(57)【要約】【課題】比較的大型の試料を圧縮試験することが可能な圧縮試験装置を提供する。【解決手段】この圧縮試験装置１００は、試料Ｔの上面に配置される圧縮板２０と、圧縮板２０上に配置され、圧縮板２０を介して試料Ｔに一定の圧縮荷重を加える錘３０と、圧縮板２０の上下方向の変位を測定する光学式変位センサー４０と、光学式変位センサー４０を高さ調整可能に支持する支持部材５０と、圧縮板２０の少なくとも３つのコーナー周辺部を貫通するように設けられ、圧縮板２０を上下方向に案内するガイド部材６０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の上面に配置される圧縮板と、
前記圧縮板上に配置され、前記圧縮板を介して前記試料に一定の圧縮荷重を加える荷重負荷部材と、
前記圧縮板の上下方向の変位を測定する光学式変位センサーと、
前記光学式変位センサーを高さ調整可能に支持する支持部材と、
前記圧縮板の少なくとも３つのコーナー周辺部を貫通するように設けられ、前記圧縮板を上下方向に案内するガイド部材と、
を備えることを特徴とする圧縮試験装置。
【請求項２】
前記荷重負荷部材は、錘であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮試験装置。
【請求項３】
前記圧縮板を上下方向および水平方向に移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮試験装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記光学式変位センサーを保持する保持部と、前記保持部の一部が挿入されるとともに上下方向に延びるガイド穴を有するガイドレール部と、を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮試験装置。
【請求項５】
前記支持部材は、水平方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮試験装置。
【請求項６】
前記圧縮板のうちの前記光学式変位センサーから出射した光が照射される部分は、白色に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮試験装置。
【請求項７】
前記圧縮板、前記荷重負荷部材、前記光学式変位センサー、前記支持部材および前記ガイド部材が内部に配置され、内部空間の温度および湿度を所定値に設定する恒温恒湿槽をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に圧縮荷重を加え、試料の変位量を測定する圧縮試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、製品と製品を梱包した包装箱とからなる物品（以下、梱包物品という）に求められる機能として、保管中の荷重に耐え、損傷せずに最終需要者へ届けられることが求められている。梱包物品は積み上げられた状態で保管されることがあり、この場合、最上段以外の梱包物品には常に静荷重が加わる。特に、長期間の保管や保管温度および湿度が高い場合には、梱包物品の変形や荷崩れに注意が必要である。
【０００３】
そこで、梱包物品に静荷重を負荷し、梱包物品の変位量を測定する圧縮試験装置を用いて圧縮試験が行われる。このような圧縮試験装置として、例えば、モーター等の駆動力を用いて梱包物品の上面に一定荷重を負荷する荷重負荷機構と、梱包物品の上面に接触して梱包物品の上下方向の変位量を測定する変位センサーと、を備えた圧縮試験装置が用いられる。
【０００４】
なお、駆動力を用いて試料の上面に荷重を負荷する荷重負荷機構と、試料の上面に接触して変位量を測定する変位センサーと、を備えた圧縮試験装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２１３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記圧縮試験装置の変位センサーは、梱包物品の上面に接触する接触式の変位センサーであるので、測定可能範囲が比較的狭い。このため、変位量が大きくなる比較的大型の梱包物品の圧縮試験を上記圧縮試験装置を用いて行うのは困難であるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、比較的大型の試料を圧縮試験することが可能な圧縮試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の圧縮試験装置は、試料の上面に配置される圧縮板と、圧縮板上に配置され、圧縮板を介して試料に一定の圧縮荷重を加える荷重負荷部材と、圧縮板の上下方向の変位を測定する光学式変位センサーと、光学式変位センサーを高さ調整可能に支持する支持部材と、圧縮板の少なくとも３つのコーナー周辺部を貫通するように設けられ、圧縮板を上下方向に案内するガイド部材と、を備える。
