(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象である試験体に負荷をかける負荷付与装置と、負荷を付与するための駆動力を発生し負荷付与装置に伝達する駆動伝達装置と、付与する負荷を計測する負荷計測装置と、負荷付与装置、駆動伝達装置及び負荷計測装置を配置するフレームと、を備えた小型動的疲労試験装置であって、
負荷付与装置は、可動側フックと、受動側フックと、偏芯カムと、を備えており、
駆動伝達装置は、モータと、偏芯カムを回転する回転軸と、モータの回転を回転軸に伝達する歯車機構と、を備えており、
負荷計測装置は、受動側フックと受動側フックに対して不動なロードセル取付板の間に設けられたロードセル、を備えており、
駆動伝達装置によって偏芯カムを回転し、可動側フックと受動側フックの間に装架された試験体に、圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与するとともに、ロードセルに、可動側フック及び受動側フックを介して圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与し、ロードセルによって負荷を計測する構成であることを特徴とする小型動的疲労試験装置。
【請求項２】
可動側フックは、凹字型の本体部と、本体部の開口側において互いに向き合うように突出した一対のフック部と、を有し、
受動側フックは、凹字型の本体部と、本体部の開口側において互いに向き合うように突出した一対のフック部と、を有し、
可動側フックの一対のフック部と受動側フックの一対のフック部は、互いに対向するようにテーブル上に配置されており、
試験体は、第１のプレートと第２のプレートの間に挟着されたものが使用され、
試験体の可動側フックと受動側フックの間への装架において、第１のプレートは、偏芯カムのカム面に当接し、かつ可動側フックの一対のフック部に係合可能となり、第２のプレートは、受動側フックの一対のフック部に係合可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の小型動的疲労試験装置。
【請求項３】
受動側フックは、その本体部に規制用ボルトが螺着され、規制用ボルトの先端は第２のプレートに対向して当接可能な構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の小型動的疲労試験装置。
【請求項４】
歯車機構は、モータ出力軸に固定された円筒ウォームと、回転軸に固定されたウォームホイールと、備えた構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の小型動的疲労試験装置。
【請求項５】
フレームは、基台と、基台上に起立した支柱と、支柱で基台の上方に水平に支持されたテーブルと、を備え、
負荷付与装置は、テーブル上に配置されており、可動側フック及び受動側フックはテーブル上で移動可能であり、
ロードセル取付板は、テーブル上に固定されており、
駆動伝達装置は、基台上に配置され、回転軸は、基台上からテーブル上方に垂直に延びている構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の小型動的疲労試験装置。
【請求項６】
試験体は、防水材、シーリング材又は建築用仕上げ材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の小型動的疲労試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型動的疲労試験装置に関し、特に防水材、シーリング材、建築用仕上げ材等のような建築材料の耐久性評価をするために、繰り返し荷重から成る負荷を試験体に付与して劣化試験を行うための建築材料の小型動的疲労試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築材料の耐久性評価には、気象劣化（熱、水分、紫外線等による劣化）と、繰返し変形疲労を複合した劣化試験を実施する必要がある。従来、防水材の耐久性試験として、防水材分野における建築用仕上材疲労試験機が知られている。
【０００３】
例えば、シーリング材の劣化試験装置として、試験体に変形を与える駆動源として形状記憶バネの温度変化を利用して、繰返し変形疲労を与え劣化試験装置が公知である（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、従来、各種の材料の耐久性評価を行うために、いろいろな試験機が知られているが、その多くは、駆動源として油圧を利用している。例えば、疲労試験機、材料試験機として、油圧による駆動を利用し試験片に繰り返し負荷を付与する試験機が公知である（特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０１８７４２号公報
