(57)【要約】【課題】試験体に対する試験作業の作業効率を向上させることができる荷重負荷装置等を提供する。【解決手段】試験体５に対して着脱自在に装着される装着治具３１を含む荷重負荷治具と、荷重負荷治具を介して試験体５に荷重を負荷するアクチュエータと、を備え、荷重負荷治具は、複数の装着治具３１と、装着治具同士を連結する連結治具とを含み、装着治具３１は、治具本体４１と、治具本体４１に設けられ、試験体５に対して吸着する吸着パッド４３と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体に対して着脱自在に装着される装着治具を含む荷重負荷治具と、
前記荷重負荷治具を介して前記試験体に荷重を負荷するアクチュエータと、を備え、
前記装着治具は、
治具本体と、
前記治具本体に設けられ、前記試験体に対して吸着する吸着パッドと、を有する荷重負荷装置。
【請求項２】
前記装着治具は、前記試験体に対して複数装着され、
前記荷重負荷治具は、
前記装着治具同士を連結する連結治具を、さらに含む請求項１に記載の荷重負荷装置。
【請求項３】
複数の前記装着治具は、前記試験体を挟んで、前記試験体の両側に設けられ、
前記連結治具は、前記試験体の両側に設けられる前記装着治具同士を連結する請求項２に記載の荷重負荷装置。
【請求項４】
複数の前記装着治具は、前記試験体に並べて設けられ、
前記連結治具は、並べて設けられる前記装着治具同士を連結し、
前記アクチュエータは、前記連結治具に連結され、
前記荷重負荷治具は、
前記装着治具と前記連結治具との連結点を変える連結点移動機構を、さらに含む請求項２または３に記載の荷重負荷装置。
【請求項５】
前記連結点移動機構は、前記連結治具と前記アクチュエータとの連結点を変える請求項４に記載の荷重負荷装置。
【請求項６】
前記連結点移動機構は、
前記連結治具に形成された複数の連結孔と、
前記連結孔に対して前記装着治具を連結する連結部材と、を有する請求項４または５に記載の荷重負荷装置。
【請求項７】
前記連結点移動機構は、
前記連結治具に形成されたスライドレールと、
前記スライドレール上を移動するスライダと、を有し、
前記装着治具は、前記スライダに取り付けられている請求項４または５に記載の荷重負荷装置。
【請求項８】
試験体に対して荷重を負荷する荷重負荷装置を用いた荷重負荷方法において、
前記荷重負荷装置は、
前記試験体に対して着脱自在に装着される装着治具を含む荷重負荷治具と、
前記荷重負荷治具を介して前記試験体に荷重を負荷するアクチュエータと、を備え、
前記装着治具は、
治具本体と、
前記治具本体に設けられ、前記試験体に対して吸着する吸着パッドと、を有しており、
前記試験体に前記吸着パッドを吸着させて前記装着治具を装着することで、前記荷重負荷治具を前記試験体に取り付ける装着工程と、
前記アクチュエータにより前記荷重負荷治具を介して前記試験体に荷重を負荷する荷重負荷工程と、を行う荷重負荷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験体に対して荷重を負荷する荷重負荷装置及び荷重負荷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷トーナメントと複数の負荷パッドとを備える試験荷重負荷機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。負荷パッドは、接着剤により試験体に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０４５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、接着剤を用いて負荷パッドを試験体に接着する場合、接着性を高めるために、試験体に対する表面処理を行ったり、接着後において接着剤の硬化を待ったりする必要があるため、作業時間が長くなってしまう。また、接着剤を用いると、負荷パッドと試験体との着脱が困難となることから、様々な荷重負荷のパターンに応じた調整を容易に行うことができない。さらに、接着剤を用いることから、負荷パッドまたは試験体の再利用を行うことが困難となる場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、試験体に対する試験作業の作業効率を向上させることができる荷重負荷装置及び荷重負荷方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の荷重負荷装置は、試験体に対して着脱自在に装着される装着治具を含む荷重負荷治具と、前記荷重負荷治具を介して前記試験体に荷重を負荷するアクチュエータと、を備え、前記装着治具は、治具本体と、前記治具本体に設けられ、前記試験体に対して吸着する吸着パッドと、を有する。
