JP7577609B2 - LOAD TESTING APPARATUS, LOAD DETECTION UNIT, AND LOAD TESTING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、積層ゴム支承等の試験体の水平方向の負荷荷重を測定する負荷試験装置に関する。 The present invention relates to a load testing device that measures the horizontal load on a test specimen such as a laminated rubber bearing.
従来、積層ゴム支承等の試験体の上面に垂直荷重を加えながら試験体の下面を水平方向に変位させた際における試験体の水平方向の負荷荷重(水平抗力)を測定する負荷試験装置が知られている。 Conventionally, a load testing device is known that measures the horizontal load (horizontal resistance) applied to a test specimen, such as a laminated rubber bearing, when a vertical load is applied to the upper surface of the test specimen while the lower surface of the test specimen is displaced horizontally.
例えば、特許文献1に記載の負荷試験装置は、試験体が載置され、水平方向アクチュエータにより水平方向に移動可能な可動ベースと、試験体の上面と当接する第1加圧部材と、第1加圧部材上に載置された積層ゴムと、積層ゴム上に配置され、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な第2加圧部材と、第1加圧部材に加わる水平方向の負荷荷重を測定するロードセルと、を備えている。
For example, the load testing device described in
特許文献1に記載の負荷試験装置において、ロードセルにより測定される、第1加圧部材に加わる水平方向の負荷荷重は、試験体および積層ゴムそれぞれの水平方向の負荷荷重の合計値であり、可動ベースの水平方向への移動手段(ローラ支承、リニアガイド等)の摩擦力は含まれない。また、積層ゴムは、垂直剛性が高くて水平剛性が低く、その水平方向の負荷荷重は水平方向の変位量に比例する。このため、可動ベースの水平方向の移動量が極めて小さい場合、ロードセルの測定値に含まれる積層ゴムの水平方向の負荷荷重を小さくすることができる。したがって、特許文献1に記載の負荷試験装置によれば、試験体の水平方向の負荷荷重を高精度に測定することができる。
In the load testing device described in
上述したように、積層ゴムは、垂直剛性が高くて水平剛性が低く、その水平方向の負荷荷重は水平方向の変位量に比例する。このため、特許文献1に記載の負荷試験装置において、可動ベースの水平方向の移動量が大きくなると、それに比例して、ロードセルの測定値に含まれる積層ゴムの水平方向の負荷荷重も大きくなる。積層ゴムの水平剛性が低いほど、その負荷荷重を小さくするができるが、そのためには、積層ゴムの積層数を増やす必要があり、これにより負荷試験装置が大型化してしまう。
As mentioned above, laminated rubber has high vertical stiffness and low horizontal stiffness, and its horizontal load is proportional to the amount of horizontal displacement. For this reason, in the load testing device described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、試験体の水平方向の負荷荷重をより高精度に測定可能とすることにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its object is to make it possible to measure the horizontal load on a test specimen with higher accuracy.
上記課題を解決するために、本発明では、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動して、積層ゴム支承等の試験体を加圧する荷重検出ユニットを用いる。 To solve the above problem, the present invention uses a load detection unit that moves vertically using a vertical actuator to apply pressure to a test specimen such as a laminated rubber bearing.
ここで、荷重検出ユニットは、試験体の上面と当接する第1加圧板と、第1加圧板上に載置された第1支承と、第1支承上に配置され、第1加圧板に対して水平方向に移動可能な第2加圧板と、第2加圧板上に載置された第2支承と、第2支承上に配置され、第2加圧板に対して第1加圧板と同方向に同量だけ移動するように第1加圧板に連結された第3加圧板と、第3加圧板上に載置された第3支承と、第3支承上に配置され、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な荷重伝達フレームと、荷重伝達フレームと第1および第3加圧板との間に配置され、第1および第3加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第1ロードセルと、荷重伝達フレームと第2加圧板との間に配置され、第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第2ロードセルと、を有する。なお、第1~第3支承は、同じせん断ばね定数のゴム支承でもよいし、あるいは、同じ摩擦係数のローラ支承でもよい。 Here, the load detection unit has a first pressure plate that contacts the upper surface of the test specimen, a first support placed on the first pressure plate, a second pressure plate arranged on the first support and movable horizontally relative to the first pressure plate, a second support placed on the second pressure plate, a third pressure plate arranged on the second support and connected to the first pressure plate so as to move the same amount in the same direction as the first pressure plate relative to the second pressure plate, a third support placed on the third pressure plate, a load transmission frame arranged on the third support and movable vertically by a vertical actuator, a first load cell arranged between the load transmission frame and the first and third pressure plates to measure the horizontal load applied to the first and third pressure plates, and a second load cell arranged between the load transmission frame and the second pressure plate to measure the horizontal load applied to the second pressure plate. The first to third bearings may be rubber bearings with the same shear spring constant, or roller bearings with the same coefficient of friction.
