JP2021156842A

JP2021156842A - 衝撃試験装置及び衝撃試験方法

Info

Publication number: JP2021156842A
Application number: JP2020060166A
Authority: JP
Inventors: 翔太郎佐野; Shotaro Sano; 賢二半沢; Kenji Hanzawa; 博明甲斐; Hiroaki Kai
Original assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: JP7387514B2

Abstract

【課題】被試験体に重錘を衝突させた場合に、衝突して跳ね返った重錘の被試験体への複数回の衝突を安全に防止する。【解決手段】被試験体５０に重錘１１を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体５０の耐衝撃性を測定するための衝撃試験装置において、支持ロープ３６に吊り下げられ、被試験体５０に対して振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘１１と、重錘１１に取り付けられ、重錘１１が被試験体５０に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向に張力が付与される引張ロープ１５と、張力が付与された引張ロープ１５の跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器２０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃試験装置及び衝撃試験方法に関し、特に被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験装置及び衝撃試験方法に関する。

従来より、重錘を被試験体に衝突させることで、被試験体の強度を測定することが行われている。重錘を被試験体に衝突させる際には、重錘を被試験体に衝突した後に跳ね返り、再び落下して衝突してしまう。つまり、同じ被試験体への複数回の衝突が生じてしまう。同じ被試験体に複数回の衝突が発生すると、１回の衝突による被試験体の損傷度を評価することは難しい。このため、複数回の衝突を防止するための様々な装置・技術が提案されている。

特許文献１に開示された落下試験装置では、ロープに繋がれた重錘が被試験材上に落下して跳ね返ったときに、ロープが掛け渡された３つのローラーのうちで真ん中のローラーでロープを押し込んで重錘を引き上げて、ロック機構により重錘が被試験材に対して複数回衝突するのを防止している。特許文献１の開示技術において、ロック機構は、真ん中のローラーを両側のローラーの間に例えばバネの力で挿入し、且つ、ソレノイドあるいはモータで真ん中のローラーを両側のローラーに対してロープの通路を邪魔にしない位置に当該バネの力に逆らって戻してロックしている。

また、特許文献２に開示された落球試験装置は、紐の一方の端に重錘が繋がれ、且つ、紐の他方の端に錘が繋がれており、重錘と錘とが間隔を離してそれぞれ垂直に設けられた２箇所の案内部内に沿って同時に落下するように構成されている。特許文献２の開示技術では、重錘を落下させて被試験材に衝突して跳ね上がったときに、錘に発生する落下力により紐を介して重錘を引き上げることにより、重錘が被試験材に複数回衝突することを防止できる。

また、特許文献３では、移動体に対して移動可能に収納されている重錘を被試験材に向けて落下させたときに、被試験体に衝突して跳ね返った重錘が移動体に係止されることにより重錘が被試験材に複数回衝突することを防止できる落錘験装置が開示されている。

また、特許文献４に開示された落球試験装置は、再衝突防止手段は、コンクリート板に装着された衝撃センサにより被試験体のコンクリート板への衝突を感知し、その感知信号が供給された巻取りモータが、巻取りロープを高速で巻き上げて被試験体を急上昇させる。特許文献４の開示技術によれば、被試験体がコンクリート板に衝突してからバウンドしてもその直後に急上昇させられ、コンクリート板への再衝突を防止することができる。

特開２００４−２５７７７４号公報特開２００４−１７７３５２号公報特許第５１０９９９３号公報特開平１１−２３４３８号公報

しかしながら、特許文献１−４に記載の落下試験装置等には、以下の問題点があった。具体的には、特許文献１に開示された落下試験装置では、重錘の被試験体への一度目の衝突後に跳ね返ったことをタイマーなどの時間で判断をしており電気的なノイズや電源電圧の変動等の外乱で装置が誤作動を起こす恐れがあった。また、特許文献２に開示された落球試験装置では、衝突させる重錘と同等の錘をもう1つ用意する必要があり装置の大規模化につながるという問題点があった。また、数十キロ〜数トン規模の錘を使用する場合には安全面のリスクも大きくなるという問題点もあった。

また、特許文献３に開示された落錘験装置では、数百キロ〜数トン規模の重錘を使用する場合には大規模な装置、機構が必要となり、実使用を考えると現実的ではないという問題点があった。また、特許文献４に開示された落球試験装置では、数百キロ〜数トン規模の重錘を高速で巻き上げる装置が必要となり、実使用を考えると現実的ではないという問題点があった。

