(57)【要約】【課題】一度の衝撃試験により広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することが可能な衝撃試験装置及び衝撃試験方法を提供する。【解決手段】衝撃試験装置１００は、被試験体２００を設置可能であり、ラプチャーボルト３００が着脱可能な負荷枠１０と、負荷枠１０に装着されたラプチャーボルト３００と連結可能であり、ラプチャーボルト３００を負荷枠１０から引き離す方向の張力を発生する切り離しユニット２０と、切り離しユニット２０が発生する張力に応じた弾性エネルギを蓄積し、ラプチャーボルト３００の破断に応じて解放される弾性エネルギにより負荷枠１０を加速するサブスプリングユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと、サブスプリングユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄにより加速された負荷枠１０の進行方向に配置され、負荷枠１０の衝撃を受ける受衝部３０ａとを備える。【選択図】図１
2014077763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体を設置可能であり、破断部材が着脱可能な負荷部と、
前記負荷部に装着された前記破断部材と連結可能であり、該破断部材を前記負荷部から引き離す方向の張力を発生する張力発生部と、
前記張力発生部が発生する張力に応じた弾性エネルギを蓄積し、前記破断部材の破断に応じて解放される前記弾性エネルギにより前記負荷部を加速する加速部と、
前記加速部により加速される前記負荷部の進行方向に配置され、前記負荷部の衝撃を受ける受衝部と、
を備えることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項２】
前記受衝部が受けた衝撃を減衰させ、前記負荷部の前記進行方向の加速度を減速させる減速部を備えることを特徴とする請求項１に記載の衝撃試験装置。
【請求項３】
前記減速部が、
金属部材により構成されており、
該金属部材の塑性変形により前記受衝部が受けた衝撃を減衰させることを特徴とする請求項２に記載の衝撃試験装置。
【請求項４】
前記張力発生部が、油圧ジャッキにより張力を発生することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。
【請求項５】
前記加速部が、
前記引き離す方向の平行方向を中心軸とした円筒部と、
前記円筒部材と同軸上に配置され、前記中心軸に沿って移動可能な押圧軸と、
前記円筒部材内に配置された複数の皿バネとを有し、
前記張力発生部が発生する張力により前記押圧軸が前記中心軸に沿って前記皿バネを押圧する方向に移動することによって前記弾性エネルギを蓄積することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。
【請求項６】
前記破断部材が、
前記引き離す方向に沿って延在する軸形状の部材であり、
外周面の一部が曲面加工されて他の部分より軸径が短いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。
【請求項７】
前記負荷部は、前記受衝部に衝撃を与える部分が着脱可能な部材により構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。
【請求項８】
前記受衝部は、前記負荷部から衝撃を受ける部分が着脱可能な部材により構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の衝撃試験装置。
【請求項９】
被試験体が設置される負荷部に装着された破断部材を、前記負荷部から引き離す方向の張力を発生する張力発生工程と、
前記張力発生工程が発生する張力に応じた弾性エネルギを蓄積する蓄積工程と、
前記破断部材の破断に応じて前記蓄積工程にて蓄積された前記弾性エネルギを開放し、前記負荷部を加速する加速工程と、
前記加速工程により加速された前記負荷部を、該負荷部の進行方向に配置された受衝部に衝突させる衝突工程と、
を備えることを特徴とする衝撃試験方法。
【請求項１０】
前記受衝部が前記負荷部との衝突により受けた衝撃を減衰させ、前記負荷部の前記進行方向の加速度を減速させる減速工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の衝撃試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃試験装置及び衝撃試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被試験体に衝撃を与えることにより被試験体の試験を行う衝撃試験装置が知られている。
