特開 2022-189617 負荷試験装置、荷重検出ユニット、および負荷試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189617

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】負荷試験装置、荷重検出ユニット、および負荷試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/24 20060101AFI20221215BHJP

【ＦＩ】

G01N3/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098288

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000103644

【氏名又は名称】オイレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104570

【弁理士】

【氏名又は名称】大関 光弘

(72)【発明者】

【氏名】和氣 知貴

【テーマコード（参考）】

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G061AA11

2G061AA17

2G061AB01

2G061CA10

2G061DA01

2G061EA01

2G061EA02

2G061EB05

2G061EC02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】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。
【解決手段】荷重検出ユニット１１は、試験体３が載置され、水平移動可能な載置テーブル１１０と、水平移動可能な第１支持板１１１と、第１支持板１１１上に載置された第１ゴム支承１１２と、第１ゴム支承１１２上に配置され、水平移動可能な第２支持板１１３と、第２支持板１１３上に載置された第２ゴム支承１１４と、第２ゴム支承１１４上に配置され、第１支持板１１１と同方向に同量だけ移動するように第１支持板１１１に連結された第３支持板１１５と、第３支持板１１５上に載置され、載置テーブル１１０を水平移動可能に支持する第３ゴム支承１１６と、載置テーブル１１０の水平荷重を測定する第１ロードセル１１７と、第１支持板１１１および第３支持板１１５の水平荷重を測定する第２ロードセル１１８と、第２支持板１１３の水平荷重を測定する第３ロードセル１１９と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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を有する荷重検出ユニットと、
前記試験体の上面と当接し、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な加圧板と、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
水平方向に移動可能な第１支持板と、
前記第１支持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支持板に対して水平方向に移動可能な第２支持板と、
前記第２支持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支持板に対して前記第１支持板と同方向に同量だけ移動するように前記第１支持板に連結された第３支持板と、
前記第３支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記第３支持板に対して水平方向に移動可能に支持する第３支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記第１支持板および前記第３支持板との間に配置され、前記第１支持板および前記第３支持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、
前記載置テーブルと前記第２支持板との間に配置され、前記第２支持板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第３ロードセルと、をさらに有する
ことを特徴とする負荷試験装置。

【請求項2】

請求項１に記載の負荷試験装置であって、
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。

【請求項3】

請求項１に記載の負荷試験装置であって、
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。

【請求項4】

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を有する荷重検出ユニットと、
前記試験体の上面と当接し、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な加圧板と、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
水平方向に移動可能な支持板と、
前記支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記支持板に対して水平方向に移動可能に支持する支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記支持板との間に配置され、前記支持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、をさらに有する
ことを特徴とする負荷試験装置。

【請求項5】

請求項４に記載の負荷試験装置であって、
前記支承は、ゴム支承である
ことを特徴とする負荷試験装置。

【請求項6】

請求項４に記載の負荷試験装置であって、
前記支承は、ローラ支承である
ことを特徴とする負荷試験装置。

【請求項7】

試験体の水平方向の負荷荷重を測定するために用いられる荷重検出ユニットであって、
前記試験体が載置され、水平方向に移動可能な載置テーブルと、
水平方向に移動可能な第１支持板と、
前記第１支持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支持板に対して水平方向に移動可能な第２支持板と、
前記第２支持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支持板に対して前記第１支持板と同方向に同量だけ移動するように前記第１支持板に連結された第３支持板と、
前記第３支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記第３支持板に対して水平方向に移動可能に支持する第３支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記第１支持板および前記第３支持板との間に配置され、前記第１支持板および前記第３支持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、
前記載置テーブルと前記第２支持板との間に配置され、前記第２支持板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第３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。

【請求項8】

試験体の水平方向の負荷荷重を測定するために用いられる荷重検出ユニットであって、
前記試験体が載置され、水平方向に移動可能な載置テーブルと、
水平方向に移動可能な支持板と、
前記支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記支持板に対して水平方向に移動可能に支持する支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記支持板との間に配置され、前記支持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。

【請求項9】

負荷試験装置を用いて試験体の水平方向の負荷荷重を測定する負荷試験方法であって、
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を有する荷重検出ユニットと、
前記試験体の上面と当接し、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な加圧板と、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
水平方向に移動可能な第１支持板と、
前記第１支持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支持板に対して水平方向に移動可能な第２支持板と、
前記第２支持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支持板に対して前記第１支持板と同方向に同量だけ移動するように前記第１支持板に連結された第３支持板と、
前記第３支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記第３支持板に対して水平方向に移動可能に支持する第３支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記第１支持板および前記第３支持板との間に配置され、前記第１支持板および前記第３支持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、
前記載置テーブルと前記第２支持板との間に配置され、前記第２支持板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第３ロードセルと、をさらに有し、
前記垂直方向アクチュエータによって前記加圧板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、前記第２ロードセル、および前記第３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、前記第２ロードセル、および前記第３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。

