JP2004333143A

JP2004333143A - 衝撃試験機およびその設置構造

Info

Publication number: JP2004333143A
Application number: JP2003125054A
Authority: JP
Inventors: Terutsugu Matsubara; 輝次松原; Tadaoki Takii; 忠興瀧井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】試験機を構成する各装置に伝わる振動を軽減する。
【解決手段】油圧シリンダ１２および環境槽１３を有する試験機本体１０は、防振装置６０を介して床面に設置されている。環境槽１３の温度を調節する冷熱源装置３０は、本体１０とは別に床面に設置されるとともに、環境槽１３と送気／排気用のフレキシブルダクト７１で接続されている。油圧シリンダ１３の油圧源２０も本体１０とは別に床面に設置され、本体１０，冷熱源装置３０および油圧源２０に電源を供給する電源装置４０もまた本体１０とは別に床面に設置される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験片に衝撃を与えて試験片の衝撃破壊特性等を得る衝撃試験機およびその設置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衝撃試験機では、油圧シリンダにより試験治具を高速で試験片に衝突させて破壊し、その衝突時のデータから試験片の衝撃破壊特性等を得る（例えば、特許文献１参照）。特に温度環境に応じた衝撃特性を調べる環境試験を行う場合には、試験片を環境槽（恒温槽）内に置き、冷熱源装置で槽内温度を制御つつ試験を行う。上記環境槽や油圧シリンダを含む試験機本体、冷熱源装置、油圧シリンダ駆動用の油圧源および電源装置は一体化されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−５４２９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとき衝撃試験では、試験治具を高速で駆動して試験片に衝突させるため、衝突時に本体に発生する振動は大きく、特に試験治具の速度が１０ｍ／ｓを超えた速度、例えば２０ｍ／ｓに達すると、周囲に与える振動の影響はかなり大きくなる。また本体に発生する振動は、本体のみならず、本体と一体化された油圧源、電源装置および冷熱源装置にも直接及ぶため、本体や各装置を構成する各部品の耐震強度を高める必要があり、コストアップとなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、試験機を構成する各装置に伝わる振動を軽減した衝撃試験機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る衝撃試験機は、油圧シリンダおよび環境槽を有して床面に設置され、油圧シリンダにより試験治具を駆動して環境槽内の試験片に衝撃を与える試験機本体と、本体と床面との間に設けられ、本体の振動を吸収する防振装置と、本体とは別に床面に設置されるとともに、環境槽と送気／排気用のフレキシブルダクトで接続され、フレキシブルダクトを介して環境槽内の温度を調節する冷熱源装置と、本体とは別に床面に設置され、油圧シリンダに油圧を供給する油圧源と、本体とは別に床面に設置され、本体，冷熱源装置および油圧源に電源を供給する電源装置とを具備する。
本発明に係る衝撃試験機の設置構造は、請求項１の衝撃試験機の防振装置を床面に固定しないようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図５により本発明の一実施の形態を説明する。
本実施形態の衝撃試験機は、図１に示すように試験機本体１０と、油圧源２０と、冷熱源装置３０と、電源装置４０と、制御装置５０とを有する。
【０００８】
試験機本体（以下、単に本体と呼ぶ）１０は、基台１１上に支持された油圧シリンダ１２や、試験片ＴＰ（図３）が挿入される環境槽１３の他、試験速度を制御するための不図示の油圧サーボ弁や、油圧シリンダ１２を高速駆動するための油圧を蓄えるアキュムレータ等が一体化されて成る。油圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａには、試験治具としてのポンチ１４が装着され、油圧シリンダ１２を高速駆動してポンチ１４を試験片ＴＰに衝突させることで試験片ＴＰに衝撃力が与えられる。油圧シリンダ１２を駆動するための油圧を発生する油圧源２０は、油圧ポンプを含み、本体１０とは別に床面に設置され、油圧ホースを介して本体１０内の油圧回路に接続される。
