JPH0743229A - 二軸型荷重計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 滑り支承部材における摩擦抵抗による荷重検
出結果への影響を補正し得る二軸型荷重計を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 被試験体に軸方向の荷重を負荷する第１の負
荷手段８と、軸方向と交差する方向の荷重を負荷する第
２の負荷手段１０と、前記第１の負荷手段８および第２
の負荷手段１０に連設された荷重検出器１２と、前記第
１の負荷手段８と被試験体Ｗとの間に設けられ、この被
試験体Ｗの、前記第２の負荷手段１０における負荷方向
に沿った移動を許容する滑り支承部材１３とからなり、
前記荷重検出器１２が、柱状の受圧部材２１と、この受
圧部材２１の外周面に取り付けられ、その軸方向の変形
量を検出する軸方向ひずみゲージ２６と、前記受圧部材
の曲げ方向の変形量を検出する曲げ方向ひずみゲージ２
７とを備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被試験体に、交差する
２方向からの荷重を負荷して強度試験を行う場合等に用
いられる二軸型荷重計に係わり、特に、土木や建築分野
における柱状部材の構造実験に用いて好適な二軸型荷重
計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の二軸型荷重計において
は、柱状の被試験体に、軸方向の荷重を負荷したのち
に、この軸方向と直交する方向から荷重を負荷すること
により、被試験体の圧縮強度や曲げ強度の試験、あるい
は、免震構造試験等を行っている。

【０００３】そして、このような二軸型荷重計において
は、軸方向の荷重（以下圧縮荷重と称す）を検出する第
１の荷重検出器と、この圧縮荷重と直交する方向の荷重
（以下曲げ荷重と称す）を検出する第２の荷重検出器が
設けられており、これらの両荷重検出器によって、前記
被試験体の圧縮強度や曲げ強度等の検出を行うようにな
っている。

【０００４】ところで、前述した構成の二軸型荷重計に
おいては、曲げ荷重を受けた被試験体が曲げ変形を起こ
した際に、第１の荷重検出器に、圧縮荷重と直交する方
向の負荷がかかり、これによって、圧縮荷重の検出精度
に悪影響をおよぼすことが考えられる。また、被試験体
がその両端部において拘束されていることから、被試験
体の単体での曲げ強度が検出できないといった不具合も
ある。

【０００５】そこで、従来では、前述した不具合を解消
するために、前記第１の荷重検出器に、曲げ荷重が負荷
される方向へ被試験体を相対移動させる滑り支承部材を
設けることが試みられている。この滑り支承部材を介在
させることによって、滑り支承部材における曲げ荷重方
向の摩擦抵抗を無視できる範囲に抑さえることにより、
この曲げ荷重が第１の荷重検出器に与える影響を極力小
さくし、また、被試験体の自由な曲げ変形を可能にし
て、被試験体の真の曲げ強度を検出し得るようにしたも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術においても、なお、つぎのような改善す
べき点が残されている。

【０００７】すなわち、従来の技術においては、滑り支
承部材の採用により、曲げ荷重方向の摩擦抵抗を小さく
して、その摩擦抵抗によって生じる検出精度への影響を
無視することを前提としていることから、前述した摩擦
抵抗に起因した荷重の補正を行っていない。しかしなが
ら、滑り支承部材の摩擦抵抗が零ということはありえ
ず、また、滑り支承部材の種類、あるいは、経時変化等
によっても前記摩擦抵抗が変化することから、試験条件
の変化による試験結果のばらつきを生じさせるばかりで
なく、試験精度にも影響を与えてしまう。特に、曲げ荷
重の方向と、滑り支承部材における摩擦抵抗の方向とが
同一であり、曲げ荷重に対して、前記滑り支承部材の摩
擦抵抗のすべてが抗力として直接作用することから、曲
げ荷重の検出精度に与える影響は大きい。

