容器の振動試験方法および試験装置
【課題】危険物を収納して輸送する容器の振動試験を容易に行うようにする。
【解決手段】この振動試験装置は、上下方向に一定の振幅で駆動されて液体が充填された試験容器１０が配置される振動台１１を有し、危険物を収納する容器の耐振強度を試験するために使用される。振動台１１を振動させて試験容器１０が底部支点２０を中心に振動したときの側面変位Ｈ1をレバー型変位計１６により測定し、振動周波数を変化させながら側面変位Ｈ1が飛び跳ね判定量Ｈ0に対応した設定変位量となったときの振動周波数を試験周波数として探査する。探査された試験周波数により試験容器１０を試験時間に渡って振動試験が実行される。
【解決手段】この振動試験装置は、上下方向に一定の振幅で駆動されて液体が充填された試験容器１０が配置される振動台１１を有し、危険物を収納する容器の耐振強度を試験するために使用される。振動台１１を振動させて試験容器１０が底部支点２０を中心に振動したときの側面変位Ｈ1をレバー型変位計１６により測定し、振動周波数を変化させながら側面変位Ｈ1が飛び跳ね判定量Ｈ0に対応した設定変位量となったときの振動周波数を試験周波数として探査する。探査された試験周波数により試験容器１０を試験時間に渡って振動試験が実行される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学品等を収容して輸送する容器、特に液状の危険物を収納して輸送する容器の振動試験を行うための容器の振動試験方法および試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学品や食料品を収容して輸送したり貯蔵したりするために用いられる容器には、ＩＢＣ(Intermediate Bulk Container)つまり中型容器と言われるものがある。この中型容器は、容量が５００リットルから２０００リットル程度のサイズの容器であり、１０００リットルのサイズのものが一般的となっている。中型容器には、その材質としてステンレス等の金属を用いた金属製容器、金属製のカゴ状の外装部材により保護された樹脂製容器などがある。
【０００３】
このような中型容器に液状の危険物を収納して陸上輸送や海上輸送をするには、輸送途中に中型容器が破損しないようにする必要がある。そこで、液状の危険物を収納して運搬する中型容器を製品化するには、危険物が輸送中に遭遇する衝撃、荷役、振動の影響に十分耐えられる強度を有しているか否か、つまり中型容器の形状や構造が一定の耐振性能ないし耐振強度を有しているか否かを試験している。この振動試験により安全性が確認された型式の中型容器についてのみ製品化が可能となっている。
【０００４】
危険物を収納して運搬する中型容器の振動試験は、最大容量の９８％まで水が充填された試験容器を振動台の上に配置して上下に振動させることにより行っており、振動台の上で試験容器を一定時間飛び跳ねるように振動させても試験容器が破損しなければ、所望の耐振強度を有していると判定するようにしている。この振動試験における具体的な試験条件は、「危険物の容器及び包装の検査試験基準」に規定されるように、振動台により試験容器に正弦波形で垂直方向に両振幅で２５ｍｍ±５％の振動を与えることが条件となっている。このときの振動数は、試験容器の側面から少なくとも１００ｍｍ入り込んだところにおける容器底面と振動台との間の隙間つまり飛び跳ね量が１．６ｍｍ以上となるような振動数とすることになっている。この振動試験においては、一定の飛び跳ね量以上となるように試験容器に振動を加え、この振動を１時間継続させるという過酷な試験を行う必要があり、試験の結果、容器が破損しなければ、その型式の容器は所望の耐振強度を有していると判定している。所望の耐振強度を有すると判定された型式の中型容器を用いて危険物を輸送すれば、輸送中に内部の危険物が洩れる等の事故の発生を防止することができる。
【０００５】
このような振動試験を行うには、飛び跳ね量が一定値以上となるまで試験容器が加振されているか否かを外部から観察するために、試験容器の変位を測定することになる。例えば、特許文献１には、門形の支持構造体を振動させたときにおける支持構造体の変位量を測定するために使用する変位計測装置が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２１０３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような振動試験を試験容器について行って破損が発生しなければ、危険物を収納するための中型容器としての耐久性を具備していると判定している。しかし、上下方向に２５ｍｍ程度の振幅で試験容器を振動させ、内部に充填された液体の存在により飛び跳ね量が一定値以上となる程度まで試験容器を振動させるには、このような試験条件を満たす特定の振動周波数で試験容器を振動させる必要がある。この振動周波数は、試験すべき中型容器のサイズや構造等によって相違しているので、中型容器の耐振試験を行うときには、試験すべき容器毎に相違させて振動周波数を設定しなければならない。