[发明专利]材料试验机

说明书

技术领域

本发明涉及材料试验机，特别涉及一种对具有弹性区域和塑性区域的试验片进行试验的材料试验机。

背景技术

这种材料试验机例如具有如下的结构：互相同步且旋转自如地将一对螺杆支承在工作台上，且通过螺母将十字头的两端部支承在这些螺杆上。然后，通过利用电机的旋转使这一对螺杆互相同步地旋转，使十字头沿一对螺杆移动。在十字头和工作台上各自连接有夹具。而且，构成为，在利用这一对夹具夹持试验片的两端的状态下，通过使十字头移动，对试验片施加负载。

在这样的材料试验机中，通常，用于使螺杆旋转的电动机使用的是伺服电机。而且，例如，如在作为专利文献1的日本特开2002-365188号公报中记载的那样，将作用于试验片的试验力或者试验片的延长等中的、被选择为控制量的物理量的每个时刻的检测值反馈到目标值，以对电动机进行控制。即，例如试验力被选择为控制量的情况下，通过对其检测值（当前值）和目标值的偏差实施PID等的运算，将与该运算结果对应的值作为旋转角速度指令赋予给将驱动信号供给到驱动用的电动机的伺服放大器，对电动机进行控制。更具体地说，使偏差常数倍（微分增益）后的值、偏差的时间微分常数倍（微分增益）后的值或偏差的时间积分常数倍（积分增益）后的值配合，决定旋转角速度指令的大小。

在将这样的电动机作为驱动源的材料试验机中，不对上述的比例增益、微分增益以及积分增益进行适当地设定的话，无法进行准确跟踪目标值的正确的材料试验。但是，该各增益的设定为反复尝试地进行的情况是实际情况。因此，对特别新的种类的试验片进行材料试验时，存在需要较长的时间来进行增益的设定，且需要操作者的熟练这样的问题。

在作为专利文献2的日本特开2009-14499号公报中，揭示有具有控制机构的材料试验机，该控制机构使用电动机作为将负载施加到试验片的负载机构的驱动源，通过在每个时刻对驱动该电动机的伺服放大器赋予该电动机的旋转角速度指令，对负载机构的动作进行控制。在该材料试验机中，首先，对作为控制量的作用于试验片的试验力或作为控制量的试验片的延长作为检测值进行检测。而且，根据该检测值和目标值的偏差，计算出作为指令供给至伺服放大器的旋转角速度的大小。接着，依次算出控制量的检测值相对于电动机的位移量的比率，且将与上述偏差除以该被算出的比率后的值成比例的值设为应该作为指令供给至伺服放大器的旋转角速度的大小。

根据在该日本特开2009-14499号公报所记载的材料试验机，不存在进行控制增益的设定时需要熟练，或者进行反复尝试的操作而导致设定需要较长时间这样的情况，能够始终进行准确的材料试验。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2002-365188号公报

专利文献2:日本特开2009-14499号公报

发明内容

发明要解决的课题

例如，像钢铁材料那样，对具有弹性区域和塑性区域的试验片进行拉伸试验的情况下，在弹性区域中，试验片上的标点间的位移量相对于用于使一方的夹具移动的十字头的移动量的比例为10％～50％左右。即，对试验片施加拉伸力时，通过把持试验片的夹具或用于使该夹具移动的十字头等的负载机构整体的形变、试验片上的标点间以外的形变等，和十字头的移动量进行比较，试验片上的标点间的位移量的比例变小。

相对于此，关于塑性区域，在试验片上标点间的区域中产生局部的形变，在标点间的区域以外的区域几乎不产生形变，因此试验片上的标点间的位移量相对于十字头的移动量的比率大致成为接近1的值。

这里，在一般的弹性区域中，对试验片的试验力（拉伸力）与十字头的移动量成比例地上升，但是在塑性区域中，试验力不产生较大的变动。另一方面，试验力对十字头的移动速度的依存性较高，在试验中变更十字头的移动速度的话，随着其变更，产生由试验速度的变更引起的试验力的变动。

如在上述的专利文献2中记载的那样，关于具有通过对驱动电动机的伺服放大器在每个时刻赋予该电动机的旋转角速度指令来控制负载机构的动作的控制机构的材料试验机，随着该控制动作，产生这样的试验速度被变更的现象。

这里，伴随这样的试验速度的变更的试验力的变动特别地在塑性区域产生的情况下，产生以下那样的问题。即，变更试验速度的话，产生试验力的变动，在塑性区域中，试验中的试验力成为大致一定值，变动较小，因此试验速度的微小的变更引起试验力的变动相对更大地产生，在将试验结果图表化时，无法制作平滑的图表，由此制作的是包含了噪声的图表。