JP2006208094A - Impact testing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は試験体に衝撃加速度を付加する衝撃試験装置に関する。 The present invention relates to an impact test apparatus for applying impact acceleration to a test body.
従来、試験体に衝撃加速度を付加する試験を行うためには、図6に従来のサーボ弁制御油圧アクチュエータによる衝撃試験装置の概略構成を示すように、油圧アクチュエータ90の外部に大流量のサーボ弁91を設置し、サーボ弁用の制御装置92によって油圧ポンプ93、アキュムレータ94等からなる油圧源装置95との間で作動油の流入、流出量を制御し、ピストン96を駆動し、ピストン96の先端に試験体97を取り付け、ピストン96の高速駆動による突き出しまたは引き込みによって試験体97に衝撃加速度を付加するか、図示しないが、試験体の落下または油圧アクチュエータによる放出を行い、弾性体に衝突させて衝撃加速度を得るのが一般的であった。
Conventionally, in order to perform a test for applying an impact acceleration to a test body, a large flow rate servo valve is provided outside the
しかし、高応答サーボ弁と油圧アクチュエータの組み合わせによる電磁油圧制御方式は、複雑な波形の衝撃加速度を付加できることから、特開2000−171339公報(特許文献1)に示されるような擬似地震試験装置等としての衝撃試験装置には有効であるが、サーボ弁はそれ自体が複雑な構造を持ち、コストの高いものであり、また、別途制御装置92のコストも加わり装置全体のコストが高くなる問題があった。また、一般にサーボ弁は使用に際し調整に時間を要することが多く、オペレーション上の問題も誘起することが多かった。
However, the electrohydraulic control method using a combination of a high response servo valve and a hydraulic actuator can add a shock acceleration having a complicated waveform, and therefore, a pseudo earthquake test apparatus as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-171339 (Patent Document 1), etc. However, the servo valve has a complicated structure and is expensive, and the cost of the
一方、弾性体との衝突により衝撃加速度を得る方式では、再現性のある任意の加速度を得ることが難しく、また、加速度の範囲も限られたものとなる問題があった。 On the other hand, the method of obtaining the impact acceleration by the collision with the elastic body has a problem that it is difficult to obtain an arbitrary reproducible acceleration and the range of the acceleration is limited.
本発明は、高応答サーボ弁と油圧アクチュエータの組み合わせによる電磁油圧制御方式の複雑な油圧制御によらず、構造簡明で再現性のある任意の衝撃加速度を付加できる衝撃試験装置を提供することを課題とするものである。 It is an object of the present invention to provide an impact test apparatus capable of adding an arbitrary impact acceleration with a simple structure and reproducibility, without using complicated hydraulic control of an electromagnetic hydraulic control system by a combination of a high response servo valve and a hydraulic actuator. It is what.
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の(1)から(10)の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides the following means (1) to (10), and will be described below in the order of the claims.
(1)その第1の手段として、油圧源装置と、同油圧源装置からの作動油で駆動されるピストンロッドを有するアクチュエータとを備え、同ピストンロッドを前方に突き出し動作させた後急速に停止させることで同ピストンロッドに取り付けた試験体に衝撃加速度を与える衝撃試験装置であって、前記アクチュエータは、内部に段付円筒空間を備えたハウジングと、少なくとも一方の端部を同ハウジングから貫通して外部に出し前記試験体を取り付け前記ハウジング内を摺動するピストンを備える前記ピストンロッドとを有し、同ピストンロッドは前記段付円筒空間内にランド部を備え、同ランド部は同ピストンロッドが所定のストローク前方へ突き出した後、前記段付円筒空間の前端側に設けられたオイルクッション室に突入するように構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。 (1) As its first means, a hydraulic power source device and an actuator having a piston rod driven by hydraulic oil from the hydraulic power source device are provided, and the piston rod is pushed forward and then stopped rapidly. An impact test device that applies impact acceleration to a test body attached to the piston rod, wherein the actuator includes a housing having a stepped cylindrical space inside and at least one end thereof penetrating from the housing. And the piston rod having a piston that slides in the housing, the piston rod having a land portion in the stepped cylindrical space, and the land portion having the piston rod. Is projected forward of a predetermined stroke, and then rushes into an oil cushion chamber provided on the front end side of the stepped cylindrical space. That it formed by providing an impact test apparatus according to claim.
