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(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】P2023115422
(43)【公開日】2023-08-21
(54)【発明の名称】衝撃試験機
(51)【国際特許分類】
G01M 7/08 20060101AFI20230814BHJP
G01N 3/303 20060101ALI20230814BHJP
【ＦＩ】
G01M7/08 A
G01N3/303 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022017613
(22)【出願日】2022-02-08
(71)【出願人】
【識別番号】000219314
【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社
(72)【発明者】
【氏名】藤井 裕崇
【テーマコード（参考）】
2G061
【Ｆターム（参考）】
2G061AA13
2G061AB04
2G061DA01
(57)【要約】
【課題】 比較的コンパクトな構成にも関わらず、衝突速度の繰り返し精度を高めた衝撃試験機を提供すること。
【解決手段】 衝撃試験対象物にかかる衝撃を評価する衝撃試験機であって、
衝撃試験対象物を乗せるスレッドと、スレッドを所定の衝突速度に駆動するスレッド駆動部とを備え、
スレッド駆動部は、
重力の作用により落下移動するウエイトと、
ウエイトの落下移動による位置エネルギーを、スレッドを駆動する運動エネルギーに変換し伝達する、駆動力伝達部とを備え、
駆動力伝達部に生じたエネルギー伝達のロスにより生じた衝突速度の減少を補うように、スレッドの駆動を補助する補助駆動部とを備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】 衝撃試験対象物にかかる衝撃を評価する衝撃試験機であって、
衝撃試験対象物を乗せるスレッドと、スレッドを所定の衝突速度に駆動するスレッド駆動部とを備え、
スレッド駆動部は、
重力の作用により落下移動するウエイトと、
ウエイトの落下移動による位置エネルギーを、スレッドを駆動する運動エネルギーに変換し伝達する、駆動力伝達部とを備え、
駆動力伝達部に生じたエネルギー伝達のロスにより生じた衝突速度の減少を補うように、スレッドの駆動を補助する補助駆動部とを備えている。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
衝撃試験対象物にかかる衝撃を評価する衝撃試験機であって、
前記衝撃試験対象物を乗せるスレッドと、
前記スレッドを所定の衝突速度に駆動するスレッド駆動部とを備え、
前記スレッド駆動部は、
重力の作用により落下移動するウエイトと、
前記ウエイトの落下移動による位置エネルギーを、前記スレッドを駆動する運動エネルギーに変換し伝達する、駆動力伝達部とを備え、
前記駆動力伝達部に生じたエネルギー伝達のロスにより生じた前記衝突速度の減少を補うように、前記スレッドの駆動を補助する補助駆動部とを備えた
ことを特徴とする、衝撃試験機。
前記衝撃試験対象物を乗せるスレッドと、
前記スレッドを所定の衝突速度に駆動するスレッド駆動部とを備え、
前記スレッド駆動部は、
重力の作用により落下移動するウエイトと、
前記ウエイトの落下移動による位置エネルギーを、前記スレッドを駆動する運動エネルギーに変換し伝達する、駆動力伝達部とを備え、
前記駆動力伝達部に生じたエネルギー伝達のロスにより生じた前記衝突速度の減少を補うように、前記スレッドの駆動を補助する補助駆動部とを備えた
ことを特徴とする、衝撃試験機。
【請求項2】
前記ウエイトは、前記衝撃試験対象物および前記スレッドの合計重量よりも重く、
前記駆動力伝達部は、前記スレッドの前記駆動速度を前記ウエイトの落下移動する速度よりも速い速度に変換することを特徴とする、請求項１に記載の衝撃試験機。
前記駆動力伝達部は、前記スレッドの前記駆動速度を前記ウエイトの落下移動する速度よりも速い速度に変換することを特徴とする、請求項１に記載の衝撃試験機。
【請求項3】
前記駆動力伝達部は、
前記ウエイトが落下移動する力を回転しながら入力する一次側回転体と、
前記スレッドに伝達する力を回転しながら出力する二次側回転体と、
前記一次側回転体が回転する周速よりも速い周速で前記二次側回転体が回転するように回転比率が設定された回転速度変換部を備え、
前記補助駆動部は、
前記駆動力伝達部に備えられた回転体に回転駆動力を付与するサーボモータを備え、
当該サーボモータの回転速度及び／又は回転トルクを制御して前記スレッドの駆動を補助することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の衝撃試験機。
前記ウエイトが落下移動する力を回転しながら入力する一次側回転体と、
前記スレッドに伝達する力を回転しながら出力する二次側回転体と、
前記一次側回転体が回転する周速よりも速い周速で前記二次側回転体が回転するように回転比率が設定された回転速度変換部を備え、
前記補助駆動部は、
前記駆動力伝達部に備えられた回転体に回転駆動力を付与するサーボモータを備え、
当該サーボモータの回転速度及び／又は回転トルクを制御して前記スレッドの駆動を補助することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の衝撃試験機。
【請求項4】
前記補助駆動部は、
重力の作用により落下移動する補助ウエイトを備え、
前記補助ウエイトの落下移動による位置エネルギーを運動エネルギーに変換して前記スレッドに伝達させ、当該スレッドの駆動を補助する
ことを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の衝撃試験機。
重力の作用により落下移動する補助ウエイトを備え、
前記補助ウエイトの落下移動による位置エネルギーを運動エネルギーに変換して前記スレッドに伝達させ、当該スレッドの駆動を補助する
ことを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の衝撃試験機。
【請求項5】
前記ウエイトの落下方向を案内するガイドレールを備え、
前記ガイドレールの角度を変更する落下角度変更部を備えた
ことを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の衝撃試験機。
前記ガイドレールの角度を変更する落下角度変更部を備えた
ことを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の衝撃試験機。
【請求項6】
前記ウエイトの落下方向を案内するガイドレールを備え、
前記ガイドレールが、湾曲した形状である
ことを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の衝撃試験機。
前記ガイドレールが、湾曲した形状である
ことを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の衝撃試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、衝撃試験対象物にかかる衝撃を評価する衝撃試験機に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、落錘と呼ばれる重量物を所定の高さから落下させて、自動車本体や構造部材、部品等（衝撃試験対象物）にかかる衝撃等を評価する試験機がある（例えば、特許文献１）。
