(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の圧盤に保持された供試体に軸力を負荷する軸力負荷手段と、
前記供試体に軸力を作用させたまま、前記上下一対の圧盤を相対移動させて前記軸力に直交する剪断力を繰り返し負荷する、前記上下一対の圧盤の略釣合中心位置にブラケットを介してそれぞれ設けられた剪断負荷手段とを具備する２軸載荷試験装置において、
前記上圧盤を支持する支持手段と、
前記剪断力の負荷時に前記供試体に作用する圧縮荷重の不釣り合いを、前記剪断負荷手段による前記上下一対の圧盤の相対移動に応じて前記支持手段による前記上圧盤の支持力を変化させて除去する除去手段を備えたことを特徴とする２軸載荷試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免震ゴムなどの性能を評価するのに好適な２軸載荷試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば図６に示すような２軸載荷試験装置が知られている。図６に示すように、２軸載荷試験装置は、基部５２と紙面に垂直方向の両端が支持枠に固定されているクロスヨーク５３とを有し、クロスヨーク５３に垂直負荷用の油圧シリンダ５４が設置され、油圧シリンダ５４のラムロッドには不図示の球座を介して負荷ヨーク５６が接続されている。この負荷ヨーク５６の左右端（紙面の垂直方向の両端）は不図示の支柱枠に鉛直スライドガイドを介して支持されている。負荷ヨーク５６の下面には水平方向に移動可能にスライドベアリング５８を介して上部圧盤５９が設けられている。上部圧盤５９の下面には上面盤６０が設けられている。基部５２には水平スライドベアリング６１を介して下部圧盤６２が設けられ、この下部圧盤６２の上面に下面盤６３が設けられている。供試体５１は上下面盤６０，６３にボルトナットなどで固定される。上下圧盤５９，６２は水平スライドベアリング５８，６１により図６の左右方向に移動される。
【０００３】
上部および下部圧盤５９，６２にはそれぞれブラケット６４，６５が設けられ、両ブラケット６４，６５には水平負荷用油圧シリンダ６６の両端が接続されて、油圧シリンダ６６の伸縮により両ブラケット６４，６５間の距離が変化する。
【０００４】
そして、上部圧盤５９を負荷ヨーク５６により鉛直方向に押動して供試体５１に圧縮荷重を負荷し、その状態で、油圧シリンダ６６を伸縮させて上下圧盤５９，６２を水平方向に相対的に往復移動させる。そのとき、油圧シリンダ６６の変位量を変位計で測定するとともに、負荷ヨーク５６に設けられたロードセルにより負荷荷重を測定し、横軸を水平方向移動量、縦軸をロードセル出力としたエネルギ曲線を描き、そのエネルギ曲線の面積から、供試体５１の剪断変形による損失エネルギを評価する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の２軸載荷試験装置にあっては、上部圧盤５９に取り付けられたブラケット６４が、負荷ヨーク５６による供試体５１への荷重軸線からずれているため、水平方向の圧縮負荷分布に不釣り合いが生じてしまい、その結果、供試体５１の剪断力を正確に測定することができなくなってしまう。この場合、ブラケット６４を供試体５１への荷重軸線と一致させた位置に取り付けることが考えられるが、ブラケット６４が邪魔となり、試験中の供試体５１を観察しづらくなってしまう。さらに、ブラケット６４を供試体５１への荷重軸線と一致させた位置に取り付けても、圧盤が水平方向に移動すると、ブラケット６４の取付位置が供試体５１の荷重軸線とずれるため、同様に水平方向の圧縮負荷分布に不釣り合いが生じてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、水平方向の圧縮負荷分布に不釣り合いを生じることなく、正確に剪断試験を行うことができる２軸載荷試験装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１〜図３を参照して説明すると、請求項１の発明は、上下一対の圧盤１９，２２に保持された供試体１に軸力を負荷する軸力負荷手段１４Ａ〜１４Ｃ，１６と、供試体１に軸力を作用させたまま、上下一対の圧盤１９，２２を相対移動させて軸力に直交する剪断力を繰り返し負荷する、上下一対の圧盤１９，２２の略釣合中心位置にブラケット２４Ａ，２４Ｂを介してそれぞれ設けられた剪断負荷手段２６Ａ，２６Ｂとを具備した２軸載荷試験装置に適用され、上圧盤１９を支持する支持手段７Ａ，７Ｂと、  剪断力の負荷時に供試体１に作用する圧縮荷重の不釣り合いを、剪断負荷手段２６Ａ，２６Ｂによる上下一対の圧盤１９，２２の相対移動に応じて支持手段７Ａ，７Ｂによる上圧盤１９の支持力を変化させて除去する除去手段４０，４３，４４を備えたことにより上記目的を達成する。
