(57)【要約】【課題】  従来のバリア式（台車式）衝突試験機と同等の機能を有しながら、壁に対する衝突のエネルギ等を有効に逸らすことができ、もって大きな反力壁を設ける必要がなく、装置の小型化を達成して設置面積を小さくし、また、周囲への振動の伝達をも抑制することのできる衝撃試験機を提供する。【解決手段】  加速装置７および台車８を試験台２の上に搭載するとともに、その試験台２には台車８が衝突する壁体４を一体に形成し、その試験台２を、基礎Ｇに固定されたベース１に対して台車８の走行方向に移動可能とすることにより、台車８の加速時における反力および台車８の壁体４への衝突による力で試験台２をベース１上で移動させることで、台車８の加速時および衝突時の力を基礎Ｇに伝達することを抑制し、大掛かりな基礎工事を不要として設置面積を小さくすると同時に、衝突時の振動を周囲に伝わることを抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速装置により台車を加速して壁体に向けて走行させ、その台車が壁体に衝突することにより、これらのいずれかに保持された供試体に衝撃荷重を加える衝撃試験機において、  上記加速装置および台車が試験台上に搭載され、その試験台に上記壁体が一体に形成されているとともに、その試験台が、基礎に固定されたベースに対して上記台車の走行方向に移動可能に搭載されていることを特徴とする衝撃試験機。
【請求項２】
上記試験台とベースとの間に、当該試験台の移動方向への衝撃を緩和するためのダンパが介在配置されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃試験機。
【請求項３】
上記加速装置が油圧シリンダであることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃試験機に関し、更に詳しくは、台車を走行させて壁体に衝突させ、その台車と壁体の間の供試体に衝撃荷重を加えるタイプの衝撃試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車体各部の衝突特性を評価する試験として、従来、振子式衝突試験機やバリヤ式（台車式）衝突試験機が知られている（例えば非特許文献１参照）。
振子式衝突試験機は、図２に模式的に示すように、台車２１に供試体Ｗを取り付け、その供試体Ｗに対して振子２２を衝突させるものであり、振子２２の衝突によって台車２１は走行するが、その走行エネルギはストッパ２３によって受け止められて吸収される。
【０００３】
一方、バリヤ式（台車式）衝突試験機は、図３に模式的に示すように、台車３１に供試体Ｗを取り付け、その台車３１をウインチ３２によって高速で引っ張り、反力壁３３に衝突させる方式である。
【非特許文献１】神戸製鋼技法ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．３（２００２年１１月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、以上のような従来の衝突試験機のうち、振子式衝突試験機は、大掛かりな振子２１とそのスイングのための大きな空間が必要であり、全体としての装置が大型化するという問題がある。
【０００５】
また、バリヤ式（台車式）衝突試験機は、空間的には上記のような問題はないものの、反力壁３３が台車３１の衝突時のエネルギに耐える必要があり、そのため、大きな質量と寸法の反力壁３３を基礎に固定する必要があり、基礎を含めた設置面積が大きくなるばかりでなく、衝突時に周囲に大きな振動が伝わるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、従来のバリヤ式（台車式）衝突試験機と同等の機能を有しながら、壁に対する衝突のエネルギ等を有効に逸らすことができ、もって大きな反力壁を設ける必要がなく、装置の小型化を達成して設置面積を小さくすることができると同時に、周囲への振動の伝達をも抑制することのできる衝撃試験機の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の衝撃試験機は、加速装置により台車を加速して壁体に向けて走行させ、その台車が壁体に衝突することにより、これらのいずれかに保持された供試体に衝撃荷重を加える衝撃試験機において、上記加速装置および台車が試験台上に搭載され、その試験台に上記壁体が一体に形成されているとともに、その試験台が、基礎に固定されたベースに対して上記台車の走行方向に移動可能に搭載さ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、上記試験台とベースとの間に、当該試験台の移動方向への衝撃を緩和するためのダンパが介在配置されている構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記加速装置を油圧シリンダとすること（請求項３）が望ましい。
【００１０】