【０００７】
また、本発明の荷重負荷方法は、試験体に対して荷重を負荷する荷重負荷装置を用いた荷重負荷方法において、前記荷重負荷装置は、前記試験体に対して着脱自在に装着される装着治具を含む荷重負荷治具と、前記荷重負荷治具を介して前記試験体に荷重を負荷するアクチュエータと、を備え、前記装着治具は、治具本体と、前記治具本体に設けられ、前記試験体に対して吸着する吸着パッドと、を有しており、前記試験体に前記吸着パッドを吸着させて前記装着治具を装着することで、前記荷重負荷治具を前記試験体に取り付ける装着工程と、前記アクチュエータにより前記荷重負荷治具を介して前記試験体に荷重を負荷する荷重負荷工程と、を行う。
【０００８】
これらの構成によれば、試験体に対して吸着により装着治具を装着することができるため、試験体に対して装着治具を着脱自在にできる。このため、接着剤等を用いて装着治具を試験体に固定する場合と比べて、装着治具の装着作業を簡易なものにできることから、装着作業にかかるコストを低減でき、試験作業の作業効率を向上させることができる。また、装着治具を試験体へ装着することによる試験体への影響を軽減することができる。
【０００９】
また、前記装着治具は、前記試験体に対して複数装着され、前記荷重負荷治具は、前記装着治具同士を連結する連結治具を、さらに含むことが、好ましい。
【００１０】
この構成によれば、複数の装着治具から試験体に対して多様な荷重を負荷することができる。
【００１１】
また、複数の前記装着治具は、前記試験体を挟んで、前記試験体の両側に設けられ、前記連結治具は、前記試験体の両側に設けられる前記装着治具同士を連結することが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、試験体を一方側に引っ張る引張荷重と、試験体を他方側に押圧する圧縮荷重とを適切に負荷することができる。
【００１３】
また、複数の前記装着治具は、前記試験体に並べて設けられ、前記連結治具は、並べて設けられる前記装着治具同士を連結し、前記アクチュエータは、前記連結治具に連結され、前記荷重負荷治具は、前記装着治具と前記連結治具との連結点を変える連結点移動機構を、さらに含むことが、好ましい。
【００１４】
この構成によれば、装着治具は試験体に対して着脱自在となっていることから、連結点移動機構により装着治具と連結治具との連結点（作用点）を容易に変えることができる。また、連結点移動機構により装着治具と連結治具との連結点（作用点）を変えることで、アクチュエータと連結治具との連結点（力点）からの距離を変えることができる。このため、連結点（力点）から連結点（作用点）までの距離を変えることにより、連結点（作用点）における荷重の大きさ（荷重の按分）を調整することができるため、様々なパターンの荷重負荷を行うことができる。
【００１５】
また、前記連結点移動機構は、前記連結治具と前記アクチュエータとの連結点を変えることが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、アクチュエータと連結治具との連結点（力点）を変えることで、装着治具と連結治具との連結点（作用点）からの距離を変えることができる。このため、連結点（力点）から連結点（作用点）までの距離を変えることにより、連結点（作用点）における荷重の大きさ（荷重の按分）を調整することができるため、様々なパターンの荷重負荷を行うことができる。
【００１７】
また、前記連結点移動機構は、前記連結治具に形成された複数の連結孔と、前記連結孔に対して前記装着治具を連結する連結部材と、を有することが、好ましい。