【０００８】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態に係る２軸載荷試験装置の構成を示す正面図、図２は図１のＩ−Ｉ線断面における概略図である。図１および図２に示すように、本実施の形態に係る２軸載荷試験装置は、基部１２に３本の支柱１１Ａ〜１１Ｃが立設され、支柱１１Ａ〜１１Ｃの上部にはクロスヨーク１３が取り付けられて負荷枠を構成している。クロスヨーク１３には垂直負荷用の油圧シリンダ１４Ａ〜１４Ｃが設置され、油圧シリンダ１４Ａ〜１４Ｃのラムロッドには球座１５Ａ〜１５Ｃ（１５Ａ，１５Ｃのみ図示）およびロードセル９Ａ〜９Ｃを介して負荷ヨーク１６が接続されている。この負荷ヨーク１６の左右端は不図示の鉛直スライドガイドを介して支柱１１Ａ〜１１Ｃに支持されている。負荷ヨーク１６の下面にはスライドベアリング１８を介して上部圧盤１９が水平方向に移動可能に設けられている。上部圧盤１９の下面には上面盤２０が設けられている。基部１２には水平スライドベアリング２１を介して下部圧盤２２が水平方向に移動可能に設けられ、この下部圧盤２２の上面には下面盤２３が設けられている。供試体１は上下面盤２０，２３にボルトナットなどで固定される。
【００１０】
ここで、下面盤２３の下面にはローラ２３Ａが取り付けられており、試験前は基部１２に隣接して設けられた架台３２上に載置されている。そして、試験時においては、引張シリンダ３０を伸張させて下面盤２３に取り付けられた係止部３１に引張シリンダ３０の先端３０Ａを係止させ、その後、引張シリンダ３０を収縮して下面盤２３を下部圧盤２２上に取り付けられたレール２２Ａに沿って試験位置に移動させる。そして試験位置において、不図示の固定手段により下面盤２３を下部圧盤２２に固定するものである。
【００１１】
上部圧盤１９にはブラケット２４Ａ，２４Ｂが、下部圧盤２２にはブラケット２５Ａ，２５Ｂがそれぞれ取り付けられており、両ブラケット２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂには水平負荷用油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂの両端が回転可能に接続されている。このため、図５の模式図に示すように、上圧盤１９には水平負荷用油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂの自重分が負荷軸から偏心して作用することとなる。そして、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂを伸縮させることにより両ブラケット２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ間の距離が変化する。なお、この際、ブラケット２４Ａ，２４Ｂは、図１において、荷重軸線（中心線）から右側には移動しないように、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂのストロークが設定される。
【００１２】
負荷ヨーク１６とクロスヨーク１３との間には、２本のバランスシリンダ７Ａ，７Ｂが取り付けられている。バランスシリンダ７Ａ，７Ｂは、そのシリンダ部の端部がクロスヨーク１３に、ロッド部の端部が負荷ヨーク１６に固定される。バランスシリンダ７Ａ，７Ｂは上述した上圧盤１９に作用する偏心荷重を除去するものであるが、本実施の形態では試験中において供試体１が変形しても、ブラケット２４Ａ，２４Ｂの位置が変わっても、その支持力は常に一定状態となるように不図示の油圧コントローラによりシリンダ推力が制御される。
【００１３】
次いで、本実施の形態の動作について説明する。
まず、架台３２上に下面盤２３を載置し、この下面盤２３の上に供試体１を固定する。次いで、引張シリンダ３０を伸張して先端３０Ａを下面盤２３の係止部３１に係止した後、引張シリンダ３０を収縮し、下面盤２３を下部圧盤２２上に取り付けられたレール２２Ａに沿って試験位置に移動させる。そして試験位置において、不図示の固定手段により下面盤２３を下部圧盤２２に固定するとともに、供試体１を上面盤２０に固定する。
【００１４】
次いで、油圧シリンダ１４Ａ〜１４Ｃを駆動して、上部圧盤１９により供試体１を負荷する。ロードセル９Ａ〜９Ｃは負荷荷重を検出し、この負荷荷重が所定の値となるように油圧シリンダ１４Ａ〜１４Ｃが駆動される。そして、水平負荷用油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂを所定の周波数により伸縮させることにより、上下圧盤１９，２２のブラケット２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂの間隔を変更させて供試体１に周期的に剪断力を負荷する。
【００１５】
このようにして供試体１の軸方向に所定の荷重を負荷しつつ水平方向に繰り返し変動する剪断力を負荷する際、水平負荷用油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂの負荷変動および変位量をロードセル９Ａ〜９Ｃおよび不図示のストローク計により検出する。
【００１６】
本実施の形態においては、ブラケット２４Ａ，２４Ｂが中心線から左側に取り付けられているため、試験中においては、上圧盤１９に作用する偏心荷重により常に供試体１の左半分に負荷が偏ることとなる。
【００１７】
本実施の形態においては、バランスシリンダ７Ａ，７Ｂにより、負荷ヨーク１６に対して常に上方へ向かう支持力を作用させて、不釣り合いを生じないようにする。すなわち、負荷荷重の不釣り合い量を、バランスシリンダ７Ａ，７Ｂにより負荷ヨーク１６を支持することにより打ち消して、供試体１の圧縮負荷分布の不釣り合いをなくすようにしたものである。
【００１８】
