JP6948138B2 - 落下試験用の物体保持装置、及び落下試験方法 - Google Patents

Description

この発明は、振り子式の落下試験又は鉛直落下式の落下試験に用いられる落下試験用の物体保持装置、及びこれを用いた落下試験方法に関する。

落下試験として、保持した重錘又は被試験体等の物体を振り子のように円弧状に落下させる振り子式の落下試験、及び保持した物体をその直下に落下させる鉛直落下式の落下試験があるが、いずれも、物体を保持する保持機能とその保持を解除する保持解除機能とを持つ物体保持装置を用いる。

特許文献１は、その文献中の符号及び図２、図５、図６を参照して説明すると、それぞれ軸３を中心に回動可能な２本のアーム２の下端側のフック部２ａを閉ざして吊り具２１の支持軸２５を回転可能に支持するとともに、エアシリンダ１１のピストンロッド１７に取り付けた間隔体１８を下降させ２本のアーム２の上端側の間に挿入することで、アーム２の下端のフック部２ａが開かないように強制的に固定する。そして、間隔体１８をピストンロッド１７とともに引き上げて２本のアーム２間から引き抜くことでアーム２の固定を外して、吊り具２１の支持軸２５を支持する支持状態を解除するというものである。吊り具２１はロープ１１２で被試験容器１１１を吊っている。

特許文献２は、鋼球を振り子式に吊り上げ、円弧状に落下させる装置（鋼球衝撃試験装置）である。その文献中の符号及び図１を参照して説明すると、中心軸１０を中心に回転可能にされた永久磁石９を、強磁性体である一対の支持体８の間で近接させて（横向きにして）鋼球４を支持し、その永久磁石９を支持体８から離間させる（回転させて縦向きにする）ことで、鋼球の支持を解除するというものである。永久磁石９を回転させるのは電磁石で行うことを想定していると思われる。
この装置では、重錘（鋼球）を支持する支持体８が構造物である枠体１に固定されている。

特許文献３は、その文献中の符号及び図１、図２、図１５、図１６を参照して説明すると、鉛直落下試験において、重錘加速装置６（ばね加速装置７（加速コイルバネ７ｇ））により重錘５を落下を加速することで、所定のエネルギーの衝撃を加えるために必要な支柱１ａの高さを、重錘５を単に自由落下させる場合と比べて、低く抑えることができるというものである。この場合の重錘５の保持・保持解除機構は繁雑である。

特開２００３−２１５００６ 特開２００３−１６１６８２ 特許第４２１７１６４号

特許文献１のように、吊り具２１の支持軸２５を、２本のアーム２の下端のフック部２ａで内側に抱える状態で支持する機構では、経年劣化による各部の摩耗等が原因して対向する２つのフック部２ａの端面間に隙間が生じた場合に、特に大径ではない支持軸２５がフック部２ａ間の隙間をすり抜ける恐れがある。

特許文献２のように、永久磁石９を磁性体である一対の支持体８の間で近接させて保持するという方式では、使用環境や保持する物体の重量によって物体が落下するおそれがあるため、保持の確実性という点で安全性に欠けると考えられる。
また、重錘（鋼球）を支持する支持体８を構造物（枠体１）に固定する装置では、その装置を構造物に固定する固定手段が必須であり、試験場所が前記固定手段を持つ構造物のある場所に限定され、汎用的でない。

特許文献３の落下試験装置は、支柱１ａに固定された装置である被試験体の寸法は柱間隔等に制限されて自由度が小さく、汎用的でない。また、全体として大掛かりな装置であり、山間等の屋外などで落下試験を行う必要がある場合に適用するのは困難である。

本発明は上記背景のもとになされたもので、振り子式及び鉛直落下式のいずれの落下試験にも使用することができ、保持した重錘又は被試験体を精度よくかつ安全に落下させることが可能な落下試験装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明は、物体を、吊り下げる態様で保持する物体保持機能と保持された前記物体の保持を解除する保持解除機能とを備えた落下試験用の物体保持装置であって、
構造物又は重機により吊持される装置本体と、支持された前記装置本体に水平方向に摺動可能に設けられた物体側重量を受けて物体を保持するピンと、
前記ピンを貫通させるピン孔を有して前記ピンにて吊り下げ可能でありかつ物体に連結部材を介して連結される吊り部材と、
前記装置本体における前記ピンの摺動方向の一方側に固定されて前記ピンを前記水平方向に押出し引こみ可能な流体圧シリンダ装置と、前記装置本体における前記ピンの摺動方向の他方側に固定されたバランスウエイトとを備え、前記流体圧シリンダ装置が前記ピンを前記一方側に摺動させた時に物体の保持が解除されて物体が落下する構成であることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の落下試験用の物体保持装置において、前記装置本体は、前記吊り部材を鉛直方向にスライド可能に収容する下端面開口の鉛直溝を有することを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２の落下試験用の物体保持装置において、前記物体を直接保持する手段が線条体である場合に、前記吊り部材は、前記物体を吊り下げる前記線条体を吊る連結部材と連結するための連結孔を有することを特徴とする。

