(57)【要約】【課題】  高応答サーボ弁を用いた電磁油圧制御方式等の複雑な油圧制御によらず、構造簡明で再現性のある任意の衝撃加速度を付加できる衝撃試験装置。【解決手段】  衝撃試験装置を、油圧源装置と、油圧源装置からの作動油で駆動されるピストンロッドを有するアクチュエータとを備え、ピストンロッドを前方に突き出し動作させた後急速に停止させることでピストンロッドに取り付けた試験体に衝撃加速度を与える衝撃試験装置であって、アクチュエータは、内部に段付円筒空間を備えたハウジングと、少なくとも一方の端部をハウジングから貫通して外部に出し試験体を取り付けハウジング内を摺動するピストンを備える前記ピストンロッドとを有し、ピストンロッドは段付円筒空間内にランド部を備え、ランド部はピストンロッドが所定のストローク前方へ突き出した後、段付円筒空間の前端側に設けられたオイルクッション室に突入するように構成した。【選択図】            図１
2006208094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧源装置と、同油圧源装置からの作動油で駆動されるピストンロッドを有するアクチュエータとを備え、同ピストンロッドを前方に突き出し動作させた後急速に停止させることで同ピストンロッドに取り付けた試験体に衝撃加速度を与える衝撃試験装置であって、
前記アクチュエータは、内部に段付円筒空間を備えたハウジングと、
少なくとも一方の端部を同ハウジングから貫通して外部に出し前記試験体を取り付け前記ハウジング内を摺動するピストンを備える前記ピストンロッドとを有し、
同ピストンロッドは前記段付円筒空間内にランド部を備え、同ランド部は同ピストンロッドが所定のストローク前方へ突き出した後、前記段付円筒空間の前端側に設けられたオイルクッション室に突入するように構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の衝撃試験装置において、
前記アクチュエータは弁内蔵型油圧シリンダであって、
前記段付円筒空間は、第１のチャンバと、互いに同軸同径で連続し前後摺動する前記ピストンで分けられる第２のチャンバおよび第３のチャンバと、隣り合う前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間に設けられ第２のチャンバより小径の内径を有する第１の小径部と、前記第３のチャンバの前方の第２の小径部を挟む第４のチャンバと、同第４のチャンバの前方に連続するオイルクッション室を備え、
前記ピストンロッドには前記第２チャンバ内に位置する弁体と前記第４のチャンバ内に位置する前記ランド部を備え、
前記弁体は、同ピストンロッドの後退に伴って前記第１の小径部に当接して同第１の小径部を閉じ、同ピストンロッドの前進に伴って同第１の小径部を開く第１の内蔵弁を同第１の小径部とともに形成し、
前記第２の小径部の内径は前記第４のチャンバより小径とし、
前記ランド部は前記第１の内蔵弁が閉じたとき前記第２の小径部を閉じ、前記内蔵弁が開くとき同第２の小径部を開く第２の内蔵弁を同第２の小径部とともに形成するとともに、同ランド部の外径は前記オイルクッション室内に嵌入可能に設定され、
前記第１のチャンバには高圧作動油を供給する油圧源装置を連通し、
前記第３のチャンバには切換弁を介して同切換弁の非作動時に同油圧源装置を連通し、且つ同切換弁はその作動時に同第３のチャンバを作動油排出系統に連通するように構成され、
前記第３のチャンバは前記第２の内蔵弁と前記第４のチャンバを介して前記作動油排出系統に連通するように構成され、
前記第１のチャンバと前記第３のチャンバとに共に高圧作動油が供給された状態で同第１のチャンバが前記ピストンロッドを前方へ押す力より同第３のチャンバが同ピストンロッドを後方へ押す力が大きくなるように設定されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載の衝撃試験装置において、
前記オイルクッション室は体積を変更して作動油の弾性を設定可能に構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項４】
請求項２に記載の衝撃試験装置において、
前記オイルクッション室は第３の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の衝撃試験装置において、前記アクチュエータは前記ピストンが所定のストローク以上前進したとき前記第２のチャンバを作動油排出系統に連通する逃し穴を備え、同逃し穴は前記第１の内蔵弁が閉じられた状態から前記ピストンが所定のストローク前進するまで同ピストンによって閉じられるように設定されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項６】