例えば、本発明の負荷試験装置は、
試験体の上面に垂直荷重を加えながら前記試験体の下面を水平方向に変位させた際における前記試験体の水平方向の負荷荷重を測定する負荷試験装置であって、
前記試験体が載置され、水平方向アクチュエータにより水平方向に移動可能な載置テーブルと、
垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動して、前記試験体を加圧する荷重検出ユニットと、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
前記試験体の上面と当接する第1加圧板と、
前記第1加圧板上に載置された第1支承と、
前記第1支承上に配置され、前記第1加圧板に対して水平方向に移動可能な第2加圧板と、
前記第2加圧板上に載置された第2支承と、
前記第2支承上に配置され、前記第2加圧板に対して前記第1加圧板と同方向に同量だけ移動するように前記第1加圧板に連結された第3加圧板と、
前記第3加圧板上に載置された第3支承と、
前記第3支承上に配置され、前記垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な荷重伝達フレームと、
前記荷重伝達フレームと前記第1加圧板および前記第3加圧板との間に配置され、前記第1加圧板および前記第3加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第1ロードセルと、
前記荷重伝達フレームと前記第2加圧板との間に配置され、前記第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第2ロードセルと、を有する。
For example, the load testing device of the present invention
A load testing device for measuring a horizontal load on a test body when a vertical load is applied to an upper surface of the test body and a lower surface of the test body is displaced in a horizontal direction, comprising:
a mounting table on which the test specimen is placed and which is movable in a horizontal direction by a horizontal actuator;
A load detection unit that is moved vertically by a vertical actuator to apply pressure to the test body,
The load detection unit includes:
A first pressure plate that contacts the upper surface of the test specimen;
a first support placed on the first pressure plate;
a second pressure plate disposed on the first support and horizontally movable relative to the first pressure plate;
a second support placed on the second pressure plate;
a third pressure plate disposed on the second support and connected to the first pressure plate so as to move in the same direction and by the same amount relative to the second pressure plate as the first pressure plate;
a third support placed on the third pressure plate;
a load transfer frame disposed on the third support and vertically movable by the vertical actuator;
a first load cell disposed between the load transmission frame and the first and third pressure plates, the first load cell measuring a horizontal load applied to the first and third pressure plates;
and a second load cell arranged between the load transmission frame and the second pressure plate for measuring a horizontal load applied to the second pressure plate.
本発明において、垂直方向アクチュエータにより荷重伝達フレームに垂直荷重を加えながら水平方向アクチュエータにより載置テーブルを水平方向に移動させた場合、第1ロードセルの測定値である、第1加圧板および前記第3加圧板に加わる水平方向の負荷荷重は、試験体の水平方向の負荷荷重から第1~第3支承の水平方向の負荷荷重を差し引いた値となる。また、第2ロードセルの測定値である、第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重は、第1および第2支承の水平方向の負荷荷重の合計値となる。このように、第1および第2ロードセルの測定値は、載置テーブルの水平方向への移動手段の摩擦力を含んでいない。 In the present invention, when a vertical load is applied to the load transmission frame by the vertical actuator while the mounting table is moved horizontally by the horizontal actuator, the horizontal load applied to the first pressure plate and the third pressure plate, which is the measurement value of the first load cell, is the horizontal load of the test object minus the horizontal loads of the first to third supports. Furthermore, the horizontal load applied to the second pressure plate, which is the measurement value of the second load cell, is the sum of the horizontal loads of the first and second supports. In this way, the measurement values of the first and second load cells do not include the frictional force of the horizontal movement means of the mounting table.
