JP4848291B2

JP4848291B2 - 落錘衝撃試験機

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Publication number: JP4848291B2
Application number: JP2007004382A
Authority: JP
Inventors: 智時山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: JP2008170313A

Description

本発明は、落錘により供試体の衝撃試験を行なう落錘衝撃試験機に関し、特に落錘の落下を途中で止めて供試体の圧縮を制限するダンパーを有する落錘衝撃試験機に関する。

従来、自動車部品等の衝撃試験を行なうには、図４に模式的な説明図を示すように、落錘（ウエイト）３を図示しない適宜の手段で吊り上げ、落錘衝撃試験機１の架構２内の所定の高さＡにストッパ４で位置させたのち、ストッパ４を開放（図４中破線）して、落錘３を架構２に取り付けた図示しない鉛直方向のスライダにガイドさせて図中白抜き矢印のように落下させ、その直下の載置台５上の所定の位置に設置しておいた供試体６に衝突させて、供試体６の状態の検証等を行なう。

しかし、落錘３の自由落下で、仮に１００ｋｍ／ｈの衝突速度を得ようとすれば、落錘３の最上停止位置Ａと、落錘３と供試体６の接触位置Ｂとの距離、すなわち落下高さａは、約４０ｍを要すことになり、落錘衝撃試験機が大型化する問題があった。また、落下高さａは設定した衝突速度と供試体４の寸法等の関係から、ストッパ４の位置と載置台５の設定で調整されるが、その調整は煩雑であった。

その問題に対しては、特開２００５−２３３９１０号公報に記載されるように、架構２上に油圧駆動系を有する加速装置７を設け、加速装置７は設定した油圧を油圧ピストンに与えるためのアキュムレータを備え、油圧ピストン７ａの先端に落錘の保持、切離しが可能な落錘保持装置８を取付けるものが提案されている。

そのような加速装置７を用いれば、制御装置で加速装置７の油圧駆動系と落錘保持装置８とストッパ４を制御し、油圧ピストン７ａを下方に所定の圧力で加圧し落錘３を押し込むとともに、ストッパ４を開放し、落錘保持装置８を解除して、所定の初速で落錘３を下方に押し出すので、落錘３は押し込みによる外力と自重とにより加速して落下し、供試体６に衝突させることができ、落下高さａを短縮でき、かつ、衝突速度の調整も加速装置７の押し出し速度の調整で容易になるとしている。

一方、そのような場合においても、落錘衝撃試験機１としては供試体６の衝撃を受けたときの挙動を計測することが目的であって落錘３の落下に任せて完全に供試体６に圧縮を与える必要がない場合があり、また、一定の圧縮状態が生じる範囲内で衝撃試験を行う必要がある場合があった。さらに、自動車部品等を供試体６とする場合、落錘３は例えば、平面寸法１ｍ×１ｍ程度、重さ１トン程度のものとなり、落下に任せて制限無く供試体６に衝突させた場合、落錘３自体の損傷、変形を来たす恐れがあり、落錘３の繰り返し使用のためには、落錘３を緩衝して停止させ、供試体６の圧縮を制限することが求められていた。

そのような場合、従来は図４に示すように、落錘３と供試体６の接触位置Ｂよりも、圧縮試験範囲高さｂだけ下方の緩衝材位置Ｃに、鉛柱やアルミ柱等の緩衝材９の頂部を位置させて設置し（例えば、供試体６を囲んで４基設け、落錘３を４隅で受け止めるようにする）、落下してきた落錘３が供試体６と衝突して図中Ｂ位置からＣ位置までの圧縮試験範囲高さｂの圧縮がなされた後は、落錘３は緩衝材９と衝突して緩衝材９の圧縮によるダンピング作用を受け衝撃が緩和されて緩衝距離ｃ下方の落錘停止位置Ｄで停止するようにしていた。緩衝距離ｃ、落錘停止位置Ｄは、落錘衝撃試験機１の寸法、落錘３の重量、供試体６の仕様、衝突速度等から、緩衝材９の種類、寸法等との関係で設定される
しかし、そのような従来の緩衝材９による落錘３の停止手段を用いた落錘衝撃試験機では、鉛柱やアルミ柱等の緩衝材９は衝突による圧縮変形後、自然には元の寸法形状に復帰しないので、１回の衝撃試験毎に交換を要すことになり、コスト的にも、作業効率的にも問題が多かった。
特開２００５−２３３９１０号公報（第４、５頁、図１、２）

