JP2005233910A

JP2005233910A - 衝撃試験機

Info

Publication number: JP2005233910A
Application number: JP2004046890A
Authority: JP
Inventors: Mitsuya Uchida; 満哉内田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトを試験体に衝突させ得ること。
【解決手段】この衝撃試験機１は、ウェイトＷを試験体Ｔに衝突させることにより試験体の耐衝撃特性を測定する。この衝撃試験機１は、ウェイトＷを加速させる加速手段２を含み構成され、且つ、前記加速手段２によりウェイトＷを加速させつつ落下させて試験体Ｔに衝突させることを特徴とする。これにより、低い落下高さから高い衝突速度でウェイトを試験体に衝突させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、衝撃試験機に関し、さらに詳しくは、低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトを試験体に衝突させ得る衝撃試験機に関する。

従来の衝撃試験機には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の衝撃試験機は、ウェイトを落下させて試験体に衝突させることにより試験体の耐衝撃性を測定する構成を採り、ウェイトの落下高さの調整により必要な衝突速度を得ていた。

しかしながら、従来の衝撃試験機では、ウェイトを落下させ得る高さとの関係からウェイトの衝突速度に限界があった。例えば、時速１００［Ｋｍ／ｈ］にてウェイトを試験体に衝突させる場合、約４０［ｍ］の高さからウェイトを落下させる必要がある。

特開平０９−８９７５７号公報

そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトを試験体に衝突させ得る衝撃試験機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる衝撃試験機は、ウェイトを試験体に衝突させることにより試験体の耐衝撃特性を測定する衝撃試験機において、ウェイトを加速させる加速手段を含み構成され、且つ、前記加速手段によりウェイトを加速させつつ落下させて試験体に衝突させることを特徴とする。

この衝撃試験機では、ウェイトＷを加速させつつ落下させる構成を有する。これにより、低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトＷを試験体Ｔに衝突させ得る利点がある。なお、加速手段には、例えば、油、水、空気その他の駆動流体を用いて駆動されるアクチュエータや、爆薬の爆発力を駆動力とするカタパルト等が含まれる。

また、この発明にかかる衝撃試験機は、前記加速手段が、ウェイトを押し出して加速させるピストンと、前記ピストンを収容するシリンダとを含み成ると共に、前記シリンダ内であって前記ピストンの上流側および下流側に充填された駆動流体の圧力差を用いて前記ピストンを駆動させるアクチュエータであり、前記シリンダ内に駆動流体を供給するポンプと、駆動流体を加圧するアキュムレータと、駆動流体の流量を調整するコントロールバルブとをさらに含み、且つ、前記コントロールバルブが前記シリンダ内の駆動流体の流量を調整することにより、前記ピストンの駆動速度が制御される。

この衝撃試験機では、加速手段がピストンおよびシリンダから成るアクチュエータにより構成され、このシリンダ内の駆動流体の流量をコントロールバルブが調整することにより前記ピストンの駆動速度を制御する構成を採る。これにより、ウェイトの加速度を調整できるので、ウェイトＷの衝突速度を正確に制御できる利点がある。

また、この発明にかかる衝撃試験機は、前記コントロールバルブが、前記シリンダ内の駆動流体の流量を前記ピストンの下流側にて調整する。

この発明では、シリンダ内の駆動流体の流量をピストンの下流側にて調整する構成を採る。かかる構成では、ピストンの上流側にて駆動流体の流量を調整する構成と比較して、より容易にピストンを駆動できるので、より正確にウェイトの衝突速度を制御できる利点がある。

また、この発明にかかる衝撃試験機は、前記ピストンが、片ロッド構造を有すると共にこのロッドを前記シリンダ内にて下流側に向けて配置され、且つ、前記コントロールバルブが、前記シリンダ内の駆動流体の流量を前記ピストンのロッド側にて調整する。

この発明では、ピストンが片ロッド構造を有すると共にこのロッドをシリンダ内にて下流側に向けて配置されており、且つ、このロッド側にて駆動流体の流量調整を行うことにより、ピストンの駆動速度を制御する構成を採る。かかる構成では、ロッドの体積により調整すべき駆動流体の流量が上流側よりも少ないので、ウェイトの衝突速度をより正確に制御できる利点がある。