ここで、第1~第3支承が同じせん断ばね定数のゴム支承である場合、これらの支承の水平方向の負荷荷重は、このせん断ばね定数とその水平方向の変位量との積となる。ここで、第2ロードセルの測定値である、第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重は、第1および第2支承それぞれの水平方向の負荷荷重の合計値であるので、せん断ばね定数は、第2ロードセルの測定値と第1および第2支承の水平方向の変位量で表すことができる。また、第1および第2支承の水平方向の変位量は、第1ロードセルの変位量から第2ロードセルの変位量を差し引いた値であり、第1および第2ロードセルそれぞれの変位量は、それぞれの測定値と剛性を用いて表現できる。このため、第1および第2ロードセルの測定値を用いて、第1~第3支承のせん断ばね定数に依存することなく、試験体の水平方向の負荷荷重を算出することができる。 Here, if the first to third bearings are rubber bearings with the same shear spring constant, the horizontal load of these bearings is the product of this shear spring constant and its horizontal displacement. Here, the horizontal load applied to the second pressure plate, which is the measurement value of the second load cell, is the sum of the horizontal loads of the first and second bearings, so the shear spring constant can be expressed by the measurement value of the second load cell and the horizontal displacement of the first and second bearings. In addition, the horizontal displacement of the first and second bearings is the value obtained by subtracting the displacement of the second load cell from the displacement of the first load cell, and the displacement of each of the first and second load cells can be expressed using the respective measurement values and rigidity. Therefore, the horizontal load of the test specimen can be calculated using the measurements of the first and second load cells without depending on the shear spring constants of the first to third bearings.
また、第1~第3支承が同じ摩擦係数のローラ支承である場合、これらの支承の水平方向の負荷荷重は、この摩擦係数と垂直方向アクチュエータによる垂直荷重との積となる。ここで、第2ロードセルの測定値である、第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重は、第1および第2支承それぞれの水平方向の負荷荷重の合計値であるので、摩擦係数は、第2ロードセルの測定値と垂直方向アクチュエータによる垂直荷重で表すことができる。このため、第1および第2ロードセルの測定値を用いて、第1~第3支承の摩擦係数に依存することなく、試験体の水平方向の負荷荷重を算出することができる。 Furthermore, if the first to third bearings are roller bearings with the same friction coefficient, the horizontal load on these bearings is the product of this friction coefficient and the vertical load from the vertical actuator. Here, the horizontal load applied to the second pressure plate, which is the measurement value of the second load cell, is the sum of the horizontal loads on the first and second bearings, so the friction coefficient can be expressed as the measurement value of the second load cell and the vertical load from the vertical actuator. Therefore, the horizontal load on the test specimen can be calculated using the measurements of the first and second load cells, without relying on the friction coefficients of the first to third bearings.
このように、本発明によれば、試験体の水平方向の負荷荷重をより高精度に測定することができる。 In this way, the present invention makes it possible to measure the horizontal load on the test specimen with greater precision.
以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。 Below, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る負荷試験装置1の概略構成図である。
Figure 1 is a schematic diagram of a
本実施の形態に係る負荷試験装置1は、積層ゴム支承等の試験体3の水平方向の負荷荷重(水平抗力)を測定するための装置であり、図示するように、断面コの字型の固定ベース10と、載置テーブル11と、荷重検出ユニット12と、垂直方向アクチュエータ13と、水平方向アクチュエータ14と、水平移動機構15と、垂直移動機構16と、を備えている。
The