本発明は、上記の従来の落錘衝撃試験機の問題を解決するためになされたものであり、特に落錘の落下を途中で止めて供試体の圧縮を制限することができる落錘の停止手段を有し、落錘の停止手段が従来のように試験毎に交換を要しない落錘衝撃試験機を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）から（７）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。

（１）その第１の手段として、落錘により供試体の衝撃試験を行なう落錘衝撃試験機において、落下する前記落錘を途中で止めて前記供試体の圧縮を制限するダンパーを具備し、同ダンパーは、ピストンと、前記ピストンの上側の上室と下側の下室とに作動油を充填した油圧シリンダと、前記油圧シリンダから上向きに突出する上部ピストンロッドと、前記油圧シリンダの下端内面に当接して前記ピストンの下降限位置を規定する下部ピストンロッドと、前記下室と前記上室との間を前記作動油が移動可能に連通する作動油連通回路と、同作動油連通回路の作動油の移動量を制限する作動油絞り手段と、前記落錘の作用しない状態で前記ピストンがその上限位置に位置するように付勢するダンパー初期高さ復帰手段とを有し、前記作動油連通回路は、前記油圧シリンダの側面を囲み上下端が閉塞した二重管構造を形成する外筒と同油圧シリンダの外周面との間に形成された環状断面空間と、前記下室から同環状断面空間に開口する下室作動油開口と、前記上室から同環状断面空間に開口する上室作動油開口とを備えて構成され、前記ダンパー初期高さ復帰手段は、前記作動油絞り手段と前記上室との間において前記作動油連通回路と連通し内部に作動油と与圧気体を封入したスカベンジタンクを備えて構成され、前記油圧シリンダは前記ピストンの昇降に対する下室の容積変化が上室の容積変化より大きく、前記与圧気体の初期圧力は前記落錘の作用しない状態で前記作動油を介して前記油圧シリンダに作用し前記ピストンをその上限位置に位置させる圧力とし、且つスカベンジタンクは落錘の作用による前記ピストンの下降によって前記油圧シリンダからスカベンジタンクに移動する作動油により前記与圧気体の気体領域が狭められるように構成されてなることを特徴とする落錘衝撃試験機を提供する。

（２）第２の手段として、第１の手段の落錘衝撃試験機において、前記作動油絞り手段が前記下室作動油開口によって構成されてなることを特徴とする落錘衝撃試験機を提供する。

（３）第３の手段として、第１または第２の手段の落錘衝撃試験機において、前記作動油絞り手段と前記上室との間において前記作動油連通回路と連通する前記スカベンジタンクの連通部は、前記油圧シリンダの下端内面に当接するための前記下部ピストンロッドの下端から前記ピストンまでの前記下部ピストンロッドの高さよりも大きな大径で前記環状断面空間と接続されていることを特徴とする落錘衝撃試験機を提供する。

（４）第４の手段として、第１ないし第３のいずれかの手段の落錘衝撃試験機において、前記与圧気体に直接接する前記作動油の初期作動油面位置が前記作動油連通回路よりも高い位置にあることを特徴とする落錘衝撃試験機を提供する。

（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、落錘衝撃試験機を上記第１の手段のように構成したので、特別な操作無しで、落錘の停止手段としてのダンパーは再び初期ダンパー高さに復帰するため、次の落錘衝撃試験の準備された状態となり、従来装置のような落錘の停止手段である緩衝材の交換、再設置が不要となり、落錘衝撃試験の試験コスト的、作業効率的な負担を著しく軽減することができる。

また、請求項１の発明によれば、落錘衝撃試験機を上記第１の手段のように構成したので、上記の作用効果を奏するとともに、作動油連通回路の構造が一体にまとまったコンパクトな態様にできる。また、請求項１の発明のように、スカベンジタンクを接続する場合は、流路抵抗の少ない大径の連通部で接続することが容易となる。

また、請求項１の発明によれば、落錘衝撃試験機を上記第１の手段のように構成したので、上記の作用効果を奏するとともに、ダンピング作用後にダンパーの位置を初期高さに戻す作用を、スカベンジタンク内で昇圧させられた与圧気体の圧力で行なうため、そのつどの加圧操作が不要で、繰り返し操作において損傷、損耗の恐れが少なく、バネのようにダンパーが受ける衝撃力によって徐々にバネの機械的特性に変化を来たす恐れもなく、ダンパーの初期高さ復帰機能がより優れたものとなる。

