油壓系統和萬能試驗裝置的製作方法

2023-05-07 03:28:01

專利名稱：油壓系統和萬能試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明測及一種油壓系統，其利用電動機驅動油壓泵以產生油壓，具體來說是涉及一種油壓系統，其不是通過伺服閥的開度調整，而是通過電動機的轉速的控制來控制工作油的流量。此外，本發明涉及一種具備該油壓系統的萬能試驗裝置。
背景技術：
為了測定材料、零件等的機械性質，廣泛使用萬能試驗裝置(材料試驗裝置)。萬能試驗裝置對試驗片施加拉伸、壓縮、彎曲等應力，根據此時試驗片的行為來測定破壞強度、彈性係數、硬度等機械性質。一般的萬能試驗裝置具備可動盤和固定盤，將試驗片的一端固定於可動盤，將另一端固定於固定盤(或是將試驗片夾在可動盤與固定盤之間)，使可動盤相對於固定盤移動，以對試驗片施加載荷。作為萬能試驗裝置的可動盤的驅動機構，例如已知記載於日本特開 2001-159593(日本公開特許公報)的油壓機構。該油壓系統機構不是通過伺服閥的開度調整，而是通過伺服電機所驅動的油壓泵的噴出量調整，對供給油壓缸的工作油的流量進行控制。該油壓機構中，通過對驅動油壓泵的伺服電機的轉速進行控制，來精密地控制供給油壓缸的工作油的流量。

發明內容
萬能試驗裝置在靜態試驗中使用，該靜態試驗主要測定試驗片對於靜載荷的響應特性。實際上，為了在從無載荷到破壞載荷為止的範圍中連續測定靜態特性，對試驗片施加足夠慢的應變速度來進行試驗。因此，試驗中必須使可動盤以低速移動。在現有的使用以伺服電機驅動油壓泵的方式的油壓致動器的萬能試驗裝置中，為了使可動盤以低速移動，必須減慢油壓泵的旋轉速度，以將從油壓泵供應的工作油的流量抑制得較少。然而，當降低油壓泵的旋轉速度時，工作油會發生脈動，不能夠將流量穩定的工作油送到油壓缸。因此，在現有的萬能試驗裝置中，增大油壓缸的直徑並降低可動盤的移動速度，但是由於油壓缸的大型化，存在萬能試驗裝置整體大型化的問題。本發明鑑於上述情況而提出。即，本發明的目的在於提供一種油壓系統和具有該油壓系統的小型的萬能試驗裝置，該油壓系統即使在低流量時油壓的變動也小，能夠進行致動器的低速精密驅動。利用本發明提供一種油壓系統。本發明實施方式的油壓系統包括貯藏工作油的油箱、油壓致動器和從油箱汲取工作油並供給至油壓致動器的油壓泵。在將工作油從油壓泵送往油壓致動器的主管路的途中，設有工作油分流機構，該工作油分流機構對從油壓泵供給的工作油的一部分進行分流使其返回油箱。從工作油分流機構分流到油箱的工作油的流量，優選設定為油壓泵能夠維持規定的噴出量的值。規定的噴出量為例如脈動被抑制為要求的水平以下的量。典型的工作油分流機構具有從主管路分支的分支管路，和進入通口與分支管路連接的減壓閥。
這種結構的油壓系統，在低速驅動油壓致動器的情況下，由於規定流量的工作油從工作油分流機構回流到油箱，因此能夠將油壓泵的噴出量維持在脈動被抑制在要求的水平以下的量。因此，本發明實施方式的油壓系統在低速驅動油壓致動器的情況下，油壓致動器也不會發生振動等，能夠應用於例如萬能試驗裝置等必須進行低速且低振動的驅動的用途上。特別能夠期待通過應用本發明而產生有益效果的油壓系統是，油壓泵的噴出壓力實質上不減壓地供給油壓致動器的油壓系統。具體來說，該油壓系統是，油壓致動器不經由連續性控制流量的流量控制閥(例如節流閥)地與油壓泵進行連接的油壓系統。典型的工作油分流機構具有從主管路分支的分支管路，和進入通口與分支管路連接的減壓閥。油壓系統也可以還具有驅動油壓泵的電動機。在此情況下，電動機優選為伺服電機。通過使用伺服電機，能夠進行利用電動機的反饋控制的油壓致動器的驅動控制。此外， 油壓泵優選為活塞泵。此外，依據本發明提供一種萬能試驗裝置。本發明的典型實施方式中的萬能試驗裝置具有上述油壓系統。