(2)第2の手段としては、第1の手段の衝撃試験装置において、前記アクチュエータは弁内蔵型油圧シリンダであって、前記段付円筒空間は、第1のチャンバと、互いに同軸同径で連続し前後摺動する前記ピストンで分けられる第2のチャンバおよび第3のチャンバと、隣り合う前記第1のチャンバと前記第2のチャンバとの間に設けられ第2のチャンバより小径の内径を有する第1の小径部と、前記第3のチャンバの前方の第2の小径部を挟む第4のチャンバと、同第4のチャンバの前方に連続するオイルクッション室を備え、
前記ピストンロッドには前記第2チャンバ内に位置する弁体と前記第4のチャンバ内に位置する前記ランド部を備え、前記弁体は、同ピストンロッドの後退に伴って前記第1の小径部に当接して同第1の小径部を閉じ、同ピストンロッドの前進に伴って同第1の小径部を開く第1の内蔵弁を同第1の小径部とともに形成し、前記第2の小径部の内径は前記第4のチャンバより小径とし、前記ランド部は前記第1の内蔵弁が閉じたとき前記第2の小径部を閉じ、前記内蔵弁が開くとき同第2の小径部を開く第2の内蔵弁を同第2の小径部とともに形成するとともに、同ランド部の外径は前記オイルクッション室内に嵌入可能に設定され、前記第1のチャンバには高圧作動油を供給する油圧源装置を連通し、前記第3のチャンバには切換弁を介して同切換弁の非作動時に同油圧源装置を連通し、且つ同切換弁はその作動時に同第3のチャンバを作動油排出系統に連通するように構成され、
前記第3のチャンバは前記第2の内蔵弁と前記第4のチャンバを介して前記作動油排出系統に連通するように構成され、前記第1のチャンバと前記第3のチャンバとに共に高圧作動油が供給された状態で同第1のチャンバが前記ピストンロッドを前方へ押す力より同第3のチャンバが同ピストンロッドを後方へ押す力が大きくなるように設定されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。
(2) As a second means, in the impact test apparatus of the first means, the actuator is a hydraulic cylinder with a built-in valve, and the stepped cylindrical space has the same diameter as that of the first chamber. A second chamber and a third chamber separated by the piston that slides back and forth continuously, and an inner diameter smaller than that of the second chamber provided between the adjacent first chamber and the second chamber. A first chamber having a first small-diameter portion, a fourth chamber sandwiching a second small-diameter portion in front of the third chamber, and an oil cushion chamber continuous in front of the fourth chamber;
The piston rod includes a valve body located in the second chamber and the land portion located in the fourth chamber, and the valve body is provided with the first small diameter portion as the piston rod moves backward. A first built-in valve that closes the first small-diameter portion in contact with the piston rod and opens the first small-diameter portion as the piston rod advances, together with the first small-diameter portion, and the second small-diameter portion. The inner diameter of the part is smaller than that of the fourth chamber, and the land part closes the second small diameter part when the first built-in valve is closed, and opens the second small diameter part when the built-in valve is opened. The second built-in valve is formed together with the second small-diameter portion, the outer diameter of the land portion is set so as to be fitted into the oil cushion chamber, and a hydraulic pressure source for supplying high-pressure hydraulic oil to the first chamber An apparatus is connected, and the third chamber is connected to a switching valve. Communicate with the hydraulic pressure source device during non-operation of the switching valve, and the switching valve is configured so as to communicate the third chamber when the hydraulic to the hydraulic oil discharged system,
The third chamber is configured to communicate with the hydraulic oil discharge system via the second built-in valve and the fourth chamber, and both the first chamber and the third chamber are operated at high pressure. The first chamber is set so that the force of pushing the piston rod backward by the third chamber is larger than the force of pushing the piston rod forward by the first chamber in a state where oil is supplied. An impact test device is provided.
(3)また、第3の手段として、第2の手段の衝撃試験装置において、前記オイルクッション室は体積を変更して作動油の弾性を設定可能に構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置。 (3) Further, as a third means, in the impact test apparatus of the second means, the oil cushion chamber is configured so that the elasticity of the hydraulic oil can be set by changing the volume. apparatus.
(4)第4の手段として、第2の手段の衝撃試験装置において、前記オイルクッション室は第3の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。 (4) As a fourth means, in the impact test apparatus of the second means, the oil cushion chamber is connected to the hydraulic oil discharge system via a third variable throttle. I will provide a.
(5)第5の手段として、第2ないし第4のいずれかの手段の衝撃試験装置において、前記アクチュエータは前記ピストンが所定のストローク以上前進したとき前記第2のチャンバを作動油排出系統に連通する逃し穴を備え、同逃し穴は前記第1の内蔵弁が閉じられた状態から前記ピストンが所定のストローク前進するまで同ピストンによって閉じられるように設定されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。 (5) As a fifth means, in the impact test apparatus according to any one of the second to fourth means, the actuator communicates the second chamber to the hydraulic oil discharge system when the piston advances by a predetermined stroke or more. An impact test apparatus comprising: a relief hole configured to be closed by the piston from a state in which the first built-in valve is closed until the piston advances a predetermined stroke. I will provide a.
(6)第6の手段として、第5の手段の衝撃試験装置において、前記第1のチャンバは第1の可変絞りを介して前記油圧源装置に連通してなることを特徴とする衝撃試験装置。 (6) As a sixth means, in the impact test apparatus according to the fifth means, the first chamber is communicated with the hydraulic power source device via a first variable throttle. .
(7)第7の手段として、第5の手段の衝撃試験装置において、前記第4のチャンバは第2の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。 (7) As a seventh means, in the impact test apparatus of the fifth means, the fourth chamber is connected to the hydraulic oil discharge system via a second variable throttle, and the impact test is characterized in that Providing equipment.
(8)第8の手段として、第5の手段の衝撃試験装置において、前記第1のチャンバと前記第3のチャンバは第4の可変絞りを介して接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。 (8) As an eighth means, in the impact test apparatus of the fifth means, the first chamber and the third chamber are connected via a fourth variable throttle, and the impact test is characterized in that Providing equipment.
(9)第9の手段として、第1ないし第8のいずれかの手段の衝撃試験装置において、
前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングから突き出す側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。
(9) As a ninth means, in the impact test apparatus of any one of the first to eighth means,
The one end portion is an end portion of a piston rod that protrudes from the housing by the operation of the switching valve.
(10)第10の手段として、第1ないし第8のいずれかの手段の衝撃試験装置において、前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングに引き込む側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。 (10) As a tenth means, in the impact test apparatus according to any one of the first to eighth means, the one end is an end of a piston rod that is pulled into the housing by the operation of the switching valve. An impact test apparatus characterized by being.