このため、中型容器の振動試験を行うには、飛び跳ね量が一定値以上となる振動周波数を検出する必要があるが、容器の底面と振動台との間の隙間寸法つまり飛び跳ね量を測定することは容易ではなく、容器の振動試験を容易に行うことが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、化学品等を収容して輸送する容器、特に液状の危険物を収納して輸送する容器の振動試験を容易に行うようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の容器の振動試験方法は、危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験方法であって、上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台の上に、液体が充填された試験容器が配置された状態のもとで前記振動台を振動させる始動工程と、前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定工程と、前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査工程と、探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動する振動試験工程とを有することを特徴とする。本発明の容器の振動試験方法は、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の容器の振動試験装置は、危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験装置であって、液体が充填された試験容器が配置されるとともに、上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台と、前記振動アクチュエータの振動周波数を変化させる周波数制御部と、前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定手段と、前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査手段と、探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とを有することを特徴とする。本発明の容器の振動試験装置は、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする。本発明の容器の振動試験装置は、前記変位測定手段を前記振動台に複数個設けることを特徴とする。本発明の容器の振動試験装置は、前記変位測定手段が前記試験容器の側面に設けられた当接板に先端が接触し、基端部が前記振動台に固定される台座に取り付けられたレバーを有し、当該レバーに歪みゲージを用いたカンチレバー型変位計であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、試験容器を振動させたときの試験容器の側面変位を測定し、その変位量が設定変位量となったときには、振動試験として必要な底面の飛び跳ね量が判定値となるときに対応することになり、そのときの振動周波数が試験周波数として探査される。探査された試験周波数で振動台により試験容器を、振動試験として必要な時間に渡って振動試験が実行される。このように、試験周波数を自動的に探査することができるので、中型容器、特に危険物を収納して運搬するための中型容器の耐振強度ないし性能を容易に試験することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である容器の振動試験装置の外観を示す斜視図である。
【図２】容器の振動試験装置により振動試験を行っている状態を示す断面図である。
【図３】（Ａ）はデータ収録装置を示すブロック図であり、（Ｂ）は容器の振動試験装置の制御回路を示すブロック図である。
【図４】容器の振動試験装置により試験手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の容器の振動試験装置は、図１に示されるように試験容器１０が配置される振動台１１を有している。試験容器１０は、前後方向、左右方向および高さ方向の各寸法が１ｍ程度の立方体に近い六面体形状となっており、前後左右の４つの側壁１０ａと底壁１０ｂと天壁１０ｃとを有している。振動台１１は、図２に示されるように、振動アクチュエータ１２によって上下方向に一定の振幅で駆動されるようになっており、振動アクチュエータ１２は、一定の上下の往復動ストロークで駆動ロッド１３を駆動する油圧シリンダにより形成されている。
【００１４】
振動台１１を用いて種々の振動試験を行う場合には、振動台１１を傾斜方向に振動させたり、これに併せて水平方向に振動させたりすることがあるが、液状の危険物を収納する中型容器の振動試験においては、試験容器１０を上下方向にのみ振動させるだけである。したがって、液状の危険物を収納する中型容器の振動試験のみを行う振動試験装置であれば、振動台１１は上下方向に振動させるだけで良い。図２に示されるように、振動台１１には複数の振動アクチュエータ１２が設けられているが、単一の振動アクチュエータ１２により振動台１１を上下動させるようにしても良い。振動台１１を上下に振動させるための振動アクチュエータとしては、油圧シリンダに限られず、電動モータ等の他のタイプのものを使用するようにしても良い。
【００１５】