また、この発明にかかる衝撃試験機は、前記加速手段は、ウェイトの保持および保持の解除が可能な保持手段を有し、且つ、前記保持手段によりウェイトを保持しつつ加速させると共にその保持を解除してウェイトを試験体に衝突させる。

この発明では、保持手段によりウェイトを保持しつつ加速させてその保持を解除し、ウェイトを加速手段から分離した状態にて試験体に衝突させる。かかる構成では、ウェイトを保持したまま試験体に衝突させる構成と比較して、加速手段がウェイトを押し込むことによる余分な外力を除外できるので、ウェイトの衝突エネルギーを正確に計測できる利点がある。

また、この発明にかかる衝撃試験機は、前記加速手段が、ウェイトを保持する保持手段を有し、且つ、前記保持手段によりウェイトを保持しつつ加速させて前記試験体に衝突させる。

この発明では、ウェイトを保持したまま試験体に衝突させる構成を採る。かかる構成では、１［Ｇ］以下の加速度でウェイトを加速させ得るので、ウェイトＷを低速にて試験体に衝突させ得る利点がある。

また、この発明にかかる衝撃試験機は、前記加速手段が、油圧式のアクチュエータである。

この発明では、加速手段が油圧式のアクチュエータにより構成される。かかる構成では、空圧式の場合と比較して駆動流体の圧縮率による誤差が小さいので、ウェイトの衝突速度をより正確に調整できる利点がある。

この発明にかかる衝撃試験機によれば、ウェイトＷを加速させつつ落下させる構成を有するので、低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトＷを試験体Ｔに衝突させ得る利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施例の構成要素には、当業者が置換可能且つ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。

図１および図２は、この発明の実施例にかかる衝撃試験機を示す構成図（図１）および機能説明図（図２）である。この衝撃試験機１は、ウェイトＷを試験体Ｔに衝突させることにより、試験体Ｔの耐衝撃特性を測定する試験機である。この衝撃試験機１では、ウェイトＷを加速させて落下させることにより、低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトＷを試験体Ｔに衝突させ得る点に特徴を有する。

この衝撃試験機１は、加速手段２と、ポンプ３と、アキュムレータ４と、コントロールバルブ５と、駆動油槽６と、ストッパ７とを含み構成される。加速手段２は、油圧式のアクチュエータであり、シリンダ２１およびピストン２２を含み構成される。加速手段２のピストン２２は、片ロッド構造を有し、ロッドの先端を鉛直下方に向けつつシリンダ２１内に収容される。

また、ピストン２２（ロッド）の先端には、保持手段２３が設けられている。この保持手段２３は、ピストン２２の先端にてウェイトＷを保持し、また、その保持を解除してウェイトＷを切り離す機能を有する。また、保持手段２３は、加速手段２外部の制御部（図示省略）により、ウェイトＷの保持および切り離しの切り替え、並びに、ウェイトＷの切り離しタイミングを制御される。なお、かかる保持手段２３としては、例えば、電磁石によりウェイトＷを吸着および分離する構成や、握持構造ないしは開閉構造によりウェイトＷを保持および開放する構成がある。

ポンプ３は、駆動油槽６から駆動油（駆動流体）を組み上げて加速手段２のシリンダ２１内に充填する。この駆動油は、シリンダ２１内にてピストン２２の上流側および下流側の双方に供給されて充填される。アキュムレータ４は、加速手段２の上流側に設けられており、ピストン２２の上流側に充填される駆動油を加圧する。コントロールバルブ５は、加速手段２の下流側（ピストン２２の下流側）に設けられており、バルブの開閉制御によってシリンダ２１から排出される駆動油の流量を調整する。ストッパ７、７は、ウェイトＷを支持する機能を有し、ウェイトＷが加速手段２に押されて下降するときに、バネ構造により開閉してウェイトＷを落下させる。なお、この衝撃試験機１は、付属的な構成として、ウェイトＷの落下をガイドするスライダと、ウェイトＷの速度を計測する計測器とウェイトＷを停止させるダンパーとを有する（図示省略）。