例えば、特許文献１には、ハンマーの把手を回転させて被試験体にハンマーを衝突させた後に、バネの復元力によりハンマーを被試験体から引き離すことで、被試験体に衝撃を伝達する衝撃試験装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１９７５０１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、特許文献１に開示された衝撃試験装置のように、ハンマーにより衝撃を与える場合、被試験体に伝達される衝撃の周波数は高周波数に限られてしまう。そのため、被試験体に広範囲の周波数の衝撃を一度の試験で被試験体に伝達することができない。従って、特許文献１の衝撃試験装置では、広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達する衝撃試験を行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、一度の衝撃試験により広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することが可能な衝撃試験装置及び衝撃試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る衝撃試験装置は、被試験体を設置可能であり、破断部材が着脱可能な負荷部と、前記負荷部に装着された前記破断部材と連結可能であり、該破断部材を前記負荷部から引き離す方向の張力を発生する張力発生部と、前記張力発生部が発生する張力に応じた弾性エネルギを蓄積し、前記破断部材の破断に応じて解放される前記弾性エネルギにより前記負荷部を加速する加速部と、前記加速部により加速される前記負荷部の進行方向に配置され、前記負荷部の衝撃を受ける受衝部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る衝撃試験装置は、被試験体を設置可能であり、破断部材が着脱可能な負荷部と、負荷部に装着された破断部材と連結可能であり、破断部材を負荷部から引き離す方向の張力を発生する張力発生部を備える。張力発生部が発生する張力により破断部材が破断することにより高周波数の衝撃が発生し負荷部に設置された被試験体に伝達される。また、本発明に係る衝撃試験装置は、張力発生部が発生する張力に応じた弾性エネルギを蓄積し、破断部材の破断に応じて解放される弾性エネルギにより負荷部を加速する加速部と、加速部により加速される負荷部の進行方向に配置され、負荷部の衝撃を受ける受衝部を備える。破断部材の破断に応じて負荷部が加速部により加速され、負荷部が受衝部に衝突することにより中周波数の衝撃が発生し負荷部に設置された被試験体に伝達される。従って、本発明に係る衝撃試験装置によれば、一度の衝撃試験により、広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することができる。
【０００８】
また、本発明の第１態様の衝撃試験装置は、前記受衝部が受けた衝撃を減衰させ、前記負荷部の前記進行方向の加速度を減速させる減速部を備えることを特徴とする。このようにすることで、加速部により加速された負荷部が減速部により減速され、加速及び減速による低周波数の衝撃が被試験体に伝達される。従って、本発明の第１態様の衝撃試験装置によれば、低周波数から高周波数に至る広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することができる。
【０００９】
また、本発明の第１態様の衝撃試験装置においては、前記減速部が、金属部材により構成されており、該金属部材の塑性変形により前記受衝部が受けた衝撃を減衰させるようにしてもよい。このようにすることで、金属部材の塑性変形を利用して負荷部を適切に減速させることができる。
【００１０】
また、本発明の第２態様の衝撃試験装置は、前記張力発生部が、油圧ジャッキにより張力を発生することを特徴とする。このようにすることで、油圧ジャッキが発生する張力を利用して破断部材を破断させることができる。
【００１１】
また、本発明の第３態様の衝撃試験装置は、前記加速部が、前記引き離す方向の平行方向を中心軸とした円筒部材と、前記円筒部材と同軸上に配置され、前記中心軸に沿って移動可能な押圧軸と、前記円筒部材内に配置された複数の皿バネとを有し、前記張力発生部が発生する張力により前記押圧軸が前記中心軸に沿って前記皿バネを押圧する方向に移動することによって前記弾性エネルギを蓄積することを特徴とする。このようにすることで、複数の皿バネに弾性エネルギを蓄積させ、その弾性エネルギを破断部材の破断に応じて解放し、負荷部を加速することができる。
【００１２】
また、本発明の第４態様の衝撃試験装置は、前記破断部材が、前記引き離す方向に沿って延在する軸形状の部材であり、外周面の一部が曲面加工されて他の部分より軸径が短いことを特徴とする。このようにすることで、破断部材に適切な張力が与えられた状態で、破断部材の適切な位置が破断し、所望の周波数の衝撃を被試験体に伝達することができる。
【００１３】
また、本発明の第５態様の衝撃試験装置において、前記負荷部は、前記受衝部に衝撃を与える部分が着脱可能な部材により構成されていることを特徴とする。このようにすることで、受衝部に衝撃を与える部分の強度や形状を所望のものとし、被試験体に対して任意の周波数の衝撃を伝達することができる。