(1)特許請求の範囲に記載の請求項1の発明によれば、衝撃試験装置を上記第1の手段のように構成したので、油圧駆動されるアクチュエータのピストンロッドを高速駆動してそのストロークで試験体を目的とする所定の速度になるまで急加速し、ピストンロッドのランド部をオイルクッション室に突入させて、オイルクッション室内の作動油が弾性圧縮され高圧となり、ピストンロッドを押し戻す力を発生させピストンロッドを急減速、停止させるので、試験体に衝撃加速度が加わり、所期の衝撃試験を行うことができ、高度な制御を要する大容量のサーボ弁とその制御装置が不要であり、アクチュエータを一旦条件に合わせて調節設定すれば、運転毎の調整も不要であり調整時間を浪費せず、構造簡明な衝撃試験装置となる。 (1) According to the first aspect of the present invention, since the impact test apparatus is configured as the first means, the piston rod of the hydraulically driven actuator is driven at a high speed and its stroke The test specimen is accelerated rapidly until the desired speed is reached, and the land of the piston rod is plunged into the oil cushion chamber, and the hydraulic oil in the oil cushion chamber is elastically compressed to a high pressure, which pushes the piston rod back. Because the generated piston rod is decelerated and stopped suddenly, impact acceleration is applied to the specimen, and the desired impact test can be performed, and a large-capacity servo valve that requires advanced control and its control device are unnecessary. Once the actuator is adjusted and set according to the conditions, adjustment for each operation is unnecessary, and adjustment time is not wasted, and the impact test apparatus with a simple structure is obtained.
(2)請求項2の発明によれば、衝撃試験装置を上記第2の手段のように構成したので、請求項1の発明の作用効果に加え、そのアクチュエータは、切換弁によりピストンに作用する作動油の圧力を切換えることによって、油圧源装置からの作動油の急速な供給を起こし、ピストンロッドの高速駆動が可能であり短距離で試験体に所定の速度を与えることができ、油圧シリンダ、ピストンが弁を内蔵する簡潔な構造で構成され、特に切換弁は作動油の出入の主流路に設けられるものではなくピストン作動のトリガーとして働くだけであるから大容量のものを要さず、高度な制御を要する大容量のサーボ弁とその制御装置も不要であり、また、高速駆動されるピストンロッドが、オイルクッション室とランド部とによりストローク限において急激に減速され、試験体に衝撃加速度を与えることができ所定の衝撃試験がおこなえる。したがって、電磁油圧制御を用いる複雑且つ高コストのアクチュエータを用いず、構造簡明なアクチュエータによる低コスト且つ安定した作動が得られる衝撃試験装置とすることができる。 (2) According to the invention of claim 2, since the impact test apparatus is configured as the second means, in addition to the function and effect of the invention of claim 1, the actuator acts on the piston by the switching valve. By switching the pressure of the hydraulic oil, the hydraulic oil is rapidly supplied from the hydraulic power source device, the piston rod can be driven at high speed, and a predetermined speed can be given to the test body in a short distance. The piston has a simple structure with a built-in valve. In particular, the switching valve is not provided in the main flow path for hydraulic oil, but only functions as a trigger for piston operation. A large-capacity servo valve that requires precise control and its control device are also unnecessary, and the piston rod that is driven at high speed is steep at the stroke limit by the oil cushion chamber and the land portion. Decelerated to be the test body a predetermined impact test can impact acceleration can be performed. Therefore, it is possible to provide an impact test apparatus which can obtain a low-cost and stable operation by an actuator with a simple structure without using a complicated and high-cost actuator using electromagnetic hydraulic control.
(3)請求項3の発明によれば、衝撃試験装置を上記第3の手段のように構成したので、請求項2の発明の作用効果に加え、オイルクッション室の蓋部材の位置を予め調節することでオイルクッション室の容積を変更してオイルクッション室内の作動油の弾性を適切に設定し、試験体に与える衝撃加速度を調節設定できる。 (3) According to the invention of claim 3, since the impact test apparatus is configured as the third means, in addition to the function and effect of the invention of claim 2, the position of the lid member of the oil cushion chamber is adjusted in advance. Thus, the volume of the oil cushion chamber can be changed to appropriately set the elasticity of the hydraulic oil in the oil cushion chamber, and the impact acceleration applied to the specimen can be adjusted and set.
(4)請求項4の発明によれば、衝撃試験装置を上記第4の手段のように構成したので、請求項2の発明の作用効果に加え、第3の可変絞りにより、オイルクッション部から作動油排出系統へ流出する作動油の流量を調節し、ピストンロッド減速時の加速度を調節することができ、試験体に与える衝撃加速度を調節設定できる。
(4) According to the invention of
(5)請求項5の発明によれば、衝撃試験装置を上記第5の手段のように構成したので、請求項2ないし請求項5のいずれかの発明の作用効果に加え、第1のチャンバ、第2のチャンバの高圧の作動油は、ピストンストロークが所定のストロークまで達した後にピストンの移動により開口した逃し穴から作動油排出系に流出し、第1チャンバ、第2チャンバ内の圧力は低下して加速を停止し、ピストンロッドは急激に減速し停止するので、より高速駆動と高加速度減速が可能となる。 (5) According to the invention of claim 5, since the impact test apparatus is configured as the fifth means, in addition to the function and effect of the invention of any one of claims 2 to 5, the first chamber The high-pressure hydraulic fluid in the second chamber flows out from the relief hole opened by the movement of the piston after the piston stroke reaches a predetermined stroke, and the pressure in the first chamber and the second chamber is Decrease and stop acceleration, and the piston rod decelerates and stops abruptly, enabling higher speed drive and higher acceleration deceleration.