請求項５に記載の衝撃試験装置において、
前記第１のチャンバは第１の可変絞りを介して前記油圧源装置に連通してなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項７】
請求項５に記載の衝撃試験装置において、
前記第４のチャンバは第２の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項８】
請求項５に記載の衝撃試験装置において、
前記第１のチャンバと前記第３のチャンバは第４の可変絞りを介して接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の衝撃試験装置において、
前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングから突き出す側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の衝撃試験装置において、
前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングに引き込む側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試験体に衝撃加速度を付加する衝撃試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試験体に衝撃加速度を付加する試験を行うためには、図６に従来のサーボ弁制御油圧アクチュエータによる衝撃試験装置の概略構成を示すように、油圧アクチュエータ９０の外部に大流量のサーボ弁９１を設置し、サーボ弁用の制御装置９２によって油圧ポンプ９３、アキュムレータ９４等からなる油圧源装置９５との間で作動油の流入、流出量を制御し、ピストン９６を駆動し、ピストン９６の先端に試験体９７を取り付け、ピストン９６の高速駆動による突き出しまたは引き込みによって試験体９７に衝撃加速度を付加するか、図示しないが、試験体の落下または油圧アクチュエータによる放出を行い、弾性体に衝突させて衝撃加速度を得るのが一般的であった。
【０００３】
しかし、高応答サーボ弁と油圧アクチュエータの組み合わせによる電磁油圧制御方式は、複雑な波形の衝撃加速度を付加できることから、特開２０００−１７１３３９公報（特許文献１）に示されるような擬似地震試験装置等としての衝撃試験装置には有効であるが、サーボ弁はそれ自体が複雑な構造を持ち、コストの高いものであり、また、別途制御装置９２のコストも加わり装置全体のコストが高くなる問題があった。また、一般にサーボ弁は使用に際し調整に時間を要することが多く、オペレーション上の問題も誘起することが多かった。
【０００４】
一方、弾性体との衝突により衝撃加速度を得る方式では、再現性のある任意の加速度を得ることが難しく、また、加速度の範囲も限られたものとなる問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７１３３９公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高応答サーボ弁と油圧アクチュエータの組み合わせによる電磁油圧制御方式の複雑な油圧制御によらず、構造簡明で再現性のある任意の衝撃加速度を付加できる衝撃試験装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）から（１０）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。
【０００８】
（１）その第１の手段として、油圧源装置と、同油圧源装置からの作動油で駆動されるピストンロッドを有するアクチュエータとを備え、同ピストンロッドを前方に突き出し動作させた後急速に停止させることで同ピストンロッドに取り付けた試験体に衝撃加速度を与える衝撃試験装置であって、前記アクチュエータは、内部に段付円筒空間を備えたハウジングと、少なくとも一方の端部を同ハウジングから貫通して外部に出し前記試験体を取り付け前記ハウジング内を摺動するピストンを備える前記ピストンロッドとを有し、同ピストンロッドは前記段付円筒空間内にランド部を備え、同ランド部は同ピストンロッドが所定のストローク前方へ突き出した後、前記段付円筒空間の前端側に設けられたオイルクッション室に突入するように構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。
【０００９】