更に、特許文献１−４に記載の問題点を解決するために、重錘に複数回衝突することを防止するためのロープを衝突側と反対側に２本取り付け、各ロープを作業者が持ち、一度目の衝突後に跳ね返った際に人力で引っ張り、複数回の衝突を防止することも行われてきた。しかしながら、この方法では、一度目の衝突で跳ね返ったエネルギーを作業者が人力で直接受け止めるため、作業者に瞬間的に大きな衝撃力が作用することとなりケガが発生する可能性があるという問題点があった。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、被試験体に重錘を衝突させた場合に、衝突して跳ね返った重錘の被試験体への複数回の衝突を安全に防止することができる衝撃試験装置及び衝撃試験方法を提供することにある。

本発明者らは、上述した問題点を解決するために、支持ロープに吊り下げられ、被試験体に対して振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘と、重錘に取り付けられ、重錘が被試験体に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向に張力が付与される引張ロープと、張力が付与された引張ロープの跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器と、緊張器を固定するフレームとを備える衝撃試験装置を発明した。

第１発明に係る衝撃試験装置は、被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験装置において、支持ロープに吊り下げられ、上記被試験体に対して振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘と、上記重錘に取り付けられ、上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向に張力が付与される引張ロープと、張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る衝撃試験装置は、被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験装置において、支持ロープに吊り下げられ、上記被試験体に対して落下させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘と、上記重錘に取り付けられ、上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向への張力が付与される引張ロープと、張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器とを備えることを特徴とする。

第３発明に係る衝撃試験装置は、第１発明又は第２発明において、上記重錘の上記被試験体への衝突を検出する衝突検出部と、上記引張ロープに上記跳ね返り方向への張力を付与する張力付与部と、上記衝突検出部により衝突が検出された場合、上記引張ロープに張力が付与されるように上記張力付与部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

第４発明に係る衝撃試験装置は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、上記緊張器を固定するフレームを備えることを特徴とする。

第５発明に係る衝撃試験方法は、被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験方法において、上記被試験体に対して支持ロープに吊り下げられた重錘を振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与し、上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、上記重錘に取り付けられた引張ロープに上記跳ね返り方向への張力を付与し、張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させることを特徴とする。

第６発明に係る衝撃試験方法は、被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験方法において、上記被試験体に対して支持ロープに吊り下げられた重錘を落下させて衝突させることにより衝撃力を付与し、上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、上記重錘に取り付けられた引張ロープに上記跳ね返り方向への張力を付与し、張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させることを特徴とする。

第７発明に係る衝撃試験方法は、第５発明又は第６発明において、上記重錘の上記被試験体への衝突を検出し、衝突が検出された場合、上記引張ロープに上記跳ね返り方向への張力が付与されるように制御することを特徴とする。

第８発明に係る衝撃試験方法は、第５発明〜第７発明の何れかにおいて、フレームに固定された緊張器により、張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、支持ロープに吊り下げられ、被試験体に対して振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘と、重錘に取り付けられ、重錘が被試験体に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向に張力が付与される引張ロープと、張力が付与された引張ロープの跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器とを備える。これにより、被試験体に重錘を衝突させた場合に、衝突して跳ね返った重錘の被試験体への複数回の衝突を安全に防止することができる。

また、支持ロープに吊り下げられ、被試験体に対して落下させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘と、重錘に取り付けられ、重錘が被試験体に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向への張力が付与される引張ロープと、張力が付与された引張ロープの跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器とを備える。これにより、被試験体に重錘を衝突させた場合に、衝突して跳ね返った重錘の被試験体への複数回の衝突を安全に防止することができる。また、被試験体に対して重錘を鉛直方向下向きに落下させて衝突させるため、簡易な構成により落下試験を行うことができる。

図１は、第１実施形態の衝撃試験装置の全体構成図である。図２は、重錘及びその周辺の部材を拡大して示す図である。図３は、緊張器を示す図である。図４は、緊張器の固定状態を示す他の例である。図５は、第１実施形態の衝撃試験装置により衝撃試験を行う際の手順を示す図である。図６は、第１実施形態で衝撃試験の２度当たり防止を自動化する場合の衝撃試験装置の全体構成図である。図７は、第２実施形態の衝撃試験装置の全体構成図である。図８は、第２実施形態の衝撃試験装置により衝撃試験を行う際の手順を示す図である。図９は、第２実施形態で衝撃試験の２度当たり防止を自動化する場合の衝撃試験装置の全体構成図である。図１０は、第２実施形態の衝撃試験装置の全体構成図である。図１１は、第２実施形態の衝撃試験装置により衝撃試験を行う際の手順を示す図である。図１２は、第２実施形態で衝撃試験の２度当たり防止を自動化する場合の衝撃試験装置の全体構成図である。

