JP2021105578A - 衝撃試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転倒防止手段を衝撃台と独立に設けることで、衝撃台の駆動に必要な動力の増大を軽減可能とする。【解決手段】本発明の一側面によれば、ベースと、供試品を載せて走行可能な台車と、供試品の転倒を防止する転倒防止手段と、を備え、転倒防止手段が、台車から独立した第１手段を含み、第１手段が、ベースに対して台車の走行方向に移動可能に設けられた、衝撃試験装置が提供される。本発明の別の一側面によれば、供試品を載せて走行可能な台車と、供試品の転倒を防止する転倒防止手段と、を備え、転倒防止手段が、台車に設置された第２手段を含み、第２手段が、台車に立てられた複数の支柱と、複数の支柱に張り渡される線状部材と、を備えた、衝撃試験装置が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、衝撃試験装置に関するものである。

製品の強度や包装設計の妥当性を評価するために衝撃試験装置が使用される。特許文献１に記載の衝撃試験装置は、試験中に供試品が転倒するのを防ぐために、供試品を支持する支持プレート３６（図５）を備えている。支持プレートは、供試品が載置される走行部（衝撃台）に、走行方向に対して垂直に設けられている。

特開２０１９−３５７０５号公報

特許文献１に記載の衝撃試験装置では、支持プレートが衝撃台に設けられているため、支持プレートの分だけ衝撃台の重量が重くなっている。また、面積の大きな支持プレートが衝撃台の走行方向に対して垂直に配置されているため、衝撃台を高速で走行させたときに、支持プレートには大きな風圧が加わる。支持プレートの設置に伴う衝撃台の重量や走行時に受ける風圧の増加（言い換えれば、空気抵抗の増加）は、衝撃台の駆動に必要な動力を増大させ、消費電力の増大を招いていた。また、衝撃台の駆動に必要な動力の増大により、衝撃台を駆動するために、より大容量の（すなわち大型の）モーターが必要となる場合があり、イニシャルコストの増大や試験装置の大型化という問題も生じ得る。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、供試品の転倒を防止する手段の導入に伴う衝撃台の駆動に必要な動力の増大を軽減することを目的とする。

本発明の一側面によれば、供試品を載せて走行可能な台車と、供試品の転倒を防止する転倒防止手段と、を備え、転倒防止手段が、台車から独立した第１手段を含み、第１手段が、台車の走行方向に移動可能に設けられた、衝撃試験装置が提供される。

上記の衝撃試験装置において、第１手段が、供試品が傾いたときに供試品と支持して供試品の転倒を妨げる支持体と、支持体の走行方向への移動を案内する案内手段と、を備えた構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、第１手段が設置されるベースを備え、第１手段が、支持体をベースに対して解除可能に固定する固定手段を備えた構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、第１手段が、案内手段及び固定手段を兼ねる固定・案内手段を備え、固定・案内手段が、ベースに対して固定された、走行方向に延びるＴ溝と、Ｔ溝に嵌め込まれたＴ溝ナットと、支持体に形成された貫通穴に通されて、Ｔ溝ナットに嵌められることにより、支持体をＴ溝に固定するボルトと、を備えた構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、第１手段が、支持体を走行方向へ駆動する支持体駆動手段を備えた構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、支持体駆動手段が、支持体を駆動するための動力を発生する駆動モジュールと、駆動モジュールが発生した動力を支持体に伝達するベルト機構と、を備えた構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、台車を駆動する台車駆動部と、支持体駆動手段及び台車駆動部を制御する制御部と、を備え、制御部が、試験条件に応じて予め決められた位置へ支持体を移動する構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、台車と衝突して供試品に与えるべき衝撃を発生する衝撃発生装置を備え、衝撃試験装置が、供試品を載せた台車を衝撃発生装置に衝突させることで供試品に衝撃を与える衝突型試験と、台車駆動部の駆動により発生した衝撃を台車に伝達させることで供試品に衝撃を与える非衝突型試験と、をそれぞれ実行可能であり、制御部が、衝突型試験において、台車を所定の速度で衝撃発生装置に衝突させるように台車駆動部を制御し、非衝突型試験において、予め設定された衝撃波形に基づいて台車が駆動されるように台車駆動部を制御する構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、台車駆動部が、台車に解除可能に連結されるキャリッジと、台車及びキャリッジを走行可能に支持する台車軌道部と、を備え、衝突型試験において、キャリッジが台車に連結され、非衝突型試験において、キャリッジと台車との連結が解除される構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、衝撃発生装置が、可動ブロックと、可動ブロックの台車と向かい合う面に取り付けられたプラスチックプログラマーと、可動ブロックを走行方向に移動可能に支持するブロック軌道部と、可動ブロックの振動を吸収するショックアブソーバーと、を備え、ブロック軌道部が、ガイドウエイ形循環式リニア軸受を備え、ガイドウエイ形循環式リニア軸受が、レールと、可動ブロックに取り付けられ、転動体を介してレール上を走行可能なランナーと、を備え、台車が、可動ブロックと向かい合う面に取り付けられたプラスチックプログラマーを備えた構成としてもよい。

上記の衝撃試験装置において、転倒防止手段が、台車に設置された第２手段を含み、第２手段が、台車に立てられた複数の支柱と、複数の支柱に張り渡される線状部材と、を備えた構成としてもよい。

本発明の別の一側面によれば、供試品を載せて走行可能な台車と、供試品の転倒を防止する転倒防止手段と、を備え、転倒防止手段が、台車に設置された第２手段を含み、第２手段が、台車に立てられた複数の支柱と、複数の支柱に張り渡される線状部材と、を備えた、衝撃試験装置が提供される。