一方、自動車本体や構造部材、部品等（衝撃試験対象物）の乗せたスレッドと呼ばれる台車を、所定の高さから落下させた落錘により引っ張り、所定の衝突速度に加速させて衝撃試験を行う方式もある（例えば、特許文献２，３）。
一方、アキュムレータに蓄積・蓄圧された作動油により、油圧アクチュエータのピストンを打ち出し、衝撃試験対象物にかかる衝撃等を評価する試験機が提案されている（例えば、特許文献４）。
一方、自動車本体や構造部材、部品等（衝撃試験対象物）の乗せたスレッドと呼ばれる台車を、所定の高さから落下させた落錘により引っ張り、所定の衝突速度に加速させて衝撃試験を行う方式もある（例えば、特許文献２，３）。
一方、アキュムレータに蓄積・蓄圧された作動油により、油圧アクチュエータのピストンを打ち出し、衝撃試験対象物にかかる衝撃等を評価する試験機が提案されている（例えば、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－３２２１６１号公報
【特許文献2】特開２０１５－１０８６４号公報
【特許文献3】特開２０１６－１１４３８４号公報
【特許文献4】特開２００２－１６２３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば、特許文献１のように落錘を自由落下させる方式では、重力加速度（１Ｇ）以上の加速度を得ることができないため、衝突速度を上げるにはより高い位置から落錘を落下させる必要がある。また、特許文献２のように落錘によりスレッドを引っ張り加速させる方式では、重力加速度（１Ｇ）以上の加速度を得ることができず、所定の衝突速度までの加速に必要な距離（いわゆる、助走距離）が長くなる。また、特許文献３のように動滑車を用いて１Ｇ以上の加速度が得ようとする構成もあるが、動滑車の揺動やワイヤーの伸縮等によるエネルギー伝達のロスが大きいため、所望の加速度を得ることや衝突速度の繰り返し精度を高めることが困難であった。
【0005】
一方、特許文献４のような油圧アクチュエータ方式では、重力加速度以上の加速度を得ることができるが、アキュムレータやカタパルトと呼ばれる大がかりな設備の建設が必要となる。また、電動アクチュエータ方式で重力加速度以上の加速度を得ようとすると、瞬間的に大きな電力が必要となるため、受電設備等の増強が必要であり、装置導入の妨げとなっていった。
【0006】
そこで、本発明は、比較的コンパクトな構成にも関わらず、衝突速度の繰り返し精度を高めた衝撃試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
衝撃試験対象物にかかる衝撃を評価する衝撃試験機であって、
衝撃試験対象物を乗せるスレッドと、
スレッドを所定の衝突速度に駆動するスレッド駆動部とを備え、
スレッド駆動部は、
重力の作用により落下移動するウエイトと、
ウエイトの落下移動による位置エネルギーを、スレッドを駆動する運動エネルギーに変換し伝達する、駆動力伝達部とを備え、
駆動力伝達部に生じたエネルギー伝達のロスにより生じた衝突速度の減少を補うように、スレッドの駆動を補助する補助駆動部とを備えたことを特徴とする。
衝撃試験対象物にかかる衝撃を評価する衝撃試験機であって、
衝撃試験対象物を乗せるスレッドと、
スレッドを所定の衝突速度に駆動するスレッド駆動部とを備え、
スレッド駆動部は、
重力の作用により落下移動するウエイトと、
ウエイトの落下移動による位置エネルギーを、スレッドを駆動する運動エネルギーに変換し伝達する、駆動力伝達部とを備え、
駆動力伝達部に生じたエネルギー伝達のロスにより生じた衝突速度の減少を補うように、スレッドの駆動を補助する補助駆動部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
比較的コンパクトな構成で、衝突速度の繰り返し精度を高めた衝撃試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。
【図2】本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。
【図3】本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す概略図である。
【図4】本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す概略図である。
【図5】本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｙ方向を中心軸として回転する方向をθ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向またはＹ方向を横と表現することがある。
なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｙ方向を中心軸として回転する方向をθ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向またはＹ方向を横と表現することがある。
【0011】
【0012】
衝撃試験機１は、衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃を評価するものである。
衝撃試験機１の具体例として、自動車等の本体や構造部材、ドアやバンパー等の部品、座席に座った人等の衝撃試験対象物Ｗを壁１ｗに衝突させ、衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃等を評価する構成を以下に示す。
より具体的には、衝撃試験機１は、スレッド２、スレッド駆動部３、装置フレーム１ｆ等を備えている。
衝撃試験機１の具体例として、自動車等の本体や構造部材、ドアやバンパー等の部品、座席に座った人等の衝撃試験対象物Ｗを壁１ｗに衝突させ、衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃等を評価する構成を以下に示す。
より具体的には、衝撃試験機１は、スレッド２、スレッド駆動部３、装置フレーム１ｆ等を備えている。
【0013】
装置フレーム１ｆは、衝撃試験機１を構成する各部を所定の位置や間隔で支持するものである。具体的には、装置フレーム１ｆは、破線で示す様に、Ｘ方向およびＺ方向に延びるＬ字状の部材が２つ１組で備えられており、これらＬ字状の部材をＹ方向に所定の間隔で配置しつつ固定する棒状の連結部材を備えている。
【0014】
スレッド２は、衝撃試験対象物Ｗを乗せるものである。
具体的には、スレッド２は、衝撃試験対象物Ｗを所定の速度（衝突速度）に加速・減速させる際に、所定の姿勢が保たれる様に固定して乗せるものである。
より具体的には、スレッド２は、衝撃試験対象物Ｗを固定する載置台２１を備えている。
具体的には、スレッド２は、衝撃試験対象物Ｗを所定の速度（衝突速度）に加速・減速させる際に、所定の姿勢が保たれる様に固定して乗せるものである。
より具体的には、スレッド２は、衝撃試験対象物Ｗを固定する載置台２１を備えている。
【0015】
スレッド駆動部３は、スレッド２を所定の衝突速度Ｖに駆動するものである。
