JP2003215008A - 打撃応答試験機および打撃応答試験方法 - Google Patents
打撃応答試験機および打撃応答試験方法Info
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- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 対象物の表面が粗くても確実に打撃しうると
ともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握する
ことが可能な打撃応答試験機および打撃応答試験方法を
提供する。 【解決手段】 筒状の本体５に圧縮バネ１０を介して打
撃ハンマー４を当該本体５の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方
向）に弾性的に進退自在に取り付ける。打撃ハンマー４
を突出させる駆動ソレノイドを設け、打撃ハンマー４の
打撃前後の速度変化を計測する検出コイル２を設ける。
検出コイル２が計測した速度変化から打撃応答量を算出
して対象物１２の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮強度
など）を求める演算回路基盤を設ける。これにより、打
撃ハンマー４の移動範囲を大きく確保できると同時に、
その打撃力が増大する。
ともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握する
ことが可能な打撃応答試験機および打撃応答試験方法を
提供する。 【解決手段】 筒状の本体５に圧縮バネ１０を介して打
撃ハンマー４を当該本体５の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方
向）に弾性的に進退自在に取り付ける。打撃ハンマー４
を突出させる駆動ソレノイドを設け、打撃ハンマー４の
打撃前後の速度変化を計測する検出コイル２を設ける。
検出コイル２が計測した速度変化から打撃応答量を算出
して対象物１２の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮強度
など）を求める演算回路基盤を設ける。これにより、打
撃ハンマー４の移動範囲を大きく確保できると同時に、
その打撃力が増大する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム、プラスチッ
ク、岩石、コンクリートなど各種材料からなる対象物の
物性を知る打撃応答試験方法と、それを実現するための
打撃応答試験機に関するものである。
ク、岩石、コンクリートなど各種材料からなる対象物の
物性を知る打撃応答試験方法と、それを実現するための
打撃応答試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンクリート製のトンネルや支柱
などの構造物の劣化（き裂など）による重大事故が相次
いで起きている中で、これら構造物を構成している各種
材料の物性を簡便に把握する手法が強く求められてい
る。その代表的な手法としては、特開平１−１０１４４
４号公報に記されているように、円筒状の本体に板バネ
を介して打撃ハンマーを横向き（本体の半径方向）に弾
性的に進退自在に取り付けた打撃応答試験機を用意し、
この打撃応答試験機の打撃ハンマーで対象物を打撃し、
その打撃前後の速度および加速度から打撃応答量を算出
し、その打撃応答量から対象物の力学的特性（弾性係
数、一軸圧縮強度など）を求める手法が提案されてい
る。
などの構造物の劣化（き裂など）による重大事故が相次
いで起きている中で、これら構造物を構成している各種
材料の物性を簡便に把握する手法が強く求められてい
る。その代表的な手法としては、特開平１−１０１４４
４号公報に記されているように、円筒状の本体に板バネ
を介して打撃ハンマーを横向き（本体の半径方向）に弾
性的に進退自在に取り付けた打撃応答試験機を用意し、
この打撃応答試験機の打撃ハンマーで対象物を打撃し、
その打撃前後の速度および加速度から打撃応答量を算出
し、その打撃応答量から対象物の力学的特性（弾性係
数、一軸圧縮強度など）を求める手法が提案されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これでは、対
象物を打撃する打撃ハンマーが横向きに取り付けられて
おり、しかも板バネによって懸架されているため、必然
的に打撃ハンマーの移動量が３〜４mm程度と小さく、そ
の打撃力も弱くならざるを得ない。その結果、対象物の
表面が粗い場合には打撃ハンマーを突出させても対象物
に届かない恐れがあるばかりか、打撃ハンマーの打撃力