振動台１１には試験容器１０を支持するための板状の治具１４が図１に示されるように配置されている。この治具１４には、図２に示されるように、試験容器１０を振動試験する際に、試験容器１０の水平移動を防止するために、水平移動防止用のガイドロッド１４ａが取り付けられている。ガイドロッド１４ａは、試験容器１０の前後左右の４つの側壁１０ａに対応させて４つ設けられているが、便宜的に図２には１つのガイドロッド１４ａのみが示され、図１には２つのガイドロッド１４ａが示されている。
【００１６】
試験容器１０の前後左右の４つの側壁１０ａには、角部に寄せて金属製の当接板１５が予め固定されており、それぞれの当接板１５は下面が水平となっている。図１には、３つの当接板１５が示されているが、図１において背面側の側壁１０ａにも当接板１５が固定されている。
【００１７】
４つの当接板１５に対応させて振動台１１にはカンチレバー型変位計とも言われるレバー型変位計１６が変位測定手段として４つ取り付けられている。それぞれのレバー型変位計１６は、先端に当接板１５に接触する接触子１７が設けられたレバー１８を有している。レバー１８の基端部は振動台１１に固定される台座１９に取り付けられており、レバー１８には歪みゲージが設けられている。このタイプのレバー型変位計１６は、接触子１７の上下方向の変位量に応じてレバー１８に設けられた歪みゲージの電気抵抗が変化することから、接触子１７の変位量を検出することができる。なお、図２においては、１つの当接板１５と１つのレバー型変位計１６のみが示されており、他の当接板１５とレバー型変位計１６は図示省略されている。
【００１８】
液状の危険物を収納する中型容器について型式認定を受けるための試験は、試験容器１０内にその最大容量の９８％まで水を充填した状態のもとで、振動台１１により試験容器１０を垂直方向に２５ｍｍ±５％の両振幅Ｍを加えて上下に振動させる。このときの振動周波数は、試験容器１０の底面の特定の部位が振動台から判定量以上飛び跳ねるように試験容器１０を振動させることが条件となっている。
【００１９】
この振動試験としては、試験容器１０が図２に示す方向に振動したときにおける飛び跳ねた側の側壁からの飛び跳ね判定距離をＬ0とし、この判定距離Ｌ0の位置における試験容器１０の底面の飛び跳ね判定量をＨ0とすると、側壁から１００ｍｍの判定距離Ｌ0における飛び跳ね判定量Ｈ0が１．６ｍｍとなるようにして試験容器を１時間振動させることが条件となっている。
【００２０】
このように、振動試験を行うには、試験容器１０の側面から少なくとも１００ｍｍ入り込んだ判定距離Ｌ0における試験容器１０の底面と振動台１１との間の隙間つまり飛び跳ね判定量Ｈ0が１．６ｍｍ以上となるまで試験容器１０を振動させる必要がある。図２に示すように、試験容器１０が図２において左側に傾斜するように振動したとすると、試験容器１０は底壁１０ｂの左側の側辺を底部支点２０としてこれを中心に振動してこれと反対側の右側の側辺が上昇することになり、判定距離Ｌ0の位置は右側の側壁面から１００ｍｍとなる。試験容器１０が図２とは逆方向に振動すれば、試験容器１０は底壁１０ｂの右側の側辺を底部支点としてこれを中心に振動し、これと反対側の左側の側辺が上昇することになり、判定距離Ｌ0の位置は左側の側壁面から１００ｍｍとなる。図２に示した振動方向に対して直角方向に振動する場合にも、判定距離Ｌ0は同様である。
【００２１】
判定距離Ｌ0における飛び跳ね量が飛び跳ね判定量Ｈ0となったか否かを測定することは容易ではない。そこで、当接板１５の上下方向の変位、つまり試験容器１０の側面変位Ｈ1が設定変位量となったときに、判定距離Ｌ0における飛び跳ね量が飛び跳ね判定量Ｈ0である１．６ｍｍとなったことを探査するようにしている。
【００２２】
図２に示すように、底部支点２０から接触子１７までの距離をＬ1とし、試験容器１０の図２における幅寸法をＷとすると、底面の飛び跳ね判定量Ｈ0と幅寸法Ｗとに基づいて、側面変位Ｈ1の設定変位量は、Ｈ1＝（Ｌ1×Ｈ0）／（Ｗ−Ｌ0）の関係から求められる。したがって、底面の飛び跳ね判定量Ｈ0と幅寸法Ｗとに基づいて、側面変位Ｈ1が設定変位量となったときには、飛び跳ね判定量Ｈ0だけ試験容器１０が飛び跳ねたことを判定することができる。
【００２３】
図３（Ａ）はレバー型変位計１６により得られた変位データを収納して出力するデータ収録装置を示すブロック図であり、図３（Ｂ）は振動台制御装置を示すブロック図である。
【００２４】
変位測定手段としての４つのレバー型変位計１６からはデータ収録装置本体２１に検出信号が送られるようになっている。このデータ収録装置本体２１からは、常時監視装置つまりモニタ２２とプリンタ２３とに信号が送られる。モニタ２２には変位データが常時表示され、プリンタ２３を操作することにより変位データをプリントすることができる。このように、モニタ２２にはレバー型変位計１６からの信号に基づいて振動台１１からの試験容器１０の上下方向の側面変位を測定する変位測定手段を構成するとともに、その側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査手段を構成している。
【００２５】
振動台制御装置は、振動台制御部としてのオペコン２４を有し、オペコン２４には操作盤２５が接続されている。操作盤２５に設けられたスイッチやキーを操作することにより、試験装置のオンオフが入力される。オペコン２４は、振動アクチュエータ１２の振動周波数を変化させる周波数制御部を有しており、振動アクチュエータ１２の駆動周波数はオペコン２４からの信号により制御される。
【００２６】