【００１４】
また、本発明の第６態様の衝撃試験装置において、前記受衝部は、前記負荷部から衝撃を受ける部分が着脱可能な部材により構成されていることを特徴とする。このようにすることで、負荷部から衝撃を受ける部分の強度や形状を所望のものとし、被試験体に対して任意の周波数の衝撃を伝達することができる。
【００１５】
また、本発明の衝撃試験方法は、被試験体が設置される負荷部に装着された破断部材を、前記負荷部から引き離す方向の張力を発生する張力発生工程と、前記張力発生工程が発生する張力に応じた弾性エネルギを蓄積する蓄積工程と、前記破断部材の破断に応じて前記蓄積工程にて蓄積された前記弾性エネルギを開放し、前記負荷部を加速する加速工程と、前記加速工程により加速された前記負荷部を、該負荷部の進行方向に配置された受衝部に衝突させる衝突工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る衝撃試験方法によれば、張力発生工程が発生する張力により破断部材が破断することにより高周波数の衝撃が発生し負荷部に設置された被試験体に伝達される。また、張力発生工程が発生する張力に応じた弾性エネルギが蓄積され、破断部材の破断に応じて蓄積された弾性エネルギが開放されて負荷部が加速される。そして、負荷部が受衝部に衝突することにより中周波数の衝撃が発生し負荷部に設置された被試験体に伝達される。従って、本発明に係る衝撃試験方法によれば、一度の衝撃試験により、広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することができる。
【００１７】
また、本発明の衝撃試験方法においては、前記受衝部が前記負荷部との衝突により受けた衝撃を減衰させ、前記負荷部の前記進行方向の加速度を減速させる減速工程を備えるようにしてもよい。このようにすることで、加速工程により加速された負荷部が減速工程により減速され、加速及び減速による低周波数の衝撃が被試験体に伝達される。従って、本発明の第１態様の衝撃試験装置によれば、低周波数から高周波数に至る広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、一度の衝撃試験により広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することが可能な衝撃試験装置及び衝撃試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の衝撃試験装置の平面図である。
【図２】図１に示される衝撃試験装置のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】第１実施形態のスプリングユニットの側面図である。
【図４】図１に示される衝撃試験装置のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図１に示される衝撃試験装置のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】負荷枠が有する板状部材を示す図である。
【図７】図３に示されるスプリングユニットのＤ−Ｄ矢視断面図であり、（ａ）が第１実施形態のサブスプリングユニットを示し、（ｂ）が第１実施形態の変形例のサブスプリングユニットを示す。
【図８】ラプチャーボルトの周辺を示す断面図であり、（ａ）が突き当てボルトの先端が板状部材と接触する前の状態を示し、（ｂ）が突き当てボルトの先端が板状部材と接触した状態を示す。
【図９】第１実施形態の減速ユニットの平面図である。
【図１０】第１実施形態の減速ユニットの側面図である。
【図１１】図１０に示される減速ユニットの断面図であり、（ａ）がＥ−Ｅ矢視断面図であり、（ｂ）がＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図１２】第１実施形態の衝撃試験装置による試験結果の一例を示す図であり、（ａ）が第１加速度センサが出力した出力信号を示し、（ｂ）が第２加速度センサが出力した出力信号を示す。
【図１３】図１２の試験結果の衝撃応答スペクトルを示す図である。
【図１４】第１実施形態の衝撃試験装置による試験結果の他の一例を示す図であり、（ａ）が第１加速度センサが出力した出力信号を示し、（ｂ）が第２加速度センサが出力した出力信号を示す。
【図１５】図１４の試験結果の衝撃応答スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、第１実施形態の衝撃試験装置１００について、図１から図１１を用いて説明する。図１は、第１実施形態の衝撃試験装置１００の平面図である。図２は、図１に示される衝撃試験装置１００のＡ−Ａ矢視図である。
【００２１】
本実施形態にかかる衝撃試験装置１００は、負荷枠１０（負荷部）と、切り離しユニット２０（張力発生部）と、減速ユニット３０（受衝部，減速部）と、スプリングユニット４０（加速部）とを備える。スプリングユニット４０は、複数のサブスプリングユニットを総称したものであり、サブスプリングユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄにより構成されている。負荷枠１０には、衝撃試験装置１００による衝撃試験の試験対象である被試験体２００が設置されている。
