(57)【要約】【課題】試験片が破壊されない場合でもピストンロッドを問題なく復帰可能な衝撃試験機を提供することにある。【解決手段】サーボ弁１５をタンク連通位置に、電磁弁１２をポンプ連通位置イにして、アキュムレータ１３の蓄積圧力によりピストンロッド４ｃを伸張させてポンチ５を試験片に衝突させる。また、サーボ弁１５をポンプ連通位置に、電磁弁１２をタンク連通位置ロにすることで、ピストンロッド４ｃを収縮してポンチ５を復帰させる。ポンチ復帰時には、低圧リリーフ弁１７を選択する。【選択図】        図３
2004333142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃試験治具が装着されるピストンロッドを有し、第１の油室への圧力によりピストンロッドを伸張させ、第２の油室への圧力によりピストンロッドを収縮するする油圧シリンダと、油圧ポンプの吐出圧力を蓄積するアキュムレータと、少なくとも前記第２の油室を前記油圧ポンプと連通するポンプ連通位置と、タンクに連通するタンク連通位置とに切換可能とされ、タンク連通位置で戻り油の流量を制御する流量制御弁と、前記油圧ポンプと前記アキュムレータとの間に介装され、前記第１の油室を前記油圧ポンプと連通するポンプ連通位置と、タンクに連通するタンク連通位置とに切換可能な切換弁とを備え、前記流量制御弁をタンク連通位置に、前記切換弁をポンプ連通位置にして、前記アキュムレータの蓄積圧力により前記ピストンロッドを伸張させて前記試験治具を試験片に衝突させるとともに、前記流量制御弁をポンプ連通位置に、前記切換弁をタンク連通位置にすることで、前記ピストンロッドを収縮して前記試験治具を復帰させるようにしたことを特徴とする衝撃試験機。
【請求項２】
前記油圧ポンプの吐出管路圧力を第１の圧力に制限する第１のリリーフ弁と、前記油圧ポンプの吐出管路圧力を該第１の圧力よりも低い第２の圧力に制限する第２のリリーフ弁と、前記第１，第２のリリーフ弁のいずれかを選択する選択弁とを有し、少なくとも前記アキュムレータに衝撃試験用の圧力を蓄えるときには前記第１のリリーフ弁を選択し、該第１のリリーフ弁を選択しないときは前記第２のリリーフ弁を選択するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験片に衝撃を与えて衝撃破壊特性等を得る衝撃試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衝撃試験機では、油圧シリンダの下側油室をタンクに連通するとともに、アキュムレータに蓄積された圧力を上側油室に導くことでピストンロッドを高速で伸張（下降）させ、ピストンロッドの先端に装着された試験治具を試験片に衝突させて破壊する。その衝突時のデータから試験片の衝撃破壊特性等が得られる。下側油室からの戻り油をサーボ弁等の流量制御弁で制御することで、ピストンロッドの下降速度を変更できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
試験終了後、油圧シリンダの上下油室にともにポンプ圧を導き、ピストンの受圧面積の差（上＜下）によって生じる差圧でピストンロッドを収縮（上昇）させる。これにより試験治具を緩やかに初期位置まで復帰させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−５４２９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、衝撃試験では試験片の破壊を前提としているが、近年の材料の進歩に伴い、材料によっては衝撃を加えても破壊されないことがある。この場合、衝突させた試験治具が試験片に拘束されてしまい、上記受圧面積の差のみでは試験治具を復帰できないことがある。
【０００６】
本発明の目的は、試験片が破壊されない場合でも試験治具を問題なく復帰可能な衝撃試験機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る衝撃試験機は、衝撃試験治具が装着されるピストンロッドを有し、第１の油室への圧力によりピストンロッドを伸張させ、第２の油室への圧力によりピストンロッドを収縮するする油圧シリンダと、油圧ポンプの吐出圧力を蓄積するアキュムレータと、少なくとも第２の油室を油圧ポンプと連通するポンプ連通位置と、タンクに連通するタンク連通位置とに切換可能とされ、タンク連通位置で戻り油の流量を制御する流量制御弁と、油圧ポンプとアキュムレータとの間に介装され、第１の油室を油圧ポンプと連通するポンプ連通位置と、タンクに連通するタンク連通位置とに切換可能な切換弁とを備え、流量制御弁をタンク連通位置に、切換弁をポンプ連通位置にして、アキュムレータの蓄積圧力によりピストンロッドを伸張させて試験治具を試験片に衝突させるとともに、流量制御弁をポンプ連通位置に、切換弁をタンク連通位置にすることで、ピストンロッドを収縮して試験治具を復帰させるようにしたものである。
