(57)【要約】【課題】供試体を正しい姿勢に維持したまま落下させて、高精度なデータを取得することを目的とする。【解決手段】二本一対の支柱１２，１２と、支柱１２，１２間に架設されたビーム材１３とを備えたフレーム１１と、フレーム１１から幅方向中央部の支持点２１のみで支持されたバランスフレーム２０と、バランスフレーム２０の支持点２１を挟んで両側に等距離の位置に支持されて供試体４０を吊り下げ、供試体４０の落下試験を行うときに切断されるワイヤー５０と、を備え、ワイヤー５０は、供試体４０を供試体４０の上面４０ａにおいて互いに離間した２か所の支持部４１，４１で支持するとともに、２か所の支持部４１，４１間でワイヤー５０が供試体４０の重心位置Ｇの鉛直上方を通るようにした。【選択図】図１
2014077762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二本一対の支柱と前記支柱間に架設されたビーム材とを備えたフレームと、
前記フレームから幅方向中央部の支持点のみで支持されたバランスフレームと、
前記バランスフレームに支持されて供試体を吊り下げ、前記供試体の落下試験を行うときに切断されるワイヤーと、を備え、
前記ワイヤーは、前記バランスフレームの前記支持点を挟んで両側に等距離の位置に支持されるとともに、前記供試体を該供試体の上面において互いに離間した２か所の支持部で支持し、２か所の前記支持部間で前記ワイヤーが前記供試体の重心位置の鉛直上方を通るように設けられていることを特徴とする落下試験装置。
【請求項２】
前記バランスフレームは、前記フレームに対して昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の落下試験装置。
【請求項３】
鉛直方向に連続し、落下時に前記供試体をガイドするガイド部材が前記フレームに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の落下試験装置。
【請求項４】
前記ガイド部材と前記フレームとの間隔を調整する調整部材が、前記ガイド部材の長さ方向に間隔を隔てて複数個所に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の落下試験装置。
【請求項５】
前記ガイド部材は、その下端が、前記供試体が落下するときの接地面よりも、前記供試体の高さ寸法以上、上方に位置していることを特徴とする請求項３または４に記載の落下試験装置。
【請求項６】
前記供試体と前記ガイド部材との間に、前記供試体を傾斜させるスペーサが備えられていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の落下試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落下試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な物品において、外部から衝撃が加わった際の保護が十分であるかどうかを確認するため、物品を実際に落下させる落下試験が行われている。
【０００３】
このような落下試験において、物品の重心の位置等によっては、落下中に物品の姿勢が変わってしまうことがある。
そこで、特許文献１には、アーム上に物品を載置した状態で、アームを急速に回転させることでアームを物品の下方から退避させることによって、物品を落下させる構成が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、試験対象の物品が、例えば大型の機械やヘリコプター等、重く、大きなものである場合、当然、アームも物品の大きさに合わせて大型なものとなる。すると、落下試験装置が大型で高コストなものとなる。さらに、物品の落下に干渉しないようにアームを急速に回転させるのが困難である。
【０００５】
そこで、このような大型で重量も大きな物品（供試体）を試験対象とする場合、図７（ａ）に示すように、供試体１を門型のフレーム２に掛け回したワイヤー３によって所定の高さに吊り上げ、供試体１の上方でワイヤー３を切断することによって、供試体１を落下させている。
このとき、図７（ｂ）に示すように、大型の供試体１は、複数本（図示の例では４本）の子ワイヤー４を用いて供試体１の複数個所で吊り下げ、これら子ワイヤー４をワイヤー３で吊り上げるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６３−１８１９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数本の子ワイヤー４で供試体１を吊り上げると、供試体１の重心の位置によっては、複数本の子ワイヤー４間で、それぞれの子ワイヤー４が支持する重量の分担割合が異なることがある。すると、供試体１をワイヤー３で吊りあげたときにアンバランスな状態となり、供試体１を正しい姿勢（例えば水平状態）に維持できないことがある。