本発明は、台車が衝突する壁体を基礎に固定したものとせず、ベースに対して可動の試験台上に固定した構造とすることによって、衝突による反力を基礎に伝えないようにし、これにより反力壁の質量と寸法を従来の台車式のものに比して大幅に小さくすることを可能とするものである。またベースも比較的小さな質量と寸法で十分とするものである。
【００１１】
すなわち、台車を衝突させる壁体と、台車を加速する加速装置を、台車と共に共通の試験台上に搭載するとともに、その試験台をベースに対して台車の加速方向に移動可能に配置する。この構成において、加速装置で台車を加速する際にその反力により試験台が台車の加速の向きと逆向きに移動する。台車が壁体に衝突したときには、その反動により台車の加速の向き、つまり上記とは反対の向きに移動し、理想的にはこれらが相殺して台車の移動が止まる。台車の加速および台車の壁体への衝突による反力が試験台を移動させて基礎に伝わらず、よって従来のように大掛かりな基礎工事が不要となり、設置面積も小さくすることができると同時に、衝突時の振動が殆ど周囲に伝達されることがない。
【００１２】
ここで、従来のように固定された反力壁に台車を衝突させる場合と、可動の試験台上に固定した壁体に台車を衝突させる場合のエネルギ効率を比較したとき、試験台の質量を台車の質量に比して十分に大きくすることによって、後述するように殆ど同等とすることができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明のように、試験台とベースとの間にダンパを介在させることにより、試験台の移動量を抑制してコンパクトな装置構成を実現することができる。
【００１４】
そして、請求項３に係る発明のように、加速装置を油圧シリンダとすると、短い助走のもとに高速度で壁体に衝突させることができるという利点がある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、台車とその加速装置、および台車が衝突する壁体を、ベースに対して移動可能な試験台上に配置しているので、台車の加速時の反力および台車の壁体への衝突時の反力が試験台を互いに逆向きに移動させ、これらの反力が基礎に伝達することがなく、従って、従来の基礎に固定された反力壁に台車を衝突させる衝撃試験機に比して、基礎工事を簡素化して全体としての装置の設置面積を小さくすることができると同時に、衝突による振動が周囲に伝達することを抑制することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、ベースと試験台の間にダンパを介在させているので、試験台の移動量を少なくすることができ、装置をよりコンパクト化することが可能となる。
【００１７】
更に、請求項３に係る発明によれば、試験台を油圧シリンダで加速して短い助走のもとに台車を高速度に加速することができ、このことは、試験台の寸法を小さくすることに寄与することができ、装置を更にコンパクト化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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全体構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１９】
基礎Ｇに固定されたベース１上に、試験台２が複数のローラ２ａを介して載せられており、これにより、試験台２はベース１上で図中左右方向、つまり後述する台車８の走行方向と同じ方向に移動可能となっている。
【００２０】
ベース１の試験台２の移動方向前方および後方の端部には、それぞれ垂直のストッパ１ａ，１ｂが固定されており、これらの各ストッパ１ａ，１ｂと試験台２の移動方向前後端の間に、それぞれダンパ３ａ，３ｂが設けられている。
【００２１】
試験台２上には、壁体４が垂直に固定されており、この壁体４にロードセル５を介して供試体Ｗが装着される。この試験台２上にはまた、位置調整機構６ａにより壁体４に対する距離を調整することのできる調整台６が配置されており、その調整台６の上に加速装置７と台車８が載せられている。台車８は調整台６の上面に設けられたガイド６ｂに沿って図中左右方向に移動可能となっている。この台車８には衝撃治具８ａが装着されている。  
【００２２】
加速装置７は油圧シリンダ７ａをアクチュエータとし、この油圧シリンダ７ａの駆動により、台車８をガイド６ｂに沿って壁体４に向かう向きに加速することができる。油圧シリンダ７ａは、油圧源７ｂ、油タンク７ｃ、アキュムレータ７ｄおよびサーボバルブ７ｅを主体とする油圧回路によって駆動制御される。すなわち、制御装置９からの制御信号によりサーボバルブ７ｅの弁開度を制御することにより、油圧源７ｂから油圧シリンダ７ａに流入・流出する作動油流量を制御し、制御装置９にあらかじめ設定されている速度のもとに油圧シリンダ７ａを駆動制御して台車８を加速する。
【００２３】
