圧力より十分に低くなっている。その結果、第１圧力センサ３７Ａと第２圧力センサ３７Ｂは、ロードセル３５に比べて低荷重を精度良く検出可能である。一例として、第１圧力センサ３７Ａと第２圧力センサ３７Ｂの定格圧力は、荷重数ｋＮに対応する圧力である。
【００４１】
第１圧力センサ３７Ａの定格圧力は、第２圧力センサ３７Ｂの定格圧力より小さい。したがって、コントローラ７は、低荷重の測定時においても、さらに細かく荷重の高低に従って第１圧力センサ３７Ａと第２圧力センサ３７Ｂを選択することができる。
【００４２】
第３油路３９Ａ及び第４油路３９Ｂには、第１電動バルブ４３Ａ及び第２電動バルブ４３Ｂがそれぞれ設けられている。第１電動バルブ４３Ａ及び第２電動バルブ４３Ｂは、第１圧力センサ３７Ａ及び第２圧力センサ３７Ｂをそれぞれ保護するためのバルブである。第１電動バルブ４３Ａ及び第２電動バルブ４３Ｂは、第１モータ４５Ａ及び第２モータ４５Ｂによってそれぞれ開閉される。第１モータ４５Ａ及び第２モータ４５Ｂは、コントローラ７からの駆動信号によって駆動される。
【００４３】
図５を用いて、圧壊試験装置１において荷重発生が行われている際に、荷重計測装置３によって荷重を測定する制御動作を説明する。図５は、荷重計測制御のフローチャートである。この実施形態では、コントローラ７に入力される設定値によって荷重の高低が判断され、それに基づいてコントローラ７が、ロードセル３５、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂのいずれか１つを選択する。
【００４４】
最初に、入力装置３１を利用して、オペレータがコントローラ７に設定荷重値を入力して、動作を開始するのを待つ（ステップＳ１１）。
設定荷重値が入力されて動作が開始されれば（ステップＳ１１でＹｅｓ）、コントローラ７は、設定荷重値が低・中・高のいずれであるかを判断する（ステップＳ１２）。
【００４５】
設定荷重値が低ければ（ステップＳ１２で「低」）、コントローラ７は、第１電動バルブ４３Ａを開き（ステップＳ１３）、さらに、第１圧力センサ３７Ａによる荷重計測を行う（ステップＳ１４）。具体的には、コントローラ７が油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１が油圧サーボシリンダ９に油圧を供給する。その結果、ピストン１５及び先端治具２１が移動して、被試験物１９を押す。このときに、コントローラ７は、第１圧力センサ３７Ａからの検出信号に基づいて荷重を計測する。
【００４６】
設定荷重値が中くらいであれば（ステップＳ１２で「中」）、コントローラ７は、第２電動バルブ４３Ｂを開き（ステップＳ１５）、さらに、第２圧力センサ３７Ｂによる荷重計測を行う（ステップＳ１６）。具体的には、コントローラ７が油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１が油圧サーボシリンダ９に油圧を供給する。その結果、ピストン１５及び先端治具２１が移動して、被試験物１９を押す。このときに、コントローラ７は、第２圧力センサ３７Ｂからの検出信号に基づいて荷重を計測する。
【００４７】
設定荷重値が高ければ（ステップＳ１２で「高」）、コントローラ７は、第１電動バルブ４３Ａ及び第２電動バルブ４３Ｂを閉じ（ステップＳ１７）、ロードセルモードによる荷重計測を行う（ステップＳ１８）。具体的には、コントローラ７が油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１が油圧サーボシリンダ９に油圧を供給する。その結果、ピストン１５及び先端治具２１が移動して、被試験物１９を押す。このときに、コントローラ７は、ロードセル３５からの検出信号に基づいて荷重を計測する。なお、設定荷重値が圧力センサ３７Ａ、３７Ｂが壊れない範囲の圧力であれば、コントローラ７は、第１電動バルブ４３Ａ及び第２電動バルブ４３Ｂを閉じなくてもよい。
【００４８】
以上述べたように、コントローラ７は、高荷重の場合はロードセル３５を選択し、低荷重の場合は第１圧力センサ３７Ａ又は第２圧力センサ３７Ｂを選択して、油圧回路装置５により発生された荷重を計測する。この結果、高荷重の場合はロードセル３５によって精度良く荷重が計測される。また、第１圧力センサ３７Ａ又は第２圧力センサ３７Ｂを用いた場合はロードセル３５用いた場合に比べて低荷重を精度良く検出可能であるので、低荷重の場合は第１圧力センサ３７Ａ又は第２圧力センサ３７Ｂを用いることで荷重が精度良く検出される。
