JPH0954027A

JPH0954027A - ２軸載荷試験装置

Info

Publication number: JPH0954027A
Application number: JP22582495A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukuyama; 博福山; Akira Sato; 朗佐藤; Atsushi Ogishima; 厚荻島
Original assignee: BRIDGESTONE MEC KK; Bridgestone Corp
Current assignee: BRIDGESTONE MEC KK; Bridgestone Corp
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】試験結果の精度に悪影響を及ぼす水平方向移
動に伴う摩擦力の影響が測定器の出力に含まれず、精度
の高い試験結果が得られるようにする。【解決手段】供試体１を保持する加圧盤２及び受圧盤
３と、加圧盤２に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向荷重
手段と、受圧盤３又は受圧盤３と加圧盤２の両方に水平
方向の荷重を加えて受圧盤３又は受圧盤３と加圧盤２の
両方を水平方向に移動させる水平方向移動手段と、水平
方向移動手段と供試体１との間であって水平方向移動に
伴う摩擦抵抗の影響を受けない位置に水平荷重もしくは
水平荷重及び鉛直荷重を測定する測定器７とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、免震ゴム、防振
ゴム、防舷材などの性能を評価するのに好適な２軸載荷
試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の免震ゴムを供試体１としてその性
能を評価する２軸載荷試験装置としては、図１２に示す
ように供試体１を上下の加圧盤１００と受圧盤１０１と
で保持し、加圧盤１００上には上部架台１０２が鉛直ス
ライドガイド１０３で上下方向に移動可能に支持枠１０
４に支持されて設けられている。受圧盤１０１下側には
下部架台１０５が水平スライドベアリング１０６で水平
方向に往復移動可能に基台１０７上に設けられている。
上部架台１０２には図示しない油圧サーボシリンダによ
り鉛直荷重２００が作用する。この図示しない油圧サー
ボシリンダは制御部１０８からの信号Ｓ₁により制御さ
れるとともに、鉛直荷重２００はロードセル１０９によ
り検出され、ロードセル１０９からの出力が制御部１０
８に送られる。また、上部架台１０５の上下移動量は移
動量検出器２０１で検出されて制御部１０８に送られ
る。下部架台１０５には油圧サーボシリンダ２０２のロ
ッド２０３が固着してあり、水平荷重３００が作用す
る。油圧サーボシリンダ２０２は制御部２０４からの信
号Ｓ₂により制御されるとともに、水平荷重３００はロ
ードセル２０５により検出され、ロードセル２０５から
の出力が制御部２０４に送られる。また、下部架台１０
５の水平方向の移動量は移動量検出器２０６で検出され
て制御部２０４に送られる。制御部１０８，２０４はコ
ンピュータ２０７に接続され、このコンピュータ２０７
で制御及びデータ処理が行なわれる。

【０００３】上述の如く構成された従来装置において
は、図示しない油圧サーボシリンダを作動させて上部架
台１０２を下降させて供試体１に圧縮荷重（鉛直荷重２
００）を加え、その状態で下部架台１０５を油圧サーボ
シリンダ２０２を作動させて水平方向に往復移動（水平
荷重３００）させる。そのとき、移動量検出器２０６で
下部架台１０５の移動量を測定するとともに、ロードセ
ル２０５で水平荷重３００を測定し、横軸を水平方向移
動量、縦軸をロードセル２０５の出力としたエネルギー
曲線を描き、そのエネルギー曲線の面積から供試体１の
剪断エネルギーを評価していた。このようなエネルギー
曲線は、コンピュータ２０７に接続されたＸ−Ｙプロッ
タにより作図できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の２軸載荷試験装置では、水平スライドベアリン
グ１０６に多大な鉛直方向荷重が加わった状態で下部架
台１０５を水平方向に移動させている為に、水平スライ
ドベアリング１０６の摩擦力がロードセル２０５の出力
に含まれてしまい、精度の高い試験結果が得られない。
さらに２軸載荷試験装置の力学を精査すると、供試体１
の下部だけが水平方向に往復動し上部位置は不動であ
り、そのため、下部架台１０５をＦ₁の矢印方向に移動
した場合供試体１の弾性復元力により上部架台１０２に
は、水平力によるモーメント及び鉛直力によるモーメン
トの加算されたモーメントが作用し、鉛直スライドガイ
ド１０３に不所望な圧縮荷重が加わりその反力として圧
縮荷重２００が供試体１の水平変位量に応じて変動して
しまうため、水平スライドベアリング１０６の摩擦力も
変動してしまう。その事によっても精度の高い試験結果
が得られない。