【特許文献２】特開平５−６０６６８号公報
【特許文献３】特開平９−６１３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているシーリング材の劣化試験装置は、複合劣化試験も可能であるが、繰返し変形疲労を負荷可能な形状記憶バネの温度使用領域が、３０〜９０℃程度であり３０℃以下の低温負荷が不可能である。
【０００７】
また、変形を与える動力源となるエネルギーが温度変化であるため、温度条件が変化する屋外環境下では繰返し変形疲労を一定変形量、一定速度で負荷できず、汎用性のない限られた条件下のみで実施可能である。そして、強度の高い防水材の場合、形状記憶バネでは負荷できない。
【０００８】
ところで、前記したとおり油圧を利用している試験機は、従来、多くの疲労試験機で使用されているが、駆動源としては、油圧装置を必要とするので、試験機全体が複雑で、大型となり、コストも高くなる。
【０００９】
従って、いろいろな気象環境（実験室等の模擬気象環境、現地の実気象環境）下で試験するために、持ち運ぶことは困難で、気象劣化の複合劣化試験をするには適切ではない。また、コスト的にも手軽に入手し難いという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決することを目的とし、防水材のような建築材料等の耐久性を総合的に評価するために、屋外暴露試験（実環境劣化）から促進劣化試験（人工劣化）に至るまで広範囲な条件で試験可能な複合劣化試験に資する小型動的疲労試験装置を実現することを課題とする。
【００１１】
建築材料の小型動的疲労試験装置について実現するべき、より具体的な課題を挙げると次のとおりである。
（１）防水材の気象劣化と繰返し変形疲労の様々な複合劣化試験が可能であること。
（２）手で持ち運び可能とし、国内外で試験可能とするために、手のひらサイズ程度に、小型化、軽量化、携帯型とするとともに、従来の試験装置よりコスト削減を図ること。
【００１２】
（３）次のような試験性能を備えていること。
ア．試験体の変形量、変形速度制御については、繰返し変形疲労を決められた変形量で負荷でき、低速〜高速まで速度制御可能とすること。
イ．耐荷重については、高強度の防水材でも疲労変形可能な耐力を持つこと。
ウ．広い温度範囲の温度環境下でもでも使用可能とし、特許文献１等では使用しにくかった３０℃以下の温度環境下でも駆動可能とすること。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するために、試験対象である試験体に負荷をかける負荷付与装置と、負荷を付与するための駆動力を発生し負荷付与装置に伝達する駆動伝達装置と、付与する負荷を計測する負荷計測装置と、負荷付与装置、駆動伝達装置及び負荷計測装置を配置するフレームと、を備えた小型動的疲労試験装置であって、負荷付与装置は、可動側フックと、受動側フックと、偏芯カムと、を備えており、駆動伝達装置は、モータと、偏芯カムを回転する回転軸と、モータの回転を回転軸に伝達する歯車機構と、を備えており、負荷計測装置は、受動側フックと受動側フックに対して不動なロードセル取付板の間に設けられたロードセル、を備えており、駆動伝達装置によって偏芯カムを回転し、可動側フックと受動側フックの間に装架された試験体に、圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与するとともに、ロードセルに、可動側フック及び受動側フックを介して圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与し、ロードセルによって負荷を計測する構成であることを特徴とする小型動的疲労試験装置を提供する。
【００１４】
可動側フックは、凹字型の本体部と、本体部の開口側において互いに向き合うように突出した一対のフック部と、を有し、受動側フックは、凹字型の本体部と、本体部の開口側において互いに向き合うように突出した一対のフック部と、を有し、可動側フックの一対のフック部と受動側フックの一対のフック部は、互いに対向するようにテーブル上に配置されており、試験体は、第１のプレートと第２のプレートの間に挟着されたものが使用され、試験体の可動側フックと受動側フックの間への装架において、第１のプレートは、偏芯カムのカム面に当接し、かつ可動側フックの一対のフック部に係合可能となり、第２のプレートは、受動側フックの一対のフック部に係合可能となるように構成されていることが好ましい。