此外，本發明實施方式的萬能試驗裝置中，使可動盤移動的油壓系統包括油箱； 活塞和套筒中的任意一方固定於可動盤的主油壓缸；從油箱汲取工作油並送到主油壓缸的油壓泵；驅動油壓泵的伺服電機；和工作油分流機構，該工作油分流機構配置於油壓泵與油壓缸之間，使從油壓泵供給的工作油的一部分返回油箱。此外，本發明實施方式的萬能試驗裝置優選還具有握持試驗片的夾緊機構，該夾緊機構具有握持試驗片的握持臂，和驅動握持臂的用於夾緊的油壓缸，利用油壓泵供給的工作油來驅動用於夾緊的油壓缸。更優選的是，工作油分流機構是配置於油壓泵與用於夾緊的油壓缸之間的減壓閥。此外，優選的是，在將工作油供給到用於夾緊的油壓缸的一方的油壓室而使活塞移動時，夾緊機構握持試驗片，而且在油壓泵與一方的油壓室之間具有單向閥(check valve)，該單向閥用於在試驗片被握持的期間防止工作油從一方的油壓室向油壓泵側逆流。此外，在將工作油供給到用於夾緊的油壓缸的另一方的油壓室而使活塞移動時， 夾緊機構解除試驗片的握持。優選的是，在油壓泵與油壓缸之間設有切換閥，該切換閥將從油壓泵送來的工作油送到一方的油壓室和另一方的油壓室中的任意一個，單向閥是其先導通口(pilot port)與另一方的油壓室連接的先導單向閥，當工作油供給到另一方的油壓室時，先導單向閥打開，工作油從一方的油壓室排出。更優選的是，萬能試驗裝置還具有配置於單向閥與一方的油壓室之間的蓄積器。此外，本發明的油壓致動器具有油箱；油壓缸；從油箱汲取工作油並送至油壓缸的油壓泵；驅動油壓泵的伺服電機；和工作油分流機構，該工作油分流機構配置於油壓泵與油壓缸之間，使從油壓泵供給的工作油的一部分返回油箱。這樣，本發明的萬能試驗裝置和油壓致動器，使從油壓泵供給的工作油的一部分返回，因此能確保從油壓泵供給的工作油的流量高至能夠避免脈動的發生的程度，並且能夠減小送至油壓缸的工作油的流量。因此，本發明的油壓致動器即使是小型油壓致動器，也能夠使油壓缸的活塞杆正確地以低速移動。即，本發明的萬能試驗裝置能夠使用小型的油壓致動器使可動盤正確地以低速移動。這樣，根據本發明，能夠實現小型的萬能試驗裝置和小型的油壓致動器。


圖1是拉伸試驗中的本發明實施方式的萬能試驗裝置的概略正面圖。圖2是本發明實施方式的萬能試驗裝置的夾緊裝置的概略正面圖。圖3是壓縮試驗中的本發明實施方式的萬能試驗裝置的概略正面圖。圖4是本發明實施方式的油壓控制系統的概略油壓迴路圖。圖5是本發明實施方式的萬能試驗裝置的控制測量部的概略框圖。圖6是本發明的另一實施方式的油壓控制系統的概略油壓迴路圖。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。圖1是本發明實施方式的萬能試驗裝置1的概略正面圖。如圖1所示，萬能試驗裝置1具有基座框架10、可動盤50和固定盤 61。此外，萬能測試裝置1具有後述的控制測量部70。可動盤50具有頂板51和底板52， 該頂板51和該底板52配置為板面水平地排列於鉛直方向。頂板51和底板52利用在上下方向上延伸的四個(圖中僅描繪三個)連結軸53而連結，由此能夠一體地移動。在基座框架10的大致中央設有主缸單元30。主缸單元30是利用油壓使活塞32 進行直線往復驅動的油壓缸。活塞32固定於底板52的下表面。由此，通過驅動主缸單元 30的活塞32，能夠使包括頂板51和底板52的可動盤50整體在上下方向上移動。此外，在基座框架10的上表面固定有沿鉛直方向延伸的一對滾珠絲槓62的下端。 在各滾珠絲槓62的下端附近安裝有鏈輪62a。在這些鏈輪6 上卷繞有無端環鏈(endless chain)64，通過使無端環鏈64轉動，能夠使一對滾珠絲槓62旋轉驅動。另外，為了防止無端環鏈64和主缸單元30互相干擾，至少二個輔助鏈輪63 (圖中僅描繪一個)設於基座框架10上表面，利用該輔助鏈輪63，無端環鏈64的軌道在圖中的紙面垂直方向(縱深方向) 上擴展。在一個輔助鏈輪63上連結有用於使輔助鏈輪63旋轉的電機(未圖示)。