上記の衝撃試験装置において、線状部材が、紐状の紐状部材及び網状の網状部材のいずれかを含む構成としてもよい。

本発明の一実施形態によれば、衝撃台の駆動に必要な動力の増大が軽減可能になる。

本発明の第１実施形態に係る衝撃試験装置の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る衝撃試験装置の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る衝撃試験装置の正面図である。 第１実施形態の衝撃発生部付近を拡大した平面図である。 第１実施形態の衝撃発生部付近を拡大した側面図である。 本発明の実施形態に係る衝撃試験装置の制御システムの概略構成を示したブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る衝撃試験装置の平面図である。 台車駆動部の変形例の概略構成を示した図である。 駆動モジュールの変形例の概略構成を示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の又は対応する構成要素には、同一の又は対応する符号を付して、重複する説明を省略する。また、各図において、符号が共通する事項が複数表示される場合は、必ずしもそれらの複数の表示の全てに符号を付さず、それらの複数の表示の一部について符号の付与を適宜省略する。また、各図において、説明の便宜上、構成の一部を省略し又は断面で示している。

（第１実施形態）
以下の説明において、図１における左から右へ向かう方向をＸ軸方向、下から上へ向かう方向をＹ軸方向、紙面に垂直に裏側から表側へ向かう方向をＺ軸方向と定義する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は互いに直交する水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。また、Ｘ軸正方向を前方、Ｘ軸負方向を後方、Ｙ軸正方向を左方、Ｙ軸負方向を右方と呼ぶ。

以下に説明する本発明の第１実施形態に係る衝撃試験装置１は、供試品Ｗを載せた衝撃台を衝撃波形発生装置に衝突させることで供試品Ｗに衝撃を与える従来型の試験方法（以下「衝突型試験」という。）と、衝撃波形に基づくモーターの駆動により発生した衝撃を衝撃台に伝達させることで供試品Ｗに衝撃を与える新型の試験方法（以下「非衝突型試験」という。）の２種類の試験方法を実行可能に構成されている。

衝撃試験装置１は、供試品Ｗが載置される台車２０（衝撃台）と、台車２０を駆動する台車駆動部３０と、台車２０及び後述する台車駆動部３０のキャリッジ３２をＸ軸方向に走行可能に支持する軌道部１０（台車軌道部）と、衝突型試験において台車２０と衝突して供試品Ｗに与えるべき衝撃を発生する衝撃発生装置４０（衝撃波形発生装置）と、供試品Ｗの転倒を防止する転倒防止手段（第１サポート５０及び第２サポート６０）を備えている。

軌道部１０は、ベース２上に設置されたＸ軸方向に延びる路盤１１と、路盤１１上に設けられたガイドウエイ形循環式リニア軸受（以下「リニアガイド」という。）１２を備えている。本実施形態の軌道部１０は、左右に（すなわちＹ軸方向に）等間隔で並べられた複数組（例えば３組）の路盤１１及びリニアガイド１２を備えている。なお、複数の路盤１１が一体に連結されていてもよい。

各リニアガイド１２は、路盤１１の上面に敷設された（すなわち、ベース２に対して固定された）レール１２１と、複数の転動体を介してレール１２１上を走行可能な複数（例えば７つ）のランナー１２２（図３）を備えている。転動体は、ランナー１２２内及びレール１２１とランナー１２２との間に形成された循環路内に保持されている。各リニアガイド１２の複数のランナー１２２の一部（例えば５つ）は、例えばＸ軸方向に等間隔に並べられ、台車２０の下面に取り付けられている。また、各リニアガイド１２の残り（例えば２つ）のランナー１２２は、例えばＸ軸方向に等間隔に並べられ、後述する台車駆動部３０のキャリッジ３２の下面に取り付けられている。リニアガイド１２によって、台車２０及びキャリッジ３２のＸ軸方向の移動が案内される。なお、キャリッジ３２、台車２０及び衝撃発生装置４０は、この順でＸ軸方向に並んで配置されている。

台車駆動部３０は、軌道部１０上を走行可能なキャリッジ３２と、キャリッジ３２を駆動するキャリッジ駆動手段を備えている。キャリッジ駆動手段は、キャリッジ３２を駆動するための動力を発生する駆動モジュール３４と、駆動モジュール３４が発生した動力をキャリッジ３２に伝達するベルト機構３５を備えている。

本実施形態の台車駆動部３０は、ベース２の四隅付近にそれぞれ配置された４つの駆動モジュール３４（３４ＦＬ、３４ＢＬ、３４ＦＲ、３４ＢＲ）と、左右二組のベルト機構３５（３５Ｌ、３５Ｒ）を備えている。左側のベルト機構３５Ｌは左側の一対の駆動モジュール３４ＦＬ及び３４ＢＬによって駆動され、右側のベルト機構３５Ｒは右側の一対の駆動モジュール３４ＦＲ及び３４ＢＲによって駆動される。

図３に示されるように、駆動モジュール３４は、フレーム３４１、サーボモーター３４２、ベルト機構３４３、シャフト３４４及び複数の軸受３４５を備えている。サーボモーター３４２は、Ｙ軸方向に軸３４２ｂを向けてフレーム３４１の上部に取り付けられている。シャフト３４４は、サーボモーター３４２の軸３４２ｂと平行に下方に配置され、フレーム３４１に取り付けられた複数の軸受３４５によって回転可能に支持されている。