具体的には、スレッド駆動部３は、衝撃試験対象物Ｗに所定の衝撃が加えられる様に、壁１ｗに向けて所定の衝突速度Ｖに達するまで、スレッド２の載置台２１をＸ方向に加速させるものである。
より具体的には、スレッド駆動部３は、ウエイト４、駆動力伝達部５、補助駆動部６を備えている。
具体的には、スレッド駆動部３は、衝撃試験対象物Ｗに所定の衝撃が加えられる様に、壁１ｗに向けて所定の衝突速度Ｖに達するまで、スレッド２の載置台２１をＸ方向に加速させるものである。
より具体的には、スレッド駆動部３は、ウエイト４、駆動力伝達部５、補助駆動部６を備えている。
【0016】
ウエイト４は、重力の作用により落下移動するものである。
具体的には、ウエイト４は、落錘とも呼ばれ、高い位置から下方に落下させてスレッド２を駆動するためのエネルギー源とするものである。
より具体的には、ウエイト４は、衝撃試験対象物Ｗとスレッド２の載置台２１の合計重量よりも重い鋼鉄のブロックで構成されている。
そして、ウエイト４を落下させる高さＨ１（つまり、落下高さ）の下方には、ストッパ１ｓが備えられている。ストッパ１ｓは、ウエイト４の落下移動を止めるものである。具体的には、ストッパ１ｓは、ダンパーやショックアブソーバなどの所定の静定距離で運動エネルギーを吸収して静止させる機構で構成されており、装置フレーム１ｆと縁切りされた構造物や基礎部材等に、或いは衝撃を吸収する機構や部材等を介して装置フレーム１ｆ等に取り付けられている。
具体的には、ウエイト４は、落錘とも呼ばれ、高い位置から下方に落下させてスレッド２を駆動するためのエネルギー源とするものである。
より具体的には、ウエイト４は、衝撃試験対象物Ｗとスレッド２の載置台２１の合計重量よりも重い鋼鉄のブロックで構成されている。
そして、ウエイト４を落下させる高さＨ１（つまり、落下高さ）の下方には、ストッパ１ｓが備えられている。ストッパ１ｓは、ウエイト４の落下移動を止めるものである。具体的には、ストッパ１ｓは、ダンパーやショックアブソーバなどの所定の静定距離で運動エネルギーを吸収して静止させる機構で構成されており、装置フレーム１ｆと縁切りされた構造物や基礎部材等に、或いは衝撃を吸収する機構や部材等を介して装置フレーム１ｆ等に取り付けられている。
【0017】
駆動力伝達部５は、ウエイト４の落下移動による位置エネルギーＵを、スレッド２を駆動するＸ方向の運動エネルギーＫｘに変換し伝達するものである。
具体的には、駆動力伝達部５は、ウエイト４の落下移動に伴い位置エネルギーＵが重力方向の運動エネルギーＫｚに変換されるので、その運動エネルギーＫｚをＸ方向の運動エネルギーＫｘに変換してスレッド２に伝達し、衝撃試験対象物Ｗを乗せたスレッド２をＸ方向に駆動して所定の衝突速度Ｖに到達するように加速させるものである。
より具体的には、駆動力伝達部５は、一次側回転体５Ｒ、二次側回転体５Ｓ、回転速度変換部５Ｔを備えている。詳しくは、駆動力伝達部５は、第１回転部５Ａ、第２回転部５Ｂ、第３回転部５Ｃ、第４回転部５Ｄ、ベルト５Ｊ，５Ｋ，５Ｌ、ガイドレール５７等を備えている。
具体的には、駆動力伝達部５は、ウエイト４の落下移動に伴い位置エネルギーＵが重力方向の運動エネルギーＫｚに変換されるので、その運動エネルギーＫｚをＸ方向の運動エネルギーＫｘに変換してスレッド２に伝達し、衝撃試験対象物Ｗを乗せたスレッド２をＸ方向に駆動して所定の衝突速度Ｖに到達するように加速させるものである。
より具体的には、駆動力伝達部５は、一次側回転体５Ｒ、二次側回転体５Ｓ、回転速度変換部５Ｔを備えている。詳しくは、駆動力伝達部５は、第１回転部５Ａ、第２回転部５Ｂ、第３回転部５Ｃ、第４回転部５Ｄ、ベルト５Ｊ，５Ｋ，５Ｌ、ガイドレール５７等を備えている。
【0018】
第１回転部５Ａは、第２回転部５Ｂと共に回転し、ウエイト４が落下移動する際に生じる運動エネルギーＫｚが、第２回転部５Ｂに伝達されるように補助するものである。
具体的には、第１回転部５Ａは、第２回転部５Ｂの上方で、ウエイト４の移動区間の上方横側に配置されている。
より具体的には、第１回転部５Ａは、回転軸５０ａ、回転体５１ａ、軸受５４ａを備えている。
具体的には、第１回転部５Ａは、第２回転部５Ｂの上方で、ウエイト４の移動区間の上方横側に配置されている。
より具体的には、第１回転部５Ａは、回転軸５０ａ、回転体５１ａ、軸受５４ａを備えている。
【0019】
回転軸５０ａは、回転体５１ａをθ方向に回転させるものである。
具体的には、回転軸５０ａは、Ｙ方向に所定の長さを有するシャフトで構成されており、その両端が回転軸受５４ａにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ａには、回転体５１ａが取り付けられており、共に矢印Ｒａで示す方向に回転する構成をしている。
具体的には、回転軸５０ａは、Ｙ方向に所定の長さを有するシャフトで構成されており、その両端が回転軸受５４ａにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ａには、回転体５１ａが取り付けられており、共に矢印Ｒａで示す方向に回転する構成をしている。
【0020】
回転体５１ａは、ウエイト４が落下移動する際に生じる運動エネルギーＫｚが、第２回転部５Ｂに入力されるように補助するものである。
具体的には、回転体５１ａは、外周が歯車状で外径Ｄ１のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｊが掛け渡されている。
具体的には、回転体５１ａは、外周が歯車状で外径Ｄ１のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｊが掛け渡されている。
【0021】
ベルト５Ｊは、ウエイト４が落下移動する力を第２回転部５Ｂに伝達するものである。
具体的には、ベルト５Ｊの直線移動区間にウエイト４が取り付けられており、ウエイト４が落下移動により位置エネルギーＵから変換された運動エネルギーＫｚにより回動する。このとき、ウエイト４が落下移動すると共に、速度Ｖ１でベルト５Ｊが回動する。
具体的には、ベルト５Ｊの直線移動区間にウエイト４が取り付けられており、ウエイト４が落下移動により位置エネルギーＵから変換された運動エネルギーＫｚにより回動する。このとき、ウエイト４が落下移動すると共に、速度Ｖ１でベルト５Ｊが回動する。
【0022】
第２回転部５Ｂは、ウエイト４が落下移動する際に生じる運動エネルギーＫｚを入力し、スレッド２を駆動する力として第３回転部５Ｃに伝達するものである。
具体的には、第２回転部５Ｂは、第１回転部５Ａの下方で、ウエイト４の移動区間の下方横側に配置されている。
より具体的には、第２回転部５Ｂは、回転軸５０ｂ、回転体５１ｂ、回転体５２ｂ、軸受５４ｂを備えている。
具体的には、第２回転部５Ｂは、第１回転部５Ａの下方で、ウエイト４の移動区間の下方横側に配置されている。
より具体的には、第２回転部５Ｂは、回転軸５０ｂ、回転体５１ｂ、回転体５２ｂ、軸受５４ｂを備えている。
【0023】
回転軸５０ｂは、回転体５１ｂ，５２ｂをθ方向に回転させるものである。
具体的には、回転軸５０ｂは、回転軸５０ａの下方に配置されており、回転軸５０ａの回転に連動して回転するものである。
より具体的には、回転軸５０ｂは、Ｙ方向に所定の長さを有するシャフトで構成されており、その両端が回転軸受５４ｂにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ｂには、回転体５１ｂと回転体５２ｂが取り付けられており、これらが共に矢印Ｒｂで示す方向に回転する構成をしている。