當利用電機使輔助鏈輪63旋轉時，其轉矩經由無端環鏈64傳遞到鏈輪62a，使滾珠絲槓62旋轉。 即，能夠利用與一個輔助鏈輪63連結的電機來使滾珠絲槓62旋轉驅動。在固定盤61埋設有與一對滾珠絲槓62分別卡合的一對滾珠螺母61a。固定盤61 經由滾珠螺母61a與二個滾珠絲槓62卡合，因此，固定盤61隨著一方的滾珠絲槓62的旋轉而圍繞一方的滾珠絲槓62旋轉的運動，被另一方的滾珠絲槓62和滾珠螺母61b的卡合所阻礙。因此，固定盤61的移動方向被限制成僅為上下方向。從而，通過利用電機對滾珠絲槓62進行旋轉驅動，能夠使固定盤61在上下方向移動。為了根據試驗片的尺寸來調整固定盤61與可動盤50 (頂板51或底板52)的初始間隔，固定盤61在上下方向上被驅動。在頂板51的下表面和固定盤61的上表面分別安裝有夾緊裝置M和65。夾緊裝置M和65用於分別握持拉伸試驗片T的上端和下端。在夾緊裝置M和65握持拉伸試驗片T的狀態下，驅動主缸單元30使可動盤50上升，由此能夠對拉伸試驗片T施加拉伸載荷。接著對夾緊裝置M和65的構造加以說明。圖2是本實施方式的夾緊裝置M的概略正面圖。夾緊裝置M具有容納一對握持臂54b和Mb的凹部Ma，和使握持臂54b在上下方向移動的用於夾緊的缸Mc。如圖2所示，凹部Ma的左右端面為越向下彼此越接近的傾斜面Md。與傾斜面 54d相對的握持臂54b的側面也成為與傾斜面54d平行的傾斜面，握持臂54b以能夠沿著傾斜面54d滑動的方式保持於凹部Ma內。此外，用於夾緊的缸Mc的活塞杆McR與握持臂 54b的上端抵接，通過驅動用於夾緊的缸5 而使活塞杆McR下降，能夠將握持臂54b壓下。此外，利用未圖示的彈簧對握持臂Mb向上方施力。因此，在活塞杆McR向上方退避時(圖中實線部)，握持臂54b成為彼此遠離的狀態。從這個狀態開始，驅動用於夾緊的缸5 而使活塞杆McR下降時，握持臂54b沿著凹部5 的傾斜面54d被往下推，成為握持臂54b彼此接近的狀態，從而握持在一對握持臂Mb間配置的拉伸試驗片T。本實施方式的夾緊裝置M中，如上所述握持臂54b沿著傾斜面54d滑動。因此， 在對拉伸試驗片T施加拉伸載荷的狀態下，由於與拉伸試驗片T之間的摩擦力，握持臂54b 被向下方(即，向握持臂54b彼此更接近的方向)拉，握持臂54b握持拉伸試驗片T的握持力變得更大。從而，拉伸試驗中試驗片不會從夾緊裝置M脫落。另外，夾緊裝置65具有與夾緊裝置M相同的構造，通過驅動用於夾緊的缸65c的活塞杆65cR，使握持臂65b (圖1)移動。因此，對夾緊裝置65的詳細說明予以省略。本發明實施方式的萬能試驗裝置1中，在固定盤61的下表面和底板52的上表面分別設有用於按壓的夾具66和55。如圖3所示，用於按壓的夾具66和55使用於從上下方向夾住壓縮試驗片P並對壓縮試驗片P施加壓縮載荷的情況。即，在通過用於按壓的夾具66和55將壓縮用試驗片P從上下方向夾住的狀態下，使可動盤50向上方移動時，在底板52與固定盤61之間對壓縮用試驗片P施加壓縮載荷。如圖1和圖3所示，在固定盤61設有用於對施加於固定盤61的載荷(S卩，施加於拉伸試驗片T的拉伸載荷、或施加於壓縮試驗片P的壓縮載荷)進行測量的負載傳感器71。 此外，在基座框架10設有用於測量基座框架10與底板52間的距離的位移傳感器72 (例如內置有旋轉編碼器的度盤式指示器)。萬能試驗裝置1的控制器75(後述)能夠根據由負載傳感器71測量出的載荷的大小和試驗片的截面積，來計算施加於試驗片的應力。此外， 控制器75能夠根據位移傳感器72的測量結果和試驗片的自然長度，來計算試驗片的應變。接著，對本發明實施方式的油壓控制系統80加以說明。圖4是表示包括油壓控制系統80、主缸單元30和用於夾緊的缸Mc、65c的萬能試驗裝置1的驅動機構的概略框圖。如圖4所示，本發明實施方式的油壓控制系統80包括貯藏工作油的油箱82和泵單元81，該泵單元81從油箱82汲取工作油，並供給主缸單元30和用於夾緊的缸Mc、65c。