ベルト機構３４３は、サーボモーター３４２の軸３４２ｂと結合した駆動プーリー３４３ａと、シャフト３４４と結合した従動プーリー３４３ｃと、駆動プーリー３４３ａと従動プーリー３４３ｃとに巻掛けられた歯付ベルト３４３ｂを備えている。駆動プーリー３４３ａ及び従動プーリー３４３ｃは、それぞれ歯付ベルト３４３ｂに適合した歯を有する歯付プーリーである。本実施形態では、従動プーリー３４３ｃが駆動プーリー３４３ａよりも歯数が多い（すなわち、ピッチ円直径が大きい）ため、ベルト機構３４３は減速機として機能し、サーボモーター３４２から出力されたトルクを増幅してシャフト３４４に伝える。

ベルト機構３５は、一対の駆動プーリー３５１と、一対の駆動プーリー３５１に巻掛けられた歯付ベルト３５２と、歯付ベルト３５２をキャリッジ３２に固定するベルトクランプ３５３（巻掛け媒介節固定具）を備えている。駆動プーリー３５１は、各駆動モジュール３４のシャフト３４４と結合している。

歯付ベルト３５２及び歯付ベルト３４３ｂは、鋼線の心線を有している。なお、歯付ベルト３５２や歯付ベルト３４３ｂには、例えば炭素繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維などの所謂スーパー繊維から形成された心線を有するものを使用してもよい。カーボン心線などの軽量かつ高強度の心線を使用することにより、比較的に出力の低いサーボモーター３４２を使用してもキャリッジ３２と台車２０を大きな加速度で駆動することが可能になるため、衝撃試験装置１の小型化が可能になる。また、同じ出力のサーボモーター３４２を使用した場合、所謂スーパー繊維から形成された心線を有する軽量の歯付ベルト３５２や歯付ベルト３４３ｂを使用することにより、より大きな加速度の衝撃を供試品Ｗに与えることが可能になる。

左側のベルト機構３５Ｌの一対の駆動プーリー３５１は、左側の一対の駆動モジュール３４ＦＬ及び３４ＢＬのシャフト３４４とそれぞれ結合し、右側のベルト機構３５Ｒの一対の駆動プーリー３５１は、右側の一対の駆動モジュール３４ＦＲ及び３４ＢＲのシャフト３４４にそれぞれ結合している。

キャリッジ３２は、不図示の結合手段（例えばボルトや電磁石等）により、台車２０の後端部に解除可能に連結される。具体的には、キャリッジ３２は、非衝突型試験を行う際に台車２０と一体に結合し、衝突型試験を行う際は台車２０から切り離される。

台車２０は、テーブル２１と、テーブル２１の前面に取り付けられたプラスチックプログラマー（以下「パッド」という。）２２を備えている。本実施形態の台車２０は、Ｙ軸方向に等間隔で並べられた４つのパッド２２を備えている。

図４に示されるように、衝撃発生装置４０は、可動ブロック４１と、可動ブロック４１をＸ軸方向に移動可能に支持する軌道部４２（ブロック軌道部）と、可動ブロック４１の背面（台車２０と向かい合う面）に取り付けられたパッド４３と、可動ブロック４１の左右両側に配置された２対のショックアブソーバー４４、４５を備えている。ショックアブソーバー４４、４５は、例えば油圧緩衝器である。

軌道部４２は、ベース２上に設置されたＸ軸方向に延びる路盤４２１と、路盤４２１上に設けられたリニアガイド４２２を備えている。本実施形態の軌道部４２は、左右に等間隔で並べられた複数組（例えば３組）の路盤４２１及びリニアガイド４２２を備えている。なお、複数の路盤４２１を一体に連結してもよい。

各リニアガイド４２２は、路盤４２１の上面に敷設されたレール４２２ａと、レール４２２ａ上を走行可能な複数（例えば４つ）のランナー４２２ｂを備えている。複数のランナー４２２ｂは、例えばＸ軸方向に等間隔に並べられ、可動ブロック４１の下面に取り付けられている。リニアガイド４２２によって、可動ブロック４１のＸ軸方向の移動が案内される。

図１及び図３に示されるように、台車２０の可動範囲の中央部には、左右両側に一対のリニアエンコーダー７４４が設けられている。リニアエンコーダー７４４の本体は、路盤１１に取り付けられている。台車２０の左右両側面には、リニアエンコーダー７４４のスケール７４４ｂが取り付けられている。リニアエンコーダー７４４により、台車２０の位置及び速度が検出される。

衝撃発生装置４０は、台車２０のパッド２２と同数のパッド４３を備えている。パッド４３は、パッド２２と対を成し、対応するパッド２２と向かい合う位置に取り付けられている。

図４に示されるように、可動ブロック４１の左右両側面からは、Ｘ軸と垂直な二つの平面（操作面４１１ａ、４１１ｂ）を有する一対の押板４１１が突出している。ショックアブソーバー４４は、ピストンロッド４４２を押板４１１に向けて、押板４１１の正面に隣接して配置されている。ショックアブソーバー４５は、ピストンロッド４５２を押板４１１に向けて、押板４１１の背面に隣接して配置されている。ショックアブソーバー４４のシリンダー４４１とショックアブソーバー４５のシリンダー４５１は、ベース２に対して固定されている。また、ピストンロッド４４２の先端は、押板４１１の正面に形成された操作面４１１ａに突き当てられていて、ピストンロッド４５２の先端は、押板４１１の背面に形成された操作面４１１ｂに突き当てられている。

可動ブロック４１のＸ軸正方向の運動が主にショックアブソーバー４４によって減衰され、Ｘ軸負方向の運動が主にショックアブソーバー４５によって減衰される。逆向きに配置された一対のショックアブソーバー４４、４５を使用することにより、可動ブロック４１の衝撃（振動）をより効率的に減衰させることが可能になる。