【０００８】本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、滑り支承部材における摩擦抵抗による
荷重検出結果への影響を補正し得る二軸型荷重計を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した目的
を達成するために、特に、被試験体に軸方向の荷重を負
荷する第１の負荷手段と、軸方向と交差する方向の荷重
を負荷する第２の負荷手段と、前記第１の負荷手段およ
び第２の負荷手段に連設された荷重検出器と、前記第１
の負荷手段と被試験体との間に設けられ、この被試験体
の、前記第２の負荷手段における負荷方向に沿った移動
を許容する滑り支承部材とからなり、前記荷重検出器
が、柱状の受圧部材と、この受圧部材の外周面に取り付
けられ、その軸方向の変形量を検出する軸方向ひずみゲ
ージと、前記受圧部材の曲げ方向の変形量を検出する曲
げ方向ひずみゲージとを備えていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に係わる二軸型荷重計によれば、第１の
負荷手段によって被試験体に軸方向の荷重を負荷し、そ
の荷重が荷重検出器によって検出され、また、第２の負
荷手段によって被試験体に軸方と交差する方向の荷重を
負荷し、その荷重が他の荷重検出器によって検出され
る。

【００１１】そして、第２の負荷手段によって軸方向と
交差する方向の荷重が負荷された際に、滑り支承部材に
摩擦抵抗があると、その摩擦抵抗に応じた外力が、第１
の負荷手段に設けられている荷重検出器の受圧部材に曲
げを生じさせ、この曲げの変形量が、受圧部材に設けら
れている曲げひずみゲージによって検出され、前述した
摩擦抵抗による抗力が検出される。

【００１２】これによって、特に、軸方向と交差する方
向に沿う荷重に対する抗力が算出され、この結果に基づ
き、前記荷重の補正が行われ、被試験体に軸方向と交差
する方向から負荷される実質的な荷重が得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１中、符号１は、本実施例に係わる二
軸型荷重計を示し、この二軸型荷重計１は、地盤上に設
置された水平なベースフレーム２と、このベースフレー
ム２の一端部に鉛直方向に沿って立設されたサイドフレ
ーム３と、このサイドフレーム３の上部に前記ベースフ
レーム２と平行に取り付けられたアッパーフレーム４
と、前記サイドフレーム３と平行に設けられ、前記アッ
パーフレーム４の端部と前記ベースフレーム２とを連結
する補強ビーム５と、前記アッパーフレーム４の下方
に、このアッパーフレーム４に取り付けられたスタビラ
イザー６を介して吊設された可動フレーム７と、この可
動フレーム７と前記アッパーフレーム４との間に介装さ
れて、前記可動フレーム７を鉛直方向に沿って上下動さ
せる第１の負荷手段８と、前記可動フレーム７と前記ベ
ースフレーム２の他端部に立設された支持フレーム９と
の間に介装され、前記可動フレーム７を水平方向に往復
動させる第２の負荷手段１０と、前記ベースフレーム２
の上部と可動フレーム７の下部とのそれぞれに設けら
れ、被試験体Ｗが取り付けられるクランプ１１とを備
え、前記第１の負荷手段８と前記アッパーフレーム４と
の間には、この第１の負荷手段８によって負荷される荷
重を検出する第１の荷重検出器１２が連設されていると
ともに、第１の負荷手段８と前記可動フレーム７との間
には、この可動フレーム７の、前記第２の負荷手段１０
における負荷方向に沿った移動を許容する滑り支承部材
１３が設けられ、、かつ、前記第２の負荷手段１０に
は、この第２の負荷手段１０によって負荷される荷重を
検出する第２の荷重検出器（図示略）が設けられた概略
構成となっている。

【００１４】ついで、これらの詳細について説明すれ
ば、前記スタビライザー６は、図１に示すように、前記
アッパーフレーム４の上部に設けられている一対のブラ
ケット１４に回動自在に取り付けられた一対の揺動アー
ム１５と、これらの揺動アーム１５の揺動端部に回動自
在に取り付けられて、前記アッパーフレーム４とともに
平行リンクを構成する可動ビーム１６と、この可動ビー
ム１６の両端部、および、前記可動フレーム７の両端部
に回動自在に取り付けられ、これらとともに平行リンク
を構成する一対の揺動アーム１７とによって構成されて
いる。なお、図１においては、これらの揺動アーム１
５、可動ビーム１６、および、揺動アーム１７は、前記
アッパーフレーム４の手前側に配置されたもののみを示
したが、アッパーフレーム４の後側にも同様の構成で配
置されている。

【００１５】したがって、このスタビライザー６は、前
記可動ビーム１６の上下に形成されたふたつの平行リン
クにより、前記可動フレーム７を水平状態を保持しつ
つ、水平方向ならびに鉛直方向に移動可能に支持してい
る。