（２）第２の手段としては、第１の手段の衝撃試験装置において、前記アクチュエータは弁内蔵型油圧シリンダであって、前記段付円筒空間は、第１のチャンバと、互いに同軸同径で連続し前後摺動する前記ピストンで分けられる第２のチャンバおよび第３のチャンバと、隣り合う前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間に設けられ第２のチャンバより小径の内径を有する第１の小径部と、前記第３のチャンバの前方の第２の小径部を挟む第４のチャンバと、同第４のチャンバの前方に連続するオイルクッション室を備え、
前記ピストンロッドには前記第２チャンバ内に位置する弁体と前記第４のチャンバ内に位置する前記ランド部を備え、前記弁体は、同ピストンロッドの後退に伴って前記第１の小径部に当接して同第１の小径部を閉じ、同ピストンロッドの前進に伴って同第１の小径部を開く第１の内蔵弁を同第１の小径部とともに形成し、前記第２の小径部の内径は前記第４のチャンバより小径とし、前記ランド部は前記第１の内蔵弁が閉じたとき前記第２の小径部を閉じ、前記内蔵弁が開くとき同第２の小径部を開く第２の内蔵弁を同第２の小径部とともに形成するとともに、同ランド部の外径は前記オイルクッション室内に嵌入可能に設定され、前記第１のチャンバには高圧作動油を供給する油圧源装置を連通し、前記第３のチャンバには切換弁を介して同切換弁の非作動時に同油圧源装置を連通し、且つ同切換弁はその作動時に同第３のチャンバを作動油排出系統に連通するように構成され、
前記第３のチャンバは前記第２の内蔵弁と前記第４のチャンバを介して前記作動油排出系統に連通するように構成され、前記第１のチャンバと前記第３のチャンバとに共に高圧作動油が供給された状態で同第１のチャンバが前記ピストンロッドを前方へ押す力より同第３のチャンバが同ピストンロッドを後方へ押す力が大きくなるように設定されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。
【００１０】
（３）また、第３の手段として、第２の手段の衝撃試験装置において、前記オイルクッション室は体積を変更して作動油の弾性を設定可能に構成されてなることを特徴とする衝撃試験装置。
【００１１】
（４）第４の手段として、第２の手段の衝撃試験装置において、前記オイルクッション室は第３の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。
【００１２】
（５）第５の手段として、第２ないし第４のいずれかの手段の衝撃試験装置において、前記アクチュエータは前記ピストンが所定のストローク以上前進したとき前記第２のチャンバを作動油排出系統に連通する逃し穴を備え、同逃し穴は前記第１の内蔵弁が閉じられた状態から前記ピストンが所定のストローク前進するまで同ピストンによって閉じられるように設定されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。
【００１３】
（６）第６の手段として、第５の手段の衝撃試験装置において、前記第１のチャンバは第１の可変絞りを介して前記油圧源装置に連通してなることを特徴とする衝撃試験装置。
【００１４】
（７）第７の手段として、第５の手段の衝撃試験装置において、前記第４のチャンバは第２の可変絞りを介して前記作動油排出系統に接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。
【００１５】
（８）第８の手段として、第５の手段の衝撃試験装置において、前記第１のチャンバと前記第３のチャンバは第４の可変絞りを介して接続されてなることを特徴とする衝撃試験装置を提供する。
【００１６】
（９）第９の手段として、第１ないし第８のいずれかの手段の衝撃試験装置において、
前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングから突き出す側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。
【００１７】
（１０）第１０の手段として、第１ないし第８のいずれかの手段の衝撃試験装置において、前記一方の端部は、前記切換弁の作動によって前記ハウジングに引き込む側のピストンロッドの端部であることを特徴とする衝撃試験装置。
【発明の効果】
【００１８】
（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、衝撃試験装置を上記第１の手段のように構成したので、油圧駆動されるアクチュエータのピストンロッドを高速駆動してそのストロークで試験体を目的とする所定の速度になるまで急加速し、ピストンロッドのランド部をオイルクッション室に突入させて、オイルクッション室内の作動油が弾性圧縮され高圧となり、ピストンロッドを押し戻す力を発生させピストンロッドを急減速、停止させるので、試験体に衝撃加速度が加わり、所期の衝撃試験を行うことができ、高度な制御を要する大容量のサーボ弁とその制御装置が不要であり、アクチュエータを一旦条件に合わせて調節設定すれば、運転毎の調整も不要であり調整時間を浪費せず、構造簡明な衝撃試験装置となる。
