JP4352262B2 - Impact testing machine - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to an impact tester, and more particularly, to an impact tester of a type in which a carriage is caused to travel and collide with a wall body and an impact load is applied to a specimen between the carriage and the wall body.
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。
For example, a pendulum type collision tester and a barrier type (cart type) collision tester are conventionally known as tests for evaluating the collision characteristics of each part of a vehicle body (see, for example, Non-Patent Document 1).
As schematically shown in FIG. 2, the pendulum type collision tester is configured to attach a specimen W to a
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。
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。
By the way, among the conventional collision test machines as described above, the pendulum type collision test machine requires a
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。
In addition, the barrier type (trolley type) collision tester does not have the above-mentioned problems spatially, but the
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has the same function as a conventional barrier type (trolley type) collision tester, while being able to effectively divert the energy of a collision with a wall. There is no need to provide a large reaction wall, and the challenge is to provide an impact tester that can reduce the size of the equipment and reduce the installation area, while at the same time suppressing the transmission of vibrations to the surroundings. It is said.
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)。 In order to solve the above-mentioned problems, the impact tester of the present invention is held by any of these by accelerating the carriage with the acceleration device and traveling toward the wall, and the carriage collides with the wall. In the impact testing machine that applies impact load to the test specimen, the accelerator and the carriage are mounted on the test bench, the wall is integrally formed on the test bench, and the test bench is fixed to the foundation. It is characterized by being mounted so as to be movable in the traveling direction of the carriage with respect to the base that has been made (claim 1).
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。 Here, in this invention, the structure (Claim 2) by which the damper for relieving the impact to the moving direction of the said test stand is interposed between the said test stand and a base is employ | adopted suitably. be able to.
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。 In the present invention, it is desirable that the acceleration device is a hydraulic cylinder.
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。 The present invention does not assume that the wall colliding with the carriage is fixed to the foundation, but is configured to be fixed on a movable test bench with respect to the base so that the reaction force due to the collision is not transmitted to the foundation. This makes it possible to significantly reduce the mass and dimensions of the reaction wall as compared with the conventional cart type. The base is also sufficient with a relatively small mass and size.
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。 That is, the wall body that collides with the carriage and the acceleration device that accelerates the carriage are mounted on a common test bench together with the carriage, and the test bench is arranged to be movable in the acceleration direction of the carriage with respect to the base. In this configuration, when the trolley is accelerated by the acceleration device, the test table moves in the direction opposite to the acceleration direction of the trolley due to the reaction force. When the carriage collides with the wall, the reaction moves in the direction of acceleration of the carriage, that is, the direction opposite to the above, and ideally these cancel each other, and the movement of the carriage stops. The reaction force due to the acceleration of the carriage and the collision with the wall of the carriage moves the test bench and is not transmitted to the foundation, thus eliminating the need for large foundation work as in the past and reducing the installation area, Vibrations at the time of collision are hardly transmitted to the surroundings.
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。 Here, when comparing the energy efficiency between the case where the carriage collides with the reaction force wall fixed as in the conventional case and the case where the carriage collides against the wall body fixed on the movable test bench, the mass of the test bench is calculated. By making it sufficiently larger than the mass of the carriage, it can be made almost equal as will be described later.
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。
Further, as in the invention according to
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。 If the acceleration device is a hydraulic cylinder as in the invention according to claim 3, there is an advantage that it can be made to collide with the wall body at a high speed under a short approach.
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。 According to the present invention, since the carriage, its acceleration device, and the wall with which the carriage collides are arranged on the test table movable with respect to the base, the reaction force during acceleration of the carriage and the wall of the carriage Impact test that causes the reaction force at the time of collision to move the test table in opposite directions, and these reaction forces are not transmitted to the foundation, so that the carriage collides with the reaction force wall fixed to the conventional foundation Compared with the machine, the foundation work can be simplified and the installation area of the apparatus as a whole can be reduced, and at the same time, the transmission of vibration due to a collision to the surroundings can be suppressed.
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。
According to the invention of
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。 Furthermore, according to the invention according to claim 3, the test stand can be accelerated by the hydraulic cylinder, and the cart can be accelerated at a high speed under a short run. This can reduce the size of the test stand. Thus, the apparatus can be further downsized.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a schematic diagram showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration.
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。
A test table 2 is placed on a base 1 fixed to the foundation G via a plurality of
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。
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。
A
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。
The
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。
The control device 9 detects the test force detection signal from the
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。
In the above embodiment of the present invention, the
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。
In practice, however, the above-mentioned forces are somewhat different due to losses including friction of each part, and the test table 2 moves to some extent after the collision. The force is absorbed by
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。
The point that should be particularly noted in the operation of the embodiment of the present invention described above is that the test table 2 moves on the base 1 when the
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、
Further, when the
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。
In the above-described embodiment, another point to be noted is that the actuator of the
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。
In the above embodiment, the example in which the specimen W is attached to the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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