具体的には、回転軸５０ｂは、回転軸５０ａの下方に配置されており、回転軸５０ａの回転に連動して回転するものである。
より具体的には、回転軸５０ｂは、Ｙ方向に所定の長さを有するシャフトで構成されており、その両端が回転軸受５４ｂにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ｂには、回転体５１ｂと回転体５２ｂが取り付けられており、これらが共に矢印Ｒｂで示す方向に回転する構成をしている。
【0024】
回転体５１ｂは、ウエイト４が落下移動する力を回転しながら入力するものであり、本発明に係る一次側回転体５Ｒを構成する。
具体的には、回転体５１ｂは、外周が歯車状で外径Ｄ１のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｊが掛け渡されて、回転体５２ａの回転と連動して回転する構成をしている。
具体的には、回転体５１ｂは、外周が歯車状で外径Ｄ１のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｊが掛け渡されて、回転体５２ａの回転と連動して回転する構成をしている。
【0025】
回転体５２ｂは、回転体５１ｂに入力された回転力を第３回転部５Ｃに伝達するものである。
具体的には、回転体５２ｂは、外周が歯車状で外径Ｄ２のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｋが掛け渡されている。なお、回転体５２ｂの外径Ｄ２は、回転体５１ｂの外径Ｄ１よりも大きく設定されている。
具体的には、回転体５２ｂは、外周が歯車状で外径Ｄ２のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｋが掛け渡されている。なお、回転体５２ｂの外径Ｄ２は、回転体５１ｂの外径Ｄ１よりも大きく設定されている。
【0026】
ベルト５Ｋは、第２回転部５Ｂから出力された回転力を第３回転部５Ｃに伝達するものである。このとき、速度Ｖ２でベルト５Ｋが回動する。
【0027】
第３回転部５Ｃは、第２回転部５Ｂから入力された力をスレッド２に伝達するものである。
具体的には、第３回転部５Ｃは、回転軸５０ｃ、回転体５１ａ、回転体５２ｃ、軸受５４ｃを備えている。
具体的には、第３回転部５Ｃは、回転軸５０ｃ、回転体５１ａ、回転体５２ｃ、軸受５４ｃを備えている。
【0028】
回転軸５０ｃは、回転体５１ｃ，５２ｃをθ方向に回転させるものである。
具体的には、回転軸５０ｃは、回転軸５０ｂの側方に配置されており、回転軸５０ｂの回転に連動して回転するものである。
より具体的には、回転軸５０ｃは、その両端が回転軸受５４ｃにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ｃには、回転体５１ｃと回転体５２ｃが取り付けられており、これらが共に矢印Ｒｃで示す方向に回転する構成をしている。
具体的には、回転軸５０ｃは、回転軸５０ｂの側方に配置されており、回転軸５０ｂの回転に連動して回転するものである。
より具体的には、回転軸５０ｃは、その両端が回転軸受５４ｃにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ｃには、回転体５１ｃと回転体５２ｃが取り付けられており、これらが共に矢印Ｒｃで示す方向に回転する構成をしている。
【0029】
回転体５１ｃは、第２回転部５Ｂから出力された力を入力するものである。
具体的には、回転体５１ｃは、外周が歯車状で外径Ｄ３のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｋが掛け渡されている。
具体的には、回転体５１ｃは、外周が歯車状で外径Ｄ３のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｋが掛け渡されている。
【0030】
回転体５２ｃは、スレッド２に伝達する力を回転しながら出力するものであり、本発明に係る二次側回転体５Ｓを構成する。
具体的には、回転体５２ｃは、外周が歯車状で外径Ｄ４のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｌが掛け渡されて、回転体５２ｂの回転と連動して回転する構成をしている。なお、回転体５２ｃの外径Ｄ４は、回転体５１ｃの外径Ｄ３よりも大きく設定されている。
具体的には、回転体５２ｃは、外周が歯車状で外径Ｄ４のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｌが掛け渡されて、回転体５２ｂの回転と連動して回転する構成をしている。なお、回転体５２ｃの外径Ｄ４は、回転体５１ｃの外径Ｄ３よりも大きく設定されている。
【0031】
第４回転部５Ｄは、第３回転部５Ｃから出力される力が、ベルト５Ｌを介してスレッド２を駆動する力として伝達されるように、ベルト５Ｌの回動を補助するものである。
具体的には、第４回転部５Ｄは、回転軸５０ｄ、回転体５１ｄ、軸受５４ｄを備えている。
具体的には、第４回転部５Ｄは、回転軸５０ｄ、回転体５１ｄ、軸受５４ｄを備えている。
【0032】
回転軸５０ｄは、回転体５１ｄをθ方向に回転させるものである。
具体的には、回転軸５０ｄは、回転軸５０ｃの側方に配置されており、回転軸５０ｃの回転に連動して回転するものである。
より具体的には、回転軸５０ｄは、その両端が回転軸受５４ｄにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ｄには、回転体５１ｄが取り付けられており、共に矢印Ｒｄで示す方向に回転する構成をしている。
具体的には、回転軸５０ｄは、回転軸５０ｃの側方に配置されており、回転軸５０ｃの回転に連動して回転するものである。
より具体的には、回転軸５０ｄは、その両端が回転軸受５４ｄにより回転可能な状態で支持されて、装置フレーム１ｆに取り付けられている。さらに、回転軸５０ｄには、回転体５１ｄが取り付けられており、共に矢印Ｒｄで示す方向に回転する構成をしている。
【0033】
回転体５１ｄは、第３回転部５Ｃの回転体５２ｃから出力される力がスレッド２に伝達されるように、補助するものである。
具体的には、回転体５１ｄは、外周が歯車状で外径Ｄ４のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｌが掛け渡されて、回転体５２ｃの回転と連動して回転する構成をしている。
具体的には、回転体５１ｄは、外周が歯車状で外径Ｄ４のプーリーにて構成されており、ベルト５Ｌが掛け渡されて、回転体５２ｃの回転と連動して回転する構成をしている。
【0034】
ベルト５Ｌは、回転軸５０ｃから出力される回転力を、スレッド２を駆動する力として伝達するものである。このとき、速度Ｖ３でベルト５Ｌが回動する。
具体的には、ベルト５Ｌの直線移動区間に射出ガイド５８が取り付けられており、ベルト５Ｌの回動により射出ガイド５８がＸ方向に移動することでスレッド２が駆動される。そして、スレッド２が所定の衝突速度Ｖまでの加速に必要な助走距離Ｓ１を移動すると、射出ガイド５８が回転体５１ｄの外周に沿って下方に移動し、射出ガイド５８はスレッド２から離れ、スレッド２は加速運動から慣性による等速運動に移行し、壁１ｗに衝突する。
