(57)【要約】【課題】  省エネルギー化を図ることが可能な材料試験機を提供する。【解決手段】  油圧源３８は、オイル(作動油)を貯留するオイルタンク４４と、このオイルタンク４４に貯留されたオイルをラムシリンダ２５に供給するためのピストンポンプ４１と、このピストンポンプ４１を回転させるためのサーボモータ４２と、ピストンポンプ４１からラムシリンダ２５に至るオイルの供給管路４５から分岐する回収管路４６中に配設され、供給管路４５からオイルタンク４４にオイルを逃がすために使用される流量制御弁４３とを備える。上記回収管路４６および流量制御弁４３は、この発明に係るブリードオフ回路を構成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータにより試験片に試験力を付与する材料試験機において、
オイルを貯留するオイルタンクと、
前記オイルタンクに貯留されたオイルを前記油圧アクチュエータに供給するポンプと、
前記ポンプを回転させるサーボモータと、
前記ポンプと前記アクチュエータの間のオイルの供給路から、前記オイルタンクにオイルを逃がすブリードオフ回路と、
を備えたことを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機において、
前記ポンプは、ピストンポンプである材料試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の材料試験機において、
前記油圧アクチュエータは、ラムシリンダである材料試験機。
【請求項４】
請求項３に記載の材料試験機において、
前記ブリードオフ回路は、流量制御弁を有する材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧アクチュエータにより試験片に試験力を付与する材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料試験機においては、負荷機構の駆動により試験片に各種負荷を加えるが、その負荷機構の駆動源として油圧式アクチュエータが多用されている。油圧式アクチュエータを駆動源とする材料試験機においては、その油圧式アクチュエータに対してポンプによりオイル(作動油）を供給している。そして、ポンプを駆動するためのモータは、ＡＣ電源（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）で動作する一定回転数のものが用いられている。ポンプと油圧アクチュエータとの間には、サーボバルブが配設されており、ポンプから供給されたオイルは、サーボバルブにより必要な圧力に調整された後、油圧アクチュエータに供給される。
【０００３】
ところで、材料試験機においては、試験を開始する前に、試験片を試験機のつかみ具にセットして試験条件を設定するなど、試験の準備作業が必要であり、試験の種類によっては、試験準備に要する時間のほうが試験に要する時間よりも長い場合が多い。一方、油圧ポンプやモータからなる油圧ユニットは、負荷機構の最大移動速度や最大試験力等を、要求される最大パフォーマンスと関連付けて選定される。しかしながら、試験の種類によっては上記のようにその最大パフォーマンスが要求される時間が短い場合が多く、必要以上に電力を消費しているという問題がある。
【０００４】
このため、特許文献１には、油圧式アクチュエータと、その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を備えた材料試験機において、油圧源のポンプを駆動するモータとして回転数可変のモータを用い、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り、試験準備中をはじめとする、アクチュエータの速度が要求されない状態においてポンプ駆動用のモータを低速回転とするなど、必要とされるアクチュエータの速度能力に応じた回転数のもとにポンプ駆動用モータを駆動することができ、消費エネルギーを抑えることが可能な材料試験機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１に記載された材料試験機は、消費エネルギーを低減することが可能な優れたものではあるが、それでもサーボバルブには必要以上のオイルが供給されることにかわりはない。このため、さらに、省エネルギー化を図ることが要請されている。
【０００７】
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、さらに省エネルギー化を図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。
【０００８】
また、この発明は、低速度領域で材料試験を行うためにポンプの回転数が低速となった場合においても、スムースな材料試験を実行することが可能な材料試験機を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、油圧アクチュエータにより試験片に試験力を付与する材料試験機において、オイルを貯留するオイルタンクと、前記オイルタンクに貯留されたオイルを前記油圧アクチュエータに供給するポンプと、前記ポンプを回転させるサーボモータと、前記ポンプと前記アクチュエータの間のオイルの供給路から、前記オイルタンクにオイルを逃がすブリードオフ回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
