JPH04215036A - 任意波衝撃力に依る疲労試験方法及びその疲労試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は疲労試験方法及び疲労試験機に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、すでに疲労試験機は数も種類も非常に多く制作さ
れ、使用されているが、従来の疲労試験機はそのほとん
どが正弦波による疲労試験方法および疲労試験機のもの
であった。また衝撃力の疲労試験機もあるが空気圧また
は油圧を使用して半正弦波の圧縮を用いるものであった
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、世の中で発生する現象としては、正弦波
又は半正弦波の荷重はむしろ少なく、ほとんどがパルス
状のものである。

供試品の部材のこの様な力による疲労は正弦波の試験に
よって推定するより他になく任意波、特にパルスの立上
がり時間、パルス巾を変えられる試験機が要求されてい
た。しかし従来は、その様な衝撃疲労試験機は無く、任
意波衝撃力による疲労試験はほとんど行われていないと
いう問題点があった。

そのため、航空機、自動車、車両、構造物等で金属疲労
による事故が依然として発生するのもこのための例と思
料される。

本発明は前記問題点を解決する疲労試験方法および疲労
試験機を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本出願人は波形・力に的をしぼり、前記問題点を解決す
る疲労試験方法および疲労試験機の開発に成功し、本発
明を、立上がり時間・パルス巾を自由に変えられるよう
に形成した以下の方法および試験機を構成した。

すなわち、疲労試験方法において、駆動部と一体化され
た供試品の固定状態を作り、この系の伝達関数を求める
事によって、供試品の一端に希望する波形の衝撃力を加
える為の入力信号を作り、該入力信号を動電型の疲労試
験機に加えて、該供試品に任意波衝撃力を繰り返し発生
せしめ疲労試験を行うように構成した請求項１と、 衝撃力を加えることにより供試品が疲労し任意波衝撃力
が変化しても自動補正を繰り返し、動電型の疲労試験機
に加えて、設定した波形一定の機械力を加えるようにし
た請求項２と、 供試品の固定手段と、入力信号の入力手段と、該入力信
号により供試品に任意波衝撃力を繰り返し加える手段と
を有する動電型の疲労試験機の請求項３と、 衝撃力を加えることにより供試品が疲労し任意波衝撃力
が変化しても自動補正を繰り返す手段を有する請求項３
の動電型の疲労試験機の請求項４と 供試品の任意波衝撃力による疲労の状態を刻々と検知す
る手段と記録する手段と、供試品の破断時に自動停止す
る自動停止手段を有する請求項３の動電型の疲労試験機
の請求項５とにより構成した。

［作用］ 本発明を前記のように構成したので、請求項１の発明に
おいては、供試品を動電型の疲労試験機に搭載し駆動部
と一体に固定し、この系に希望する波形の衝撃力の入力
信号を加えることにより該供試品に疲労試験を行う方法
が得られるのである。

請求項２の発明においては、供試品が疲労しても任意波
衝撃力の変化が自動補正されるので一定の波形の機械力
を加える方法を得られるのである。

請求項３の発明においては、請求項１の方法による動電
型の疲労試験機をえられるのである。

請求項４の発明においては、請求項２の方法による動電
型の疲労試験機がえられるのである。

請求項５の発明においては、供試品の疲労の経過が刻々
と検知され記録されるのである。

［実施例］ 本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明の実施例の一部切欠き正面図、第２図は
本発明の実施例の構成図、第３図は本発明の実施例の配
置図、第４図は発生パルスの台形波例説明図、第５図は
出力波形の例説明図、第６図は衝撃力計測の概要説明図
、第７図は波形補正の説明図である。

第１図において、１は本体、２は駆動テーブル、３は供
試品、４は力センサ、５は支持部材、６は柱状部材、７
は駆動コイル、８は励磁コイル、９は防振ゴム、１０は
ゴムスプリング、１１はガイドベアリング、１２は架台
、１３はガイド部材、１４は支持面、１５は穴、１６は
横架部材、１７は吊部材、２０は疲労試験機、３０は床
面である。

