JPH10332563A - 2軸載荷試験装置 - Google Patents

2軸載荷試験装置

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JPH10332563A
JPH10332563A JP9146265A JP14626597A JPH10332563A JP H10332563 A JPH10332563 A JP H10332563A JP 9146265 A JP9146265 A JP 9146265A JP 14626597 A JP14626597 A JP 14626597A JP H10332563 A JPH10332563 A JP H10332563A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2軸載荷試験装置において、精度の高い試験
を行う。 【解決手段】 上下一対の圧盤19,22に保持された
供試体1に、鉛直荷重用油圧シリンダ14A〜14Cに
より軸力を負荷する。軸力を作用させたまま、水平負荷
用油圧シリンダ26A,26Bにより上下一対の圧盤1
9,22を相対移動させて軸力に直交する剪断力を繰り
返し負荷する。このとき、水平負荷用油圧シリンダ26
A,26Bの自重は上圧盤19の軸心から偏心した点に
作用し、圧縮荷重の分布に不釣り合いが生じるが、上圧
盤19を支持する負荷ヨーク16をバランスシリンダ7
A,7Bにより所定の支持力により支持し、圧縮荷重の
不釣り合いを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、免震ゴムなどの性
能を評価するのに好適な2軸載荷試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、例えば図6に示すような2軸
載荷試験装置が知られている。図6に示すように、2軸
載荷試験装置は、基部52と紙面に垂直方向の両端が支
持枠に固定されているクロスヨーク53とを有し、クロ
スヨーク53に垂直負荷用の油圧シリンダ54が設置さ
れ、油圧シリンダ54のラムロッドには不図示の球座を
介して負荷ヨーク56が接続されている。この負荷ヨー
ク56の左右端(紙面の垂直方向の両端)は不図示の支
柱枠に鉛直スライドガイドを介して支持されている。負
荷ヨーク56の下面には水平方向に移動可能にスライド
ベアリング58を介して上部圧盤59が設けられてい
る。上部圧盤59の下面には上面盤60が設けられてい
る。基部52には水平スライドベアリング61を介して
下部圧盤62が設けられ、この下部圧盤62の上面に下
面盤63が設けられている。供試体51は上下面盤6
0,63にボルトナットなどで固定される。上下圧盤5
9,62は水平スライドベアリング58,61により図
6の左右方向に移動される。
【0003】上部および下部圧盤59,62にはそれぞ
れブラケット64,65が設けられ、両ブラケット6
4,65には水平負荷用油圧シリンダ66の両端が接続
されて、油圧シリンダ66の伸縮により両ブラケット6
4,65間の距離が変化する。
【0004】そして、上部圧盤59を負荷ヨーク56に
より鉛直方向に押動して供試体51に圧縮荷重を負荷
し、その状態で、油圧シリンダ66を伸縮させて上下圧
盤59,62を水平方向に相対的に往復移動させる。そ
のとき、油圧シリンダ66の変位量を変位計で測定する
とともに、負荷ヨーク56に設けられたロードセルによ
り負荷荷重を測定し、横軸を水平方向移動量、縦軸をロ
ードセル出力としたエネルギ曲線を描き、そのエネルギ
曲線の面積から、供試体51の剪断変形による損失エネ
ルギを評価する。
【0005】
【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軸載荷試験装置にあっては、上部圧盤59に
取り付けられたブラケット64が、負荷ヨーク56によ
る供試体51への荷重軸線からずれているため、水平方
向の圧縮負荷分布に不釣り合いが生じてしまい、その結
果、供試体51の剪断力を正確に測定することができな
くなってしまう。この場合、ブラケット64を供試体5
1への荷重軸線と一致させた位置に取り付けることが考
えられるが、ブラケット64が邪魔となり、試験中の供
試体51を観察しづらくなってしまう。さらに、ブラケ
ット64を供試体51への荷重軸線と一致させた位置に
取り付けても、圧盤が水平方向に移動すると、ブラケッ
ト64の取付位置が供試体51の荷重軸線とずれるた
め、同様に水平方向の圧縮負荷分布に不釣り合いが生じ
てしまう。
【0006】本発明の目的は、水平方向の圧縮負荷分布
に不釣り合いを生じることなく、正確に剪断試験を行う
ことができる2軸載荷試験装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図1
〜図3を参照して説明すると、請求項1の発明は、上下
一対の圧盤19,22に保持された供試体1に軸力を負
荷する軸力負荷手段14A〜14C,16と、供試体1
に軸力を作用させたまま、上下一対の圧盤19,22を
相対移動させて軸力に直交する剪断力を繰り返し負荷す
る、上下一対の圧盤19,22の略釣合中心位置に設け
られた剪断負荷手段26A,26Bとを具備した2軸載