【００１８】
この構成によれば、連結孔と連結治具とを用いた簡易な構成となる連結点移動機構とすることができる。
【００１９】
また、前記連結点移動機構は、前記連結治具に形成されたスライドレールと、前記スライドレール上を移動するスライダと、を有し、前記装着治具は、前記スライダに取り付けられていることが、好ましい。
【００２０】
この構成によれば、無段階で連結点（力点）から連結点（作用点）までの距離を変えることができるため、連結点（作用点）における荷重の大きさ（荷重の按分）を微調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係る荷重負荷装置を模式的に示した説明図である。
【図２】図２は、装着治具の一例に関する模式図である。
【図３】図３は、装着治具の一例に関する模式図である。
【図４】図４は、荷重負荷装置の基本構成を示す説明図である。
【図５】図５は、荷重負荷装置の一例に関する模式図である。
【図６】図６は、荷重負荷装置の一例に関する模式図である。
【図７】図７は、荷重負荷装置の一例に関する模式図である。
【図８】図８は、荷重負荷装置の連結点移動機構に関する説明図である。
【図９】図９は、荷重負荷装置の連結点移動機構の一例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、荷重負荷装置の連結点移動機構の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、荷重負荷装置の吸着パッドの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００２３】
［実施形態］
本実施形態１に係る荷重負荷装置１０は、試験体５に対して、引張荷重または圧縮荷重等の軸荷重を負荷する装置である。試験体５としては、例えば、航空機の主翼または尾翼等の翼体である。図１は、本実施形態に係る荷重負荷装置を模式的に示した説明図である。図２及び図３は、装着治具の一例に関する模式図である。図４は、荷重負荷装置の基本構成を示す説明図である。図５から図７は、荷重負荷装置の一例に関する模式図である。図８は、荷重負荷装置の連結点移動機構に関する説明図である。図９及び図１０は、荷重負荷装置の連結点移動機構の一例を示す模式図である。
【００２４】
図１に示すように、荷重負荷装置１０は、支持部８に取り付けられたアクチュエータ１１と、アクチュエータ１１に連結された荷重負荷治具１２とを備えている。
【００２５】
アクチュエータ１１は、荷重負荷治具１２を介して試験体５に軸荷重（主に、引張荷重）を負荷している。アクチュエータ１１は、例えば、油圧アクチュエータであり、支持部８から吊り下げられて設けられている。アクチュエータ１１は、シリンダ２１と、シリンダ２１に対して直動するピストン２２とを含んで構成されている。シリンダ２１は、支持部８に取り付けられている。ピストン２２は、シリンダ２１に対して進退移動し、ピストン２２の先端には、荷重負荷治具１２が取り付けられる。
【００２６】
荷重負荷治具１２は、試験体５に装着される複数の装着治具３１と、複数の装着治具３１を連結する連結治具３２と、装着治具３１と連結治具３２との連結点を変える連結点移動機構３３と、を含んで構成されている。
【００２７】
装着治具３１は、試験体５に対して吸着によって装着される治具であり、試験体５に対して着脱自在となっている。装着治具３１は、例えば、図２または図３に示すものがある。図２に示す装着治具３１は、軸荷重として引張荷重に対応した装着治具３１ａとなっている。一方で、図３に示す装着治具３１は、軸荷重として引張荷重及び圧縮荷重に対応した装着治具３１ｂとなっている。
【００２８】
