(57)【要約】【課題】  圧盤等の治具やロードセルおよび被試験体に過負荷が掛かりにくく、これらの部材の損傷を抑制することのできる衝撃圧縮試験装置を提供する。【解決手段】  固定側の圧盤２３を、あらかじめ設定されている力の作用により変位して衝撃を吸収する過負荷防止機構（エアシリンダ４１，エアタンク４４，調圧弁４３等）を介してベース１１に取り付けることにより、高速度で油圧シリンダ２１を駆動して被試験体Ｗに衝撃圧縮荷重を加えたときに、そのピストンロッド２１が急激に停止しなくても、設定荷重を越える荷重は固定側の圧盤２３が変位することによって吸収され、ロードセル３１や圧盤２２，２３等の治具に過負荷が作用して損傷させることを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する固定側の圧盤と移動側の圧盤の間に被試験体を配置し、油圧シリンダの駆動により移動側の圧盤を固定側の圧盤に対して接近させることによって、これらの圧盤間で被試験体に対して衝撃圧縮荷重を加える試験装置であって、
上記固定側の圧盤が、あらかじめ設定されている力の作用により変位して衝撃を吸収する過負荷防止機構を介してベースに取り付けられていることを特徴とする衝撃圧縮試験装置。
【請求項２】
上記過負荷防止機構が、上記固定側の圧盤に対し、当該圧盤に試験時に作用する力の向きと逆向きの設定された力を作用させるエアシリンダであり、試験時に上記固定側の圧盤に作用する力が上記設定された力を越えたときに当該固定側の圧盤が上記エアシリンダによる作用力に抗して移動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃圧縮試験装置。
【請求項３】
上記移動側の圧盤と当該移動側の圧盤を移動させるための油圧シリンダの間に固定側の圧盤が配置され、上記油圧シリンダにより移動側の圧盤を当該油圧シリンダ側に引き寄せることによって被試験体に圧縮荷重が加わるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃圧縮試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験体に対して衝撃圧縮荷重を負荷してその挙動を調査するための衝撃圧縮試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被試験体に圧縮荷重を加えるいわゆる圧縮試験においては、一般に、互いに対向する圧盤の間に被試験体を配置し、一方の圧盤を他方の圧盤に対して接近するようにアクチュエータによって押し出すことによって、被試験体に圧縮荷重を加える。
【０００３】
被試験体に衝撃的な圧縮荷重を加える衝撃圧縮試験装置においても、従来、基本的な負荷機構の構成は同じであり、アクチュエータによって移動側の圧盤を固定側の圧盤に対して高速度で押し出すことにより、これらの間に配置された被試験体に衝撃圧縮荷重を加える（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、図８に模式的に示すように、装置フレーム７１のベース７１ａに固定側の圧盤７２を固定するとともに、その装置フレーム７１に装着された油圧シリンダ７３のピストンロッド７３ａの先端に移動側の圧盤７４を取り付け、油圧シリンダ７３を駆動してピストンロッド７３ａを突き出すことによって移動側の圧盤７４を固定側の圧盤７２に接近する向きに移動させ、これらの圧盤７２，７４の間に配置される被試験体Ｗに衝撃圧縮荷重を加える。被試験体Ｗに作用する衝撃荷重は、通常、固定側の圧盤７２に配置されたロードセルによって検出される。
【特許文献１】特開２００１−５９８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、以上のような従来の衝撃圧縮試験装置によると、被試験体Ｗに衝撃圧縮荷重を加えるべく油圧シリンダ７３を高速度で駆動したとき、ピストンロッド７３ａは急激に停止できないため、被試験体Ｗに対して所要の衝撃荷重を加えた後にも移動側の圧盤７４が固定側の圧盤７２に向けて高速度で移動し、ロードセルや各圧盤７２，７４、更には被試験体Ｗに対して過負荷が作用し、その過大なエネルギによりこれらが損傷する場合があるという問題があった。また、移動側の圧盤７４を油圧シリンダ７３によって押し出すことにより被試験体Ｗに衝撃圧縮荷重を加えるため、過大な荷重の作用によりピストンロッド７３ａが座屈するおそれがあるという問題もあった。