振動試験を行う際には、振動試験開始が操作盤２５のキー操作により入力されると、振動アクチュエータ１２の作動を制御するコントローラとしてのオペコン２４から振動アクチュエータ１２に対して駆動信号が送られる。振動アクチュエータ１２は往復振動ストロークＭが２５ｍｍ±５％となるように駆動ロッド１３を駆動する。振動アクチュエータ１２は一定の振動数を一定時間振動台１１に加えるとともに、一定時間毎に振動数を徐々に増加させるように変化させる。このように、段階的に振動数を増加させる。このときには、レバー型変位計１６からの測定信号に基づいて側面変位Ｈ1が求められる。この側面変位Ｈ1の値はモニタ２２に表示されており、側面変位Ｈ1が飛び跳ね判定量Ｈ0に対応する設定変位量となったことがモニタ２２の目視により判断されたら、そのときの振動数が試験周波数として探査される。操作盤２５を操作することにより、探査された試験周波数のもとで振動台１１を１時間継続的に振動させる。
【００２７】
１時間の振動試験が終了する前に試験容器１０が破損した場合には、作業者が操作盤２５のキーを操作することにより振動台１１は停止される。一方、測定を開始している状態のもとで、側面変位Ｈ1が設定変位量以下となったことがモニタ２２の表示から判明したときには、操作盤２５を操作して試験時間のカウントを中断する。カウントを中断したら、振動周波数を増加させて設定変位量となったときに測定時間のカウントを継続させることになる。試験時間のカウントを中断している状態のときには、その状態であることがモニタ２２に表示される。
【００２８】
このように、図３に示すように、レバー型変位計１６からの検出信号によりモニタ２２に側面変位Ｈ1の値を表示し、振動アクチュエータ１２をオペコン２４により駆動させるようにした場合には、側面変位Ｈ1の値を作業者がモニタ２２を目視してモニタ２２に表示される試験周波数探査結果に基づいて振動アクチュエータ１２を駆動させることになる。
【００２９】
一方、レバー型変位計１６からの信号に基づいて、オペコン２４により自動的に振動アクチュエータ１２を一定時間駆動するようにしても良い。
【００３０】
図４は上述した振動試験装置により試験容器１０の振動試験を行った場合の試験手順を示すフローチャートである。型式認定を受けるための試験容器１０には、予め４つの側壁１０ａのそれぞれに当接板１５が固定され、試験容器１０の内部には水が充填される。試験容器１０の幅寸法Ｗや距離Ｌ1等の容器情報は操作盤２５により予め入力される。このように試験準備が完了した試験容器１０は振動台１１の上に配置される。
【００３１】
操作盤２５の開始スイッチを作業者が操作して振動台１１を始動させることが入力されると、振動アクチュエータ１２に駆動信号が送られ、ステップＳ１において振動台１１は初期の振動数で始動を開始する。始動が開始された状態のもとで、ステップＳ２ではレバー型変位計１６からの信号に基づいて側面変位Ｈ1が測定されて測定結果がモニタ２２に表示される。次いで、側面変位Ｈ1が設定変位量となっていない場合には、振動周波数を増加させるように変更される（ステップＳ３，Ｓ４）。振動周波数を徐々に増加させることによって側面変位Ｈ1が飛び跳ね判定量Ｈ0（１．６ｍｍ）に対応する設定判定量となったら、そのときの振動数により振動試験の時間のカウントを開始する（ステップＳ５）。このように側面変位Ｈ1を測定してその値が設定変位量となったときの振動周波数が試験周波数であり、ステップＳ３で試験周波数が探査されたときには、その試験周波数により振動試験が実行される。振動試験が実行されると、振動試験中に設定変位となっているか否かが判定される。設定変位となっている状態のもとで、振動試験が設定時間（１時間）行われたと判定されたら、振動台１１を停止させて振動試験が終了する（ステップＳ７，Ｓ８）。一方、ステップＳ６において振動試験中に設定変位となっていないと判定されたら、カウントを中断し（ステップＳ４）、再度振動周波数が変更される。最大容量１０００リットルの金属製の中型容器を振動試験した場合に、継続的に容器に加えられる試験周波数は３Hz程度である。
【００３２】
このように、振動台１１を始動させた後に一定時間毎にステップ的に徐々に振動周波数を増加させ、側面変位Ｈ1の測定値が飛び跳ね判定量Ｈ0に対応した設定変位量となったことが判定されたならば、そのときの振動周波数が試験周波数として探査される。探査された試験周波数により試験時間に渡って振動試験が継続される。一方、１時間の振動試験が終了する前に試験容器１０の溶接部や締結具が破損したり、側壁が破裂したり、内部の液体が漏出した場合には、振動試験を中止して容器の材料や溶接強度の見直しを行うことになる。この試験にパスした中型容器はその内部に危険物を収容して輸送しても輸送の安全性を確保することができる。
【００３３】
振動試験装置は４つのレバー型変位計１６を有しているので、４つの側壁１０ａのいずれかの側面変位Ｈ1が設定変位量となったときには、振動測定を開始するようにする。
【００３４】
振動試験を行うには、振動によって試験容器１０の判定距離Ｌ0の位置における隙間が飛び跳ね判定量Ｈ0となったことを、側面変位Ｈ1を測定してこの変位が設定変位量となったときに判定探査するようにしたので、振動試験条件の判定を確実に行うことができる。側面変位Ｈ1の測定を歪みゲージを用いた取り扱いが簡単なレバー型変位計１６を用いたので、振動台１１に対するレバー型変位計１６の据え付けを容易に行うことができ、サイズが異なる多種の試験容器１０について、長い準備時間を設けることなく、連続的に振動試験を行うことができる。ただし、変位測定手段としてはレバー型変位計１６に限られず、レーザー変位計、渦電流式変位センサ、直線型ポテンショメータ等を使用することも可能である。