【００２２】
切り離しユニット２０と、減速ユニット３０と、スプリングユニット４０は、それぞれ衝撃試験を行う際に位置が固定されたままとなるように、ボルト等により固定定盤４００に固定されている。負荷枠１０は、衝撃試験の際には図１の左右方向に移動可能となるように、スプリングユニット４０により支持されている。
【００２３】
切り離しユニット２０は、油圧ジャッキ２０ａと、支持部材２０ｂと、突き当て部材２０ｃを有する。支持部材２０ｂは、固定定盤４００にボルト等により固定される部材である。油圧ジャッキ２０ａは支持部材２０ｂに固定されており、その先端部にラプチャーボルト３００（破断部材）を連結する連結部材２０ｅが設置されている。連結部材２０ｅの先端部には、ラプチャーボルト３００と螺合するボルト孔が形成されている。ラプチャーボルト３００の外周に形成された雄ねじ部とボルト孔の内周に形成された雌ねじ部とを螺合させることにより、ラプチャーボルト３００が連結部材２０ｅに連結される。
【００２４】
突き当て部材２０ｃは、支持部材２０ｂに固定されており、負荷枠１０方向に突出するように配置された柱状部材である。突き当て部材２０ｃの先端部には、突き当てボルト２０ｄと螺合するボルト孔が形成されている。突き当て部材２０ｃは、支持部材２０ｂの４箇所に固定されており、負荷枠１０の４箇所において各突き当て部材２０ｃが突き当てられる。突き当てボルト２０ｄの位置は、突き当て部材２０ｃのボルト孔への螺合状態により調整可能となっている。
【００２５】
切り離しユニット２０の油圧ジャッキ２０ａは、油圧により連結部材２０ｅを図１の左方向に引き寄せる力を発生する。図１及び図２は、油圧ジャッキ２０ａにより連結部材２０ｅが引き寄せられていない状態を示す図である。油圧ジャッキ２０ａは、油圧により連結部材２０ｅを図１の左方向に引き寄せることで、突き当てボルト２０ｄの先端と負荷枠１０の板状部材１０ａの間隔を狭める。油圧ジャッキ２０ａは、突き当てボルト２０ｄの先端が負荷枠１０の板状部材１０ａと接触した後、切り離しユニット２０は、負荷枠１０に装着されたラプチャーボルト３００を負荷枠１０から引き離す方向の張力を発生する。このようにして、切り離しユニット２０は、ラプチャーボルト３００を負荷枠１０から引き離す方向の張力を発生し、ラプチャーボルト３００を負荷枠１０から切り離して破断させる。
【００２６】
ここで、図８を用いて、切り離しユニット２０が張力を発生する工程について説明する。
図８は、ラプチャーボルト３００の周辺を示す断面図である。図８（ａ）に示されるように、油圧ジャッキ２０ａにより連結部材２０ｅが引き寄せられていない状態では、突き当てボルト２０ｄの先端が板状部材１０ａと接触しない。その後、油圧ジャッキ２０ａが、油圧により連結部材２０ｅを図１の左方向に引き寄せると、図８（ｂ）に示されるように、突き当てボルト２０ｄの先端が板状部材１０ａと接触する。図８（ｂ）に示される状態となった後に油圧ジャッキ２０ａが連結部材２０ｅを更に引き寄せると、ラプチャーボルト３００には、突き当てボルト２０ｄが突き当たる板状部材１０ａが負荷枠１０側に引っ張る張力と、油圧ジャッキ２０ａが切り離しユニット２０側に引っ張る張力とが加わる。この２つの張力がラプチャーボルト３００の強度に打ち勝つと、ラプチャーボルト３００が破断する。
【００２７】
なお、ラプチャーボルト３００は、軸形状の部材であり、図８に示されるように、外周面の一部が曲面加工されて他の部分より軸径が短くなっている。このようにすることで、ラプチャーボルト３００に適切な張力が与えられた状態で、ラプチャーボルト３００の曲面加工された位置が破断する。この曲面加工を衝撃試験の内容や被試験体２００の特性に応じて異ならせることで、所望の周波数の衝撃を被試験体２００に伝達することができる。
【００２８】
図１に示される負荷枠１０には、被試験体２００を設置可能であり、ラプチャーボルト３００が着脱可能である。負荷枠１０は、本体１０ｄと、本体１０ｄの切り離しユニット２０に対向する面に配置された板状部材１０ａを有する。また、負荷枠１０は、本体１０ｄの減速ユニット３０に対向する面に配置された板状部材１０ｂを有する。本体１０ｄは、種々の形状の被試験体２００が設置可能な構造となっている。本実施形態で示す例では、負荷枠１０の上部に被試験体２００が設置されている。
【００２９】
板状部材１０ａの切り離しユニット２０側の面には、ラプチャーボルト３００を装着するための装着部材１０ｅが配置されている。ラプチャーボルト３００は衝撃試験を行う度に破断する消耗部品である。そのため、装着部材１０ｅは、ラプチャーボルト３００を装着し、脱離することが可能な構造となっている。
【００３０】