【００１５】
受動側フックは、その本体部に規制用ボルトが螺着され、規制用ボルトの先端は第２のプレートに対向して当接可能な構成であることが好ましい。
【００１６】
歯車機構は、モータ出力軸に固定された円筒ウォームと、回転軸に固定されたウォームホイールと、備えた構成であることが好ましい。
【００１７】
フレームは、基台と、基台上に起立した支柱と、支柱で基台の上方に水平に支持されたテーブルと、を備え、負荷付与装置は、テーブル上に配置されており、可動側フック及び受動側フックはテーブル上で移動可能であり、ロードセル取付板は、テーブル上に固定されており、駆動伝達装置は、基台上に配置され、回転軸は、基台上からテーブル上方に垂直に延びている構成であることが好ましい。
【００１８】
試験体は、一例として、防水材、シーリング材又は建築用仕上げ材である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る小型動的疲労試験装置によると、次のような効果が生じる。
（１）防水材の耐久性を総合的に評価するために、屋外暴露試験（実環境劣化）から促進劣化試験（人工劣化）に至るまで広範囲な条件で試験可能な複合劣化試験に使用できる。
【００２０】
（２）モータとカムの機構を利用したシンプルな駆動源を利用したので、装置全体の構造が簡単となり従来の試験装置よりコスト削減を図ることが可能となるとともに、手のひらサイズ程度に小型化、軽量化、携帯型することができ、国内外に手で持ち運んで、試験可能となった。
【００２１】
（３）駆動源としてモータを利用した構造としたので、試験体の変形量、変形速度制御については、繰返し変形疲労を決められた変形量で安定して負荷でき、低速〜高速まで速度制御可能となった。
【００２２】
モータとカムの機構を利用した構造としたので、広い温度範囲の温度環境下でもでも使用可能とし、特許文献１等では使用しにくかった３０℃以下の温度環境下でも駆動可能なり、しかも耐荷重については、高強度の防水材でも疲労変形可能な耐力を持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る小型動的疲労試験装置の実施例の平面図を示す図である。
【図２】上記実施例の小型動的疲労試験装置の図１のＡ−Ａ断面図を示す。
【図３】上記実施例の小型動的疲労試験装置の側面図を示す。
【図４】上記実施例の駆動伝達装置の歯車機構を示す図であり、（ａ）は図３のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図３の要部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係る小型動的疲労試験装置を実施するための実施の形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
【００２５】
本発明に係る建築材料の小型動的疲労試験装置は、建築材料の耐久性評価をするために、建築材料に繰り返し荷重を負荷して劣化試験を行う装置であり、建築材料としては、例えば、防水材、シーリング材、コーキング材、建築用仕上げ材等である。試験体の形状としては、塊状（外形が直方体等）、帯状、膜状、板状等のいろいろな態様がある。
【実施例】
【００２６】
本発明に係る小型動的疲労試験装置の実施例を図１〜４において説明する。小型動的疲労試験装置１は、図１〜図３に示すように、フレーム２と、疲労試験の対象である防水材等の試験体３に負荷をかける負荷付与装置６と、負荷をかけるための駆動力を発生し負荷付与装置６に伝達する駆動伝達装置７と、付与する負荷の大きさ、回数、間隔及び時間を含む負荷の内容を計測する負荷計測装置８と、を備えている。
【００２７】
フレーム２は、図２、図３に示すように、基台１１と、基台１１上に起立した４本の支柱１２と、支柱１２を介して水平に支持されたテーブル１３と、を備えている。本明細書では、説明の都合上、図１において、上側を前方とし、下側を後方とし、前方に向かって左右を左右方向とする。
【００２８】
負荷付与装置６と負荷計測装置８は、テーブル１３上に配置されている。負荷計測装置８は、テーブル１３の前方に配置され、負荷付与装置６は負荷計測装置８に対して後方に配置されている。駆動伝達装置７は、主に基台１１上に配置されている。
【００２９】