水平移動機構15は、ローラ支承、リニアガイド等で構成され、載置テーブル11を固定ベース10に対して水平方向に移動可能に支持する。
The
垂直移動機構16は、ローラ支承、リニアガイド等で構成され、荷重検出ユニット12を固定ベース10に対して垂直方向に移動可能に支持する。
The
垂直方向アクチュエータ13は、固定ベース10に取り付けられており、荷重検出ユニット12を垂直方向に加圧する。
The
水平方向アクチュエータ14は、固定ベース10に取り付けられており、載置テーブル11を水平方向に加圧する。
The
載置テーブル11は、試験体3が載置され、水平方向アクチュエータ14および水平移動機構15によって水平方向に移動することにより、試験体3の下面を水平方向に変位させる。
The
荷重検出ユニット12は、試験体3の水平方向の負荷荷重を算出するために必要な測定値を計測するためのものであり、荷重伝達フレーム120と、第1加圧板121と、第1ゴム支承122と、第2加圧板123と、第2ゴム支承124と、第3加圧板125と、第3ゴム支承126と、第1ロードセル127と、第2ロードセル128と、を有する。
The
第1加圧板121は、試験体3の上面と当接している。また、第1加圧板121上には、第1ゴム支承122が載置されている。
The
第2加圧板123は、第1ゴム支承122上に配置され、第1加圧板121に対して水平方向に移動可能である。第2加圧板123上には、第2ゴム支承124が載置されている。
The
第3加圧板125は、第2ゴム支承124上に配置され、第2加圧板123に対して第1加圧板121と同方向に同量だけ移動するように、連結部1251によって第1加圧板121に連結されている。第3加圧板125上には、第3ゴム支承126が載置されている。
The
荷重伝達フレーム120は、固定ベース10側の端部に側壁部1201が形成された断面L字型であり、第3ゴム支承126上に配置される。また、荷重伝達フレーム120は、垂直方向アクチュエータ13および垂直移動機構16によって垂直方向に移動する。これにより、それぞれ、第3ゴム支承126、第2ゴム支承124、および第1ゴム支承122を介して、第3加圧板125、第2加圧板123、および第1加圧板121が加圧され、最終的に、第1加圧板121が試験体3を加圧する。
The
第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126には、同じせん断ばね定数を有するものが用いられる。
The
第1ロードセル127は、荷重伝達フレーム120の側壁部1201と第1加圧板121との間に配置され、第1加圧板121および連結部1251によって第1加圧板121に連結された第3加圧板125に加わる水平方向の負荷荷重(第1加圧板121および第3加圧板125と荷重伝達フレーム120との間の水平方向の負荷荷重)を測定する。
The
第2ロードセル128は、荷重伝達フレーム120の側壁部1201と第2加圧板123との間に配置され、第2加圧板123に加わる水平方向の負荷荷重(第2加圧板123と荷重伝達フレーム120との間の水平方向の負荷荷重)を測定する。
The
図2は、本実施の形態に係る負荷試験装置1の各部に加わる負荷荷重を説明するための図である。
Figure 2 is a diagram for explaining the load applied to each part of the
図示するように、垂直方向アクチュエータ13により荷重伝達フレーム120に垂直荷重Nを加えながら水平方向アクチュエータ14により載置テーブル11を水平方向に移動させた場合、第1ロードセル127の測定値である、第1加圧板121および第3加圧板125に加わる水平方向の負荷荷重F1は、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhから第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126の水平方向の負荷荷重を差し引いた値となる。また、第2ロードセル128の測定値である、第2加圧板123に加わる水平方向の負荷荷重F2は、第1ゴム支承122および第2ゴム支承124の水平方向の負荷荷重の合計値となる。このように、第1ロードセル127および第2ロードセル128の測定値F1、F2は、水平移動機構15の摩擦力(水平移動機構15の摩擦係数をμとした場合、μ・Nとなる)を含んでいない。
As shown in the figure, when a vertical load N is applied to the
ここで、第1加圧板121および第3加圧板125は、第2加圧板123に対して同方向に同量だけ移動するので、第1ゴム支承122および第2ゴム支承124の変位量は同じである。第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126のせん断ばね定数をkr、第1ゴム支承122および第2ゴム支承124の変位量をdxr、第3ゴム支承126の変位量をdx1とした場合、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhは、第1ロードセル127の測定値F1を用いて数1で表すことができる。
Here, the
また、第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126のせん断ばね定数krは、第2ロードセルの測定値F2を用いて数2で表すことができる。
Furthermore, the shear spring constant kr of the
また、第1ゴム支承122および第2ゴム支承124の変位量dxrは、第1ロードセル127の変位量から第2ロードセル128の変位量を差し引いた値であり、第1ロードセル127の変位量は、第3ゴム支承126の水平方向の変位量dx1と同じである。第2ロードセル128の変位量をdx2とした場合、第1ゴム支承122および第2ゴム支承124の変位量dxrは、数3で表すことができる。
The displacement dxr of the
さらに、第1ロードセル127の測定値F1は、第1ロードセル127の剛性と変位量dx1との積であるので、第1ロードセル127の剛性をk1とした場合、第1ロードセル127の変位量dx1は、数4で表すことができる。
Furthermore, since the measurement value F1 of the
同様に、第2ロードセル128の測定値F2は、第2ロードセル128の剛性と変位量dx2との積であるので、第2ロードセル128の剛性をk2とした場合、第2ロードセル128の変位量dx2は、数5で表すことができる。
Similarly, the measurement value F2 of the
数1~数5により、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhは、数6で表すことができる。したがって、第1ロードセル127および第2ロードセル128の測定値F1、F2を用いて、第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126のせん断ばね定数krに依存することなく、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhを算出することができる。