(6)請求項6の発明によれば、衝撃試験装置を上記第6の手段のように構成したので、請求項5の発明の作用効果に加え、アクチュエータへ流入する作動油の流量を調節し、ピストンロッドが所定のストロークに達するまでに目的とする試験体の速度が得られるようにアクチュエータを設定できる。
(6) According to the invention of
(7)請求項7の発明によれば、衝撃試験装置を上記第7の手段のように構成したので、請求項5の発明の作用効果に加え、作動油の排出側に設けた第2の可変絞りによりアクチュエータから流出する作動油の流量を調節できるので、ピストンロッドが所定のストロークに達するまでに目的とする試験体の速度が得られるようにアクチュエータを設定できる。
(7) According to the invention of
(8)請求項8の発明によれば、衝撃試験装置を上記第8の手段のように構成したので、請求項5の発明の作用効果に加え、第1のチャンバと第3のチャンバの間に設けた第4の可変絞りによりピストンロッド加速時の出力を調節することができるため、試験体の重量等負荷条件に応じたピストンロッドの突き出し力を設定できる。
(8) According to the invention of
(9)請求項9の発明によれば、衝撃試験装置を上記第9の手段のように構成したので、請求項1ないし請求項8のいずれかの発明の作用効果に加え、高速突き出し動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点がある。
(9) According to the invention of
(10)請求項10の発明によれば、衝撃試験装置を上記第10の手段のように構成したので、請求項1ないし請求項8のいずれかの発明の作用効果に加え、高速引き込み動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点がある。 (10) According to the invention of the tenth aspect, since the impact test apparatus is configured as the tenth means, in addition to the function and effect of the invention of any one of the first to eighth aspects, after the high-speed pull-in operation In the case of using the impact acceleration due to the sudden deceleration stop, there are advantages such as arrangement position and installation.
本発明を実施するための衝撃試験装置の最良の形態として、以下に実施例1および実施例2を説明する。 Examples 1 and 2 will be described below as the best mode of an impact test apparatus for carrying out the present invention.
図1から図4に基づき、本発明の実施例1に係る衝撃試験装置を説明する。図1は、本実施例の衝撃試験装置のアクチュエータの縦断面を油圧源装置等と共に示す構成説明図、図2から図4は本実施例のアクチュエータの動作説明図であり、図2は初期状態、図3はピストン駆動開始後オイルクッション室突入前、図4はオイルクッション室突入後を示す。 An impact test apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a longitudinal section of an actuator of an impact test apparatus of this embodiment together with a hydraulic power source device, etc., FIGS. 2 to 4 are operation explanatory views of the actuator of this embodiment, and FIG. FIG. 3 shows the state before the oil cushion chamber enters after the start of the piston drive, and FIG. 4 shows the state after the oil cushion chamber enters.
図1に示すように、本実施例の衝撃試験装置101は、油圧源装置10から供給される作動油によって高速駆動されるピストンロッド5を有するアクチュエータ1を備えるものであり、ピストンロッド5を最も引き込んだ状態で、ピストンロッド5の前端部5bに試験体50を取り付けた状態から、ピストンロッド5を高速駆動して突き出し、そのストロークで試験体50が所定の速度に至るように急加速して、しかる後、後述のようにピストンロッド5に設けられたランド部5dがオイルクッション室4に突入すると、オイルクッション室4内の作動油が弾性圧縮され高圧となり、ピストンロッド5を押し戻す力を発生させピストンロッド5を急減速、停止させるので、試験体50に衝撃加速度が加わり、所期の衝撃試験を行うことができる。
As shown in FIG. 1, an
本実施例の衝撃試験装置101のアクチュエータ1は弁内蔵型油圧シリンダであり、ハウジング2内の段付円筒空間3がその中心線Xに沿ってヘッド側から前方に向けて同軸に第1〜第4チャンバ3a〜3d、オイルクッション室4の順に形成されており、オイルクッション室4側からは段付円筒空間3に同軸にピストンロッド5の後端部(図中、左端部)5aが挿入され、前端部(図中、右端部)5b(本実施例における本発明の「一方の端部」)がオイルクッション室4から貫通して外部に出ており、ピストンロッド5の前端部5bには衝撃加速度を与える対象である試験体50を固定する。
The actuator 1 of the
試験体50は衝撃的な加速度によって張力、あるいは圧縮力を与えて試験するもの(例えば、自動車部品等)であれば特に限定されず、直接、あるいは負荷力方向に合わせた適宜のブラケット、枠体等を介してピストンロッド5に固定され、さらに弾性部材、慣性力を負荷するための重錘などを加える等、目的に合わせて構成される。
The
なお、本明細書、特許請求の範囲、要約書においては、ピストンロッド5が高速駆動され突き出しをする以前に引き込む方向(図中、左側)を「後」、ピストンロッド5が高速駆動され突き出しをする方向(図中、右側)を「前」と記載する。 In the present specification, claims, and abstract, the piston rod 5 is driven at a high speed to drive the piston rod 5 at a high speed, and then the piston rod 5 is driven at a high speed (the left side in the drawing). The direction (right side in the figure) to do is described as “front”.
