JP2000193575A - 衝撃荷重試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面倒で煩わしい準備動作を解消でき、かつ、
正確で精度の高い試験が行える衝撃荷重試験装置を得
る。 【解決手段】 試験片を装着する取付台１３と、ヘッド
１５を落下移動自在な衝撃付与部１６と、二度打ち防止
機構Ｃとを備えた衝撃荷重試験装置。衝撃付与部１６
は、ヘッド１５を所定高さの待機位置に保持する保持機
構と、待機位置にあるヘッド１５の保持を解除するスタ
ート機構と、落下したヘッド１５を待機位置に復帰移動
させる戻し機構を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の硬度を検出
するための衝撃荷重試験装置（評価治具）に係り、詳し
くは、簡単便利に試験操作が行えるとか、ヘッドによる
二度打ちがないように改善する技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の衝撃荷重試験装置は、図４に示す
ように、装置本体１と、打撃エレメント２と、荷重リリ
ースコーン３という主要部分から成る携帯用に構成され
ていた。装置本体１は、枠部４、打撃エレメントガイド
５、リリース機構６等を備えて構成され、打撃エレメン
ト２は、ハンマーヘッド７、ハンマーシャフト８、コッ
クノブｎ等から成っている。

【０００３】つまり、コックノブｎを持ってハンマース
プリング１０をその付勢力に抗して圧縮変形させながら
ハンマーヘッド７を所定位置まで引っ張り移動させる
と、リリースジョー１１にハンマーシャフト８が係合し
て位置保持された待機状態となる。その待機状態にある
枠部４を持って測定対象箇所にリリースコーン３を当て
がい、それからリリースコーン３を測定対象箇所に垂直
方向に押付け、リリースコーン３をコーンバネ１２に抗
して後退移動させる。

【０００４】そして、リリースコーン３がリリースバー
９に接当するとリリース機構６が作動して、リリースジ
ョー１１のハンマーシャフト８の係合が解かれ、ハンマ
ースプリング１０の付勢力によってハンマーヘッド７が
勢い良く飛び出し移動して測定対象箇所に衝撃力を与え
るのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術による衝撃荷重試験装置は、該装置を持ち運びで
きて便利である点は良いが、反面、次のような問題があ
った。 測定対象箇所に対して手指で装置を押し当てて使用
するため、衝撃を与える箇所・角度の正確さの点で不利
である。 衝撃力の大きさが固定されており、加減し難い。 １回の衝撃試験を行うのに、手指による複数の準備
動作が必要であって面倒であるとともに、繰り返して試
験を行うのに時間が掛かる。 ハンマーヘッドの跳ね返りによる二度打ちを避ける
ため、ハンマーヘッドが測定対象箇所に衝突したら直ぐ
に装置を引き離し移動させる必要があり、測定操作にあ
る程度の熟練を要する。

【０００６】そこで本発明は、面倒で煩わしい準備動作
を軽減又は解消でき、かつ、正確で精度の高い試験が行
える衝撃荷重試験装置を得ることを目的とする。又、操
作に熟練を要することなく、確実に二度打ち現象を防止
できるようにすることも目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】〔構成〕第１発明は、試
験片を装着する取付台と、この取付台に向けてヘッドを
落下移動自在な衝撃付与部とを備えて衝撃荷重試験装置
を構成するとともに、衝撃付与部は、ヘッドを所定高さ
の待機位置に保持する保持機構と、待機位置にあるヘッ
ドの保持を解除するスタート機構と、落下したヘッドを
待機位置に復帰移動させる戻し機構を備えてあることを
特徴とするものである。

【０００８】第２発明は、第１発明において、ヘッドが
試験片に衝突して跳ね上がるのを検出する跳返りセンサ
と、ヘッドを試験片の上方で近傍の位置において落下移
動不能に受止めて維持する受止め機構とを設け、跳返り
センサの検出情報に基づいて受止め機構を作動させるこ
とにより、ヘッドが跳ね上がってから再落下するのを阻
止する二度打ち防止機構を構成してあることを特徴とす
る。