さらに、供試体１がアンバランスな状態のまま、メインワイヤー３を切断して供試体１を落下させると、供試体１が傾いて落下し、衝突時に発生する衝撃等、正確なデータが取得できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、供試体を正しい姿勢に維持したまま落下させて、高精度なデータを取得することのできる落下試験装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の落下試験装置は以下の手段を採用する。
本発明の落下試験装置は、二本一対の支柱と前記支柱間に架設されたビーム材とを備えたフレームと、前記フレームから幅方向中央部の支持点のみで支持されたバランスフレームと、前記バランスフレームに支持されて供試体を吊り下げ、前記供試体の落下試験を行うときに切断されるワイヤーと、を備え、前記ワイヤーは、前記バランスフレームにより前記支持点を挟んで両側に等距離の位置で支持されるとともに、前記供試体を該供試体の上面において互いに離間した２か所の支持部で支持し、２か所の前記支持部間で前記ワイヤーが前記供試体の重心位置の鉛直上方を通るように設けられていることを特徴とする。
【００１０】
供試体の重心位置の鉛直上方を通るワイヤーによって、供試体をバランスフレームに吊り下げることで、供試体は、水平面内でワイヤーが延びる方向（２か所の支持部どうしを結ぶ方向）に直交する方向においてバランスが取れる。また、水平面内でワイヤーが延びる方向においては、供試体の２か所の支持部で、ワイヤーの張力が等しくなるよう、供試体の重心位置に応じてワイヤーが動く。ここで、バランスフレームは、ワイヤーの２か所の支持位置が支持点から等距離にある。このため、バランスフレームをフレームにより支持点で支持した状態で、この支持点は、供試体の重心位置の鉛直上方に位置することとなる。つまりこれにより、供試体を、重心位置の鉛直上方の一点で支持することになり、ワイヤーを切断すれば、供試体は、バランスが取れた姿勢のまま落下することとなる。
【００１１】
前記バランスフレームは、前記フレームに対して昇降可能に設けられているのが好ましい。これにより、落下試験を行うべき高さまで供試体を吊り上げることができる。バランスフレームを昇降可能にするには、フレームからバランスフレーム吊下用のワイヤーによって、支持点を支持し、ワイヤーをウインチ等で巻き取れば良い。
【００１２】
また、鉛直方向に連続し、落下時に前記供試体をガイドするガイド部材が前記フレームに設けられているようにしても良い。
ガイド部材で供試体をガイドすることで、供試体が姿勢を崩さずにそのまま落下する。
【００１３】
ここで、前記ガイド部材と前記フレームとの間隔を調整する調整部材が、前記ガイド部材の長さ方向に間隔を隔てて複数個所に設けられているのが好ましい。
複数個所の調整部材で、ガイド部材とフレームとの間隔を調整することで、フレームの傾きに関わらず、ガイド部材を鉛直に設置することができる。また、３か所以上に調整部材を設ければ、ガイド部材を曲げて設置することも可能となる。
【００１４】
ここで、前記ガイド部材は、その下端が、前記供試体が落下するときの接地面よりも、前記供試体の高さ寸法以上、上方に位置しているのが好ましい。
これによって、供試体は、ガイド部材の下端より下方ではガイド部材と干渉することなく自由落下する。
【００１５】
また、前記供試体と前記ガイド部材との間に、前記供試体を傾斜させるスペーサが備えられているようにしても良い。
これにより、供試体を傾斜した状態のまま落下させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、供試体を、重心位置の鉛直上方の一点で支持することによって、ワイヤーを切断したときに、供試体を、バランスが取れた姿勢のまま落下させることができる。これによって、供試体を正しい姿勢に維持したまま落下させて、高精度なデータを取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる落下試験装置の構成を示す正面図、および供試体の重心位置に対するワイヤの配置を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる落下試験装置の変形例を示す正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる落下試験装置の構成を示す正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる落下試験装置に備えたガイドレールの構成を示す平断面図および立面図、供試体の許容傾斜角度を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる落下試験装置に備えたガイドレールの角度調整機構を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる落下試験装置に備えたスペーサを示す正面図である。