From
図3は、本実施の形態に係る負荷試験装置1を用いた負荷試験方法を説明するためのフロー図である。
Figure 3 is a flow diagram for explaining a load testing method using the
まず、垂直方向アクチュエータ13により荷重伝達フレーム120に垂直荷重Nを加えながら、水平方向アクチュエータ14により載置テーブル11を水平方向に移動させる(S10)。これにより、試験体3は、その上面を垂直荷重Nで加圧されながら、その下面が水平方向に変位して、水平方向の負荷荷重Fhを発生させる。
First, the
つぎに、第1ロードセル127および第2ロードセル128の測定値F1、F2を取得する(S11)。それから、取得した測定値F1、F2をパーソナルコンピュータ等の情報処置装置に送信し、情報処置装置において、測定値F1、F2を上述の数6に代入して、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhを算出する(S12)。
Next, the measurement values F1 and F2 of the
本実施の形態では第1ロードセル127および第2ロードセル128の測定値F1、F2を上述の数6に代入して、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhを算出することにより、第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126のせん断ばね定数krに依存することなく、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhを算出することができる。したがって、本実施の形態によれば、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhをより高精度に測定することができる。
In this embodiment, the horizontal load Fh of the
以上、本発明の実施の形態について説明した。 The above describes an embodiment of the present invention.
本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and many variations are possible within the scope of the invention.
例えば、本実施の形態において、水平方向アクチュエータ14により載置テーブル11を水平方向に移動して、図2に示すように、試験体3が変形する場合、その変形量が大きくなると、第1加圧板121に回転モーメントが作用して、第1加圧板121が時計回りに回転(傾斜)しようとする。ゴムは、引張剛性が小さく、変形しやすい。そこで、これに対抗するために、第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126の回転防止機構を採用してもよい。
For example, in this embodiment, when the
図4に示す負荷試験装置1の変形例1aでは、第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126の回転防止機構として、ローラ軸受、すべり軸受等の水平移動機構170を有するボルト17を採用している。第1加圧板121、第2加圧板123、および第3加圧板125には、それぞれ、ボルト17の直径よりも大径の貫通穴1210、1230、1250が形成されており、荷重伝達フレーム120の下面(第3ゴム支承126との当接面)には、ボルト17の先端部に形成されたネジ部と螺合するネジ孔1200が形成されている。ボルト17を、第1加圧板1210の貫通穴1210、第2加圧板123の貫通穴1230、および第3加圧板125の貫通穴1250に通して、そのネジ頭と第1加圧板121の下面(試験体3との当接面)との間に水平移動機構170を介在させた状態で、その先端部を荷重伝達フレーム120のネジ孔1200に螺合させる。これにより、荷重伝達フレーム120に対して、第1加圧板121、第2加圧板123、および第3加圧板125の水平方向の移動を許容しつつ、これらの垂直方向の移動を拘束して、第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126の回転を防止することができる。
In the modified example 1a of the
また、本実施の形態では、第2加圧板123を第1加圧板121に対して水平方向に移動可能に支持する第1支承、第3加圧板125を第2加圧板123に対して水平方向に支持する第2支承、および、荷重伝達フレーム120を第3加圧板125に対して水平方向に移動可能に支持する第3支承として、同じばねせん断定数を有するゴム支承を用いている。しかし、本発明はこれに限定されない。第1~第3支承として、同じ摩擦係数を有するローラ支承、すべり支承等を用いてもよい。
In addition, in this embodiment, rubber bearings with the same spring shear constant are used as the first bearing that supports the
図5に示す負荷試験装置1の変形例1bでは、同じせん断ばね定数を有する第1ゴム支承122、第2ゴム支承124、および第3ゴム支承126に代えて、同じ摩擦係数を有する第1ローラ支承130、第2ローラ支承131、および第3ローラ支承132を用いている。
In the modified example 1b of the
図示するように、垂直方向アクチュエータ13により荷重伝達フレーム120に垂直荷重Nを加えながら水平方向アクチュエータ14により載置テーブル11を水平方向に移動させた場合、第1ロードセル127の測定値である、第1加圧板121および第3加圧板125に加わる水平方向の負荷荷重F1は、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhから第1ローラ支承130、第2ローラ支承131、および第3ローラ支承132の水平方向の負荷荷重を差し引いた値となる。また、第2ロードセル128の測定値である、第2加圧板123に加わる水平方向の負荷荷重F2は、第1ローラ支承130および第2ローラ支承131の水平方向の負荷荷重の合計値となる。このように、第1ロードセル127および第2ロードセル128の測定値F1、F2は、水平移動機構15の摩擦力μ・N(水平移動機構15の摩擦係数をμとした場合)を含んでいない。
As shown in the figure, when a vertical load N is applied to the