【００３５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明の振動試験装置は、危険物を収容するための中型容器のみならず、中型容器であればいずれの用途の中型容器についても振動試験を行うことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 試験容器
１０ａ 側壁
１０ｂ 底壁
１０ｃ 天壁
１１ 振動台
１２ 振動アクチュエータ
１３ 駆動ロッド
１４ 治具
１４ａ ガイドロッド
１５ 当接板
１６ レバー型変位計
１７ 接触子
１８ レバー
１９ 台座
２０ 底部支点
２１ データ収録装置本体
２２ モニタ
２３ プリンタ
２４ オペコン
２５ 操作盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学品等を収容して輸送する容器、特に液状の危険物を収納して輸送する容器の振動試験を行うための容器の振動試験方法および試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学品や食料品を収容して輸送したり貯蔵したりするために用いられる容器には、ＩＢＣ(Intermediate Bulk Container)つまり中型容器と言われるものがある。この中型容器は、容量が５００リットルから２０００リットル程度のサイズの容器であり、１０００リットルのサイズのものが一般的となっている。中型容器には、その材質としてステンレス等の金属を用いた金属製容器、金属製のカゴ状の外装部材により保護された樹脂製容器などがある。
【０００３】
このような中型容器に液状の危険物を収納して陸上輸送や海上輸送をするには、輸送途中に中型容器が破損しないようにする必要がある。そこで、液状の危険物を収納して運搬する中型容器を製品化するには、危険物が輸送中に遭遇する衝撃、荷役、振動の影響に十分耐えられる強度を有しているか否か、つまり中型容器の形状や構造が一定の耐振性能ないし耐振強度を有しているか否かを試験している。この振動試験により安全性が確認された型式の中型容器についてのみ製品化が可能となっている。
【０００４】
危険物を収納して運搬する中型容器の振動試験は、最大容量の９８％まで水が充填された試験容器を振動台の上に配置して上下に振動させることにより行っており、振動台の上で試験容器を一定時間飛び跳ねるように振動させても試験容器が破損しなければ、所望の耐振強度を有していると判定するようにしている。この振動試験における具体的な試験条件は、「危険物の容器及び包装の検査試験基準」に規定されるように、振動台により試験容器に正弦波形で垂直方向に両振幅で２５ｍｍ±５％の振動を与えることが条件となっている。このときの振動数は、試験容器の側面から少なくとも１００ｍｍ入り込んだところにおける容器底面と振動台との間の隙間つまり飛び跳ね量が１．６ｍｍ以上となるような振動数とすることになっている。この振動試験においては、一定の飛び跳ね量以上となるように試験容器に振動を加え、この振動を１時間継続させるという過酷な試験を行う必要があり、試験の結果、容器が破損しなければ、その型式の容器は所望の耐振強度を有していると判定している。所望の耐振強度を有すると判定された型式の中型容器を用いて危険物を輸送すれば、輸送中に内部の危険物が洩れる等の事故の発生を防止することができる。
【０００５】
このような振動試験を行うには、飛び跳ね量が一定値以上となるまで試験容器が加振されているか否かを外部から観察するために、試験容器の変位を測定することになる。例えば、特許文献１には、門形の支持構造体を振動させたときにおける支持構造体の変位量を測定するために使用する変位計測装置が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２１０３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような振動試験を試験容器について行って破損が発生しなければ、危険物を収納するための中型容器としての耐久性を具備していると判定している。しかし、上下方向に２５ｍｍ程度の振幅で試験容器を振動させ、内部に充填された液体の存在により飛び跳ね量が一定値以上となる程度まで試験容器を振動させるには、このような試験条件を満たす特定の振動周波数で試験容器を振動させる必要がある。この振動周波数は、試験すべき中型容器のサイズや構造等によって相違しているので、中型容器の耐振試験を行うときには、試験すべき容器毎に相違させて振動周波数を設定しなければならない。