【００１９】
（２）請求項２の発明によれば、衝撃試験装置を上記第２の手段のように構成したので、請求項１の発明の作用効果に加え、そのアクチュエータは、切換弁によりピストンに作用する作動油の圧力を切換えることによって、油圧源装置からの作動油の急速な供給を起こし、ピストンロッドの高速駆動が可能であり短距離で試験体に所定の速度を与えることができ、油圧シリンダ、ピストンが弁を内蔵する簡潔な構造で構成され、特に切換弁は作動油の出入の主流路に設けられるものではなくピストン作動のトリガーとして働くだけであるから大容量のものを要さず、高度な制御を要する大容量のサーボ弁とその制御装置も不要であり、また、高速駆動されるピストンロッドが、オイルクッション室とランド部とによりストローク限において急激に減速され、試験体に衝撃加速度を与えることができ所定の衝撃試験がおこなえる。したがって、電磁油圧制御を用いる複雑且つ高コストのアクチュエータを用いず、構造簡明なアクチュエータによる低コスト且つ安定した作動が得られる衝撃試験装置とすることができる。
【００２０】
（３）請求項３の発明によれば、衝撃試験装置を上記第３の手段のように構成したので、請求項２の発明の作用効果に加え、オイルクッション室の蓋部材の位置を予め調節することでオイルクッション室の容積を変更してオイルクッション室内の作動油の弾性を適切に設定し、試験体に与える衝撃加速度を調節設定できる。
【００２１】
（４）請求項４の発明によれば、衝撃試験装置を上記第４の手段のように構成したので、請求項２の発明の作用効果に加え、第３の可変絞りにより、オイルクッション部から作動油排出系統へ流出する作動油の流量を調節し、ピストンロッド減速時の加速度を調節することができ、試験体に与える衝撃加速度を調節設定できる。
【００２２】
（５）請求項５の発明によれば、衝撃試験装置を上記第５の手段のように構成したので、請求項２ないし請求項５のいずれかの発明の作用効果に加え、第１のチャンバ、第２のチャンバの高圧の作動油は、ピストンストロークが所定のストロークまで達した後にピストンの移動により開口した逃し穴から作動油排出系に流出し、第１チャンバ、第２チャンバ内の圧力は低下して加速を停止し、ピストンロッドは急激に減速し停止するので、より高速駆動と高加速度減速が可能となる。
【００２３】
（６）請求項６の発明によれば、衝撃試験装置を上記第６の手段のように構成したので、請求項５の発明の作用効果に加え、アクチュエータへ流入する作動油の流量を調節し、ピストンロッドが所定のストロークに達するまでに目的とする試験体の速度が得られるようにアクチュエータを設定できる。
【００２４】
（７）請求項７の発明によれば、衝撃試験装置を上記第７の手段のように構成したので、請求項５の発明の作用効果に加え、作動油の排出側に設けた第２の可変絞りによりアクチュエータから流出する作動油の流量を調節できるので、ピストンロッドが所定のストロークに達するまでに目的とする試験体の速度が得られるようにアクチュエータを設定できる。
【００２５】
（８）請求項８の発明によれば、衝撃試験装置を上記第８の手段のように構成したので、請求項５の発明の作用効果に加え、第１のチャンバと第３のチャンバの間に設けた第４の可変絞りによりピストンロッド加速時の出力を調節することができるため、試験体の重量等負荷条件に応じたピストンロッドの突き出し力を設定できる。
【００２６】
（９）請求項９の発明によれば、衝撃試験装置を上記第９の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項８のいずれかの発明の作用効果に加え、高速突き出し動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点がある。
【００２７】
（１０）請求項１０の発明によれば、衝撃試験装置を上記第１０の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項８のいずれかの発明の作用効果に加え、高速引き込み動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を実施するための衝撃試験装置の最良の形態として、以下に実施例１および実施例２を説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１から図４に基づき、本発明の実施例１に係る衝撃試験装置を説明する。図１は、本実施例の衝撃試験装置のアクチュエータの縦断面を油圧源装置等と共に示す構成説明図、図２から図４は本実施例のアクチュエータの動作説明図であり、図２は初期状態、図３はピストン駆動開始後オイルクッション室突入前、図４はオイルクッション室突入後を示す。