【０００９】
本体１０は、基台１１の脚１１ａに固着された防振装置６０を介して床面に設置される。図２に示すように、防振装置６０は、円筒状の容器６１内に複数の皿ばね６２を収容して上板６３で覆い、上部の皿ばね６２から突設された取付ボルト６４を上板６３に貫通させて構成される。ボルト６４の先端を基台１１の脚１１ａに通し、ナット６５で締結することで防振装置６０が脚１１ａに一体化される。防振装置６０は複数（例えば、４本の）の脚１１ａの全てに取り付けられ、これにより本体１０が床面に防振支持される。いずれの防振装置６０も床面には固定されていない。本体１０に振動が生ずると、それに応じて皿ばね６２が撓み、上板６３が容器６１に対して上下動することで振動を吸収する。
【００１０】
図３〜図５は環境槽１３の構造を示している。環境槽１３には、一側面に送気口１３ａと排気口１３ｂとが設けられ、これらが送気／排気用のフレキシブルダクト７１（図１）により冷熱源装置３０と接続されている。本実施形態では、フレキシブルダクト７１として蛇腹を用いている。冷熱源装置３０は、フレキシブルダクト７１を介して環境槽１３内の温度を調節するもので、本体１０とは別に床面に設置されている。
【００１１】
また環境槽１３には、前面のほぼ全体を開閉する大扉１３ｃが設けられるとともに、大扉１３ｃに設けられた開口ＯＰを開閉するための小扉１３ｄが設けられている。１３ｅは内部監視用の窓である。環境槽１３内には、試験に供される試験片ＴＰが載置される試験片受け８１が設けられるとともに、複数の試験片ＴＰをストックしておくための上下の試験片収容カセット８２Ｕ，８２Ｌが２箇所づつ設けられる。小扉１３ｄにて開閉される開口ＯＰには、例えばシリコンゴムから成る複数の短冊状のカーテン８３が下げられ、これにより小扉１３ｄを開放したときの槽内温度の変化を最小限に抑えることができる。
【００１２】
なお上記扉１３ｃ，１３ｄを開放すると自動的に油圧ポンプが停止し、また油圧ポンプの吐出圧力が低下すると、油圧シリンダ１２のピストンの落下を防止する機構が自動的に作動するようになっている。
【００１３】
図１において、電源装置４０は、上述した本体１０、油圧源２０、冷熱源装置３０等に電源を供給するもので、これも本体１０とは別に床面に設置される。制御装置５０は、コンピュータやディスプレイ装置、プリンタなどから成り、試験条件や試験開始の指示を送ったり、試験結果を分析したりする。制御装置５０もまた、支持台５１を介して本体１０とは別に床面に設置される。
【００１４】
以上のように構成された衝撃試験機において、温度環境試験を行うには、環境槽１３内の試験片受け８１に試験片ＴＰを載置し、冷熱源装置３０により環境槽１３内を所定の温度に制御する。この状態で油圧源２０やサーボ弁等を作動させて本体１０の油圧シリンダ１２を駆動し、ポンチ１４を試験片ＴＰに衝突させて衝撃を与える。そのときの衝撃荷重やピストンロッド１２ａのストロークが本体１０に設けられた不図示の検出器で検出され、制御装置５０は、それらの検出結果に基づいて試験片ＴＰの衝撃破壊特性等を得る。
【００１５】
ところで、ポンチ１４が試験片ＴＰに衝突するときに本体１０に振動が発生するが、その振動は床面との間に設けられた防振装置６０で吸収されるため、本体１０が受ける衝撃力を弱めることができ、また本体１０の振動が床面から周囲に伝達するのも抑制できる。特に防振装置６０は床面には固定されていないので、本体１０の衝撃をより緩和できる。したがって、試験速度が２０ｍ／ｓにも達する高速試験が可能なものであっても、本体１０を構成する各部品の耐震強度をさほど高める必要がなくなり、また周囲への振動による影響も問題ない程度まで軽減することができる。
ここで、上記構成に加え、本体１０の重量を重くして共振点を下げることで、本体１０の振動をより軽減することが可能となる。
【００１６】