板状部材１０ｂの減速ユニット３０側の面には、着脱可能な衝突部材１０ｃが配置されている。衝突部材１０ｃは、減速ユニット３０の受衝部３０ａに衝突する部材であり、この衝突部材１０ｃの材質、形状等を替えることにより、種々の特性の衝撃を発生させることができる。例えば、強度の高い部材や先端部の曲率が大きい（先細りの）部材を用いることにより、より高い周波数の衝撃を発生させることができる。逆に、強度の低い部材や先端部の曲率が小さい部材を用いることにより、より低い周波数の衝撃を発生させることができる。
【００３１】
負荷枠１０には、図１及び図２に示されるように、第１加速度センサ５０ａと第２加速度センサ５０ｂが配置されている。第１加速度センサ５０ａ及び第２加速度センサ５０ｂの出力信号は、制御部（不図示）に送信され、制御部が備える記憶部（不図示）に記憶される。従って、記憶部に記憶された出力信号を解析することにより、被試験体２００にどのような衝撃が伝達されたのかを分析することができる。
【００３２】
次に、図３から図７を用いて本実施形態のスプリングユニット４０について説明する。図３は、第１実施形態のスプリングユニット４０の側面図である。スプリングユニット４０は、図１に示されるように、サブスプリングユニット４０ａ，サブスプリングユニット４０ｂ，サブスプリングユニット４０ｃ，サブスプリングユニット４０ｄの４つのサブスプリングユニットを含む。図３には、４つのサブスプリングユニットのうち、サブスプリングユニット４０ｂとサブスプリングユニット４０ｄと、それらを支持する支持部材４０１が示されている。支持部材４０１は、スプリングユニット４０を構成する部材であり、スプリングユニット４０をボルト等により固定定盤４００に固定する部材である。以下では、サブスプリングユニット４０ｂとサブスプリングユニット４０ｄについて説明する。なお、サブスプリングユニット４０ａの構造はサブスプリングユニット４０ｂの構造と同様であり、サブスプリングユニット４０ｃの構造はサブスプリングユニット４０ｄの構造と同様であるので、説明を省略する。
【００３３】
サブスプリングユニット４０ｂは、押圧軸４０２，４０３，４０４を有する。押圧軸４０２は、支持部材４０１に形成された円筒部４０１ａに挿入されるとともに、円筒部４０１ａと中心軸を同一とし、中心軸に沿って移動可能となっている。押圧軸４０２は、軸中心が空洞となっており、この空洞内に中心軸を同一としたスプリング軸４０８が挿入されている。スプリング軸４０８は、その両端部において、ボルトにより支持部材４０１に固定されている。従って、押圧軸４０２は、内周面にスプリング軸４０８が配置され、外周面に円筒部４０１ａが配置された状態で、中心軸に沿って移動可能である。この中心軸は、切り離しユニット２０がラプチャーボルト３００を負荷枠１０から引き離す方向の平行方向となっており、負荷枠１０が加速される際の進行方向と一致している。
【００３４】
押圧軸４０３，４０４は、それぞれ支持部材４０１に形成された円筒部４０１ｂ，４０１ｃに挿入される。押圧軸４０３は、前述した押圧軸４０２と同様に、内周面にスプリング軸４０９が配置され、外周面に円筒部４０１ｂが配置された状態で、中心軸に沿って移動可能である。また、押圧軸４０４は、前述した押圧軸４０２と同様に、内周面にスプリング軸４１０が配置され、外周面に円筒部４０１ｃが配置された状態で、中心軸に沿って移動可能である。
【００３５】
サブスプリングユニット４０ｄは、押圧軸４０５，４０６，４０７を有する。押圧軸４０５は、支持部材４０１に形成された円筒部４０１ｄに挿入されるとともに、円筒部４０１ｄと中心軸を同一とし、中心軸に沿って移動可能となっている。押圧軸４０５は、軸中心が空洞となっており、この空洞内に中心軸を同一としたスプリング軸４０８が挿入されている。従って、押圧軸４０５は、内周面にスプリング軸４０８が配置され、外周面に円筒部４０１ｄが配置された状態で、中心軸に沿って移動可能である。
【００３６】
押圧軸４０６，４０７は、それぞれ支持部材４０１に形成された円筒部４０１ｅ，４０１ｆに挿入される。押圧軸４０６は、前述した押圧軸４０５と同様に、内周面にスプリング軸４０９が配置され、外周面に円筒部４０１ｅが配置された状態で、中心軸に沿って移動可能である。また、押圧軸４０７は、前述した押圧軸４０５と同様に、内周面にスプリング軸４１０が配置され、外周面に円筒部４０１ｆが配置された状態で、中心軸に沿って移動可能である。
【００３７】
図４は、図１に示される衝撃試験装置１００のＢ−Ｂ矢視図である。図４に示されるように、スプリング軸４０８，４０９，４１０は、いずれもボルトにより支持部材４０１に固定されている。図５は、図１に示される衝撃試験装置１００のＣ−Ｃ矢視図である。図５に示されるように、押圧軸４０２，４０３，４０４は、いずれも負荷枠１０の板状部材１０ａに固定されている。板状部材１０ａは図６に示されるように切欠部９０，９１，９２を有し、それぞれスプリング軸４０８，４０９，４１０が挿入される。
【００３８】
次に、サブスプリングユニット４０ｂについて、図７を用いて更に詳細に説明する。図７は、図３に示されるスプリングユニットのＤ−Ｄ矢視断面図であり、（ａ）が第１実施形態のサブスプリングユニット４０ｂを示し、（ｂ）が第１実施形態の変形例のサブスプリングユニット４０ｂを示す。