【００３０】
図１に示すように、本実施例の衝撃試験装置１０１は、油圧源装置１０から供給される作動油によって高速駆動されるピストンロッド５を有するアクチュエータ１を備えるものであり、ピストンロッド５を最も引き込んだ状態で、ピストンロッド５の前端部５ｂに試験体５０を取り付けた状態から、ピストンロッド５を高速駆動して突き出し、そのストロークで試験体５０が所定の速度に至るように急加速して、しかる後、後述のようにピストンロッド５に設けられたランド部５ｄがオイルクッション室４に突入すると、オイルクッション室４内の作動油が弾性圧縮され高圧となり、ピストンロッド５を押し戻す力を発生させピストンロッド５を急減速、停止させるので、試験体５０に衝撃加速度が加わり、所期の衝撃試験を行うことができる。
【００３１】
本実施例の衝撃試験装置１０１のアクチュエータ１は弁内蔵型油圧シリンダであり、ハウジング２内の段付円筒空間３がその中心線Ｘに沿ってヘッド側から前方に向けて同軸に第１〜第４チャンバ３ａ〜３ｄ、オイルクッション室４の順に形成されており、オイルクッション室４側からは段付円筒空間３に同軸にピストンロッド５の後端部（図中、左端部）５ａが挿入され、前端部（図中、右端部）５ｂ（本実施例における本発明の「一方の端部」）がオイルクッション室４から貫通して外部に出ており、ピストンロッド５の前端部５ｂには衝撃加速度を与える対象である試験体５０を固定する。
【００３２】
試験体５０は衝撃的な加速度によって張力、あるいは圧縮力を与えて試験するもの（例えば、自動車部品等）であれば特に限定されず、直接、あるいは負荷力方向に合わせた適宜のブラケット、枠体等を介してピストンロッド５に固定され、さらに弾性部材、慣性力を負荷するための重錘などを加える等、目的に合わせて構成される。
【００３３】
なお、本明細書、特許請求の範囲、要約書においては、ピストンロッド５が高速駆動され突き出しをする以前に引き込む方向（図中、左側）を「後」、ピストンロッド５が高速駆動され突き出しをする方向（図中、右側）を「前」と記載する。
【００３４】
第１チャンバ３ａと第２チャンバ３ｂの間には、第１チャンバ３ａ、第２チャンバ３ｂより小径の内径ｄ１の第１小径部６（本実施例における本発明の「第１の小径部」）がハウジング２側から設けられ、第２チャンバ３ｂ側からピストンロッド５の後端部５ａに設けられた弁体７ａが当接し、第１小径部６が弁座をなすことで、第１内蔵弁７（本実施例における本発明の「第１の内蔵弁」）を形成している。
【００３５】
第２チャンバ３ｂと第３チャンバ３ｃは同軸、同内径ｄ２で連続しており、挿入されたピストンロッド５の後端部５ａ近くに設けられたピストン５ｃの外周が内周面に摺接し、その後側、前側を第２チャンバ３ｂと第３チャンバ３ｃとに分けている。
【００３６】
また、第３チャンバ３ｃと第４チャンバ３ｄとの間には、ハウジング２側から第３チャンバ３ｃ及び第４チャンバ３ｄよりも小径の内径ｄ３の第２小径部８（本実施例における本発明の「第２の小径部」）が設けられ、ピストンロッド５が間隙を有して挿通している。第４チャンバ３ｄ内には、ピストン５ｃより前方のピストンロッド５に設けられたランド部５ｄが位置し、弁体７ａが第１小径部６に当接して第１内蔵弁７を閉じるときランド部５ｄの後部が第２小径部８に当接するか嵌入し第２小径部８を閉じるように構成され、第２小径部８が弁座、ランド部５ｄが弁体として働く第２内蔵弁９（本実施例における本発明の「第２の内蔵弁」）が形成される。
【００３７】
第４チャンバ３ｄの前方には、ランド部５ｄが突入することによりピストンロッド５の突き出しを急減速させるオイルクッション室４が連なるが、オイルクッション室４の入口４ａの内径ｄ４はランド部５ｄが嵌入可能に設定される（ランド部外径ｄ５≦入口内径ｄ４）。また、オイルクッション室４の前端側はピストンロッド５を挿通する蓋部材４ｂで閉じられるが、蓋部材４ｂはハウジング２に対して螺合または締め付け部材等適宜な手段で取り付けられ中心線Ｘ方向に位置を移動して設定できるようにしてあり、オイルクッション室４の容積を調節して設定可能としている。
【００３８】
第１チャンバ３ａには、油圧ポンプ１１とアキュムレータ１２を備え高圧作動油を供給する油圧源装置１０が、閉止弁１３、第１可変絞り１４を介して連通し、油圧源装置１０はまた、切換弁１５を介して第３チャンバ３ｃに連通する。アキュムレータ１２は単に油圧の脈動を平滑化するだけではなく、アクチュエータ１の高速突き出し等高速駆動の際に高圧作動油の大流量供給を行うための作動油供給源となる。油圧ポンプ１１はアキュムレータ１２への蓄圧用として働く。また、第１可変絞り１４は、アクチュエータ１へ流入する作動油の流量を調節する。