（２）請求項２の発明によれば、落錘衝撃試験機を上記第２の手段のように構成したので、請求項１の発明の作用効果を奏するとともに、下室作動油開口の外側には、ダンピング作用時に下室内に発生する高圧が作用せず、作動油連通回路等、落錘衝撃試験機の機械的仕様を軽減することができる。

本発明を実施するための最良の形態として、以下に実施例１と実施例２を説明する。

図１、図２により本発明の実施例１に係る落錘衝撃試験機を説明する。図１は本実施例の模式的な構成説明図であり、図２は本実施例におけるダンパーの模式的な断面説明図である。図１、図２において、従来例を示した図４と同じ部分には同じ符号を付して説明を簡略にし、本実施例において従来例と異なる部分を主に以下説明する。なお、図１は後述の実施例２の説明にも用いる。

図１に模式的な説明図を示すように、本実施例の落錘衝撃試験機１０は、図４に示した緩衝材９に代えて、落錘の落下を途中で止めて供試体６の圧縮を制限するダンパー１１を、落錘３と供試体６の接触位置Ｂよりも、圧縮試験範囲高さｂだけ下方のダンパー位置Ｃにその頂部を位置させ、供試体６を囲んで４基、落錘３を四隅で受け止めるように設けたことが異なり、他は図４に示した従来例と同様に構成される。

落錘衝撃試験機１０の架構２上には、油圧駆動系を有する加速装置７を設け、加速装置７の油圧ピストン７ａの先端に、落錘３の保持、切離しが可能な落錘保持装置８を取付けている。

自動車部品等の供試体６の衝撃試験を行なうには、落錘（ウエイト）３を図示しない適宜の手段で吊り上げ、落錘衝撃試験機１０の架構２内の所定の高さ位置Ａにストッパ４で位置させ、加速装置７の油圧ピストン７ａの先端の落錘保持装置８に保持させる。

その後、加速装置７の油圧駆動系と落錘保持装置８とストッパ４を図示されない制御装置によって制御し、ピストン７ａを所定の圧力で下方に加圧し落錘３を押し込むとともに、ストッパ４を開放し（図１中破線）、落錘保持装置８を解除して、所定の初速で落錘３を下方に押し出して、架構２に取り付けた図示しない鉛直方向のスライダに落錘３をガイドさせて図中白抜き矢印のように落下させ、その直下の載置台５上の所定の位置に設置しておいた供試体６に衝突させて、供試体６の状態の検証等を行なう。

落錘３は押し込みによる外力と自重とにより加速して落下し、供試体６に衝突させることができ、落下高さａを短縮でき、かつ、衝突速度の調整も加速装置７の押し出し速度の調整で容易に行なえる。

また、落錘３と供試体６の接触位置Ｂよりも、圧縮試験範囲高さｂだけ下方のダンパー位置Ｃ（ダンパー１１の初期高さｈ_０）に、ダンパー１１が頂部を位置させて設置されており（例えば、供試体６を囲んで４基設け、落錘３を４隅で受け止めるようにする）、落下してきた落錘３が供試体６と衝突して図中Ｂ位置からＣ位置までの圧縮試験範囲高さ（供試体６に圧縮を与えて検証しようとする圧縮高さ）ｂの圧縮がなされた後は、落錘３はダンパー１１の頂部と衝突してダンパー１１のダンピング作用を受け衝撃の緩和された制動を受けつつ下降し、緩衝距離ｃ下方の落錘停止位置Ｄで停止する。緩衝距離ｃは、衝突速度、落錘３の重量、供試体６の大きさ等に対して適切な緩衝が得られるように設定されるが、具体的には、ダンパー１１を構成する油圧ピストンのストロークとなる。

ダンパー１１は、図２に示すように、油圧シリンダ１２と、油圧シリンダ１２内を上下に移動するピストン１３と下部ピストンロッド１４ａ、上部ピストンロッド１４ｂを有し、下部ピストンロッド１４ａの下端は最も下降したとき油圧シリンダ１２下端内面に当接してピストン１３の下降限位置を規定し、上部ピストンロッド１４ｂの上端は上向きに油圧シリンダ１２から突出し、キャップ１４ｃを装着している。

油圧シリンダ１２内のピストン１３の下部は下室１２ａ、上部は上室１２ｂを形成する。ピストン１３は最も上昇したとき油圧シリンダ１２の上端内面に当接しピストン１３の上昇限位置を規定するようになっているが、油圧シリンダ１２上限の内周面には拡径部１２ｃが設けられ、ピストン１３が上限位置にあるときにも上室１２ｂの空間が維持されるように構成されている。なお、上記拡径部１２ｃに代えて、あるいは加えてピストン１３の上端外周面に小径部を設けることによって、ピストン１３上限時の上室１２ｂの空間を維持するようにしてもよい。