【請求項10】

請求項９に記載の負荷試験方法であって、
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３ロードセルの測定値をＦ３、前記第２ロードセルの剛性をｋ２、および、前記第３ロードセルの剛性をｋ３として、前記試験体の水平方向の負荷荷重Ｆｈを、

【数21】

により算出する
ことを特徴とする負荷試験方法。

【請求項11】

請求項９に記載の負荷試験方法であって、
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、前記第２ロードセルの測定値をＦ２、および、前記第３ロードセルの測定値をＦ３として、前記試験体の水平方向の負荷荷重Ｆｈを、

【数22】

により算出する
ことを特徴とする負荷試験方法。

【請求項12】

負荷試験装置を用いて試験体の水平方向の負荷荷重を測定する負荷試験方法であって、
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を有する荷重検出ユニットと、
前記試験体の上面と当接し、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な加圧板と、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
水平方向に移動可能な支持板と、
前記支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記支持板に対して水平方向に移動可能に支持する支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記支持板との間に配置され、前記支持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、をさらに有し、
前記垂直方向アクチュエータによって前記加圧板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。

【請求項13】

請求項１０に記載の負荷試験方法であって、
前記支承は、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２ロードセルの剛性をｋ２、および、前記支承のせん断ばね定数をｋｒとして、前記試験体の水平方向の負荷荷重Ｆｈを、

【数23】

により算出する
ことを特徴とする負荷試験方法。

【請求項14】

請求項１０に記載の負荷試験方法であって、
前記支承は、ローラ支承であり、
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、前記支承の摩擦係数をμｒ、および、前記垂直方向アクチュエータが前記加圧板に加える垂直方向の負荷荷重をＮとして、前記試験体の水平方向の負荷荷重Ｆｈを、

【数24】

により算出する
ことを特徴とする負荷試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－４５１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明では、積層ゴム支承等の試験体が載置され、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を有する荷重検出ユニットを用いる。

【0009】

ここで、本発明の第一の態様に係る荷重検出ユニットは、水平方向に移動可能な第１支持板と、第１支持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支持板に対して水平方向に移動可能な第２支持板と、第２支持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支持板に対して第１支持板と同方向に同量だけ移動するように第１支持板に連結された第３支持板と、第３支持板上に載置され、載置テーブルを第３支持板に対して水平方向に移動可能に支持する第３支承と、載置テーブル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、載置テーブルと第１および第３支持板との間に配置され、第１および第３支持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、載置テーブルと第２支持板との間に配置され、第２支持板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第３ロードセルと、をさらに有する。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。

【0010】

例えば、本発明の第一の態様に係る負荷試験装置は、
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を有する荷重検出ユニットと、
前記試験体の上面と当接し、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な加圧板と、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
水平方向に移動可能な第１支持板と、
前記第１支持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支持板に対して水平方向に移動可能な第２支持板と、
前記第２支持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支持板に対して前記第１支持板と同方向に同量だけ移動するように前記第１支持板に連結された第３支持板と、
前記第３支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記第３支持板に対して水平方向に移動可能に支持する第３支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記第１支持板および前記第３支持板との間に配置され、前記第１支持板および前記第３支持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、
前記載置テーブルと前記第２支持板との間に配置され、前記第２支持板に加わる水平方向の負荷荷重を測定する第３ロードセルと、をさらに有する。

【0011】

また、本発明の第二の態様に係る荷重検出ユニットは、水平方向に移動可能な支持板と、支持板上に載置され、載置テーブルを支持板に対して水平方向に移動可能に支持する支承と、載置テーブル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、載置テーブルと支持板との間に配置され、支持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、をさらに有する。なお、支承は、ゴム支承でもよいし、あるいはローラ支承でもよい。

【0012】

例えば、本発明の第二の態様に係る負荷試験装置は、
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を有する荷重検出ユニットと、
前記試験体の上面と当接し、垂直方向アクチュエータにより垂直方向に移動可能な加圧板と、を備え、
前記荷重検出ユニットは、
水平方向に移動可能な支持板と、
前記支持板上に載置され、前記載置テーブルを前記支持板に対して水平方向に移動可能に支持する支承と、
前記載置テーブル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、
前記載置テーブルと前記支持板との間に配置され、前記支持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、をさらに有する。

【発明の効果】

【0013】

本発明の第一の態様において、垂直方向アクチュエータにより加圧板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、載置テーブル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と、第１支持板の水平方向への移動手段（ローラ支承、リニアガイド等）の摩擦力との合計値であり、また、試験体の水平方向の負荷荷重と、第２ロードセルの測定値である、第１および第３支持板に加わる水平方向の負荷荷重と、第３ロードセルの測定値である、第２支持板に加わる水平方向の負荷荷重と、第３支承の水平方向の負荷荷重と、の合計値で表すことができる。したがって、第１ロードセルの測定値から、第２ロードセルの測定値、第３ロードセルの測定値、および第３支承の水平方向の負荷荷重を差し引くことにより、試験体の水平方向の負荷荷重を算出することができる。