【００３９】
切換弁１５はピストン５ｃ駆動時のトリガーの役割を果たすものであり、図１に示す非作動位置において油圧源装置１０と第３チャンバ３ｃとを連通し、作動位置においては油圧源装置１０と第３チャンバ３ｃとの連通を閉じ、第３チャンバ３ｃを作動油排出系統、すなわちタンク１６への排油管１７に連通する。また、第２チャンバ３ｂにはドレン配管１８が設けられる。
【００４０】
第４チャンバ３ｄは、第２可変絞り１９、閉止弁２０を介してタンク１６への排油管１７に連通し、第２可変絞り１９はアクチュエータ１から流出する作動油の流量を調節する。オイルクッション室４は、第３可変絞り２１、閉止弁２０を介してタンク１６への排油管１７に連通し、第３可変絞り２１はオイルクッション室４にランド部５ｄが突入した際のピストンロッド５の減速を調節する。
【００４１】
２２は段付円筒空間３に開口する逃し穴であり、図２で後述するアクチュエータ１の高速突き出し動作前の初期状態、図３で後述するピストン駆動開始後オイルクッション部突入前において、ピストン５ｃに塞がれる位置に設けられ、排油管１７を介してタンク１６に連通しており、図４で後述するようにピストンストロークが所定のストロークまで達した際に第２チャンバ３ｂをタンク１６への排油管１７に連通して、油圧源装置１０から第１チャンバ３ａ、第２チャンバ３ｂに送り込まれた作動油をアクチュエータ１外部に逃がし、ピストンロッド５の加速を止めるものである。なお、タンク１６と油圧ポンプ１１とを結ぶ図示しない作動油循環系統を設けてもよい。
【００４２】
２３はチャンババイパスであり、第１チャンバ３ａと第３チャンバ３ｃとを第４可変絞り２４、閉止弁２５を介して連通し、第４可変絞り２４はピストンロッド５加速時の出力を調節する。
【００４３】
以上のように構成された本実施例のアクチュエータ１の作動を、図１を参照し、図２〜図４により説明する。本実施例のアクチュエータ１の作動は、（ｉ）図２に示す初期状態（ピストン停止状態）、（ｉｉ）図３に示すピストン駆動開始後／オイルクッション室突入前、（ｉｉｉ）図４に示すオイルクッション室突入後の３段階に分けられる。
【００４４】
（ｉ）非稼動状態では図１中の閉止弁１３、２０、２５は閉じているが、稼動にあたり初期状態では、閉止弁１３、２０、２５を開き、切換弁１５は非作動状態となっている。図２に示すように、油圧源装置１０からの高圧作動油が第１チャンバ３ａと第３チャンバ３ｃに送り込まれ、同圧の高圧部（図中ハッチング部）となっており、第２チャンバ３ｂ、第４チャンバ３ｄ、オイルクッション室４内の作動油は低圧となっている。第１内蔵弁７においてピストンロッド５はその後端部５ａの弁体７ａで第１小径部６の内径ｄ１の円面に第１チャンバ３ａから前方（図中右方向）への高圧を受け、第３チャンバ３ｃにおいては、直径ｄ２のピストン５ｃで後方（左方向）への高圧、ランド部５ｄで第２小径部８の内径ｄ３の円面に前方（右方向）への高圧を受ける。
【００４５】
したがって、ｄ１２＜（ｄ２２−ｄ３２）の条件を満たす場合は、（第１チャンバ３ａがピストンロッド５を前方（右方向）へ押す力）＜（第３チャンバ３ｃがピストンロッド５を後方（左方向）へ押す力）となるため、ピストンロッド５は後方（左方向）に押し付けられ、弁体７ａが第１小径部６と当接し第１内蔵弁７が閉じ、動かない状態となる。また、その状態においてはランド部５ｄが第２小径部８と当接または嵌合し第２内蔵弁９が閉じている。
【００４６】
本実施例のアクチュエータ１は、ｄ１２＜ｄ２２−ｄ３２の条件を満たすように設定しており、初期状態（ピストン停止状態）においては第１内蔵弁７、第２内蔵弁９が閉じ、安定して停止状態を維持する。
【００４７】
（ｉｉ）アクチュエータ１を作動させ、ピストンロッド５の高速駆動、すなわち高速突き出しを行う時は、切換弁１５を作動させて作動状態に切り換える。図３に示すように、第３チャンバ３ｃ内の作動油が切換弁１５を経由してタンク１６に排出されるにつれ、第３チャンバ３ｃの圧力が降下し、その結果ピストン５ｃが前方に動き出すと、第１内蔵弁７が開き、第１チャンバ３ａから第２チャンバ３ｂに高圧の作動油が一気に流れ込み（図中ハッチング部）、ピストン５ｃを前方（右方向）に急加速する。
【００４８】