油圧シリンダ１２の下室１２ａ内には、ダンパー初期高さ復帰手段として、落錘３の作用しない状態で、ピストン１３およびピストンロッド１４ａ、ｂを上限位置まで移動させ、そこに位置させておけるように付勢する初期付勢力が設定されたバネ１５が設けられている。

また、バネ１５は、後述するように、ダンパー１１が落下する落錘３を受けて油圧シリンダ１２が作動し、そのピストン１３が上限位置から下限位置に移動したとき、圧縮され、その圧縮に対する反発力を初期設定付勢力に加えて強め、ピストン１３、ピストンロッド１４ａ、ｂを上限位置に上昇させ、ダンパー初期高さｈ_０に復帰させる。

なお、バネは図示のように下室１２ａに装備されるものに限らず、上室１２ｂあるいは外部に設けてもよく、ピストンロッド１４ａ、ｂを上限位置に復帰させるものであればよい。また、バネ１５は引張側で作用させるものであってもよい。

したがって、ピストン１３が上限に位置した時のキャップ１４ｃの頂部位置が上記ダンパー位置Ｃ（ダンパー１１の初期高さｈ_０）となり、ピストン１３が下降限位置にある時のキャップ１４ｃの頂部位置が上記落錘停止位置Ｄとなる。

また、油圧シリンダ１２の下室１２ａには下室作動油開口１６ａが、上室１２ｂには上室作動油開口１６ｂが設けられ、相互に連通管路１６ｃで連通する作動油連通回路を形成しており、連通管路１６ｃには作動油絞り手段として絞り弁１６ｄが介装されている。

この作動油絞り手段は、ピストン１３が急激に下降しようとしたときに、下室１２ａから上室１２ｂへの作動油ｍの移動量を制限してピストンロッド１４ａ、ｂにダンピング作用を与えるものであり、上記作動油連通回路に設ければよく、連通管路１６ｃに介装した絞り弁１６ｄに限らず、下室作動油開口１６ａを絞り作用を与える程度の狭めた開口径に形成したものでもよい。また、連通管路１６ｃは一般的な管路の形でなく油圧シリンダ１２を囲み上下端が閉塞した二重管の形で形成されても良い。ただし、作動油連通回路を本実施例１のように構成すれば、油圧シリンダ１２に特別な構造を要さず簡易に構成できる。また、作動油絞り手段を本実施例１のように絞り弁１６ｃで構成すれば、作動油絞り手段を簡易に取付けられる。

また、下室１２ａはピストン１３下降時に油圧シリンダ１２の内径に従う作動油ｍを排出するが、上室１２ａは常時上部ピストンロッド１４ｂが存在し受け入れる作動油はそれより少なく、余剰の作動油が生じる。また、逆工程ではその逆が生じる。

すなわち、ピストン１３、ピストンロッド１４ａ、ｂの昇降に対する下室１２ａ、上室１２ｂの容積変化が異なり、下室１２ａの容積変化量が大きい。そこで、上記の作動油絞り手段と上室作動油開口１６ｂとの間には作動油溜め１７が接続されており、ピストン１３の移動による下室１２ａと上室１２ｂの作動油量の合計量の変動をカバーしている。

上記のような本実施例の落錘衝撃試験機１０においては、落錘３が落下し、供試体６に所定の圧縮試験範囲高さｂの圧縮がなされた後は、図２中白抜き矢印のようにダンパー位置Ｃ（ダンパー１１の初期高さｈ_０）において落錘３はダンパー１１の上部ピストンロッド１４ｂの頂部のキャップ１４ｃと衝突する。そのため、ピストン１３が白抜き矢印のように急激に下降し油圧シリンダ１２内の作動油ｍが下室１２ａから上室１２ｂへ、下室作動油開口１６ａ、連通管路１６ｃ、上室作動油開口１６ｂからなる作動油連通回路を通り移動しようとするが、作動油絞り手段としての絞り弁１６ｄにより流量が絞られ、ピストンロッド１４ａ、ｂの下降動作にダンピング作用を与える。このとき、下室１２ａから排出される作動油ｍのうち上室１２ｂに移動した余剰は作動油溜め１７へ送り込まれる。

