JP2002005803A - 衝撃試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃力の強さを容易に変更することができ、
セットに要する時間が短くて、繰り返し衝撃力をも与え
得る、小型で軽量な衝撃試験装置の提供。 【解決手段】 直線状のガイド部１５に沿って往復方向
に移動をすることができる保持部１７に被試験物４を取
り付ける。保持部１７は弾性体２２によって付勢されて
静止体であるストッパ２６に衝突する。弾性体２２に弾
性エネルギーを蓄えるために減速機付きモータ２８のよ
うな駆動手段と、回転する半円形カム３０のような動力
伝達手段が設けられる。弾性体２２のエネルギーは半円
形カム３０の角のようなトリガー手段によって発動され
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、自動車部品のよう
に衝撃に曝される可能性がある物品について衝撃に対す
る強度を試験或いは測定するために使用される衝撃試験
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の衝撃試験装置においては、後に図
によって更に詳しく説明するが、よく知られている金属
材料試験片のためのシャルピー式やアイゾット式の衝撃
試験装置のように、長い振り子腕の上端を枢軸によって
回動可能に支持し、この振り子腕の下端に設けられた重
錘を兼ねる保持部に自動車部品のような被試験物を取り
付ける。そして、振り子腕の下端を上端の枢軸の回りに
回動させることによって被試験物を所定の高さまで上昇
させ（振り上げ）て、その位置で振り子腕を一時拘束し
て停止させた後に、振り子腕の拘束を急速に解くことに
より、保持部と被試験物を一体として重力によって枢軸
の回りに自由に回動させて落下させる。下部の基台上に
はストッパが固定的に取り付けられており、落下する保
持部をこのストッパに衝突させることによって、被試験
物に所定の大きさの衝撃力を与えて被試験物が破損する
か否か、或いはどのように破損するかというようなこと
を試験或いは調査する。

【０００３】このような従来の衝撃試験装置において
は、頑丈に作られた重くて長い振り子腕を上端の枢軸の
回りに回動させて、振り子腕の下端の保持部と被試験物
を振り上げなければならないので、振り子腕にかなり大
きな力を加えることが必要になるから、駆動用のモータ
の出力回転数を大幅に減速してトルクを増大させること
によって、振り子腕をきわめてゆっくりと回動させて所
定の位置にセットするようになっている。言うまでもな
く、モータを使用しないで手動でセットする場合には、
試験装置の重い振り子腕を回動させるために大きな労力
を必要とするし、やはりゆっくりと慎重に回動させなけ
ればならない。従って、従来の衝撃試験装置によると、
振り子腕を振り上げてセットするのに要する時間のため
に、試験に非常に時間がかかるという問題がある。

【０００４】しかも、このような機構では短時間内に繰
り返して衝撃力を加えることができないために、実際に
起こる状況に似た状態で試験を行うことができない。ま
た、従来の衝撃試験装置は機構を頑丈に製作する必要が
あるので、全体が大型化すると共に重量も大きくなる。
更に、衝撃力の大きさを変化させるためには振り子腕の
振り上げ角度を変化させてセットする必要があるので、
煩雑な段取り作業が必要になるという問題もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける前述のような問題に対処して、被試験物に与える
衝撃力の強さを容易に変更することができると共に、試
験開始の前のセットに長い時間を必要とすることがな
く、必要な場合には短時間内に繰り返して衝撃力を与え
ることもできるような、また、従来の装置に比べて小
型、軽量であって価格も低廉な、新規な構成の衝撃試験
装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１
に記載された衝撃試験装置を提供する。

【０００７】本発明の衝撃試験装置においては、被試験
物を取り付けられた保持部が直線状のガイド部に沿って
往復方向に移動をすることができるので、動力伝達手段
を介して駆動手段によって弾性体に弾性エネルギーを蓄
えさせた後に、そのエネルギーをトリガー手段によって
急速に放出させて、保持部を付勢して走行させることに
より静止体に衝突させる。それによって被試験物に所定
の大きさの衝撃力を与えることができる。