【0014】

ここで、第２ロードセルの測定値である第１および第３支持板に加わる水平方向の負荷荷重は、第１支持板の水平方向への移動手段（ローラ支承、リニアガイド等）の摩擦力から第１～第３支承それぞれの水平方向の負荷荷重を差し引いた値である。したがって、試験体の水平方向の負荷荷重の上記算出において、試験体の水平方向の負荷荷重と、第１支持板の水平方向への移動手段の摩擦力との合計値である第１ロードセルの測定値から、第２ロードセルの測定値を差し引くことにより、その計算値から第１支持板の水平方向への移動手段の摩擦力の影響を除去することができる。

【0015】

また、第３ロードセルの測定値である、第２支持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。

【0016】

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３ロードセルの測定値である、第２支持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３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２ロードセルの変位量から第３ロードセルの変位量を差し引いた値であり、第２ロードセルの変位量は、第３支承の水平方向の変位量と同じである。そして、第２および第３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３支承の水平方向の負荷荷重は、第２および第３ロードセルそれぞれの測定値と剛性を用いて表現することができるので、第１～第３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。

【0017】

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３ロードセルの測定値である、第２支持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３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～第３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。

【0018】

このように、本発明の第一の態様によれば、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。

【0019】

また、本発明の第二の態様において、垂直方向アクチュエータにより加圧板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、載置テーブル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と、支持板の水平方向への移動手段（ローラ支承、リニアガイド等）の摩擦力との合計値であり、また、試験体の水平方向の負荷荷重と、第２ロードセルの測定値である、支持板に加わる水平方向の負荷荷重と、支承の水平方向の負荷荷重と、の合計値で表すことができる。したがって、第１ロードセルの測定値から、第２ロードセルの測定値および支承の水平方向の負荷荷重を差し引くことにより、試験体の水平方向の負荷荷重を算出することができる。

【0020】

ここで、第２ロードセルの測定値である、支持板に加わる水平荷重は、支持板の水平方向への移動手段（ローラ支承、リニアガイド等）の摩擦力から支承の水平方向の負荷荷重を差し引いた値である。したがって、試験体の水平方向の負荷荷重の上記算出において、試験体の水平方向の負荷荷重と、支持板の水平方向への移動手段の摩擦力との合計値である第１ロードセルの測定値から、第２ロードセルの測定値を差し引くことにより、その計算値から支持板の水平方向への移動手段の摩擦力の影響を除去することができる。

【0021】

また、支承がゴム軸受である場合、この支承の水平方向の負荷荷重は、そのせん断ばね定数と水平方向の変位量との積となる。ここで、支承の水平方向の変位量は、第２ロードセルの変位量と同じであるので、第２ロードセルの測定値と剛性を用いて表現できる。このため、支承の水平方向の負荷荷重は、支承のせん断ばね定数と、第２ロードセルの測定値および剛性と、を用いて表現できる。したがって、本発明の第一の態様において第１～第３支承に同じせん断ばね定数のゴム支承を用いた場合と異なり、第１および第２ロードセルの測定値を用いて算出した試験体の水平方向の負荷荷重は、支承のせん断ばね定数に依存する。しかし、支承のせん断ばね定数は、第２ロードセルの剛性に比べて極めて小さい。あらかじめ、もしくは定期的に、支承のせん断ばね定数を把握することにより、その影響を小さくすることができる。その一方で、荷重検出ユニットの構成を簡素化して負荷試験装置を小型化することができる。

【0022】

また、支承がローラ支承である場合、この支承に加わる水平荷重は、そ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。したがって、本発明の第二の態様において第１～第３支承に同じ摩擦係数のローラ支承を用いた場合と異なり、第１および第２ロードセルの測定値を用いて計算した試験体の水平方向の負荷荷重は、支承の摩擦係数に依存する。このため、試験体の水平方向の負荷荷重をより高精度に求めるためには、支承の摩擦係数をできるだけ低くする必要がある。あらかじめ、もしくは定期的に、支承の摩擦係数を把握することにより、その影響を小さくすることができる。その一方で、荷重検出ユニットの構成を簡素化して負荷試験装置を小型化することができる。

【0023】

このように、本発明の第二の態様によれば、本発明の第一の態様に比べて負荷試験装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、本発明の第１実施の形態に係る負荷試験装置１の概略構成図である。