が弱いため打撃部近傍の対象物の物性しか把握できず、
対象物の深い箇所の不健全性を見過ごす危険性があっ
た。
象物を打撃する打撃ハンマーが横向きに取り付けられて
おり、しかも板バネによって懸架されているため、必然
的に打撃ハンマーの移動量が３〜４mm程度と小さく、そ
の打撃力も弱くならざるを得ない。その結果、対象物の
表面が粗い場合には打撃ハンマーを突出させても対象物
に届かない恐れがあるばかりか、打撃ハンマーの打撃力
が弱いため打撃部近傍の対象物の物性しか把握できず、
対象物の深い箇所の不健全性を見過ごす危険性があっ
た。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑み、表面が
粗い対象物に対しても打撃ハンマーで対象物を確実に打
撃しうるとともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性
を把握することが可能な打撃応答試験機および打撃応答
試験方法を提供することを目的とする。
粗い対象物に対しても打撃ハンマーで対象物を確実に打
撃しうるとともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性
を把握することが可能な打撃応答試験機および打撃応答
試験方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】まず、本発明のうち請求
項１に係る発明は、筒状の本体（５）を有し、この本体
に圧縮バネ（１０）を介して打撃ハンマー（４）を当該
本体の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に弾性的に進退自在
に取り付け、この打撃ハンマーを突出後退させるハンマ
ー駆動手段（３）を設け、前記打撃ハンマーの打撃前後
の速度変化を計測する速度変化計測手段（２）を設け、
この速度変化計測手段が計測した速度変化から打撃応答
量を算出して対象物の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮
強度など）を求める物性演算手段（６）を設けて構成さ
れる。ここで、ハンマー駆動手段、速度変化計測手段お
よび物性演算手段の代表例としては、それぞれ駆動ソレ
ノイド、検出コイルおよび演算回路基盤を挙げることが
できる。
項１に係る発明は、筒状の本体（５）を有し、この本体
に圧縮バネ（１０）を介して打撃ハンマー（４）を当該
本体の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に弾性的に進退自在
に取り付け、この打撃ハンマーを突出後退させるハンマ
ー駆動手段（３）を設け、前記打撃ハンマーの打撃前後
の速度変化を計測する速度変化計測手段（２）を設け、
この速度変化計測手段が計測した速度変化から打撃応答
量を算出して対象物の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮
強度など）を求める物性演算手段（６）を設けて構成さ
れる。ここで、ハンマー駆動手段、速度変化計測手段お
よび物性演算手段の代表例としては、それぞれ駆動ソレ
ノイド、検出コイルおよび演算回路基盤を挙げることが
できる。
【０００６】また、本発明のうち請求項２に係る発明
は、上記打撃応答試験機（１）を用いて打撃応答試験を
行う際に、打撃ハンマー（４）を本体（５）の軸心方向
に弾性的に突出させて対象物（１２）を打撃し、この打
撃ハンマーの挙動を加速度波形および速度波形として表
示し、これら加速度波形、速度波形から打撃応答量を算
出し、この打撃応答量から前記対象物の力学的特性を求
めるようにして構成される。
は、上記打撃応答試験機（１）を用いて打撃応答試験を
行う際に、打撃ハンマー（４）を本体（５）の軸心方向
に弾性的に突出させて対象物（１２）を打撃し、この打
撃ハンマーの挙動を加速度波形および速度波形として表
示し、これら加速度波形、速度波形から打撃応答量を算
出し、この打撃応答量から前記対象物の力学的特性を求
めるようにして構成される。
【０００７】さらに、本発明のうち請求項３に係る発明
は、対象物（１２）の種類に応じて打撃ハンマー（４）
の質量およびハンマー駆動手段（３）の駆動エネルギー
を調整して構成される。
は、対象物（１２）の種類に応じて打撃ハンマー（４）
の質量およびハンマー駆動手段（３）の駆動エネルギー
を調整して構成される。
【０００８】これらの構成を採用することにより、打撃
ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、その
打撃力が増大するように作用する。
ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、その
打撃力が増大するように作用する。
【０００９】なお、括弧内の符号は図面において対応す
る要素を表す便宜的なものであり、したがって、本発明
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこ
とは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
る要素を表す便宜的なものであり、したがって、本発明
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこ
とは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る打撃応答試験機
の一実施形態を示す半断面図、図２は図１に示す打撃応
答試験機のシステム構成図、図３は打撃応答波形を示す
グラフである。
基づいて説明する。図１は本発明に係る打撃応答試験機
の一実施形態を示す半断面図、図２は図１に示す打撃応
答試験機のシステム構成図、図３は打撃応答波形を示す
グラフである。
【００１１】この打撃応答試験機１は、図１に示すよう
に、円筒状の本体５を有しており、本体５内には圧縮バ
ネ１０を介して打撃ハンマー４が本体５の軸心方向（矢
印Ａ、Ｂ方向）に所定の移動量（例えば、１０〜１５m
m）だけ弾性的に進退自在に取り付けられている。打撃
ハンマー４の周囲には３個のスペーサ８が円周上に本体
５に配設されており、本体５内には、打撃ハンマー４を
突出後退させるハンマー駆動手段として駆動ソレノイド
３が組み込まれている。また、打撃ハンマー４のほぼ中
央部には永久磁石９が埋め込まれており、永久磁石９の
周囲には速度変化計測手段として検出コイル２が添設さ
れている。さらに、本体５内には物性演算手段として演
算回路基盤６が格納されている。
に、円筒状の本体５を有しており、本体５内には圧縮バ
ネ１０を介して打撃ハンマー４が本体５の軸心方向（矢
印Ａ、Ｂ方向）に所定の移動量（例えば、１０〜１５m
m）だけ弾性的に進退自在に取り付けられている。打撃
ハンマー４の周囲には３個のスペーサ８が円周上に本体
５に配設されており、本体５内には、打撃ハンマー４を
突出後退させるハンマー駆動手段として駆動ソレノイド
３が組み込まれている。また、打撃ハンマー４のほぼ中
央部には永久磁石９が埋め込まれており、永久磁石９の
周囲には速度変化計測手段として検出コイル２が添設さ
れている。さらに、本体５内には物性演算手段として演
算回路基盤６が格納されている。
【００１２】打撃応答試験機１は以上のような構成を有
するので、この打撃応答試験機１を用いて対象物の物性
を把握する際には次の手順による。
するので、この打撃応答試験機１を用いて対象物の物性
を把握する際には次の手順による。
【００１３】まず、実際の打撃応答試験に先立ち、対象
物の種類に応じて打撃ハンマー４の質量および駆動ソレ
ノイド３の駆動電圧、すなわちハンマー駆動手段の駆動
エネルギーを調整しておく。例えば、コンクリート材料
において、人工的なき裂を任意の深さに設けたサンプル
を用いて実験を行った結果、深さ２０cm下のき裂の存在
による対象物の打撃応答量の変化を求めるためには、２
００ｇの質量のものを約０．６Ｊのエネルギーで打撃す
れば良いことが判った。したがって、コンクリート材料
の評価を行なう試験の場合には、これに基づいて打撃ハ
ンマー部の設計を行なっている。
物の種類に応じて打撃ハンマー４の質量および駆動ソレ
ノイド３の駆動電圧、すなわちハンマー駆動手段の駆動
エネルギーを調整しておく。例えば、コンクリート材料
において、人工的なき裂を任意の深さに設けたサンプル
を用いて実験を行った結果、深さ２０cm下のき裂の存在
による対象物の打撃応答量の変化を求めるためには、２
００ｇの質量のものを約０．６Ｊのエネルギーで打撃す
れば良いことが判った。したがって、コンクリート材料
の評価を行なう試験の場合には、これに基づいて打撃ハ
ンマー部の設計を行なっている。
【００１４】次に、図２に示すように、打撃応答試験機
１に電源１３を接続した後、図１に示すように、打撃応
答試験機１のスペーサ８を対象物１２の表面に当接させ
て支持した状態で、駆動ソレノイド３に所定の駆動電圧
を印加する。すると、打撃ハンマー４は対象物１２側に
突出して対象物１２の表面を打撃した後、圧縮バネ１０
に押圧されて元の位置まで後退するため、この打撃ハン
マー４の動きに伴って永久磁石９が動き、検出コイル２
に誘導起電圧が生じる。そして、この誘導起電圧は永久
磁石９の速度に比例するため、誘導起電圧を連続的に観