このように、軸力をかけながら上下圧盤１９，２２を互いに反対方向に移動させて、供試体１に軸力と剪断力とを同時に作用させる２軸載荷試験を行う際、バランスシリンダ７Ａ，７Ｂにより、供試体１に生じる圧縮負荷分布の不釣り合い量を除去することにより、供試体１に不所望な圧縮荷重を発生させずに試験を行うことが可能となり、測定精度が向上する。
【００１９】
なお、上記実施の形態においては、バランスシリンダ７Ａ，７Ｂにより一定の支持力を負荷ヨーク１６に作用させているが、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂのストロークに応じて上圧盤１９に作用する偏心荷重の作用点が変化すると圧縮負荷の不釣り合いも変化するため、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂのストロークに応じてバランスシリンダ７Ａ，７Ｂによる支持力を変化させてもよい。図４は、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂのストロークに応じて、バランスシリンダ７Ａ，７Ｂによる支持力を変化させる油圧回路の構成を示す図である。バランスシリンダ７Ａ，７Ｂのボトム室およびロッド室はサーボ弁４０の二次側と接続され、サーボ弁４０の一次側には油圧ポンプ４１とタンク４２とが接続されている。サーボ弁４０のソレノイド部４０ｓにはＣＰＵなどからなる制御回路４３が接続されている。制御回路４３には油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂのストロークを検出するストローク計４４が接続されており、このストローク計４４からの信号に基づいて、制御回路４３はサーボ弁４０の開度を変更して、バランスシリンダ７Ａ，７Ｂによる支持力を変化させる。
【００２０】
そして、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂが最も左にストロークした状態においては圧縮負荷の不釣り合い量が最も大きくなるため、制御回路４３はバランスシリンダ７Ａ，７Ｂによる支持力が最大となるようにソレノイド部４０ｓを励磁してサーボ弁４０の開度を調節する。一方、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂが右にストロークするにつれて圧縮負荷の不釣り合い量は徐々に小さくなり、最も右にストロークした状態においては、圧縮負荷の不釣り合い量が最小となる。この間、制御回路４３はソレノイド部４０ｓを励磁してサーボ弁４０の開度を調節してバランスシリンダ７Ａ，７Ｂによる支持力を徐々に小さくする。逆に、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂが左にストロークするにつれて不釣り合い量は徐々に大きくなるため、この間、制御回路４３はソレノイド部４０ｓを励磁してサーボ弁４０の開度を調節してバランスシリンダ７Ａ，７Ｂによる支持力を徐々に大きくする。
【００２１】
このように、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂのストロークに応じてバランスシリンダ７Ａ，７Ｂによる支持力を変化させることにより、供試体１に作用する不釣り合い量が一定となるように正確に制御することができ、これにより、測定精度を一層向上させることができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態においては、負荷ヨーク１６とクロスヨーク１３との間にバランスシリンダ７Ａ，７Ｂを設けているが、供試体１に作用する圧縮荷重の不釣り合いを除去可能な位置であれば、任意の位置にバランスシリンダ７Ａ，７ＡＢを設けることができる。
【００２３】
以上の実施の形態と請求項との対応において、油圧シリンダ１４Ａ〜１４Ｃおよび負荷ヨーク１６が軸力負荷手段を、油圧シリンダ２６Ａ，２６Ｂが剪断力負荷手段を、バランスシリンダ７Ａ，７Ｂが支持手段を、サーボ弁４０，制御回路４３、ストローク計４４が除去手段をそれぞれ構成する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、除去手段により供試体に作用する圧縮荷重の不釣り合いを除去するようにしたため、剪断力負荷中でも供試体に作用する軸力を一定とすることができ、これにより精度よく試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る２軸載荷試験装置の構成を示す正面図
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図
【図３】本実施の形態の動作を説明する概略図
【図４】バランスシリンダの支持力を調節する油圧回路を示す図
【図５】上圧盤１９に作用する不釣り合い力を示す概略図
【図６】従来の２軸載荷試験装置の構成を示す正面図
【符号の説明】
７Ａ，７Ｂ  バランスシリンダ
１２  基部
１３  クロスヨーク
１４Ａ〜１４Ｃ  垂直負荷用油圧シリンダ
１６  負荷ヨーク
１９  上部圧盤
２２  下部圧盤
２６Ａ，２６Ｂ  水平負荷用油圧シリンダ
【図１】
0003731291.tif 000002
【図２】
0003731291.tif 000003
【図３】
0003731291.tif 000004
【図４】
0003731291.tif 000005
【図５】
0003731291.tif 000006
【図６】
0003731291.tif 000007