【図2】図２は、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。

【図3】図３は、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。

【図4】図４は、負荷試験装置１の変形例１ａの概略構成図である。

【図5】図５は、負荷試験装置１の変形例１ｂにおいて、各部に加わる負荷荷重を説明するための図である。

【図6】図６は、本発明の第２実施の形態に係る負荷試験装置２の概略構成図である。

【図7】図７は、負荷試験装置２の各部に加わる負荷荷重を説明するための図である。

【図8】図８は、負荷試験装置２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。

【図9】図９は、負荷試験装置２の変形例２ａにおいて、各部に加わる負荷荷重を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0026】

［第１実施の形態］
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。

【0027】

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、荷重検出ユニット１１と、加圧板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。

【0028】

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、荷重検出ユニット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。

【0029】

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、加圧板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。

【0030】

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、加圧板１２を垂直方向に加圧する。

【0031】

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、荷重検出ユニット１１を水平方向に加圧する。

【0032】

加圧板１２は、試験体３の上面と当接しており、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とにより試験体３を加圧する。

【0033】

荷重検出ユニット１１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、試験体３を載置するための載置テーブル１１０と、第１支持板１１１と、第１ゴム支承１１２と、第２支持板１１３と、第２ゴム支承１１４と、第３支持板１１５と、第３ゴム支承１１６と、第１ロードセル１１７と、第２ロードセル１１８と、第３ロードセル１１９と、を有する。

【0034】

第１支持板１１１は、水平移動機構１５上に配置され、固定ベース１０に対して水平方向に移動可能である。第１支持板１１１上には、第１ゴム支承１１２が載置されている。

【0035】

第２支持板１１３は、第１ゴム支承１１２上に配置され、第１支持板１１１に対して水平方向に移動可能である。第２支持板１１３上には、第２ゴム支承１１４が載置されている。

【0036】

第３支持板１１５は、第２ゴム支承１１４上に配置され、第２支持板１１３に対して第１支持板１１１と同方向に同量だけ移動するように、連結部１１５１によって第１支持板１１１に連結されている。第３支持板１１５上には、第３ゴム支承１１６が載置されている。

【0037】

載置テーブル１１０は、第３ゴム支承１１６上に配置され、第３支持板１１５に対して水平方向に移動可能である。また、載置テーブル１１０は、その両端に側壁部１１０１、１１０２を有し、側壁部１１０１が水平方向アクチュエータ１４によって水平方向に加圧されることにより、水平方向に移動する。

【0038】

第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６には、同じせん断ばね定数を有するものが用いられる。

【0039】

第１ロードセル１１７は、載置テーブル１１０の側壁部１１０１と水平方向アクチュエータ１４との間に配置され、載置テーブル１１０に加わる水平方向の負荷荷重（載置テーブル１１０と固定ベース１０との間の水平方向の負荷荷重）を測定する。

【0040】

第２ロードセル１１８は、載置テーブル１１０の側壁部１１０１と第１支持板１１１および第３支持板１１５の連結部１１５１との間に配置され、第１支持板１１１および第３支持板１１５に加わる水平方向の負荷荷重（第１支持板１１１および第３支持板１１５と載置テーブル１１０との間の水平方向の負荷荷重）を測定する。

【0041】

第３ロードセル１１９は、載置テーブル１１０の側壁部１１０２と第２支持板１１３との間に配置され、第２支持板１１３に加わる水平方向の負荷荷重（第２支持板１１３と載置テーブル１１０との間の水平方向の負荷荷重）を測定する。

【0042】

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。

【0043】

図示するように、垂直方向アクチュエータ１３により加圧板１２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１１０を水平方向に移動させた場合、第１ロードセル１１７の測定値である、載置テーブル１１０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と、水平移動機構１５の摩擦力との合計値である。水平移動機構１５の摩擦係数をμとした場合、第１ロードセル１１７の測定値Ｆ１は、数１で表すことができる。

【0044】

【数1】

【0045】

また、第１ロードセル１１７の測定値Ｆ１は、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈと、第２ロードセル１１８の測定値である、第１支持板１１１および第３支持板１１５に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２と、第３ロードセル１１９の測定値である、第２支持板１１３に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ３と、第３ゴム支承１１６の水平方向の負荷荷重と、の合計値で表すことができる。したがって、第１ロードセル１１７の測定値Ｆ１から、第２ロードセル１１８の測定値Ｆ２、第３ロードセル１１９の測定値Ｆ３、および第３ゴム支承１１６の水平方向の負荷荷重を差し引くことにより、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。ここで、第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６のせん断ばね定数をｋｒ、第３ゴム支承１１６の変位量をｄｘ２とした場合、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈは、数２で表すことができる。

【0046】

【数2】

【0047】

ここで、第２ロードセル１１８の測定値である、第１支持板１１１および第３支持板１１５に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２は、水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎから第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６それぞれの水平方向の負荷荷重を差し引いた値である。第１支持板１１１および第３支持板１１５は、第２支持板１１３に対して同方向に同量だけ移動するので、第１ゴム支承１１２および第２ゴム支承１１４の変位量は同じである。第１ゴム支承１１２および第２ゴム支承１１４の変位量をｄｘｒとした場合、第２ロードセル１１８の測定値である第１支持板１１１および第３支持板１１５に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２は、数３で表すことができる。