図７（ａ）に示されるように、支持部材４０１に形成された円筒部４０１ａには、押圧軸４０２が挿入されており、押圧軸４０２の内周面にはスプリング軸４０８が挿入されている。
【００３９】
押圧軸４０２は、軸本体４０２ｃとフランジ部４０２ａ，４０２ｂを備えている。フランジ部４０２ａは負荷枠１０の板状部材１０ａに固定されており、フランジ部４０２ｂは皿バネ４１１を押圧するように配置されている。切り離しユニット２０の油圧ジャッキ２０ａにより負荷枠１０の板状部材１０ａが切り離しユニット２０側に引き寄せられると、それに伴って押圧軸４０２が図７の左方向に移動する。円筒部４０１ａの内部には、中心にスプリング軸４０８が挿入された状態で、複数枚の皿バネ４１１が配置されている。この複数枚の皿バネは、凹凸方向が異なるように交互に配置されている。複数枚の皿バネ４１１は、フランジ部４０２ｂを介して、切り離しユニット２０が発生する油圧による圧力を受ける。そして、押圧軸４０２が図７の左方向に移動するのに従って、複数枚の皿バネ４１１に弾性エネルギが蓄積される。この蓄積される弾性エネルギは、切り離しユニット２０が発生する張力に応じたものとなる。また、後述するように、この弾性エネルギは、ラプチャーボルト３００の破断に応じて開放され、負荷枠１０を加速するエネルギとして用いられる。
【００４０】
図７（ａ）は、複数枚の皿バネ４１１を凹凸方向が異なるように交互に配置するものであったが、他の態様であっても良い。例えば、図７（ｂ）に示されるように、凹凸方向が同方向の皿バネを３つ並べ、その後に凹凸方向が逆方向の皿バネを３つ並べるようにし、この並べ方を繰り返し行うように配置してもよい。
【００４１】
次に、図９から図１１を用いて減速ユニット３０について説明する。図９は第１実施形態の減速ユニット３０の平面図であり、図１０は第１実施形態の減速ユニット３０の側面図である。また、図１１（ａ）は図１０のＥ−Ｅ矢視断面図であり、図１１（ｂ）は図１０のＦ−Ｆ矢視断面図である。
減速ユニット３０は、スプリングユニット４０により加速された負荷枠１０の進行方向に配置されており、衝突部材１０ｃの衝撃を受ける受衝部３０ａを備える。受衝部３０ａは、立方体形状の枠体であり、同じ立方体形状の枠体を備える支持部３０ｃにより支持されている。支持部３０ｃは、受衝部３０ａを収納する収納部分を備え、固定定盤４００にボルト等により固定されている。収納部分の内部には、受衝部３０ａを図９の左右方向にガイドするガイドレールが設置されている。
【００４２】
減速ユニット３０は、更に、開口部が形成された金属製の減速プレート３０ｂを備えている。開口部の一端部は受衝部３０ａに連結された突起部３０ｄに突き当てられており、開口部の他端部は支持部３０ｃに連結された突起部３０ｅに突き当てられている。
【００４３】
図１１（ａ）に示されるように突起部３０ｅは支持部３０ｃに連結されており、図１１（ｂ）に示されるように突起部３０ｄは受衝部３０ａに連結されている。受衝部３０ａが負荷枠１０の衝突部材１０ｃから衝撃を受けると、図１０の右方向の力が受衝部３０ａに加えられる。受衝部３０ａに連結された突起部３０ｄは、減速プレート３０ｂを図１０の右方向に移動させる力を減速プレート３０ｂに伝達する。減速プレート３０ｂを右方向に移動させる力は突起部３０ｅに伝達されるが、突起部３０ｅは支持部３０ｃに連結されている。従って、受衝部３０ａが負荷枠１０の衝突部材１０ｃから衝撃を受けると、減速プレート３０ｂを引き延ばす方向の力が加えられる。
【００４４】
減速プレート３０ｂは、金属製であり、減速プレート３０ｂを引き延ばす方向の力が加えられることにより、延性変形する。減速ユニット３０は、この減速プレート３０ｂの延性変形により、受衝部３０ａが受けた衝撃を減衰させ、負荷枠１０の進行方向の加速度を減速させる。
【００４５】
以上説明した衝撃試験装置１００によって行われる衝撃試験における衝撃試験装置１００の動作について説明する。
まず、衝撃試験の準備として、以下を行う。
（１）装着部材１０ｅにラプチャーボルト３００を装着する。
（２）減速ユニット３０に減速プレート３０ｂを装着する。
（３）突き当てボルト２０ｄの位置を調整する。
（４）皿バネ４１１を支持部材４０１の円筒部に設置する。
以上の準備において、（１）と（２）は衝撃試験を行う度に必要な消耗部品の交換作業である。（３）は切り離しユニット２０がラプチャーボルト３００に加える張力を調整する作業である。（４）はスプリングユニット４０が負荷枠１０を加速するための弾性エネルギを調整する作業である。
【００４６】
以上の準備が終了すると、制御部（不図示）に切り離しユニット２０の動作を開始させる指示を与え、油圧ジャッキ２０ａによる連結部材２０ｅの引き寄せを開始させる。突き当てボルト２０ｄの先端が負荷枠１０の板状部材１０ａと接触した後、切り離しユニット２０は、負荷枠１０に装着されたラプチャーボルト３００を負荷枠１０から引き離す方向の張力を発生する（張力発生工程）。このようにして、切り離しユニット２０は、ラプチャーボルト３００を負荷枠１０から引き離す方向の張力を発生し、ラプチャーボルト３００を負荷枠１０から切り離して破断させる。そして、この破断により高周波数の衝撃が発生し負荷枠１０に設置された被試験体２００に伝達される。高周波数とは、各種の条件により変化するものであるが、例えば１ＫＨｚ〜５ＫＨｚの範囲の周波数である。