したがって、落錘３はダンパー１１によって緩衝された制動を受け、緩衝距離ｃにおいて過度な衝撃を避けて急速に制動されて、最終的には落錘停止位置Ｄに停止する。

その間、下室１２ａ内のバネ１５は図２中２点鎖線で示すように下降するピストン１３により圧縮を受けるが、試験後、落錘３が引き上げられると、バネ１５は初期設定の付勢力に圧縮に対する反発力を加えてピストン１３を上方に押し上げ、上部ピストンロッド１４ｂのキャップ１４ｃの頂部がダンパー位置Ｃになるように戻る。このとき、ピストン１３の上昇によって下室１２ａに戻る作動油ｍのうち、上室１２ｂから移動する作動油では不足する分は作動油溜め１７から下室１２ａに移動する。

そのため、特別な操作無しで、ダンパー１１は再び初期ダンパー高さｈ_０に復帰するので、次の落錘衝撃試験の準備された状態となり、上述した従来装置のような緩衝材９の交換、再設置が不要となり、落錘衝撃試験の試験コスト的、作業効率的な負担を著しく軽減することができる。特に本実施例においては、ダンパー初期高さ復帰手段としてバネ１５を用いているので、装置構成を簡易にできる。

次に、図１、図３により本発明の実施例２に係る落錘衝撃試験機を説明する。図１は本実施例の模式的な構成説明図であり、図３は本実施例におけるダンパーの断面説明図である。図３において、実施例１を示した図２と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、本実施例において実施例１と異なる部分を主に以下説明する。

図１に模式的な説明図を示すように、本実施例の落錘衝撃試験機２０は、図１、図２に示したダンパー１１に代えて、ダンパー２１を設けたことが異なり、他は図１、図２に示した実施例１と同様に構成される。

図１に示すように、本実施例の落錘衝撃試験機２０は、実施例１と同様に、架構２上には、油圧駆動系を有する加速装置７を設け、加速装置７の油圧ピストン７ａの先端に、落錘３の保持、切離しが可能な落錘保持装置８を取付けている。

自動車部品等の供試体６の衝撃試験は落錘３を用いて同様に行なわれる。

本実施例のダンパー２１も、落錘３と供試体６の接触位置Ｂよりも、圧縮試験範囲高さｂだけ下方のダンパー位置Ｃ（ダンパー２１の初期高さｈ_０）に、ダンパー２１が頂部を位置させて設置されており（例えば、供試体６を囲んで４基設け、落錘３を４隅で受け止めるようにする）、図中白抜き矢印のように落下してきた落錘３が供試体６と衝突して図中Ｂ位置からＣ位置までの圧縮試験範囲高さｂの圧縮がなされた後は、図３中白抜き矢印のように落錘３はダンパー２１の頂部と衝突してダンパー２１のダンピング作用を受け衝撃の緩和された制動を受けつつ下降し、緩衝距離ｃ下方の落錘停止位置Ｄで停止する。緩衝距離ｃは、衝突速度、落錘３の重量、供試体６の大きさ等に対して適切な緩衝が得られるように設定されるが、具体的には、ダンパー２１を構成する油圧ピストンのストロークとなる。

ダンパー２１は、図３に示すように、油圧シリンダ２２と、油圧シリンダ２２内を上下に移動するピストン２３と下部ピストンロッド２４ａ、上部ピストンロッド２４ｂを有し、下部ピストンロッド２４ａの下端は最も下降したとき油圧シリンダ２２の下端内面に当接してピストン２３の下降限位置を規定し、上部ピストンロッド２４ｂの上端は上向きに油圧シリンダ２２から突出し、キャップ２４ｃを装着している。

油圧シリンダ２２内のピストン２３の下部は下室２２ａ、上部は上室２２ｂを形成する。ピストン２３は最も上昇したとき油圧シリンダ２２に上端内面に当接しピストン２３の上昇限位置を規定するようになっているが、油圧シリンダ２２上限の内周面には拡径部２２ｃが設けられ、ピストン２３が上限位置にあるときにも上室２２ｂの空間が維持されるように構成されている。なお、上記拡径部２２ｃに代えて、あるいは加えてピストン２３の上端外周面に小径部を設けることによって、ピストン２３上限時の上室２２ｂの空間を維持するようにしてもよい。

したがって、ピストン２３が上限に位置する時のキャップ２４ｃの頂部位置が上記ダンパー位置Ｃ（ダンパー２１の初期高さｈ_０）となり、ピストン２３が下降限位置にある時のキャップ２４ｃの頂部位置が上記落錘停止位置Ｄとなる。