測することにより、打撃ハンマー４の打撃前後の速度変
化を捉える。さらに、演算回路基盤６は、この速度変化
を微分して加速度変化を求めた後、図３に示すように、
速度波形と加速度波形から打撃応答量（加速度波形の最
大値Ｐmax をパルス幅Ｗで除し、さらに打撃ハンマー４
の初速度Ｖ0 で除した値）を算出し、この打撃応答量か
ら前記対象物の力学的特性を求める。
１に電源１３を接続した後、図１に示すように、打撃応
答試験機１のスペーサ８を対象物１２の表面に当接させ
て支持した状態で、駆動ソレノイド３に所定の駆動電圧
を印加する。すると、打撃ハンマー４は対象物１２側に
突出して対象物１２の表面を打撃した後、圧縮バネ１０
に押圧されて元の位置まで後退するため、この打撃ハン
マー４の動きに伴って永久磁石９が動き、検出コイル２
に誘導起電圧が生じる。そして、この誘導起電圧は永久
磁石９の速度に比例するため、誘導起電圧を連続的に観
測することにより、打撃ハンマー４の打撃前後の速度変
化を捉える。さらに、演算回路基盤６は、この速度変化
を微分して加速度変化を求めた後、図３に示すように、
速度波形と加速度波形から打撃応答量（加速度波形の最
大値Ｐmax をパルス幅Ｗで除し、さらに打撃ハンマー４
の初速度Ｖ0 で除した値）を算出し、この打撃応答量か
ら前記対象物の力学的特性を求める。
【００１５】このとき、対象物１２を打撃する打撃ハン
マー４が本体５の軸心方向に進退自在に取り付けられて
おり、しかも圧縮バネ１０によって懸架されているの
で、打撃ハンマー４の移動範囲を大きく確保できると同
時に、その打撃力を増大させることができる。したがっ
て、たとえ対象物１２の表面が粗くても打撃ハンマー４
でこの対象物１２を確実に打撃することができるととも
に、対象物１２の深い箇所も含めた不健全性を把握する
ことが可能となる。
マー４が本体５の軸心方向に進退自在に取り付けられて
おり、しかも圧縮バネ１０によって懸架されているの
で、打撃ハンマー４の移動範囲を大きく確保できると同
時に、その打撃力を増大させることができる。したがっ
て、たとえ対象物１２の表面が粗くても打撃ハンマー４
でこの対象物１２を確実に打撃することができるととも
に、対象物１２の深い箇所も含めた不健全性を把握する
ことが可能となる。
【００１６】なお、こうして求めた力学的特性のデータ
は、図２に示すように、磁気ディスクなどの記録媒体１
４を介してパーソナルコンピュータ１５に保存しておけ
ば、事後のデータ整理をパーソナルコンピュータ１５で
容易に行うことができる。
は、図２に示すように、磁気ディスクなどの記録媒体１
４を介してパーソナルコンピュータ１５に保存しておけ
ば、事後のデータ整理をパーソナルコンピュータ１５で
容易に行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
打撃ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、
その打撃力が増大することから、表面が粗い対象物に対
しても打撃ハンマーで対象物を確実に打撃しうるととも
に、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握すること
が可能な打撃応答試験機および打撃応答試験方法を提供
することができる。
打撃ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、
その打撃力が増大することから、表面が粗い対象物に対
しても打撃ハンマーで対象物を確実に打撃しうるととも
に、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握すること
が可能な打撃応答試験機および打撃応答試験方法を提供
することができる。
【図１】本発明に係る打撃応答試験機の一実施形態を示
す半断面図である。
す半断面図である。
【図２】図１に示す打撃応答試験機のシステム構成図で
ある。
ある。
【図３】打撃応答波形を示すグラフである。
１……打撃応答試験機
２……検出コイル（速度変化計測手段）
３……駆動ソレノイド（ハンマー駆動手段）
４……打撃ハンマー
５……本体
６……演算回路基盤（物性演算手段）
８……スペーサ
９……永久磁石
１０……圧縮バネ
１２……対象物
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 安田 登
神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号
東京電力株式会社内
(72)発明者 関根 裕治
群馬県高崎市新町６の19 東京電力株式会
社内
(72)発明者 河原 忠弘