【０００９】
なお、本明細書および特許請求の範囲において、一定の圧縮荷重を加えるとは、圧縮試験中に試料に加える圧縮荷重を一定にすることを意味しており、試料のサイズや重さ又は圧縮試験条件に応じて圧縮荷重を変更してもよいことを意味している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の構成によれば、試料の上面に配置される圧縮板の上下方向の変位を測定する光学式変位センサーを備える。光学式変位センサーは、接触式の変位センサーに比べて、測定深度方向の測定可能範囲が広い。このため、比較的大型の試料の圧縮試験において変位量が大きくなった場合であっても、光学式変位センサーにより試料の変位量を精度良く測定することができる。
【００１１】
また、光学式変位センサーを高さ調整可能に支持する支持部材を備える。これにより、試料の高さに応じて光学式変位センサーの高さを調整することができるので、試料の高さが大きい場合であっても小さい場合であっても、容易に圧縮試験を行うことができる。
【００１２】
また、圧縮板の少なくとも３つのコーナー周辺部を貫通するように設けられ、圧縮板を上下方向に案内するガイド部材を備える。これにより、試料が座屈した場合であっても、圧縮板が大きく傾斜するのを抑制することができるので、圧縮板や荷重負荷部材が試料から滑り落ちるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の圧縮試験装置の全体構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の圧縮試験装置の圧縮板の構造を示した平面図である。
【図３】本発明の一実施形態の圧縮試験装置の支持部材の構造を示した斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態の圧縮試験装置の移動機構の構造を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による圧縮試験装置１００について説明する。圧縮試験装置１００は、比較的大型（例えば１ｍ×１ｍ×１ｍ以上）の試料Ｔの圧縮クリープ試験（以下、圧縮試験という）を行うことが可能である。
【００１６】
圧縮試験装置１００は図１に示すように、試料Ｔが載置される床材１０と、試料Ｔの上面に配置される圧縮板２０と、圧縮板２０上に配置される錘（荷重負荷部材）３０と、圧縮板２０の上下方向の変位を測定する４つの光学式変位センサー４０と、光学式変位センサー４０を支持する支持部材５０と、圧縮板２０を上下方向に案内するガイド部材６０と、圧縮板２０を上下方向および水平方向に移動させる移動機構７０と、これらが内部に配置される恒温恒湿槽８０と、によって構成されている。なお、図１では、恒温恒湿槽８０を１点鎖線で示している。
【００１７】
試料Ｔは、製品（被梱包物）と製品を梱包した段ボール箱（包装箱）とからなる直方体形状の梱包物品である。
【００１８】
床材１０の所定位置には、ガイド部材６０の下端部が挿入される複数（ここでは４つ）の円筒状部１０ａが一体形成されている。
【００１９】
圧縮板２０は、略矩形状に形成された金属板からなる。図２に示すように、圧縮板２０の各辺の中央部には、作業者が把持したり、移動機構７０の後述する吊り具７５を引っ掛けたりするための取手２０ａが形成されている。圧縮板２０の４つのコーナー周辺部には、厚み方向に貫通する円状の貫通穴２０ｂが形成されている。また、圧縮板２０の上面の所定位置には、白色の反射板２０ｃが４つ設けられている。ここでは、反射板２０ｃは、圧縮板２０の上面の４つのコーナー周辺部に配置されているとともに、圧縮板２０の長辺（図２の上辺および下辺）に隣接して配置されている。なお、圧縮板２０は、試料Ｔのサイズに合わせて複数サイズ（複数種類）用意されていてもよい。この場合、各圧縮板２０の貫通穴２０ｂに対応するように、床材１０に円筒状部１０ａを設ければよい。
【００２０】
錘３０は、圧縮板２０を介して試料Ｔに一定の圧縮荷重を加えるためのものである。錘３０は、複数の塊の錘と錘を収容する収容箱とによって構成されており、収容箱には、移動機構７０の後述する吊り具７５を引っ掛けるための係合部（図示せず）が形成されている。なお、錘３０は、所定の重さを有する一塊の錘であってもよく、この場合、一塊の錘に係合部（図示せず）が形成されていてもよい。
【００２１】