泵單元81具有活塞泵81a和驅動活塞泵81a的伺服電機81b，該活塞泵81a將工作油從吸入口 81al吸入，從噴出口 81a2噴出。伺服電機81b是能夠精密控制旋轉速度的電機，通過控制伺服電機81b的旋轉速度，能夠精密地調整活塞泵81a的工作油的噴出量。主缸單元30具有套筒31，該套筒31將活塞32以能夠滑動的方式容納在其中。通過對在活塞32的頂面32a與套筒31之間形成的工作油室33供給工作油，能夠將活塞32 往上推。在活塞泵81a的噴出口 81a2與主缸單元30之間，設有第一電磁閥83。第一電磁閥83具有第一通口 831、第二通口 832、第三通口 833和第四通口 834。通過外部的控制器 75的控制，第一電磁閥83能夠在第一狀態、第二狀態和第三狀態之間切換狀態，該第一狀態中全部的通口被隔斷，該第二狀態中第一通口 831和第三通口 833連接且第二通口 832 和第四通口 8；34連接，該第三狀態中第一通口 831和第四通口 8；34連接且第二通口 832和第三通口 833連接。第一電磁閥83的第一通口 831、第二通口 832和第四通口 834，分別與活塞泵81a 的噴出口 81a2、油箱82和主缸單元30的工作油室33連接。另外，第三通口 833被堵塞。在泵單元81汲取工作油時，如果將第一電磁閥83切換為第三狀態，則工作油供應到主缸單元30的工作油室33，活塞32和固定於活塞32的可動盤50被推上去。本發明實施方式的油壓控制系統80中，主缸單元30未經由節流閥(流量控制閥)地與活塞泵81a 的噴出口 81a2連接。即，能夠通過控制泵單元81所供應的工作油的壓力和流量(即，通過控制伺服電機81b的旋轉速度)來調整活塞32的移動速度。此外，如果將第一電磁閥83切換為第一狀態，則工作油室33從油壓迴路斷開，活塞32的位置被固定。此外，如果將第一電磁閥83切換為第二狀態，則工作油室33與油箱82連接，工作油室33內的工作油返回油箱82，活塞32和可動盤50下降。另外，在工作油室33的內壓高的狀態下，存在工作油從套筒31的內周圓筒面31a 與活塞32的外周圓筒面32b的間隙洩漏的可能性。在套筒31設有用於將從該間隙漏出的工作油回收的回收通口 31b。回收通口 31b與油箱82連接，漏出的工作油返回油箱82。接著，對用於夾緊的缸5 和65c的驅動加以說明。如圖4所示，用於夾緊的缸5 是雙動油壓缸，其具有套筒McS，和能夠滑動地設置於套筒^cS內的活塞McP。套筒McS的內部空間被活塞McP分割為缸蓋側油壓室 McA和活塞杆側油壓室McB，分割出的各油壓室分別與油壓迴路連接。通過對缸蓋側油壓室McA供給工作油，並且從活塞杆側油壓室McB排出工作油，活塞杆McR下降，握持臂 Mb (圖幻握持拉伸試驗片T。此外，通過從缸蓋側油壓室McA排出工作油，並且對活塞杆側油壓室McB供給工作油，活塞杆McR上升，拉伸試驗片T被握持臂54b放開。用於夾緊的缸5 的動作被第二電磁閥8 控制。第二電磁閥8 具有第一通口 85al、第二通口 8^ι2、第三通口 85a3和第四通口 8fe4。第二電磁閥8 根據來自外部的控制器75的控制，將狀態切換為第一狀態或第二狀態，該第一狀態中，第一通口 85al和第三通口 85a3連接且第二通口 85a2和第四通口 85a4連接，該第二狀態中第一通口 85al和第四通口 85a4連接且第二通口 85a2和第三通口 85a3連接。第二電磁閥85a的第一通口 85al、第二通口 8^ι2、第三通口 85a3和第四通口 85a4分別與油箱82、活塞泵81a的噴出口 81a2、用於夾緊的缸5 的活塞杆側油壓室McB和缸蓋側油壓室McA連接。此外，在第二電磁閥85a的第四通口 85a4與用於夾緊的缸5 的缸蓋側油壓室McA之間，設有先導單向閥(pilot check valve)86a0而且，在先導單向閥86a與用於夾緊的缸Mc的缸蓋側油壓室McA之間，配置有蓄積器87a。