疲労試験機２０は架台１２上に設けた本体１とその上の
門型の柱状部材６、６及び横架部材１６と吊り部材１７
と力センサ４とを有する供試品３の固定手段と架台１２
の中央上面に配設された駆動手段とを一体に設けて構成
されている。本体１は衝撃が床面３０に伝わらないよう
に架台１２との間に複数の防振ゴム９を介して水平に配
置されている。本体１は複数の励磁コイル８を内部両側
に有すると共に中央に駆動テーブル２が設けられている
。駆動テーブル２は両側下部に突出する駆動コイル７を
有し前記励磁コイル８と係合して公知の動電型の振動試
験機と同様な駆動手段を形成している。

駆動テーブル２の下面中央にはガイド部材１３が設けら
れており、駆動テーブル２の下面に対向する支持面１４
の穴１５にガイドベアリング１１と共に支持されている
。

駆動テーブル２の下面は支持面１４の穴１５の外側の両
側の対向面との間にゴムスプリング１０が設けられてい
て、該ゴムスプリング１０は駆動テーブル２及び供試品
３の静荷重を支持している本体１の両側近傍の上方に互
いに平行に所定高さ突出する門型の柱状部材６、６が設
けられており、また柱状部材６、６の上部近傍を連結し
て横架部材１６が設けられている。横架部材１６の中央
には所定長さの吊部材１７が垂直に設けられ、該吊部材
の下面に力センサ４を介して供試品３が搭載される。力
センサ４は市販の例えば圧電型のものが用いられる。供
試品３は標準的な試験片である。かくして供試品３の固
定手段が形成されるが、供試品３は横架部材１６にぶら
さがった状態になっていて、供試品３と駆動テーブル２
（駆動コイル７）とは一体化されている。なお前記の如
くこの重量はゴムスプリング１０で支えられ、供試品３
に静荷重がかからないようになっていて、又横振れ等が
ないようにガイド手段が設けてある。

第２図において、２１は冷却用ブロアー、２２は励磁電
源、２３は電力増幅器、２４はパソコン、２５はキーボ
ード、２６はプリンタ、２７は力計、２８は変換ボード
、２９はＣＲＴである。

疲労試験機２０は第１図に示す前記構成であるが、第２
図に示す如く、力センサ４に接続して力計２７と変換ボ
ード２８とパソコン２４とキーボード２５とプリンタ２
６と励磁電源２２と電力増幅器２３とよりなる入力信号
の入力手段と該入力信号により供試品３に任意波衝撃力
を繰返し加える手段とを、第３図に示す如く、疲労試験
機２０と電力増幅器筐体３０とパソコン筐体３１として
別体に設置して疲労試験用の装置が形成されている。

この装置において、駆動コイル７に電流を流すと振動又
は衝撃が得られるが、本発明では、まず、微小電流の衝
撃力を与え、伝達関数を求める。第６図に示す如く、上
記の装置において疲労試験機２０に供試品３を搭載した
この系の振動の伝達関数を求めるため駆動コイル７に任
意のパルス電圧を加えそれによって発生する衝撃力を力
センサ４及び力計２７によって計測する。この衝撃力／
入力電圧を周波数帯域毎にアナライザ３２で分析する。

入力信号に対する供試品３に加わる衝撃力の伝達関数は
電力増幅器２３の特性、衝撃発生機の特性（駆動コイル
７のインピーダンス特性）及び供試品３の特性等すべて
を含んだ伝達関数として取り出す。

第７図に示す如く、求めた伝達関数の逆特性を計算で作
り希望する波形がそのまま力として出てくるようにし、
実際に衝撃を加える。何度か衝撃を加え補正を繰返し目
標に近ずける。目標に近ずいたときの出力波形をコンピ
ュータに記憶させる。