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、前記ポンプは、ピストンポンプである。
【００１１】
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、前記油圧アクチュエータは、ラムシリンダである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記ブリードオフ回路は、流量制御弁を有する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、ポンプをサーボモータにより必要な回転数で回転させることができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。そして、低速度領域で材料試験を行う場合においても、ブリードオフ回路の作用により、ポンプの回転数を一定以上に維持することができる。このため、圧力抜けや脈動を防止して安定してオイルを供給することができ、スムースな材料試験を実行することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、ピストンポンプにおける吸入と吐出の切替時の圧力抜けを有効に防止することが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、ラムシリンダに供給するオイルの圧力を安定したものとすることが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、ブリードオフ回路が流量制御弁を有することから、オイルの逃げ量を適切なものとなるように調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明に係る材料試験機の概要図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】油圧源３８をラムシリンダ２５とともに示す概要図である。
【図４】ピストンポンプ４１の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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り、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００１９】
この材料試験機は、テーブル２１と、このテーブル２１に一対の支柱２２を介して連結された上部クロスヘッド２４と、テーブル２１と上部クロスヘッド２４とを同期して昇降させる油圧アクチュエータとしてのラムシリンダ２５と、一対の支柱２２に沿って昇降可能な下部クロスヘッド２６と、この下部クロスヘッド２６の両端に設けられた図示しないナットと螺合する一対のネジ棹２３と、一対のネジ棹２３と図示しない駆動連結機構を介して連結され、一対のネジ棹２３を互いに同期して回転させるモータ２７とを備える。
【００２０】
上部クロスヘッド２４には上つかみ具３１が配設されており、下部クロスヘッド２６には下つかみ具３２が配設されている。引張試験がなされる試験片１０は、これらの上つかみ具３１および下つかみ具３２によりその両端を把持される。また、下部クロスヘッド２６には圧盤２８が付設されており、圧縮試験がなされる試験片１１は、この圧盤２８とテーブル２１とによりその上下端部を押圧される。
【００２１】
ラムシリンダ２５は、シリンダ室２５ａに圧油を供給することによりラム２５ｂが伸長する構成を有する。そして、ラム２５ｂが伸長することにより、テーブル２１、一対の支柱２２および上部クロスヘッド２４が同期して上昇する。このテーブル２１および上部クロスヘッド２４の上昇により、引張試験を行うときには上つかみ具３１および下つかみ具３２によりその両端を把持された試験片１０に引張荷重が付与され、圧縮試験を行うときには圧盤２８とテーブル２１との間に配置された試験片１１に圧縮荷重が付与される。このラムシリンダ２５の動作は、ラムシリンダ２５に圧油を供給する油圧源３８により駆動制御される。そして、この油圧源３８は、制御部３５により制御される。制御部３５は、このラムシリンダ２５の稼働状況を常に監視している。
【００２２】
このときの試験力は、圧力センサ３３により測定される。この測定値は、制御部３５に送信され、必要に応じ表示部３６に表示される。また、このときのテーブル２１および上部クロスヘッド２４の移動量は、ストローク検出器３４により検出される。この検出値は、制御部３５に送信され、必要に応じ表示部３６に表示される。
【００２３】
この材料試験機において、引張試験を行うときには、上部クロスヘッド２４と下部クロスヘッド２６との距離を引張試験を行う試験片１０のサイズに対応した大きさとする必要がある。同様に、圧縮試験を行うときには、下部クロスヘッド２６とテーブル２１との距離を、圧縮試験を行う試験片１１のサイズに対応させた大きさとする必要がある。この場合には、オペレータが操作部３７における下部クロスヘッド２６の昇降スイッチを操作して、制御部３５を介してモータ２７を回転させる。これにより、一対のネジ棹２３が回転し、このネジ棹２３に連結された下部クロスヘッド２６が昇降する。
【００２４】
図３は、上述した油圧源３８をラムシリンダ２５とともに示す概要図である。