【図７】従来の落下試験装置および供試体の吊り上げ方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る落下試験装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の落下試験装置１０は、門型フレーム（フレーム）１１と、門型フレーム１１に吊り下げされたバランスフレーム２０と、を有している。
【００１９】
門型フレーム１１は、鋼材からなり、定盤Ｇ上に互いに間隔を隔てて平行に立設された支柱１２，１２と、支柱１２，１２の上端部間に架け渡されたビーム材１３と、を備えている。
【００２０】
ビーム材１３には、幅方向（支柱１２，１２を結ぶ方向）の中央部を挟んでその両側に間隔を隔てて一対の滑車１５Ａ，１５Ｂが、ビーム材１３の前面１３ａに直交する水平軸周りに回動自在に設けられている。また、ビーム材１３は、幅方向の両端部１３ｂ，１３ｂが支柱１２，１２よりも外側に張り出して設けられており、この両端部１３ｂ，１３ｂ近傍に、滑車１６Ａ，１６Ｂが、ビーム材１３の前面１３ａに直交する水平軸周りに回動自在に設けられている。
【００２１】
バランスフレーム２０は、断面矩形や断面Ｈ型の鋼材からなり、ビーム材１３の下方に配置され、その幅方向中央部に、滑車（支持点）２１がバランスフレーム２０の前面２０ａに直交する水平軸周りに回動自在に設けられている。
また、バランスフレーム２０の下面２０ｂには、バランスフレーム２０の幅方向中心から両端側に等距離の位置に、下方に垂下するブラケット２２、２２が設けられ、このブラケット２２，２２に、滑車２３Ａ，２３Ｂがバランスフレーム２０の前面２０ａに直交する水平軸周りに回動自在に設けられている。これにより、バランスフレーム２０は、滑車２１を中心として左右対称に設けられている。
【００２２】
このようなバランスフレーム２０は、門型フレーム１１に、ワイヤー３０によって吊り下げされている。ワイヤー３０は、その一端３０ａが、一方の支柱１２に設けられた固定部３１に係止され、ビーム材１３に設けられた滑車１６Ａ，１５Ａ，１５Ｂ，１６Ｂ上を通り、他端側が、他方の支柱に設けられたウインチ３２に巻き回されている。
そして、ワイヤー３０は、滑車１５Ａ，１５Ｂの間において下方に繰り下げられて、その上にバランスフレーム２０の滑車２１が支持されている。
【００２３】
試験対象となる供試体４０は、その上面４０ａに、互いに離間した２か所に固定金具（支持部）４１，４１が設けられる。そして、一本のワイヤー５０の一端５０ａを一方の固定金具４１に連結し、バランスフレーム２０の下面２０ｂに設けられた滑車２３Ａ，２３Ｂに掛け回し、他端５０ｂを他方の固定金具４１に連結する。これによって、供試体４０は、１本のワイヤー５０によって、バランスフレーム２０に吊り下げられる。
【００２４】
ここで、図１（ｂ）に示すように、供試体４０は、これを上方から平面視したときに、ワイヤー５０が、供試体４０の重心位置Ｇ上を通るよう、固定金具４１，４１の位置を設定しておく。供試体４０の重心位置Ｇは、供試体４０の設計データから特定することができる。
これにより、固定金具４１，４１を結ぶ方向に対して直交する水平方向において、供試体４０はバランスが取れた状態となっている。
また、水平面内で固定金具４１，４１を結ぶ方向においては、供試体４０の２か所の支持部４１，４１で、ワイヤー５０の張力が等しくなるよう、供試体４０の重心位置に応じてワイヤー５０が滑車２３Ａ，２３Ｂに倣って動く。これにより、供試体４０の重心位置Ｇは、バランスフレーム２０の幅方向中心の滑車２１の鉛直か用に位置することとなる。
【００２５】
供試体４０の落下試験を行うには、まず、供試体４０を定盤Ｆ上において、一本のワイヤー５０によって供試体４０を吊り下げたバランスフレーム２０を、ワイヤー３０によって門型フレーム１１に吊り下げる。
【００２６】
そして、ウインチ３２によってワイヤー３０を巻き取り、バランスフレーム２０および供試体４０を引き上げる。供試体４０が、予め規定された高さに到達した時点で、ウインチ３２によるワイヤー３０の巻き取りを停止する。
【００２７】
この状態で、供試体４０は門型フレーム１１に、ワイヤー３０，バランスフレーム２０，ワイヤー５０を介して吊り下げられる。すると、固定金具４１，４１を結ぶ水平方向において、供試体４０はバランスが取れた状態となる。
前記したように、ワイヤー５０が供試体４０の重心位置Ｇ上を通るよう、固定金具４１，４１の位置が設定されているので、供試体４０は、固定金具４１，４１を結ぶ方向に対して直交する水平方向においてもバランスが取れた状態となっている。