また同時に、ランド部５ｄも前方（右方向）に移動するので第２内蔵弁９も開き、第３チャンバ３ｃと第４チャンバ３ｄが連通し、第３チャンバ３ｃの作動油は第４チャンバ３ｄに流入して、第２可変絞り１９を介してタンク１６へ排出され、すなわち、第３チャンバ３ｃは第２内蔵弁９、第４チャンバ３ｄを介して作動油排出系統に連通し、さらに第３チャンバ３ｃ内の圧力は一気に低下するのでピストン５ｃは第２チャンバ３ｂの高圧を受けてピストンロッド５を高速で前方（右方向）に突き出す作動を行い、試験体５０に所定の速度を与えることになる。
【００４９】
なお、第１可変絞り１４により、油圧源装置１０から第１チャンバ３ａへ流入する作動油の流量を調節し、第２可変絞り１９により第４チャンバ３ｄから作動油排出系統に流出する作動油の流量を調節し、試験体５０に与える速度を設定できる。また、第４可変絞り２４により第１チャンバ３ａから第３チャンバ３ｃへの作動油のバイパス量を調節してピストンロッド５加速時の出力を調節することができる。
【００５０】
（ｉｉｉ）さらに、図４に示すように、ランド部５ｄがオイルクッション室４に突入すると、オイルクッション室４内の作動油が弾性圧縮され高圧となり（図中、ハッチング部）、ピストンロッド５を押し戻す力を発生させピストンロッド５を急減速、停止させ、試験体に衝撃加速度を与え、所期の衝撃試験を行うことができる。
【００５１】
そのときのオイルクッションの作用は、オイルクッション室４の蓋部材４ｂの位置を予め調節することでオイルクッション室４の容積を変更してオイルクッション室４内の作動油の弾性を適切に設定できる。
【００５２】
一方、第１チャンバ３ａ、第２チャンバ３ｂの高圧の作動油は、ピストン５ｃの移動により開口した逃し穴２２からタンク１６に流出し、第１チャンバ３ａ、第２チャンバ３ｂ内の圧力は低下してピストンロッド５への加速を停止し、ピストンロッド５はオイルクッション室４とランド部５ｄの作用をあいまって急激に減速し停止する。
【００５３】
なお、このとき、第３可変絞り２１により、オイルクッション部４から作動油排出系統へ流出する作動油の流量を調節し、ピストンロッド５減速時の加速度を調節することができる。
【００５４】
したがって、本実施例のアクチュエータ１によれば、切換弁１５によりピストン５ｃに作用する作動油の圧力を切換えることにより、油圧源装置１０からの作動油の急速な供給を起こし、ピストンロッド５の高速駆動が可能であり短距離で試験体５０に所定の速度を与えることができ、油圧シリンダ、ピストンが弁を内蔵する簡潔な構造で構成され、油圧源装置１０とを結ぶ必要な弁装置は、通常の閉止弁、切換弁、可変絞り等で構成することができる。すなわち、高流量の作動油供給系統は、閉止弁１３、第１可変絞り１４、で構成され、高流量の作動油排出系統は逃し穴２２、及び閉止弁２０、第２可変絞り１９、排油管１７、タンク１６で構成され、特に切換弁１５は作動油の出入の主流路に設けられるものではなくピストン５ｃ作動のトリガーとして働くだけであるから大容量のものを要さず、高度な制御を要する大容量のサーボ弁とその制御装置も不要であり、一旦条件に合わせて調節設定すれば、運転毎の調整も不要であり調整時間を浪費せず、構造簡明で高応答、高速動作が可能なアクチュエータ１となる。
【００５５】
また、高速駆動されるピストンロッド５が、オイルクッション室４とランド部５ｄとによりストローク限において急激に減速され、一方、第１チャンバ、第２チャンバの高圧の作動油は、ピストンストロークが所定のストロークまで達した後にピストン５ｃの移動により開口した逃し穴２２から作動油排出系に流出し、第１チャンバ、第２チャンバ内の圧力は低下して加速を停止し、ピストンロッドは急激に減速し停止するので、高速駆動と高加速度減速が可能となり、試験体５０に衝撃加速度を与えることができ所定の衝撃試験がおこなえる。その際、オイルクッション室４からの作動油の排出側に設けた第３可変絞り２１によりピストンロッド５減速時の加速度を調節することがでる。また、高応答、高速駆動に併せオイルクッションにより設定された減速を行うので、アクチュエータ１に衝撃による支障を与えることも防止できる。
【００５６】
また、油圧源装置１０との間に設けた第１可変絞り１４により、アクチュエータ１へ流入する作動油の流量を調節し、作動油の排出側に設けた第２可変絞り１９によりアクチュエータ１から流出する作動油の流量を調節できるので、ピストンロッド５が所定のストロークに達するまでに目的とする試験体５０の速度が得られるようにアクチュエータ１を設定でき、また、第１チャンバ３ａと第３チャンバ３ｃの間に設けた第４可変絞り２４によりピストンロッド５加速時の出力を調節することができるため、試験体５０の重量等負荷条件に応じたピストンロッド５の突き出し力を設定できる。
【００５７】