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、過負荷が掛かりにくく、装置の損傷を抑制することのできる衝撃圧縮試験装置の提供を主たる課題とし、また、試験時に油圧シリンダのピストンロッドが座屈するおそれのない衝撃圧縮試験装置の提供を他の課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の主たる課題を解決するため、本発明の衝撃圧縮試験装置は、互いに対向する固定側の圧盤と移動側の圧盤の間に被試験体を配置し、油圧シリンダの駆動により移動側の圧盤を固定側の圧盤に対して接近させることによって、これらの圧盤間で被試験体に対して衝撃圧縮荷重を加える試験装置であって、上記固定側の圧盤が、あらかじめ設定されている力の作用により変位して衝撃を吸収する過負荷防止機構を介してベースに取り付けられていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００８】
ここで、本発明においては、上記過負荷防止機構が、上記固定側の圧盤に対し、当該圧盤に試験時に作用する力の向きと逆向きの設定された力を作用させるエアシリンダであり、試験時に上記固定側の圧盤に作用する力が上記設定された力を越えたときに当該固定側の圧盤が上記エアシリンダによる作用力に抗して移動するように構成すること（請求項２）ができる。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、上記に加えて他の課題を解決するものであって、上記移動側の圧盤と当該移動側の圧盤を移動させるための油圧シリンダの間に固定側の圧盤が配置され、上記油圧シリンダにより移動側の圧盤を当該油圧シリンダ側に引き寄せることによって被試験体に圧縮荷重が加わるように構成されていることによって特徴づけられる。  
【００１０】
本発明は、固定側の圧盤とベースの間に、例えば請求項２に係る発明におけるエアシリンダのように、設定された力を越える力が作用したときに変位して衝撃を吸収する過負荷防止機構を介在させることによって、試験時に固定側の圧盤に対して作用する力を制限し、主たる課題を解決するものである。
【００１１】
すなわち、圧盤を直接的にベースに固定するのではなく、設定力を越える力の作用により変位して衝撃を吸収する過負荷防止機構を介在させることにより、高速度で油圧シリンダを駆動するが故に急激に停止しなくても、設定荷重を越える荷重は固定側の圧盤の変位により吸収され、ロードセルと両圧盤、並びに被試験体やベース等には、上記した設定力を越える力が作用せず、過負荷の作用によるこれらの部材が損傷してしまうことを防止することができる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明のように、移動側の圧盤とこれを移動させるための油圧シリンダの間に固定側の圧盤を配置した構成の採用により、油圧シリンダにより移動側の圧盤を引き寄せることによって被試験体に圧縮荷重を加えることが可能となり、油圧シリンダのピストンロッドには試験時に引張荷重が作用することになり、ピストンロッドが試験時に座屈するおそれがなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、試験時に作用する力が過負荷防止機構による設定力を越えたときに、固定側の圧盤が荷重の作用方向に変位してその衝撃力を吸収するので、設定力を越えた力がロードセル、圧盤，被試験体並びにベース等に作用することがなく、これらの部材の損傷を防止することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明のように、移動側の圧盤と、これを移動させるための油圧シリンダの間に固定側の圧盤を配置する構成の採用により、油圧シリンダで移動側の圧盤を引き寄せることによって被試験体に圧縮荷重を加えることができ、その圧縮荷重の負荷時には油圧シリンダのピストンロッドに引張力が作用することになり、試験力によってピストンロッドが座屈するおそれがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す正面図と、システム構成、油圧回路構成およびエア回路構成を表すブロック図とを併記して示す図である。また、図２はその負荷機構２０の拡大正面図で、図３はその平面図、図４および図５はそれぞれ図３に示すＡ−ＡおよびＢ−Ｂで示す面で切断した断面図である。更に、図６に負荷機構２０の斜視図を示す。