負荷付与装置６は、図１に示すように、可動側フック１６と、受動側フック１７と、偏芯カム１８と、を備えている。
【００３０】
可動側フック１６は、本体部２１と一対のフック部２２とから成る。本体部２１は、左右の側部２３と、左右の側部２３を橋絡する後部２４とから成り、図１に示すように平面視で凹字型に形成されている。一対のフック部２２は、本体部２１の開口側、即ち本体部２１の左右の側部２３の間の開口側において互いに向き合うように左右に突出するように形成されている。
【００３１】
本体部２１の左右の側部２３には、それぞれ互いに先端が向き合うように左右の定置用ボルト２８が螺着されている。定置用ボルト２８は、後記するが、試験体３を挟持する第１のプレート２９を側方から締め付けて定置する機能を有する。
【００３２】
可動側フック１６は、一対のフック部２２を前方に向けてテーブル１３上に配置されており、偏芯カム１８が回転すると、テーブル１３上で前後方向に移動可能である。テーブル１３の左右には、可動側フック１６を前後方向に案内する案内手段として、前後方向に延びるガイドレール３３が設けられている。案内手段は、図１及び図２に示すようなガイドレール３３に限らず、図示はしないが、ガイドローラでもよい。
【００３３】
テーブル１３上において、平面視で可動側フック１６で囲まれた領域内に、偏芯カム１８が水平に配置されて設けられている。偏芯カム１８は、図２に示すように、全体として略円柱状に形成されており、大径のカム部３４と小径の支持部３５とから一体に形成されている。カム部３４の側周面には、軸心に向け僅かに凹状に窪んだカム面３８が形成されている。
【００３４】
偏芯カム１８は、駆動伝達装置７の回転軸３９の上部に偏芯して固定されている。偏芯カム１８には、図２に示すように、側方に向けてネジ孔４０が形成されており、このネジ孔に締め付けネジ４１を螺着し回転軸３９に押圧して、偏芯カム１８の回転軸３９に対する回り止めをしている。支持部３５は、回転軸３９の上端部を支持している。
【００３５】
偏芯カム１８は、そのカム面３８が、例えば直径３０ｍｍ、偏芯量３．６ｍｍ等の仕様を設定する。しかしながら、試験体３の種類、試験目的、試験体３に付与する負荷の大きさ、環境条件等、様々な試験条件に応じて、適切な仕様の偏芯カム１８を選択して使用する必要がある。
【００３６】
本発明に係る小型動的疲労試験装置１では、締め付けネジ４１を緩めて、仕様の異なる偏芯カム１８（例えば、偏芯量が、１．２ｍｍ、２．４ｍｍ、３．６ｍｍ等と異なる）を取り替え自在な構成である。
【００３７】
受動側フック１７は、可動側フック１６と同様に、本体部４５と一対のフック部４６とから成る。本体部４５は、左右の側部４７と、左右の側部４７を橋絡する前部４８とから成り、図１に示すように平面視で凹字型に形成されている。
【００３８】
一対のフック部４６は、本体部４５の開口側、即ち本体部４５の左右の側部４７の間の開口側、において互いに向き合うように左右に突出するように形成されている。
【００３９】
本体部４５の左右の側部４７には、それぞれ互いに先端が向き合うように定置用ボルト５２が螺着されている。定置用ボルト５２は、後記するが、試験体３を挟持する第２のプレート３０を側方から締め付けて定置する機能を有する。
【００４０】
受動側フック１７の本体部４５の前部４８には、前方から後方に向けて左右一対の規制用ボルト５３が螺着されている。この規制用ボルト５３は、試験体３を挟持する第２のプレート３０を前方から締め付けて、受動側フック１７に対する第２のプレート３０の前方への相対的な移動を規制する機能を有する。
【００４１】
受動側フック１７は、一対のフック部４６を後方に向けて可動側フック１６の一対のフック部２２に対向するようにテーブル１３上に配置されている。受動側フック１７には、偏芯カム１８が回転すると、第１のプレート２９、試験体３、第２のプレート３０及び規制用ボルト５３を介して、前方への力が作用し、また可動側フック１７、第１のプレート２９、試験体３、第２のプレート３０を介して後方へ力が作用するので、テーブル１３上で前後方向に移動可能である。
【００４２】
負荷計測装置８は、ロードセル取付板５６と、負荷を計測するロードセル５７と、スペーサ５８と、を備えている。ロードセル取付板５６は、底部と起立部から成り、側面視でＬ字型に形成されている。ロードセル取付板５６は、その底部がテーブル１３上にボルトで固定されている。
【００４３】
ロードセル５７は、その前後からネジ５９が突出するように設けられており、前側のネジ５９はロードセル取付板５６の起立部に螺着され、後側のネジ５９はスペーサ５８に螺着されている。