【０００８】本発明の衝撃試験装置によれば、動力伝達
手段をカム機構によって構成することができる。その場
合に、カム機構に回転するカムを用いるとか、直線的に
移動するカムを用いることができる。回転するカムを用
いると、被試験物に対して短時間内に繰り返して衝撃力
を与えることができる。また、動力伝達手段としてレバ
ー機構を用いることができる。レバー機構には増力作用
があるので、人力によっても容易に作動させることがで
きる。

【０００９】本発明の衝撃試験装置においては、弾性体
の基端を支持する支持部を位置決め手段によって移動可
能とすることができる。それによって、弾性体に蓄える
エネルギーの大きさを変化させて、被試験物に与える衝
撃力の大きさを変更、調節することができる。支持部の
位置決め手段として減速機付きモータを用いると簡単に
この調節を行うことができる。駆動手段として減速機付
きモータを用いると労力を要しないで弾性体にエネルギ
ーを蓄えさせることができる。

【００１０】いずれにしても、本発明の衝撃試験装置に
おいては、従来のように重力を利用しないで、保持部と
共に被試験物を弾性体に蓄えられた弾性エネルギーによ
って付勢して直線的なガイド部に沿って走行させるの
で、被試験物を取り付けた保持部が走行する距離も短く
て済む。また、長くて頑丈な振り子腕を必要としないの
で全体が小型で軽量となる。更に、被試験物に与える衝
撃力の強さを変更することが容易であると共に、弾性体
にエネルギーを蓄えさせるためのセットに要する時間も
従来の衝撃試験装置に比べて短くなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施例の説明に入る前
に、先に簡単に触れた従来の衝撃試験装置１０について
若干詳細に説明する。図３は従来の衝撃試験装置１０の
要部を示すもので、長くて丈夫な振り子腕１の上端は、
この図には示されていない枢軸によって回動可能に支持
されている。この振り子腕１の下端には重錘を兼ねる保
持部２が略直角方向に取り付けられている。保持部２に
形成された段付きの穴３の中に、例えば自動車部品のよ
うな被試験物４が挿入される。挿入された被試験物４は
押さえ５によって固定される。

【００１２】更に具体的に説明すると、振り子腕１の下
端近くの部分に溶接等によって略直角方向に取り付けら
れた突起部６には、振り子腕１に沿って下方へ延びる案
内軸７が固定されており、この軸７が押さえ５に形成さ
れた穴に緩く嵌合していて、押さえ５が腕１の回りに回
転することなく移動することができるように案内してい
る。案内軸７には押さえ５と突起部６との間にコイルス
プリング８が緩く嵌められており、その上端は突起部６
によって支持されているので、スプリング８の下端は押
さえ５を付勢して、押さえ５を被試験物４の上端に押し
付ける。また、基台の一部に静止体としてストッパ９が
固定されているが、ストッパ９の位置は振り子腕１が図
示しない上端の枢軸を中心として回動したときに保持部
２がストッパ９に衝突するように定められている。

【００１３】従来の衝撃試験装置１０はこのように構成
されているので、保持部２に被試験物４を挿入して押さ
え５によって固定した後に、動力又は人力によって振り
子腕１を図示しない上端の枢軸の回りに回動させること
によって、下端の保持部２と被試験物４を所定の高さま
で上昇させ（振り上げ）て、その位置で振り子腕を図示
しない手段によって一時的に拘束する（セットする）こ
とにより、試験のための準備を完了する。そして、振り
子腕の拘束を急速に解くことにより、保持部２と被試験
物４を一体として重力によって矢印のように自由に枢軸
の回りに回動させて落下させる。それによって保持部２
の前端はストッパ９に衝突し、或る程度跳ね返る。衝突
時に作用する所定の衝撃力の大きさは、衝突時の速度を
決定する振り子腕１のセット時の角度、即ち保持部２及
び被試験物４の振り上げ角度と、運動する部分の質量
（重量）等に基づいて定めることができる。