制御装置９には、前記したロードセル５による試験力の検出信号と、油圧シリンダ７ａの変位を検出するストロークセンサ７ｆの出力、および台車８に取り付けられて試験台６に対する相対速度を検出するための速度センサ８ｂの出力が取り込まれ、これらの各出力は制御装置９に内蔵しているアンプおよびＡ−Ｄ変換器によりそれぞれ増幅およびデジタル化される。これらの各検出出力のうち、ストロークセンサ７ｆの出力をあらかじめ設定されている目標値にフィードバックすることにより、サーボバルブ７ｅの弁開度が制御される。また、これらの各検出出力のデジタル変換データはパーソナルコンピュータ１０に取り込まれ、所要のデータ処理に供される。
【００２４】
以上の本発明の実施の形態において、油圧シリンダ７ａにより台車８を加速することによって台車８を図中右方に走行させ、その先端部に装着されている衝撃治具８ａにより壁体４に取り付けられている供試体Ｗに衝撃荷重を加える。この動作において、油圧シリンダ７ａにより台車８を加速したとき、油圧シリンダ７ａには加速の反力が作用する。この反力によって試験台２がベース１上を図中左方に移動する。そして、台車８が供試体Ｗに衝突したときには、その力により試験台２はベース１上で右方への力を受ける。これらの加速時および衝突時に試験台２に作用する互いに反対の向きの力は、損失等を無視した理想的な計算によれば、運動量保存則により互いに等しくなり、台車８が供試体Ｗに衝突したときにこれらの力が相殺されて試験台２が停止する。
【００２５】
ただし、実際には各部の摩擦をはじめとする損失等により、上記した力はある程度相違したものとなり、衝突後に試験台２はある程度いずれかの向きに移動するが、試験台２とベース１のストッパ１ａ，１ｂとの間に介在しているダンパ３ａ，３ｂにより、その力は吸収されるとともに、試験台２の移動範囲を規制することができる。
【００２６】
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、台車８の加速時および台車８の供試体Ｗへの衝突時に、試験台２がベース１上を移動する点であり、これにより、加速の反力および衝突の衝撃力がベース１並びに基礎Ｇに対して殆ど伝わらず、従って、従来の基礎に固定された加速装置および壁体を設ける場合に比して、大掛かりな基礎工事が不要となって設置面積を小さくすることが可能となる。また、特に衝突時における振動が基礎Ｇに対して殆ど伝わらないため、その振動が周囲に伝達されることがない。
【００２７】
また、以上のように壁体４をベース１に対して移動可能とした場合においては、固定された壁体に台車を衝突させる従来のこの種の試験機に比して、衝突により壁体４が逃げる分だけ供試体Ｗに作用するエネルギは低下するが、この問題は、試験台２の質量を台車８の質量に比して大きくすることによって、殆どその影響を無くすることができる。すなわち、台車８の運動エネルギを供試体Ｗが全て吸収して、台車８が停止するとした場合、壁体を固定した従来の試験機においては、供試体Ｗによる吸収エネルギをＱ1 とすると、衝突時における台車８の速度をｖ、その質量をｍとしたとき、Ｑ1 ＝ｍｖ2 ／２となるのであるが、壁体４を形成した試験台２がベース１上を移動する本発明の実施の形態における供試体Ｗによる吸収エネルギＱ2 は、例えば試験台２の質量を台車８の質量の２０倍としたとき、摩擦等の損失を無視した場合、Ｑ2 ＝２０Ｑ1 ／２１となり、従来の固定された反力壁を用いる場合に対する差を小さくすることができ、
【００２８】
そして、以上の実施の形態においてもう一点注目すべき点は、加速装置７のアクチュエータを油圧シリンダ７ａとしている点であり、このような油圧シリンダ７ａにより台車８を加速する構成によれば、従来のウインチ等を加速装置として用いる場合に比して、短い助走のもとに台車８を高速度に加速できるという利点があり、この点においても、装置の小型化を達成することができる。
【００２９】
なお、以上の実施の形態においては、壁体４側に供試体Ｗを装着し、台車８側に衝撃治具８ａを取り付けた例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、供試体Ｗを台車８側に装着してもよい。また、ロードセル５についても台車８側に取り付けてもよいが、その場合、台車８の移動による慣性力がロードセル５に作用するため、可能であればロードセル５は壁体４側に取り付けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】振子式衝突試験機と称される従来の衝撃試験機の構成例を示す模式図である。
【図３】バリヤ式（台車式）衝突試験機と称される従来の衝撃試験機の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ベース
２  試験台
３ａ，３ｂ  ダンパ
４  壁体
５  ロードセル
６  調整台
６ｂ  ガイド
７  加速装置
７ａ  油圧シリンダ
７ｂ  油圧源
７ｅ  サーボバルブ
７ｆ  ストロークセンサ
８  台車
８ａ  衝撃治具
８ｂ  速度センサ
９  制御装置
１０パーソナルコンピュータ
Ｇ  基礎
Ｗ  供試体
【図１】
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【図２】
2006258477.tif 000004
【図３】
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