【００４９】
なお、圧力センサの数は３以上であってもよい。
【００５０】
３．第３実施形態（図６〜図７）
第１実施形態及び第２実施形態では、圧力センサに対して電動バルブが設けられていたが、圧力センサに高圧が作用せずにそのため圧力センサの破損が生じない場合には、電動バルブは省略されてもよい。
【００５１】
図６を用いて、第３実施形態を説明する。図６は、圧壊試験装置１の模式的構成図である。なお、第１実施形態と同じ構造について説明を省略する。
【００５２】
圧力センサ３７は、第１油路２５に接続された第３油路３９に接続されている。したがって、圧力センサ３７には、油圧サーボシリンダ９に供給される油圧と同じ油圧が供給される。圧力センサ３７で発生した電気信号は、コントローラ７に出力される。コントローラ７は、圧力センサ３７によって検出された圧力に基づいて、荷重を計測する。荷重の計測は、圧力に油圧サーボシリンダ９の受圧面積を乗じることで行われる。
【００５３】
第１実施形態とは異なり、第３油路３９には、電動バルブが設けられていない。
【００５４】
図７を用いて、圧壊試験装置１において荷重発生が行われている際に、荷重計測装置３によって荷重を測定する制御動作を説明する。図７は、荷重計測制御のフローチャートである。この実施形態では、コントローラ７に入力される設定値によって荷重の高低が判断され、それに基づいてコントローラ７がロードセル３５と圧力センサ３７の一方を選択する。
【００５５】
最初に、入力装置３１を利用して、オペレータがコントローラ７に設定荷重値を入力するのを待つ（ステップＳ１）。
設定荷重値が入力されれば（ステップＳ１でＹｅｓ）、コントローラ７は、設定荷重値が閾値より低いか否かを判断する（ステップＳ２）。閾値は特に限定されない。一例として、閾値は、５〜２０ｋＮの間に任意に設定できる。
【００５６】
設定荷重値が閾値より低ければ（ステップＳ２でＹｅｓ）、圧力センサモードによる荷重計測を行う（ステップＳ４）。具体的には、コントローラ７が油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１が油圧サーボシリンダ９に油圧を供給する。その結果、ピストン１５及び先端治具２１が移動して、被試験物１９を押す。このときに、コントローラ７は、圧力センサ３７からの検出信号に基づいて荷重を計測する。
【００５７】
設定荷重値が閾値より低くなければ（ステップＳ２でＮｏ）、コントローラ７は、ロードセルモードによる荷重計測を行う（ステップＳ６）。具体的には、コントローラ７が油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１が油圧サーボシリンダ９に油圧を供給する。その結果、ピストン１５及び先端治具２１が移動して、被試験物１９を押す。このときに、コントローラ７は、ロードセル３５からの検出信号に基づいて荷重を計測する。
この実施形態では、第１実施形態に比べて、部品点数が少なくなる。
【００５８】
４．第４実施形態（図８）
第１〜第３実施形態では高低が判断される荷重は、コントローラに入力される設定値であったが、高低が判断される荷重は、コントローラによって計測された計測値であってもよい。その場合、コントローラは、荷重発生部による荷重発生中に、計測値に基づいて、ロードセルと圧力センサとを切り替える。つまり、計測中に、コントローラが計測値に基づいて、低荷重からの高荷重への変化又は高荷重から低荷重への変化が発生したことを判断し、ロードセルと圧力センサとを切り替える。
【００５９】
図８を用いて、第４実施形態を説明する。図８は、荷重計測のフローチャートである。なお、この実施形態は、例えば、第１実施形態の装置によって実現される。
図８のフローチャートは、例えば、図２のステップＳ６のロードセルモードによる荷重計測に対応している。したがって、設定値は高荷重であって、荷重検出を行うのはロードセルが予定されている。
【００６０】
最初に、コントローラ７は、制御信号を送信することで油圧ポンプ１１を駆動して、油圧サーボシリンダ９に油圧を供給させる（ステップＳ２１）。
次に、コントローラ７は、ロードセル３５からの信号に基づいて、油圧サーボシリンダ９の荷重を計測する（ステップＳ２２）。
【００６１】