なお、本実施形態では、ショックアブソーバー４４、４５として油圧緩衝器が使用されるが、油圧緩衝器に替えて空圧緩衝器を使用してもよい。また、油圧緩衝器と空圧緩衝器（又は、空気ばねやコイルスプリング等の弾性要素）を直列又は並列に結合して使用してもよい。例えば、自動車のマクファーソンストラット式サスペンションのように、ショックアブソーバーとコイルばねとを同軸に配置して（すなわち、コイルばねの中空部にショックアブソーバーを通して）、これらを並列に結合する構成としてもよい。

衝突型試験においては、慣性走行（惰性走行）する台車２０を衝撃発生装置４０に衝突させることによって、台車２０及び供試品Ｗに衝撃が与えられる。このとき、台車２０のテーブル２１と衝撃発生装置４０の可動ブロック４１とが、パッド２２、４３を介して衝突する。また、衝突によって発生する可動ブロック４１の振動（衝撃）は、ショックアブソーバー４４、４５によって吸収されて減衰する。そのため、ショックアブソーバー４４、４５（第１の緩衝手段）及びパッド２２、４３（第２の緩衝手段）の特性によって、衝撃発生装置４０が供試品Ｗに与える衝撃波形が変化する。求められる波形の衝撃を供試品Ｗに与えられるように、ショックアブソーバー４４、４５（第１の緩衝手段）及びパッド２２、４３（第２の緩衝手段）の特性が調整される。

本実施形態の転倒防止手段は、ベース２上に台車２０から独立して設置された第１サポート５０（第１手段）と、台車２０上に設置された第２サポート６０（第２手段）を含んでいる。

第１サポート５０は、略門形の支持体５１と、支持体５１を支持する一対の軌道部５２（支持体軌道部）を備えている。支持体５１は、供試品Ｗがバランスを崩して傾いたときに、供試品Ｗと接触することにより、供試品Ｗの転倒を妨げる。

非衝突型試験においては、試験条件によって供試品Ｗが転倒する位置（すなわち、供試品Ｗに大きな衝撃が加わるＸ軸方向における位置）が変わる。そのため、本実施形態の第１サポート５０は、支持体５１のＸ軸方向における位置を変更できるように構成されている。

図３に示されるように、支持体５１は、左右に延びたビーム５１３（連結部）と、ビーム５１３の左右両端部から下垂した一対の脚部５１２と、各脚部５１２の下端部から前方に延びた一対の足部５１１と、脚部５１２と足部５１１とを連結する二対のリブ５１４を有している。なお、本実施形態のビーム５１３と一対の脚部５１２は、１枚の平板から切り出されて、一体に形成されている。図３において二点鎖線で囲まれた拡大図で示されるように、足部５１１には、鉛直に貫通した複数の貫通穴５１１ａが形成されている。複数の貫通穴５１１ａは、例えばＸ軸方向に等間隔で一列に形成されている。

支持体５１の下部には、ビーム５１３と一対の脚部５１２により囲まれた矩形の切欠き部５１ｎが形成されている。切欠き部５１ｎの幅（Ｙ軸寸法）と高さ（Ｚ軸寸法）は台車２０よりも大きく、台車２０が切欠き部５１ｎを通過できるようになっている。すなわち、供試品Ｗが台車２０に載置されていない状態において、台車２０と支持体５１の前後関係（Ｘ軸方向における配置の順序）を変えることが可能になっている。

図１に示されるように、一対の軌道部５２は、ベース２の左右両端部に設置されている。図３において拡大図で示されるように、軌道部５２は、ガイドレール５２１、Ｔ溝ナット５２２及びボルト５２３を備えている。ガイドレール５２１は、上面に長さ方向に延びるＴ溝が形成された細長い部材（所謂Ｔ溝レール）である。ガイドレール５２１のＴ溝には、複数のＴ溝ナット５２２が嵌め込まれている。

支持体５１の貫通穴５１１ａに通されたボルト５２３がＴ溝ナット５２２に嵌められることにより、支持体５１が軌道部５２に解除可能に固定される。すなわち、軌道部５２は、支持体５１をベース２に対して固定する固定手段としての機能を有する。

また、ボルト５２３を緩めると、支持体５１の軌道部５２への固定が解除され、支持体５１はＸ軸方向に移動可能となる。このとき、ボルト５２３がＴ溝ナット５２２から外されていないため、支持体５１の足部５１１は、ボルト５２３を介してＴ溝ナット５２２に連結されたままとなる。Ｔ溝ナット５２２はＴ溝に嵌め込まれているため、Ｔ溝ナット５２２（及びＴ溝ナット５２２に連結された支持体５１）は、Ｔ溝の延長方向であるＸ軸方向のみに移動可能となる。言い換えれば、支持体５１の軌道部５２への固定が解除されているとき、軌道部５２は、支持体５１のＸ軸方向への移動を案内する案内手段として機能する。

なお、本実施形態では、軌道部５２が、支持体５１をベース２に対して固定する固定手段と、支持体５１のＸ軸方向（台車２０の走行方向）への移動を案内する案内手段とを兼ねる固定・案内手段として構成されているが、固定手段と案内手段を個別に設ける構成としてもよい。

第２サポート６０は、台車２０のテーブル２１上の四隅付近に設置された４本のポストスタンド６２と、各ポストスタンド６２によりそれぞれ着脱可能に保持される４本のポスト６４（支柱）と、４本のポスト６４に支持されたネット６６（線状部材）を備えている。ポストスタンド６２は鉛直に延びる筒状の部材であり、ポスト６４の下部がポストスタンド６２の中空部に挿入される。