【００１４】しかしながら、このような従来の衝撃試験
装置１０においては、頑丈に作られた重くて長い振り子
腕１を図示しない上端の枢軸の回りに回動させて、振り
子腕１の下端の保持部２と被試験物４を振り上げなけれ
ばならないので、モータのような動力によって駆動する
にしても、或いは人力によるにしても、減速機構によっ
て回転を大幅に減速してトルクを増大させるというよう
な方法で振り子腕１をきわめてゆっくりと回動させて所
定の位置にセットする他はない。従って、従来の衝撃試
験装置１０によると振り子腕１を振り上げてセットする
のに要する時間のために、１回毎の試験に非常に時間が
かかるという問題がある。

【００１５】しかも、このような従来の衝撃試験装置１
０の機構では、短時間内に繰り返して振動的に衝撃力を
加えることができないので、自動車等において実際に起
こる状況に近い状態で試験を行うことができない。ま
た、従来の衝撃試験装置１０においては機構を頑丈に製
作する必要があるので全体が大型化すると共に重量も大
きくなる。そればかりでなく、衝撃力の大きさを変化さ
せるためには振り子腕１の振り上げ角度を変化させてセ
ットする必要があるので、１回毎の試験の前に煩雑な段
取り作業が必要になるという問題もある。

【００１６】このような従来の衝撃試験装置１０の問題
を解消するために、本発明は実施例として図１に示すよ
うな衝撃試験装置１１を提供する。図示実施例の衝撃試
験装置１１においては、基台１２の左右に短くて丈夫な
フレーム１３及び１４が立ち上がるように一体的に設け
られており、それらの間を橋絡するように軸状のガイド
部１５が取り付けられている。ガイド部１５にはそれに
緩く嵌合する貫通穴１６を有する保持部１７が左右の方
向に摺動自由に嵌装される。保持部１７がガイド部１５
上で回転しないように、ガイド部１５の断面形状を正方
形等の角形に形成して貫通穴１６の形状をガイド部１５
の断面形に合わせる。ガイド部１５として円柱状のもの
を用いるときは、ガイド部１５に軸方向のキー溝を形成
すると共に、貫通穴１６の内部にキーを設けて回り止め
とする。場合によっては円柱状のガイド部１５を２本平
行に設けてもよく、この場合はキー溝等が不要になる。

【００１７】保持部１７には試験すべき被試験物４の形
状に応じて貫通穴１６と干渉しない位置に段付きの穴１
８が形成され、この穴１８の中に被試験物４が挿入され
る。１９は押さえであって必要な数だけ使用され、保持
部１７に植え込まれた数個のボルト２０及びナット２１
のような固定手段によって被試験物４を保持部１７に対
して着脱可能に固定する。この押さえ１９は先に説明し
た従来の衝撃試験装置１０における押さえ５のように、
スプリング８の付勢のもとに案内軸７に沿って摺動する
ようなものとしてもよい。被試験物４の固定手段として
は、その他にも公知の色々な形のものを利用することが
できる。

【００１８】被試験物４を取り付けられた保持部１７を
ガイド部１５上において右方向に付勢するために、保持
部１７の左側には圧縮スプリングのような弾性体２２が
装着される。弾性体２２の図１における右端部（自由
端）は保持部１７の側面に直接に接触してそれを押圧す
ると共に、弾性体２２の左端部（基端）は弾性体支持部
２３によって支持される。この実施例においては、弾性
体支持部２３が中心に形成された穴２５によってガイド
部１５に緩やかに嵌合していて、外部から調整されるこ
とによって所定の範囲内においてガイド部１５上を左右
に移動することができるようになっている。