したがって、供試体４０は、その重心位置Ｇが、ワイヤー５０の一端５０ａと他端５０ｂとの中心、つまり滑車２１の鉛直下方に位置する。
【００２８】
この後、ワイヤー５０を滑車２３Ａ，２３Ｂ間で切断する。
すると、供試体４０は、重心位置Ｇが滑車２１の鉛直下方に位置しているため、アンバランスな状態となることなく、直前まで吊り下げられていた姿勢のまま落下し、落下試験が行われる。
【００２９】
上述したようにして、門型フレーム１１に、バランスフレーム２０がその幅方向中心に設けられた滑車２１により吊り下げられ、さらに、供試体４０がバランスフレーム２０に対し、滑車２１の鉛直下方に重心位置Ｇを合致させた状態で吊り下げられた状態とされ、この状態から供試体４０が落下して試験が行われるため、供試体４０が、正しい姿勢を維持したまま落下し、高精度なデータを取得することが可能となる。
ここで、供試体４０をバランスフレーム２０に吊り下げるワイヤー５０が供試体４０の重心位置Ｇ上を通るよう、固定金具４１，４１の位置が設定されているので、ワイヤー５０で供試体４０を持ちあげれば、供試体４０は、その重心位置Ｇがバランスフレーム２０の滑車２１の鉛直下方となる。つまり、供試体４０を、容易に、その重心位置Ｇを滑車２１の鉛直下方とすることができ、作業を効率良く行うことが可能となる。
【００３０】
なお、上記第１実施形態において、図２に示すように、バランスフレーム２０の下面２０ｂに、滑車２１を中心として等距離の位置に固定金具４１，４１を設け、供試体４０の上面４０ａに滑車４３Ａ，４３Ｂを設けて、ワイヤー５０を、一端５０ａを固定金具４１に連結し、滑車４３Ａ，４３Ｂを通して、他端５０ｂを固定金具４１に連結するようにしても良い。
このような構成によれば、ワイヤー５０を切断したときに、切断されたワイヤー５０が固定金具４１，４１に残り、供試体４０とともに落下しないようにすることができる。
【００３１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下に説明する第２実施形態において、上記第１実施形態と共通する構成については、図中に同符号を付してその説明を省略し、上記第１実施形態との差異を中心に説明を行う。
図３に示すように、本実施形態においては、上記第１実施形態で示した落下試験装置１０に加え、門型フレーム１１の支柱１２，１２の内側面に沿って、上下方向に連続するガイドレール（ガイド部材）６０，６０が設けられている。このガイドレール６０は、複数本を上下方向に連続するよう取り付けても良い。
一方、供試体４０側には、その側面に、ガイドレール６０にガイドされる（ガイド部材）ガイドブラケット７０が設けられている。ガイドブラケット７０は、供試体４０の両側に、それぞれ、上下方向に間隔を隔てて、例えば２個が設けられている。
【００３２】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ガイドブラケット７０は、供試体４０の両側の側面４０ｂにそれぞれボルト７１によって固定されたベース部材７２と、ベース部材７２からガイドレール６０側に延びる一対のサイドプレート７３，７３と、サイドプレート７３，７３間において、ガイドレール６０側に向く位置に配置されたスペーサ７４と、を備えている。ここで、サイドプレート７３，７３は、ベース部材７２に対し、スペーサ７５を介して取り付けられている。
このガイドブラケット７０は、サイドプレート７３，７３がガイドレール６０の前面６０ａ，後面６０ｂに対向し、スペーサ７４がガイドレール６０の側面６０ｃに対向する。これにより、供試体４０の落下中に、サイドプレート７３，７３およびスペーサ７４がガイドレール６０に当たることによって、供試体４０が一定の許容角度以上傾くのを強制的に規制するようになっている。
【００３３】
ここで、図４（ｃ）に示すように、ガイドレール６０の前面６０ａ，後面６０ｂ，側面６０ｃと、サイドプレート７３，７３、スペーサ７４との隙間の寸法ａは、上下のガイドブラケット７０の間隔を２Ｌとし、供試体４０の傾斜の許容角度をθとすると、
ａ＝Ｌｔａｎθ
として規定することができる。
そこで、ガイドレール６０の前面６０ａ，後面６０ｂ，側面６０ｃと、サイドプレート７３，７３、スペーサ７４との隙間が、上記の寸法ａとなるよう、スペーサ７４、７５の厚さを適宜変更すれば良い。
【００３４】
さて、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、各ガイドレール６０は、断面矩形の鋼管からなり、上下に間隔を隔てた複数個所において、ガイドレール６０に取り付けられたブラケットプレート６６を貫通する貫通孔６１を通して、支柱１２に形成されたネジ孔６２に固定ボルト６３をねじ込むことによって固定される。また、ブラケットプレート６６に形成されたネジ孔６４に調整ボルト６５をねじ込み、その先端部６５ａを支柱１２の側面１２ａにつき当てる。この調整ボルト６５のガイドレール６０からの突出寸法は、調整ボルト６５のネジ孔６４へのねじ込み量によって変えることができ、これによって、支柱１２の側面１２ａに対するガイドレール６０の間隔を調整できるようになっている。