【0048】

【数3】

【0049】

数３に示すように、第２ロードセル１１８の測定値Ｆ２は水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎを含む。したがって、数２において、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈと、水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎと、の合計値である第１ロードセル１１７の測定値Ｆ１（数１参照）から、第２ロードセル１１８の測定値Ｆ２を差し引くことにより、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈの算出値から水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎの影響を除去することができる。

【0050】

また、第３ロードセル１１９の測定値である、第２支持板１１３に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ３は、第１ゴム支承１１２および第２ゴム支承１１４それぞれの水平方向の負荷荷重の合計値であり、数４で表すことができる。

【0051】

【数4】

【0052】

また、数４から、第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６のせん断ばね定数ｋｒは、第３ロードセルの測定値Ｆ３と第１ゴム支承１１２および第２ゴム支承１１４の変位量ｄｘｒとを用いて、数５で表すことができる。

【0053】

【数5】

【0054】

さらに、第１ゴム支承１１２および第２ゴム支承１１４の変位量ｄｘｒは、第２ロードセル１１８の変位量から第３ロードセル１１９の変位量を差し引いた値であり、第２ロードセル１１８の変位量は、第３ゴム支承１１６の水平方向の変位量ｄｘ２と同じである。第３ロードセル１１９の変位量をｄｘ３とした場合、第１ゴム支承１１２および第２ゴム支承１１４の変位量ｄｘｒは、数６で表すことができる。

【0055】

【数6】

【0056】

また、第２ロードセル１１８の測定値Ｆ２は、第２ロードセル１１８の剛性と変位量ｄｘ２との積であるので、第２ロードセル１１８の剛性をｋ２とした場合、第２ロードセル１１８の変位量ｄｘ２は、数７で表すことができる。

【0057】

【数7】

【0058】

同様に、第３ロードセル１１９の測定値Ｆ３は、第３ロードセル１１９の剛性と変位量ｄｘ３との積であるので、第３ロードセル１１９の剛性をｋ３とした場合、第３ロードセル１１９の変位量ｄｘ３は、数８で表すことができる。

【0059】

【数8】

【0060】

数５～数８により、第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６のせん断ばね定数ｋｒは、第２ロードセル１１８および第３ロードセル１１９それぞれの測定値Ｆ２、Ｆ３と剛性ｋ２、ｋ３を用いて数９で表すことができる。

【0061】

【数9】

【0062】

したがって、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈは、数１０で表すことができるので、第１～第３ロードセル１１７～１１９の測定値Ｆ１～Ｆ３を用いて、第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６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。

【0063】

【数10】

【0064】

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。

【0065】

まず、垂直方向アクチュエータ１３により加圧板１２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１１０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。

【0066】

つぎに、第１～第３ロードセル１１７～１１９の測定値Ｆ１～Ｆ３を取得する（Ｓ１１）。それから、取得した第１～第３ロードセル１１７～１１９の測定値Ｆ１～Ｆ３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～Ｆ３を上述の数１０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）。

【0067】

本実施の形態では、第１～第３ロードセル１１７～１１９の測定値Ｆ１～Ｆ３を上述の数１０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、この算出値から水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎの影響を除去することができる。また、第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６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。

【0068】

なお、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１１０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、載置テーブル１１０に回転モーメントが作用して、載置テーブル１１０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１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６の回転防止機構を採用してもよい。

【0069】

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１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６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。載置テーブル１１０、第２支持板１１３、第３支持板１１５には、それぞれ、ボルト１７の直径よりも大径の貫通穴１１０３、１１３０、１１５０が形成されており、第１支持板１１１の上面（第１ゴム支承１１２の載置面）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１１１０が形成されている。ボルト１７を、載置テーブル１１０の貫通穴１１０３、第３支持板１１５の貫通穴１１５０、および第２支持板１１３の貫通穴１１３０に通して、そのネジ頭と載置テーブル１１０の上面（試験体３の載置面）との間に水平移動機構１７０を介在させた状態で、その先端部を第１支持板１１１のネジ孔１１１０に螺合させる。これにより、第１支持板１１１に対して、載置テーブル１１０および第２支持板１１３の水平方向の移動を許容しつつ、垂直方向の移動を拘束して、第１ゴム支承１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６の回転を防止することができる。

【0070】

また、本実施の形態では、第２支持板１１３を第１支持板１１１に対して水平方向に移動可能に支持する第１支承、第３支持板１１５を第２支持板１１３に対して水平方向に支持する第２支承、および、載置テーブル１１０を第３支持板１１５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。

