JP4032757B2 - 打撃応答試験機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム、プラスチック、岩石、コンクリートなど各種材料からなる対象物の物性を知るために用いられる打撃応答試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンクリート製のトンネルや支柱などの構造物の劣化（き裂など）による重大事故が相次いで起きている中で、これら構造物を構成している各種材料の物性を簡便に把握する手法が強く求められている。その代表的な手法としては、特開平１−１０１４４４号公報に記されているように、円筒状の本体に板バネを介して打撃ハンマーを横向き（本体の半径方向）に弾性的に進退自在に取り付けた打撃応答試験機を用意し、この打撃応答試験機の打撃ハンマーで対象物を打撃し、その打撃前後の速度および加速度から打撃応答量を算出し、その打撃応答量から対象物の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮強度など）を求める手法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これでは、対象物を打撃する打撃ハンマーが横向きに取り付けられており、しかも板バネによって懸架されているため、必然的に打撃ハンマーの移動量が３〜４mm程度と小さく、その打撃力も弱くならざるを得ない。その結果、対象物の表面が粗い場合には打撃ハンマーを突出させても対象物に届かない恐れがあるばかりか、打撃ハンマーの打撃力が弱いため打撃部近傍の対象物の物性しか把握できず、対象物の深い箇所の不健全性を見過ごす危険性があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、表面が粗い対象物に対しても打撃ハンマーで対象物を確実に打撃しうるとともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握することが可能な打撃応答試験機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明のうち請求項１に係る発明は、筒状の本体（５）を有し、この本体に圧縮バネ（１０）を介して打撃ハンマー（４）を当該本体の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に弾性的に進退自在に取り付け、この打撃ハンマーを突出させる方向に直接駆動するとともに、駆動電圧が調整可能な駆動ソレノイド（３）を設け、前記打撃ハンマーの打撃前後の速度変化を計測する速度変化計測手段（２）を設け、この速度変化計測手段が計測した速度変化から打撃応答量を算出して対象物の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮強度など）を求める物性演算手段（６）を設けるとともに、上記本体の上記打撃ハンマーの周囲に、当該本体から突出して対象物に当接する３個のスペーサ（８）を、円周上に配設して構成される。ここで、速度変化計測手段および物性演算手段の代表例としては、それぞれ検出コイルおよび演算回路基盤を挙げることができる。
【０００８】
これらの構成を採用することにより、打撃ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、その打撃力が増大するように作用する。
【０００９】
なお、括弧内の符号は図面において対応する要素を表す便宜的なものであり、したがって、本発明は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このことは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る打撃応答試験機の一実施形態を示す半断面図、
図２は図１に示す打撃応答試験機のシステム構成図、
図３は打撃応答波形を示すグラフである。
【００１１】
この打撃応答試験機１は、図１に示すように、円筒状の本体５を有しており、本体５内には圧縮バネ１０を介して打撃ハンマー４が本体５の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定の移動量（例えば、１０〜１５mm）だけ弾性的に進退自在に取り付けられている。打撃ハンマー４の周囲には３個のスペーサ８が円周上に本体５に配設されており、本体５内には、打撃ハンマー４を突出後退させるハンマー駆動手段として駆動ソレノイド３が組み込まれている。また、打撃ハンマー４のほぼ中央部には永久磁石９が埋め込まれており、永久磁石９の周囲には速度変化計測手段として検出コイル２が添設されている。さらに、本体５内には物性演算手段として演算回路基盤６が格納されている。
【００１２】
打撃応答試験機１は以上のような構成を有するので、この打撃応答試験機１を用いて対象物の物性を把握する際には次の手順による。
【００１３】
まず、実際の打撃応答試験に先立ち、対象物の種類に応じて打撃ハンマー４の質量および駆動ソレノイド３の駆動電圧、すなわちハンマー駆動手段の駆動エネルギーを調整しておく。例えば、コンクリート材料において、人工的なき裂を任意の深さに設けたサンプルを用いて実験を行った結果、深さ２０cm下のき裂の存在による対象物の打撃応答量の変化を求めるためには、２００ｇの質量のものを約０．６Ｊのエネルギーで打撃すれば良いことが判った。したがって、コンクリート材料の評価を行なう試験の場合には、これに基づいて打撃ハンマー部の設計を行なっている。
【００１４】
次に、図２に示すように、打撃応答試験機１に電源１３を接続した後、図１に示すように、打撃応答試験機１のスペーサ８を対象物１２の表面に当接させて支持した状態で、駆動ソレノイド３に所定の駆動電圧を印加する。すると、打撃ハンマー４は対象物１２側に突出して対象物１２の表面を打撃した後、圧縮バネ１０に押圧されて元の位置まで後退するため、この打撃ハンマー４の動きに伴って永久磁石９が動き、検出コイル２に誘導起電圧が生じる。そして、この誘導起電圧は永久磁石９の速度に比例するため、誘導起電圧を連続的に観測することにより、打撃ハンマー４の打撃前後の速度変化を捉える。さらに、演算回路基盤６は、この速度変化を微分して加速度変化を求めた後、図３に示すように、速度波形と加速度波形から打撃応答量（加速度波形の最大値Ｐmax をパルス幅Ｗで除し、さらに打撃ハンマー４の初速度Ｖ0 で除した値）を算出し、この打撃応答量から前記対象物の力学的特性を求める。
【００１５】