ネット６６は、開口面を下に向けた箱形（直方体状）に形成されていて、４組のポスト６４及びポストスタンド６２に被せられ、図示されない固定部材によってポスト６４、ポストスタンド６２又はテーブル２１に固定される。ネット６６は、例えば合成ゴム等のエラストマーから形成され、伸縮性を有している。ポスト６４は、例えば供試品Ｗよりも高さが低くなるように設置されている。その結果、供試品Ｗは、上部がネット６６と接触し、ネット６６によって弾性的に緩やかに保持されるため、転倒が防止される。

ポスト６４やネット６６等の比較的に細い部材（又は細い部材を網状に連結した部材）から第２サポート６０を構成し、これらの細い部材を間隔を空けて（例えば、各部材の太さよりも大きな間隔で）配置することにより、第２サポート６０を軽量化することができ、また、台車２０の走行時に第２サポート６０が受ける空気抵抗を軽減することができる。これにより、台車２０の駆動に必要な動力が軽減し、サーボモーター３４２の容量を減らすことが可能になり、衝撃試験装置１の消費電力の削減や小型化が可能になる。

供試品Ｗの高さが低い場合は、ポスト６４は使用せず、ネット６６をポストスタンド６２やテーブル２１に固定してもよい。

また、ネット６６等の網状部材に替えて、ゴム紐やロープ等の紐状部材を線状部材として使用してもよい。

また、弾性を有しない線状部材を使用し、線状部材をポスト６４や台車２０に弾性的に固定する固定部材を使用する構成としてもよい。

図６は、衝撃試験装置１の制御システム１ａの概略構成を示したブロック図である。制御システム１ａは、装置全体の動作を制御する制御部７２、各種計測を行う計測部７４及び外部との入出力を行うインターフェース部７６を備えている。

制御部７２には、各駆動モジュール３４のサーボモーター３４２がサーボアンプ３４２ａを介して接続されている。サーボモーター３４２には、ロータリーエンコーダーＲＥが内蔵されている。ロータリーエンコーダーＲＥが検出したサーボモーター３４２の軸３４２ｂの位相情報は、サーボアンプ３４２ａを介して、制御部７２に入力される。

制御部７２と各サーボアンプ３４２ａとは、光ファイバによって通信可能に接続され、制御部７２と各サーボアンプ３４２ａとの間で高速のフィードバック制御が可能になっている。これにより、複数のサーボモーター３４２をより高精度（時間軸において高分解能かつ高確度）に同期制御することが可能になっている。

インターフェース部７６は、例えば、ユーザーとの間で入出力を行うためのユーザーインターフェース、ＬＡＮ（Local Area Network）等の各種ネットワークと接続するためのネットワークインターフェース、外部機器と接続するためのＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）等の各種通信インターフェースの一つ以上を備えている。また、ユーザーインターフェースは、例えば、各種操作スイッチ、表示器、ＬＣＤ（liquid crystal display）等の各種ディスプレイ装置、マウスやタッチパッド等の各種ポインティングデバイス、タッチスクリーン、ビデオカメラ、プリンタ、スキャナ、ブザー、スピーカ、マイクロフォン、メモリーカードリーダライタ等の各種入出力装置の一つ以上を含む。

計測部７４は、台車２０に取り付けられる加速度センサー７４２及びリニアエンコーダー７４４を備え、加速度センサー７４２及びリニアエンコーダー７４４からの信号を増幅及びデジタル変換して計測データを生成し、制御部７２へ送信する。また、計測部７４には、供試品Ｗに取り付けられる加速度センサー７４２を増設し、試験中に供試品Ｗに加わる衝撃を計測することもできる。

制御部７２は、インターフェース部７６を介して入力された衝撃波形（例えば、加速度波形）等の制御条件や計測部７４から入力された計測データに基づいて、各駆動モジュール３４のサーボモーター３４２の駆動を同期制御する。なお、本実施形態では、２つのサーボモーター３４２が同位相で駆動される（厳密には、左側の駆動モジュール３４ＦＬ、３４ＢＬのサーボモーター３４２と右側の駆動モジュール３４ＦＲ、３４ＢＲのサーボモーター３４２が逆位相〔逆回転〕で駆動される）。

上述したように、本実施形態の衝撃試験装置１を使用して、衝突型試験と非衝突型試験の２種類の試験を行うことができる。次に、各試験の内容及び手順について説明する。

［衝突型試験］
衝突型試験は、台車２０と台車駆動部３０のキャリッジ３２との連結が解除された状態で行われる。また、衝突型試験では、台車２０が衝撃発生装置４０に衝突したときに、供試品Ｗに前方に転倒する力が作用する。そのため、第１サポート５０を使用する場合は、第１サポート５０の支持体５１（より具体的には、ビーム５１３）は、例えば、図１に示されるように、衝撃発生装置４０の後端部（すなわち、パッド４３）の付近に設置される。なお、供試品Ｗの大きさ、形状、重量分布等に応じて、第１サポート５０の支持体５１の位置は適宜調整される。

衝突型試験では、まず、駆動モジュール３４の駆動により、例えば走行可能範囲（Ｘ軸方向における可動範囲）の後端付近に設定された開始位置Ｓへキャリッジ３２が移動される。次いで、台車２０がキャリッジ３２と接触する位置まで例えば手動で移動され、供試品Ｗが台車２０のテーブル２１上に載せられる。第２サポート６０を使用する場合は、第２サポート６０により供試品Ｗがテーブル２１に保持される。

台車２０への供試品Ｗの積載が完了し、例えばタッチスクリーン（インターフェース部７６）等へのユーザー操作により試験開始の指令が出されると、台車２０に装着された加速度センサー７４２による連続的な衝撃の計測が開始される。加速度センサー７４２の検出結果は、制御部７２に接続されたストレージに蓄積保存されると共に、グラフ化されてディスプレイ装置（インターフェース部７６）に衝撃波形（加速度波形）として表示される。