【0071】

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１１２、第２ゴム支承１１４、および第３ゴム支承１１６に代えて、同じ摩擦係数を有する第１ローラ支承１２０、第２ローラ支承１２１、および第３ローラ支承１２２を用いている。

【0072】

図示するように、垂直方向アクチュエータ１３により加圧板１２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１１０を水平方向に移動させた場合、第１ロードセル１１７の測定値である、載置テーブル１１０に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ１は、数１に示すように、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈと、水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎとの合計値である。

【0073】

また、第１ロードセル１１７の測定値Ｆ１は、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈと、第２ロードセル１１８の測定値である、第１支持板１１１および第３支持板１１５に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２と、第３ロードセル１１９の測定値である、第２支持板１１３に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ３と、第３ローラ支承１２２の水平方向の負荷荷重と、の合計値で表すことができる。したがって、第１ロードセル１１７の測定値Ｆ１から、第２ロードセル１１８の測定値Ｆ２、第３ロードセル１１９の測定値Ｆ３、および第３ローラ支承１２２の水平方向の負荷荷重を差し引くことにより、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。ここで、第１ローラ支承１２０、第２ローラ支承１２１、および第３ローラ支承１２２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、数１１で表すことができる。

【0074】

【数11】

【0075】

ここで、第２ロードセル１１８の測定値である、第１支持板１１１および第３支持板１１５に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２は、数１２に示すように、水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎから第１ローラ支承１２０、第２ローラ支承１２１、および第３ローラ支承１２２それぞれの水平方向の負荷荷重を差し引いた値である。

【0076】

【数12】

【0077】

数１２に示すように、第２ロードセル１１８の測定値Ｆ２は水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎを含む。したがって、数１１において、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈと、水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎと、の合計値である第１ロードセル１１７の測定値Ｆ１（数１参照）から、第２ロードセル１１８の測定値Ｆ２を差し引くことにより、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈの算出値から水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎの影響を除去することができる。

【0078】

また、第１ローラ支承１２０、第２ローラ支承１２１、および第３ローラ支承１２２の水平荷重は、これらの摩擦係数μｒと垂直方向アクチュエータ１３による垂直荷重Ｎとの積となる。ここで、第３ロードセル１１９の測定値である、第２支持板１１３に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ３は、第１ローラ支承１２０および第２ローラ支承１２１それぞれの水平方向の負荷荷重の合計値であり、数１３で表すことができる。

【0079】

【数13】

【0080】

したがって、第１ローラ支承１２０、第２ローラ支承１２１、および第３ローラ支承１２２の摩擦係数μｒは、第３ロードセル１１９の測定値Ｆ３を用いて数１４で表すことができる。

【0081】

【数14】

【0082】

このため、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈは、数１５で表すことができる。

【0083】

【数15】

【0084】

したがって、第１～第３ロードセル１１７～１１９の測定値Ｆ１～Ｆ３を用いて、第１ローラ支承１２０、第２ローラ支承１２１、および第３ローラ支承１２２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。

【0085】

［第２実施の形態］
図６は、本実施の形態に係る負荷試験装置２の概略構成図である。

【0086】

本実施の形態に係る負荷試験装置２は、本発明の第１実施の形態に係る負荷試験装置１と同様、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２０と、荷重検出ユニット２１と、加圧板２２と、垂直方向アクチュエータ２３と、水平方向アクチュエータ２４と、水平移動機構２５と、垂直移動機構２６と、を備えている。

【0087】

水平移動機構２５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２１を固定ベース２０に対して水平方向に移動可能に支持する。

【0088】

垂直移動機構２６は、ローラ支承、リニアガイド等で構成され、加圧板２２を固定ベース２０に対して垂直方向に移動可能に支持する。

【0089】

垂直方向アクチュエータ２３は、固定ベース２０に取り付けられており、加圧板２２を垂直方向に加圧する。

【0090】

水平方向アクチュエータ２４は、固定ベース２０に取り付けられており、荷重検出ユニット２１を水平方向に加圧する。

【0091】

加圧板２２は、試験体３の上面と当接しており、垂直方向アクチュエータ２３および垂直移動機構２６によって垂直方向に移動することにより試験体３を加圧する。

【0092】

荷重検出ユニット２１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、試験体３を載置するための載置テーブル２１０と、支持板２１１と、ゴム支承２１２と、第１ロードセル２１３と、第２ロードセル２１４と、を有する。

【0093】

支持板２１１は、水平移動機構２５上に配置され、固定ベース２０に対して水平方向に移動可能である。支持板２１１上には、ゴム支承２１２が載置されている。

【0094】

載置テーブル２１０は、ゴム支承２１２上に配置され、支持板２１１に対して水平方向に移動可能である。また、載置テーブル２１０は、その一端に側壁部２１０１を有し、側壁部２１０１が水平方向アクチュエータ２４によって水平方向に加圧されることにより、水平方向に移動する。