【００４７】
スプリングユニット４０には、切り離しユニット２０がラプチャーボルト３００を負荷枠１０から引き離す方向の張力を発生する過程で、皿バネ４１１の弾性エネルギが蓄積される（蓄積工程）。ラプチャーボルト３００が破断すると、スプリングユニット４０に蓄積された皿バネ４１１の弾性エネルギが開放される。そして、スプリングユニット４０が、負荷枠１０を図１の右方向に向けて加速させる（加速工程）。スプリングユニット４０は、図１に示すように４箇所に設けられており負荷枠１０の前後左右の４箇所において負荷枠１０を加速させる。
【００４８】
スプリングユニット４０により加速された負荷枠１０の先端に配置された衝突部材１０ｃは、減速ユニット３０の受衝部３０ａに衝突する（衝突工程）。負荷枠１０が移動したことに応じて発生した衝突部材１０ｃと受衝部３０ａとの衝突により中周波数の衝撃が発生し負荷枠１０に設置された被試験体２００に伝達される。中周波数とは、各種の条件により変化するものであるが、例えば１００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲の周波数である。
【００４９】
受衝部３０ａが衝突部材１０ｃと衝突したことにより、受衝部３０ａを加速する力が加えられるが、この力は減速プレート３０ｂが延性変形することにより減速される（減速工程）。そして、スプリングユニット４０による負荷枠１０の加速と、減速プレート３０ｂによる受衝部３０ａの減速とにより、１周期分の低周波数の衝撃が発生し負荷枠１０に設置された被試験体２００に伝達される。低周波数とは、各種の条件により変化するものであるが、例えば２０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲の周波数である。
【００５０】
次に、第１実施形態の衝撃試験装置１００による試験結果の一例について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２（ａ）は第１加速度センサ５０ａが出力した出力信号を示し、図１２（ｂ）は第２加速度センサ５０ｂが出力した出力信号を示す。図１３は、図１２の試験結果の衝撃応答スペクトルを示す図である。なお、衝撃応答スペクトル（Ｓｈｏｃｋ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：ＳＲＳ）とは、被試験体が、あらゆる固有振動数をもった物体から構成されていると仮定し、これを数学モデルに置き換えて衝撃に対する応答を固有振動数ごとに計算し、その最大値を周波数軸上にプロットしたものである。
【００５１】
図１２において、Ｔ１はラプチャーボルト３００が破断したタイミングを示し、Ｔ２は負荷枠１０が減速ユニット３０に衝突したタイミングを示す。図１３には、第１加速度センサ５０ａの出力信号の衝撃応答スペクトルと、第２加速度センサ５０ｂの出力信号の衝撃応答スペクトルと、第１加速度センサ５０ａと第２加速度センサ５０ｂの出力信号の平均値の衝撃応答スペクトルとが、それぞれ示されている。図１３から明らかなように、低周波数から高周波数に至るまでの広範囲の周波数の衝撃が被試験体に伝達されている。
【００５２】
図１４及び図１５は、第１実施形態の衝撃試験装置１００による試験結果の他の一例を示すものである。図１４及び図１５に示す例は、図１２及び図１３に示す例よりも、高荷重（高い張力）でラプチャーボルト３００を破断させ、負荷枠１０と減速ユニット３０の衝撃の周波数を高く設定した例である。図１４（ａ）は第１加速度センサ５０ａが出力した出力信号を示し、図１４（ｂ）は第２加速度センサ５０ｂが出力した出力信号を示す。図１５は、図１４の試験結果の衝撃応答スペクトルを示す図である。
【００５３】
図１４において、Ｔ１はラプチャーボルト３００が破断したタイミングを示し、Ｔ２は負荷枠１０が減速ユニット３０に衝突したタイミングを示す。図１５には、第１加速度センサ５０ａの出力信号の衝撃応答スペクトルと、第２加速度センサ５０ｂの出力信号の衝撃応答スペクトルと、第１加速度センサ５０ａと第２加速度センサ５０ｂの出力信号の平均値の衝撃応答スペクトルとが、それぞれ示されている。図１５から明らかなように、低周波数から高周波数に至るまでの広範囲の周波数の衝撃が被試験体に伝達されている。
【００５４】