これを任意の間隔で出力すれば伝達関数の変化しない間
はおなじ波形が得られる。

この入力を電力増幅器２３にいれる事により、第４図に
示すごとき、任意の立上がり及びパルス巾の衝撃力が得
られる。この出来たものを入力してインターバル時間を
決め繰返し疲労試験をする。

繰返し入力信号を与える際、許容出来る範囲を予め設定
する。たとえば１０Ｋｇｆの繰返しであればｍａｘ．１
１Ｋｇｆ、ｍｉｎ．９Ｋｇｆ等である。この範囲を越え
たときは（即ち伝達関数が供試品３の疲労によって変化
したとき）信号の出力を一時中断し、伝達関数を再度求
めて、新たな伝達関数に対応した出力波形を作成する。

この作成した出力波形を又繰返し衝撃力を加える。これ
等の作業はすべてコンピュータにより自動で行われる。

これを繰返して設定繰返し回数に達するか、又は切断さ
れて止まるかするまで自動運転するのである。なおデー
タは約１００回に１回を取り込み記録すると共に波形補
正に使われる。

［発明の効果］ 請求項１の発明は供試品を搭載して駆動部と一体に固定
し、この系の伝達係数を求め希望する波形の衝撃力の入
力信号を加える疲労試験の方法が得られる効果がある。

請求項２の発明は供試品が疲労しても任意波衝撃力の変
化が自動補正される疲労試験の方法が得られる効果があ
る。

請求項３の発明は請求項１を実現する疲労試験機が得ら
れる効果がある。

請求項４の発明は請求項２を実現する疲労試験機が得ら
れる効果がある。

請求項５の発明は供試品の疲労試験の経過が検知され且
つ記録される疲労試験機が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の一部切欠き正面図、第２図は
本発明の実施例の構成図、第３図は本発明の実施例の配
置図、第４図は発生パルスの台形波例説明図、第５図は
出力波形の例説明図である。 １…本体、２…駆動テーブル、３…供試品、４…力セン
サ、５…支持部材、６柱状部材、７…駆動コイル、８…
励磁コイル、９…防振ゴム、１０…ゴムスプリング、１
１…ガイドベアリング、１２…架台、１３…ガイド部材
、１４…支持面、１５…穴、１６…横架部材、１７…吊
部材、２０…疲労試験機、２１冷却用ブロアー、２２…
励磁電源、２３…電力増幅器、２４…パソコン、２５…
キーボード、２６…プリンタ、２７…力計、２８…変換
ボード、２９…ＣＲＴ、３０…電力増幅器筐体、３１…
パソコン筐体、３２…アナライザ。 特許出願人　株式会社振研 代理人　角田仁之助

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動部と一体化された供試品の固定状態を
   作り、この系の伝達関数を求める事によって、供試品の
   一端に希望する波形の衝撃力を加える為の入力信号を作
   り、該入力信号を動電型の疲労試験機に加えて、該供試
   品に任意波衝撃力を繰り返し発生せしめ疲労試験を行う
   ようにした疲労試験方法
2. 【請求項２】衝撃力を加えることにより供試品が疲労し
   任意波衝撃力が変化しても自動補正を繰返し、動電型の
   疲労試験機に加えて、設定した波形一定の機械力を加え
   るようにした疲労試験方法
3. 【請求項３】供試品の固定手
   段と、入力信号の入力手段と、該入力信号により供試品
   に任意波衝撃力を繰返し加える手段とを有する動電型の
   疲労試験機
4. 【請求項４】衝撃力を加えることにより供試
   品が疲労し任意波衝撃力が変化しても自動補正を繰返す
   手段を有する請求項３の動電型の疲労試験機【請求項５
   】供試品の任意波衝撃力による疲労の状態を刻々と検知
   する手段と記録する手段と、供試品の破断時に自動停止
   する自動停止手段を有する請求項３の動電型の疲労試験
   機