第1チャンバ3aと第2チャンバ3bの間には、第1チャンバ3a、第2チャンバ3bより小径の内径d1の第1小径部6(本実施例における本発明の「第1の小径部」)がハウジング2側から設けられ、第2チャンバ3b側からピストンロッド5の後端部5aに設けられた弁体7aが当接し、第1小径部6が弁座をなすことで、第1内蔵弁7(本実施例における本発明の「第1の内蔵弁」)を形成している。
Between the
第2チャンバ3bと第3チャンバ3cは同軸、同内径d2で連続しており、挿入されたピストンロッド5の後端部5a近くに設けられたピストン5cの外周が内周面に摺接し、その後側、前側を第2チャンバ3bと第3チャンバ3cとに分けている。
The
また、第3チャンバ3cと第4チャンバ3dとの間には、ハウジング2側から第3チャンバ3c及び第4チャンバ3dよりも小径の内径d3の第2小径部8(本実施例における本発明の「第2の小径部」)が設けられ、ピストンロッド5が間隙を有して挿通している。第4チャンバ3d内には、ピストン5cより前方のピストンロッド5に設けられたランド部5dが位置し、弁体7aが第1小径部6に当接して第1内蔵弁7を閉じるときランド部5dの後部が第2小径部8に当接するか嵌入し第2小径部8を閉じるように構成され、第2小径部8が弁座、ランド部5dが弁体として働く第2内蔵弁9(本実施例における本発明の「第2の内蔵弁」)が形成される。
Further, between the
第4チャンバ3dの前方には、ランド部5dが突入することによりピストンロッド5の突き出しを急減速させるオイルクッション室4が連なるが、オイルクッション室4の入口4aの内径d4はランド部5dが嵌入可能に設定される(ランド部外径d5≦入口内径d4)。また、オイルクッション室4の前端側はピストンロッド5を挿通する蓋部材4bで閉じられるが、蓋部材4bはハウジング2に対して螺合または締め付け部材等適宜な手段で取り付けられ中心線X方向に位置を移動して設定できるようにしてあり、オイルクッション室4の容積を調節して設定可能としている。
In front of the
第1チャンバ3aには、油圧ポンプ11とアキュムレータ12を備え高圧作動油を供給する油圧源装置10が、閉止弁13、第1可変絞り14を介して連通し、油圧源装置10はまた、切換弁15を介して第3チャンバ3cに連通する。アキュムレータ12は単に油圧の脈動を平滑化するだけではなく、アクチュエータ1の高速突き出し等高速駆動の際に高圧作動油の大流量供給を行うための作動油供給源となる。油圧ポンプ11はアキュムレータ12への蓄圧用として働く。また、第1可変絞り14は、アクチュエータ1へ流入する作動油の流量を調節する。
A hydraulic
切換弁15はピストン5c駆動時のトリガーの役割を果たすものであり、図1に示す非作動位置において油圧源装置10と第3チャンバ3cとを連通し、作動位置においては油圧源装置10と第3チャンバ3cとの連通を閉じ、第3チャンバ3cを作動油排出系統、すなわちタンク16への排油管17に連通する。また、第2チャンバ3bにはドレン配管18が設けられる。
The switching
第4チャンバ3dは、第2可変絞り19、閉止弁20を介してタンク16への排油管17に連通し、第2可変絞り19はアクチュエータ1から流出する作動油の流量を調節する。オイルクッション室4は、第3可変絞り21、閉止弁20を介してタンク16への排油管17に連通し、第3可変絞り21はオイルクッション室4にランド部5dが突入した際のピストンロッド5の減速を調節する。
The
22は段付円筒空間3に開口する逃し穴であり、図2で後述するアクチュエータ1の高速突き出し動作前の初期状態、図3で後述するピストン駆動開始後オイルクッション部突入前において、ピストン5cに塞がれる位置に設けられ、排油管17を介してタンク16に連通しており、図4で後述するようにピストンストロークが所定のストロークまで達した際に第2チャンバ3bをタンク16への排油管17に連通して、油圧源装置10から第1チャンバ3a、第2チャンバ3bに送り込まれた作動油をアクチュエータ1外部に逃がし、ピストンロッド5の加速を止めるものである。なお、タンク16と油圧ポンプ11とを結ぶ図示しない作動油循環系統を設けてもよい。
23はチャンババイパスであり、第1チャンバ3aと第3チャンバ3cとを第4可変絞り24、閉止弁25を介して連通し、第4可変絞り24はピストンロッド5加速時の出力を調節する。
以上のように構成された本実施例のアクチュエータ1の作動を、図1を参照し、図2〜図4により説明する。本実施例のアクチュエータ1の作動は、(i)図2に示す初期状態(ピストン停止状態)、(ii)図3に示すピストン駆動開始後/オイルクッション室突入前、(iii)図4に示すオイルクッション室突入後の3段階に分けられる。 The operation of the actuator 1 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. The operation of the actuator 1 of this embodiment is as follows: (i) initial state shown in FIG. 2 (piston stopped state), (ii) after starting the piston driving shown in FIG. 3 / before entering the oil cushion chamber, (iii) shown in FIG. It is divided into three stages after entering the oil cushion chamber.