荷試験装置に適用され、剪断力の負荷時に供試体1に作
用する圧縮荷重の不釣り合いを除去する除去手段7A,
7Bを備えたことにより上記目的を達成する。
【0008】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は本実施の形態に係る
2軸載荷試験装置の構成を示す正面図、図2は図1のI
−I線断面における概略図である。図1および図2に示
すように、本実施の形態に係る2軸載荷試験装置は、基
部12に3本の支柱11A〜11Cが立設され、支柱1
1A〜11Cの上部にはクロスヨーク13が取り付けら
れて負荷枠を構成している。クロスヨーク13には垂直
負荷用の油圧シリンダ14A〜14Cが設置され、油圧
シリンダ14A〜14Cのラムロッドには球座15A〜
15C(15A,15Cのみ図示)およびロードセル9
A〜9Cを介して負荷ヨーク16が接続されている。こ
の負荷ヨーク16の左右端は不図示の鉛直スライドガイ
ドを介して支柱11A〜11Cに支持されている。負荷
ヨーク16の下面にはスライドベアリング18を介して
上部圧盤19が水平方向に移動可能に設けられている。
上部圧盤19の下面には上面盤20が設けられている。
基部12には水平スライドベアリング21を介して下部
圧盤22が水平方向に移動可能に設けられ、この下部圧
盤22の上面には下面盤23が設けられている。供試体
1は上下面盤20,23にボルトナットなどで固定され
る。
【0010】ここで、下面盤23の下面にはローラ23
Aが取り付けられており、試験前は基部12に隣接して
設けられた架台32上に載置されている。そして、試験
時においては、引張シリンダ30を伸張させて下面盤2
3に取り付けられた係止部31に引張シリンダ30の先
端30Aを係止させ、その後、引張シリンダ30を収縮
して下面盤23を下部圧盤22上に取り付けられたレー
ル22Aに沿って試験位置に移動させる。そして試験位
置において、不図示の固定手段により下面盤23を下部
圧盤22に固定するものである。
【0011】上部圧盤19にはブラケット24A,24
Bが、下部圧盤22にはブラケット25A,25Bがそ
れぞれ取り付けられており、両ブラケット24A,24
B,25A,25Bには水平負荷用油圧シリンダ26
A,26Bの両端が回転可能に接続されている。このた
め、図5の模式図に示すように、上圧盤19には水平負
荷用油圧シリンダ26A,26Bの自重分が負荷軸から
偏心して作用することとなる。そして、油圧シリンダ2
6A,26Bを伸縮させることにより両ブラケット24
A,24B,25A,25B間の距離が変化する。な
お、この際、ブラケット24A,24Bは、図1におい
て、荷重軸線(中心線)から右側には移動しないよう
に、油圧シリンダ26A,26Bのストロークが設定さ
れる。
【0012】負荷ヨーク16とクロスヨーク13との間
には、2本のバランスシリンダ7A,7Bが取り付けら
れている。バランスシリンダ7A,7Bは、そのシリン
ダ部の端部がクロスヨーク13に、ロッド部の端部が負
荷ヨーク16に固定される。バランスシリンダ7A,7
Bは上述した上圧盤19に作用する偏心荷重を除去する
ものであるが、本実施の形態では試験中において供試体
1が変形しても、ブラケット24A,24Bの位置が変
わっても、その支持力は常に一定状態となるように不図
示の油圧コントローラによりシリンダ推力が制御され
る。
【0013】次いで、本実施の形態の動作について説明
する。まず、架台32上に下面盤23を載置し、この下
面盤23の上に供試体1を固定する。次いで、引張シリ
ンダ30を伸張して先端30Aを下面盤23の係止部3
1に係止した後、引張シリンダ30を収縮し、下面盤2
3を下部圧盤22上に取り付けられたレール22Aに沿
って試験位置に移動させる。そして試験位置において、
不図示の固定手段により下面盤23を下部圧盤22に固
定するとともに、供試体1を上面盤20に固定する。
【0014】次いで、油圧シリンダ14A〜14Cを駆
動して、上部圧盤19により供試体1を負荷する。ロー
ドセル9A〜9Cは負荷荷重を検出し、この負荷荷重が
所定の値となるように油圧シリンダ14A〜14Cが駆
動される。そして、水平負荷用油圧シリンダ26A,2
6Bを所定の周波数により伸縮させることにより、上下
圧盤19,22のブラケット24A,24B,25A,
25Bの間隔を変更させて供試体1に周期的に剪断力を
負荷する。
【0015】このようにして供試体1の軸方向に所定の
荷重を負荷しつつ水平方向に繰り返し変動する剪断力を
負荷する際、水平負荷用油圧シリンダ26A,26Bの
負荷変動および変位量をロードセル9A〜9Cおよび不
図示のストローク計により検出する。
【0016】本実施の形態においては、ブラケット24
A,24Bが中心線から左側に取り付けられているた
め、試験中においては、上圧盤19に作用する偏心荷重
により常に供試体1の左半分に負荷が偏ることとなる。
【0017】本実施の形態においては、バランスシリン
ダ7A,7Bにより、負荷ヨーク16に対して常に上方
へ向かう支持力を作用させて、不釣り合いを生じないよ
うにする。すなわち、負荷荷重の不釣り合い量を、バラ
ンスシリンダ7A,7Bにより負荷ヨーク16を支持す