神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号
東京電力株式会社内
(72)発明者 菊地 宏吉
東京都台東区東上野３丁目３番３号 東電
設計株式会社内
(72)発明者 岡 信彦
東京都台東区東上野３丁目３番３号 東電
設計株式会社内
(72)発明者 野田 道夫
東京都台東区東上野３丁目３番３号 東電
設計株式会社内
(72)発明者 水戸 義忠
京都府京都市左京区吉田本町 京都大学大
学院 工学研究科（資源工学専攻）内
(72)発明者 荘司 泰敬
茨城県つくば市御幸が丘43番地 応用地質
株式会社内
Ｆターム(参考） 2G061 AA13 AB04 BA03 BA07 CA08
DA01 DA12 EA10 EB06 EC02
Claims (3)
- 【請求項１】 筒状の本体（５）を有し、 この本体に圧縮バネ（１０）を介して打撃ハンマー
（４）を当該本体の軸心方向に弾性的に進退自在に取り
付け、 この打撃ハンマーを突出後退させるハンマー駆動手段
（３）を設け、 前記打撃ハンマーの打撃前後の速度変化を計測する速度
変化計測手段（２）を設け、 この速度変化計測手段が計測した速度変化から打撃応答
量を算出して対象物の力学的特性を求める物性演算手段
（６）を設けたことを特徴とする打撃応答試験機。 - 【請求項２】 請求項１に記載の打撃応答試験機（１）
を用いて打撃応答試験を行う際に、 打撃ハンマー（４）を本体（５）の軸心方向に弾性的に
突出させて対象物（１２）を打撃し、 この打撃ハンマーの挙動を加速度波形および速度波形と
して表示し、 これら加速度波形、速度波形から打撃応答量を算出し、 この打撃応答量から前記対象物の力学的特性を求めるよ
うにしたことを特徴とする打撃応答試験方法。 - 【請求項３】 対象物（１２）の種類に応じて打撃ハン
マー（４）の質量およびハンマー駆動手段（３）の駆動
エネルギーを調整することを特徴とする請求項２に記載
の打撃応答試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015254A JP4032757B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 打撃応答試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015254A JP4032757B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 打撃応答試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003215008A true JP2003215008A (ja) | 2003-07-30 |
| JP4032757B2 JP4032757B2 (ja) | 2008-01-16 |
Family
ID=27651705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002015254A Expired - Fee Related JP4032757B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 打撃応答試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4032757B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014510259A (ja) * | 2010-12-17 | 2014-04-24 | ザ ゲイツ コーポレイション | 可撓性複合材料の非破壊試験 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108801819B (zh) * | 2018-06-07 | 2020-12-22 | 铜陵有色金神耐磨材料有限责任公司 | 钢球撞击试验机 |
-
2002
- 2002-01-24 JP JP2002015254A patent/JP4032757B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014510259A (ja) * | 2010-12-17 | 2014-04-24 | ザ ゲイツ コーポレイション | 可撓性複合材料の非破壊試験 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4032757B2 (ja) | 2008-01-16 |
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