このように本実施形態係る衝撃試験装置１００は、被試験体２００を設置可能であり、ラプチャーボルト３００（破断部材）が着脱可能な負荷枠１０（負荷部）と、負荷枠１０に装着されたラプチャーボルト３００と連結可能であり、ラプチャーボルト３００（破断部材）を負荷枠１０から引き離す方向の張力を発生する切り離しユニット２０（張力発生部）を備える。切り離しユニット２０が発生する張力によりラプチャーボルト３００が破断することにより高周波数の衝撃が発生し負荷枠１０に設置された被試験体２００に伝達する。また、本実施形態の衝撃試験装置１００は、切り離しユニット２０が発生する張力に応じた弾性エネルギを蓄積し、ラプチャーボルト３００の破断に応じて解放される弾性エネルギにより負荷枠１０を加速するスプリングユニット４０と、スプリングユニット４０により加速された負荷枠１０の進行方向に配置され、負荷枠１０の衝撃を受ける受衝部３０ａを備える。ラプチャーボルト３００の破断に応じて負荷枠１０がスプリングユニット４０により加速され、負荷枠１０が受衝部３０ａに衝突することにより中周波数の衝撃が発生し負荷枠１０に設置された被試験体２００に伝達される。従って、本実施形態の衝撃試験装置１００によれば、一度の衝撃試験により、広範囲の周波数の衝撃を被試験体に伝達することができる。
【００５５】
また、本実施形態の衝撃試験装置１００は、受衝部３０ａが受けた衝撃を減衰させ、負荷枠１０の進行方向の加速度を減速させる減速ユニット３０を備える。このようにすることで、スプリングユニット４０により加速された負荷枠１０が減速ユニット３０により減速され、加速及び減速による低周波数の衝撃が被試験体２００に伝達される。従って、本発実施形態の衝撃試験装置１００によれば、低周波数から高周波数に至る広範囲の周波数の衝撃を被試験体２００に伝達することができる。
【００５６】
また、本実施形態の衝撃試験装置１００においては、減速ユニット３０が、金属部材である減速プレート３０ｂにより構成されており、金属部材の塑性変形により受衝部３０ａが受けた衝撃を減衰させる。このようにすることで、金属部材の塑性変形を利用して負荷枠１０を適切に減速させることができる。
【００５７】
また、本実施形態の衝撃試験装置１００は、切り離しユニット２０が、油圧ジャッキ２０ａにより張力を発生する。このようにすることで、油圧ジャッキ２０ａが発生する張力を利用してラプチャーボルト３００を破断させることができる。
【００５８】
また、本実施形態の衝撃試験装置１００は、スプリングユニット４０が、ラプチャーボルト３００を引き離す方向の平行方向を中心軸とした円筒部４０１ａと、円筒部４０１ａと同軸上に配置され、中心軸に沿って移動可能な押圧軸４０２と、円筒部４０１ａ内に配置された複数の皿バネ４１１とを有し、スプリングユニット４０が発生する張力により押圧軸４０２が中心軸に沿って皿バネ４１１を押圧する方向に移動することによって弾性エネルギを蓄積する。このようにすることで、複数の皿バネ４１１に弾性エネルギを蓄積させ、その弾性エネルギをラプチャーボルト３００の破断に応じて解放し、負荷枠１０を加速することができる。
【００５９】
また、本実施形態の衝撃試験装置１００は、ラプチャーボルト３００が、ラプチャーボルト３００を引き離す方向に沿って延在する軸形状の部材であり、外周面の一部が曲面加工されて他の部分より軸径が短い。このようにすることで、ラプチャーボルト３００に適切な張力が与えられた状態で、ラプチャーボルト３００の適切な位置が破断し、所望の周波数の衝撃を被試験体２００に伝達することができる。
【００６０】
また、本実施形態の衝撃試験装置１００において、負荷枠１０は、受衝部３０ａに衝撃を与える部分が着脱可能な部材により構成されている。このようにすることで、受衝部３０ａに衝撃を与える部分の強度や形状を所望のものとし、被試験体２００に対して任意の周波数の衝撃を伝達することができる。
【００６１】
〔他の実施形態〕
以上説明した実施形態においては、負荷枠１０の上部に被試験体２００を設置したが、他の態様であってもよい。例えば、負荷枠１０の内部に被試験体２００を設置するようにしてもよい。この場合、被試験体２００の重心位置を、負荷枠１０の進行方向の軸と近接したあるいは一致した位置とすることができる。
また、以上説明した実施形態においては、受衝部３０ａに衝撃を与える負荷枠１０が着脱可能な衝突部材１０ｃにより構成されているものであったが、他の態様であってもよい。例えば、減速ユニット３０の受衝部３０ａの先端部に、着脱可能な衝突治具を設けるようにしてもよい。この衝突治具の材質、形状等を替えることにより、種々の特性の衝撃を発生させることができる。例えば、強度の高い部材や先端部の曲率が大きい（先細りの）部材を用いることにより、より高い周波数の衝撃を発生させることができる。逆に、強度の低い部材や先端部の曲率が小さい部材を用いることにより、より低い周波数の衝撃を発生させることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０      負荷枠（負荷部）
２０      切り離しユニット（張力発生部）
３０      減速ユニット（受衝部，減速部）
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ      サブスプリングユニット
１００    衝撃試験装置
２００    被試験体
３００    ラプチャーボルト（破断部材）
４００    固定定盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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