したがって、高応答、高速駆動、高加速度減速停止可能なアクチュエータが求められる衝撃試験装置において、構造簡明でサーボ弁、高度の制御装置等を要さず、低設備コスト、低メンテナンスコストのアクチュエータ１となり、衝撃試験装置１０１を、所期の目的に合致した、電磁油圧制御を用いる複雑且つ高コストのアクチュエータを用いず、構造簡明なアクチュエータによる低コスト且つ安定した作動が得られる衝撃試験装置１０１とすることができる。
【実施例２】
【００５８】
次に、図５に基づき本発明の実施例２に係る衝撃試験装置１０１′を説明する。図５は本実施例の衝撃試験装置のアクチュエータの縦断面を油圧源装置等と共に示す構成説明図である。
【００５９】
本実施例の衝撃試験装置１０１′は、ピストンロッド５′の前端部５ｂ′を、ハウジング２のオイルクッション室４から貫通して外部に出す代わりに、後端部５ａ′（本実施例における本発明の「一方の端部」）を、第１チャンバ３ａ側からハウジング２を貫通して外部に出したものであり、その他の構成は上記実施例１と同じであるが、第１内蔵弁７′（本変形例における本発明の「内蔵弁」）を構成する弁体７ａ′はピストンロッド５′の後端部５ａ′ではなく途中に設けられる。また、オイルクッション室４の蓋部材４ｂ′はピストンロッド５′の挿通孔を有しない。
【００６０】
切換弁１５の作動によってピストンロッド５′は前述の実施例１と同様に前方（図中、右方）に高速駆動され、外部に出て試験体５０を取り付けた後端部５ａ′は高速引き込み動作を行い、オイルクッション室４とランド部５ｄの作用で急激に減速されて試験体５０に衝撃加速度を与え、逃し穴２２の作用も加わり急停止する。したがって、上記図１〜図４に示す実施例１の場合、ハウジング２の外部に出たピストンロッド５の前端部５ｂに高速突き出しを利用する試験体５０が設けられ、高速突き出し動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点があるが、本実施例２の場合、ハウジング２の外部に出たピストンロッド５′の後端部５ａ′に高速引き込みを利用する試験体５０が設けられ、高速引き込み動作後の急激な減速停止による衝撃加速度を利用するケースにおいて配置位置、設置上等の利点があり、その他の作用効果は同様である。
【００６１】
以上、本発明を図示の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る衝撃試験装置のアクチュエータの縦断面を油圧源装置等と共に示す構成説明図である。
【図２】実施例１のアクチュエータの動作説明図であり、初期状態を示す。
【図３】実施例１のアクチュエータの動作説明図であり、ピストン駆動開始後オイルクッション室突入前の状態を示す。
【図４】実施例１のアクチュエータの動作説明図であり、オイルクッション室突入後の状態を示す。
【図５】本発明の実施例２に係る衝撃試験装置のアクチュエータの縦断面を油圧源装置等と共に示す構成説明図である。
【図６】従来のサーボ弁制御油圧アクチュエータによる衝撃試験装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
１            アクチュエータ
２            ハウジング
３            段付円筒空間
３ａ          第１チャンバ
３ｂ          第２チャンバ
３ｃ          第３チャンバ
３ｄ          第４チャンバ
４            オイルクッション室
４ａ          入口
４ｂ、４ｂ′  蓋部材
５、５′      ピストンロッド
５ａ、５ａ′  後端部
５ｂ、５ｂ′  前端部
５ｃ          ピストン
５ｄ          ランド部
６            第１小径部
７、７′      第１内蔵弁
７ａ、７ａ′  弁体
８            第２小径部
９            第２内蔵弁
１０          油圧源装置
１１          油圧ポンプ
１２          アキュムレータ
１３          閉止弁
１４          第１可変絞り
１５          切換弁
１６          タンク
１７          排油管
１８          ドレン配管
１９          第２可変絞り
２０          閉止弁
２１          第３可変絞り
２２          逃し穴
２３          チャンババイパス
２４          第４可変絞り
２５          閉止弁
５０          試験体
１０１        衝撃試験装置
１０１′      衝撃試験装置
【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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