請求項４は、請求項２の落下試験用の物体保持装置において、前記装置本体の下面に、前記鉛直溝の下端面開口に連通する吊り部材断面形状対応のガイド孔を持つガイド部材を設けたことを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４のいずれか１項の落下試験用の物体保持装置を用いて行う落下試験方法であって、
構造物又は重機により支持された物体保持装置の装置本体で物体を吊り下げて保持し、物体保持装置の流体圧シリンダ装置でピンを一方側に摺動させて物体の保持を解除することで、物体を吊り下げ位置の直下に鉛直落下させて行うことを特徴とする。

請求項６は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の落下試験用の物体保持装置を用いて行う落下試験方法であって、
構造物又は重機により支持された物体保持装置の装置本体で物体を吊り下げて保持し、かつ、物体と平面視で当該物体の位置から離間した高所箇所とを線条体で連結し、物体保持装置の流体圧シリンダ装置でピンを一方側に摺動させて物体の保持を解除することで、物体を振り子のように円弧状に落下させて行うことを特徴とする。

本発明の物体保持装置によれば、装置本体に水平方向に摺動可能に設けられたピンで物体を保持し、前記ピンを流体圧シリンダ装置で一方側に引き込むことで、物体の保持を解除するものであるから、物体保持機能と保持解除機能とを簡単な構成で実現できる。したがって、装置（物体保持装置）を安価に実現できる。
したがって、装置の軽量化が実現され、人が一人で持ち運ぶことが可能であり、屋内では天井クレーン等で、山間等の屋外ではラフタークレーン等で吊り下げることができ、どこでも落下試験を行うことができる。
また、鉛直落下式の落下試験、及び振り子式の落下試験のいずれにも適用できる。
また、動力は油圧ポンプ等の流体圧ポンプであり、どこでも使用可能である。

本発明の物体保持装置は、構造物に固定するものではなくワイヤロープ等で吊持するものであるから、その点でも、特許文献２のように支持体を構造物に固定するものと異なり、装置を所望の場所に持ち運んで落下試験を行うことができる。
また、固定でなく吊持であるから、鉛直落下式及び振り子式落下試験のいずれにも適用適用できる。
また、固定でなく吊持であるから、物体の振り上げ高さは自由に設定することができ、衝突エネルギーについて自由度の高い落下試験（衝撃試験）が可能となる。

また、装置本体の一方側に固定された流体圧シリンダ装置に対して、その反対側（他方側）にバランスウエイトを設けたので、流体圧シリンダ装置とバランスウエイトとの釣り合いの効果で、物体の保持が解除された直後の装置本体の傾き挙動ないし揺れを防止でき、物体が落下する際に、物体に不要なブレを発生させずに落下させることができる。
したがって、振り子式の落下試験の場合であれば、物体を設定した通りの精度よい円弧状の軌跡で落下させることができる。また、鉛直落下式の落下試験の場合であれば、物体を精度よく物体保持位置の直下に落下させることができる。
特許文献２のように支持体を構造物に固定するものであれば、上記のような物体のブレを考慮する必要はないが、本発明の物体保持装置はワイヤロープ等で吊持するブレの発生し易い方式でありながら、ブレを効果的に抑えることを可能としている。ブレを抑制できる効果は振り子式の落下試験の場合に顕著であるが、鉛直落下式の落下試験の場合でも、ブレは物体の保持が解除された直後に生じるので、同様に有効である。

また、物体を保持する吊り部材は、そのピン孔に貫通する横向きのピンによって保持されるので、特許文献１のように回転可能な２つのアームの対向するフック部で支持軸を抱き込むように保持する構成と異なり、仮に経年劣化で各部に摩耗が生じたとしても、ピンのすり抜けが発生する事態が発生する恐れはなく、安全性が高い。

また、吊り部材のピン孔に対するピンの押出し及び引抜きを流体圧シリンダ装置で行って物体の保持と保持解除の動作を行うので、安全性が高い。すなわち、流体圧シリンダ装置でピンをピン孔に押し込んだ状態が物体保持の状態であるが、その状態で流体圧回路を閉じることで、流体圧回路装置に故障が生じた場合でも、流体の行き来は生じずピンが引き側に動くことはない。したがって、物体の保持解除が生じることはなく、安全性が高い。