如果在泵單元81汲取工作油時，使第二電磁閥8 處於第一狀態，則從泵單元81 噴出的工作油被送到先導單向閥86a，先導單向閥86a的入口壓力上升。由此，先導單向閥 86a打開，工作油供向用於夾緊的缸5 的缸蓋側油壓室McA。此外，工作油從活塞杆側油壓室McB內排出，並返回油箱82。結果，用於夾緊的缸Mc的活塞杆McR下降，拉伸試驗片T (圖1)被夾緊裝置M握持。當拉伸試驗片T被完全握持時，先導單向閥86a的入口壓力與出口壓力大致相等， 先導單向閥86a關閉。此時，利用蓄積器87a的氣相部的內壓，用於夾緊的缸5 的缸蓋側油壓室McA內的工作油被加壓，由此維持拉伸試驗片T的握持。這樣拉伸試驗片T被握持，之後先導單向閥86a處於關閉的狀態。因此，即使由於拉伸試驗片T的屈服、斷裂等導致先導單向閥86a的入口壓力比出口壓力更低，工作油的逆流也不會發生，用於夾緊的缸Mc的缸蓋側油壓室McA內的工作油的壓力不會降低。艮口， 一旦拉伸試驗片T被握持後，只要不是主動解除握持，拉伸試驗片T的握持就不會解除。如果使第二電磁閥8 處於第二狀態，則從泵單元81噴出的工作油供給至用於夾緊的缸Mc的活塞杆側油壓室McB，活塞杆側油壓室McB的內壓上升。如圖4所示，先導單向閥86a的先導通口連接於第二電磁閥8 與活塞杆側油壓室McB之間的配管，當活塞杆側油壓室McB的內壓超過規定的設定值時，先導單向閥86a打開。由此，如果使第二電磁閥8 成為第二狀態，則缸蓋側油壓室McA內的工作油返回油箱82，用於夾緊的缸5 的活塞杆McR上升，拉伸試驗片T(圖1)的握持被解除。此外，如圖4所示，用於夾緊的缸65c是雙動油壓缸，該雙動油壓缸具有套筒65cS， 和能夠滑動地設於套筒65cS內的活塞65cP。套筒65cS的內部空間被活塞65cP分割為缸蓋側油壓室65cA和活塞杆側油壓室65cB，分割出的各油壓室分別與油壓迴路連接。通過對缸蓋側油壓室65cA供應工作油，並且從活塞杆側油壓室65cB排出工作油，活塞杆65cR 上升，握持臂65b (圖幻握持拉伸試驗片T。此外，通過從缸蓋側油壓室65cA排出工作油， 並且對活塞杆側油壓室65cB供應工作油，活塞杆65cR下降，拉伸試驗片T被握持臂6 放開。用於夾緊的缸65c的動作被第三電磁閥8 控制。第三電磁閥8 具有第一通口 85bl、第二通口 85b2、第三通口 85b3和第四通口 85b4。第三電磁閥85b根據來自外部的控制器75的控制，切換狀態成為第一狀態或第二狀態，該第一狀態中第一通口 85bl和第三通口 85b3連接且第二通口 85 和第四通口 85b4連接，該第二狀態中第一通口 85bl和第四通口 85b4連接且第二通口 85 和第三通口 85b3連接。第三電磁閥85b的第一通口 85bl、 第二通口 85b2、第三通口 85b3和第四通口 85b4分別與油箱82、活塞泵81a的噴出口 81a2、 用於夾緊的缸65c的活塞杆側油壓室65cB和缸蓋側油壓室65cA連接。此外，在第三電磁閥8 的第四通口 85b4與用於夾緊的缸65c的缸蓋側油壓室65cA之間，設有先導單向閥 86b。而且，在先導單向閥86b與用於夾緊的缸65c的缸蓋側油壓室65cA之間，配置有蓄積器 87b。如果在泵單元81汲取工作油時，使第三電磁閥8 處於第一狀態，則從泵單元81 噴出的工作油被送到先導單向閥86b，先導單向閥86b的入口壓力上升。由此，先導單向閥 86b打開，工作油供應給用於夾緊的缸65c的缸蓋側油壓室65cA。此外，工作油從活塞杆側油壓室65cB內排出，並返回油箱82。結果，用於夾緊的缸65c的活塞杆65cR上升，拉伸試驗片T (圖1)被夾緊裝置M握持。當拉伸試驗片T被完全握持時，先導單向閥86b的入口壓力和出口壓力大致相等， 先導單向閥86b關閉。