【０００５】そこで、この発明は、試験結果の精度に悪
影響を及ぼす水平方向移動に伴う摩擦力の影響が荷重測
定器（ロードセル）の出力に含まれず、精度の高い試験
結果が得られる２軸載荷試験装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明は、供試体を保持する加圧盤及び受圧盤
と、加圧盤に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向荷重手段
と、受圧盤又は受圧盤と加圧盤の両方に水平方向の荷重
を加えて受圧盤又は受圧盤と加圧盤の両方を水平方向に
移動させる水平方向移動手段と、水平方向移動手段と供
試体との間であって水平方向移動に伴う摩擦抵抗の影響
を受けない位置に水平荷重もしくは水平荷重及び鉛直荷
重を測定する測定器とを備えたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の好適な実施例
を図面を参照にして説明する。

【０００８】図１はこの装置の正面図を示し、供試体１
を上下の加圧盤２と受圧盤３とで保持し、加圧盤２にシ
リンダ５及びロッド６により構成される鉛直方向荷重手
段により荷重を加えるとともに、受圧盤３に水平方向の
荷重を加えて受圧盤３を水平方向に移動させるように構
成してある。加圧盤２には本体フレーム４に取付けたシ
リンダ５のロッド６の先端が固着してある。このシリン
ダ５を作動させることによりロッド６を上下動させ加圧
盤２に鉛直方向の荷重を加えるようになっている。受圧
盤３の下面には鉛直荷重及び水平荷重を測定する測定器
７を固定してある。この測定器７の下面はベースプレー
ト８に固着してある。このベースプレート８の下面には
スライディングブロック９が設けてあり、このスライデ
ィングブロック９はスライディングレール１０に嵌合
し、このスライディングレール１０上をスライドする。
また図示はしないが鉛直方向荷重手段の変位量を例えば
光式や磁気式の変位計で測定し、この供試体の鉛直方向
の変位量を供試体の特性試験パラメータとして利用する
こともできる。

【０００９】図２は図１の側面図を示し、受圧盤３を水
平方向に移動させる手段を詳細に示す。すなわち、水平
方向移動手段は、測定器７を受圧盤３の下面に固定し、
測定器７の下面をベースプレート８に固定し、ベースプ
レート８にシリンダ１１のロッド１２の先端を固着して
ある。また図示はしないが、水平方向移動手段の変位量
を変位計で測定し、この変位量と測定器７により測定さ
れる供試体に加わる負荷荷重により荷重変位特性を測定
している。２つのシリンダ５，１１としては、従来と同
様に油圧サーボシリンダを用いることができる。図示し
ないコントローラにより各油圧サーボシリンダにサーボ
シグナルを送って高精度の制御を行うことができる。上
記スライディングレール１０は基台１３上に設けられ、
本体フレーム４もこの基台１３から立設されている。

【００１０】図３は、測定器７の平面図を示し、受圧部
７１と、この受圧部７１を取り囲むように配置された固
定部７２と、受圧部７１と固定部７２とを接続する梁７
３と、この梁７３に取付けられ梁７３に加わる引っ張り
圧縮及び剪断歪みを検出する歪みゲージ７４とから成
る。この実施例では梁７３は水平荷重Ｈの方向に沿うよ
うに４本設けてある。図４は図３のＡ−Ａ線断面であ
り、受圧部７１の上面が固定部７２の上面よりも上に位
置し、受圧部７１の下面は固定部７２の下面よりも上に
位置し、梁７３により受圧部７１が宙に浮くように支持
されている。この実施例の測定器７では、梁７３の上下
面並びに両側面に歪みゲージ７４を取付けてある。梁７
３の上下面に取付けた歪みゲージ７４は、水平荷重Ｈを
測定し、梁７３の両側面に取付けた歪みゲージ７４は鉛
直荷重Ｖを測定する。