次に、駆動モジュール３４の駆動により、キャリッジ３２が前方へ徐々に加速される。このとき、台車２０は、キャリッジ３２に押されながら、キャリッジ３２と同じ速度で走行する。キャリッジ３２が予め設定された衝突速度に到達すると、キャリッジ３２は減速される。キャリッジ３２が減速すると、台車２０は、キャリッジ３２から離れて、衝突速度で慣性走行し、やがて衝撃発生装置４０に衝突する。

衝突型試験では、台車２０と衝撃発生装置４０との衝突によって発生する衝撃が、台車２０に載置された供試品Ｗに加えられる。また、衝突により、供試品Ｗに前方へ倒す力が作用するため、供試品Ｗが前方に傾くが、供試品Ｗは台車２０の前端付近に配置された第１サポート５０の支持体５１に接触するため、供試品Ｗの転倒が回避される。

衝突後、所定の時間が経過すると、加速度センサー７４２による計測が停止され、台車２０から供試品Ｗが取り出されて、１回の衝突型試験が終了する。

［非衝突型試験］
非衝突型試験では、不図示の結合手段により、キャリッジ３２と台車２０が一体に連結された状態で行われる。

非衝突型試験では、試験条件（衝撃波形等）によって供試品Ｗの転倒の発生が予測される位置（転倒予測位置）が変わる。第１サポート５０を使用する場合は、第１サポート５０の支持体５１は、転倒予測位置の近傍に設置される。

次いで、駆動モジュール３４の駆動により、キャリッジ３２と連結した台車２０が開始位置へ移動される。なお、非衝突型試験の開始位置は、衝突型試験の開始位置Ｓとは異なり、例えば台車２０の走行可能範囲の中央付近に設定される。開始位置において、供試品Ｗが台車２０のテーブル２１上に載せられる。第２サポート６０を使用する場合は、第２サポート６０により供試品Ｗがテーブル２１に保持される。

台車２０への供試品Ｗの積載が完了し、インターフェース部７６へのユーザー操作により試験開始の指令が出されると、台車２０に装着された加速度センサー７４２による連続的な衝撃の計測が開始される。

次に、予め設定された衝撃波形（例えば、加速度波形）の波形データに基づいて各駆動モジュール３４のサーボモーター３４２の駆動が制御される。各駆動モジュール３４が発生した衝撃は、ベルト機構３５によってキャリッジ３２及び台車２０に伝達され、台車２０に載置された供試品Ｗに加えられる。

供試品Ｗに加えられた衝撃により、供試品Ｗに例えば前方へ倒す力が作用するため、供試品Ｗが前方に傾くが、供試品Ｗは台車２０の前端付近に配置された第１サポート５０の支持体５１に接触するため、供試品Ｗの転倒が回避される。

供試品Ｗへの衝撃印加後、所定の時間が経過すると、加速度センサー７４２による計測が停止され、台車２０から供試品Ｗが取り出されて、１回の非衝突型試験が終了する。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る衝撃試験装置２０００は、第１サポートを自動で移動可能にしたものである。以下、第２実施形態については、主に第１実施形態と相違する点について説明し、第１実施形態と共通する構成についての重複する説明を省略する。

図７は、本発明の第２実施形態に係る衝撃試験装置２０００の平面図である。衝撃試験装置２０００の第１サポート２５００は、支持体２５１０と、支持体２５１０をＸ軸方向へ移動可能に支持する軌道部２５２０と、支持体２５１０を駆動する支持体駆動手段を備えている。支持体駆動手段は、支持体２５１０を駆動するための動力を発生する４つの駆動モジュール２５４０（２５４０ＦＬ、２５４０ＦＲ、２５４０ＢＬ、２５４０ＢＲ）と、駆動モジュール２５４０が発生した動力を支持体２５１０に伝達する左右二組のベルト機構２５５０（２５５０Ｒ、２５５０Ｌ）を備えている。駆動モジュール２５４０が発生した動力により、支持体２５１０がＸ軸方向に駆動される。

４つの駆動モジュール２５４０は、ベース２の四隅付近にそれぞれ配置されている。左側のベルト機構２５５０Ｌは左側の一対の駆動モジュール２５４０ＦＬ及び２５４０ＢＬによって駆動され、右側のベルト機構２５５０Ｒは右側の一対の駆動モジュール２５４０ＦＲ及び２５４０ＢＲによって駆動される。なお、駆動モジュール２５４０の構成は、第１実施形態の駆動モジュール３４の構成と同一であるため、説明を省略する。

軌道部２５２０は、ベース２上に設置されたＸ軸方向に延びる一対の路盤２５２１と、各路盤２５２１上にそれぞれ設けられた一対のリニアガイド２５２２を備えている。各リニアガイド２５２２は、路盤２５２１の上面に敷設されたレール２５２２ａと、レール２５２２ａ上を走行可能な複数（例えば２つ）のランナー２５２２ｂを備えている。ランナー２５２２ｂは、支持体２５１０の足部２５１１の下面に取り付けられている。リニアガイド１２によって、支持体２５１０のＸ軸方向の移動が案内される。

ベルト機構２５５０は、一対の駆動プーリー２５５１と、一対の駆動プーリー２５５１に巻掛けられた歯付ベルト２５５２と、歯付ベルト２５５２を支持体２５１０に固定するベルトクランプ２５５３（巻掛け媒介節固定具）を備えている。駆動プーリー２５５１は、各駆動モジュール２５４０のシャフト２５４４と結合している。支持体２５１０には、各脚部２５１２から左右外側に突出した、水平に配置された平板状のクランプ取付部２５１５が設けられている。ベルトクランプ２５５３は、クランプ取付部２５１５に取り付けられている。駆動モジュール２５４０が伝達した動力により、支持体２５１０は前後（Ｘ軸方向）に駆動される。