請求項２によれば、装置本体下端面開口の鉛直溝に吊り部材を収容することで、クレーン等のフック、装置本体、吊り部材、重錘が鉛直な一直線上に並び、精度の良い落下を実現できる。

請求項３のように、吊り部材が、物体を吊り下げる線条体を吊る連結部材と連結するための連結孔を有すれば、吊り部材に連結部材として例えばシャックルを取り付けて、このシャックルを介して容易に線条体に連結することができる。

請求項４のように、装置本体の下面に、鉛直溝の下端面開口に連通する吊り部材断面形状対応のガイド孔を持つガイド部材を設けると、吊り部材を装置本体に装着する際に鉛直溝の幅方向だけでなく、幅方向と直交する方向も案内されて、さらにスムーズに装着することができる。

本発明の一実施例の物体保持装置で振り子式の落下試験を行う状況を模式的に示した正面図である。 図１の状況を斜視図で模式的に示した図である。 図１の落下試験状況を説明するために、図１の各部の相互位置関係を模式的に示して拡大した図である。 図３における物体保持装置の拡大図であり、重錘を保持した状態の図である。 図４の右側面図である。 （イ）は図４における要部（ピンの近傍）の一部断面の拡大図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である（但し、吊り部材は断面せず）。 （イ）は図４における装置本体のみを示した図、（ロ）は（イ）の右側面図である。 図４の物体保持装置を重錘の保持を解除した保持解除状態で示した図である。 物体保持装置を支持する構造物の他の実施例を説明する模式図であり、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の物体保持装置を鉛直落下式の落下試験に適用する場合を説明する図であり、（イ）は保持した重錘を鉛直落下させる落下試験の場合、（ロ）は保持した被試験体自体を鉛直落下させる落下試験の場合である。

以下、本発明の落下試験用の物体保持装置、及び落下試験方法を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の落下試験用の物体保持装置１で振り子式の落下試験を行う状況を模式的に示した正面図、図２は図１の状況を斜視図で模式的に示した図である。
この物体保持装置１は、保持する対象が重錘２である場合として説明すると、以下で説明する通りであり、重錘２を保持する重錘保持機能と保持された前記重錘２の保持を解除する保持解除機能とを備えている。
この物体保持装置１は、図示例では振り子式落下試験に適用する場合であり、柱３ａの上端に片持ち梁３ｂを持つＬ型のフレーム３の片持ち梁３ｂに設置した楊重装置４でワイヤロープ５にて吊持されている。
物体保持装置１は、詳細は後述する吊り部材を有し、この吊り部材によりワイヤロープ６を介して重錘２を吊り下げている。
落下試験の際に一端が重錘２に連結されて振り子運動をさせる振り子ロープ７の他端はフレーム３の梁３ｂの、平面視で重錘２の位置からから離間した所定箇所８に連結されている。落下試験対象の被試験体９はフレーム３を設置したベース１０上の所定位置に置かれている。

図３は図１の落下試験状況を説明するために図１の各部の相互位置関係を模式的に示して拡大した図、図４は図３における物体保持装置１の拡大図、図５は図４の右側面図、
図６（イ）は図４における要部（ピンの近傍）の一部断面の拡大図、図６（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である（但し、吊り部材は断面せず）。また、図７（イ）は図４における装置本体１１のみを示した図、図７（ロ）は（イ）の右側面図である。
物体保持装置１は、構造物又は重機（図１の例ではＬ型のフレーム（構造物）３）により吊持される装置本体１１と、支持された前記装置本体１１のピン摺動孔１１ａに水平方向に摺動可能に設けられた重錘側重量を受けて重錘２を保持するピン１２と、図６に詳細を示すように前記ピン１２を貫通させるピン孔１３ａを有して前記ピン１２にて吊り下げ可能でありかつ重錘２にシャックル（連結部材）２３を介して連結される板状の吊り部材１３と、前記装置本体１１における前記ピン１２の摺動方向の一方側（図４等で右側）にブラケット１８を介して固定されて前記ピン１２を前記水平方向に押出し引込み可能な実施例では油圧シリンダ装置（流体圧シリンダ装置）１４と、前記装置本体１１における前記ピン１２の摺動方向の他方側（図４等で左側）に固定されたバランスウエイト１５とを備えている。図示例では３つのバランスウエイト１５を装置本体１１のネジ穴１１ｆにねじ込んだボルト２７で取り付けている。
前記装置本体１１の上部のシャックル取付部１１ｃに、楊重装置４側のワイヤロープ５の下端に取り付けたフック１９を掛けるシャックル２０をボルト挿通孔１１ｄに通したボルト２１とこれに螺合させたナット２２とで取り付けている。