特に請求項２の発明は、油圧ポンプの吐出管路圧力を第１の圧力に制限する第１のリリーフ弁と、油圧ポンプの吐出管路圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に制限する第２のリリーフ弁と、第１，第２のリリーフ弁のいずれかを選択する選択弁とを有し、少なくともアキュムレータに衝撃試験用の圧力を蓄えるときには第１のリリーフ弁を選択し、第１のリリーフ弁を選択しないときには第２のリリーフ弁を選択するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図４により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態における衝撃試験機の全体構成図である。支持台１上には支柱２を介してクロスヨーク３が支持され、クロスヨーク３に油圧シリンダ４が支持されている。シリンダチューブ４ａに対して伸縮可能な下ピストンロッド４ｃには、先端に衝撃試験治具としてのポンチ５が装着される。支持台１上には、ポンチ５と対向する位置に受け台６を介して板状の試験片ＴＰが載置され、試験片ＴＰの上部に押さえ板７（図２）が配置される。下ピストンロッド４ｃを高速で伸張（下降）すると、ポンチ５が押さえ板７の開口を通って試験片ＴＰに衝突する。ポンチ５にはロードセル５ａが組み込まれ、試験片衝突時の荷重を図３のコントローラ２１に送る。
【０００９】
図３は衝撃試験機の油圧系および制御系を示している。油圧シリンダ４は、シリンダチューブ４ａ内を昇降する復動式のピストン４ｂを有し、上述した下ピストンロッド４ｃと、上ピストンロッド４ｄとがピストン４ｂに連結される。上ピストンロッド４ｄは、ピストン４ｂの変位量を検出する例えば静電容量式の変位検出器２２に挿通され、変位検出器２２検出信号は変位信号としてコントローラ２１に入力される。
【００１０】
油圧ポンプ１１と油圧シリンダ４の上側油室４Ｕとを結ぶ管路には、電磁式切換弁（以下、電磁弁）１２およびアキュムレータ１３が設けられている。電磁弁１２が図示のごとくイ位置（ポンプ連通位置）を保持しているときには、油圧ポンプ１１の吐出圧力が上側油室４Ｕに導かれるとともに、アキュムレータ１３が畜圧される。一方、コントローラ２１からの信号により電磁弁１２がロ位置（タンク連通位置）に切換わると、上側油室４Ｕはタンク１４に連通される。
【００１１】
流量制御弁としてのサーボ弁１５は、コントローラ２１からの信号によって制御され、油圧シリンダ４の下側油室４Ｌを油圧ポンプ１１に連通する状態と、タンク１４に連通する状態と、油圧ポンプ１１，タンク１４のいずれとも遮断する状態に切換可能とされる。下側油室４Ｌがタンク１４に連通しているとき、タンク１４への戻り油の流量をサーボ弁１５にて制御することで、下ピストンロッド４ｃの移動速度、すなわち試験片ＴＰに対する衝撃破壊のための速度を所定の範囲で任意に切換えることが可能である。
【００１２】
１６，１７はともに、油圧ポンプ１１の吐出圧力を制限するためのリリーフ弁であり、リリーフ弁１７はリリーフ弁１６よりも設定圧力が低く設定されている。リリーフ弁１６，１７の使い分けについては後述するが、いずれのリリーフ弁を用いるかは電磁弁１８にて選択される。電磁弁１８もコントローラ２１によって切換えられる。
【００１３】
コントローラ２１にはまた、操作パネル３０が接続されている。操作パネル３０は、図４に示すように電源スイッチ３１と、試験開始を指示するスタートスイッチ３２と、アキュムレータ１３の畜圧を指示するチャージスイッチ３３と、ポンチ５の上下位置を調整するためのアップ／ダウンスイッチ３４，３５と、油圧ポンプ１１を低圧運転するためのＲＵＮスイッチ３６と、ピストンロッド４ｃを初期状態に復帰させるための復帰スイッチ３７等を有する。
【００１４】
以上のように構成された衝撃試験機による衝撃試験の手順を説明する。
まず電源スイッチ３１を操作する。初期状態では、電磁弁１２はイ位置にあってアキュムレータ１３と油圧シリンダ４の上側油室４Ｕとを油圧ポンプ１１に連通している。また電磁弁１８は低圧リリーフ弁１７を選択するｂ位置にある。サーボ弁１５は、油圧シリンダ４の下側油室４Ｌとタンク１４とを遮断するとともに、下側油室４Ｌを油圧ポンプ１１とも遮断し、油圧ポンプ１１は停止している。
【００１５】