図６に示されるように、制御部７２には、各駆動モジュール２５４０のサーボモーター２５４２がサーボアンプ２５４２ａを介して接続されている。サーボモーター２５４２には、ロータリーエンコーダーＲＥが内蔵されている。ロータリーエンコーダーＲＥが検出したサーボモーター２５４２の軸２５４２ｂの位相情報は、サーボアンプ２５４２ａを介して、制御部７２に入力される。

以下、本発明の第２実施形態に係る衝撃試験装置２０００の第１サポート２５００の支持体２５１０の駆動制御に関する二つの実施例について説明する。

（実施例１）
実施例１は、第１実施形態において手動で行われる第１サポート５０の支持体５１の移動及び固定を自動化したものである。具体的には、衝撃試験を開始する前に（例えば、供試品Ｗを台車２０に載置する前に）、制御部７２が支持体駆動手段の４つの駆動モジュール２５４０（サーボモーター２５４２）を同期制御して、試験条件によって決まる所定位置（支持体設置位置）へ支持体２５１０を移動させる。

支持体設置位置は、衝突型試験においては、例えば試験中に台車２０が走行する範囲の最前端に配置された台車２０の前方に隣接する位置（すなわち、衝撃発生装置４０の後端部の付近）に決定される。また、非衝突型試験においては、例えば試験中に台車２０が走行する範囲の最前端に配置された台車２０の前方に隣接する位置又は最後端に配置された台車２０の後方に隣接する位置に支持体設置位置が決定される。例えば衝撃波形の最大加速度（又は加速度の積分値）の符号が正の場合（すなわち、前向きの衝撃が加わる場合）に台車２０の走行範囲の前方に支持体設置位置が決定され、符号が負の場合（すなわち、後ろ向きの衝撃が加わる場合）に台車２０の走行範囲の後方に支持体設置位置が決定される。

なお、実施例１においては、試験中は、支持体２５１０は駆動されずに支持体設置位置に保持される。言い換えれば、支持体駆動手段は、試験中に、支持体２５１０をベース２に対して解除可能に固定する固定手段として機能する。

（実施例２）
実施例２は、試験中に支持体５１を静止させずに、台車２０と支持体２５１０とを、略等距離に保った状態で駆動するものである。具体的には、制御部７２が、キャリッジ駆動手段の４つの駆動モジュール３４（サーボモーター３４２）と、支持体駆動手段の４つの駆動モジュール２５４０（サーボモーター２５４２）とを、衝撃波形に基づいて同期制御する。

なお、支持体駆動手段の４つの駆動モジュール２５４０（サーボモーター２５４２）については、平滑化処理（例えば単純移動平均）が施された衝撃波形に基づいて駆動を制御してもよい。平滑化処理が施された衝撃波形に基づいて駆動を制御することにより、支持体５１に加わる加速度が緩和され、また、サーボモーター２５４２の消費電力が軽減される。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、その技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば本明細書中に例示的に明示された実施形態等の構成及び／又は本明細書中の記載から当業者に自明な構成を適宜組み合わせたものも本願の実施形態に含まれる。

上記の各実施形態は、台車２０とキャリッジ３２とを分離することにより、衝突型試験と非衝突型試験の両方を実行することができるようになっているが、台車２０とキャリッジ３２とを一体に構成して、非衝突型試験専用の装置としてもよい。

上記の各実施形態では、歯付ベルト３５２が一対の駆動プーリー３５１に巻掛けられているが、歯付ベルト３５２が巻掛けられるプーリーの一方を従動プーリーとしてもよい。この場合、駆動モジュール３４ＦＬ（３４ＦＲ）と３４ＢＬ（３４ＢＲ）のいずれか一方が不要になる。この構成は、支持体駆動手段のベルト機構２５５０にも適用することができる。

上記の各実施形態では、キャリッジ３２が２本の歯付ベルト３５２により駆動されるが、１本又は３本以上の複数の歯付ベルト３５２によりキャリッジ３２を駆動する構成としてもよい。この構成は、支持体駆動手段にも適用することができる。

図８は、４本の歯付ベルト３５２によりキャリッジ３２を駆動する構成の一例の概略を示した平面図である。図８に示されるように、各歯付ベルト３５２の長さ（歯数）を同一としてもよい。歯付ベルト３５２の長さを揃えることにより、複数の歯付ベルト３５２の伝達特性が均一化し、より安定したキャリッジ３２の駆動が可能になる。この構成は、支持体駆動手段のベルト機構２５５０にも適用することができる。また、隣接する駆動モジュール３４を前後に並べる（すなわち、前後に位置をずらず）ことにより、衝撃試験装置をコンパクトにすることが可能になる。

各駆動プーリー３５１のピッチ円直径（歯数）を同一としてもよい。また、各駆動モジュール３４に内蔵されたベルト機構３４３の減速比を同一としてもよい。これにより、各サーボモーター３４２の駆動量（軸３４２ｂの回転角）と歯付ベルト３５２の移動量との比率が等しくなるため、各サーボモーター３４２を同じ駆動量で駆動することが可能になる。これらの構成は、支持体駆動手段にも適用することができる。