【００１９】弾性体支持部２３をガイド部１５上で移動
させるための詳細な機構は図示していないが、例えば、
軸状のガイド部１５の左端寄りの部分を中空として、そ
の中に雄螺子と雌螺子を螺合させた螺子機構を挿入し、
左側のフレーム１３に支持部２３の位置決め手段として
取り付けられた減速機付きモータ２４を駆動して螺子機
構の一方の螺子を回転させたときに他方の螺子が軸方向
に移動して、ガイド部１５に形成された軸方向のスリッ
ト等を介して弾性体支持部２３を移動させるように構成
することができる。

【００２０】右側のフレーム１４には保持部１７を衝突
させるためのストッパ２６が取り付けられている。静止
体としてのストッパ２６はどのような形状のものであっ
てもよいが、図示実施例においてはボルトをフレーム１
４の側面に螺入して、その側面から所定の距離だけ突出
させている。ストッパ２６をボルトによって形成する
と、そのねじ込み長さを変更することによって、保持部
１７がストッパ２６に衝突する時までに走行する距離を
変化させることができる。言うまでもなく、ストッパ２
６をガイド部１５に突起状のものとして設けてもよい。
なお、図示実施例では保持部１７の側にもストッパ２６
と衝突する部分に突出部２７を設けているが、これは必
須のものではない。

【００２１】被試験物４と保持部１７をストッパ２６に
向かって付勢する弾性体２２にエネルギーを蓄えるため
に、駆動部として図示実施例においては基台１２上に減
速機付きモータ２８が設けられる。モータ２８の出力軸
２９にはカム３０が取り付けられていて、このカム３０
が保持部１７の一部から突出して設けられたカムフォロ
ワー３１に係合し得るようになっている。カム３０とし
ては、例えば図２に示したような半円形の回転カムを用
いることができる。また、カムフォロワー３１としては
単なる突起状のものよりも、保持部１７に取り付けられ
た短い軸にローラを回転可能に取り付けたようなものが
望ましい。

【００２２】図２の（ａ）から（ｃ）を参照すれば明ら
かなように、減速機付きモータ２８が駆動されることに
よって出力軸２９に取り付けられたカム３０が回動する
と、図２の（ａ）から（ｂ）へ移行するように、カムフ
ォロワー３１がカム３０によって図において左方へ移動
させられる。そして図２（ｃ）の状態まで移動するとカ
ムフォロワー３１はカム３０の先端の角３２から離れ
て、伸長する弾性体２２の付勢によって自由に且つ急速
に右の方向へ移動する。このように、図示実施例におい
ては、半円形のカム３０の角３２が引き金（トリガー手
段）になっているので、特別のトリガー手段を別に設け
る必要はないが、カム３０が弾性体２２のための単なる
圧縮手段である場合には、弾性体に蓄えられた弾性エネ
ルギーを急速に解き放つためのトリガー手段を別に設け
ることが必要になる場合もある。トリガー手段は自動的
に作動するものであってもよいし、また、人為的に作動
させるものであってもよい。

【００２３】それと同時に保持部１７及び被試験物４も
弾性体２２の付勢によって急速に右へ移動し、保持部１
７の突出部２７が右側フレーム１４のストッパ２６に衝
突することによって停止する。カム３０は略半周した後
に、可動範囲の右端で停止しているカムフォロワー３１
に再び接触し、それを前回と同様に図において左方向へ
移動させることができる。このように動力伝達手段とし
てカム３０のような回転するカムを含むカム機構を用い
ると、この作動はモータ２８によってカム３０が回転し
ている間は繰り返して行われるので、保持部１７を振動
的に短時間内に繰り返してストッパ２６に衝突させるこ
とができる。いずれにしても保持部１７をストッパ２６
に衝突させることにより、保持部１７に支持されている
被試験物４に方向や値が急激に変化する大きな加速度を
与えて、被試験物４に所望の大きさの衝撃力を作用させ
る。