ることにより打ち消して、供試体1の圧縮負荷分布の不
釣り合いをなくすようにしたものである。
【0018】このように、軸力をかけながら上下圧盤1
9,22を互いに反対方向に移動させて、供試体1に軸
力と剪断力とを同時に作用させる2軸載荷試験を行う
際、バランスシリンダ7A,7Bにより、供試体1に生
じる圧縮負荷分布の不釣り合い量を除去することによ
り、供試体1に不所望な圧縮荷重を発生させずに試験を
行うことが可能となり、測定精度が向上する。
【0019】なお、上記実施の形態においては、バラン
スシリンダ7A,7Bにより一定の支持力を負荷ヨーク
16に作用させているが、油圧シリンダ26A,26B
のストロークに応じて上圧盤19に作用する偏心荷重の
作用点が変化すると圧縮負荷の不釣り合いも変化するた
め、油圧シリンダ26A,26Bのストロークに応じて
バランスシリンダ7A,7Bによる支持力を変化させて
もよい。図4は、油圧シリンダ26A,26Bのストロ
ークに応じて、バランスシリンダ7A,7Bによる支持
力を変化させる油圧回路の構成を示す図である。バラン
スシリンダ7A,7Bのボトム室およびロッド室はサー
ボ弁40の二次側と接続され、サーボ弁40の一次側に
は油圧ポンプ41とタンク42とが接続されている。サ
ーボ弁40のソレノイド部40sにはCPUなどからな
る制御回路43が接続されている。制御回路43には油
圧シリンダ26A,26Bのストロークを検出するスト
ローク計44が接続されており、このストローク計44
からの信号に基づいて、制御回路43はサーボ弁40の
開度を変更して、バランスシリンダ7A,7Bによる支
持力を変化させる。
【0020】そして、油圧シリンダ26A,26Bが最
も左にストロークした状態においては圧縮負荷の不釣り
合い量が最も大きくなるため、制御回路43はバランス
シリンダ7A,7Bによる支持力が最大となるようにソ
レノイド部40sを励磁してサーボ弁40の開度を調節
する。一方、油圧シリンダ26A,26Bが右にストロ
ークするにつれて圧縮負荷の不釣り合い量は徐々に小さ
くなり、最も右にストロークした状態においては、圧縮
負荷の不釣り合い量が最小となる。この間、制御回路4
3はソレノイド部40sを励磁してサーボ弁40の開度
を調節してバランスシリンダ7A,7Bによる支持力を
徐々に小さくする。逆に、油圧シリンダ26A,26B
が左にストロークするにつれて不釣り合い量は徐々に大
きくなるため、この間、制御回路43はソレノイド部4
0sを励磁してサーボ弁40の開度を調節してバランス
シリンダ7A,7Bによる支持力を徐々に大きくする。
【0021】このように、油圧シリンダ26A,26B
のストロークに応じてバランスシリンダ7A,7Bによ
る支持力を変化させることにより、供試体1に作用する
不釣り合い量が一定となるように正確に制御することが
でき、これにより、測定精度を一層向上させることがで
きる。
【0022】なお、上記実施の形態においては、負荷ヨ
ーク16とクロスヨーク13との間にバランスシリンダ
7A,7Bを設けているが、供試体1に作用する圧縮荷
重の不釣り合いを除去可能な位置であれば、任意の位置
にバランスシリンダ7A,7ABを設けることができ
る。
【0023】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、油圧シリンダ14A〜14Cおよび負荷ヨーク16
が軸力負荷手段を、油圧シリンダ26A,26Bが剪断
力負荷手段を、バランスシリンダ7A,7Bが除去手段
を構成する。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、除
去手段により供試体に作用する圧縮荷重の不釣り合いを
除去するようにしたため、剪断力負荷中でも供試体に作
用する軸力を一定とすることができ、これにより精度よ
く試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る2軸載荷試験装置の
構成を示す正面図
【図2】図1のI−I線断面図
【図3】本実施の形態の動作を説明する概略図
【図4】バランスシリンダの支持力を調節する油圧回路
を示す図
【図5】上圧盤19に作用する不釣り合い力を示す概略
【図6】従来の2軸載荷試験装置の構成を示す正面図
【符号の説明】
7A,7B バランスシリンダ 12 基部 13 クロスヨーク 14A〜14C 垂直負荷用油圧シリンダ 16 負荷ヨーク 19 上部圧盤 22 下部圧盤 26A,26B 水平負荷用油圧シリンダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下一対の圧盤に保持された供試体に軸
    力を負荷する軸力負荷手段と、 前記供試体に軸力を作用させたまま、前記上下一対の圧
    盤を相対移動させて前記軸力に直交する剪断力を繰り返
    し負荷する、前記上下一対の圧盤の略釣合中心位置に設
    けられた剪断負荷手段とを具備した2軸載荷試験装置に
    おいて、 前記剪断力の負荷時に前記供試体に作用する圧縮荷重の
    不釣り合いを除去する除去手段を備えたことを特徴とす
    る2軸載荷試験装置。
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