【０００９】〔作用〕請求項１の構成によれば、試験片
を取付台に取付けてヘッドを落下させる固定の装置であ
るから、衝撃付与箇所が所期する位置からずれるとか、
付与角度が変化するといったことが無くなり、同じ箇所
に正確に再現性を持って衝撃を与えるとができるように
なる。試験片への衝撃はヘッドの自由落下によるもので
あるから、ヘッドに装備する重りの数又は重さを調節す
ることにより、衝撃荷重の変更設定が行えるようにな
る。

【００１０】又、ヘッドに作用する保持機構と、スター
ト機構と、戻し機構とを備えたので、ヘッドを所定高さ
から落下させて試験片に衝撃を与える一連の動作が自動
的に行われるで、従来のように準備操作で実験者の手を
煩わせることが解消されるとともに、繰り返して連続的
に衝撃試験を行えるようになる。

【００１１】請求項２の構成によれば、ヘッドの落下作
動に起因して再落下を阻止する二度打ち防止機構を備え
たので、試験片からの跳ね返りによる予定外の衝撃付与
が解消され、特別な操作を行うことなく誤差が少なく精
度の高い衝撃試験を実行させることができるようにな
る。

【００１２】〔効果〕請求項１及び２に記載の衝撃荷重
試験装置では、試験片を持ってきて装着する固定式に構
成することにより、測定対象箇所に正確に衝撃を与える
ことや、衝撃力の大きさの変更調節が行え、かつ、衝撃
試験の準備動作が不要となるので、操作簡単でありなが
ら高精度で信頼性に優れたものにできた。

【００１３】請求項２に記載の衝撃荷重試験装置では、
固定式構造故に、ヘッドの通過を検出するセンサと受止
め機構との連係制御が行えて、特別な操作を要すること
なく自動的に二度打ちを阻止することができて、試験の
精度や信頼性を一層向上させることができた。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による衝撃荷重試
験装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１
に、配線ｒで互いに電気的に接続された装置本体Ａと操
作部Ｂとで成る衝撃荷重試験装置が示されている。装置
本体Ａは、試験片Ｓを装着する取付台１３と、この取付
台１３を固定支持する台枠１４と、取付台１３に向けて
ヘッド１５を落下移動自在な衝撃付与部１６と、衝撃付
与部１６を装着したアーム１７を台枠１４に支持させる
一対の支柱１８，１８等を備えて構成されている。

【００１５】ここで、衝撃荷重試験装置による衝撃試験
手順の概略を説明すると、先ず、試験片Ｓを取付台１３
に固定するとともに、衝撃を受ける試験片Ｓの上面の高
さ位置を調節して所定の落下高さにセットする。次い
で、操作部Ｂの回数設定器３９を操作してヘッド１５に
よる衝撃付与回数を設定してから、開始スイッチ４０を
操作して試験作動の開始指令を出す。すると、所定高さ
からのヘッド１５の落下による試験片Ｓへの衝撃付与作
動と、落下したヘッド１５の所定高さの待機位置への復
帰移動とが、設定された衝撃付与回数に達するまで繰り
返されてから停止するのである。

【００１６】図２、図３に示すように、衝撃付与部１６
は、ヘッド１５を所定高さの待機位置に保持する保持機
構ａと、待機位置にあるヘッド１５の保持を解除するス
タート機構ｂと、落下したヘッド１５を待機位置に復帰
移動させる戻し機構ｃを備えて構成されている。

【００１７】ヘッド１５は、半球形の先端部１９を備え
た下カウンタ部材２０と、一対の上カウンタ部材２１，
２１と、これらカウンタ部材２１，２１を上部において
貫通する軸２２と、この軸２２に支承されたベアリング
２３と、複数のウエイトリング２４を貫通支持する装着
棒２５等から構成されており、枠体２６に形成されたガ
イドレール２７に沿って落下及び上昇移動自在である。
カウンタ部材２１，２１の左右夫々に、上下一対で計４
個のフランジ付きスライダ４４を支持してあり、左右一
対のコ字状のガイドレール２７，２７に案内されること
で、ヘッド１５を垂直に上下移動自在に構成してある。