【００１６】
試験機本体１は、ベース１１上に複数のコラム１２を介してヨーク１３が固定されてなる装置フレーム１０に、負荷機構２０を配置した構造を有している。
【００１７】
負荷機構２０は、ヨーク１３に固定された油圧シリンダ２１をアクチュエータとし、その油圧シリンダ２１により移動側の圧盤２２を固定側の圧盤２３に対して接近する向きに急速に移動させることにより、被試験体Ｗに衝撃圧縮荷重を加える。すなわち、移動側の圧盤２２は移動板２４に固定されており、この移動板２４は２本の支持棒２４ａ，２４ｂにより移動部材２５に連結されている。この移動部材２５は、油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａに連結されている。一方、固定側の圧盤２３は固定板２６に固定されており、この固定板２６は２本の支持棒２６ａ，２６ｂによって固定部材２７に連結されている。
【００１８】
前記した移動板２４と移動部材２５を連結する支持棒２４ａ，２４ｂは、それぞれブッシュ２６ｃ，２６ｄを介して固定板２６を貫通している。また、固定板２６と固定部材２７を連結する支持棒２６ａ，２６ｂは、それぞれブッシュ２４ｃ，２４ｄを介して移動板２４を貫通している。この構成により、移動板２４と固定板２６とが相対的に変位する際には、各支持棒２４ａ，２４ｂおよび２６ａ，２６ｂはそれぞれブッシュ２６ｃ，２６ｄまたは２４ｃ，２４ｄを介して固定体２６または移動板２４にガイドされることになる。  
【００１９】
衝撃圧縮荷重を加えるべき被試験体Ｗは、移動板２４に固定されている移動側の圧盤２２の上に載せられる。また、固定側の圧盤２３は被試験体Ｗに作用する試験力（圧縮荷重）を検出するためのロードセル３１を介して固定板２６に固定されている。更に、移動板２４と固定板２６には、これら両者の相対変位を検出するための変位計３２が配置されている。また、前記した油圧シリンダ２１には、そのピストンロッド２１ａの変位を検出するためのストロークセンサ３３が設けられている。これらのロードセル３１、変位計３２およびストロークセンサ３３の出力は、それぞれ制御装置３４に取り込まれる。
【００２０】
前記した負荷用の油圧シリンダ２１は、油圧ユニット３５から供給される作動油により動作するのであるが、この油圧シリンダ２１に対する作動油の流入／流出量はサーボバルブ３６によって制御される。そしてこのサーボバルブ３６は、制御装置３４において変位計３２の出力を目標値にフィードバックして得られる操作信号によってその弁開度が駆動制御される。従って、油圧シリンダ２１は、移動側の圧盤２２の固定側の圧盤２３に対する相対変位があらかじめ設定されている目標値と一致するように駆動制御されることになる。
【００２１】
さて、前記した固定板２６は、エアシリンダ４１のピストンロッド４１ａに固定されている。このエアシリンダ４１には、エア源４２から調圧弁４３およびエアタンク４４を介して高圧エアが供給されており、この高圧エアの供給によりピストンロッド４１ａは下向きへの力が加えられる。そして、この力は調圧弁４３の設定圧によって任意に変化させることができる。
【００２２】
以上の構成において、油圧シリンダ２１を駆動して移動板２４を高速度で上方に引き上げることにより、つまり、移動板２４を油圧シリンダ２１側に引き寄せることにより、図１にＨで示される助走区間の後、被試験体Ｗが移動側の圧盤２２と固定側の圧盤２３の間で挟み込まれ、衝撃圧縮荷重が付与される。このとき、被試験体Ｗに作用する衝撃圧縮荷重はロードセル３１により検出され、移動側の圧盤２２と固定側の圧盤２３との相対変位は変位計３２によって検出され、これらによって被試験体Ｗの衝撃圧縮特性を知ることができる。この試験中において、固定板２６はエアシリンダ４１により下向きに引き寄せられており、固定側の圧盤２３に作用する上向きへの力によりエアシリンダ４１内の圧力が調圧弁４３による設定圧力を越えたとき、このエアシリンダ４１内のエアがエアタンク４４内に逃げ、これによって固定板２６が上方に移動する。
【００２３】