このため、中型容器の振動試験を行うには、飛び跳ね量が一定値以上となる振動周波数を検出する必要があるが、容器の底面と振動台との間の隙間寸法つまり飛び跳ね量を測定することは容易ではなく、容器の振動試験を容易に行うことが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、化学品等を収容して輸送する容器、特に液状の危険物を収納して輸送する容器の振動試験を容易に行うようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の容器の振動試験方法は、危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験方法であって、上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台の上に、液体が充填された試験容器が配置された状態のもとで前記振動台を振動させる始動工程と、前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定工程と、前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査工程と、探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動する振動試験工程とを有することを特徴とする。本発明の容器の振動試験方法は、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の容器の振動試験装置は、危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験装置であって、液体が充填された試験容器が配置されるとともに、上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台と、前記振動アクチュエータの振動周波数を変化させる周波数制御部と、前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定手段と、前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査手段と、探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とを有することを特徴とする。本発明の容器の振動試験装置は、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする。本発明の容器の振動試験装置は、前記変位測定手段を前記振動台に複数個設けることを特徴とする。本発明の容器の振動試験装置は、前記変位測定手段が前記試験容器の側面に設けられた当接板に先端が接触し、基端部が前記振動台に固定される台座に取り付けられたレバーを有し、当該レバーに歪みゲージを用いたカンチレバー型変位計であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、試験容器を振動させたときの試験容器の側面変位を測定し、その変位量が設定変位量となったときには、振動試験として必要な底面の飛び跳ね量が判定値となるときに対応することになり、そのときの振動周波数が試験周波数として探査される。探査された試験周波数で振動台により試験容器を、振動試験として必要な時間に渡って振動試験が実行される。このように、試験周波数を自動的に探査することができるので、中型容器、特に危険物を収納して運搬するための中型容器の耐振強度ないし性能を容易に試験することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である容器の振動試験装置の外観を示す斜視図である。
【図２】容器の振動試験装置により振動試験を行っている状態を示す断面図である。
【図３】（Ａ）はデータ収録装置を示すブロック図であり、（Ｂ）は容器の振動試験装置の制御回路を示すブロック図である。
【図４】容器の振動試験装置により試験手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の容器の振動試験装置は、図１に示されるように試験容器１０が配置される振動台１１を有している。試験容器１０は、前後方向、左右方向および高さ方向の各寸法が１ｍ程度の立方体に近い六面体形状となっており、前後左右の４つの側壁１０ａと底壁１０ｂと天壁１０ｃとを有している。振動台１１は、図２に示されるように、振動アクチュエータ１２によって上下方向に一定の振幅で駆動されるようになっており、振動アクチュエータ１２は、一定の上下の往復動ストロークで駆動ロッド１３を駆動する油圧シリンダにより形成されている。
【００１４】
振動台１１を用いて種々の振動試験を行う場合には、振動台１１を傾斜方向に振動させたり、これに併せて水平方向に振動させたりすることがあるが、液状の危険物を収納する中型容器の振動試験においては、試験容器１０を上下方向にのみ振動させるだけである。したがって、液状の危険物を収納する中型容器の振動試験のみを行う振動試験装置であれば、振動台１１は上下方向に振動させるだけで良い。図２に示されるように、振動台１１には複数の振動アクチュエータ１２が設けられているが、単一の振動アクチュエータ１２により振動台１１を上下動させるようにしても良い。振動台１１を上下に振動させるための振動アクチュエータとしては、油圧シリンダに限られず、電動モータ等の他のタイプのものを使用するようにしても良い。
【００１５】
振動台１１には試験容器１０を支持するための板状の治具１４が図１に示されるように配置されている。この治具１４には、図２に示されるように、試験容器１０を振動試験する際に、試験容器１０の水平移動を防止するために、水平移動防止用のガイドロッド１４ａが取り付けられている。ガイドロッド１４ａは、試験容器１０の前後左右の４つの側壁１０ａに対応させて４つ設けられているが、便宜的に図２には１つのガイドロッド１４ａのみが示され、図１には２つのガイドロッド１４ａが示されている。