装着治具３１は、治具本体４１と、被連結部４２と、吸着パッド４３とを有する。なお、装着治具３１ａと装着治具３１ｂとでは、被連結部４２が異なっている。治具本体４１は、平面視において円形状となっており、金属材料を用いて構成されている。吸着パッド４３は、試験体５に対して吸着する形状となっており、例えば、吸盤形状となっている。また、吸着パッド４３は、試験体５の被吸着面に対してせん断方向における荷重が加わった場合であっても、吸着が解除されない形状に構成してもよく、例えば、Ｏリングのような断面が円形となる円環形状としてもよい。図２に示すように、装着治具３１ａの被連結部４２ａは、引張荷重が与えられる連結治具３２に連結される形状となっており、例えば、円弧形状となる取っ手部として形成されている。図３に示すように、装着治具３１ｂの被連結部４２ｂは、引張荷重及び圧縮荷重が与えられる連結治具３２に連結される形状となっており、例えば、連結孔４５が形成された台形状の塊として形成されている。
【００２９】
ここで、図１１を参照して、吸着パッド４３周りの一例について説明する。図１１は、荷重負荷装置の吸着パッドの一例を示す模式図である。吸着パッド４３は、上面から見た平面視において円形状に形成されると共に、その周縁が被吸着面へ向かって広がりながら突出するテーパ形状（漏斗形状）となっている。また、吸着パッド４３の被吸着面に接触する周縁の端面には、被吸着面に対する滑り（横滑り）を抑制するための溝４６が形成されている。吸着パッド４３の内部には、弾性部材４７と吸盤４８とがさらに設けられている。弾性部材４７は、例えば、ゴムまたは硬質スポンジ等が用いられ、吸着パッド４３から被吸着面へ向かって延在して設けられている。吸盤４８は、弾性部材４７の被吸着面側に設けられている。つまり、弾性部材４７は、吸着パッド４３と吸盤４８との間に設けられている。このように、吸着パッド４３に弾性部材４７及び吸盤４８を設けることで、装着治具３１に圧縮方向及びせん断方向の荷重が与えられる場合であっても、荷重を弾性部材４７において吸収しつつ、吸盤４８による吸着が解除されない構成となっている。
【００３０】
次に、図４を参照して、連結治具３２について説明する。図３に示す荷重負荷治具１２は、基本的な構成となるものであり、１つの連結治具３２に、１つのアクチュエータ１１と、２つの装着治具３１とを、連結したものとなっている。連結治具３２は、長手方向に延在する部材となっている。連結治具３２は、例えば、鋼材であり、Ｈ形鋼等が用いられる。連結治具３２は、長手方向における中央部にアクチュエータ１１（のピストン２２）が連結されている。また、連結治具３２は、長手方向における両端部に、２つの装着治具３１がそれぞれ連結されている。
【００３１】
図１、図５から図７に示すように、荷重負荷治具１２は、図４の荷重負荷治具１２を基本構成として、種々の態様がある。
【００３２】
図１の荷重負荷治具１２は、連結治具３２が分枝する形状となっている。つまり、図１の荷重負荷治具１２は、試験体５に対して、複数の装着治具３１が所定の方向に一列に並んで設けられ、連結治具３２は、アクチュエータ１１から一列に並んだ複数の装着治具３１へ向かって２つに繰り返し分枝する形状、いわゆるトーナメント式の形状となっている。
【００３３】
図５の荷重負荷治具１２は、複数の装着治具３１が所定の面内において配置された態様となっている。つまり、図５の荷重負荷治具１２は、試験体５に対して、複数の装着治具３１が所定の面内に配置されており、例えば、４つの装着治具３１が所定の面内において四角形の四隅の角部に配置されている。連結治具３２は、並んだ２つの装着治具３１をそれぞれ連結する２つの部位と、２つの部位同士を連結する部位とを含んで形成されている。
【００３４】
図６の荷重負荷治具１２は、図１の荷重負荷治具１２を、円柱面となる試験体５の外周に取り付けたものとなっている。つまり、図６の荷重負荷治具１２は、試験体５に対して、複数の装着治具３１が周方向に一列に並んで設けられ、連結治具３２は、アクチュエータ１１から一列に並んだ複数の装着治具３１へ向かって２つに繰り返し分枝する形状となっている。
【００３５】
図７の荷重負荷治具１２は、試験体５を挟み込むように複数の装着治具３１が配置された態様となっている。つまり、図７の荷重負荷治具１２は、試験体５の一方側の面に対して、複数（例えば、２つ）の装着治具３１が並べて配置され、試験体５の他方側の面に対して、複数（例えば、２つ）の装着治具３１が並べて配置されている。１つの連結治具３２は、試験体５の一方側の面に設けられた複数の装着治具３１を連結し、また、他の１つの連結治具３２は、試験体５の他方側の面に設けられた複数の装着治具３１を連結する。そして、スタッドボルト等の締結部材５１により、２つの連結治具３２の長手方向の両側をそれぞれ締結している。このとき、アクチュエータ１１は、例えば、２つの連結治具３２の一方に連結され、連結治具３２の長手方向の中央に連結される。