此時，利用蓄積器87b的氣相部的內壓，用於夾緊的缸65c的缸蓋側油壓室65cA內的工作油被加壓，由此維持拉伸試驗片T的握持。這樣拉伸試驗片T被握持後，先導單向閥86b處於關閉的狀態。因此，即使由於拉伸試驗片T的屈服、斷裂等導致先導單向閥86b的入口壓力比出口壓力更低，工作油的逆流也不會發生，用於夾緊的缸65c的缸蓋側油壓室65cA內的工作油的壓力不會降低。S卩，一旦拉伸試驗片T被握持後，只要不主動解除握持，拉伸試驗片T的握持不會解除。如果使第三電磁閥8 處於第二狀態，則從泵單元81噴出的工作油供應到用於夾緊的缸65c的活塞杆側油壓室65cB，活塞杆側油壓室65cB的內壓上升。如圖4所示，先導單向閥86b的先導通口連接到第三電磁閥8 與活塞杆側油壓室65cB之間的配管，當活塞杆側油壓室65cB的內壓超過規定的設定值時，先導單向閥86b打開。由此，如果使第三電磁閥8 處於第二狀態，則缸蓋側油壓室65cA內的工作油返回油箱82，用於夾緊的缸65c 的活塞杆65cR下降，拉伸試驗片T (圖1)的握持被解除。本發明實施方式的萬能試驗裝置1的油壓控制系統80包括模塊化減壓閥 (reducing modular valve) 84a和84b，該模塊化減壓閥84a配置於第二電磁閥8 與活塞泵81a的噴出口 81a2之間；該模塊化減壓閥84b配置於第三電磁閥8 與活塞泵81a 的噴出口 81a2之間。模塊化減壓閥8 具有入口 8乜1、出口 84a2和放洩通口(relief port)84a3。入口 84al、出口 84a2和放洩通口 84a3分別與活塞泵81a的噴出口 81a2、第二電磁閥8 的第二通口 85a2和油箱82連接。同樣地，模塊化減壓閥84b具有入口 84bl、出口 84a2和放洩通口 84b3。入口 84bl、出口 84a2和放洩通口 84b3分別與活塞泵81a的噴出口 81a2、第二電磁閥85a的第二通口 85a2和油箱82連接。模塊化減壓閥8 和84b是進行減壓的閥，通過使從入口 84al和84bl導入的工作油的一部分從放洩通口 84a3和84b3 洩至油箱82，使出口 84a2和8仙2的壓力成為規定的設定壓力以下。另外，在入口 84al和 84b 1的壓力為設定壓力以上的情況下，出口 84a2和8仙2的壓力被保持為設定壓力。如上所述，模塊化減壓閥8 和84b，使從活塞泵81a供給的工作油的一部分返回油箱82。由此，在第一電磁閥83切換為第三狀態而使可動盤50上升時，送至主缸單元30 的工作油的流量變得少於從活塞泵81a的噴出口 81a2送出的工作油的流量。通過利用伺服電機81b對活塞進行往復驅動，活塞泵81a供給與伺服電機81b的旋轉速度成比例的流量的工作油。在這樣的活塞泵81a中，如果循環數(cycle number)低， 則工作油會產生脈動，工作油的流量控制變得困難。另一方面，在利用萬能試驗裝置1進行拉伸試驗、壓縮試驗的情況下，必須將實質上的靜載荷施加於試驗片，因此可動盤50必須以低速驅動。本實施方式中，泵單元81的伺服電機81b以按照一定數值以上的旋轉速度被驅動的方式被控制，使得能夠確保為了抑制影響試驗的脈動的發生所必需的工作油的流量。另一方面，如前所述，通過增加從模塊化減壓閥8 和84b流回油箱82的工作油的流量，能夠使供應到主缸單元30的工作油的流量減少，能夠將可動盤50的移動速度控制在為了進行實質上的靜載荷試驗而足夠低的速度(例如0. lmm/s以下)。因此，本發明實施方式的萬能試驗裝置1能夠防止工作油的脈動，並且能夠以低速驅動可動盤50，以對拉伸試驗片T、壓縮試驗片P施加靜載荷。接著，對本發明實施方式的萬能試驗裝置1的控制和測量進行以下說明。圖5是進行萬能試驗裝置1的驅動控制和測量處理的控制測量部70的概略框圖。控制測量部70 具有負載傳感器71、位移傳感器72、橋接電路73、放大器74、控制器75、伺服放大器76、測量電路77、PC78a、監視器78b、印表機78c和電源79。