【００３５】
このような固定ボルト６３および調整ボルト６５は、ガイドレール６０の複数個所に設けられているので、ガイドレール６０の傾斜を調整することができる。また、固定ボルト６３および調整ボルト６５を、ガイドレール６０の上下方向において３か所以上に設けるようにして、調整ボルト６５の突出寸法を調整することによって、ガイドレール６０を曲げ変形させることも可能となる。
【００３６】
さらに、図３に示したように、ガイドレール６０は、その下端部６０ｆが、定盤Ｆよりも、供試体４０の高さ以上、上方に位置するよう設けるのが好ましい。
【００３７】
上述したようにして、落下試験装置１０に、ガイドレール６０およびガイドブラケット７０を備えることによって、供試体４０を落下させるときに、供試体４０が過度に傾斜するのを強制的に防ぐことができる。これにより、高精度な試験を、より確実に行うことができる。このとき、許容角度θを、例えば１〜２°と、小さく設定することで、ガイドブラケット７０とガイドレール６０とが干渉しても、供試体４０の落下に大きな影響を与えることなく、落下試験を行うことができる。
【００３８】
また、供試体４０が例えばヘリコプター等の大型のものである場合、落下試験装置１０が、高さ１０ｍ以上となることもある。すると、支柱１２は、複数本の鋼材を溶接等により接合して形成するため、支柱１２自体が曲がっていたり、支柱１２の垂直度が十分に出ていないことがある。
そのような場合に、固定ボルト６３および調整ボルト６５によって、支柱１２の傾きや曲がりに関わらず、ガイドレール６０を鉛直に設けることが可能となる。
【００３９】
さらに、ガイドレール６０を、その下端部６０ｆが、定盤Ｆよりも所定寸法上方に位置するよう設けることで、供試体４０は、途中からガイドレール６０およびガイドブラケット７０の干渉による影響を受けることなく、自由落下させることができる。
【００４０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下に説明する第２実施形態において、上記第１実施形態と共通する構成については、図中に同符号を付してその説明を省略し、上記第１実施形態との差異を中心に説明を行う。
図６に示すように、本実施形態においては、上記第２実施形態で示した落下試験装置１０に加え、傾斜スペーサ（スペーサ）８０を備える構成となっている。
すなわち、上記第２実施形態で説明したガイドブラケット７０のベース部材７２と、供試体４０の側面４０ｂとの間に、傾斜スペーサ８０を介在させる。
傾斜スペーサ８０は、一端８０ａから他端８０ｂに向けて、漸次その厚さが大きくなるよう、くさび状に形成されている。
【００４１】
このような傾斜スペーサ８０を、ガイドブラケット７０のベース部材７２と、供試体４０の側面４０ｂとの間に介在させることによって、供試体４０を傾斜したままの状態で落下させることが可能となる。
【００４２】
なお、上記各実施形態で示した構成は、本発明の主旨の範囲内であれば適宜変更することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  落下試験装置
１１  門型フレーム（フレーム）
１２  支柱
１２ａ  側面
１３  ビーム材
１３ａ  前面
１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ  滑車
２０  バランスフレーム
２０ａ  前面
２０ｂ  下面
２１  滑車（支持点）
２２  ブラケット
２３Ａ，２３Ｂ  滑車
３０  ワイヤー
３０ａ  一端
３１  固定部
３２  ウインチ
４０  供試体
４０ａ  上面
４０ｂ  側面
４１  固定金具（支持部）
４３Ａ，４３Ｂ  滑車
５０  ワイヤー
５０ａ  一端
５０ｂ  他端
６０  ガイドレール（ガイド部材）
６０ａ  前面
６０ｂ  後面
６０ｃ  側面
６０ｆ  下端部
６１  貫通孔
６２  ネジ孔
６３  固定ボルト
６４  ネジ孔
６５  調整ボルト
６５ａ  先端部
６６  プレート
７０  ガイドブラケット（ガイド部材）
７１  ボルト
７２  ベース部材
７３  サイドプレート
７４  スペーサ
７５  スペーサ
８０  傾斜スペーサ（スペーサ）
８０ａ  一端
８０ｂ  他端
Ｇ  重心位置
【図１】
2014077762.tif 000003
【図２】
2014077762.tif 000004
【図３】
2014077762.tif 000005
【図４】
2014077762.tif 000006
【図５】
2014077762.tif 000007
【図６】
2014077762.tif 000008
【図７】
2014077762.tif 000009