なお、上述した第２回転部５Ｂの回転体５１ｂ，５２ｂと回転軸５０ｂ、第３回転部５Ｃの回転体５１ｃ，５２ｃと回転軸５０ｃ、ベルト５Ｋが、本発明に係る回転速度変換部５Ｔを構成する。
具体的には、ベルト５Ｌの直線移動区間に射出ガイド５８が取り付けられており、ベルト５Ｌの回動により射出ガイド５８がＸ方向に移動することでスレッド２が駆動される。そして、スレッド２が所定の衝突速度Ｖまでの加速に必要な助走距離Ｓ１を移動すると、射出ガイド５８が回転体５１ｄの外周に沿って下方に移動し、射出ガイド５８はスレッド２から離れ、スレッド２は加速運動から慣性による等速運動に移行し、壁１ｗに衝突する。
なお、上述した第２回転部５Ｂの回転体５１ｂ，５２ｂと回転軸５０ｂ、第３回転部５Ｃの回転体５１ｃ，５２ｃと回転軸５０ｃ、ベルト５Ｋが、本発明に係る回転速度変換部５Ｔを構成する。
【0035】
ガイドレール５７は、スレッド２の載置台２１の移動を案内するものである。具体的には、ガイドレール５７は、Ｘ方向に延びる棒状部材で構成されており、載置台２１がＸ方向にスムーズに移動できるような可動部材が取り付けられている。
【0036】
図２は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。図２には、本発明に係るスレッド駆動部３、駆動力伝達部５を横ないし上から見た様子が示されており、ウエイト４の落下移動をスレッド２の駆動に変換し伝達する様子が示されている。なお、図２において区間Ａ－ＢはＺ方向（紙面右が重力下方）、区間Ｂ－Ｃ－ＤはＸ方向が示されている。
【0037】
回転速度変換部５Ｔは、一次側回転体５Ｒ（つまり、回転体５１ｂ）と二次側回転体５Ｓ（つまり、回転体５２ｃ）とが異なる回転比率Ｒｔで回転するように回転速度を変換するものであり、一次側回転体５Ｒが回転する周速よりも速い周速で二次側回転体５Ｓが回転するように回転比率Ｒｔが設定されている。
【0038】
上述の構成の場合、ウエイト４の落下移動により、直径Ｄ１の回転体５１ｂ、直径Ｄ２の回転体５２ｂ、直径Ｄ３の回転体５１ｃ、直径Ｄ４の回転体５２ｃがそれぞれ連動して回転する。そして、回転体５１ｂが１回転すると、回転体５２ｃは、
（Ｄ２・Ｄ４）／（Ｄ１・Ｄ３） だけ回転する。
つまり、回転比率Ｒｔは、
Ｒｔ＝（Ｄ２・Ｄ４）／（Ｄ１・Ｄ３） で定義できる。
そのため、ウエイト４が落下高さＨ１を移動すると、スレッド２の助走距離Ｓ１は、
Ｓ１＝ Ｈ１・Ｒｔ ＝ Ｈ１・（Ｄ２・Ｄ４）／（Ｄ１・Ｄ３） より算出できる。
（Ｄ２・Ｄ４）／（Ｄ１・Ｄ３） だけ回転する。
つまり、回転比率Ｒｔは、
Ｒｔ＝（Ｄ２・Ｄ４）／（Ｄ１・Ｄ３） で定義できる。
そのため、ウエイト４が落下高さＨ１を移動すると、スレッド２の助走距離Ｓ１は、
Ｓ１＝ Ｈ１・Ｒｔ ＝ Ｈ１・（Ｄ２・Ｄ４）／（Ｄ１・Ｄ３） より算出できる。
【0039】
補助駆動部６は、駆動力伝達部５に生じたエネルギー伝達のロスにより生じた衝突速度の減少を補うように、スレッド２の駆動を補助するものである。
具体的には、補助駆動部６は、プーリーとベルトとの摩擦、軸受けの摺動抵抗、ウエイト４が落下する際の空気抵抗、ガイドレールの摺動抵抗などにより、エネルギー伝達のロスが生じ、スレッド２の衝突速度Ｖが減少するので、スレッド２の衝突速度Ｖを補うように、スレッド２の駆動を補助する。
より具体的には、補助駆動部６は、駆動力伝達部５に備えられた回転体に回転駆動力を付与するサーボモータ６１を備え、サーボモータ６１の回転速度及び／又は回転トルクを制御してスレッド２の駆動を補助する構成をしている。
具体的には、補助駆動部６は、プーリーとベルトとの摩擦、軸受けの摺動抵抗、ウエイト４が落下する際の空気抵抗、ガイドレールの摺動抵抗などにより、エネルギー伝達のロスが生じ、スレッド２の衝突速度Ｖが減少するので、スレッド２の衝突速度Ｖを補うように、スレッド２の駆動を補助する。
より具体的には、補助駆動部６は、駆動力伝達部５に備えられた回転体に回転駆動力を付与するサーボモータ６１を備え、サーボモータ６１の回転速度及び／又は回転トルクを制御してスレッド２の駆動を補助する構成をしている。
【0040】
サーボモータ６１は、カップリング６２を介して、第３回転部５Ｃの回転軸５０ｃと連結されており、瞬間的に回転速度が増減できるよう、制御部６３（サーボコントローラとも呼ばれる）により回転速度及び／又は回転トルクが制御される。
制御部６３は、サーボモータ６１の回転速度及び／又は回転トルクを制御するものである。具体的には、制御部６３は、予め設定された運転レシピに基づいて、ウエイト４の落下（つまり、スレッド２の駆動）が始まってから、所定時間が経過するまで或いは所定回転数に達するまで（つまり、スレッド２が助走距離Ｓ１を移動するまで）に、回転軸５０ｃが所定の回転速度で回転（つまり、スレッド２が所定の衝突速度Ｖで移動）するように、サーボモータ６１の回転速度及び／又は回転トルクを制御する。
制御部６３は、サーボモータ６１の回転速度及び／又は回転トルクを制御するものである。具体的には、制御部６３は、予め設定された運転レシピに基づいて、ウエイト４の落下（つまり、スレッド２の駆動）が始まってから、所定時間が経過するまで或いは所定回転数に達するまで（つまり、スレッド２が助走距離Ｓ１を移動するまで）に、回転軸５０ｃが所定の回転速度で回転（つまり、スレッド２が所定の衝突速度Ｖで移動）するように、サーボモータ６１の回転速度及び／又は回転トルクを制御する。
【0041】
［エネルギー変換および伝達について］
スレッド２及び衝撃試験対象物Ｗの合計重量をｍ１（ｋｇ）とし、ウエイト４の重量をｍ２（ｋｇ）とする。このとき、ｍ２は、ｍ１に対する重量比Ｍに設定する。つまり、ｍ２は、ｍ１のＭ倍の重量で、式 ｍ２＝Ｍ・ｍ１ で表される。
そして、ウエイト４が加速度ａで落下し、衝撃試験対象物Ｗを乗せたスレッド２が
加速度ａ’＝Ｒｔ・ａで加速するとき、重力加速度Ｇのもと、以下のような関係が成り立つ。
スレッド２を駆動する力Ｔは、Ｔ＝ｍ１・ａ’ で、
ウエイト４にはたらく力は、ｍ２・ａ＝ｍ２・Ｇ－Ｔ のため、
ｍ２・ａ＝ｍ２・Ｇ－ｍ１・ａ’ より、
Ｍ・ｍ１・ａ＝Ｍ・ｍ１・Ｇ－ｍ１・Ｒｔ・ａ
Ｍ・ａ＝Ｍ・Ｇ－Ｒｔ・ａ
ａ＝Ｍ・Ｇ／（Ｍ＋Ｒｔ） となる。
例えば、重量比Ｍ＝４、回転比率Ｒｔ＝４ に設定しておくと、
ａ＝Ｇ／２ 、ａ’＝２Ｇ となる。
つまり、ウエイト４の落下時の空気抵抗や、スレッド駆動部３の各部に摩擦や抵抗によるエネルギー伝達のロスが生じなければ、ウエイト４は０．５Ｇで落下し、スレッド２と衝撃試験対象物Ｗは２Ｇで加速する。
スレッド２及び衝撃試験対象物Ｗの合計重量をｍ１（ｋｇ）とし、ウエイト４の重量をｍ２（ｋｇ）とする。このとき、ｍ２は、ｍ１に対する重量比Ｍに設定する。つまり、ｍ２は、ｍ１のＭ倍の重量で、式 ｍ２＝Ｍ・ｍ１ で表される。
そして、ウエイト４が加速度ａで落下し、衝撃試験対象物Ｗを乗せたスレッド２が
加速度ａ’＝Ｒｔ・ａで加速するとき、重力加速度Ｇのもと、以下のような関係が成り立つ。
スレッド２を駆動する力Ｔは、Ｔ＝ｍ１・ａ’ で、
ウエイト４にはたらく力は、ｍ２・ａ＝ｍ２・Ｇ－Ｔ のため、
ｍ２・ａ＝ｍ２・Ｇ－ｍ１・ａ’ より、
Ｍ・ｍ１・ａ＝Ｍ・ｍ１・Ｇ－ｍ１・Ｒｔ・ａ
Ｍ・ａ＝Ｍ・Ｇ－Ｒｔ・ａ
ａ＝Ｍ・Ｇ／（Ｍ＋Ｒｔ） となる。
例えば、重量比Ｍ＝４、回転比率Ｒｔ＝４ に設定しておくと、