この衝撃試験機１において、初期状態では、加速手段２のピストン２２がシリンダ２１内にて静止している。そして、シリンダ２１内には、ポンプ３によってピストン２２の上流側および下流側に駆動油が充填されている。また、ピストン２２上流側の駆動油がアキュムレータ４によって所定圧力に加圧されている。また、コントロールバルブ５が、そのバルブを閉止している。

次に、駆動状態では、コントロールバルブ５が開放されて、ピストン２２下流側の駆動油がシリンダ２１内から排出される。すると、ピストン２２が駆動油の圧力差により上流側から下流側に押されてシリンダ２１内を下降し、ロッドの先端にてウェイトＷを押し込む。このとき、ストッパ７が外れてウェイトＷを開放し、また、加速手段２の保持手段２３が解除されてウェイトＷを切り離す。これにより、ウェイトＷが、自重と押し込みによる外力により加速しつつ落下して試験体Ｔに衝突する。

この衝撃試験機１によれば、加速手段２を用いてウェイトＷを加速させて落下させることにより、低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトＷを試験体Ｔに衝突させ得る利点がある。また、この衝撃試験機１によれば、ウェイトＷの落下高さを低減できるので装置を小型化できる利点がある。

なお、この衝撃試験機１では、コントロールバルブ５にて駆動油の流量を調整することにより、ピストン２２の下降速度を任意且つ正確に制御できる。具体的には、駆動油の流量を大きくすることによりピストン２２の下降速度を高めることができる。これらにより、ウェイトＷの加速度を調整できるので、ウェイトＷの衝突速度を任意且つ正確に制御できる利点がある。

また、この衝撃試験機１では、コントロールバルブ５が加速手段２の下流側に設けられており、加速手段２の出口側（ピストン２２の下流側）にて駆動油の流量を調整することによりピストン２２の下降速度を制御する構成を採る（メーターアウト）。したがって、加速手段２の入口側（ピストン２２の上流側）にて駆動油の流量を調整する構成（メーターイン）と比較して、より容易にピストン２２を駆動できるので、より正確にウェイトＷの衝突速度を制御できる利点がある。しかし、これに限らず、衝撃試験機１は、メーターイン構造により構成されても良い。

また、この衝撃試験機１では、ピストン２２が片ロッド構造を有すると共にロッドを下流側に向けてシリンダ２１内に設置される（図１および図２参照）。かかる構成では、ロッドの体積によって、ピストン２２下流側の流体量（駆動油の量）が上流側よりも少なくなっている。したがって、この衝撃試験機１では、コントロールバルブ５がかかる少ない流体量によりピストン２２の下降速度を調整するので、ウェイトＷの衝突速度をより正確に制御できる利点がある。また、調整すべき駆動油の流量が少ないので、コントロールバルブ５を小型化できる利点がある。

また、この衝撃試験機１では、アキュムレータ４により駆動油の圧力を高めてピストン２２の下降速度をより速くできる。これにより、ウェイトＷの衝突速度をより高め得る利点がある。また、駆動油の圧力を高めた状態では、コントロールバルブ５での流量制御により、より幅広い範囲にてウェイトＷの衝突速度を形成できる。これにより、多様な試験状況を実現できる利点がある。

また、この衝撃試験機１では、保持手段２３の制御によって、加速手段２からのウェイトＷの切り離し位置（切り離しタイミング）を調整できる。かかる構成によれば、目標とする衝突速度に応じてウェイトＷの切り離し位置を制御することにより、任意の衝突速度を形成できる利点がある。また、上記したコントロールバルブ５による流量制御との併用により、より多様且つ正確にウェイトＷの衝突速度を制御できる利点がある。