【００１６】
試験容器１０の前後左右の４つの側壁１０ａには、角部に寄せて金属製の当接板１５が予め固定されており、それぞれの当接板１５は下面が水平となっている。図１には、３つの当接板１５が示されているが、図１において背面側の側壁１０ａにも当接板１５が固定されている。
【００１７】
４つの当接板１５に対応させて振動台１１にはカンチレバー型変位計とも言われるレバー型変位計１６が変位測定手段として４つ取り付けられている。それぞれのレバー型変位計１６は、先端に当接板１５に接触する接触子１７が設けられたレバー１８を有している。レバー１８の基端部は振動台１１に固定される台座１９に取り付けられており、レバー１８には歪みゲージが設けられている。このタイプのレバー型変位計１６は、接触子１７の上下方向の変位量に応じてレバー１８に設けられた歪みゲージの電気抵抗が変化することから、接触子１７の変位量を検出することができる。なお、図２においては、１つの当接板１５と１つのレバー型変位計１６のみが示されており、他の当接板１５とレバー型変位計１６は図示省略されている。
【００１８】
液状の危険物を収納する中型容器について型式認定を受けるための試験は、試験容器１０内にその最大容量の９８％まで水を充填した状態のもとで、振動台１１により試験容器１０を垂直方向に２５ｍｍ±５％の両振幅Ｍを加えて上下に振動させる。このときの振動周波数は、試験容器１０の底面の特定の部位が振動台から判定量以上飛び跳ねるように試験容器１０を振動させることが条件となっている。
【００１９】
この振動試験としては、試験容器１０が図２に示す方向に振動したときにおける飛び跳ねた側の側壁からの飛び跳ね判定距離をＬ0とし、この判定距離Ｌ0の位置における試験容器１０の底面の飛び跳ね判定量をＨ0とすると、側壁から１００ｍｍの判定距離Ｌ0における飛び跳ね判定量Ｈ0が１．６ｍｍとなるようにして試験容器を１時間振動させることが条件となっている。
【００２０】
このように、振動試験を行うには、試験容器１０の側面から少なくとも１００ｍｍ入り込んだ判定距離Ｌ0における試験容器１０の底面と振動台１１との間の隙間つまり飛び跳ね判定量Ｈ0が１．６ｍｍ以上となるまで試験容器１０を振動させる必要がある。図２に示すように、試験容器１０が図２において左側に傾斜するように振動したとすると、試験容器１０は底壁１０ｂの左側の側辺を底部支点２０としてこれを中心に振動してこれと反対側の右側の側辺が上昇することになり、判定距離Ｌ0の位置は右側の側壁面から１００ｍｍとなる。試験容器１０が図２とは逆方向に振動すれば、試験容器１０は底壁１０ｂの右側の側辺を底部支点としてこれを中心に振動し、これと反対側の左側の側辺が上昇することになり、判定距離Ｌ0の位置は左側の側壁面から１００ｍｍとなる。図２に示した振動方向に対して直角方向に振動する場合にも、判定距離Ｌ0は同様である。
【００２１】
判定距離Ｌ0における飛び跳ね量が飛び跳ね判定量Ｈ0となったか否かを測定することは容易ではない。そこで、当接板１５の上下方向の変位、つまり試験容器１０の側面変位Ｈ1が設定変位量となったときに、判定距離Ｌ0における飛び跳ね量が飛び跳ね判定量Ｈ0である１．６ｍｍとなったことを探査するようにしている。
【００２２】
図２に示すように、底部支点２０から接触子１７までの距離をＬ1とし、試験容器１０の図２における幅寸法をＷとすると、底面の飛び跳ね判定量Ｈ0と幅寸法Ｗとに基づいて、側面変位Ｈ1の設定変位量は、Ｈ1＝（Ｌ1×Ｈ0）／（Ｗ−Ｌ0）の関係から求められる。したがって、底面の飛び跳ね判定量Ｈ0と幅寸法Ｗとに基づいて、側面変位Ｈ1が設定変位量となったときには、飛び跳ね判定量Ｈ0だけ試験容器１０が飛び跳ねたことを判定することができる。
【００２３】
図３（Ａ）はレバー型変位計１６により得られた変位データを収納して出力するデータ収録装置を示すブロック図であり、図３（Ｂ）は振動台制御装置を示すブロック図である。
【００２４】
変位測定手段としての４つのレバー型変位計１６からはデータ収録装置本体２１に検出信号が送られるようになっている。このデータ収録装置本体２１からは、常時監視装置つまりモニタ２２とプリンタ２３とに信号が送られる。モニタ２２には変位データが常時表示され、プリンタ２３を操作することにより変位データをプリントすることができる。このように、モニタ２２にはレバー型変位計１６からの信号に基づいて振動台１１からの試験容器１０の上下方向の側面変位を測定する変位測定手段を構成するとともに、その側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査手段を構成している。
【００２５】
振動台制御装置は、振動台制御部としてのオペコン２４を有し、オペコン２４には操作盤２５が接続されている。操作盤２５に設けられたスイッチやキーを操作することにより、試験装置のオンオフが入力される。オペコン２４は、振動アクチュエータ１２の振動周波数を変化させる周波数制御部を有しており、振動アクチュエータ１２の駆動周波数はオペコン２４からの信号により制御される。
【００２６】