【００１１】図５は１本の梁７３の上下面に取付けた一
対の歪みゲージ７４（これを単にゲージ７０という）或
は１本の梁７３の両側面に取付けた一対の歪みゲージ７
４（これも単にゲージ７０という）を示すものであり、
４つの抵抗Ｒ₁〜Ｒ₄を有し、これらの抵抗Ｒ₁〜Ｒ₄
は荷重方向に対して４５°の傾斜角度をなしている。図
５に示すゲージ７０は４本の梁７３に夫々取付けられ、
図６に示すように結線され、これで一方向（水平方向も
しくは鉛直方向）を測定する。一定の電圧が各ゲージ７
０に印加されていて、受圧部７１に荷重が作用すると夫
々のゲージ７０から出力される電圧の総和の平均値が増
幅器１４で増幅されて出力され、これを図７に示す表示
器１５で表示するようになっている。また、符号１６は
電源を示す。なお、梁７３の断面形状を正方形にすれ
ば、鉛直方向、水平方向ともに許容荷重が同じになる。
なおまた、歪みゲージ７４は鉛直荷重用と水平荷重用と
を２枚重ねて使用することも可能である。

【００１２】図８はベースプレート８の四隅に測定器７
を固定した状態を示す平面図であり、この測定器７の受
圧部７１が受圧盤３の下面に固定される。測定器７はベ
ースプレート８の中心に１つだけであってもよいし、２
以上ないしは５以上であってもよい。

【００１３】図９に示す実施例は、加圧盤２の上面に従
来と同様の上部架台１０２を設け、この上部架台１０２
が鉛直スライドガイド１０３で上下方向に移動可能に支
持枠１０４に支持されて設けられているものである。ま
た、受圧盤３は測定器７を介在させて下部架台１０５上
に取付けてあり、この下部架台１０５は水平スライドベ
アリング１０６で水平方向に往復移動可能に基台１３上
に設けられている。下部架台１０５はシリンダ１１のロ
ッド１２に固定されている。この実施例においても、測
定器７は受圧盤３と水平方向移動手段との間であって水
平方向移動に伴う摩擦抵抗の影響を受けない位置に設け
られる。

【００１４】図１０に示すさらに別の実施例では上部架
台１０２が直接加圧盤２に取付けられず、上スライド盤
２０を水平スライドベアリング１０６を介して設けてあ
り、この上スライド盤２０にはシリンダ１１のロッド１
２が取付けてある。シリンダ１１、上スライド盤２０、
水平スライドベアリング１０６が水平方向移動手段を構
成する。この上スライド盤２０の下面に測定器７を介し
て加圧盤２が取付けてある。受圧盤３の下方には水平ス
ライドベアリング１０６が基台１３上に設けてあり、こ
の受圧盤３にシリンダ１１のロッド１２が連結してあ
る。この実施例では加圧盤２側も水平方向に移動できる
ように構成してある。この実施例においても、測定器７
は加圧盤２と水平方向移動手段との間であって水平方向
移動に伴う摩擦抵抗の影響を受けない位置に設けてあ
る。

【００１５】図１１に示すさらに別の実施例では加圧盤
２から上の構成は図９に示す実施例と同様であり、受圧
盤３から下の構成は上下２段に測定器７を設けた例を示
すものである。すなわち受圧盤３の下面に設けた測定器
７は上述の測定器７と同様であるが、この測定器７は鉛
直荷重のみを測定する機能を果たすものである。そし
て、この測定器７が荷重板７５に取付き、この荷重板７
５は梁７６を介して支持部７７で支持されている。そし
て、この支持部７７の下面には水平スライドベアリング
１０６が設けてあり、基台１３上を支持部７７が水平方
向に往復移動できるようになっている。この支持部７７
にはシリンダ１１のロッド１２が連結してある。従っ
て、梁７６の両側面に歪みゲージ７４を取付けることに
より、この個所で水平荷重を測定することができるもの
である。この実施例における荷重板７５，梁７６，支持
部７７は、受圧部７１，梁７３，固定部７２に夫々相当
し、実質的に測定器７と同一であり、測定器７が２段に
わたって設けられていることとなる。