【００１６】前記アッパーフレーム４の端部には一対の
ガイドプーリー１８が取り付けられ、これらのガイドプ
ーリー１８にはワイヤー１９が掛けられており、このワ
イヤー１９の一端部が前記可動フレーム７に固定され、
また、他端部には、前記可動フレーム７やスタビライザ
ー６の重量とほぼ同等の重量を有するバランサー２０が
取り付けられている。したがって、前記可動フレーム７
は、バランサー２０の作用により、任意の位置に停止さ
せられるようになっているとともに、その移動時におけ
る負荷が軽減されている。

【００１７】前記第１の負荷手段８は、本実施例におい
ては油圧ジャッキが用いられ、前記滑り支承部材１３を
介して可動フレーム７へ当接されている。

【００１８】前記第１の荷重検出器１２は、図２および
図３に示すように、柱状の受圧部材２１と、この受圧部
材２１を取り囲んで設けられたカバー２２とを備え、こ
のカバー２２は、前記受圧部材の一端部に複数のボルト
２３によって着脱可能に取り付けられている。そして、
前記受圧部材２１は、その長さが、前記カバー２２が取
り付けられた状態において、このカバー２２の両端部か
ら若干突出させられるような寸法に形成されている。

【００１９】前記受圧部材２１は、図４に示すように、
その両端部に、前記カバー２２の内径とほぼ同等の外径
を有するフランジ２４が設けられ、これらのフランジ２
４の端面には、固定用のボルトが螺合させられるねじ孔
２４ａが、図３に示すように、周方向に所定間隔をおい
て複数形成されている。

【００２０】また、この受圧部材２１の、前記両フラン
ジ２４間に位置させられている円柱部２５の外周面に
は、この受圧部材２１の軸方向の変形量を検出する軸方
向ひずみゲージ２６と、前記受圧部材２１の曲げ方向の
変形量を検出する曲げ方向ひずみゲージ２７とが貼付さ
れており、これらの各ひずみゲージ２６・２７が、前記
カバー２２に取り付けられているソケット２８・２９
（図２参照）へ電気的に接続されている。

【００２１】そして、前記軸方向ひずみゲージ２６は、
前記円柱部２５の周方向に所定間隔をおいて８箇所に設
けられ、また、前記曲げ方向ひずみゲージ２７は、前記
円柱部２５の両端部で、前記第２の負荷手段の荷重負荷
方向、すなわち、前記可動フレーム７の移動方向に沿っ
た面に位置するように４箇所に設けられている。

【００２２】前記第２の負荷手段１０は、本実施例にお
いては、油圧シリンダーが用いられており、その各端部
が、前記可動フレーム７および支持フレーム９に回動自
在に連結されることによって、ほぼ水平状態に保持され
るようになっている。

【００２３】ついで、このように構成された本実施例の
作用について説明する。まず、上下のクランプ１１間に
被試験体Ｗを装着し、これらのクランプ１１によって被
試験体Ｗを固定する。

【００２４】これより、第１の負荷手段８によって被試
験体Ｗに圧縮荷重を負荷し、ついで、第２の負荷手段１
０により、可動フレーム７を介して曲げ荷重を負荷す
る。

【００２５】このようにして両方向の荷重が負荷される
と、前記圧縮荷重を支える第１の荷重検出器１２の受圧
部材２１が軸方向に圧縮変形され、その変形量が軸方向
ひずみゲージ２６によって検出されることにより、前記
被試験体Ｗに負荷された荷重が検出される。また、第２
の負荷手段１０によって負荷された荷重は、この第２の
負荷手段１０内に設けられている荷重検出器によって検
出される。

【００２６】そして、このような第２の負荷手段１０か
らの負荷により、滑り支承部材１３の摩擦抵抗により、
第２の負荷手段１０の負荷に対向する抗力が発生する。
このようにして抗力が発生すると、この抗力が滑り支承
部材１３に連設されている前記第１の荷重検出器１２の
受圧部材２１に曲げ荷重として作用し、この受圧部材２
１が曲げの変形を受け、その変形量が曲げ方向ひずみゲ
ージ２７によって検出され、この検出結果を基に、滑り
支承部材１３によって発生させられた抗力すなわち摩擦
力が算出される。

【００２７】したがって、このように算出された抗力に
基づき、第１の負荷手段によって検出された圧縮荷重、
ならびに、第２の負荷手段１０において検出された曲げ
荷重に補正が加えられて、被試験体Ｗに作用する圧縮荷
重ならびに曲げ荷重の実質値が得られる。