以下、本発明を適用した衝撃試験装置及び衝撃試験方法を実施するための一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る衝撃試験装置の構成について説明する。図１は、本発明を適用した衝撃試験装置１００の全体構成図を示している。この衝撃試験装置１００は、試験機構１０と、支持機構３０と、被試験体５０とを備えている。

試験機構１０は、重錘１１と、重錘１１に取り付けられる引張ロープ１５と、引張ロープ１５を保持する緊張器２０と、緊張器２０を固定するフレーム１６とを備えている。支持機構３０は、重錘１１に取り付けられる切り離し装置３１と、切り離し装置３１に引掛けられるシャックル３２と、シャックル３２を吊り下げるクレーン３３と、クレーン３３を吊り下げる連結部材３４と、連結部材３４を支持する支柱３５と、重錘１１を支持する支持ロープ３６と、被試験体５０を支持する支持台３７と、切り離し装置３１に接続された油圧ポンプ４０とを備えている。

重錘１１は、支持ロープ３６により支持機構３０に吊り下げられ、被試験体５０に対して振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与する。即ち、図１に示すように、連結部材３４において支持ロープ３６が取り付けられている箇所を支点Ａとした場合、重錘１１は支点Ａを中心として揺動可能に支持されている。支持ロープ３６は鉛直方向に対して傾斜角度θ傾斜した状態で支点Ａと重錘１１との間で張設されていればよい。なお、傾斜角度θは、被試験体５０に付与する衝撃力を考慮して任意に設定されればよい。図１に示すように、衝突方向と跳ね返り方向はいずれも略水平方向である。

図２に示すように、重錘１１は切り離し装置３１に取り付けられており、切り離し装置３１はシャックル３２に吊り下げられている。シャックル３２はクレーン３３のフック３３ａに吊り下げられ、クレーン３３は、連結部材３４に取り付けられている。即ち、重錘１１は、鉛直方向に延びるクレーン３３により連結部材３４に支持されている。

切り離し装置３１は、クレーン３３から重錘１１を切り離す装置であり、油圧ポンプ４０から供給される油圧の供給を制御することにより、クレーン３３に吊り下げられた重錘１１を切り離すことができる。油圧の供給制御は、例えば被試験体５０に重錘１１を衝突させようとするタイミングで、作業者Ｗによる油圧ポンプ４０の操作によって行われる。

重錘１１は、球状の部材であり、例えば鋼等の金属製の素材により構成されている。なお、重錘１１の形状は球に限定されず、如何なる形状であってもよい。また、重錘１１の素材は、鉄等の金属に限定されず、被試験体５０を破壊することができる程度の硬度を有するのであれば、如何なる素材であってもよい。重錘１１の重量は、衝撃試験の内容に応じて適宜決定されればよい。

重錘１１の表面には、第１取付部１２と、第２取付部１３と、第３取付部１４が設けられている。第１取付部１２は第１環状部１２ａと、第１環状部１２ａから延びる第１延設部１２ｂを備えている。第２取付部１３は第２環状部１３ａと、第２環状部１３ａから延びる第２延設部１３ｂを備えている。第３取付部１４は第３環状部１４ａと、第３環状部１４ａから延びる第３延設部１４ｂを備えている。第１環状部１２ａには支持ロープ３６が取り付けられ、第２環状部１３ａには切り離し装置３１が取り付けられ、第３環状部１４ａには引張ロープ１５が取り付けられている。第１延設部１２ｂ、第２延設部１３ｂ、第３延設部１４ｂはそれぞれ重錘１１に対して固定されている。

引張ロープ１５は、重錘１１が被試験体５０に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向に張力が付与される。図１に示すように、引張ロープ１５の一端側は、重錘１１に取り付けられ、他端側は緊張器２０を介して作業者Ｗに把持されている。切り離し装置３１が作動する前の状態では、引張ロープ１５は弛んだ状態で配置されている。

フレーム１６は、地面Ｇに固定された状態で緊張器２０を固定する。重錘１１の重量に比して緊張器２０の重量が小さいことを考慮し、重錘１１が揺動しても緊張器２０が固定された状態を保つためにフレーム１６が設けられている。