【0095】

第１ロードセル２１３は、載置テーブル２１０の側壁部２１０１と水平方向アクチュエータ２４との間に配置され、載置テーブル２１０に加わる水平方向の負荷荷重（載置テーブル２１０と固定ベース２０との間の水平方向の負荷荷重）を測定する。

【0096】

第２ロードセル２１４は、載置テーブル２１０の側壁部２１０１と支持板２１１との間に配置され、支持板２１１に加わる水平方向の負荷荷重（支持板２１１と載置テーブル２１０との間の水平方向の負荷荷重）を測定する。

【0097】

図７は、本実施の形態に係る負荷試験装置２の各部に加わる負荷荷重を説明するための図である。

【0098】

図示するように、垂直方向アクチュエータ２３により加圧板２２に垂直荷重Ｎを加えながら水平方向アクチュエータ２４により載置テーブル２１０を水平方向に移動させた場合、第１ロードセル２１３の測定値である、載置テーブル２１０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と、水平移動機構２５の摩擦力との合計値である。水平移動機構２５の摩擦係数をμとした場合、上述の数１で表すことができる。

【0099】

また、第１ロードセル２１３の測定値Ｆ１は、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈと、第２ロードセル２１４の測定値である、支持板２１１に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２と、ゴム支承２１２の水平方向の負荷荷重と、の合計値で表すことができる。したがって、第１ロードセル２１３の測定値Ｆ１から、第２ロードセル２１４の測定値Ｆ２およびゴム支承２１２の水平方向の負荷荷重を差し引くことにより、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。ここで、ゴム支承２１２のせん断ばね定数をｋｒとし、その変位量をｄｘ２とした場合、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈは、数１６で表すことができる。

【0100】

【数16】

【0101】

ここで、第２ロードセル２１４の測定値である、支持板２１１に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２は、水平移動機構２５の摩擦力μ・Ｎからゴム支承２１２の水平方向の負荷荷重を差し引いた値であり、数１７で表すことができる。

【0102】

【数17】

【0103】

数１７に示すように、第２ロードセル２１４の測定値Ｆ２は水平移動機構２５の摩擦力μ・Ｎを含む。したがって、数１６において、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈと、水平移動機構２５の摩擦力μ・Ｎとの合計値である第１ロードセル２１３の測定値Ｆ１（数１参照）から、第２ロードセル２１４の測定値Ｆ２を差し引くことにより、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈの算出値から水平移動機構１５の摩擦力μ・Ｎの影響を除去することができる。

【0104】

また、第２ロードセル２１４の変位量は、ゴム支承２１２の変位量ｄｘ２と同じである。第２ロードセル２１４の測定値Ｆ２は、第２ロードセル２１４の剛性と変位量ｄｘ２との積であるので、第２ロードセル１１８の剛性をｋ２とした場合、第２ロードセル２１４の変位量ｄｘ２は、数１８で表すことができる。

【0105】

【数18】

【0106】

したがって、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈは、数１９で表すことができる。

【0107】

【数19】

【0108】

数１９によれば、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈは、本発明の第１実施の形態と異なり、ゴム支承２１２のせん断ばね定数ｋｒに依存する。しかし、一般に、ゴム支承２１２のせん断ばね定数ｋｒは、第２ロードセル２１４の剛性ｋ２に比べて極めて小さい。あらかじめ、もしくは定期的に、ゴム支承２１２のせん断ばね定数ｋｒを把握することにより、その影響を小さくすることができる。その一方で、本発明の第１実施の形態に比べて、荷重検出ユニット２１の構成を簡素化して負荷試験装置２を小型化することができる。

【0109】

図８は、本実施の形態に係る負荷試験装置２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。

【0110】

まず、垂直方向アクチュエータ２３により加圧板２２に垂直荷重Ｎを加えながら、水平方向アクチュエータ２４により載置テーブル２１０を水平方向に移動させる（Ｓ２０）。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。

【0111】

つぎに、第１、第２ロードセル２１３、２１４の測定値Ｆ１、Ｆ２を取得する（Ｓ２１）。それから、取得した第１、第２ロードセル２１３、２１４の測定値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１９に代入し、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈを算出する（Ｓ２２）。

【0112】

本実施の形態では、第１、第２ロードセル２１３、２１４の測定値Ｆ１、Ｆ２を上述の数１９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、この算出値から水平移動機構２５の摩擦力μ・Ｎの影響を除去することができる。また、本発明の第１実施の形態と異なり、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈの算出値が、ゴム支承２１２のせん断ばね定数ｋｒに依存するが、一般に、ゴム支承２１２のせん断ばね定数ｋｒは、第２ロードセル２１４の剛性ｋ２に比べて極めて小さい。あらかじめ、もしくは定期的に、ゴム支承２１２のせん断ばね定数ｋｒを把握することにより、その影響を小さくすることができる。その一方で、本発明の第１実施の形態に比べて、荷重検出ユニット２１の構成を簡素化して負荷試験装置２を小型化することができる。