【００２８】このように、本実施例に係わる二軸式荷重
計１によれば、第１の負荷手段８と被試験体Ｗとの間に
滑り支承部材１３を介在させて、圧縮試験と曲げ試験と
を同時に行わせるようにした場合においても、前記滑り
支承部材１３において発生する摩擦力が第１の荷重検出
器１２において検出され、この検出結果に基づき、圧縮
荷重と曲げ荷重との補正が行われるから、滑り支承部材
１３における摩擦力が変化した場合においても、この摩
擦力が的確に検出され、この結果、両荷重の適切な補正
が行われて、高精度の荷重試験が可能となる。

【００２９】一方、本実施例においては、被試験体Ｗを
支持し曲げ荷重を負荷する可動フレーム７をスタビライ
ザー６によって支持した構成となっていることから、可
動フレーム７が水平状態を保持しつつ移動し、これによ
って、被試験体Ｗへの荷重負荷条件の変化が抑制され、
この点からも、試験精度の向上が図られる。

【００３０】また、前記可動フレーム７には、ワイヤー
１９を介してバランサー２０が取り付けられていること
から、可動フレーム７の移動のための負荷が軽減されて
おり、各負荷手段８・１０による荷重負荷時の応答性が
高く、装置の制御が簡素化されるとともに高精度の制御
が可能となる。

【００３１】なお、前記実施例において示した各構成部
材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づ
き種々変更可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる二
軸型荷重計は、特に、被試験体に軸方向の荷重を負荷す
る第１の負荷手段と、軸方向と交差する方向の荷重を負
荷する第２の負荷手段と、前記第１の負荷手段および第
２の負荷手段に連設された荷重検出器と、前記第１の負
荷手段と被試験体との間に設けられ、この被試験体の、
前記第２の負荷手段における負荷方向に沿った移動を許
容する滑り支承部材とからなり、前記荷重検出器が、柱
状の受圧部材と、この受圧部材の外周面に取り付けら
れ、その軸方向の変形量を検出する軸方向ひずみゲージ
と、前記受圧部材の曲げ方向の変形量を検出する曲げ方
向ひずみゲージとを備えていることを特徴とするもの
で、つぎのような優れた効果を奏する。

【００３３】第１の負荷手段と被試験体との間に滑り支
承部材を介在させて、圧縮試験と曲げ試験とを同時に行
わせるようにした場合においても、前記滑り支承部材に
おいて発生する摩擦力を第１の荷重検出器において検出
し、この検出結果に基づき、圧縮荷重と曲げ荷重との補
正を行うことができ、滑り支承部材における摩擦力が変
化した場合においても、この摩擦力を的確に検出して、
両荷重の適切な補正を行って高精度の荷重試験を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、全体装置を示
す正面図である。

【図２】本発明の一実施例を示すもので、第１の荷重検
出器の正面図である。

【図３】本発明の一実施例を示すもので、第１の荷重検
出器の平面図である。

【図４】本発明の一実施例を示すもので、第１の荷重検
出器を構成する受圧部材の正面図である。

【符号の説明】

１ 二軸型荷重計 ８ 第１の負荷手段 １０ 第２の負荷手段 １２ 第１の荷重検出器 １３ 滑り支承部材 ２１ 受圧部材 ２６ 軸方向ひずみゲージ ２７ 曲げ方向ひずみゲージ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状の被試験体に、軸方向ならびに軸方
   向と交差する方向の荷重を負荷するようにした二軸型荷
   重計において、前記被試験体に軸方向の荷重を負荷する
   第１の負荷手段と、軸方向と交差する方向の荷重を負荷
   する第２の負荷手段と、前記第１の負荷手段および第２
   の負荷手段に連設された荷重検出器と、前記第１の負荷
   手段と被試験体との間に設けられ、この被試験体の、前
   記第２の負荷手段における負荷方向に沿った移動を許容
   する滑り支承部材とからなり、前記荷重検出器が、柱状
   の受圧部材と、この受圧部材の外周面に取り付けられ、
   その軸方向の変形量を検出する軸方向ひずみゲージと、
   前記受圧部材の曲げ方向の変形量を検出する曲げ方向ひ
   ずみゲージとを備えていることを特徴とする二軸型荷重
   計。