【００４４】
スペーサ５８は、後方に向けてボルト６３が突出するように設けられており、このボルト６３が受動側フック１７の本体部４５の前部４８にナットで締結されている。このようにして、ロードセル５７は、その前後において、ロードセル取付板５６に固定され、スペーサ５８を介して受動側フック１７に固定されている。
【００４５】
ロードセル５７には、図１及び図３に示すように、計測した負荷を出力する出力線６４の一端が接続されており、出力線６４の他端はパソコン６５に接続されている。ロードセル５７に加えられる負荷の計測データをパソコン６５で算出する技術は、周知技術であり、本発明に係る小型動的疲労試験装置１でも、そのような周知技術を使用する。
【００４６】
即ち、パソコン６５に、出力線６４から入力される計測データに基づき、試験体３に加えられる負荷（圧縮力及び引張力）を算出するソフトを搭載しておけば、ロードセル５７で計測した計測データに基づき、試験体３に加えられる負荷が算出され、付与する負荷の大きさ、回数、間隔及び時間を含む負荷の内容が取得され、必要に応じて表示可能である。
【００４７】
駆動伝達装置７は、図１〜図４に示すように、モータ６７と、モータ６７で回転駆動されるモータ６７の出力軸６８と、円筒ウォーム６９と、円筒ウォーム６９と噛み合うウォームホイール７０と、前記した回転軸３９と、を備えている。ここで、円筒ウォーム６９とウォームホイール７０は、モータ６７の回転を回転軸３９に伝達する歯車機構７３を構成している。      
【００４８】
モータ６７は、図３に示すように、テーブル１３の下面に固定された断面Ｌ字型のモータ取付板７５に取り付けられている。モータ６７は、後記するが、モータ６７の出力速度を減速又は変速できるように、減速器又は変速器が付設されている。或いは、モータ６７は、電気的にモータ６７の回転速度（回転数）を変更できるモータ制御手段に接続されている構成とすることが好ましい。
【００４９】
モータの出力軸６８は、図３に示すように、モータ６７から側方かつ水平に延びるように設けられており、その後端部は、テーブル１３の下面に固定された支持板７１に軸受７２に回転可能に支持されている。円筒ウォーム６９は、モータの出力軸６８に同軸（軸心を一致）で固定されている。ウォームホイール７０は、回転軸３９に同軸で固定されている。
【００５０】
回転軸３９は、図２に示すように、テーブル１３の下面に固定された断面Ｌ字型の支持板７６に軸受７７によって回転可能に取り付けられているとともに、テーブル１３に軸受７７によって回転可能に取り付けられている、回転軸３９の上部は、テーブル１３から上方に延び、前記したとおりテーブル１３上で偏芯カム１８が取り付けられている。
【００５１】
モータ６７は、その回転により、モータの出力軸６８、円筒ウォーム６９、ウォームホイール７０及び回転軸３９を介して、偏芯カム１８を回転し、試験体３に負荷を付与する。モータ６７の出力軸６８の回転速度（出力回転速度という。出力回転数でもある。）を変える手段を設ければ、単位時間における偏芯カム１８の回転数を変更可能となる。
【００５２】
これによって、単位時間内において負荷を試験体３に加える回数を変更し、その結果、所定の試験時間内に試験体３に付与する負荷の総量を調整することができる。
【００５３】
モータ６７の出力回転速度を変える手段は、周知手段を使用する。周知手段としては、例えば、モータ６７の出力軸６８に、図示はしないが、その回転速度を変えるための歯車変速機、或いは無段変速機に接続する構成がある。
【００５４】
また、モータ６７自体の回転速度を電気的に制御する他の周知手段としては、抵抗制御（電圧調整器でモータ６７に供給される電圧をコントロールする）と、パルス制御（モータ６７に供給する電圧パルスのデューティ（パルスのオン、オフタイムの比）制御する）等の手段がある。
【００５５】
このように回転速度を電気的に制御する制御手段を備えたモータとして、例えば、日本パルスモータ株式会社販売の減速機付ＰＴＭ−２４ＡＧ等のモータがあり、本発明に係る小型動的疲労試験装置１のモータ６７として使用可能である。
【００５６】
なお、図示はしないが、小型動的疲労試験装置１に充電池を付設する構成としてもよい。そのような構成とすれば、電源のない環境下でも使用可能となる。
【００５７】
（作用）
以上の構成から成る小型動的疲労試験装置１の作用を説明する。試験対象となる試験体３は、第１のプレート２９と第２のプレート３０の間に挟持され接着（挟着という）された状態で用意する。例えば、それ自体で接着機能を有する防水材等は、第１のプレート２９と第２のプレート３０の間に挟持されると、両プレートに接着される。