さらに本実施形態では、油圧源２０、冷熱源装置３０、電源装置４０および制御装置５０は本体１０とは別に床面に設置されているので、これらの装置２０〜５０が本体１０と一体化されている場合と比べて本体１０から装置２０〜５０に加わる振動は小さくできる。本体１０と装置２０〜５０とは接続部材で互いに接続されてはいるが、油圧源２０と本体１０との接続部材は油圧ホースであり、冷熱源装置３０との同接続部材はフレキシブルダクト７１であり、電源装置４０および制御装置５０との同接続部材は電気コードであり、いずれも振動を吸収し得る可撓性部材であるから、これらの接続部材を介して伝わる振動は小さい。しかも、上述のように本体１０の振動そのものが防振装置６０によってかなり低減されているので、装置２０〜４０に伝わる振動は極めて小さい。したがって、装置１０〜５０を構成する各部品の耐震強度をさほど高める必要がなく、コストダウンが図れる。
【００１７】
因みに、振動の周囲への伝達を抑制する他の方法として、床面に設けた孔の底部にコンクリート等の台座を設け、その上に試験機を固定することが考えられる。この場合は周囲への振動伝達は抑制できるが、試験機に加わる衝撃力は抑制できず、特に従来のように油圧源、冷熱源装置および電源装置が本体と一体化されている場合には、各装置を構成する各部品の耐震強度を大幅に高める必要があり、コストアップとなる。また床面の孔や台座等の設備が必要となるため更なるコストアップを招来する。
【００１８】
上記のような衝撃試験機で連続試験を行うときには、各回の試験が終了する度に環境槽１３の小扉１３ｄを開け、下段の試験片収容カセット８２Ｌから新しい試験片ＴＰを取り出して受け台８１上の試験済み試験片と交換する。試験片収容カセット８２Ｌは環境槽内に設けられているから、新たに試験すべき試験片ＴＰは既に環境温度に近い温度に達しており、以て試験間隔を短縮できる。しかも小扉１３ｄで開閉される開口ＯＰに短冊状のカーテン８３を設けたので、小扉１３ｄの開閉時に槽内温度の変化を最小限に抑制でき、更なる試験間隔の短縮が図れる。
なお、下段の試験片収容カセット８２Ｌに試験片ＴＰのストックがなくなったら、大扉１３ｃを開け、上段の試験片収容カセット８２Ｕから下段のカセット８２Ｌに移せばよい。
【００１９】
なお、本体を支持する防振装置の構造は、上述したような皿ばねを用いたものに限定されず、本体の振動を必要なだけ減ずることができるものであれば他の構造のものでもよく、またその個数も問わない。さらに冷熱源装置と環境槽とを接続するフレキシブルダクトは、蛇腹式のものに限定されず、可撓性材料から成るホースでもよい。また本体および各装置の配置位置も図１の配置に限定されない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、試験機本体を防振装置を介して床面に設置し、かつ冷熱源装置，油圧源および電源装置を試験片本体とは別に床面に設置したので、衝撃試験時の本体の振動を抑制できるとともに、その本体の振動が冷熱源装置，油圧源および電源装置に伝わるのを抑制できる。したがって、本体や各装置を構成する各部品の耐震強度を下げることができ、設計の自由度が増すのに加えて、大幅なコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態における衝撃試験機の全体構成図。
【図２】防振装置の構造を示す断面図。
【図３】環境槽の正面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】大扉の開口に設けた短冊状のカーテンを示す図。
【符号の説明】
１０試験機本体
１２油圧シリンダ
１３環境槽
１３ｃ大扉
１３ｄ小扉
１４ポンチ
２０油圧源
３０冷熱源装置
４０電源装置
５０制御装置
６０防振装置
７１フレキシブルダクト
８２Ｕ，８２Ｌ試験片収容カセット
８３短冊状カーテン
ＯＰ開口
ＴＰ試験片

Claims

油圧シリンダおよび環境槽を有して床面に設置され、前記油圧シリンダにより試験治具を駆動して前記環境槽内の試験片に衝撃を与える試験機本体と、該本体と床面との間に設けられ、本体の振動を吸収する防振装置と、前記本体とは別に床面に設置されるとともに、前記環境槽と送気／排気用のフレキシブルダクトで接続され、該フレキシブルダクトを介して環境槽内の温度を調節する冷熱源装置と、前記本体とは別に床面に設置され、前記油圧シリンダに油圧を供給する油圧源と、前記本体とは別に床面に設置され、前記本体，冷熱源装置および油圧源に電源を供給する電源装置とを具備することを特徴とする衝撃試験機。
請求項１の衝撃試験機の防振装置を床面に固定しないことを特徴とする衝撃試験機の設置構造。