(i)非稼動状態では図1中の閉止弁13、20、25は閉じているが、稼動にあたり初期状態では、閉止弁13、20、25を開き、切換弁15は非作動状態となっている。図2に示すように、油圧源装置10からの高圧作動油が第1チャンバ3aと第3チャンバ3cに送り込まれ、同圧の高圧部(図中ハッチング部)となっており、第2チャンバ3b、第4チャンバ3d、オイルクッション室4内の作動油は低圧となっている。第1内蔵弁7においてピストンロッド5はその後端部5aの弁体7aで第1小径部6の内径d1の円面に第1チャンバ3aから前方(図中右方向)への高圧を受け、第3チャンバ3cにおいては、直径d2のピストン5cで後方(左方向)への高圧、ランド部5dで第2小径部8の内径d3の円面に前方(右方向)への高圧を受ける。
(I) In the non-operating state, the shut-off
したがって、d12<(d22−d32)の条件を満たす場合は、(第1チャンバ3aがピストンロッド5を前方(右方向)へ押す力)<(第3チャンバ3cがピストンロッド5を後方(左方向)へ押す力)となるため、ピストンロッド5は後方(左方向)に押し付けられ、弁体7aが第1小径部6と当接し第1内蔵弁7が閉じ、動かない状態となる。また、その状態においてはランド部5dが第2小径部8と当接または嵌合し第2内蔵弁9が閉じている。
Therefore, when the condition of d1 2 <(d2 2 -d3 2 ) is satisfied, (the force by which the
本実施例のアクチュエータ1は、d12<d22−d32の条件を満たすように設定しており、初期状態(ピストン停止状態)においては第1内蔵弁7、第2内蔵弁9が閉じ、安定して停止状態を維持する。
The actuator 1 of this embodiment is set so as to satisfy the condition of d1 2 <d2 2 -d3 2 , and in the initial state (piston stop state), the first built-in
(ii)アクチュエータ1を作動させ、ピストンロッド5の高速駆動、すなわち高速突き出しを行う時は、切換弁15を作動させて作動状態に切り換える。図3に示すように、第3チャンバ3c内の作動油が切換弁15を経由してタンク16に排出されるにつれ、第3チャンバ3cの圧力が降下し、その結果ピストン5cが前方に動き出すと、第1内蔵弁7が開き、第1チャンバ3aから第2チャンバ3bに高圧の作動油が一気に流れ込み(図中ハッチング部)、ピストン5cを前方(右方向)に急加速する。
(Ii) When the actuator 1 is operated and the piston rod 5 is driven at high speed, that is, when high-speed ejection is performed, the switching
また同時に、ランド部5dも前方(右方向)に移動するので第2内蔵弁9も開き、第3チャンバ3cと第4チャンバ3dが連通し、第3チャンバ3cの作動油は第4チャンバ3dに流入して、第2可変絞り19を介してタンク16へ排出され、すなわち、第3チャンバ3cは第2内蔵弁9、第4チャンバ3dを介して作動油排出系統に連通し、さらに第3チャンバ3c内の圧力は一気に低下するのでピストン5cは第2チャンバ3bの高圧を受けてピストンロッド5を高速で前方(右方向)に突き出す作動を行い、試験体50に所定の速度を与えることになる。
At the same time, the
なお、第1可変絞り14により、油圧源装置10から第1チャンバ3aへ流入する作動油の流量を調節し、第2可変絞り19により第4チャンバ3dから作動油排出系統に流出する作動油の流量を調節し、試験体50に与える速度を設定できる。また、第4可変絞り24により第1チャンバ3aから第3チャンバ3cへの作動油のバイパス量を調節してピストンロッド5加速時の出力を調節することができる。
The first
(iii)さらに、図4に示すように、ランド部5dがオイルクッション室4に突入すると、オイルクッション室4内の作動油が弾性圧縮され高圧となり(図中、ハッチング部)、ピストンロッド5を押し戻す力を発生させピストンロッド5を急減速、停止させ、試験体に衝撃加速度を与え、所期の衝撃試験を行うことができる。
(Iii) Further, as shown in FIG. 4, when the
そのときのオイルクッションの作用は、オイルクッション室4の蓋部材4bの位置を予め調節することでオイルクッション室4の容積を変更してオイルクッション室4内の作動油の弾性を適切に設定できる。
The action of the oil cushion at that time can appropriately set the elasticity of the hydraulic oil in the
一方、第1チャンバ3a、第2チャンバ3bの高圧の作動油は、ピストン5cの移動により開口した逃し穴22からタンク16に流出し、第1チャンバ3a、第2チャンバ3b内の圧力は低下してピストンロッド5への加速を停止し、ピストンロッド5はオイルクッション室4とランド部5dの作用をあいまって急激に減速し停止する。
On the other hand, the high-pressure hydraulic oil in the
なお、このとき、第3可変絞り21により、オイルクッション部4から作動油排出系統へ流出する作動油の流量を調節し、ピストンロッド5減速時の加速度を調節することができる。
At this time, the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the
したがって、本実施例のアクチュエータ1によれば、切換弁15によりピストン5cに作用する作動油の圧力を切換えることにより、油圧源装置10からの作動油の急速な供給を起こし、ピストンロッド5の高速駆動が可能であり短距離で試験体50に所定の速度を与えることができ、油圧シリンダ、ピストンが弁を内蔵する簡潔な構造で構成され、油圧源装置10とを結ぶ必要な弁装置は、通常の閉止弁、切換弁、可変絞り等で構成することができる。すなわち、高流量の作動油供給系統は、閉止弁13、第1可変絞り14、で構成され、高流量の作動油排出系統は逃し穴22、及び閉止弁20、第2可変絞り19、排油管17、タンク16で構成され、特に切換弁15は作動油の出入の主流路に設けられるものではなくピストン5c作動のトリガーとして働くだけであるから大容量のものを要さず、高度な制御を要する大容量のサーボ弁とその制御装置も不要であり、一旦条件に合わせて調節設定すれば、運転毎の調整も不要であり調整時間を浪費せず、構造簡明で高応答、高速動作が可能なアクチュエータ1となる。
Therefore, according to the actuator 1 of the present embodiment, the pressure of the hydraulic oil acting on the
また、高速駆動されるピストンロッド5が、オイルクッション室4とランド部5dとによりストローク限において急激に減速され、一方、第1チャンバ、第2チャンバの高圧の作動油は、ピストンストロークが所定のストロークまで達した後にピストン5cの移動により開口した逃し穴22から作動油排出系に流出し、第1チャンバ、第2チャンバ内の圧力は低下して加速を停止し、ピストンロッドは急激に減速し停止するので、高速駆動と高加速度減速が可能となり、試験体50に衝撃加速度を与えることができ所定の衝撃試験がおこなえる。その際、オイルクッション室4からの作動油の排出側に設けた第3可変絞り21によりピストンロッド5減速時の加速度を調節することがでる。また、高応答、高速駆動に併せオイルクッションにより設定された減速を行うので、アクチュエータ1に衝撃による支障を与えることも防止できる。
The piston rod 5 driven at high speed is rapidly decelerated at the stroke limit by the