このとき、対象物１２を打撃する打撃ハンマー４が本体５の軸心方向に進退自在に取り付けられており、しかも圧縮バネ１０によって懸架されているので、打撃ハンマー４の移動範囲を大きく確保できると同時に、その打撃力を増大させることができる。したがって、たとえ対象物１２の表面が粗くても打撃ハンマー４でこの対象物１２を確実に打撃することができるとともに、対象物１２の深い箇所も含めた不健全性を把握することが可能となる。
【００１６】
なお、こうして求めた力学的特性のデータは、図２に示すように、磁気ディスクなどの記録媒体１４を介してパーソナルコンピュータ１５に保存しておけば、事後のデータ整理をパーソナルコンピュータ１５で容易に行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、打撃ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、その打撃力が増大することから、表面が粗い対象物に対しても打撃ハンマーで対象物を確実に打撃しうるとともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握することが可能な打撃応答試験機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る打撃応答試験機の一実施形態を示す半断面図である。
【図２】図１に示す打撃応答試験機のシステム構成図である。
【図３】打撃応答波形を示すグラフである。
【符号の説明】
１……打撃応答試験機
２……検出コイル（速度変化計測手段）
３……駆動ソレノイド（ハンマー駆動手段）
４……打撃ハンマー
５……本体
６……演算回路基盤（物性演算手段）
８……スペーサ
９……永久磁石
１０……圧縮バネ
１２……対象物
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム、プラスチック、岩石、コンクリートなど各種材料からなる対象物の物性を知るために用いられる打撃応答試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンクリート製のトンネルや支柱などの構造物の劣化（き裂など）による重大事故が相次いで起きている中で、これら構造物を構成している各種材料の物性を簡便に把握する手法が強く求められている。その代表的な手法としては、特開平１−１０１４４４号公報に記されているように、円筒状の本体に板バネを介して打撃ハンマーを横向き（本体の半径方向）に弾性的に進退自在に取り付けた打撃応答試験機を用意し、この打撃応答試験機の打撃ハンマーで対象物を打撃し、その打撃前後の速度および加速度から打撃応答量を算出し、その打撃応答量から対象物の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮強度など）を求める手法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これでは、対象物を打撃する打撃ハンマーが横向きに取り付けられており、しかも板バネによって懸架されているため、必然的に打撃ハンマーの移動量が３〜４mm程度と小さく、その打撃力も弱くならざるを得ない。その結果、対象物の表面が粗い場合には打撃ハンマーを突出させても対象物に届かない恐れがあるばかりか、打撃ハンマーの打撃力が弱いため打撃部近傍の対象物の物性しか把握できず、対象物の深い箇所の不健全性を見過ごす危険性があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、表面が粗い対象物に対しても打撃ハンマーで対象物を確実に打撃しうるとともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握することが可能な打撃応答試験機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明のうち請求項１に係る発明は、筒状の本体（５）を有し、この本体に圧縮バネ（１０）を介して打撃ハンマー（４）を当該本体の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に弾性的に進退自在に取り付け、この打撃ハンマーを突出させる方向に直接駆動するとともに、駆動電圧が調整可能な駆動ソレノイド（３）を設け、前記打撃ハンマーの打撃前後の速度変化を計測する速度変化計測手段（２）を設け、この速度変化計測手段が計測した速度変化から打撃応答量を算出して対象物の力学的特性（弾性係数、一軸圧縮強度など）を求める物性演算手段（６）を設けるとともに、上記本体の上記打撃ハンマーの周囲に、当該本体から突出して対象物に当接する３個のスペーサ（８）を、円周上に配設して構成される。ここで、速度変化計測手段および物性演算手段の代表例としては、それぞれ検出コイルおよび演算回路基盤を挙げることができる。
【０００８】
これらの構成を採用することにより、打撃ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、その打撃力が増大するように作用する。
【０００９】
なお、括弧内の符号は図面において対応する要素を表す便宜的なものであり、したがって、本発明は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このことは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る打撃応答試験機の一実施形態を示す半断面図、
図２は図１に示す打撃応答試験機のシステム構成図、
図３は打撃応答波形を示すグラフである。
【００１１】
この打撃応答試験機１は、図１に示すように、円筒状の本体５を有しており、本体５内には圧縮バネ１０を介して打撃ハンマー４が本体５の軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定の移動量（例えば、１０〜１５mm）だけ弾性的に進退自在に取り付けられている。打撃ハンマー４の周囲には３個のスペーサ８が円周上に本体５に配設されており、本体５内には、打撃ハンマー４を突出後退させるハンマー駆動手段として駆動ソレノイド３が組み込まれている。また、打撃ハンマー４のほぼ中央部には永久磁石９が埋め込まれており、永久磁石９の周囲には速度変化計測手段として検出コイル２が添設されている。さらに、本体５内には物性演算手段として演算回路基盤６が格納されている。
【００１２】
打撃応答試験機１は以上のような構成を有するので、この打撃応答試験機１を用いて対象物の物性を把握する際には次の手順による。
【００１３】