光学式変位センサー４０は、対象物（圧縮板２０の反射板２０ｃ）にレーザー光を照射し、レーザー光の反射光に基づいて対象物の表面の高さ方向の変位を測定する。光学式変位センサー４０は、測定深度方向の測定可能範囲が例えば数μｍ〜数十ｃｍあり、接触式の変位センサーと比べて測定可能範囲が広い。
【００２２】
支持部材５０は、光学式変位センサー４０を高さ調整可能に支持する。具体的には、支持部材５０は図３に示すように、光学式変位センサー４０を保持する保持部５１と、保持部５１が取り付けられるガイドレール部５２と、ガイドレール部５２が固定される底板５３と、によって構成されている。保持部５１は、ネジ５１ａを用いて光学式変位センサー４０が取り付けられるＬ字状の保持板５１ｂと、保持板５１ｂに上下方向に並んで取り付けられる２つのネジ止め部５１ｃと、を含んでいる。ガイドレール部５２には、ネジ止め部５１ｃの一部が挿入されるとともに上下方向に延びるガイド穴５２ａが形成されている。保持部５１のネジ止め部５１ｃをガイド穴５２ａに沿って移動させ固定することにより、光学式変位センサー４０の高さを調整することができる。底板５３は、床材１０に対して固定されておらず、水平方向および上下方向に移動可能である。圧縮試験を行う際は、光学式変位センサー４０が圧縮板２０の反射板２０ｃの真上に位置するように、支持部材５０が配置される。
【００２３】
ガイド部材６０は図１に示すように、円柱状の金属棒により形成されている。ガイド部材６０の下端部は、床材１０の円筒状部１０ａに挿入されており、ガイド部材６０は、床材１０に対して垂直方向に延びるように配置されている。ガイド部材６０は、圧縮板２０の貫通穴２０ｂに挿入されており、圧縮板２０を上下方向に案内する。なお、圧縮試験中に圧縮板２０が傾斜すると試料Ｔの脆弱部分を把握することができるので、圧縮板２０がある程度（錘３０が滑り落ちない程度）傾斜できるように、ガイド部材６０の直径は圧縮板２０の貫通穴２０ｂの内径よりも小さく形成されている。
【００２４】
移動機構７０は、圧縮板２０および錘３０を上下方向および水平方向に移動させるために設けられている。具体的には、移動機構７０は図４に示すように、支持レール７１と、支持レール７１に沿って移動可能な移動部７２と、移動部７２に固定された滑車７３と、滑車７３に取り付けられたフック付きワイヤー７４と、によって構成されている。フック付きワイヤー７４には、圧縮板２０の取手２０ａ（または錘３０の係合部）に引っ掛けられる吊り具７５が取り付けられる。
【００２５】
恒温恒湿槽８０は、内部空間８０ａの温度および湿度を所定値に設定可能に構成されている。恒温恒湿槽８０には、内部空間８０ａの温度および湿度を測定する温湿度計（図示せず）と、内部空間８０ａを加熱する加熱器（図示せず）、湿度を調整する加湿器および温湿度が調整された空気を内部空間８０ａに送り出す送風機を含む空調機８１と、が設けられている。これにより、内部空間８０ａを所定の温度および所定の湿度に一定に保持することが可能である。なお、恒温恒湿槽８０は、例えば金属製の天板、底板および側壁などによって形成されていてもよいし、内部空間８０ａと外部空間とを仕切る透明なシート（ビニールシート等）などによって形成されていてもよい。
【００２６】
次に、圧縮試験装置１００を用いて試料Ｔの圧縮試験を行う手順について説明する。
【００２７】
まず、試料Ｔを床材１０の所定位置に配置する。移動機構７０を用いて圧縮板２０を試料Ｔの上面に配置する。そして、光学式変位センサー４０が圧縮板２０の反射板２０ｃの真上に位置するように、支持部材５０を配置する。その後、移動機構７０を用いて錘３０を圧縮板２０の上面に配置することによって、圧縮試験を開始する。なお、恒温恒湿槽８０の内部空間８０ａの温湿度は、圧縮試験の開始前から空調機８１を用いて所定値に設定される。
【００２８】
圧縮試験を高温高湿度条件で行うと、試料Ｔが座屈する場合があるが、本実施形態ではガイド部材６０によって圧縮板２０をガイドするので、圧縮板２０は錘３０が滑り落ちない程度の傾斜状態を維持しながら下方向に変位する。
【００２９】
圧縮試験が終了すると、空調機８１を停止し、光学式変位センサー４０および支持部材５０を圧縮板２０から遠ざける。そして、移動機構７０を用いて錘３０を圧縮板２０上から移動させるとともに、移動機構７０を用いて圧縮板２０を試料Ｔ上から移動させる。
【００３０】
本実施形態では、上記のように、試料Ｔの上面に配置される圧縮板２０の上下方向の変位を測定する光学式変位センサー４０を備える。光学式変位センサー４０は、接触式の変位センサーに比べて、測定深度方向の測定可能範囲が広い。このため、比較的大型の試料Ｔの圧縮試験において変位量が大きくなった場合であっても、光学式変位センサー４０により試料Ｔの変位量を精度良く測定することができる。
【００３１】