【００１８】枠体２６には、スピードコントロールが自
在な電動モータｍで回転駆動される上側の駆動スプロケ
ット２８と、下側の従動スプロケット２９に突起３１付
きチェーン３０を巻回して成るチェーン機構３２を備え
てある。チェーン機構３２は、突起３１がヘッド１５の
落下移動経路に侵入し、かつ、経路に沿って上昇移動す
る方向に回動駆動されるものであり、一対のカウンタ部
材２１，２１間の間隙に侵入した突起３１がベアリング
２３を押し上げることで、落下したヘッド１５を待機位
置に復帰移動させる戻し機構ｃになっている。

【００１９】そして、駆動スプロケット２８部位で突起
３１が回動移動してベアリング２３との干渉が解除され
るに従ってヘッド１５の落下移動が開始されるのであ
り、それによってスタート機構ｂが構成されているとと
もに、突起３１がベアリング２３から離れるときにヘッ
ド１５が所定高さ位置となる前述した待機位置に相当し
ている。又、突起３１がベアリング２３から離れない限
りはヘッド１５が落下しないように維持されるので、そ
れによって保持機構ａも構成されている。

【００２０】図３（ロ）に示すように、枠体２６の上部
にはリミットスイッチ３３が備えてあり、その接触片３
３ａをヘッド１５の昇降移動経路に張出してある。つま
り、チェーン機構３２で戻り上昇移動されるヘッド１５
が待機位置近くまで達すると接触片３３ａを接触操作す
ることにより、ヘッド１５の衝撃回数をリミットスイッ
チ３３でカウントできるようにしてある。

【００２１】図３に示すように、落下するヘッド１５が
試験片Ｓに衝突して跳ね上がるのを検出する跳返りセン
サ３４と、ヘッド１５を試験片Ｓの上方で近傍の位置に
おいて落下移動不能に受止めて維持する受止め機構３５
とを設け、跳返りセンサ３４の検出情報に基づいて受止
め機構３５を作動させることにより、ヘッド１５が跳ね
上がってから再落下するのを阻止する二度打ち防止機構
Ｃを構成してある。

【００２２】すなわち、枠体２６の下端部に、ピストン
ロッド３６ａを横方向に駆動出退移動自在なソレノイド
３６を取付けるとともに、Ｌ字ステー３７をヘッド１５
の先端部分に装備して受止め機構３５が構成されてお
り、ソレノイド３６を作動させてピストンロッド３６ａ
を突出させると、そこにＬ字ステー３７が干渉してヘッ
ド１５を受け止めてそれより下降しないように機能す
る。

【００２３】又、跳返りセンサ３４は、光学式等の非接
触型に構成され、試験片Ｓに衝突して跳ね上がり移動す
るヘッド１５を、Ｌ字ステー３７に反応して検出するも
のに構成されてソレノイド３７と同じ高さ位置において
枠体２６に配置されている。例えば、光路を遮られると
作動する光式又は超音波式のセンサを上下に近接させて
２個配備し、下側のセンサが先に作動してから上側のセ
ンサが作動すれば、跳ね上がりによるヘッド１５の上昇
方向への移動であることが検出できる。

【００２４】そうして、操作部Ｂに備えた制御装置３８
の機能により、跳返りセンサ３４が検出作動するに伴っ
て退入状態にあるピストンロッド３６ａが突出移動する
ようにソレノイド３６が作動するように制御され、それ
によって再落下するヘッド１５をＬ字ステー３７を介し
てピストンロッド３６ａで受け止められるようになり、
二度打ちが防止されるのである。

【００２５】尚、図２、図３（ロ）に示すように、待機
位置にあるヘッド１５の下方となる枠体２６の上下中間
位置に、支持機構４５を介して発光部と受光部を備えて
成る光学式センサ４６を配備するとともに、ヘッド１５
の上カウンタ部材２１に遮光板４７を取付け、ヘッド１
５の落下に伴って光学式センサ４６の光を遮光板４７が
遮ることによって検出作動するようにしても良い。

【００２６】すなわち、光学式センサ４６の検出作動に
よって落下回数をカウントする手段に用いることができ
る、又、落下高さ、ヘッド１５の試験片Ｓに衝突したと
きの反発係数、跳ね上がり最大高さ等の諸条件から光学
式センサ４６を通過してから試験片Ｓに衝突して跳ね上
がってソレノイド３６より上昇するに要する所定時間を
求めておき、光学式センサ４６の検出作動から前記所定
時間後にソレノイド３６が突出作動するように連係制御
することで二度打ち防止機構Ｃを構成することが可能で
もある。つまり、光学式センサ４６と、所定時間を割り
出す制御装置３８の機能とによって跳ね返りセンサ３４
の機能を発揮している。