また、油圧源装置10との間に設けた第1可変絞り14により、アクチュエータ1へ流入する作動油の流量を調節し、作動油の排出側に設けた第2可変絞り19によりアクチュエータ1から流出する作動油の流量を調節できるので、ピストンロッド5が所定のストロークに達するまでに目的とする試験体50の速度が得られるようにアクチュエータ1を設定でき、また、第1チャンバ3aと第3チャンバ3cの間に設けた第4可変絞り24によりピストンロッド5加速時の出力を調節することができるため、試験体50の重量等負荷条件に応じたピストンロッド5の突き出し力を設定できる。
Further, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the actuator 1 is adjusted by the first
したがって、高応答、高速駆動、高加速度減速停止可能なアクチュエータが求められる衝撃試験装置において、構造簡明でサーボ弁、高度の制御装置等を要さず、低設備コスト、低メンテナンスコストのアクチュエータ1となり、衝撃試験装置101を、所期の目的に合致した、電磁油圧制御を用いる複雑且つ高コストのアクチュエータを用いず、構造簡明なアクチュエータによる低コスト且つ安定した作動が得られる衝撃試験装置101とすることができる。
Therefore, in an impact test device that requires an actuator capable of high response, high speed drive, and high acceleration decelerating and stopping, the actuator 1 has a simple structure and does not require a servo valve, advanced control device, etc., and has low equipment cost and low maintenance cost. The
次に、図5に基づき本発明の実施例2に係る衝撃試験装置101′を説明する。図5は本実施例の衝撃試験装置のアクチュエータの縦断面を油圧源装置等と共に示す構成説明図である。 Next, an impact test apparatus 101 'according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a structural explanatory view showing a longitudinal section of the actuator of the impact test apparatus of this embodiment together with a hydraulic power source apparatus and the like.
本実施例の衝撃試験装置101′は、ピストンロッド5′の前端部5b′を、ハウジング2のオイルクッション室4から貫通して外部に出す代わりに、後端部5a′(本実施例における本発明の「一方の端部」)を、第1チャンバ3a側からハウジング2を貫通して外部に出したものであり、その他の構成は上記実施例1と同じであるが、第1内蔵弁7′(本変形例における本発明の「内蔵弁」)を構成する弁体7a′はピストンロッド5′の後端部5a′ではなく途中に設けられる。また、オイルクッション室4の蓋部材4b′はピストンロッド5′の挿通孔を有しない。
Instead of penetrating the
切換弁15の作動によってピストンロッド5′は前述の実施例1と同様に前方(図中、右方)に高速駆動され、外部に出て試験体50を取り付けた後端部5a′は高速引き込み動作を行い、オイルクッション室4とランド部5dの作用で急激に減速されて試験体50に衝撃加速度を与え、逃し穴22の作用も加わり急停止する。したがって、上記図1〜図4に示す実施例1の場合、ハウジング2の外部に出たピストンロッド5の前端部5bに高速突き出しを利用する試験体50が設けられ、高速突き出し動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点があるが、本実施例2の場合、ハウジング2の外部に出たピストンロッド5′の後端部5a′に高速引き込みを利用する試験体50が設けられ、高速引き込み動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点があり、その他の作用効果は同様である。
By operating the switching
以上、本発明を図示の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。 Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made to the specific structure within the scope of the present invention. .
1 アクチュエータ
2 ハウジング
3 段付円筒空間
3a 第1チャンバ
3b 第2チャンバ
3c 第3チャンバ
3d 第4チャンバ
4 オイルクッション室
4a 入口
4b、4b′ 蓋部材
5、5′ ピストンロッド
5a、5a′ 後端部
5b、5b′ 前端部
5c ピストン
5d ランド部
6 第1小径部
7、7′ 第1内蔵弁
7a、7a′ 弁体
8 第2小径部
9 第2内蔵弁
10 油圧源装置
11 油圧ポンプ
12 アキュムレータ
13 閉止弁
14 第1可変絞り
15 切換弁
16 タンク
17 排油管
18 ドレン配管
19 第2可変絞り
20 閉止弁
21 第3可変絞り
22 逃し穴
23 チャンババイパス
24 第4可変絞り
25 閉止弁
50 試験体
101 衝撃試験装置
101′ 衝撃試験装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Actuator 2 Housing 3 Stepped
Claims (10)
前記アクチュエータは、内部に段付円筒空間を備えたハウジングと、
少なくとも一方の端部を同ハウジングから貫通して外部に出し前記試験体を取り付け前記ハウジング内を摺動するピストンを備える前記ピストンロッドとを有し、
同ピストンロッドは前記段付円筒空間内にランド部を備え、同ランド部は同ピストンロッドが所定のストローク前方へ突き出した後、前記段付円筒空間の前端側に設けられたオイルクッション室に突入するように構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置。 A test equipped with a hydraulic power source device and an actuator having a piston rod driven by hydraulic oil from the hydraulic power source device, which is attached to the piston rod by pushing it forward and then stopping rapidly An impact test device that applies impact acceleration to a body,
The actuator includes a housing having a stepped cylindrical space inside,
The piston rod comprising a piston that penetrates at least one end from the housing and takes it out and attaches the test body and slides within the housing;
The piston rod has a land portion in the stepped cylindrical space, and the land portion enters the oil cushion chamber provided on the front end side of the stepped cylindrical space after the piston rod protrudes forward by a predetermined stroke. It is comprised so that it may carry out, The impact test apparatus characterized by the above-mentioned.