また、光学式変位センサー４０を高さ調整可能に支持する支持部材５０を備える。これにより、試料Ｔの高さに応じて光学式変位センサー４０の高さを調整することができるので、試料Ｔの高さが大きい場合であっても小さい場合であっても、容易に圧縮試験を行うことができる。
【００３２】
また、圧縮板２０の４つのコーナー周辺部を貫通するように設けられ、圧縮板２０を上下方向に案内するガイド部材６０を備える。これにより、試料Ｔが座屈した場合であっても、圧縮板２０が大きく傾斜するのを抑制することができるので、圧縮板２０や錘３０が試料Ｔから滑り落ちるのを抑制することができる。
【００３３】
また、試料Ｔの上面に配置される圧縮板２０を備える。これにより、比較的大型の試料Ｔを用いる場合であっても、試料Ｔの上面に均一に負荷をかけることができる。
【００３４】
また、上記のように、錘３０を用いることによって、試料Ｔに一定の圧縮荷重を容易に加えることができる。なお、モーター等の駆動力を用いて試料Ｔに一定荷重を負荷する場合、荷重を一定にするための制御が複雑になる。
【００３５】
また、上記のように、移動機構７０を設けることによって、圧縮板２０や錘３０を移動させる際の作業者の負担を軽減することができる。
【００３６】
また、上記のように、支持部材５０は、光学式変位センサー４０を保持する保持部５１と、上下方向に延びるガイド穴５２ａを有するガイドレール部５２と、を含む。これにより、光学式変位センサー４０を容易に高さ調整可能に支持することができる。
【００３７】
また、上記のように、支持部材５０は、水平方向に移動可能に構成されている。これにより、圧縮板２０をガイド部材６０に沿って上下方向に移動させる（試料Ｔ上に載置したり試料Ｔ上から取り除いたりする）際や試料Ｔを移動させる際に、支持部材５０を移動させておくことによって、支持部材５０および光学式変位センサー４０が邪魔になるのを抑制することができる。また、試料Ｔの大きさに応じて圧縮板２０のサイズを変更する場合であっても、光学式変位センサー４０を反射板２０ｃの真上の位置に容易に移動させることができる。
【００３８】
また、上記のように、圧縮板２０の反射板２０ｃは、白色に形成されている。これにより、反射板２０ｃで反射される光のＳ／Ｎ比（ｓｉｇｎａｌ／ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を高くすることができるので、光学式変位センサー４０の測定精度を向上させることができる。
【００３９】
また、上記のように、内部空間８０ａの温度および湿度を所定値に設定する恒温恒湿槽８０を備える。これにより、圧縮試験を所定の温湿度環境下で容易に行うことができる。
【００４０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、圧縮板２０を介して試料Ｔに一定の圧縮荷重を加える荷重負荷部材として、錘３０を用いた例について示したが、本発明はこれに限らない。モーター等の駆動力を用いて試料Ｔに一定の圧縮荷重を負荷するように、荷重負荷部材を構成してもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、圧縮板２０の上面に白色の反射板２０ｃを設けた例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、圧縮板２０の上面が白色に形成されている場合は、圧縮板２０の上面に反射板２０ｃを設けなくてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、恒温恒湿槽８０の空調機８１に加熱器および加湿器を設けた例について示したが、空調機８１に冷却器や除湿器をさらに設けてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、ガイド部材６０を４つ設けた例について示したが、ガイド部材６０は少なくとも３つ設けられていればよい。ガイド部材６０を３つ設ければ、圧縮板２０が大きく傾斜するのを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
２０  圧縮板
２０ｃ  反射板（光が照射される部分）
３０  錘（荷重負荷部材）
４０  光学式変位センサー
５０  支持部材
５１  保持部
５２  ガイドレール部
５２ａ  ガイド穴
６０  ガイド部材
７０  移動機構
８０  恒温恒湿槽
８０ａ  内部空間
１００  圧縮試験装置
Ｔ  試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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