緊張器２０は、フレーム１６により地面Ｇから所定の高さに配置されている。図３に、緊張器２０の詳細を示す。図３（ａ）に示すように、緊張器２０は、フック２１と、フック２１に連結される連結具２２と、連結具２２に連結されるホルダ２３を備えている。フック２１は開閉自在に構成されており、緊張器２０はフック２１によりフレーム１６に取り付けられる。ホルダ２３には引張ロープ１５が挿通される。

ホルダ２３は、図３（ｂ）に示すように、保持部２３ａと、係合爪２３ｂと、ばね２３ｃとを備えている。引張ロープ１５は、保持部２３ａと係合爪２３ｂとの間に挿通されている。係合爪２３ｂは、ばね２３ｃにより引張ロープ１５を圧接係合する方向（矢印Ｐ方向）に付勢されている。この圧接係合により、引張ロープ１５は保持部２３ａと係合爪２３ｂにより強く挟み込まれて固定される。これにより、引張ロープ１５は、緊張器２０と重錘１１との間では、被試験体５０に近接する方向（図中Ｙ方向）への張力が付与されて緊張状態が維持される。緊張器２０と作業者Ｗとの間では、引張ロープ１５には張力が付与された状態ではなく、引張ロープ１５の被試験体５０から離間する方向（図中Ｘ方向）への移動が許容される。

なお、緊張器２０は、フレーム１６に固定される構成に限定されるものではない。具体的には、図４（ａ）に示すように、フック１７を介して地面Ｇに固定されてもよく、あるいは図４（ｂ）に示すように、アンカー１８及びチェーン１９を介して地面Ｇに固定されてもよい。

また、引張ロープ１５を緊張状態に維持するための構成は、緊張器２０のみに限定されず、被試験体５０への近接を抑制し被試験体５０からの離間を許容することができるのであれば、ラチェット機構その他の如何なる構成に代替されてもよい。

被試験体５０は、例えばポリカーボネート板又はアクリル板等の合成樹脂製のパネルである。なお、被試験体５０としては、これ以外にも、鋼管柱、照明柱、フェンス等、屋外に設置される構造物を対象とした上で、対象とされる構造物に応じて任意の素材、大きさが選択されることとすればよい。

被試験体５０は、支持台３７上に略垂直に立設されている。即ち、被試験体５０は衝突面５０Ｓを備え、衝突面５０Ｓが地面Ｇに対して垂直となるように立設されている。なお、被試験体５０は、支点Ａのほぼ真下に配置されることにより、運動エネルギーが最大となる状態の重錘１１により衝突されることが望ましい。

次に、衝撃試験における一連の処理について図５により説明する。なお、図５では、説明の簡略化のために、衝撃試験装置１００の要部のみを模式的に示す。

図５（ａ）に示すように、切り離し装置３１から解放される前には、重錘１１は鉛直方向に対して傾斜角度θ傾斜した状態で支持されている。切り離し装置３１から重錘１１を解放する場合には、作業者Ｗが油圧ポンプ４０を操作して切り離し装置３１を作動させる。

切り離し装置３１から重錘１１が解放されると、重錘１１は支持ロープ３６のみに支持された状態となり、重錘１１は支点Ａを中心として振り子運動しながら衝突面５０Ｓに垂直に衝突する。即ち、重錘１１は、運動エネルギーを有した状態で、水平方向において、衝突面５０Ｓに近接する方向（図１中衝突方向）に揺動する。なお、引張ロープ１５は、緊張器２０を挿通し、弛んだ状態で作業者Ｗに把持されている。

図５（ｂ）は、重錘１１が被試験体５０に衝突して跳ね返った直後の状態を示している。衝突面５０Ｓに側方から衝突した重錘１１は、衝突面５０Ｓに衝突した後、跳ね返り方向に沿って跳ね返る。作業者Ｗは、重錘１１が被試験体５０に衝突して跳ね返った旨を判断した時に、少なくとも重錘１１が被試験体５０に再び衝突する前に、跳ね返り方向への張力を引張ロープ１５に付与する。重錘１１には、被試験体５０に衝突して跳ね返った後に被試験体５０に近接しようとする力が作用しているが、作業者Ｗが跳ね返り方向への張力を付与することにより重錘１１が被試験体５０に再度衝突することを防止することができる。

図５（ｃ）は、重錘１１が緊張器２０により保持された状態を示している。緊張器２０は、引張ロープ１５の被試験体５０から離間する方向への移動を許容するとともに、被試験体５０に近接する方向への移動を抑制する。このため、重錘１１に衝突方向への力が付与された場合には、張力が付与された引張ロープ１５の跳ね返り方向への緊張状態が継続され、緊張器２０により重錘１１の被試験体５０への近接しようとする動きを抑制することができる。これにより、重錘１１の複数回の被試験体５０への衝突が防止される。

このような衝撃試験装置１００を使用することにより、被試験体５０に衝突して跳ね返った重錘１１は、取り付けられている引張ロープ１５が緊張器２０により緊張状態とされるため、重錘１１の被試験体５０側への揺動が抑制される。即ち、緊張器２０が引張ロープ１５を保持するため、作業者Ｗが引張ロープ１５に対して張力を付与し続けなくても重錘１１の被試験体５０側への近接が阻止される。これにより、衝突して跳ね返った重錘１１の複数回の被試験体５０への衝突を安全に防止することができる。

また、衝撃試験においては、衝突面５０Ｓに重錘１１を衝突させて、被試験体５０の破壊の状況を観察することが行われる。被試験体５０の側方から重錘１１を衝突させることで、実際の衝突の状況により即した試験結果を得ることができる。さらに、振り子状に揺動する重錘１１の運動エネルギーが最大となる付近に被試験体５０が配置されているため、エネルギーの損失を防止しながら効率よく衝撃試験を行うことができる。

なお、上述の説明では、重錘１１の被試験体５０への衝突の判断、衝突後の引張ロープ１５の跳ね返り方向への引張作業は作業者Ｗにより行われていたが、これらの一連の作業は自動化することができる。具体的には、図６に示すように、自動化のためには、衝撃試験装置１００は衝突検出部７１と、衝突検出部７１に電気的に接続された情報処理装置７２と、情報処理装置７２に電気的に接続された張力付与部７３とを備える。

衝突検出部７１は、被試験体５０の近傍に配置され、例えば赤外線センサ等の光センサによって構成されている。衝突検出部７１は重錘１１の被試験体５０への衝突を検出し、その検出結果を情報処理装置７２に出力する。なお、衝突検出部７１は赤外線センサに限られず、重錘１１の被試験体５０への衝突を検出できるのであれば、重錘１１の被試験体５０への衝突を直接検出する衝突検出センサ、重錘１１の変位を検知する変位検知センサ等、如何なる構成であってもよい。

情報処理装置７２は、例えばＰＣ（Personal Computer）などであり、衝突検出部７１により重錘１１の被試験体５０への衝突が検出された場合、引張ロープ１５に張力が付与されるように張力付与部７３を制御する。情報処理装置７２には衝突から張力付与までの処理を実行するためのソフトウェアがインストールされる。

張力付与部７３は、例えば引張ロープ１５を巻き取る巻き取り機構、あるいはこの機構を駆動するモータ等によって構成されている。張力付与部７３は、情報処理装置７２からの指示に基づいて引張ロープ１５に対して跳ね返り方向への張力を付与する。これにより、重錘１１の被試験体５０側への近接が抑制される。なお、張力付与部７３は、巻き取り機構やモータに限られず、引張ロープ１５に張力を付与することができるものであれば如何なるものであってもよい。

重錘１１が切り離し装置３１から解放され被試験体５０に衝突すると、衝突検出部７１は重錘１１の被試験体５０への衝突を検出する。衝突検出部７１により重錘１１の被試験体５０への衝突が検出されると、衝突検出部７１は検出した旨の通知信号を情報処理装置７２に送信する。情報処理装置７２は、衝突検出部７１からの通知信号を受けて張力付与部７３に制御信号を送信し、引張ロープ１５に張力が付与されるように張力付与部７３を制御する。張力付与部７３は、情報処理装置７２からの制御信号に基づいて引張ロープ１５に対して跳ね返り方向への張力を付与する。これにより、重錘１１の被試験体５０側への近接が抑制され、重錘１１の複数回の被試験体５０への衝突が防止される。

このように、自動化された衝撃試験装置１００を使用することにより、作業者Ｗによる重錘１１の被試験体５０への衝突の検出、衝突後の引張ロープ１５の跳ね返り方向への引張作業を省略した衝撃試験を行うことができる。即ち、衝突検出部７１により重錘１１の被試験体５０への衝突が検出されるため、作業者Ｗが自ら重錘１１の被試験体５０への衝突を目視により判断する工程が省略される。また、衝突検出部７１により衝突が検出された後に、張力付与部７３により自動的に重錘１１の被試験体５０側への近接が阻止されるため、作業者Ｗが重量のある重錘１１の揺動を抑制するために、引張ロープ１５を引っ張る工程が省略される。このように、重錘１１が落下してから被試験体５０へ衝突し跳ね返った後に揺動が抑制されるまでの工程が省略されるため、作業者Ｗの負担を軽減することができる。

第２実施形態
次に、図７〜９により、本発明の第２実施形態に係る衝撃試験装置２００について説明する。第１実施形態と相違する点は、第１実施形態では重錘１１が被試験体５０に側方から衝突するのに対し、第２実施形態では重錘１１が被試験体５０に上方から落下して衝突する点であるため、これらの相違点を主に説明し、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、被試験体５０は、衝突面５０Ｓが地面Ｇと平行となるような状態で配置されている。重錘１１は、衝突面５０Ｓから距離ｈ１隔てた状態で切り離し装置３１に取り付けられている。切り離し装置３１はシャックル３２、クレーン３３を介して連結部材３４に保持されている。引張ロープ１５の一端側は、方向変換機構８０及び緊張器２０を介して重錘１１に取り付けられ、他端側は作業者Ｗに把持されている。なお、図７に示すように、衝突方向とは鉛直方向における下方に向かう方向であり、跳ね返り方向とは鉛直方向における上方に向かう方向である。

方向変換機構８０は、緊張器２０と作業者Ｗとの間に配置され、水平方向の張力を鉛直方向の張力へと方向を変換する。具体的には、方向変換機構８０は２個のローラー８０ａ、８０ｂにより構成されており、引張ロープ１５はローラー８０ａ、８０ｂにかけ回されている。ローラー８０ａ、８０ｂはいずれも支柱３５に取り付けられている。ローラー８０ａ、８０ｂは、それぞれ引張ロープ１５の鉛直方向の移動を水平方向の移動に変換し、あるいは引張ロープ１５の水平方向の移動を鉛直方向の移動に変換する。なお、重錘１１の張力の方向を変換することができるのであれば、方向変換機構８０は如何なる構成であってもよい。

次に、衝撃試験における一連の処理について図８により説明する。なお、図８では、説明の簡略化のために、衝撃試験装置２００の要部のみを模式的に示す。

図８（ａ）に示すように、切り離し装置３１から解放される前には、重錘１１は衝突面５０Ｓから距離ｈ１隔てた状態で被試験体５０上に位置している。切り離し装置３１から重錘１１を解放する場合には、作業者Ｗが油圧ポンプ４０を操作して切り離し装置３１を作動させる。

切り離し装置３１から重錘１１が解放されると、重錘１１は自由落下し、衝突面５０Ｓに垂直に衝突する。なお引張ロープ１５は、緊張器２０を挿通し、弛んだ状態で作業者Ｗに把持されている。

図８（ｂ）は、重錘１１が被試験体５０に衝突して跳ね返った直後の状態を示している。衝突面５０Ｓに上方から落下した重錘１１は、衝突面５０Ｓに衝突した後、跳ね返り方向に跳ね返る。作業者Ｗは、重錘１１が跳ね返った旨を判断した時に、少なくとも重錘１１が被試験体５０に再び衝突する前に、跳ね返り方向への張力を引張ロープ１５に付与する。重錘１１には、被試験体５０に衝突して跳ね返った後に被試験体５０に落下しようとする力が作用しているため、作業者Ｗが跳ね返り方向への張力を付与することにより重錘１１が被試験体５０に再度衝突することを防止することができる。

図８（ｃ）は、重錘１１が緊張器２０により保持された状態を示している。緊張器２０は、引張ロープ１５の被試験体５０から離間する方向への移動を許容するとともに、被試験体５０に近接する方向への移動を抑制する。このため、重錘１１に衝突方向への力が付与された場合には、張力が付与された引張ロープ１５の跳ね返り方向への緊張状態が継続され、緊張器２０により重錘１１の被試験体５０へ落下しようとする動きを抑制することができる。これにより、重錘１１の複数回の被試験体５０への衝突が防止される。

このような衝撃試験装置２００を使用することにより、被試験体５０に衝突して跳ね返った重錘１１は、取り付けられている引張ロープ１５が緊張器２０により緊張状態とされるため、重錘１１の被試験体５０側への近接が抑制される。これにより、衝突して跳ね返った重錘１１の複数回の被試験体５０への衝突を安全に防止することができる。また、単に切り離し機構を解放するだけで重錘１１を鉛直方向下向きに落下させて被試験体５０に衝突させるため、簡易な構成により衝撃試験を行うことができる。

なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に重錘１１の被試験体５０への衝突の判断、衝突後の引張ロープ１５の跳ね返り方向への引張作業を自動化することとしてもよい。具体的には、図９に示すように、衝撃試験装置２００は衝突検出部７１と、衝突検出部７１に電気的に接続された情報処理装置７２と、情報処理装置７２に電気的に接続された張力付与部７３とを備える。

重錘１１が切り離し装置３１から解放され被試験体５０に衝突すると、衝突検出部７１は重錘１１の被試験体５０への衝突を検出する。衝突検出部７１により重錘１１の被試験体５０への衝突が検出されると、衝突検出部７１は検出した旨の通知信号を情報処理装置７２に送信する。情報処理装置７２は、衝突検出部７１からの通知信号を受けて張力付与部７３に制御信号を送信し、引張ロープ１５に張力が付与されるように張力付与部７３を制御する。張力付与部７３は、情報処理装置７２からの制御信号に基づいて引張ロープ１５に対して跳ね返り方向への張力を付与する。

このように、第２実施形態でも重錘１１の被試験体５０への衝突の検出から張力の付与までの工程を自動化することにより、作業者Ｗによる重錘１１の被試験体５０への衝突の検出、衝突後の引張ロープ１５の跳ね返り方向への引張作業を省略した衝撃試験を行うことができるため、衝撃試験を行う際の作業者Ｗの負担を軽減することができる。

第３実施形態
次に、図１０〜１２により、本発明の第３実施形態に係る衝撃試験装置３００について説明する。第３実施形態も第２実施形態と同様に重錘１１が被試験体５０に上方から落下して衝突するものであるため、第２実施形態との相違点を主に説明し、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図１０に示すように、被試験体５０は、衝突面５０Ｓが地面Ｇと平行となるような状態で配置されている。重錘１１は、衝突面５０Ｓから距離ｈ２隔てた状態で切り離し装置３１に取り付けられている。切り離し装置３１はシャックル３２、クレーン３３を介して連結部材３４に保持されている。引張ロープ１５の一端側は、方向変換機構９０を介して重錘１１に取り付けられ、他端側は緊張器２０を介して作業者Ｗに把持されている。なお、図１０に示すように、衝突方向とは鉛直方向における下方に向かう方向であり、跳ね返り方向とは鉛直方向における上方に向かう方向である。

方向変換機構９０は、重錘１１と緊張器２０との間に配置され、水平方向の張力を鉛直方向の張力へと方向を変換する。具体的には、方向変換機構８０は２個のローラー９０ａ、９０ｂにより構成されており、引張ロープ１５はローラー９０ａ、９０ｂの間に挿通されている。ローラー９０ａ、９０ｂは、引張ロープ１５の鉛直方向の移動を水平方向の移動に変換し、あるいは引張ロープ１５の水平方向の移動を鉛直方向の移動に変換する。なお、重錘１１の張力の方向を変換するための構成は、方向変換機構９０のみに限定されず、張力の方向を変換することができるのであれば、他の如何なる構成に代替されてもよい。

次に、衝撃試験における一連の処理について図１１により説明する。なお、図１１では、説明の簡略化のために、衝撃試験装置３００の要部のみを模式的に示す。

図１１（ａ）に示すように、切り離し装置３１から解放される前には、重錘１１は衝突面５０Ｓから距離ｈ２隔てた状態で被試験体５０上に位置している。切り離し装置３１から重錘１１を解放する場合には、作業者Ｗが油圧ポンプ４０を操作して切り離し装置３１を作動させる。

図１１（ｂ）は、重錘１１が被試験体５０に衝突して跳ね返った直後の状態を示している。衝突面５０Ｓに上方から落下した重錘１１は、衝突面５０Ｓに衝突した後、跳ね返り方向に跳ね返る。作業者Ｗは、重錘１１が跳ね返った旨を判断した時に、少なくとも重錘１１が被試験体５０に再び衝突する前に、跳ね返り方向への張力を引張ロープ１５に付与する。重錘１１には、被試験体５０に衝突して跳ね返った後に被試験体５０に落下しようとする力が作用しているため、作業者Ｗが跳ね返り方向への張力を付与することにより重錘１１が被試験体５０に再度衝突することを防止することができる。

図１１（ｃ）は、重錘１１が緊張器２０により保持された状態を示している。緊張器２０は、引張ロープ１５の被試験体５０から離間する方向への移動を許容するとともに、被試験体５０に近接する方向への移動を抑制する。このため、重錘１１に衝突方向への力が付与された場合には、張力が付与された引張ロープ１５の跳ね返り方向への緊張状態が継続され、緊張器２０により重錘１１の被試験体５０へ落下しようとする動きを抑制することができる。これにより、重錘１１の複数回の被試験体５０への衝突が防止される。

なお、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に重錘１１の被試験体５０への衝突の判断、衝突後の引張ロープ１５の跳ね返り方向への引張作業を自動化することとしてもよい。具体的には、図１２に示すように、衝撃試験装置２００は衝突検出部７１と、衝突検出部７１に電気的に接続された情報処理装置７２と、情報処理装置７２に電気的に接続された張力付与部７３とを備える。

このように、第３実施形態でも重錘１１の被試験体５０への衝突の検出から張力の付与までの工程を自動化することにより、作業者Ｗによる重錘１１の被試験体５０への衝突の検出、衝突後の引張ロープ１５の跳ね返り方向への引張作業を省略した衝撃試験を行うことができるため、衝撃試験を行う際の作業者Ｗの負担を軽減することができる。

以上、本発明の実施形態に係る衝撃試験装置１００、２００、３００について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、前述の実施形態により本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１０試験機構
１１重錘
１２第１取付部
１２ａ環状部
１２ｂ延設部
１３第２取付部
１３ａ環状部
１３ｂ延設部
１５引張ロープ
１６フレーム
１７フック
１８アンカー
１９チェーン
２０緊張器
２１フック
２２連結具
２３ホルダ
２３ａ保持部
２３ｂ係合爪
２３ｃばね
３０支持機構
３１切り離し装置
３２シャックル
３３クレーン
３３ａフック
３４連結部材
３５支柱
３６支持ロープ
４０油圧ポンプ
５０被試験体
５０Ｓ衝突面
７１衝突検出部
７２情報処理装置
７３張力付与部
８０方向変換機構
８０ａローラー
８０ｂローラー
９０方向変換機構
９０ａローラー
９０ｂローラー
１００衝撃試験装置
２００衝撃試験装置
３００衝撃試験装置
Ａ支点
Ｇ地面
Ｗ作業者

Claims

被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験装置において、
支持ロープに吊り下げられ、上記被試験体に対して振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘と、
上記重錘に取り付けられ、上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向に張力が付与される引張ロープと、
張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器とを備えること
を特徴とする衝撃試験装置。
被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験装置において、
支持ロープに吊り下げられ、上記被試験体に対して落下させて衝突させることにより衝撃力を付与する重錘と、
上記重錘に取り付けられ、上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、その跳ね返り方向への張力が付与される引張ロープと、
張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させる緊張器とを備えること
を特徴とする衝撃試験装置。
上記重錘の上記被試験体への衝突を検出する衝突検出部と、
上記引張ロープに上記跳ね返り方向への張力を付与する張力付与部と、
上記衝突検出部により衝突が検出された場合、上記引張ロープに張力が付与されるように上記張力付与部を制御する制御部とを備えること
を特徴とする請求項１または２記載の衝撃試験装置。
上記緊張器を固定するフレームを備えること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の衝撃試験装置。
被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験方法において、
上記被試験体に対して支持ロープに吊り下げられた重錘を振り子状に揺動させて衝突させることにより衝撃力を付与し、
上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、上記重錘に取り付けられた引張ロープに上記跳ね返り方向への張力を付与し、
張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させること
を特徴とする衝撃試験方法。
被試験体に重錘を衝突させて衝撃力を付与することで、当該被試験体の耐衝撃性を測定するための衝撃試験方法において、
上記被試験体に対して支持ロープに吊り下げられた重錘を落下させて衝突させることにより衝撃力を付与し、
上記重錘が上記被試験体に衝突して跳ね返った後に、上記重錘に取り付けられた引張ロープに上記跳ね返り方向への張力を付与し、
張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させること
を特徴とする衝撃試験方法。
上記重錘の上記被試験体への衝突を検出し、
衝突が検出された場合、上記引張ロープに上記跳ね返り方向への張力が付与されるように制御すること
を特徴とする請求項５または６記載の衝撃試験方法。
フレームに固定された緊張器により、張力が付与された上記引張ロープの上記跳ね返り方向への緊張状態を継続させること
を特徴とする請求項５〜７のうち何れか１項記載の衝撃試験方法。