伺服放大器76根據從控制器75送來的目標速度信號，利用從電源79供給的電力，生成用於驅動伺服電機81b的驅動電流，將該驅動電流供給伺服電機81b。此外，在伺服電機81b的驅動軸設有測量其旋轉速度的編碼器81e。伺服放大器76根據從編碼器81e 獲得的伺服電機81b的驅動軸的旋轉速度，進行對供給至伺服電機81b的電力(例如在脈衝寬度調變控制的情況下是驅動電流的脈衝寬度)進行調整的反饋控制。由此，伺服電機 81b被控制，使得伺服電機81b的驅動軸的旋轉速度與目標速度一致。測量施加於試驗片的載荷的負載傳感器71的輸出，經由橋接電路73和放大器74 輸入到測量電路77。同樣地，用於測量試驗片的位移的位移傳感器72的輸出也輸入到測量電路77。測量電路77對來自負載傳感器71和位移傳感器72的模擬信號進行A/D轉換，並送到PC78a。PC78a根據從測量電路77送來的載荷和位移，描繪圖表，並將該圖表顯示於監視器78b。例如PC78a根據載荷的測量值和預先測量出的試驗片的截面積，計算施加於試驗片的應力，並且根據位移的測量值和試驗片的載荷方向的尺寸(實際上是夾頭間的距離)， 計算試驗片的應變，並將應力一應變的圖形顯示於監視器78b。此外，PC78a也可以將標示有測量值的圖形輸出到印表機78c。此外，萬能試驗裝置1的操作員通過操作PC78a，能夠將可動盤50的移動速度指示值發送到控制器75。控制器75根據該移動速度指示值和從位移傳感器72送來的位移量， 計算要送到伺服放大器76的目標速度信號，並送至伺服放大器76。以上已說明的實施方式中，利用泵單元所供給的油壓來驅動主缸單元和一對用於夾緊的缸，但是，本發明也能夠應用於結構更簡單的油壓控制系統。圖6表示泵單元僅驅動主缸單元的、本發明另一實施方式的油壓控制系統80』的概略油壓迴路圖。另外，圖6中， 對於與上述實施方式的構成要素相同或相對應的構成要素標註相同或類似的符號。省略各部的詳細說明。在該實施方式中，在從將活塞泵81a的噴出口 81a2和第一電磁閥83連接的管路分支的分支管上，直接連結有模塊化減壓閥8 。模塊化減壓閥8 的出口 84c2被封閉，放洩通口 84c3與油箱82連接。在泵單元81驅動缸單元30時，為了確保實質上脈動不會發生的程度的活塞泵81a的噴出量，模塊化減壓閥8 在維持輸入側的壓力的同時經由放洩通口 84c3使工作油流回油箱82。例如如果令實質上不會發生脈動所必需的活塞泵81a的最低噴出量為Dmin(LAiin)，則模塊化減壓閥8 設定為，在缸單元30的驅動中總是使Dmin(L/ min)以上的流量從放洩通口 84c3回流到油箱82。以上是本發明舉例表示的實施方式的說明。本發明的其它實施方式並非必需具有上述說明中的所有特徵，也可以具有附加或代替的其它特徵。例如，上述實施方式是使用油壓缸作為油壓致動器的例子，但是致動器的種類不限定於此，例如具有油壓電機等公知的致動器的油壓系統、萬能試驗裝置也包含於本發明的範圍。此外，油壓泵也不限於活塞泵，在使用噴出量低的低速驅動時會發生脈動等不良現象的公知的泵的情況下，能夠有效地應用本發明，此外，油壓泵的驅動源不限於伺服電機，能夠使用能夠無級地調整旋轉速度的任
意種類的動力源。
附圖標記
1萬能試驗裝置
30主缸單元
50可動盤
54夾緊裝置
54c用於夾緊的缸
61固定盤
65夾緊裝置
65c用於夾緊的缸
70控制測量部
80,80'油壓控制系統
81泵單元
81a活塞泵
81b伺服電機
84a、84b、·84c 模塊化減壓閥
86a>86b先導單向閥
87a,87b蓄積器
P壓縮試驗片
T拉伸試驗片
權利要求
1.一種油壓系統，其特徵在於，包括 貯藏工作油的油箱；油壓致動器；和從所述油箱汲取工作油，並供給至所述油壓致動器的油壓泵，在從所述油壓泵向所述油壓致動器輸送工作油的主管路的途中，設有工作油分流機構，該工作油分流機構對從該油壓泵供給的工作油的一部分進行分流，使其返回所述油箱。