第1ローラ支承130、第2ローラ支承131、および第3ローラ支承132の摩擦係数をμrとした場合、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhは、第1ロードセル127の測定値F1を用いて数7で表すことができる。
If the friction coefficient of the
また、第1ローラ支承130、第2ローラ支承131、および第3ローラ支承132の摩擦係数μrは、第2ロードセル128の測定値F2を用いて数8で表すことができる。
Furthermore, the friction coefficient μr of the
数7および数8により、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhは、数9で表すことができる。したがって、第1ロードセル127および第2ロードセル128の測定値F1、F2を用いて、第1ローラ支承130、第2ローラ支承131、および第3ローラ支承132の摩擦係数μrに依存することなく、試験体3の水平方向の負荷荷重Fhを算出することができる。
Using equations 7 and 8, the horizontal load Fh of the
また、上記の実施の形態では、試験体3の水平方向の一方向における負荷荷重を測定する負荷試験装置を例にとり説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明は、試験体3の水平方向の直交する二方向における負荷荷重を測定する負荷試験装置にも適用できる。
In the above embodiment, a load test device that measures the applied load in one horizontal direction of the
例えば、図1、図4に示す負荷試験装置1、1aにおいて、水平移動機構15として、載置テーブル11を固定ベース10に対して水平方向の直交する二方向に移動可能に支持するXYステージ等を採用する。そして、水平方向の直交する二方向の断面図のそれぞれにおいて、図1、図4に示す負荷試験装置1、1aの構成となるように、固定ベース10および荷重伝達フレーム120を形成するとともに、水平方向アクチュエータ14、垂直移動機構16、第1ロードセル127、および第2ロードセル128を、それぞれ2つ設ける。
For example, in the
また、図5に示す負荷試験装置1bにおいて、水平移動機構15として、載置テーブル11を固定ベース10に対して水平方向の直交する二方向に移動可能に支持するXYステージ等を採用し、第1ローラ支承130の代わりに、第2加圧板123を第1加圧板121に対して水平方向の直交する二方向に移動可能に支持するXYステージ等を採用し、第2ローラ支承131の代わりに、第3加圧板125を第2加圧板123に対して水平方向の直交する二方向に移動可能に支持するXYステージ等を採用し、第3ローラ支承132の代わりに、荷重伝達フレーム120を第3加圧板132に対して水平方向の直交する二方向に移動可能に支持するXYステージ等を採用する。そして、水平方向の直交する二方向の断面図のそれぞれにおいて、図5に示す負荷試験装置1bの構成となるように、固定ベース10および荷重伝達フレーム120を形成するとともに、水平方向アクチュエータ14、垂直移動機構16、第1ロードセル127、および第2ロードセル128を、それぞれ2つ設ける。
In addition, in the
1、1a、1b:負荷試験装置 3:試験体
10:固定ベース 11:載置テーブル
12:荷重検出ユニット 13:垂直方向アクチュエータ
14:水平方向アクチュエータ 15、170:水平移動機構
16:垂直移動機構 17:ボルト
120:荷重伝達フレーム 121:第1加圧板
122:第1ゴム支承 123:第2加圧板
124:第2ゴム支承 125:第3加圧板
126:第3ゴム支承 127:第1ロードセル
128:第2ロードセル 130:第1ローラ支承
131:第2ローラ支承 132:第3ローラ支承
1201:側壁部 1251:連結部
1210、1230、1250:貫通穴
Claims (7)
前記試験体が載置され、水平方向アクチュエータにより水平方向に移動可能な載置テーブルと、
垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動して、前記試験体を加圧する荷重検出ユニットと、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
前記試験体の上面と当接する第1加圧板と、
前記第1加圧板上に載置された第1支承と、
前記第1支承上に配置され、前記第1加圧板に対して水平方向に移動可能な第2加圧板と、
前記第2加圧板上に載置された第2支承と、
前記第2支承上に配置され、前記第2加圧板に対して前記第1加圧板と同方向に同量だけ移動するように前記第1加圧板に連結された第3加圧板と、
前記第3加圧板上に載置された第3支承と、
前記第3支承上に配置され、前記垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な荷重伝達フレームと、
前記荷重伝達フレームと前記第1加圧板および前記第3加圧板との間に配置され、前記第1加圧板および前記第3加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第1ロードセルと、
前記荷重伝達フレームと前記第2加圧板との間に配置され、前記第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第2ロードセルと、を有する
ことを特徴とする負荷試験装置。 A load testing device for measuring a horizontal load on a test body when a vertical load is applied to an upper surface of the test body and a lower surface of the test body is displaced in a horizontal direction, comprising:
a mounting table on which the test specimen is placed and which is movable in a horizontal direction by a horizontal actuator;
A load detection unit that is moved vertically by a vertical actuator to apply pressure to the test body,
The load detection unit includes:
A first pressure plate that contacts the upper surface of the test specimen;