さらに、コントローラ７は、計測荷重値が設定荷重値に到達したか否かを判断する（ステップＳ２３）。
計測荷重値が設定荷重値に到達すれば（ステップＳ２３でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ２８に移行し、コントローラ７は、計測制御を終了する。つまり、この後、コントローラ７は、油圧ポンプ１１による油圧サーボシリンダ９への油圧供給を停止させる（ステップＳ２８）。
【００６２】
計測荷重値が設定荷重値に到達していなければ（ステップＳ２３でＮｏ）、プロセスはステップＳ２４に移行し、コントローラ７は、例えば、位置センサ４７からの信号に基づいて、ピストン１５又は先端治具２１がフルストローク位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ２４）。
フルストローク位置に到達していなければ（ステップＳ２４でＮｏ）、プロセスはステップＳ２２に戻り、ロードセル３５による荷重計測が繰り返される。
【００６３】
フルストローク位置に到達すれば（ステップＳ２４でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ２５に移行する。
次に、コントローラ７は、最終の計測荷重値が閾値より低いか否かを判断する（ステップＳ２５）。
【００６４】
最終の計測荷重値が閾値より低ければ（ステップＳ２５でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ２６に移行する。コントローラ７は、電動バルブ４３を開き（ステップＳ２６）、さらに、圧力センサモードによる荷重計測を行う（ステップＳ２７）。
【００６５】
最終の計測荷重値が閾値より低くなければ（ステップＳ２５でＮｏ）、プロセスはステップＳ２９に移行する。コントローラ７は、ロードセル３５による荷重計測を行う又は記憶部に残った最終的な計測荷重値を利用する（ステップＳ２９）。
最終的には、コントローラ７は、油圧ポンプ１１による油圧サーボシリンダ９への油圧供給を停止させる（ステップＳ２８）。
【００６６】
上記のように、この実施形態では、ピストン１５がフルストロークになってしかも計測荷重値が閾値より低い場合は、ロードセル３５による荷重測定から圧力センサ３７による荷重設定に切り替える。この結果、実際の計測荷重値が低い場合に、圧力センサ３７によって精度良く荷重を計測できる。
【００６７】
５．第５実施形態（図９）
第４実施形態と同じく、高低が判断される荷重がコントローラによって計測された計測値である実施形態を説明する。ただし、この実施形態は、第１〜第４実施形態とは異なり、設定された荷重になるまで測定する荷重制御ではなく、予め設定された位置つまりストロークまでピストンを移動させて被試験物を押しつぶす試験における未知の荷重を測定する位置制御である。
【００６８】
図９を用いて、位置制御を説明する。図９は、位置制御のフローチャートである。なお、この実施形態は、例えば、第１実施形態の装置によって実現される。
最初に、コントローラ７は、例えばオペレータが設定位置を入力して、動作を開始するのを待つ（ステップＳ３１）。
設定値が入力されてさらに動作が開始されると（ステップＳ３１でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ３２に移行する。
【００６９】
コントローラ７は、電動バルブ４３を開き（ステップＳ３２）、さらに、油圧ポンプ１１に制御信号を送信して、油圧ポンプ１１に油圧サーボシリンダ９へ油圧を供給させる（ステップＳ３３）。
さらに、コントローラ７は、圧力センサモードによる荷重計測を行う（ステップＳ３４）。
次に、コントローラ７は、計測荷重値が閾値より低いか否かを判断する（ステップＳ３５）。
【００７０】
計測荷重値が閾値より低ければ（ステップＳ３５でＹｅｓ）、プロセスはステップＳ３６に移行する。コントローラ７は、ピストン１５が設定位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ３６）。
設定位置に到達すれば（ステップＳ３６でＹｅｓ）、コントローラ７は、最終計測荷重値を記憶部に格納し、処理を終了する。設定位置に到達していなければ（ステップＳ３６でＮｏ）、プロセスはステップＳ３４に戻り、圧力センサ３７を用いた荷重計測が繰り返される。