以上の本発明の実施の形態における動作において特に注目すべき点は、移動側の圧盤２２を油圧シリンダ２１側に引き寄せることによって被試験体Ｗに衝撃圧縮荷重を加える点と、試験時に固定側の圧盤２３に作用する力がエアシリンダ４１による下方への引き寄せ力を越えたときに、固定側の圧盤２３を固定している固定板２６が上方に移動する点であり、これにより、試験時に油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａには引張荷重（応力）が作用することになり、従ってピストンロッド２１ａが座屈するおそれがなく、かつ、調圧弁４３の設定圧に対応する力を越えた力が固定側の圧盤２３並びにロードセル３１、更には被試験体Ｗに作用することを防止することができる。その結果、ロードセル３１や圧盤２２，２３等の治具を損傷させることがない。
【００２４】
ここで、以上の実施の形態においては、固定側の圧盤２３とベース１１との間にエアシリンダ４１を介在させて過負荷防止機構を構築したが、例えば圧縮荷重の作用の向きと逆向きの与圧を付与したバネとダンパーとを組み合わせた機構を過負荷防止機構とすることもできる。この場合、バネの与圧を越える力が作用したときにバネが変形して固定側の圧盤２３が変位し、ダンパーの緩衝作用とあいまって過大な圧縮力を吸収することができる。
【００２５】
また、以上の実施の形態においては、移動側の圧盤２２と油圧シリンダ２１の間に固定側の圧盤２３を配置することにより、ピストンロッド２１ａに引張荷重を作用させながら被試験体Ｗに圧縮荷重を加えることを可能としたが、例えばピストンロッドの径に比して最大負荷能力を小さく設定し、ピストンロッドの座屈を考慮する必要がなく、過負荷による治具やロードセルの損傷のみを考慮すればよい場合には、上記した各圧盤と油圧シリンダの位置関係は必ずしも必要ではない。
【００２６】
すなわち、図７にその要部構成例を示すように、試験機本体１のベース１１に先の例と同等のエアシリンダ４１とエア源４２、調圧弁４３およびエアタンク４４からなる過負荷防止機構を設けるとともに、そのエアシリンダ４１のピストンロッド４１ａに固定板２６並びにロードセル３１を介して固定側の圧盤２３を取り付ける一方、ベース１１に対して複数のコラム１２を介して固定されたヨーク１３には、負荷用の油圧シリンダ２１を固定し、その油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａには移動板２４を介して移動側の圧盤２２を取り付けている。
【００２７】
この構成において、油圧シリンダ２１により移動側の圧盤２２を下方に移動させることにより、つまり押し出すように移動させることにより、固定側の圧盤２３と移動側の圧盤２３の間の被試験体Ｗに衝撃圧縮荷重を加える。この場合、油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａには圧縮応力が作用するものの、先の例と同様に、固定側の圧盤２３に調圧弁４３の設定圧力に相当する力を越える圧縮力が作用したときにエアシリンダ４１のピストンが下方に変位してその衝撃圧縮力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す正面図と、電気的構成、油圧回路構成およびエア回路構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の負荷機構２０の拡大正面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の実施の形態の負荷機構２０の斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の構成図である。
【図８】従来の衝撃圧縮試験装置の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  試験機本体
１１  ベース
１２  コラム
１３  ヨーク
２  負荷機構
２１  油圧シリンダ
２１ａ  ピストンロッド
２２  移動側の圧盤
２３  固定側の圧盤
２４  移動板
２４ａ，２４ｂ  支持棒
２４ｃ，２４ｄ  ブッシュ
２５  移動部材
２６  固定板
２６ａ，２６ｂ  支持棒
２６ｃ，２６ｄ  ブッシュ
２７  固定部材
３１  ロードセル
３２  変位計
３４  制御装置
３５  油圧ユニット
３６  サーボバルブ
４１  エアシリンダ
４２  エア源                                                                    ４３  調圧弁
４４  エアタンク
Ｗ  被試験体
【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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