【0113】

なお、本実施の形態において、載置テーブル２１０を支持板２１１に対して水平方向に移動可能に支持する支承として、ゴム支承２１２を用いている。しかし、本発明はこれに限定されない。載置テーブル２１０を支持板２１１に対して水平方向に移動可能に支持する支承として、ローラ支承、すべり支承等を用いてもよい。

【0114】

図９に示す負荷試験装置２の変形例２ａでは、ゴム支承２１２に代えてローラ支承２１５を用いている。

【0115】

図示するように、垂直方向アクチュエータ２３により加圧板２２に垂直荷重Ｎを加えながら水平方向アクチュエータ２４により載置テーブル２１０を水平方向に移動させた場合、第１ロードセル２１３の測定値である、載置テーブル２１０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と、第２ロードセル２４の測定値である、支持板２１１に加わる水平方向の負荷荷重Ｆ２と、ローラ支承２１５の水平方向の負荷荷重と、の合計値となる。したがって、第１ロードセル２１３の測定値Ｆ１から、第２ロードセル２１４の測定値Ｆ２およびローラ支承２１５の水平方向の負荷荷重を差し引くことにより、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。ここで、ローラ支承２１５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、数２０で表すことができる。

【0116】

【数20】

【0117】

数２０によれば、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈは、本発明の第１実施の形態の変形例１ｂと異なり、ローラ支承２１５の摩擦係数μｒに依存する。したがって、試験体３の水平方向の負荷荷重Ｆｈの算出値におけるローラ支承２１５の水平方向の負荷荷重の影響を小さくするためには、ローラ支承２１５の摩擦係数μｒを小さくする必要がある。あらかじめ、もしくは定期的に、ローラ支承２１５の摩擦係数μｒを把握することにより、その影響を小さくすることができる。その一方で、本発明の第１実施の形態の変形例１ｂに比べて、荷重検出ユニット２１の構成を簡素化して負荷試験装置２を小型化することができる。

【0118】

以上、本発明の実施の形態について説明した。

【0119】

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。

【0120】

例えば、上記の各実施の形態では、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。

【0121】

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、荷重検出ユニット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および載置テーブル１１０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１１７、第２ロードセル１１８、第３ロードセル１１９を、それぞれ２つ設ける。

【0122】

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、荷重検出ユニット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１２０の代わりに、第２支持板１１３を第１支持板１１１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１２１の代わりに、第３支持板１１５を第２支持板１１３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１２２の代わりに、載置テーブル１１０を第３支持板１１５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および載置テーブル１１０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１１７、第２ロードセル１１８、および第３ロードセル１１９を、それぞれ２つ設ける。

【0123】

また、図６に示す負荷試験装置２において、水平移動機構２５として、荷重検出ユニット２１を固定ベース２０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６に示す負荷試験装置２の構成となるように、固定ベース２０および載置テーブル２１０を形成するとともに、水平方向アクチュエータ２４、垂直移動機構２６、第１ロードセル２１３、および第２ロードセル２１４を、それぞれ２つ設ける。

【0124】

また、図９に示す負荷試験装置２ａにおいて、水平移動機構２５として、荷重検出ユニット２１を固定ベース２０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、ローラ支承２１５の代わりに、載置テーブル２１０を支持板２１１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９に示す負荷試験装置２ａの構成となるように、固定ベース２０および載置テーブル２１０を形成するとともに、水平方向アクチュエータ２４、垂直移動機構２６、第１ロードセル２１３、および第２ロードセル２１４を、それぞれ２つ設ける。

【符号の説明】

【0125】

１、１ａ、１ｂ、２、２ａ：負荷試験装置
３：試験体 １０、２０：固定ベース
１１、２１：荷重検出ユニット １２、２２：加圧板
１３、２３：垂直方向アクチュエータ
１４、２４：水平方向アクチュエータ
１５、２５、１７０：水平移動機構
１６、２６：垂直移動機構 １７：ボルト
１１０、２１０：載置テーブル １１１：第１支持板
１１２：第１ゴム支承 １１３：第２支持板
１１４：第２ゴム支承 １１５：第３支持板
１１６：第３ゴム支承 １１７、２１３：第１ロードセル
１１８、２１４：第２ロードセル １１９：第３ロードセル
１２０：第１ローラ支承 １２１：第２ローラ支承
１２２：第３ローラ支承 ２１１：支持板
２１２：ゴム支承 ２１５：ローラ支承 １１５１：連結部
１１０１、１１０２、２１０１：側壁部
１１０３、１１３０、１１５０：貫通穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】