図９は、駆動モジュール３４の変形例の概略構成を示した図である。図９に示されるように、駆動モジュール３４が複数（例えば２つ）のサーボモーター３４２を備えていてもよい。図９の変形例では、シャフト３４４の両端に、一対のサーボモーター３４２の軸３４２ｂが、それぞれカップリング３４６により接続されている。これにより、一つの駆動プーリー３５１を一対のサーボモーター３４２により駆動することが可能になる。また、１本のシャフト３４４に複数の駆動プーリー３５１（ベルト機構３５）が結合した構成を採用してもよい。この構成により、シャフト３４４と結合するサーボモーター３４２と駆動プーリー３５１の割合を変えることが可能になるため、サーボモーター３４２の性能と歯付ベルト３５２の性能を有効に利用することが可能になる。

上記の実施形態では、ゴム弾性を有する線状部材が使用されるが、例えば、ポリアミド系樹脂や鉄鋼等の高弾性材料から形成された線状部材を使用してもよい。

１ 衝撃試験装置
１０ 軌道部
２０ 台車
３０ 台車駆動部
４０ 衝撃発生装置（衝撃波形発生装置）
５０ 第１サポート（転倒防止手段／第１手段）
６０ 第２サポート（転倒防止手段／第２手段）
２５００ 第１サポート

Claims (13)

1. 供試品を載せて走行可能な台車と、
   前記供試品の転倒を防止する転倒防止手段と、
   を備え、
   前記転倒防止手段が、前記台車から独立した第１手段を含み、
   前記第１手段が、前記台車の走行方向に移動可能に設けられた、
   衝撃試験装置。
2. 前記第１手段が、
   前記供試品が傾いたときに該供試品と支持して該供試品の転倒を妨げる支持体と、
   前記支持体の前記走行方向への移動を案内する案内手段と、を備えた、
   請求項１に記載の衝撃試験装置。
3. 前記第１手段が設置されるベースを備え、
   前記第１手段が、前記支持体を前記ベースに対して解除可能に固定する固定手段を備えた、
   請求項２に記載の衝撃試験装置。
4. 前記第１手段が、前記案内手段及び前記固定手段を兼ねる固定・案内手段を備え、該固定・案内手段が、
   前記ベースに対して固定された、前記走行方向に延びるＴ溝と、
   前記Ｔ溝に嵌め込まれたＴ溝ナットと、
   前記支持体に形成された貫通穴に通されて、前記Ｔ溝ナットに嵌められることにより、前記支持体を前記Ｔ溝に固定するボルトと、を備えた、
   請求項３に記載の衝撃試験装置。
5. 前記第１手段が、前記支持体を前記走行方向へ駆動する支持体駆動手段を備えた、
   請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の衝撃試験装置。
6. 前記支持体駆動手段が、
   前記支持体を駆動するための動力を発生する駆動モジュールと、
   前記駆動モジュールが発生した動力を前記支持体に伝達するベルト機構と、
   を備えた、
   請求項５に記載の衝撃試験装置。
7. 前記台車を駆動する台車駆動部と、
   前記支持体駆動手段及び前記台車駆動部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部が、試験条件に応じて予め決められた位置へ前記支持体を移動する、
   請求項５又は請求項６に記載の衝撃試験装置。
8. 前記台車と衝突して前記供試品に与えるべき衝撃を発生する衝撃発生装置を備え、
   前記衝撃試験装置が、
   前記供試品を載せた前記台車を前記衝撃発生装置に衝突させることで前記供試品に衝撃を与える衝突型試験と、
   前記台車駆動部の駆動により発生した衝撃を前記台車に伝達させることで前記供試品に衝撃を与える非衝突型試験と、をそれぞれ実行可能であり、
   制御部が、
   前記衝突型試験において、前記台車を所定の速度で前記衝撃発生装置に衝突させるように前記台車駆動部を制御し、
   前記非衝突型試験において、予め設定された衝撃波形に基づいて前記台車が駆動されるように前記台車駆動部を制御する、
   請求項７に記載の衝撃試験装置。
9. 前記台車駆動部が、
   前記台車に解除可能に連結されるキャリッジと、
   前記台車及び前記キャリッジを走行可能に支持する台車軌道部と、を備え、
   前記衝突型試験において、前記キャリッジが前記台車に連結され、
   前記非衝突型試験において、前記キャリッジと前記台車との連結が解除される、
   請求項８に記載の衝撃試験装置。
10. 前記衝撃発生装置が、
    可動ブロックと、
    前記可動ブロックの前記台車と向かい合う面に取り付けられたプラスチックプログラマーと、
    前記可動ブロックを前記走行方向に移動可能に支持するブロック軌道部と、
    前記可動ブロックの振動を吸収するショックアブソーバーと、を備え、
    前記ブロック軌道部が、ガイドウエイ形循環式リニア軸受を備え、
    前記ガイドウエイ形循環式リニア軸受が、
    レールと、
    前記可動ブロックに取り付けられ、転動体を介して前記レール上を走行可能なランナーと、を備え、
    前記台車が、前記可動ブロックと向かい合う面に取り付けられたプラスチックプログラマーを備えた、
    請求項８又は請求項９に記載の衝撃試験装置。
11. 前記転倒防止手段が、前記台車に設置された第２手段を含み、
    前記第２手段が、
    前記台車に立てられた複数の支柱と、
    前記複数の支柱に張り渡される線状部材と、を備えた、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の衝撃試験装置。
12. 供試品を載せて走行可能な台車と、
    前記供試品の転倒を防止する転倒防止手段と、
    を備え、
    前記転倒防止手段が、前記台車に設置された第２手段を含み、
    前記第２手段が、
    前記台車に立てられた複数の支柱と、
    前記複数の支柱に張り渡される線状部材と、を備えた、
    衝撃試験装置。
13. 前記線状部材が、紐状の紐状部材及び網状の網状部材のいずれかを含む、
    請求項１２に記載の衝撃試験装置。

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