油圧シリンダ２２には、その側面を囲み上下端が閉塞した二重管構造を形成する外筒２８が取付けられており、油圧シリンダ２２外周面と外筒２８の間に環状断面空間２６ｃが形成されている。油圧シリンダ２２の側部には下室２２ａと環状断面空間２６ｃとを連通する下室作動油開口２６ａが、上室２２ｂと環状断面空間２６ｃを連通する上室作動油開口２６ｂが設けられている。

また、下室作動油開口２６ａは、ピストン２３が白抜き矢印のように急激に下降しようとしたときに、下室２２ａから環状断面空間２６ｃへの作動油ｍの移動量を制限してピストンロッド２４ａ、ｂにダンピング作用を与えるように、その開口径が設定されている。また、複数箇所設けられ、ピストン２３が下降するに従って連通する下室作動油開口２６ａの数をピストン２３によって減じてダンピング作用を増加するように配置されることが好ましい。

したがって、油圧シリンダ２２の下室２２ａは、下室作動油開口２６ａ、環状断面空間２６ｃ、上室作動油開口２６ｂが形成する作動油連通回路で連通しており、下室作動油開口２６ａは作動油絞り手段として機能する。

なお、作動油絞り手段は、ピストン２３が急激に下降しようとしたときに、作動油ｍが下室２２ａから環状断面空間２６ｃへの移動量を制限してピストンロッド２４ａ、ｂにダンピング作用を与えるものであり、上記作動油連通回路に設ければよく、上記二重管構造による環状断面空間２６ｃに代えて、実施例１に示したような連通管路１６ｃを設けて下室作動油開口２６ａと上室作動油開口２６ｂを連通させた場合には、作動油絞り手段として適宜な絞り弁１６ｄを連通管路１６ｃに介装しても良い。

また、実施例１で述べたように、下室２２ａはピストン２３下降時に油圧シリンダ２２内径に従う作動油ｍを排出するが、上室２２ｂは常時上部ピストンロッド２４ｂが存在し受け入れる作動油ｍはそれより少なく、余剰の作動油ｍが生じる。また、逆工程ではその逆が生じる。

すなわち、ピストン２３、ピストンロッド２４ａ、ｂの昇降に対する下室２２ａ、上室２２ｂの容積変化が異なり、下室２２ａの容積変化量が大きい。そこで、実施例１ではピストン１３の移動による下室１２ａと上室１２ｂの作動油量の合計量の変動をカバーするため、作動油絞り手段と上室作動油開口１６ｂとの間に作動油溜め１７を接続しているが、本実施例では、作動油絞り手段としての下室作動油開口２６ａと上室作動油開口２６ｂとの間を接続する環状断面空間２６ｃに、スカベンジタンク３０を連通して設けている。

スカベンジタンク３０は、ダンパー初期高さ復帰手段として機能するものであり、環状断面空間２６ｃと流路抵抗の少ない大径の連通部３０ａで接続し、連通部３０ａを介して油圧タンク内と移動しあう作動油ｍが充填され、作動油ｍの液面の上部には所定の圧力（例えば５気圧）の与圧気体ｎ（空気、または希ガス）が封入された密閉タンクである。

与圧気体の圧力は、スカベンジタンク３０内の作動油ｍを介して油圧シリンダ２２内に作用するが、ピストン２３の下室２２ａ側は油圧シリンダ２２全径が受圧面であり、上室２２ｂ側は上部ピストンロッド２４ｂを除く面が受圧面のため、圧力差によってピストン２３を上方に付勢する。そこで、与圧気体の圧力は、落錘３の作用しない状態で、ピストン２３とピストンロッド２４ａ、ｂをその上限位置に移動させ、位置させておける圧力に設定されている。

また、スカベンジタンク３０は、ダンパー２１が落下する落錘３を受けて停止させるとき、油圧シリンダ２２が作動し、そのピストン２３が上限位置から下限位置に下降したとき、下室２２ａから上室２２ｂへ移動する作動油ｍの余剰量を受け入れるものであり、油圧シリンダ２２からスカベンジタンク３０への作動油ｍの移動によるスカベンジタンク３０内の作動油液面の上昇（図３中、位置Ｅから位置Ｆへの上昇）によって、密封された与圧気体ｎの気体領域３１を狭め、その結果として、与圧気体ｎの圧力を高める構成となっている。