【００２４】このときに作用する衝撃力の大きさは弾性
体２２の自由長さと、モータ２４によって調整される支
持部２３の位置に応じて変化する弾性体２２の圧縮長さ
と、保持部１７が弾性体２２に付勢されてストッパ２６
に衝突するときまでに走行する距離などから算出し得る
衝突時の弾性体２２の反発力と、被試験物４を含む保持
部１７の質量（重量）の大きさに応じて決まるので、同
じか或いは異なる被試験物４に同じ大きさの衝撃力を与
えて比較試験を行うことも容易であるし、衝撃力の大き
さを変更することも、モータ２４を駆動して弾性体支持
部２３を移動させることにより任意になし得る。

【００２５】なお、図示実施例においては、弾性体２２
を圧縮するために半円形のカム３０を用いているが、こ
のような回転する曲線状のカムだけでなく、他にも例え
ば、図示しない三角形状の平面カムを、ガイド部１５と
直角の方向に直線的に移動させることによって、弾性体
２２を圧縮した後にそれを急速に放すことが可能である
し、振動的な衝撃力を繰り返して与えることを主目的と
する場合には、正多角形又は星型等のカムをモータ２８
によって回転駆動すればよい。カム３０を含むカム機構
によって代表されるものは、一般的には動力伝達手段と
呼ぶべきものであって、要するに駆動手段が発生する動
力を変換して弾性体に弾性エネルギーとして蓄えさせる
ものであればよい。

【００２６】従って、動力伝達手段は自動車のサイドブ
レーキレバーのように人力によって作動させ得るレバー
（梃子）機構のようなものであってもよい。具体的に
は、レバーの基端に接続したワイヤ等を介して保持部１
７を図１において左方へ牽引するように構成すればよ
い。レバー機構によって増大する力を利用するので、人
力によって操作することも可能になる。この場合はレバ
ーのための歯止めとして周知のラチェット機構を併用す
ることが望ましい。ラチェット機構におけるラチェット
（爪）を利用してトリガー手段の一部を構成することも
できる。また、図示実施例では、弾性体２２として圧縮
スプリングを用いているが、それに代えてコイルスプリ
ングを引っ張り状態で使用するとか、板ばねを屈曲可能
な状態で使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の衝撃試験装置の実施例を示す一部縦断
正面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）はカム機構とその作動を経時的
に示す平面図である。

【図３】従来の衝撃試験装置の要部を示す一部縦断正面
図である。

【符号の説明】

１…振り子腕 ２…保持部 １０…従来の衝撃試験装置 １１…実施例の衝撃試験装置 １５…ガイド部 １７…保持部 ２２…弾性体 ２３…弾性体支持部 ２４…減速機付きモータ（支持部の位置決め手段） ２６…ストッパ（静止体） ２８…減速機付きモータ（駆動手段） ３０…カム ３１…カムフォロワー ３２…半円形カムの角（トリガー手段）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも基台と、前記基台によって支
   持されている直線状のガイド部と、被試験物を取り付け
   られて前記ガイド部に沿って往復方向に移動をすること
   ができる保持部と、静止体に向かって蓄えられた弾性エ
   ネルギーによって前記保持部を付勢して衝突させる弾性
   体と、動力を受け入れると共に前記弾性体を弾性変形さ
   せてエネルギーを蓄えさせる動力伝達手段と、前記弾性
   体に蓄えられたエネルギーを前記保持部を移動させるた
   めに急速に放出させるトリガー手段と、前記動力伝達手
   段を介して前記弾性体を弾性変形させる駆動手段とを含
   むことを特徴とする衝撃試験装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記動力伝達手段が
   カム機構からなることを特徴とする衝撃試験装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記カム機構が回転
   するカムを含むことを特徴とする衝撃試験装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記カム機構が直線
   的に移動するカムを含むことを特徴とする衝撃試験装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記動力伝達手段が
   レバー機構からなることを特徴とする衝撃試験装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   前記弾性体の基端を支持する支持部が位置決め手段によ
   って移動可能となっていることを特徴とする衝撃試験装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記支持部の位置決
   め手段が減速機付きモータであることを特徴とする衝撃
   試験装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
   前記駆動手段が減速機付きモータであることを特徴とす
   る衝撃試験装置。