ａ＝Ｇ／２ 、ａ’＝２Ｇ となる。
つまり、ウエイト４の落下時の空気抵抗や、スレッド駆動部３の各部に摩擦や抵抗によるエネルギー伝達のロスが生じなければ、ウエイト４は０．５Ｇで落下し、スレッド２と衝撃試験対象物Ｗは２Ｇで加速する。
【0042】
そして、スレッド２が所望の衝突速度Ｖに到達するように、助走距離Ｓ１およびウエイト４の落下高さＨ１を設定する。
一方、実際にはエネルギー伝達のロスが生じて衝突速度Ｖが減少するため、衝突速度Ｖの減少を補うように、補助駆動部６にてスレッド２の駆動を補助する。
より具体的には、補助駆動部６は、ウエイト４の位置エネルギーＵが、落下高さＨ１で運動エネルギーＫｘにすべて変換されるものとして、衝突速度Ｖと、衝突速度Ｖでスレッド２を駆動するための二次側回転体である回転体５２ｃの回転速度を算出し、スレッド２が距離Ｓ１移動した時に二次側回転体である回転体５２ｃが所定の回転速度で回転するよう、サーボモータ６１で補助する。そうすることで、スレッド２が衝突速度Ｖで壁１ｗに向けて射出される。
一方、実際にはエネルギー伝達のロスが生じて衝突速度Ｖが減少するため、衝突速度Ｖの減少を補うように、補助駆動部６にてスレッド２の駆動を補助する。
より具体的には、補助駆動部６は、ウエイト４の位置エネルギーＵが、落下高さＨ１で運動エネルギーＫｘにすべて変換されるものとして、衝突速度Ｖと、衝突速度Ｖでスレッド２を駆動するための二次側回転体である回転体５２ｃの回転速度を算出し、スレッド２が距離Ｓ１移動した時に二次側回転体である回転体５２ｃが所定の回転速度で回転するよう、サーボモータ６１で補助する。そうすることで、スレッド２が衝突速度Ｖで壁１ｗに向けて射出される。
【0043】
この様な構成をしているため、本発明に係る衝撃試験機１は、ウエイト４の落下移動によって、スレッド２がＸ方向に駆動される際、所定の衝突速度までの加速に必要な距離が長くならず、比較的コンパクトな構成で、衝突速度Ｖの繰り返し精度を高めることができる。また、スレッド２の駆動は、ウエイト４の落下移動を主なエネルギー源としているため、受電設備等を増強することなく装置導入することができる。
【0044】
［変形例］
本発明は、上述した衝撃試験機１の構成に限定されず、種々変形した構成で具現化できる。
本発明は、上述した衝撃試験機１の構成に限定されず、種々変形した構成で具現化できる。
【0045】
図３～５は、本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す概略図である。
図３には、本発明に係る衝撃試験機１Ｂの概略図が示されている。
図４には、本発明に係る衝撃試験機１Ｃの概略図が示されている。
図５には、本発明に係る衝撃試験機１Ｄの概略図が示されている。
なお、衝撃試験機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、それぞれ上述した衝撃試験機１と基本構成が同様のため、同様ないし類似の構成は説明を省略し、相違する構成について下述する。
図３には、本発明に係る衝撃試験機１Ｂの概略図が示されている。
図４には、本発明に係る衝撃試験機１Ｃの概略図が示されている。
図５には、本発明に係る衝撃試験機１Ｄの概略図が示されている。
なお、衝撃試験機１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、それぞれ上述した衝撃試験機１と基本構成が同様のため、同様ないし類似の構成は説明を省略し、相違する構成について下述する。
【0046】
衝撃試験機１Ｂは、駆動力伝達部５として、ベルト５Ｊに代えてワイヤー５ｗを備え、一次側回転体５Ｒ（つまり、回転体５１ｂ）に巻き付けたワイヤー５ｗをウエイト４に連結しておき、ウエイト４の落下移動により一次側回転体５Ｒを回転させる構成をしている。この構成において、第一回転部５Ａは、ワイヤー５Ｗの移動を補助するものとして機能する。また、衝撃試験機１Ｂは、ガイドレール７を備えている。
【0047】
ガイドレール７は、ウエイト４の落下方向を案内するものである。
具体的には、ガイドレール７は、Ｚ方向に延びる棒状部材で構成されており、装置フレーム１ｆに取り付けられている。
なお、ガイドレール７は、本発明を具現化する上で必須の構成要素ではないが、ウエイト４が落下移動する際の姿勢変化や落下停止時の脱落等を防止できるために、備えられていることが好ましい。
具体的には、ガイドレール７は、Ｚ方向に延びる棒状部材で構成されており、装置フレーム１ｆに取り付けられている。
なお、ガイドレール７は、本発明を具現化する上で必須の構成要素ではないが、ウエイト４が落下移動する際の姿勢変化や落下停止時の脱落等を防止できるために、備えられていることが好ましい。
【0048】
衝撃試験機１Ｃは、衝撃試験機１Ｂと同様に駆動力伝達部５として、ベルト５Ｊに代えてワイヤー５ｗを備えつつ、補助駆動部６として、サーボモータ６１に代えて、又はサーボモータ６１に加えて、補助ウエイト６５を備えている。さらに、衝撃試験機１Ｃは、ガイドレール７に加え、落下角度変更部８を備えている。
【0049】
補助ウエイト６５は、ウエイト４の落下開始時（つまり、初動）の加速度を増すためのものである。
具体的には、補助ウエイト６５は、重力の作用による落下移動により、位置エネルギーＵｓを運動エネルギーＫｓに変換してスレッド２に伝達させ、スレッド２の初期駆動を補助するものである。より具体的には、補助ウエイト６５は、補助落錘とも呼ばれ、高い位置から下方に落下させてスレッド２の駆動するための補助的なエネルギー源とするものである。より具体的には、補助ウエイト６５は、ウエイト４よりも軽い鋼鉄のブロックで構成されている。
そして、補助ウエイト６５を落下させる高さＨ２（つまり、落下高さ）の下方には、ストッパ６ｓが備えられている。ストッパ６ｓは、補助ウエイト６５の落下移動を止めるものである。具体的には、ストッパ６ｓは、ダンパーやショックアブソーバなどの所定の静定距離で運動エネルギーを吸収して静止させる機構で構成されており、装置フレーム１ｆと縁切りされた構造物や基礎部材等に、或いは衝撃を吸収する機構や部材等を介して、装置フレーム１ｆ等に取り付けられている。
補助ウエイト６５が無い状態では、ウエイト４の落下開始時（スレッド２の初期駆動時）は、ウエイト２の落下速度Ｖ１やスレッド２の駆動速度Ｖ３が遅いため、助走距離Ｓ１が長くなる要因となっていた。しかし、補助ウエイト６５を用いることで、ウエイト４の落下開始時の加速度を増すことができるので、到達速度Ｖに達するまでの助走距離Ｓ１を短縮することができる。
具体的には、補助ウエイト６５は、重力の作用による落下移動により、位置エネルギーＵｓを運動エネルギーＫｓに変換してスレッド２に伝達させ、スレッド２の初期駆動を補助するものである。より具体的には、補助ウエイト６５は、補助落錘とも呼ばれ、高い位置から下方に落下させてスレッド２の駆動するための補助的なエネルギー源とするものである。より具体的には、補助ウエイト６５は、ウエイト４よりも軽い鋼鉄のブロックで構成されている。
そして、補助ウエイト６５を落下させる高さＨ２（つまり、落下高さ）の下方には、ストッパ６ｓが備えられている。ストッパ６ｓは、補助ウエイト６５の落下移動を止めるものである。具体的には、ストッパ６ｓは、ダンパーやショックアブソーバなどの所定の静定距離で運動エネルギーを吸収して静止させる機構で構成されており、装置フレーム１ｆと縁切りされた構造物や基礎部材等に、或いは衝撃を吸収する機構や部材等を介して、装置フレーム１ｆ等に取り付けられている。