【００５８】
小型動的疲労試験装置１を使用して試験体３の耐久性評価をするために、試験体３に圧縮力及び引張力から成る負荷を繰り返し付与して劣化試験を行うが、そのために、試験体３を、テーブル１３の上における可動側フック１６と受動側フック１７の間にセット（装架）する。
【００５９】
このセットは、具体的には、第１のプレート２９を、その後面が偏芯カム１８の凹状のカム面３８に嵌合して当接し、かつ可動側フック１６のフック部２２の後側に位置させて係合可能なように、可動側フック１６内に装入し、左右側方から定置用ボルト２８で第１のプレート２９の側面を締め付けて定置する。
【００６０】
同時に、第２のプレート３０を、その後面を受動側フック１７のフック部４６の前側に位置させて係合可能なように、受動側フック１７内に装入し、左右側方から定置用ボルト５２で第２のプレート３０の側面を締め付けて定置する。さらに、左右一対の規制用ボルト５３を回して、その先端で第２のプレート３０の前面に当接し、第２のプレート３０の受動側フック１７に対する相対的な移動を規制する。
【００６１】
このように試験体３を小型動的疲労試験装置１にセットしてから、劣化試験を開始する場合は、モータ６７を始動する。モータ６７が始動すると、その回転が、出力軸６８、円筒ウォーム６９、ウォームホイール７０及び回転軸３９を介して伝達され、偏芯カム１８が回転する。
【００６２】
偏芯カム１８が回転し、偏芯カム１８のカム面３８のうち軸心からの偏芯距離の大きな面が第１のプレート２９に当接すると、第１のプレート２９を介して、試験体３を圧縮する。この試験体３の圧縮による圧縮力によって、試験体３に変形疲労の原因となる圧縮負荷を付与する。
【００６３】
また、この圧縮によって、試験体３、第２のプレート３０、規制用ボルト５３、可動側フック１６及びスペーサ５８を介して、ロードセル５７に圧縮負荷を与える。
【００６４】
このロードセル５７に与えた圧縮負荷をロードセル５７から出力線６４で電気出力として取り出し、パソコン６５で圧縮負荷の大きさを計測する。このようにしてロードセル５７で計測した圧縮負荷に基づき、試験体３に付与された圧縮負荷が把握される。
【００６５】
そして、偏芯カム１８が回転し、そのカム面３８のうち、軸心からの偏芯距離の大きな面が可動側フック１６の本体部２１の後部２４に当接し後方に押圧すると、可動側フック１６が後方に移動し、可動側フック１６のフック部２２及び第１のプレート２９を介して、試験体３を後方に引っ張る。
【００６６】
この引っ張りによる引張力によって、試験体３に変形疲労の原因となる引張負荷を付与する。また、この試験体３の引っ張りによって、第２のプレート３０が受動側フック１７のフック部４６に当接して受動側フック１７を後方に引き込み、さらにスペーサ５８を介して、ロードセル５７に引張負荷を与える。
【００６７】
このロードセル５７に与えた引張負荷をロードセル５７から電気出力として取り出し、パソコン６５で引張負荷の大きさを計測する。このようにしてロードセル５７で計測した引張負荷に基づき、試験体３に付与された引張負荷が把握される。
【００６８】
偏芯カム１８が１回転すると、試験体３には、圧縮負荷と引張負荷が交互に付与され、偏芯カム１８が複数回、回転すると、試験体３の変形疲労の原因となる圧縮負荷と引張負荷から成る負荷が、複数回、繰り返し周期的に試験体３に付与される。
【００６９】
以上が小型動的疲労試験装置１によって、試験体３に繰り返し周期的に負荷を与えて劣化試験を行う態様であるが、実際、試験体３の耐久性評価をするためには、繰り返し負荷の大きさを予め調整しておく。この調整は、試験体３に付与する１回の負荷の大きさと、負荷を付与する繰り返しの回数を予め設定して行う。
【００７０】
試験体３に付与される１回の負荷の大きさの調整は、偏芯量の異なる偏芯カム１８から選択することで行う。
【００７１】
負荷を付与する繰り返しの回数の調整は、単位時間あたりに負荷を付与する回数と負荷試験の継続時間の条件を調整して行う。単位時間あたりに負荷を付与する回数は、前記した歯車変速機、電気的なモータの回転速度制御手段等によって、モータ６７の出力軸６８の回転速度を調整して行う。
【００７２】
さらに、試験体３は、温度、湿度等の気象環境条件も変形疲労の原因となる。従って、劣化試験は、上記１回の負荷大きさや繰り返し負荷を付与する回数等の条件に加えて、気象環境条件も予め設定して行うと、現実に即したより詳細な複合的な耐久性評価が可能となる。
【００７３】