上記のような本実施例の落錘衝撃試験機２０においては、落錘３が落下し、供試体６に所定の圧縮試験範囲高さｂの圧縮がなされた後は、図３中白抜き矢印のようにダンパー位置Ｃ（ダンパー２１の初期高さｈ_０）において落錘３はダンパー２１の上部ピストンロッド２４ｂの頂部のキャップ２４ｃと衝突する。

そのため、ピストン２３が急激に下降し油圧シリンダ２２内の作動油ｍが下室２２ａから上室２２ｂへ、下室作動油開口２６ａ、環状断面空間２６ｃ、上室作動油開口２６ｂからなる作動油連通回路を通り移動しようとするが、作動油絞り手段としての下室作動油開口２６ａにより流量が絞られ、ピストンロッド２４ａ、ｂの下降動作にダンピング作用を与える。

したがって、落錘３はダンパー２１によって緩衝された制動を受け、緩衝距離ｃにおいて過度な衝撃を避けて急速に制動され、最終的には落錘停止位置Ｄに停止する。

このとき、下室２２ａから排出される作動油ｍのうち上室２２ｂに移動した余剰はスカベンジタンク３０へ送り込まれ、スカベンジタンク３０内の作動油面は、図３に示すように、初期油面位置Ｅから、最大油面位置Ｆまで、高さｅだけ上昇し、その分、上部の気体領域３１を狭め、与圧気体ｎの圧力が上昇する（例えば初期５気圧だったものが８〜１０気圧へと上昇）。

試験後、落錘３が引き上げられると、スカベンジタンク３０内の作動油ｍは、昇圧された与圧気体ｎの圧力により、連通部３０ａ、環状断面空間２６ｃを経由し、下室作動油開口２６ａから油圧シリンダ２２の下室２２ａへと、また、上室作動油開口２６ｂから上室２２ｂへと押し戻されるが、下室２２ａは油圧シリンダ２２全径が受圧面であり、上室２２ｂは上部ピストンロッド２４ｂを除く面が受圧面のため、圧力差によってピストン２３は上昇し、油圧シリンダ２２の上限位置で停止し、上部ピストンロッド２４ｂのキャップ２４ｃの頂部がダンパー位置Ｃになるように戻る。

そのため、特別な操作無しで、ダンパー２１は再び初期ダンパー高さｈ_０に復帰するので、次の落錘衝撃試験の準備された状態となり、上述した従来装置のような緩衝材９の交換、再設置が不要となり、落錘衝撃試験の試験コスト的、作業効率的な負担を著しく軽減することができる。

特に本実施例は、ダンパー２１の位置を初期状態に戻す作用を、スカベンジタンク３０内で昇圧させられた与圧気体ｎの圧力で行なうため、そのつどの加圧操作が不要で、繰り返し操作において損傷、損耗の恐れが少なく、実施例１の場合のようにバネ１５でダンパー１１を初期の状態に戻す機構の場合は、ダンパー１１が受ける衝撃力によっては、徐々にバネ１５の機械的特性に変化を来たし、ピストンロッド１４ａ、ｂを初期の高さｈ_０（位置Ｃ）に戻せなくなり、いずれバネ１５の交換を要する懸念があったが、実施例２の場合はそのような恐れがなく、ダンパー２１の初期状態復帰機能がより優れたものとなる。

また、スカベンジタンク３０は環状断面空間２６ｃと流路抵抗の少ない大径の連通部３０ａで接続しているため、接続部での圧力差は実質的に無く、ダンピング作用時、及び初期状態復帰時の作動油ｍの移動に支障が無い。

そして、下室作動油開口２６ａを作動油絞り手段としたので、ダンピング作用時に下室２２ａ内に発生する高圧がその外側には作用せず、下室作動油開口２６ａの外側となる作動油連通回路等、落錘衝撃試験機の機械的仕様を軽減することができる。本実施例の場合は、環状断面空間２６ｃ、スカベンジタンク３０には、初期気体圧からダンピング時の作動油流入による昇圧まで（例えば上述した例では、５気圧程度より、８〜１０気圧程度への昇圧まで）に耐える強度でよいので、機械的衝撃が緩和され落錘衝撃試験機の機械的仕様を軽減することができる。

なお、実施例２において、作動油連通回路として上述のような外筒２８による二重管構造をとらず、実施例１のように連通管路１６ｃを設けて、作動油絞り手段として適宜な絞り弁１６ｄを連通管路１６ｃに介装する場合は、絞り弁１６ｄと上室作動油開口２６ｂとの間の連通管路１６ｃにスカベンジタンク３０を接続すればよい。ただし、本実施例２のように作動油連通回路として外筒２８による二重管構造をとれば、作動油連通回路の構造が一体にまとまったコンパクトな態様にでき、また、スカベンジタンク３０と流路抵抗の少ない大径の連通部３０ａで接続することが容易となる。