【００３６】
連結点移動機構３３は、連結治具３２と装着治具３１との連結点を変えると共に、連結治具３２とアクチュエータ１１との連結点を変えている。図４に示す基本構成の荷重負荷治具１２における連結点は、図８に示すとおりであり、連結治具３２とアクチュエータ１１との連結点をＰ１とし、２つの連結治具３２と装着治具３１とのそれぞれの連結点をＰ２，Ｐ３とする。連結点Ｐ１は、連結治具３２の長手方向において、例えば、中央となる領域Ｅ１の範囲内において変更可能となっている。連結点Ｐ２は、連結治具３２の長手方向において、例えば、一方の端部側の領域Ｅ２の範囲内において変更可能となっている。連結点Ｐ３は、連結治具３２の長手方向において、例えば、他方の端部側の領域Ｅ３の範囲内において変更可能となっている。そして、領域Ｅ１〜Ｅ３は、連結治具３２の長手方向において、例えば３等分に分割された領域となっている。なお、図８に示す領域Ｅ１〜Ｅ３は一例であり、この範囲に特限定されない。
【００３７】
連結点移動機構３３は、装着治具３１が吸着により着脱自在となっていることから、連結点Ｐ２，Ｐ３を容易に変えることが可能となっている。連結点移動機構３３は、連結点Ｐ１〜Ｐ３が変更されることで、装着治具３１における負荷荷重の大きさを適宜調整することが可能となる。すなわち、連結点移動機構３３は、連結点Ｐ１から連結点Ｐ２までの距離、及び、連結点Ｐ１から連結点Ｐ３までの距離を変更することで、連結点Ｐ２における負荷荷重と、連結点Ｐ３における負荷荷重とを変更できる。具体的に、連結点移動機構３３は、連結点Ｐ１から連結点Ｐ２までの距離と、連結点Ｐ１から連結点Ｐ３までの距離とが同じ距離である場合、連結点Ｐ２における負荷荷重と、連結点Ｐ３における負荷荷重とは同じ負荷荷重となる。一方で、連結点移動機構３３は、連結点Ｐ１から連結点Ｐ２までの距離に比して、連結点Ｐ１から連結点Ｐ３までの距離が長い場合、連結点Ｐ２における負荷荷重は、連結点Ｐ３における負荷荷重に比して小さくなる。また、連結点移動機構３３は、連結点Ｐ１から連結点Ｐ２までの距離に比して、連結点Ｐ１から連結点Ｐ３までの距離が短い場合、連結点Ｐ２における負荷荷重は、連結点Ｐ３における負荷荷重に比して大きくなる。
【００３８】
連結点移動機構３３としては、例えば、図９または図１０に示すものがある。図９に示す連結点移動機構３３は、複数の連結孔６１を用いた構成となっている。つまり、連結治具３２には、複数の連結孔６１が長手方向に並べて形成されている。所定の連結孔６１には、図示しない締結部材を用いて、装着治具３１の被連結部４２が締結される。これにより、図９に示す連結点移動機構３３では、複数の連結孔６１を用いた長手方向に多段階となる連結点Ｐ２，Ｐ３の変更が可能となっている。図９に示す連結点移動機構３３では、複数の連結孔６１を形成すればよいため、連結治具３２としては、例えば、Ｈ形鋼、または、断面がコ字状になる溝形鋼を背合わせしたものを適用してもよい。
【００３９】
図１０に示す連結点移動機構３３は、スライドレール６４及びスライダ６５を用いた構成となっている。つまり、連結治具３２には、長手方向に沿って延在するスライドレール６４が設けられ、このスライドレール６４上に長手方向に移動するスライダ６５が設けられる。これにより、図１０に示す連結点移動機構３３では、スライドレール６４及びスライダ６５を用いた長手方向に無段階となる連結点Ｐ２，Ｐ３の変更が可能となっている。なお、装着治具３１（の被連結部４２）は、図示しない締結部材を用いて、スライダ６５に締結される。
【００４０】
上記のような荷重負荷装置１０では、試験体５に吸着パッド４３を吸着させ、装着治具３１を試験体５に装着することで、荷重負荷治具１２を試験体５に取り付ける（装着工程）。この後、アクチュエータ１１により荷重負荷治具１２を介して試験体５に引張荷重を負荷する（荷重負荷工程）。
【００４１】