【００７１】
計測荷重値が閾値より低くなければ（ステップＳ３５でＮｏ）、プロセスはステップＳ３８に移行する。コントローラ７は、電動バルブ４３を閉じ（ステップＳ３８）、ロードセルモードによる荷重計測を行う（ステップＳ３９）。
コントローラ７は、ピストン１５が設定位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ４０）。
設定位置に到達すれば（ステップＳ４０でＹｅｓ）、コントローラ７は、最終計測荷重値を記憶部に格納し、処理を終了する。設定位置に到達していなければ（ステップＳ４０でＮｏ）、プロセスはステップＳ３９に戻り、ロードセル３５を用いた荷重計測が繰り返される。
【００７２】
最終的には、コントローラ７は、油圧ポンプ１１による油圧サーボシリンダ９への油圧供給を停止させる（ステップＳ２８）。
【００７３】
上記のように、この実施形態では、低荷重の状態では圧力センサにより荷重を計測し、計測荷重値が閾値を超えて高荷重に変化すると、圧力センサによる荷重測定からロードセルによる荷重計測に切り替えられる。このようにして、低荷重から高荷重にわたって荷重測定を可能にしつつ、低荷重を精度良く計測可能である。
【００７４】
６．第６実施形態（図１０）
第１〜第５実施形態では、荷重発生部は、油圧ポンプ１１と、油圧サーボシリンダ９と、両者を接続する第１油路２５とを有する油圧回路装置５であり、検出装置は、第１油路２５に接続された圧力センサ３７であった。しかし、検出装置は荷重発生部からの情報を検出可能であり、かつ、低荷重を荷重変換センサに比べて精度良く検出可能な定格を有していればよい。つまり、荷重発生部及び検出装置は上記の構成に限定されない。
【００７５】
図１０を用いて、荷重発生部及び検出装置が第１〜第５実施形態と異なる実施形態を説明する。図１０は、圧壊試験装置１の模式的構成図である。
図に示すように、荷重発生部として、電気駆動システム９１が設けられている。電気駆動システム９１は、主に、電動アクチュエータ９３を有している。電動アクチュエータ９３は、モータ９７と、直動部９９と、ピストン１０１とを備えている。モータ９７は、直動部９９に駆動力を付与することで直動部９９を直線方向に移動させ、それによりピストン１０１を上下動させる。モータ９７は、コントローラ７によって駆動及び停止させられる。
【００７６】
電気駆動システム９１は、さらに、電圧駆動部９５と、電流検出部９６とを有している。電圧駆動部９５は、コントローラ７からの信号に基づいてモータ９７に駆動電圧を印加する装置である。電流検出部９６は、モータ９７によって発生するトルクを電流値として検出する装置である。電流検出部９６からの検出結果は、コントローラ７に出力される。
【００７７】
以上の構成によって、コントローラ７は、モータ９７のトルク（荷重発生部からの情報）に基づいて、直動部９９のスペック及び他の条件を考慮することで、電動アクチュエータ９３によって発生する荷重を計測できる。なお、電流検出部９６の定格は、コントローラ７が低荷重を計測するのに用いる電流検出部９６からの電流値の精度を保証するものである必要がある。
【００７８】
７．実施形態の共通事項
上記第１〜第５実施形態は、下記の構成及び機能を共通に有している。
荷重計測装置（例えば、荷重計測装置３）は、荷重発生部（例えば、油圧サーボシリンダ９、電動アクチュエータ９３）と、荷重変換センサ（例えば、ロードセル３５）と、検出装置（例えば、圧力センサ３７、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂ、電流検出部９６）と、制御部（例えば、コントローラ７）とを備えている。
荷重変換センサ（例えば、ロードセル３５）は、荷重発生部（例えば、油圧サーボシリンダ９、電動アクチュエータ９３）から作用する荷重を受けることで、電気信号を出力する。
検出装置（例えば、圧力センサ３７、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂ、電流検出部９６）は、荷重発生部（例えば、油圧サーボシリンダ９、電動アクチュエータ９３）からの荷重に関連する情報（例えば、油圧、モータ９７の電流（トルク））を検出可能である。