この状態でＲＵＮスイッチ３６を操作すると、コントローラ２１は電磁弁１２をイ位置に保持したまま油圧ポンプ１１を駆動する。これによりアキュムレータ１３に油圧が作用するが、低圧リリーフ弁１７が選択されているため油圧ポンプ１１の吐出管路は低圧に保持され、アキュムレータ１３には畜圧されない。またこのとき、サーボ弁１５は下側油室４Ｌとタンク１４とを遮断しているから、油圧シリンダ４は駆動されない。この状態が低圧運転状態である。
【００１６】
低圧運転状態で上下スイッチ３４，３５によりポンチ５の上下位置調整を行う。下スイッチ３５を操作すると、サーボ弁１５は下側油室４Ｌをタンク１４に連通し、これによりピストン４ｂすなわちポンチ５が低圧で下降する。下スイッチ３５の操作を解除すると、下側油室４Ｌがタンク１４と遮断されることで、ピストン４ｂは停止する。上スイッチ３４を操作すると、サーボ弁１５は下側油室４Ｌを油圧ポンプ１１と連通する。これにより上側油室４Ｕおよび下側油室４Ｌの双方にポンプ圧が作用するが、ピストン４ｂの下側受圧面積は上側受圧面積より大きいので、ピストン４ｂすなわちポンチ５は低圧で上昇する。上スイッチ３４の操作を解除すると、サーボ弁５により下側油室４Ｌが油圧ポンプ１１およびタンク１４の双方と遮断されることで、ピストン４ｂは停止する。低圧運転状態ではピストン４ｂが高速で動くことがなく、正確かつ安全に調整作業を行える。
【００１７】
チャージスイッチ３３を操作すると、電磁弁１８は高圧リリーフ弁１６を選択するａ位置に切換わり、油圧ポンプ１１の吐出管路圧力が高まって高圧運転状態となる。電磁弁１２はイ位置にあるが、サーボ弁１５は下側油室４Ｌを油圧ポンプ１１およびタンク１４のいずれとも遮断しているから、油圧シリンダ４は駆動されず、アキュムレータ１３に高油圧が蓄積される。
【００１８】
畜圧後、スタートスイッチ３２を操作すると、サーボ弁１５は下側油室４Ｌをタンク１４と連通する。電磁弁１２はイ位置を保持しているため、アキュムレータ１３に蓄積された高圧によりピストン４ｂは高速で下降し、ピストンロッド４ｃに装着したポンチ５が試験片ＴＰに衝突する。コントローラ２１は、そのときのロードセル５ａの出力および変位検出器２２の出力を読み込み、これらのデータを処理して試験片ＴＰの衝撃破壊特性等を得る。ピストン４ｂが停止位置まで移動して試験が完了すると、コントローラ２１は、電磁弁１８をｂ位置に切換えて自動的に低圧運転状態とする。
【００１９】
その後、ポンチ５を初期位置に復帰させるべく復帰スイッチ３７を操作すると、電磁弁１２はロ位置に切換わって上側油室４Ｕがタンク１４と連通し、サーボ弁１５は下側油室４Ｌを油圧ポンプ１１と連通させる。よってポンプ圧によりピストン４ｂが上昇し、ポンチ５の復帰動作がなれる。ポンチ５が初期位置まで上昇すると、サーボ弁５により下側油室４Ｌが油圧ポンプ１１およびタンク１４の双方と遮断されることで、ピストン４ｂは停止する。
【００２０】
このように下側油室４Ｌにポンプ圧を導き、上側油室４Ｕをタンク１４と連通して復帰動作を行うようにしたので、ピストン４ｂの受圧面積の差のみによる復帰動作と比べて大きな力を発揮できる。したがって、たとえ衝撃付与時に試験片ＴＰが破壊せず、試験片ＴＰによってポンチ５が拘束されてもポンチ５を確実に初期位置まで復帰できる。しかも本実施形態では、ポンチ位置調整時および復帰動作時には低圧リリーフ弁１７を選択するようにしたので、緩やかな動作を実現でき、安全性が高まる。
【００２１】
なお、ポンチ５の復帰動作時に低圧リリーフ弁に切換えなくても安全性が確保できる場合には、低圧リリーフ弁およびリリーフ弁選択機能は省略できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、流量制御弁をポンプ連通位置に、切換弁をタンク連通位置にすることで試験治具の復帰動作を行うようにしたので、試験片が破壊されずに試験治具を拘束しても確実に試験治具を復帰させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る衝撃試験機の全体構成図。
【図２】ポンチと試験片載置部を示す拡大図。
【図３】衝撃試験機の油圧系および制御系を示す図。
【図４】衝撃試験機の操作パネルを示す図。
【符号の説明】
４  油圧シリンダ
４ｂ  ピストン
４ｃ  下ピストンロッド
４Ｕ  上側油室
４Ｌ  下側油室
５  ポンチ
１１  油圧ポンプ
１２，１８  電磁弁
１３  アキュムレータ
１４  タンク
１５  サーボ弁
１６  リリーフ弁（高圧）
１７  リリーフ弁（低圧）
２１  コントローラ
３０  操作パネル
ＴＰ  試験片
【図１】
2004333142.tif 000003
【図２】
2004333142.tif 000004
【図３】
2004333142.tif 000005
【図４】
2004333142.tif 000006