以上のように、本実施形態によれば、試験体５に対して吸着により装着治具３１を装着することができるため、試験体５に対して装着治具３１を着脱自在にできる。このため、接着剤等を用いて装着治具３１を試験体５に固定する場合と比べて、装着治具３１の装着作業を簡易なものにできることから、装着作業にかかるコストを低減でき、試験作業の作業効率を向上させることができる。また、装着治具３１を試験体５へ装着することによる試験体５への影響を軽減することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、複数の装着治具３１と連結治具３２とを用いた荷重負荷治具１２とすることで、試験体５に対して多様な荷重を負荷することができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、試験体５を挟んで、試験体５の両側に複数の装着治具３１を設けることで、試験体５を一方側に引っ張る引張荷重と、試験体５を他方側に押圧する圧縮荷重とを適切に負荷することができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、装着治具３１は試験体５に対して着脱自在となっていることから、連結点移動機構３３により装着治具３１と連結治具３２との連結点Ｐ２，Ｐ３を容易に変えることができる。また、連結点移動機構３３により装着治具３１と連結治具３２との連結点Ｐ２，Ｐ３を変えることで、アクチュエータ１１と連結治具３２との連結点Ｐ１からの距離を変えることができる。このため、連結点Ｐ１から連結点Ｐ２，Ｐ３までの距離を変えることにより、連結点Ｐ２，Ｐ３における荷重の大きさ（荷重の按分）を調整することができるため、様々なパターンの荷重負荷を行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、図９に示す連結点移動機構３３とすることで、連結孔６１と連結治具３２とを用いた簡易な（安価な）構成となる機構とすることができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、図１０に示す連結点移動機構３３とすることで、無段階で連結点Ｐ１から連結点Ｐ２，Ｐ３までの距離を変えることができるため、連結点Ｐ２，Ｐ３における荷重の大きさ（荷重の按分）を微調整することが可能となる。
【００４７】
なお、本実施形態では、吸着パッド４３として、吸盤形状のものを例示したが、この構成に特に限定されず、例えば、真空引きすることにより吸着する構成であってもよい。すなわち、試験体５と吸着パッド４３との間に内部空間を形成し、この内部空間を真空引きする構成であってもよい。
【００４８】
また、本実施形態の構成に加えて、装着治具３１が装着不良であることを検知するセンサ等を設けてもよい。例えば、試験体５と吸着パッド４３との間の内部空間の圧力を検出する圧力センサを設け、圧力センサが予め規定された所定の圧力（大気圧よりも低い圧力）以上となった場合に、装着治具３１の装着不良である旨を警報等により報知する構成を設けてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
５  試験体
８  支持部
１０  荷重負荷装置
１１  アクチュエータ
１２  荷重負荷治具
２１  シリンダ
２２  ピストン
３１  装着治具
３２  連結治具
３３  連結点移動機構
４１  治具本体
４２  被連結部
４３  吸着パッド
４５  連結孔
５１  締結部材
６１  連結孔
６４  スライドレール
６５  スライダ
【図１】
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【図２】
2020118456.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020118456.tif 000008
【図７】
2020118456.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020118456.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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