また、この衝撃試験機１では、加速されたウェイトＷを加速手段２（ピストン２２のロッド先端）から切り離して試験体Ｔに衝突させる構成を採る。かかる構成では、ウェイトＷを保持したまま試験体Ｔに衝突させる構成と比較して、加速手段２がウェイトＷを押し込むことによる余分な外力を除外できるので、ウェイトＷの衝突エネルギーを正確に計測できる利点がある。しかし、これに限らず、衝撃試験機１は、ウェイトＷを保持したまま試験体Ｔに衝突させる構成を採っても良い。すなわち、衝撃試験機１は、ウェイトＷを加速手段２により加速させつつ、保持手段２３により保持したまま途中で切り離すことなく試験体Ｔに衝突させる構成を採っても良い（図示省略）。これにより、ウェイトＷの切り離しタイミングの制御が不要となるので、より正確な衝突速度にてウェイトＷを試験体Ｔに衝突させ得る利点がある。また、かかる構成では、例えば、１［Ｇ］以下の加速度でウェイトＷを加速させて、低速で試験体Ｔに衝突させることもできる。すなわち、自由落下以下の加速度にてウェイトＷを加速させて、試験体Ｔに衝突させることができる。これにより、また、低速での衝突試験を行える利点がある。

また、この衝撃試験機１では、加速手段２が油圧式のアクチュエータにより構成されるが、これは、空圧式の場合と比較して駆動流体の圧縮率による誤差が小さいので、ウェイトＷの衝突速度をより正確に調整できる点で好ましい。しかし、これに限らず、加速手段２は、空気や水を駆動流体として用いて構成されても良い。また、加速手段２は、カタパルト方式のように爆薬を用いた構成を採っても良い。

また、この衝撃試験機１では、ウェイトＷの衝突速度を容易に高め得るので、自動車の衝突試験のように高速度（例えば１００［ｋｍ／ｈ］）にてウェイトＷを試験体Ｔに衝突させる用途に好適である。

以上のように、本発明にかかる衝撃試験機は、低い落下高さから高い衝突速度にてウェイトを試験体に衝突させ得る点で有用である。

この発明の実施例にかかる衝撃試験機を示す構成図である。この発明の実施例にかかる衝撃試験機を示す機能説明図である。

符号の説明

１衝撃試験機
２加速手段
３ポンプ
４アキュムレータ
５コントロールバルブ
６駆動油槽
７ストッパ
２１シリンダ
２２ピストン
２３保持手段
Ｔ試験体
Ｗウェイト

Claims

ウェイトを試験体に衝突させることにより試験体の耐衝撃特性を測定する衝撃試験機において、
ウェイトを加速させる加速手段を含み構成され、且つ、前記加速手段によりウェイトを加速させつつ落下させて試験体に衝突させることを特徴とする衝撃試験機。
前記加速手段が、ウェイトを押し出して加速させるピストンと、前記ピストンを収容するシリンダとを含み成ると共に、前記シリンダ内であって前記ピストンの上流側および下流側に充填された駆動流体の圧力差を用いて前記ピストンを駆動させるアクチュエータであり、
前記シリンダ内に駆動流体を供給するポンプと、駆動流体を加圧するアキュムレータと、駆動流体の流量を調整するコントロールバルブとをさらに含み、且つ、
前記コントロールバルブが前記シリンダ内の駆動流体の流量を調整することにより、前記ピストンの駆動速度が制御される請求項１に記載の衝撃試験機。
前記コントロールバルブが、前記シリンダ内の駆動流体の流量を前記ピストンの下流側にて調整する請求項２に記載の衝撃試験機。
前記ピストンが、片ロッド構造を有すると共にこのロッドを前記シリンダ内にて下流側に向けて配置され、且つ、
前記コントロールバルブが、前記シリンダ内の駆動流体の流量を前記ピストンのロッド側にて調整する請求項２に記載の衝撃試験機。
前記加速手段は、ウェイトの保持および保持の解除が可能な保持手段を有し、且つ、前記保持手段によりウェイトを保持しつつ加速させると共にその保持を解除してウェイトを試験体に衝突させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。
前記加速手段が、ウェイトを保持する保持手段を有し、且つ、
前記保持手段によりウェイトを保持しつつ加速させて前記試験体に衝突させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。
前記加速手段が、油圧式のアクチュエータである請求項１〜６のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。