2.如權利要求1所述的油壓系統，其特徵在於從所述工作油分流機構分流到所述油箱的工作油的流量，設定為所述油壓泵能夠維持規定的噴出量的值。
3.如權利要求2所述的油壓系統，其特徵在於所述規定的噴出量為脈動被抑制到要求的水平以下的量。
4.如權利要求1 3中任一項所述的油壓系統，其特徵在於所述工作油分流機構具有從所述主管路分支的分支管路，和進入通口與該分支管路連接的減壓閥。
5.如權利要求1 4中任一項所述的油壓系統，其特徵在於 所述油壓泵的噴出壓力實質上不被減壓地供給至所述油壓致動器。
6.如權利要求5所述的油壓系統，其特徵在於所述油壓致動器不經由對流量進行連續性控制的流量控制閥地與所述油壓泵連接。
7.如權利要求6所述的油壓系統，其特徵在於 所述油壓致動器不經由節流閥地與所述油壓泵連接。
8.如權利要求1 7中任一項所述的油壓系統，其特徵在於 還具有驅動油壓泵的電動機。
9.如權利要求8所述的油壓系統，其特徵在於 所述電動機是伺服電機。
10.如權利要求1 9中任一項所述的油壓系統，其特徵在於 所述油壓泵是活塞泵。
11.一種萬能試驗裝置，其特徵在於具有權利要求1 10中任一項所述的油壓系統。
12.—種萬能試驗裝置，其包括固定盤；能夠相對於該固定盤移動的可動盤；和使該可動盤移動的油壓系統，該萬能試驗裝置對保持於該固定盤與該可動盤之間的試驗片施加靜載荷，所述萬能試驗裝置的特徵在於，所述油壓系統包括 油箱；活塞和套筒中的任意一方固定於所述可動盤的主油壓缸； 從所述油箱汲取工作油並供給至所述主油壓缸的油壓泵； 驅動所述油壓泵的伺服電機；和工作油分流機構，其配置於所述油壓泵與所述油壓缸之間，使從該油壓泵供給的工作油的一部分返回所述油箱。
13.如權利要求12所述的萬能試驗裝置，其特徵在於還具有握持所述試驗片的夾緊機構，所述夾緊機構具有握持所述試驗片的握持臂，和驅動該握持臂的用於夾緊的油壓缸，利用所述油壓泵供給的工作油來驅動所述用於夾緊的油壓缸。
14.如權利要求13所述的萬能試驗裝置，其特徵在於所述工作油分流機構是，配置於所述油壓泵與所述用於夾緊的油壓缸之間的減壓閥。
15.如權利要求13或14所述的萬能試驗裝置，其特徵在於在將工作油供給到所述用於夾緊的油壓缸的一方的油壓室而使活塞移動時，所述夾緊機構握持所述試驗片，在所述用於夾緊的油壓缸的所述一方的油壓室與所述油壓泵之間還設置有單向閥， 該單向閥用於在所述試驗片被握持的期間，防止工作油從該一方的油壓室向該油壓泵側逆流。
16.如權利要求15所述的萬能試驗裝置，其特徵在於在將工作油供給到所述用於夾緊的油壓缸的另一方的油壓室而使活塞移動時，所述夾緊機構解除所述試驗片的握持，在所述油壓泵與所述油壓缸之間設置有切換閥，該切換閥將從該油壓泵送來的工作油送至所述一方的油壓室和另一方的油壓室中的任意一個，所述單向閥是其先導通口與所述另一方的油壓室連接的先導單向閥，當工作油供給到該另一方的油壓室時，所述先導單向閥打開，工作油從所述一方的油壓室排出。
17.如權利要求15或16所述的萬能試驗裝置，其特徵在於還具有配置於所述單向閥與所述一方的油壓室之間的蓄積器。
全文摘要
本發明提供一種油壓系統，該油壓系統具有貯藏工作油的油箱；油壓致動器；和從油箱汲取工作油並供給至油壓致動器的油壓泵。在該油壓系統中，在從油壓泵向油壓致動器輸送工作油的主管路的途中，設有工作油分流機構，該工作油分流機構對從油壓泵供給的工作油的一部分進行分流，使其返回油箱。此外，本發明提供一種具有該油壓系統的萬能試驗裝置。
文檔編號G01N3/08GK102439412SQ20108002241
公開日2012年5月2日 申請日期2010年2月25日 優先權日2009年5月22日
發明者宮下博至, 村內一宏, 松本繁, 田代和義, 角田光央 申請人:國際計測器株式會社