まず、実際の打撃応答試験に先立ち、対象物の種類に応じて打撃ハンマー４の質量および駆動ソレノイド３の駆動電圧、すなわちハンマー駆動手段の駆動エネルギーを調整しておく。例えば、コンクリート材料において、人工的なき裂を任意の深さに設けたサンプルを用いて実験を行った結果、深さ２０cm下のき裂の存在による対象物の打撃応答量の変化を求めるためには、２００ｇの質量のものを約０．６Ｊのエネルギーで打撃すれば良いことが判った。したがって、コンクリート材料の評価を行なう試験の場合には、これに基づいて打撃ハンマー部の設計を行なっている。
【００１４】
次に、図２に示すように、打撃応答試験機１に電源１３を接続した後、図１に示すように、打撃応答試験機１のスペーサ８を対象物１２の表面に当接させて支持した状態で、駆動ソレノイド３に所定の駆動電圧を印加する。すると、打撃ハンマー４は対象物１２側に突出して対象物１２の表面を打撃した後、圧縮バネ１０に押圧されて元の位置まで後退するため、この打撃ハンマー４の動きに伴って永久磁石９が動き、検出コイル２に誘導起電圧が生じる。そして、この誘導起電圧は永久磁石９の速度に比例するため、誘導起電圧を連続的に観測することにより、打撃ハンマー４の打撃前後の速度変化を捉える。さらに、演算回路基盤６は、この速度変化を微分して加速度変化を求めた後、図３に示すように、速度波形と加速度波形から打撃応答量（加速度波形の最大値Ｐmax をパルス幅Ｗで除し、さらに打撃ハンマー４の初速度Ｖ0 で除した値）を算出し、この打撃応答量から前記対象物の力学的特性を求める。
【００１５】
このとき、対象物１２を打撃する打撃ハンマー４が本体５の軸心方向に進退自在に取り付けられており、しかも圧縮バネ１０によって懸架されているので、打撃ハンマー４の移動範囲を大きく確保できると同時に、その打撃力を増大させることができる。したがって、たとえ対象物１２の表面が粗くても打撃ハンマー４でこの対象物１２を確実に打撃することができるとともに、対象物１２の深い箇所も含めた不健全性を把握することが可能となる。
【００１６】
なお、こうして求めた力学的特性のデータは、図２に示すように、磁気ディスクなどの記録媒体１４を介してパーソナルコンピュータ１５に保存しておけば、事後のデータ整理をパーソナルコンピュータ１５で容易に行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、打撃ハンマーの移動範囲を大きく確保できると同時に、その打撃力が増大することから、表面が粗い対象物に対しても打撃ハンマーで対象物を確実に打撃しうるとともに、対象物の深い箇所も含めた不健全性を把握することが可能な打撃応答試験機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る打撃応答試験機の一実施形態を示す半断面図である。
【図２】図１に示す打撃応答試験機のシステム構成図である。
【図３】打撃応答波形を示すグラフである。
【符号の説明】
１……打撃応答試験機
２……検出コイル（速度変化計測手段）
３……駆動ソレノイド（ハンマー駆動手段）
４……打撃ハンマー
５……本体
６……演算回路基盤（物性演算手段）
８……スペーサ
９……永久磁石
１０……圧縮バネ
１２……対象物
Claims (1)
- 筒状の本体（５）を有し、
この本体に圧縮バネ（１０）を介して打撃ハンマー（４）を当該本体の軸心方向に弾性的に進退自在に取り付け、
この打撃ハンマーを突出させる方向に直接駆動するとともに、駆動電圧が調整可能な駆動ソレノイド（３）を設け、
前記打撃ハンマーの打撃前後の速度変化を計測する速度変化計測手段（２）を設け、
この速度変化計測手段が計測した速度変化から打撃応答量を算出して対象物の力学的特性を求める物性演算手段（６）を設けるとともに、
上記本体の上記打撃ハンマーの周囲に、当該本体から突出して対象物に当接する３個のスペーサ（８）を、円周上に配設したことを特徴とする打撃応答試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015254A JP4032757B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 打撃応答試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015254A JP4032757B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 打撃応答試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003215008A JP2003215008A (ja) | 2003-07-30 |
| JP4032757B2 true JP4032757B2 (ja) | 2008-01-16 |
Family
ID=27651705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002015254A Expired - Fee Related JP4032757B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 打撃応答試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4032757B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108801819A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-13 | 铜陵有色金神耐磨材料有限责任公司 | 钢球撞击试验机 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9068909B2 (en) * | 2010-12-17 | 2015-06-30 | Gates Corporation | Nondestructive test for flexible composites |
-
2002
- 2002-01-24 JP JP2002015254A patent/JP4032757B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108801819A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-13 | 铜陵有色金神耐磨材料有限责任公司 | 钢球撞击试验机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003215008A (ja) | 2003-07-30 |
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