前記ピン１２は、内面がメネジ１２ａとなっている筒状体であり、油圧シリンダ装置１４のシリンダーロッド１４ａの先端に一体に設けられたピン固定用ネジ部１４ｂに螺合して、シリンダーロッド１４ａの先端に固定されている。
装置本体１１の側面にブラケット１８が、装置本体１１の側面の４カ所のネジ穴１１ｅにねじ込んだボルト１７で固定され、油圧シリンダ装置１４は先端側のオネジ部１４ｃが前記ブラケット１８のメネジ部１８ａに螺合して、装置本体１１と一体化されている。１４ｄは押出し側である吸込みポート、１４ｅは引込み側である吐き出しポートである。それらの油圧ホースを１４ｄ’、１４ｅ’で示す。

前記装置本体１１は、前記吊り部材１３を鉛直方向にスライド可能に収容する下端面開口の鉛直溝１１ｂを有している。
また、装置本体１１の下面に、前記鉛直溝１１ｂの前記下端面開口に幅を合わせた吊り部材断面形状対応のガイド孔１６ａを持つガイド部材１６をボルト２８で固定している。このガイド部材１６により、前記鉛直溝１１ｂに吊り部材１３をスムーズに装着させることができる。

前記吊り部材１３は、前記重錘２を吊り下げるワイヤロープ６と連結するためのシャックル２３と連結するための連結孔１３ｂを有する。
前記シャックル２３は、前記連結孔１３ｂに通したボルト２４とこれに螺合するナット２５とで吊り部材１３の下部に連結されている。
この実施例では、吊り部材１３の両側においてシャックル２３と吊り部材１３との間の隙間に配置した図示例では左右それぞれ２枚のスペーサ２６を介して、シャックル２３と吊り部材１３とを連結している。
これにより、楊重装置４側のフック１９と物体保持装置１とその吊り部材１３とシャックル２３と重錘２とが一直線上に並ぶようにしており、重錘２がブレずに精度よく落下するようにされている。

上記の落下試験装置１で振り子式落下試験を行う要領を説明する。
作業者は、重錘２をコンクリート床や地面等のベース１０上の吊り上げ位置に置き、楊重装置４の昇降により落下試験装置１をベース面１０の近くに位置させておく。装置本体１１から外されている吊り部材１３をシャックル２３とともに持ち上げ、吊り部材１３を、落下試験装置１のガイド部材１６のガイド孔１６ａを通して装置本体１１の鉛直溝１１ｂに挿入し、吊り部材１３のピン孔１３ａの位置を、油圧シリンダ装置１４のシリンダロッド先端に固定されているピン１２に合わせ、油圧シリンダ装置１４の油圧回路の操作弁をピン押出し側に操作してシリンダロッド１４ａを前進させ、先端のピン１２を吊り部材１３のピン孔１３ａに貫通させる。
この状態で油圧回路を閉じて油の行き来をなくす。これによりピン１２が引込み側に動くことはないので、重錘２を持ち上げた保持状態において不用意に重錘２の保持解除が行われることはない。
次いで、楊重装置４により、重錘２に与えようとする衝撃エネルギーに応じた所定高さ位置まで吊りあげる。

前記油圧回路のシャットオフ弁を開とした後、操作弁を引込み側に操作すると、ピン１２がシリンダロッド１４ａと一体に引き込まれて吊り部材１３のピン孔１３ａから引き抜かれ、吊り部材１３の保持が解除されて、図８に示すように吊り部材１３が装置本体１１から離れる（落下する）。
ピン１２による保持を失った吊り部材１３は重錘２とともに落下する。その落下に際して、板状の吊り部材１３が装置本体１１の鉛直溝１１ｂ内をスライドして落下するので、吊り部材１３は鉛直方向にスムーズに落下する。
保持を失った重錘２は振り子ロープ７の張力によって円弧状に落下し、被試験体９に衝突する。
なお、重錘２を落下させる際、重錘２の円弧軌跡の重錘進行側にバランスウエイト１５、その反対側に油圧シリンダ装置１４が配されるようにしてから、操作弁を引込み側に操作するとよい。このような配置により、落下試験装置１の左右のブレを抑えることができる。