以上、本発明を図示の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。

たとえば、上記両実施例は、加速装置７を設けて落錘３を押し出す落錘衝撃試験機を例に説明したが、本発明は加速装置７を備えない自然落下による落錘衝撃試験機においても同様に用いることができることは言うまでも無い。

本発明の実施例１および実施例２に係る落錘衝撃試験機の模式的な構成説明図である。実施例１におけるダンパーの模式的な断面説明図である実施例２におけるダンパーの断面説明図である。従来の落錘衝撃試験機の模式的な構成説明図である。

符号の説明

１落錘衝撃試験機
２架構
３落錘
４ストッパ
５載置台
６供試体
７加速装置
７ａ油圧ピストン
８落錘保持装置
９緩衝材
１０落錘衝撃試験機
１１ダンパー
１２油圧シリンダ
１２ａ下室
１２ｂ上室
１２ｃ拡径部
１３ピストン
１４ａ下部ピストンロッド
１４ｂ上部ピストンロッド
１４ｃキャップ
１５バネ
１６ａ下室作動油開口
１６ｂ上室作動油開口
１６ｃ連通管路
１６ｄ絞り弁
１７作動油溜め
２０落錘衝撃試験機
２１ダンパー
２２油圧シリンダ
２２ａ下室
２２ｂ上室
２２ｃ拡径部
２３ピストン
２４ａ下部ピストンロッド
２４ｂ上部ピストンロッド
２４ｃキャップ
２６ａ下室作動油開口
２６ｂ上室作動油開口
２６ｃ環状断面空間
２８外筒
３０スカベンジタンク
３０ａ連通部
３１気体領域

Claims

落錘により供試体の衝撃試験を行なう落錘衝撃試験機において、落下する前記落錘を途中で止めて前記供試体の圧縮を制限するダンパーを具備し、同ダンパーは、ピストンと、前記ピストンの上側の上室と下側の下室とに作動油を充填した油圧シリンダと、前記油圧シリンダから上向きに突出する上部ピストンロッドと、前記油圧シリンダの下端内面に当接して前記ピストンの下降限位置を規定する下部ピストンロッドと、前記下室と前記上室との間を前記作動油が移動可能に連通する作動油連通回路と、同作動油連通回路の作動油の移動量を制限する作動油絞り手段と、前記落錘の作用しない状態で前記ピストンがその上限位置に位置するように付勢するダンパー初期高さ復帰手段とを有し、
前記作動油連通回路は、前記油圧シリンダの側面を囲み上下端が閉塞した二重管構造を形成する外筒と同油圧シリンダの外周面との間に形成された環状断面空間と、前記下室から同環状断面空間に開口する下室作動油開口と、前記上室から同環状断面空間に開口する上室作動油開口とを備えて構成され、
前記ダンパー初期高さ復帰手段は、前記作動油絞り手段と前記上室との間において前記作動油連通回路と連通し内部に作動油と与圧気体を封入したスカベンジタンクを備えて構成され、前記油圧シリンダは前記ピストンの昇降に対する下室の容積変化が上室の容積変化より大きく、前記与圧気体の初期圧力は前記落錘の作用しない状態で前記作動油を介して前記油圧シリンダに作用し前記ピストンをその上限位置に位置させる圧力とし、且つスカベンジタンクは落錘の作用による前記ピストンの下降によって前記油圧シリンダからスカベンジタンクに移動する作動油により前記与圧気体の気体領域が狭められるように構成されてなることを特徴とする落錘衝撃試験機。
請求項１に記載の落錘衝撃試験機において、前記作動油絞り手段が前記下室作動油開口によって構成されてなることを特徴とする落錘衝撃試験機。
請求項１または請求項２に記載の落錘衝撃試験機において、前記作動油絞り手段と前記上室との間において前記作動油連通回路と連通する前記スカベンジタンクの連通部は、前記油圧シリンダの下端内面に当接するための前記下部ピストンロッドの下端から前記ピストンまでの前記下部ピストンロッドの高さよりも大きな大径で前記環状断面空間と接続されていることを特徴とする落錘衝撃試験機。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の落錘衝撃試験機において、前記与圧気体に直接接する前記作動油の初期作動油面位置が前記作動油連通回路よりも高い位置にあることを特徴とする落錘衝撃試験機。