a first support placed on the first pressure plate;
a second pressure plate disposed on the first support and horizontally movable relative to the first pressure plate;
a second support placed on the second pressure plate;
a third pressure plate disposed on the second support and connected to the first pressure plate so as to move in the same direction and by the same amount relative to the second pressure plate as the first pressure plate;
a third support placed on the third pressure plate;
a load transfer frame disposed on the third support and vertically movable by the vertical actuator;
a first load cell disposed between the load transmission frame and the first and third pressure plates, the first load cell measuring a horizontal load applied to the first and third pressure plates;
a second load cell disposed between the load transmission frame and the second pressure plate, the second load cell measuring a horizontal load applied to the second pressure plate.
前記第1支承、前記第2支承、および前記第3支承は、同じせん断ばね定数を有するゴム支承である
ことを特徴とする負荷試験装置。 2. The load testing apparatus according to claim 1,
The load testing device according to claim 1, wherein the first bearing, the second bearing, and the third bearing are rubber bearings having the same shear spring constant.
前記第1支承、前記第2支承、および前記第3支承は、同じ摩擦係数を有するローラ支承である
ことを特徴とする負荷試験装置。 2. The load testing apparatus according to claim 1,
The load testing apparatus according to claim 1, wherein the first bearing, the second bearing, and the third bearing are roller bearings having the same coefficient of friction.
前記試験体の上面と当接する第1加圧板と、
前記第1加圧板上に載置された第1支承と、
前記第1支承上に配置され、前記第1加圧板に対して水平方向に移動可能な第2加圧板と、
前記第2加圧板上に載置された第2支承と、
前記第2支承上に配置され、前記第2加圧板に対して前記第1加圧板と同方向に同量だけ移動するように前記第1加圧板に連結された第3加圧板と、
前記第3加圧板上に載置された第3支承と、
前記第3支承上に配置され、垂直方向に移動可能な荷重伝達フレームと、
前記荷重伝達フレームと前記第1加圧板および前記第3加圧板との間に配置され、前記第1加圧板および前記第3加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第1ロードセルと、
前記荷重伝達フレームと前記第2加圧板との間に配置され、前記第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第2ロードセルと、を有する
ことを特徴とする荷重検出ユニット。 A load detection unit used to measure a horizontal load on a test specimen,
A first pressure plate that contacts the upper surface of the test specimen;
a first support placed on the first pressure plate;
a second pressure plate disposed on the first support and horizontally movable relative to the first pressure plate;
a second support placed on the second pressure plate;
a third pressure plate disposed on the second support and connected to the first pressure plate so as to move in the same direction and by the same amount relative to the second pressure plate as the first pressure plate;
a third support placed on the third pressure plate;
a load transfer frame disposed on the third support and vertically movable;
a first load cell disposed between the load transmission frame and the first and third pressure plates, the first load cell measuring a horizontal load applied to the first and third pressure plates;
a second load cell disposed between the load transmission frame and the second pressure plate, the second load cell measuring a horizontal load applied to the second pressure plate.