【００２５】
この油圧源３８は、オイル(作動油)を貯留するオイルタンク４４と、このオイルタンク４４に貯留されたオイルをラムシリンダ２５に供給するためのピストンポンプ４１と、このピストンポンプ４１を回転させるためのサーボモータ４２と、ピストンポンプ４１からラムシリンダ２５に至るオイルの供給管路４５から分岐する回収管路４６中に配設され、供給管路４５からオイルタンク４４にオイルを逃がすために使用される流量制御弁４３とを備える。上記回収管路４６および流量制御弁４３は、この発明に係るブリードオフ回路を構成する。
【００２６】
図４は、上記油圧源３８に使用されるピストンポンプ４１の概要図である。
【００２７】
このピストンポンプ４１は、アキシャルピストンポンプと呼称されるものであり、ドライブシャフト５２に連結されたシリンダブロック５３と、このシリンダブロック５３に形成された複数の孔部５５に各々挿入されるピストン５４と、流入口５７および流出口５８が形成されたバルブプレート５１と、ヨーク(斜板）５６とを備える。
【００２８】
ピストン５４のヨーク側の端部は、図示を省略した係合機構によりヨーク５６と係合しており、ドライブシャフト５２が回転すると、各ピストン５４はシリンダブロック５３の孔部５５中を往復運動する。このとき、ピストン５４がバルブプレート５１から遠ざかっていくと、オイルが流入口５７からシリンダブロック５３の孔部５５内に流入する。そして、ドライブシャフト５２がさらに回転すると、ピストン５４はバルブプレート５１に近づいていき、流出口５８から孔部５５内のオイルが流出する。各ピストン５４のストロークは、ヨーク５６の傾斜角によって変化する。なお、オイルの流れの変動を小さくする目的で、ピストン５４の数は、５本や７本など、奇数本となっている。
【００２９】
以上のような構成を有する材料試験機においては、材料試験時の試験速度等の各種の試験条件に基づいて、図１に示す制御部３５の制御によりサーボモータ４２の回転数を制御することにより、ピストンポンプ４１の回転数を制御し、ラムシリンダ２５に材料試験に真に必要となるオイルを供給する。これにより、省エネルギー化をはかることが可能となる。
【００３０】
ところで、このようにサーボモータ４２を利用してピストンポンプ４１の回転数を制御し、ラムシリンダ２５に供給するオイルを制御する場合に、低速度領域で材料試験を行う場合等においては、ピストンポンプ４１が低速で回転することになり、これによりピストンポンプ４１内のオイルの流入と流出とを切り替える領域でオイルの漏れ（圧力抜け）が生じ、これにより、オイルに脈流が発生する等の問題が生ずる。
【００３１】
しかしながら、この発明に係る材料試験機においては、ブリードオフ回路を構成する回収管路４６および流量制御弁４３の作用により、ピストンポンプ４１からラムシリンダ２５に至るオイルの供給管路４５から一定量のオイルをオイルタンク４４に逃がす構成となっている。このため、ピストンポンプ４１から吐出されたオイルの一部は、直接、オイルタンク４４に戻される。これにより、ラムシリンダ２５へのオイルの供給量が減少することになり、制御部３５はサーボモータ４２の回転数を増加させる。従って、ピストンポンプ４１の回転数が増加することになり、上述したオイルの漏れを防止して、スムースな材料試験を実行することが可能となる。
【００３２】
なお、上述した実施形態においては、テーブル２１と上部クロスヘッド２４とを同期して昇降させる流体シリンダとして、単動シリンダとしてのラムシリンダ２５を使用したが、その他の油圧シリンダ等、各種の油圧アクチュエータを使用することができる。
【００３３】
また、上述した実施形態においては、この発明に係るブリードオフ回路として、回収管路４６中に配設された流量制御弁４３を利用している。このように流量制御弁４３を使用した場合には、ブリードオフ回路により直接オイルタンク４４に戻すオイルの量を適正に設定することが可能となる。この流量制御弁は半固定のものでもよい。しかしながら、ブリードオフ回路として流量制御弁４３を採用したものを使用するかわりに、単なるオリフィスを利用してオイルを流出させるブリードオフ回路を使用してもよい。
【００３４】
さらに、上述した実施形態においては、この発明をアキシャルピストンポンプを利用した油圧源３８に適用しているが、その他の各種のポンプを利用した油圧源にこの発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０      試験片
１１      試験片
２１      テーブル
２２      支柱
２３      ネジ棹
２４      上部クロスヘッド
２５      ラムシリンダ
２６      下部クロスヘッド
２７      モータ
２８      圧盤
３１      上つかみ具
３２      下つかみ具
３３      圧力センサ
３５      制御部
３６      表示部
３７      操作部
３８      油圧源
４１      ピストンポンプ
４２      サーボモータ
４３      流量制御弁
４４      オイルタンク
４５      供給管路
４６      回収管路
【図１】
2012194092.tif 000003
【図２】
2012194092.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012194092.tif 000006