前記アクチュエータは弁内蔵型油圧シリンダであって、
前記段付円筒空間は、第1のチャンバと、互いに同軸同径で連続し前後摺動する前記ピストンで分けられる第2のチャンバおよび第3のチャンバと、隣り合う前記第1のチャンバと前記第2のチャンバとの間に設けられ第2のチャンバより小径の内径を有する第1の小径部と、前記第3のチャンバの前方の第2の小径部を挟む第4のチャンバと、同第4のチャンバの前方に連続するオイルクッション室を備え、
前記ピストンロッドには前記第2チャンバ内に位置する弁体と前記第4のチャンバ内に位置する前記ランド部を備え、
前記弁体は、同ピストンロッドの後退に伴って前記第1の小径部に当接して同第1の小径部を閉じ、同ピストンロッドの前進に伴って同第1の小径部を開く第1の内蔵弁を同第1の小径部とともに形成し、
前記第2の小径部の内径は前記第4のチャンバより小径とし、
前記ランド部は前記第1の内蔵弁が閉じたとき前記第2の小径部を閉じ、前記内蔵弁が開くとき同第2の小径部を開く第2の内蔵弁を同第2の小径部とともに形成するとともに、同ランド部の外径は前記オイルクッション室内に嵌入可能に設定され、
前記第1のチャンバには高圧作動油を供給する油圧源装置を連通し、
前記第3のチャンバには切換弁を介して同切換弁の非作動時に同油圧源装置を連通し、且つ同切換弁はその作動時に同第3のチャンバを作動油排出系統に連通するように構成され、
前記第3のチャンバは前記第2の内蔵弁と前記第4のチャンバを介して前記作動油排出系統に連通するように構成され、
前記第1のチャンバと前記第3のチャンバとに共に高圧作動油が供給された状態で同第1のチャンバが前記ピストンロッドを前方へ押す力より同第3のチャンバが同ピストンロッドを後方へ押す力が大きくなるように設定されてなることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to claim 1,
The actuator is a hydraulic cylinder with a built-in valve,
The stepped cylindrical space includes a first chamber, a second chamber and a third chamber that are separated by the piston that is continuous with the same coaxial diameter and slides back and forth, the adjacent first chamber, and the third chamber. A first small-diameter portion provided between the two chambers and having a smaller inner diameter than the second chamber; a fourth chamber sandwiching the second small-diameter portion in front of the third chamber; A continuous oil cushion chamber in front of the chamber,
The piston rod includes a valve body located in the second chamber and the land portion located in the fourth chamber;
The valve body abuts on the first small-diameter portion as the piston rod moves backward to close the first small-diameter portion, and opens the first small-diameter portion as the piston rod advances. The built-in valve is formed together with the first small diameter portion,
The inner diameter of the second small diameter portion is smaller than that of the fourth chamber,
The land portion closes the second small diameter portion when the first built-in valve is closed, and the second built-in valve that opens the second small diameter portion when the built-in valve is opened together with the second small diameter portion. The outer diameter of the land portion is set so as to be fitted into the oil cushion chamber,
The first chamber communicates with a hydraulic power source device that supplies high-pressure hydraulic oil,
The hydraulic pressure source device is communicated to the third chamber via a switching valve when the switching valve is not operated, and the switching valve is communicated with the third chamber to the hydraulic oil discharge system when the switching valve is operated. Configured,
The third chamber is configured to communicate with the hydraulic oil discharge system via the second built-in valve and the fourth chamber;
When the high pressure hydraulic oil is supplied to both the first chamber and the third chamber, the third chamber pushes the piston rod backward due to the force of the first chamber pushing the piston rod forward. An impact test apparatus characterized in that the pressing force is set to be large.
前記オイルクッション室は体積を変更して作動油の弾性を設定可能に構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to claim 2,
The impact test apparatus characterized in that the oil cushion chamber is configured such that the volume of the oil cushion chamber can be changed to set the elasticity of the hydraulic oil.
前記オイルクッション室は第3の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to claim 2,
The impact test apparatus characterized in that the oil cushion chamber is connected to the hydraulic oil discharge system via a third variable throttle.
前記第1のチャンバは第1の可変絞りを介して前記油圧源装置に連通してなることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to claim 5,
The impact test apparatus according to claim 1, wherein the first chamber communicates with the hydraulic power source device via a first variable throttle.
前記第4のチャンバは第2の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to claim 5,
The impact test apparatus, wherein the fourth chamber is connected to the hydraulic oil discharge system via a second variable throttle.
前記第1のチャンバと前記第3のチャンバは第4の可変絞りを介して接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to claim 5,
The impact test apparatus according to claim 1, wherein the first chamber and the third chamber are connected via a fourth variable throttle.
前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングから突き出す側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The one end portion is an end portion of a piston rod that protrudes from the housing by the operation of the switching valve.
前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングに引き込む側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。 The impact test apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The one end portion is an end portion of a piston rod that is pulled into the housing by the operation of the switching valve.
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |