JP3291210B2 - 板状体の強度試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は床材等の板状体の強
度を調べるための板状体の強度試験装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ化に伴う床下配線の自由度の向上の
要望に沿うものとして、いわゆるフリーアクセスフロア
が普及しているが、この場合、床板をスラブのような床
下地基材から浮かせた状態で設置することから床板の強
度が問題となる。ペーパー類を満載した台車を走行させ
る時など、数百ｋｇの荷重が床板にかかることがあるた
めである。

【０００３】このために四隅の部分が床下地基材から立
設した支柱上に載せられるフリーアクセスフロア用の床
板には鋼板を用いた強度の高いものが用いられていると
ともに、その強度は図１６に示すように、一端が軸９０
で支持されるとともに他端に錘９１が吊り下げられたレ
バー９の途中に車輪９２を取り付けて、錘９１による荷
重を床板である試験体８に加えることで行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の強度試
験は静止荷重での強度を調べているにすぎず、実際に台
車が床板上を走行している状態での荷重を反映したもの
ではなく、また耐久性といった観点での床板の正確な特
性を調べることができるものでもない。動荷重下での試
験をするために、床板を左右に動かすことも考えられる
が、床板の変位量は床板を止めないと測定できないため
に、強度試験としては問題が多い。

【０００５】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは床板のような板状体の
強度を的確に調べることができる板状体の強度試験装置
を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明の板状体
の強度試験装置は、平板状の試験体を支持する支持手段
と、設定荷重を試験体表面に加える回転体を備えた荷重
手段と、該荷重手段を試験体の表面に沿って移動させる
駆動手段と、荷重手段及び駆動手段で与えられた荷重に
よる試験体の変位量を測定する変位量測定手段と、上記
荷重手段で与えられる荷重値と上記変位量測定手段で測
定される変位量とを記録する記録手段とを備えて、動荷
重を試験体に加えた状態での耐久強度試験を行うことが
できるものであり、また荷重手段における試験体と接触
する回転体を取り換え自在とするとともに、荷重手段に
は複数の回転体を設けてこれら回転体の間隔を調整自在
とすることで、試験体への荷重の付加状態を変更するこ
とができるようにしたものである。

【０００７】上記回転体には小型キャスターを用いるこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て説明すると、Ｃ型鋼のような型鋼材で枠組みされると
ともに内部空間が上中下の３層に分けられた架台１は、
その中層空間が強度試験にかける試験体８を配置する試
験空間となっているもので、該試験空間の前面には図３
に示すように扉１０が設けられ、また下層の前面にはこ
の強度試験装置の付属品などを収納するための引き出し
１１が設けられており、架台１の他の外面はすべて板１
２で覆われている。そして試験空間を囲む扉１０と板１
２とからなる壁面のうち、少なくとも前面の部分、つま
り上記扉１０が透明アクリル板のような透明板で形成さ
れて試験空間を見通すことができるようにされている。
また、扉１０は引き戸（図示例では４連引き戸）で構成
されて、扉１０の開閉にあたり架台１の前面側に大きな
スペースを必要としないようにされているとともに、各
扉１０は個別の引き戸溝に配されて任意の扉１０だけを
開くこともできる上に、図示例において４枚の扉１０を
すべて一方に寄せれば４枚の扉１０が前後に重なって、
試験空間の前面を大きく開放させることができるように
なっている。

【０００９】上記試験空間の床面は鋼板が張られること
で、任意の位置に支持手段である支持台１５をボルトな
どで固定することができるようにされている。そして床
材のような平板状の試験体８は、支持台１５上に載せら
れて試験空間内に配設される。ここにおける支持台１５
は試験体８の上面が水平面となるように、また試験体８
の上面が試験空間の床面から所定の高さ以上に配置する
ことができるように、高さをスペーサなどによって調節
することができるようにしたものが用いられている。

【００１０】試験体８が前述のようなフリーアクセスフ
ロア用の床板である場合、実際に施工される場合と同様
に、図２に示すように試験体８の四隅が支持台１５上に
載せられる。なお、図示例では３枚の試験体８を左右に
並べているが、実際に強度試験に供されるのは中央の試
験体８であり、両隣の試験体８は台車が走行する場合の
状況をより正確に再現するためのものである。

【００１１】上記試験空間の上部には荷重手段２が配さ
れている。この荷重手段２は、図１及び図４に示すよう
に、架台１における左右方向に走る前後の型鋼材の下面
にリニアガイド２９，２９を介して取り付けられること
で左右方向に移動自在とされた上プレート２２と、試験
体８の上面を走行することになる回転体２０が下面側に
取り付けられた下プレート２３と、上プレート２２の上
面側に固着されるとともに上プレート２２の下方に突出
するシャフトの先端がフローティングコネクター２５を
介して下プレート２３に連結されるエアシリンダー２１
と、上プレート２２に対する下プレート２３の上下動を
ガイドする複数本のリニアガイド２４とからなるもの
で、フローティングコネクター２５と下プレート２３と
の間の連結は、フローティングコネクター２５が上面に
固着された固定板２６に下プレート２３から立設した複
数本の支柱２７の上端が取り付けられることでなされて
いる。ただし、固定板２６と支柱２７とは図５(a)に示
すように、上下方向において微小な遊びαが持たされて
おり、そして固定板２６下面と下プレート２３上面との
間に荷重検出用のロードセル４０が配設されている。

【００１２】さらに、上記リニアガイド２４のシャフト
の下端を下プレート２３に固定しているシャフトエンド
２４ａは、図５(b)に示すように、ボルト２４ｂを緩め
ることで固定を解除することができるものとなってお
り、また支柱２７と固定板２６との固定もナットを緩め
ることで解除することができるようにされている。これ
は回転体２０が下面に配された下プレート２３の交換を
容易にするためである。なお、図４においては回転体２
０を１つだけ備えた下プレート２３を装着した状態を、
図２は３つの回転体２０を備えた下プレート２３を装着
した状態を示している。

【００１３】このように構成された荷重手段２は、エア
シリンダー２１を作動させてそのシャフトを伸長させる
ことで、下プレート２３が下降して回転体２０を前述の
ように設置された試験体８の上面に押し付けるものであ
り、この荷重はロードセル４０によって測定することが
できるものとなっている。上記フローティングコネクタ
ー２５は、上下の相互に連結される部材間にボールを配
したもので、エアシリンダー２１と回転体２０とが荷重
付加方向と直交する方向に中心が少々ずれていても荷重
を確実に伝達することができるように設けたものであ
る。

【００１４】また回転体２０は図７に示すように鉄製の
車輪２０ａの外周面にウレタンゴムのライニング２０ｂ
を施したものが用いられており、図６に示すように下プ
レート２３を貫通する上下軸２８ａと、下プレート２３
下面に配されたガイド２３ａで上下動がガイドされる取
付枠２８ｂとを介して下プレート２３に取り付けられて
いる。そして上下軸２８ａの上端に取り付けられた抜け
止め２８ｃの位置から明らかなように、下プレート２３
に対する回転体２０の上下方向の微動が可能とされてい
る上に上記フローティングコネクター２５の存在によ
り、エアシリンダー２１によるところの荷重を下プレー
ト２３の影響を受けることなく回転体２０で試験体８に
加えることができ、また該荷重を正確にロードセル４０
で測定することができるようになっている。

【００１５】上プレート２２に装着された図４に示す近
接スイッチ４５は下プレート２３に装着されたマグネッ
ト４６によってオンオフされるもので、エアシリンダー
２１による上下ストロークでは十分な荷重を試験体８に
与えることができない位置まで下プレート２３が下降し
た時に作動し、試験体８の設置高さが不足していること
の警告のための出力を出す。

【００１６】上記荷重手段２は、前述のようにリニアガ
イド２９によって左右方向に移動自在となっているが、
該荷重手段２には架台１の左右両端に設けられた一対の
タイミングプーリ３３，３３間に架け渡されているタイ
ミングベルト３２の両端が固定されている。また一方の
タイミングプーリ３３には減速機付きのＡＣサーボモー
ター３０が連結されており、該モーター３０によるタイ
ミングプーリ３３の駆動によって荷重手段２は架台１内
を左右に移動するとともに、モーターコントローラ３１
による制御で所定位置に達した時にモーター３０が回転
方向を反転させるために、所定範囲内を荷重手段２は上
記構成の駆動手段３によって往復移動するものとなって
いる。

【００１７】なお、上記の往復移動の所定範囲は、リミ
ットスイッチや近接スイッチ、あるいはモーター３０に
付属させたエンコーダの出力パルスのカウントによって
制御され、たとえば図１中のＬの範囲に制限されてい
る。また上記モーターコントローラ３１は、初期位置に
ある荷重手段２を移動させる時、上記出力パルスのカウ
ント数に応じて、図１２に示すように、カウント数Ｃ１
までは回転数を徐々に増加させ、その後、カウント数Ｃ
２まで回転数を一定に保ち、さらにカウント数Ｃ３の間
に徐々に回転数を落として停止させ、次に回転方向を反
転させて同様の回転数制御を行うものとなっている。電
源投入後の初期位置の設定は、リミットスイッチなどの
スイッチを初期位置に配しておき、該スイッチを荷重手
段２が作動させるまで荷重手段２を移動させることで行
うようにしている。また、駆動手段３におけるモーター
３０やタイミングプーリ３３，３３などは架台１の上部
空間に収められており、外部からは直接見えないように
なっている。

【００１８】試験体８の変位量の測定は、前記試験空間
の床面上の任意位置にマグネットスタンド４２を介して
配設される１つ乃至複数個の変位計４１によって行う。
試験体８の裏面に測定針を当てて、試験体８が荷重を受
けて撓んだり変形した時の変位量を測定する上記変位計
４１は、試験体８の変位を測定したい箇所の裏面に測定
針が当たるように配置する。

【００１９】図８に電気回路ブロックを示す。前記ロー
ドセル４０は表示操作器５３とシーケンサ３２を介して
パーソナルコンピュータ（以下パソコンと称す）５０に
接続されており、上記変位計４１はシーケンサ３２及び
パソコン５０に接続されている。図中４３は荷重手段２
の移動範囲Ｌの両端を越えたところに設置されて荷重手
段２のオーバーランを検出するスイッチ、４４は前記扉
１０の開閉を検出するスイッチであり、オーバーラン発
生時や強度試験中に扉１０が開かれた場合など、シーケ
ンサ３２はこれらスイッチ４３，４４の出力により、試
験を直ちに停止する。図中５１はパソコン５０用のモニ
ター、５２は試験結果の出力用のプリンターである。

【００２０】また荷重手段２におけるエアシリンダー２
１は、コンプレッサ（図示せず）から供給される圧縮空
気にて作動するのであるが、上記エアシリンダー２１へ
のエアの供給は、図９に示すように減圧弁６２Ａを介し
た系統と、増圧器６３と減圧弁６２Ｂとを介した系統の
２系統が電磁弁６１Ａ，６１Ｂによる切換で選択的に用
いられる。前者の系統は動荷重下での試験体８の変位を
見るためのものであり、後者の系統は静止荷重下での試
験体８の変位を見るためのものであって、静止荷重の場
合は動荷重の場合よりもほぼ２倍くらいの荷重をかける
ために後者の系統には増圧器６３も設けている。静止荷
重での強度試験を行う時は、回転体２０に代えて、別途
金具を用いるのが好ましい。また、ここではエアシリン
ダー２１を用いたものを示したが、油圧シリンダーを用
いてもよく、この場合も荷重の微調整用に減圧弁を使用
した上記と同様の油圧回路を構成することが好ましい。

【００２１】前記パソコン５０は、エア配管中の各バル
ブを含む荷重手段２と駆動手段３との動作をシーケンサ
３２を介して制御するとともに、ロードセル４０及び変
位計４１の出力を取り込んで記録するもので、計測結果
は記録したデータを表やグラフにして出力することがで
きるプログラムが組み込まれている。また、ロードセル
４０で測定した荷重の表示のための表示部や、タッチパ
ネル式の入力を行うことができる表示操作器５３は、パ
ソコン５０に接続されたキーボードと共にパソコン５０
への指示入力を行うことができるようになっているもの
で、架台１の上部前面に配設されている。

【００２２】このように構成された強度試験装置におい
て、試験体８の動荷重に対する耐久強度試験を行うにあ
たっては、まず架台１の扉１０を開いて試験体８を試験
空間内に設置する。この時、試験体８の床面と荷重手段
２の走行ガイドであるリニアガイド２９とが平行となる
ようにしているとともに、これらが水平となるように架
台１を設置していることから、試験体８は床面と平行と
なるように、あるいは水準器などを用いて試験体８の上
面が水平となるように複数の支持台１５の高さを調節し
て設置する。そして変位計４１をマグネットキャッチ４
２を利用して変位を測定したい箇所に固定し、測定針を
試験体８の裏面に当接させる。

【００２３】次いでパソコン５０を含む強度試験装置の
電源を入れて、表示操作器５３から試験条件、たとえば
走行回数、走行速度、測定回数、測定速度等の設定を行
う。なお、測定回数や測定速度の設定は、変位の測定を
常時行って記録するのではなく、何回かの走行毎に測定
を行って記録するためであり、また加速試験のために通
常走行速度は速めに設定することから、測定時には実荷
重がかかる場合に即した速度で荷重手段２が走行するよ
うにするためである。なお、変位計４１の出力自体は常
時監視しており、このために変位がある程度以上大きく
なれば、測定回数や測定速度の設定にかかわりなく変位
計４１出力の記録を行うようにしているために、試験体
８が荷重によって破壊や塑性変形してしまう時の変位の
記録を取ることができないという事態を招くことはな
い。

【００２４】パソコン５０側においても対応するプログ
ラムを立ち上げて問い合わせに応じて記録ファイル名や
試験体８の名前、測定箇所、測定箇所と対応する変位計
４１の接続チャンネル等の各種入力を行う。また、全変
位計４１についてのゼロリセットを行う。この後、オフ
ライン測定動作を実行する。つまり往復ストロークの一
端側にある荷重手段２のエアシリンダー２１を作動させ
て回転体２０を下降させ、試験体８に当接させる。そし
て荷重値を表示操作器５３で読み取るとともに、減圧弁
６２Ａの操作で荷重の微調整を行う。そして、回転体２
０を試験体８に押し当てつつ荷重手段２を往復ストロー
クの他端側まで移動させ、再度荷重値を表示操作器５３
で読み取るとともに、減圧弁６２Ａの操作で荷重の微調
整を行う。

【００２５】このようにして各種設定が完了すれば、耐
久強度試験をスタートさせるものであり、所望の荷重を
試験体８に与えている回転体２０が試験体８上面に転動
する動作を繰り返させる。この荷重によって図１１に示
すように試験体８がたわむことになるが、このたわみに
よる変位δは変位計４１によって測定され、荷重値や変
位量や走行回数、変位測定時点での回転体２０の走行位
置等がパソコン５０によって記録される。

【００２６】荷重手段２の往復動が設定された走行回数
に達すれば、試験は自動停止する。途中で試験体８が破
壊や塑性変形に至ってしまった時には、前述のようにこ
の時の変位変化が記録されるとともに、荷重手段２の走
行停止がなされる。設定される走行範囲を越えて荷重手
段２が移動する事態が生じた時には、オーバーラン検出
用のスイッチ４３の出力を受けて、試験を停止するとと
もに荷重手段２へのエア供給路中の電磁弁６１Ａを切り
換えて回転体２０を上昇させる。また、試験中で荷重手
段２が走行している際に扉１０が開かれた時にも安全の
ために同じ動作を行う。

【００２７】図１３に示すものは、回転体２０の交換を
さらに容易にするために、下プレート２３におけるエア
シリンダー２１の直下点から等距離の所に夫々回転体２
０の取付枠２８ｂのボルト止めによる装着を行ったもの
を示している。下プレート２３を外すことなく、回転体
２０の交換を行うことができる。また、図示例のもので
は下プレート２３に長孔２３ｄを設けて、この長孔２３
ｄに取付枠２８ｂの固定用ボルトの挿通して固定してい
ることから、２つの回転体２０，２０の間隔を調整する
ことができるものともなっている。

【００２８】間隔の調整の点では、図１４に示すよう
に、取付枠２８ｂの下プレート２３への固定点を回転体
２０の中心から回転体２０の軸方向にオフセットしたと
ころに設けておいてもよい。固定点を中心に取付枠２８
ｂを１８０°回転させることで、２つの回転体２０，２
０の間隔を調整することができる。図１５に示すもの
は、回転体２０が四隅の下面に取り付けられたプレート
２３ｅを上記長孔２３ｄを備えた下プレート２３に取り
付けることで、荷重手段２の走行方向にも複数の回転体
２０，２０が並ぶようにしている。

【００２９】回転体２０としては、上記の各例に示した
ような小型キャスタータイプのものを好適に用いること
ができるが、台車の走行を更に模擬するのであれば、下
プレート２３あるいは上記プレート２８への固定点が回
転体２０の中心よりも回転体２０の走行方向にオフセッ
トしたトレーリングタイプで且つ固定軸回りに回転体２
０の回転が自在となっているもの、つまり走行方向に応
じて向きが変わるタイプのものを用いてもよい。また球
状や円筒状のものであってもよい。

【００３０】試験体８として、フリーアクセスフロア用
の床板を示したが、他の建材であってもよいのはもちろ
んである。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明においては、平板状
の試験体を支持する支持手段と、設定荷重を試験体表面
に加える回転体を備えた荷重手段と、該荷重手段を試験
体の表面に沿って移動させる駆動手段と、荷重手段及び
駆動手段で与えられた荷重による試験体の変位量を測定
する変位量測定手段と、上記荷重手段で与えられる荷重
値と上記変位量測定手段で測定される変位量とを記録す
る記録手段とを備えていることから、動荷重を試験体に
加えた状態での定性的な耐久強度試験を行うことができ
るものであり、しかも荷重手段における試験体と接触す
る回転体を取り換え自在としているために、試験体への
荷重の付加状態を実状に応じた状態に変更することがで
きる上に、荷重手段に複数の回転体を設けているために
多点での荷重付加を行うことができる強度試験を行うこ
とができるものであり、しかも複数の回転体の間隔を調
整自在としているために、多点での荷重付加に際して所
要の間隔での荷重付加を行うことができ、実状に適した
状態での試験を行うことができるものであって、試験体
の強度評価を的確に行うことができるものである。

【００３２】また回転体に小型キャスターを用いたなら
ば、回転体を低コストで構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す正面図であ
る。

【図２】同上の斜視図である。

【図３】同上の外観を示す斜視図である。

【図４】同上の荷重手段の横断面図である。

【図５】(a)は同上の荷重手段の一部の破断正面図、(b)
は同上の一部の水平断面図である。

【図６】同上の回転体の取付部を示すもので、(a)は破
断正面図、(b)は拡大断面図である。

【図７】同上の回転体の断面図である。

【図８】同上の回路ブロック図である。

【図９】同上の概略配管図である。

【図１０】同上の試験動作フロー図である。

【図１１】同上の動作説明図である。

【図１２】同上の駆動手段のモーターの動作説明図であ
る。

【図１３】同上の他例の斜視図である。

【図１４】同上の更に他例を示すもので、(a)は平面
図、(b)は正面図である。

【図１５】同上の別の例の斜視図である。

【図１６】従来例の概略正面図である。

【符号の説明】

２ 荷重手段 ３ 駆動手段 ８ 試験体 ２０ 回転体 ４０ ロードセル ４１ 変位計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下津 茂一 大阪府寝屋川市日之出町10番24号 堀田 鉄工株式会社内 (72)発明者 服部 昌孝 大阪府寝屋川市日之出町10番24号 堀田 鉄工株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−332907（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−297526（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 3/20 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の試験体を支持する支持手段と、
   設定荷重を試験体表面に加える回転体を備えた荷重手段
   と、該荷重手段を試験体の表面に沿って移動させる駆動
   手段と、荷重手段及び駆動手段で与えられた荷重による
   試験体の変位量を測定する変位量測定手段と、上記荷重
   手段で与えられる荷重値と上記変位量測定手段で測定さ
   れる変位量とを記録する記録手段とを備えた強度試験装
   置であって、荷重手段における試験体と接触する回転体
   を取り換え自在としているとともに、荷重手段は複数の
   回転体を備えて、これら複数の回転体の間隔を調整自在
   としていることを特徴とする板状体の強度試験装置。
2. 【請求項２】 回転体は小型キャスターであることを特
   徴とする請求項１記載の板状体の強度試験装置。