制御部（例えば、コントローラ７）は、高荷重の場合は荷重変換センサ（例えば、ロードセル３５）を選択し、低荷重の場合は検出装置（例えば、圧力センサ３７、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂ、電流検出部９６）を選択して、荷重発生部（例えば、油圧サーボシリンダ９、電動アクチュエータ９３）により発生された荷重を計測する。
【００７９】
この装置では、制御部（例えば、コントローラ７）は、高荷重の場合は荷重変換センサ（例えば、ロードセル３５）を選択し、低荷重の場合は検出装置（例えば、圧力センサ３７、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂ、電流検出部９６）を選択して、荷重計測を実行する。この結果、高荷重の場合は荷重変換センサ（例えば、ロードセル３５）によって荷重が精度良く計測される。また、検出装置（例えば、圧力センサ３７、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂ、電流検出部９６）の定格が、制御部（例えば、コントローラ７）が低荷重を計測するのに用いる検出装置（例えば、圧力センサ３７、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂ、電流検出部９６）からの情報の精度を保証するものであれば、低荷重の場合は検出装置（例えば、圧力センサ３７、第１圧力センサ３７Ａ、第２圧力センサ３７Ｂ、電流検出部９６）によって荷重が精度良く検出される。
以上に述べたように、この荷重計測装置では、高荷重から低荷重にわたって広い範囲において、荷重を精度良く計測可能である。
【００８０】
８．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（ａ）前記実施形態では荷重変換センサとしてロードセルの例を説明したが、荷重を測定するセンサはロードセルに限定されない。また、ロードセルの種類、形状、位置、個数も特に限定されない。
（ｂ）前記実施形態では二次電池の安全性試験として圧壊試験装置が説明されたが、本発明に係る荷重計測装置は、例えば、他の安全性試験装置、材料破壊試験装置、圧入装置に適用可能である。
（ｃ）前記実施形態では被試験物は二次電池であったが、特に限定されない。
【００８１】
（ｄ）第２実施形態と第３実施形態とは組み合わせ可能である。すなわち、複数の圧力センサを有する実施形態において、電動バルブを省略してもよい。
（ｅ）第４実施形態の計測荷重値に従ってロードセルによる荷重計測を圧力センサによる荷重計測に切り替える制御動作は、第１〜第３実施形態の装置によって実現されてもよい。
【００８２】
（ｆ）第５実施形態の計測荷重値に従って圧力センサによる荷重計測をロードセルによる荷重計測に切り替える制御動作は、第１〜第３実施形態の装置によって実現されてもよい。
（ｇ）第６実施形態の電動アクチュエータによる荷重発生及びその荷重測定は、第１〜第５実施形態に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、荷重発生部から作用する荷重を受けることで電気信号を出力する荷重変換センサを用いた荷重計測装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００８４】
１        ：圧壊試験装置
３        ：荷重計測装置
５        ：油圧回路装置
７        ：コントローラ
９        ：油圧サーボシリンダ
１１      ：油圧ポンプ
１３      ：ケース
１５      ：ピストン
１７      ：台
１９      ：被試験物
２１      ：先端治具
２５      ：第１油路
２７      ：第２油路
３５      ：ロードセル
３７      ：圧力センサ
【図１】
2015224957.tif 000003
【図２】
2015224957.tif 000004
【図３】
2015224957.tif 000005
【図４】
2015224957.tif 000006
【図５】
2015224957.tif 000007
【図６】
2015224957.tif 000008
【図７】
2015224957.tif 000009
【図８】
2015224957.tif 000010
【図９】
2015224957.tif 000011
【図１０】
2015224957.tif 000012