前記負荷試験装置は、
前記試験体が載置され、水平方向アクチュエータにより水平方向に移動可能な載置テーブルと、
垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動して、前記試験体を加圧する荷重検出ユニットと、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
前記試験体の上面と当接する第1加圧板と、
前記第1加圧板上に載置された第1支承と、
前記第1支承上に配置され、前記第1加圧板に対して水平方向に移動可能な第2加圧板と、
前記第2加圧板上に載置された第2支承と、
前記第2支承上に配置され、前記第2加圧板に対して前記第1加圧板と同方向に同量だけ移動するように前記第1加圧板に連結された第3加圧板と、
前記第3加圧板上に載置された第3支承と、
前記第3支承上に配置され、前記垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な荷重伝達フレームと、
前記荷重伝達フレームと前記第1加圧板および前記第3加圧板との間に配置され、前記第1加圧板および前記第3加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第1ロードセルと、
前記荷重伝達フレームと前記第2加圧板との間に配置され、前記第2加圧板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第2ロードセルと、を有し、
前記垂直方向アクチュエータによって前記荷重伝達フレームを垂直方向に移動させることにより、前記試験体の上面に垂直荷重を加えながら、前記水平方向アクチュエータによって前記載置テーブルを水平方向に移動させることにより、前記試験体の下面を水平方向に変位させて、前記第1ロードセルおよび前記第2ロードセルの測定値を取得し、
前記取得した前記第1ロードセルおよび前記第2ロードセルの測定値を用いて、前記試験体の水平方向の負荷荷重を算出する
ことを特徴とする負荷試験方法。 A load test method for measuring a horizontal load on a test specimen using a load test device, comprising:
The load testing device includes:
a mounting table on which the test specimen is placed and which is movable in a horizontal direction by a horizontal actuator;
A load detection unit that is moved vertically by a vertical actuator to apply pressure to the test body,
The load detection unit includes:
A first pressure plate that contacts the upper surface of the test specimen;
a first support placed on the first pressure plate;
a second pressure plate disposed on the first support and horizontally movable relative to the first pressure plate;
a second support placed on the second pressure plate;
a third pressure plate disposed on the second support and connected to the first pressure plate so as to move in the same direction and by the same amount relative to the second pressure plate as the first pressure plate;
a third support placed on the third pressure plate;
a load transfer frame disposed on the third support and vertically movable by the vertical actuator;
a first load cell disposed between the load transmission frame and the first and third pressure plates, the first load cell measuring a horizontal load applied to the first and third pressure plates;
a second load cell disposed between the load transmission frame and the second pressure plate and configured to measure a horizontal load applied to the second pressure plate;
a vertical actuator is used to move the load transmission frame in a vertical direction to apply a vertical load to an upper surface of the test body, while a horizontal actuator is used to move the mounting table in a horizontal direction to displace a lower surface of the test body in a horizontal direction, thereby obtaining measurement values of the first load cell and the second load cell;
a horizontal load applied to the test body is calculated using the acquired measured values of the first load cell and the second load cell.
前記第1支承、前記第2支承、および前記第3支承は、同じせん断ばね定数を有するゴム支承であり、
前記第1ロードセルの測定値をF1、前記第2ロードセルの測定値をF2、前記第1ロードセルの剛性をk1、および、前記第2ロードセルの剛性をk2として、前記試験体の水平方向の負荷荷重Fhを、
ことを特徴とする負荷試験方法。 The load testing method according to claim 5,
the first bearing, the second bearing, and the third bearing are rubber bearings having the same shear spring constant;
The measurement value of the first load cell is F1, the measurement value of the second load cell is F2, the stiffness of the first load cell is k1, and the stiffness of the second load cell is k2, and the horizontal load Fh of the test body is expressed as follows:
前記第1支承、前記第2支承、および前記第3支承は、同じ摩擦係数を有するローラ支承であり、
前記第1ロードセルの測定値をF1、および前記第2ロードセルの測定値をF2として、前記試験体の水平方向の負荷荷重Fhを、
ことを特徴とする負荷試験方法。
The load testing method according to claim 5,
the first bearing, the second bearing, and the third bearing are roller bearings having the same coefficient of friction;
The measured value of the first load cell is F1 and the measured value of the second load cell is F2, and the horizontal load Fh of the test body is calculated as follows:
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