図９は物体保持装置１を支持する構造物の他の実施例を説明する模式図であり、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ断面図である。
この実施例は、４本の柱３３ａの上端部間に渡した２本の梁３３ｂの中央部の上面間に梁３３ｃを渡したフレーム３３を設置する場合を示している。物体保持装置１、重錘２、楊重装置４、被試験体９等は図１と同様であり、落下試験要領は概ね同じである。
この実施例のフレーム３３は、構造的には屋内のクレーンを用いて行う場合と同じと言える。

図１０は本発明の物体保持装置１を鉛直落下式の落下試験に適用する場合を模式的に説明する図である。
図１０（イ）は保持した重錘２を被試験体９上に鉛直落下させる落下試験の場合である。この場合は、図１等で示した落下試験方法において、振り子ロープ７を使用しないで、重錘２を単に直下に落下させるものである。
図１０（ロ）は、重錘２を落下させるのではなく、保持した被試験体自体を鉛直落下させる落下試験の場合である。この場合は図１０（イ）の落下試験において重錘２の代わりに被試験体９’を保持し、その保持を解除して被試験体９’を直下に落下させるものである。

１ 物体保持装置１
２ 重錘（物体）
３ フレーム
３ａ 柱
３ｂ 片持ち梁
４ 楊重装置
５ ワイヤロープ
６ ワイヤロープ
７ 振り子ロープ
９ 被試験体
１０ ベース
１１ 装置本体
１１ａ ピン摺動孔
１１ｂ 鉛直溝
１２ ピン
１２ａ メネジ
１３ 吊り部材
１３ｂ 連結孔
１３ａ ピン孔
１４ 油圧シリンダ装置（流体圧シリンダ装置）
１４ａ シリンダーロッド
１４ｂ ピン固定用ネジ部
１４ｃ オネジ部
１４ｄ 押出し側ポート（吸込みポート）
１４ｅ 引込み側ポート（吐き出しポート）
１５ バランスウエイト
１６ ガイド部材
１６ａ ガイド孔
１８ ブラケット
１８ａ メネジ部
２０ シャックル
２３ シャックル（連結部材）
２６ スペーサ
２７ ボルト

Claims (6)

1. 物体を、吊り下げる態様で保持する物体保持機能と保持された前記物体の保持を解除する保持解除機能とを備えた落下試験用の物体保持装置であって、
   構造物又は重機により吊持される装置本体と、支持された前記装置本体に水平方向に摺動可能に設けられた物体側重量を受けて物体を保持するピンと、
   前記ピンを貫通させるピン孔を有して前記ピンにて吊り下げ可能でありかつ物体に連結部材を介して連結される吊り部材と、
   前記装置本体における前記ピンの摺動方向の一方側に固定されて前記ピンを前記水平方向に押出し引こみ可能な流体圧シリンダ装置と、前記装置本体における前記ピンの摺動方向の他方側に固定されたバランスウエイトとを備え、前記流体圧シリンダ装置が前記ピンを前記一方側に摺動させた時に物体の保持が解除されて物体が落下する構成であることを特徴とする落下試験用の物体保持装置。
2. 前記装置本体は、前記吊り部材を鉛直方向にスライド可能に収容する下端面開口の鉛直溝を有することを特徴とする請求項１記載の落下試験用の物体保持装置。
3. 前記物体を直接保持する手段が線条体である場合に、前記吊り部材は、前記物体を吊り下げる前記線条体を吊る連結部材と連結するための連結孔を有することを特徴とする請求項１又は２記載の落下試験用の物体保持装置。
4. 前記装置本体の下面に、前記鉛直溝の下端面開口に連通する吊り部材断面形状対応のガイド孔を持つガイド部材を設けたことを特徴とする請求項２記載の落下試験用の物体保持装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の落下試験用の物体保持装置を用いて行う落下試験方法であって、
   構造物又は重機により支持された物体保持装置の装置本体で物体を吊り下げて保持し、物体保持装置の流体圧シリンダ装置でピンを一方側に摺動させて物体の保持を解除することで、物体を吊り下げ位置の直下に鉛直落下させて行うことを特徴とする落下試験方法。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の落下試験用の物体保持装置を用いて行う落下試験方法であって、
   構造物又は重機により支持された物体保持装置の装置本体で物体を吊り下げて保持し、かつ、物体と平面視で当該物体の位置から離間した高所箇所とを線条体で連結し、物体保持装置の流体圧シリンダ装置でピンを一方側に摺動させて物体の保持を解除することで、物体を振り子のように円弧状に落下させて行うことを特徴とする落下試験方法。

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