補助ウエイト６５が無い状態では、ウエイト４の落下開始時（スレッド２の初期駆動時）は、ウエイト２の落下速度Ｖ１やスレッド２の駆動速度Ｖ３が遅いため、助走距離Ｓ１が長くなる要因となっていた。しかし、補助ウエイト６５を用いることで、ウエイト４の落下開始時の加速度を増すことができるので、到達速度Ｖに達するまでの助走距離Ｓ１を短縮することができる。
【0050】
ガイドレール７は、ウエイト４の落下方向を案内するものである。具体的には、ガイドレール７は、Ｚ方向に延びる棒状部材で構成されており、サブフレーム１ｈに取り付けられている。
【0051】
［落下角度変更部８について］
落下角度変更部８は、ウエイト４の落下移動を案内するガイドレール７の角度を変更するものである。
具体的には、落下角度変更部８は、サブフレーム１ｈ、回転支持部（不図示）、油圧シリンダー８１を備えている。
落下角度変更部８は、ウエイト４の落下移動を案内するガイドレール７の角度を変更するものである。
具体的には、落下角度変更部８は、サブフレーム１ｈ、回転支持部（不図示）、油圧シリンダー８１を備えている。
【0052】
サブフレーム１ｈは、ガイドレール７を所定の姿勢で保持するものである。
具体的には、サブフレーム１ｈは、破線で示す様に、ガイドレール７の延びる方向に所定の長さを有する板状またははしご状の部材で構成されている。
具体的には、サブフレーム１ｈは、破線で示す様に、ガイドレール７の延びる方向に所定の長さを有する板状またははしご状の部材で構成されている。
【0053】
回転支持部は、サブフレーム１ｈの傾斜角度を変更する際に、サブフレーム１ｈの上端部を支持するものである。
具体的には、回転支持部は、回転軸５０ａを回転中心としてサブフレーム１ｈを回転できるように構成されている。
具体的には、回転支持部は、回転軸５０ａを回転中心としてサブフレーム１ｈを回転できるように構成されている。
【0054】
アクチュエータ８１は、ガイドレール７が取り付けられたサブフレーム１ｈを、装置フレーム１ｆに対して傾斜させ、所定の角度で静止させるものである。
具体的には、アクチュエータ８１は、サブフレーム１ｈの下端部と、装置フレーム１ｆに跨がるように取り付けられており、全長を伸縮させ、所定の位置で静止させることで、サブフレーム１ｈ（ひいては、ガイドレール７）の傾斜角度を変更することができる。
具体的には、アクチュエータ８１は、サブフレーム１ｈの下端部と、装置フレーム１ｆに跨がるように取り付けられており、全長を伸縮させ、所定の位置で静止させることで、サブフレーム１ｈ（ひいては、ガイドレール７）の傾斜角度を変更することができる。
【0055】
つまり、衝撃試験機１Ｃは、補助ウエイト６５を備えているため、助走距離を短縮することができる。また、落下角度変更部８を備えているため、同じ重量のウエイト４のまま、ウエイト４を落下移動させる加速度（ひいては、スレッド２の衝突速度Ｖ）を変更することができる。品種切り替えの自由度を増すことができる。
【0056】
衝撃試験機１Ｄは、衝撃試験機１Ｃと同様に補助ウエイト６５を備えつつ、ガイドレール７が湾曲した形状をしている。
具体的には、ガイドレール７は、直線区間と湾曲した区間とを含み、サブフレーム１ｈに取り付けられている。
より具体的には、スレッド２の駆動初期は、ガイドレール７の直線区間でウエイト４を落下させて加速運動を行い、スレッド２を射出する直前にウエイト４が落下移動する方向が水平方向や上向きに変わる様に、湾曲した区間を設定しても良い。つまり、ウエイト４を等速移動させることで、スレッド２が等速移動する区間を設けることができ、射出ポイントの前後を許容しやすくなるため、ウエイト４の落下高さＨ１（ひいては、スレッドＳの助走距離Ｓ１）の調節がしやすくなり、好ましい。一方、ウエイト４の移動経路の最後を上向きにすることで、ウエイト４の移動を減速させることができ、静止させるときに生じる衝撃を緩和することができるので、好ましい。
上述の構成に代えて、或いは上述の構成に加えて、スレッド２の加速中にウエイト４が落下移動する方向が変わる様（例えば、鉛直真下から斜め下等）に、湾曲した区間を設定しても良い。
具体的には、ガイドレール７は、直線区間と湾曲した区間とを含み、サブフレーム１ｈに取り付けられている。
より具体的には、スレッド２の駆動初期は、ガイドレール７の直線区間でウエイト４を落下させて加速運動を行い、スレッド２を射出する直前にウエイト４が落下移動する方向が水平方向や上向きに変わる様に、湾曲した区間を設定しても良い。つまり、ウエイト４を等速移動させることで、スレッド２が等速移動する区間を設けることができ、射出ポイントの前後を許容しやすくなるため、ウエイト４の落下高さＨ１（ひいては、スレッドＳの助走距離Ｓ１）の調節がしやすくなり、好ましい。一方、ウエイト４の移動経路の最後を上向きにすることで、ウエイト４の移動を減速させることができ、静止させるときに生じる衝撃を緩和することができるので、好ましい。
上述の構成に代えて、或いは上述の構成に加えて、スレッド２の加速中にウエイト４が落下移動する方向が変わる様（例えば、鉛直真下から斜め下等）に、湾曲した区間を設定しても良い。
【0057】
サブフレーム１ｈは、湾曲したガイドレール７の形状が維持されるように、複数の板状またははしご状の部材で構成されている。
なお、サブフレーム１ｈは、所定の姿勢で装置フレーム１ｆと連結しても良いし、上述の衝撃試験機１Ｃと同様にガイドレール７の傾斜角度を変更できるような構成（つまり、落下角度変更部８を備えた構成）としても良い。
なお、サブフレーム１ｈは、所定の姿勢で装置フレーム１ｆと連結しても良いし、上述の衝撃試験機１Ｃと同様にガイドレール７の傾斜角度を変更できるような構成（つまり、落下角度変更部８を備えた構成）としても良い。
【0058】
そのため、衝撃試験機１Ｄは、助走距離を短縮しつつ、同じ重量のウエイト４のまま、ウエイト４を落下移動させる加速度（ひいては、スレッド２の衝突速度Ｖ）の増減カーブを自在に設定することができる。
【0059】
［ウエイト４について］
なお上述では、ウエイト４の重量ｍ２が、衝撃試験対象物Ｗおよびスレッド２の合計重量ｍ１よりも重く設定し、駆動力伝達部５は、スレッド２の駆動速度Ｖ３をウエイト４の落下移動する速度Ｖ１よりも速い速度に変換する構成を例示した。
このとき、重量比Ｍと回転比率Ｒｔとは、
Ｍ・Ｒｔ／（Ｍ＋Ｒｔ）＞１ の関係が成り立つように設定することが好ましい。
この様な関係が成り立つ条件に設定しておけば、助走距離Ｓ１を短縮しつつ、１Ｇ以上の加速度でスレッド２を加速させることができる。
なお上述では、ウエイト４の重量ｍ２が、衝撃試験対象物Ｗおよびスレッド２の合計重量ｍ１よりも重く設定し、駆動力伝達部５は、スレッド２の駆動速度Ｖ３をウエイト４の落下移動する速度Ｖ１よりも速い速度に変換する構成を例示した。
このとき、重量比Ｍと回転比率Ｒｔとは、
Ｍ・Ｒｔ／（Ｍ＋Ｒｔ）＞１ の関係が成り立つように設定することが好ましい。
この様な関係が成り立つ条件に設定しておけば、助走距離Ｓ１を短縮しつつ、１Ｇ以上の加速度でスレッド２を加速させることができる。
【0060】
一方、スレッド２を１Ｇ以上で加速させる必要が無い場合、上記の関係が成り立つように設定する必要は無く、衝撃試験対象物Ｗおよびスレッド２の合計重量と同じか、それよりも軽く設定しても良い。その場合でも、回転比率Ｒｔを１より大きくしておくことで、スレッド２の助走距離Ｓ１を短くすることができる。さらに、補助駆動部６によりスレッド２の衝突速度Ｖの繰り返し精度を高めることができる。