【００２７】そして、ソレノイド３６横の跳返りセンサ
３４又は光学式センサ４６のいずれを用いた二度打ち防
止機構Ｃでも、ヘッド１５の落下を許容するべくソレノ
イド３６を退入移動させるには、チェーン機構３２によ
って上昇移動するヘッド１５の遮光板４７による光学式
センサ４６の作動、或いは、ヘッド１５が最上昇しての
リミットスイッチ３３の作動によって行うと良い。

【００２８】図１に示すように、操作部Ｂには、メイン
スイッチＭｓの他、前述した回数設定器３９と開始スイ
ッチ４０、並びにチェーン機構３２の駆動速度を調節し
て、単位時間当たりの衝撃付与回数を設定する頻度設定
器（速度制御器）４１、衝撃回数を表示するカウント表
示部４２、停止スイッチ４３等が備えてあり、試験片Ｓ
の種類や測定条件等に応じて適宜に設定操作する。

【００２９】取付台１３は、試験片Ｓを装着する台座１
３ａと支持片１３ｂとで構成され、台枠１４に固定され
た調節器１４ａと支持片１３ｂとの固定角度を変更可能
として、台座１３ａの、すなわち、試験片Ｓの衝撃面の
角度を調節できるようにしてある。

【００３０】〔別実施形態〕チェーン機構３２で持ち上
げられるヘッド１５をラチェット等を備えることで自動
的に所定高さ位置で保持する専用のストッパーを設けて
保持機構ａとしても良く、その場合にはスタート機構ｂ
となるストッパーの退避移動を、自動的や手動操作的に
行わせる機構を装備することになる。

【００３１】二度打ち防止機構Ｃとしては、試験片Ｓの
直上位置におけるヘッド１５の落下移動方向の通過を検
出するセンサと、ヘッド１５を摩擦保持するブレーキ機
構（受止め機構に相当）とを設け、センサが検出作動す
るとブレーキ機構を作動状態として、跳ね上がるヘッド
１５を把持して摩擦保持させるという構造も可能であ
る。

【００３２】例えば、チェーン３０のテンション機構を
備えることで、上側のスプロケット２８の高さ位置を上
下調節可能に構成して、ヘッド１５の落下高さを調節設
定できるようにすれば好都合である。

【図面の簡単な説明】

【図１】衝撃荷重試験装置の全体図

【図２】衝撃付与部の平面図

【図３】（イ）は主にヘッドの構造を示す一部切欠きの
正面図、（ロ）は衝撃付与部の構造を示す一部切欠きの
側面図

【図４】従来の衝撃荷重試験装置の構造を示す断面図

【符号の説明】

１３ 取付台 １５ ヘッド １６ 衝撃付与部 ３４ 跳ね返りセンサ ３５ 受止め機構 ａ 保持機構 ｂ スタート機構 ｃ 戻し機構 Ｃ 二度打ち防止機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 嘉秀 大阪府中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 椴山 裕司 大阪府中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 平井 孝子 大阪府中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G061 AA13 AB04 BA20 DA10 DA16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験片を装着する取付台と、該取付台に
   向けてヘッドを落下移動自在な衝撃付与部とを備え、こ
   の衝撃付与部は、前記ヘッドを所定高さの待機位置に保
   持する保持機構と、前記待機位置にある前記ヘッドの保
   持を解除するスタート機構と、落下したヘッドを前記待
   機位置に復帰移動させる戻し機構を備えて構成されてい
   る衝撃荷重試験装置。
2. 【請求項２】 前記ヘッドが前記試験片に衝突して跳ね
   上がるのを検出する跳返りセンサと、前記ヘッドを前記
   試験片の上方で近傍の位置において落下移動不能に受止
   めて維持可能な受止め機構とを設け、前記跳返りセンサ
   の検出情報に基づいて前記受止め機構を作動させること
   により、前記ヘッドが跳ね上がってから再落下するのを
   阻止する二度打ち防止機構を構成してある請求項１に記
   載の衝撃荷重試験装置。