気象環境条件については、気象環境を模した実験室等で行ってもよいが、本発明の小型動的疲労試験装置１は、コンパクトで搬送し易いので、寒冷地、高熱地等の現地に搬送すれば、気象環境条件については、実気象環境下における複合的な劣化試験が可能となる。
【００７４】
なお、特許文献１に記載されている従来のシーリング材の劣化試験装置は、前記したとおり、繰返し変形疲労を負荷可能な形状記憶バネの温度使用領域が、３０℃以下の低温負荷が不可能である。また、変形疲労を一定変形量、一定速度で安定して負荷を付与することができず、汎用性のない限られた条件下のみで実施可能である。
【００７５】
しかしながら、本発明の小型動的疲労試験装置１は、使用可能温度範囲は３０℃以下の温度環境下でも安定して駆動することができ、しかも温度環境の変化によっても、変形疲労を決められた変形量で負荷でき、変形速度制御については、一定速度で負荷でき、変形疲労を一定変形量、一定速度で負荷できる。
【００７６】
なお、本発明者は、本発明に係る小型動的疲労試験装置を実証するために、小型動的疲労試験装置１を試作した。この試作装置では、具体的な仕様とし、偏芯カム１８のカム面３８は、直径３０ｍｍであり、偏芯量３．６ｍｍとした。
【００７７】
そして、変形速度制御については、低速（１回／日）〜高速（６回／分）まで速度制御可能とし、高強度の防水材でも疲労変形可能な耐力である耐荷重（高強度の防水材に疲労変形を生じさせることのできる荷重）は、最大強度１００Ｎ（１０．１９７ｋｇｆ）を有する性能とした。
【００７８】
大きさについては、およその寸法は、前後長さ１５０ｍｍ、横幅１０ｍｍ、高さ１００ｍｍ程度であり、従来の疲労試験装置に比べて、きわめてコンパクトかつ軽量であり、手のひらサイズの寸法を達成することができた。
【００７９】
なお、油圧を利用した従来の疲労試験装置は、耐荷重が最大強度１００Ｎを達成できるかもしれない。しかし、油圧を利用した従来の疲労試験装置の構成では、本発明に係る小型動的疲労試験装置と同程度のコンパクトのサイズの実現は困難と考えられるが、仮にコンパクトのサイズの実現ができたとしても、そのようなコンパクトのサイズでは本発明のような最大強度１００Ｎは実現できない。
【００８０】
また、形状記憶バネを利用した従来の疲労試験装置の構成では、本発明に係る小型動的疲労試験装置と同程度のコンパクトのサイズは実現できるとしても、形状記憶バネを利用する限り、本発明のような、試験体に対する変形速度制御及び変位量制御等の機能を併せ持つことは困難である。
【００８１】
本発明によれば、手のひらサイズのきわめてコンパクトな小型動的疲労試験装置１にも拘わらず、耐荷重が最大強度１００Ｎを達成することが可能となった。
【００８２】
以上説明した本発明に係る小型動的疲労試験装置の構成によれば、試験体に対する変形速度制御及び変位量制御が可能であり、さらに高い耐荷重を備えている、という３つの特徴的性能を発揮する。即ち、小型動的疲労試験装置は、モータ６７を制御又は取り替えて変形速度を制御し、偏芯カム１８の偏芯量により変位量を制御し、歯車機構により高い耐荷重性を保有する。
【００８３】
以上、本発明に係る小型動的疲労試験装置を実施するための実施の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る小型動的疲労試験装置は、上記のような構成であるから、防水材、シーリング材、コーキング材、建築用仕上げ材等の建築材料の劣化試験だけでなく、その他の耐久性評価が必要な土木材料、機械材料、化学プラント材料等、各種の材料の劣化試験に利用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  小型動的疲労試験装置                               
２  フレーム                                           
３  試験体                                             
６  負荷付与装置                                       
７  駆動伝達装置                                       
８  負荷計測装置                                       
１１  基台                                             
１２  支柱                                             
１３  テーブル                                         
１６  可動側フック                                     
１７  受動側フック                                     
１８  偏芯カム                                         
２１  可動側フックの本体部                             
２２  可動側フックのフック部                           
２３  可動側フックの本体部の左右の側部                 
２４  可動側フックの本体部の後部                       
２８  定置用ボルト                                     
２９  第１のプレート                                   
３０  第２のプレート                                   
３３  ガイドレール                                     
３４  カム部                                           
３５  支持部                                           
３８  カム面                                           
３９  回転軸                                           
４０  偏芯カムのネジ孔                                 
４１  締め付けネジ                                     
４５  受動側フックの本体部                             
４６  受動側フックのフック部                           
４７  受動側フックの本体部の左右の側部                 
４８  受動側フックの本体部の前部                       
５２  定置用ボルト                                     
５３  規制用ボルト                                     
５６  ロードセル取付板                                 
５７  ロードセル                                       
５８  スペーサ                                         
５９  ロードセルのネジ                                 
６３  スペーサのボルト                                 
６４  出力線                                           
６５  パソコン                                         
６７  モータ                                           
６８  モータの出力軸                                   
６９  円筒ウォーム                                     
７０  ウォームホイール                                 
７１  出力軸の支持板                                   
７２  出力軸の軸受
７３  歯車機構                                     
７５  モータ取付板                                    
７６  回転軸の支持板                                   
７７  回転軸の軸受                                     
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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