【0061】
［回転速度変換部５Ｔについて］
なお上述では、回転速度変換部５Ｔとして、第２回転部５Ｂの回転体５１ｂ，５２ｂと回転軸５０ｂ、第３回転部５Ｃの回転体５１ｃ，５２ｃと回転軸５０ｃ、ベルト５Ｋにより２段階で回転速度を変換する構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、回転速度変換部５Ｔはこの様な構成に限定されず、１段階で回転速度を変換しても良いし、３段階以上で回転速度を変換しても良い。
なお上述では、回転速度変換部５Ｔとして、第２回転部５Ｂの回転体５１ｂ，５２ｂと回転軸５０ｂ、第３回転部５Ｃの回転体５１ｃ，５２ｃと回転軸５０ｃ、ベルト５Ｋにより２段階で回転速度を変換する構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、回転速度変換部５Ｔはこの様な構成に限定されず、１段階で回転速度を変換しても良いし、３段階以上で回転速度を変換しても良い。
【0062】
［駆動力伝達部５、補助駆動部６について］
なお上述では、駆動力伝達部５の具体例として、ベルト５Ｌの取り付けた射出ガイド５８によりスレッド２をＸ方向に駆動し、壁１ｗに向けて射出させる構成を例示した。
しかし、駆動力伝達部５は、この様な構成に限定されず、二次側回転体５Ｓに取り付けたワイヤーを巻き取ることでスレッド２を駆動する構成であっても良い。
なお上述では、駆動力伝達部５の具体例として、ベルト５Ｌの取り付けた射出ガイド５８によりスレッド２をＸ方向に駆動し、壁１ｗに向けて射出させる構成を例示した。
しかし、駆動力伝達部５は、この様な構成に限定されず、二次側回転体５Ｓに取り付けたワイヤーを巻き取ることでスレッド２を駆動する構成であっても良い。
【0063】
なお上述では、駆動力伝達部５の具体例として、回転体にベルトを掛け渡した構成を例示した。具体的には、回転体とベルトとして、平プーリーと平ベルト、ＶプーリーとＶベルト、歯付プーリーと歯付ベルトが例示できる。また、回転体にベルトを掛け渡す構成に代えて、スプロケットにローラチェーンを掛け渡す構成でも良いし、複数の歯車を噛み合わせた構成でも良い。
【0064】
なお上述では、補助駆動部６として、第３回転部５Ｃの回転軸５０ｃにカップリング６２を介して連結されたサーボモータ６１を例示した。
サーボモータ６１は、第３回転部５Ｃに限らず、第４回転部５Ｄや第２回転部５Ｂ、第１回転部５Ａにカップリング６２を介して連結された構成であっても良い。
サーボモータ６１は、第３回転部５Ｃに限らず、第４回転部５Ｄや第２回転部５Ｂ、第１回転部５Ａにカップリング６２を介して連結された構成であっても良い。
【0065】
［衝撃試験対象物Ｗ／発明の適用分野について］
なお上述では、衝撃試験機１として、自動車等の本体や構造部材、ドアやバンパー等の部品、座席に座った人等の衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃等を評価するものを例示した。
しかし、本発明に係る衝撃試験機１は、この様な自動車関連の衝撃評価に限定されず、航空機や建築資材、家具、電気製品やその内部部品等の衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃を評価するものであっても良い。
なお上述では、本発明の適用例として、スレッド２を乗せた衝撃試験対象物Ｗを壁１ｗに衝突させる、接触式の衝撃試験機を例示した。しかし本発明は、この様な態様に限定されず、スレッド２をストッパ等により急減速または急静止させて、衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃や加速度等を計測したり、構造物の変形の様子を計測・撮像等する、非接触方式の衝撃試験機にも適用できる。また、本発明は、スレッド２の加速直後や加速中に、衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃や加速度を計測したり、構造物の変形の様子を計測・撮像等する形態にも適用できる。
なお上述では、衝撃試験機１として、自動車等の本体や構造部材、ドアやバンパー等の部品、座席に座った人等の衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃等を評価するものを例示した。
しかし、本発明に係る衝撃試験機１は、この様な自動車関連の衝撃評価に限定されず、航空機や建築資材、家具、電気製品やその内部部品等の衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃を評価するものであっても良い。
なお上述では、本発明の適用例として、スレッド２を乗せた衝撃試験対象物Ｗを壁１ｗに衝突させる、接触式の衝撃試験機を例示した。しかし本発明は、この様な態様に限定されず、スレッド２をストッパ等により急減速または急静止させて、衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃や加速度等を計測したり、構造物の変形の様子を計測・撮像等する、非接触方式の衝撃試験機にも適用できる。また、本発明は、スレッド２の加速直後や加速中に、衝撃試験対象物Ｗにかかる衝撃や加速度を計測したり、構造物の変形の様子を計測・撮像等する形態にも適用できる。
【符号の説明】
【0066】
１ 衝撃試験機
２ スレッド
３ スレッド駆動部
４ ウエイト
５ 駆動力伝達部
６ 補助駆動部
７ ガイドレール
８ 落下角度変更部
Ｗ 衝撃試験対象物
１ｆ 装置フレーム
１ｈ サブフレーム
１ｓ ストッパ
１ｗ 壁
２１ 載置台
５Ｒ 一次側回転体
５Ｓ 二次側回転体
５Ｔ 回転速度変換部
５Ａ 第１回転部
５Ｂ 第２回転部
５Ｃ 第３回転部
５Ｄ 第４回転部
５Ｊ～Ｌ ベルト
５０ａ～ｄ 回転軸
５１ａ～ｄ 回転体
５２ｂ～ｃ 回転体
５４ａ～ｄ 回転軸受
５７ ガイドレール
５８ 射出ガイド
６１ サーボモータ
６２ カップリング
６３ 制御部
６５ 補助ウエイト
Ｈ１ 落下高さ
Ｈ２ 落下高さ
Ｓ１ 助走距離
Ｒｔ 回転比率
Ｍ 重量比
Ｇ 重力加速度
Ｕ 位置エネルギー
Ｋｚ 運動エネルギー
Ｋｘ 運動エネルギー
Ｖ 衝突速度
Ｖ１～Ｖ３ 速度
２ スレッド
３ スレッド駆動部
４ ウエイト
５ 駆動力伝達部
６ 補助駆動部
７ ガイドレール
８ 落下角度変更部
Ｗ 衝撃試験対象物
１ｆ 装置フレーム
１ｈ サブフレーム
１ｓ ストッパ
１ｗ 壁
２１ 載置台
５Ｒ 一次側回転体
５Ｓ 二次側回転体
５Ｔ 回転速度変換部
５Ａ 第１回転部
５Ｂ 第２回転部
５Ｃ 第３回転部
５Ｄ 第４回転部
５Ｊ～Ｌ ベルト
５０ａ～ｄ 回転軸
５１ａ～ｄ 回転体
５２ｂ～ｃ 回転体
５４ａ～ｄ 回転軸受
５７ ガイドレール
５８ 射出ガイド
６１ サーボモータ
６２ カップリング
６３ 制御部
６５ 補助ウエイト
Ｈ１ 落下高さ
Ｈ２ 落下高さ
Ｓ１ 助走距離
Ｒｔ 回転比率
Ｍ 重量比
Ｇ 重力加速度
Ｕ 位置エネルギー
Ｋｚ 運動エネルギー
Ｋｘ 運動エネルギー
Ｖ 衝突速度
Ｖ１～Ｖ３ 速度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】