【００１６】いずれの実施例においても、水平方向移動
手段を作動させると水平移動時に摩擦抵抗が働くが、測
定器７はこの摩擦抵抗の影響を受けない位置にいずれも
設けてあるので、測定器７は供試体１の反力だけを測定
することとなる。図９に示す実施例では、試験変位を与
えたときに供試体１の重心と鉛直荷重の作用線の不一致
から曲げモーメントが発生するが、測定器７を適切な位
置に配置すること、例えば図８のように配置することで
このような弊害も排除できて精密に測定することができ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、供試体を保持する加圧盤及び受圧盤と、加圧盤に鉛
直方向の荷重を加える鉛直方向荷重手段と、受圧盤又は
受圧盤と加圧盤の両方に水平方向の荷重を加えて受圧盤
又は受圧盤と加圧盤の両方を水平方向に移動させる水平
方向移動手段と、水平方向移動手段と供試体との間であ
って水平方向移動に伴う摩擦抵抗の影響を受けない位置
に水平荷重もしくは水平荷重及び鉛直荷重を測定する測
定器とを備えているので、水平方向移動手段による摩擦
抵抗の影響を受けず、精度の高い試験結果が得られる。
また、受圧盤を水平方向に移動させる手段が、上面が受
圧盤下面に固定された測定器の下面に配置されたベース
プレートと、このベースプレートの下面に形成されたス
ライディングブロックと、このスライディングブロック
を受けるスライドレールと、ベースプレートにロッドが
接続されたシリンダとから成るものにあっては、構造も
簡単なものとなり、受圧盤を取外すだけで測定器を交換
することができ、メンテナンスも容易である。さらにま
た、測定器を、受圧部と、この受圧部を取り囲むように
配置された固定部と、受圧部と固定部とを接続する梁
と、この梁に取付けられ梁に加わる引っ張り圧縮及び剪
断歪みを検出する歪みゲージとから構成したものにあっ
ては、測定器そのものの構造が簡単なものとなり、測定
器全体の厚みも薄くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示す正面図。

【図２】図１の側面図。

【図３】測定器の平面図。

【図４】図３Ａ−Ａ線断面図。

【図５】歪みゲージの結線図。

【図６】４本の梁の上下面又は両側面に取付けられた歪
みゲージ全体の結線図。

【図７】ブロック図。

【図８】ベースプレート上の四隅に測定器を取付けた例
を示す平面図。

【図９】第２実施例を示す側面図。

【図１０】第３実施例を示す側面図。

【図１１】第４実施例を示す側面図。

【図１２】従来例を示す全体概略図。

【符号の説明】

１供試体２加圧盤３受圧盤７測定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供試体を保持する加圧盤及び受圧盤と、
加圧盤に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向荷重手段と、
受圧盤又は受圧盤と加圧盤の両方に水平方向の荷重を加
えて受圧盤又は受圧盤と加圧盤の両方を水平方向に移動
させる水平方向移動手段と、水平方向移動手段と供試体
との間であって水平方向移動に伴う摩擦抵抗の影響を受
けない位置に水平荷重もしくは水平荷重及び鉛直荷重を
測定する測定器とを備えたことを特徴とする２軸載荷試
験装置。
【請求項２】受圧盤を水平方向に移動させる手段が、
上面が受圧盤下面に固定された測定器の下面に配置され
たベースプレートと、このベースプレートの下面に形成
されたスライディングブロックと、このスライディング
ブロックを受けるスライドレールと、ベースプレートに
ロッドが接続されたシリンダとから成ることを特徴とす
る請求項１に記載の２軸載荷試験装置。
【請求項３】測定器は、受圧部と、この受圧部を取り
囲むように配置された固定部と、前記受圧部と前記固定
部とを接続する梁と、この梁に取付けられ梁に加わる引
っ張り圧縮及び剪断歪みを検出する歪みゲージとから成
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の２軸載荷試
験装置。