振動試験を行う際には、振動試験開始が操作盤２５のキー操作により入力されると、振動アクチュエータ１２の作動を制御するコントローラとしてのオペコン２４から振動アクチュエータ１２に対して駆動信号が送られる。振動アクチュエータ１２は往復振動ストロークＭが２５ｍｍ±５％となるように駆動ロッド１３を駆動する。振動アクチュエータ１２は一定の振動数を一定時間振動台１１に加えるとともに、一定時間毎に振動数を徐々に増加させるように変化させる。このように、段階的に振動数を増加させる。このときには、レバー型変位計１６からの測定信号に基づいて側面変位Ｈ1が求められる。この側面変位Ｈ1の値はモニタ２２に表示されており、側面変位Ｈ1が飛び跳ね判定量Ｈ0に対応する設定変位量となったことがモニタ２２の目視により判断されたら、そのときの振動数が試験周波数として探査される。操作盤２５を操作することにより、探査された試験周波数のもとで振動台１１を１時間継続的に振動させる。
【００２７】
１時間の振動試験が終了する前に試験容器１０が破損した場合には、作業者が操作盤２５のキーを操作することにより振動台１１は停止される。一方、測定を開始している状態のもとで、側面変位Ｈ1が設定変位量以下となったことがモニタ２２の表示から判明したときには、操作盤２５を操作して試験時間のカウントを中断する。カウントを中断したら、振動周波数を増加させて設定変位量となったときに測定時間のカウントを継続させることになる。試験時間のカウントを中断している状態のときには、その状態であることがモニタ２２に表示される。
【００２８】
このように、図３に示すように、レバー型変位計１６からの検出信号によりモニタ２２に側面変位Ｈ1の値を表示し、振動アクチュエータ１２をオペコン２４により駆動させるようにした場合には、側面変位Ｈ1の値を作業者がモニタ２２を目視してモニタ２２に表示される試験周波数探査結果に基づいて振動アクチュエータ１２を駆動させることになる。
【００２９】
一方、レバー型変位計１６からの信号に基づいて、オペコン２４により自動的に振動アクチュエータ１２を一定時間駆動するようにしても良い。
【００３０】
図４は上述した振動試験装置により試験容器１０の振動試験を行った場合の試験手順を示すフローチャートである。型式認定を受けるための試験容器１０には、予め４つの側壁１０ａのそれぞれに当接板１５が固定され、試験容器１０の内部には水が充填される。試験容器１０の幅寸法Ｗや距離Ｌ1等の容器情報は操作盤２５により予め入力される。このように試験準備が完了した試験容器１０は振動台１１の上に配置される。
【００３１】
操作盤２５の開始スイッチを作業者が操作して振動台１１を始動させることが入力されると、振動アクチュエータ１２に駆動信号が送られ、ステップＳ１において振動台１１は初期の振動数で始動を開始する。始動が開始された状態のもとで、ステップＳ２ではレバー型変位計１６からの信号に基づいて側面変位Ｈ1が測定されて測定結果がモニタ２２に表示される。次いで、側面変位Ｈ1が設定変位量となっていない場合には、振動周波数を増加させるように変更される（ステップＳ３，Ｓ４）。振動周波数を徐々に増加させることによって側面変位Ｈ1が飛び跳ね判定量Ｈ0（１．６ｍｍ）に対応する設定判定量となったら、そのときの振動数により振動試験の時間のカウントを開始する（ステップＳ５）。このように側面変位Ｈ1を測定してその値が設定変位量となったときの振動周波数が試験周波数であり、ステップＳ３で試験周波数が探査されたときには、その試験周波数により振動試験が実行される。振動試験が実行されると、振動試験中に設定変位となっているか否かが判定される。設定変位となっている状態のもとで、振動試験が設定時間（１時間）行われたと判定されたら、振動台１１を停止させて振動試験が終了する（ステップＳ７，Ｓ８）。一方、ステップＳ６において振動試験中に設定変位となっていないと判定されたら、カウントを中断し（ステップＳ４）、再度振動周波数が変更される。最大容量１０００リットルの金属製の中型容器を振動試験した場合に、継続的に容器に加えられる試験周波数は３Hz程度である。
【００３２】
このように、振動台１１を始動させた後に一定時間毎にステップ的に徐々に振動周波数を増加させ、側面変位Ｈ1の測定値が飛び跳ね判定量Ｈ0に対応した設定変位量となったことが判定されたならば、そのときの振動周波数が試験周波数として探査される。探査された試験周波数により試験時間に渡って振動試験が継続される。一方、１時間の振動試験が終了する前に試験容器１０の溶接部や締結具が破損したり、側壁が破裂したり、内部の液体が漏出した場合には、振動試験を中止して容器の材料や溶接強度の見直しを行うことになる。この試験にパスした中型容器はその内部に危険物を収容して輸送しても輸送の安全性を確保することができる。
【００３３】
振動試験装置は４つのレバー型変位計１６を有しているので、４つの側壁１０ａのいずれかの側面変位Ｈ1が設定変位量となったときには、振動測定を開始するようにする。
【００３４】
振動試験を行うには、振動によって試験容器１０の判定距離Ｌ0の位置における隙間が飛び跳ね判定量Ｈ0となったことを、側面変位Ｈ1を測定してこの変位が設定変位量となったときに判定探査するようにしたので、振動試験条件の判定を確実に行うことができる。側面変位Ｈ1の測定を歪みゲージを用いた取り扱いが簡単なレバー型変位計１６を用いたので、振動台１１に対するレバー型変位計１６の据え付けを容易に行うことができ、サイズが異なる多種の試験容器１０について、長い準備時間を設けることなく、連続的に振動試験を行うことができる。ただし、変位測定手段としてはレバー型変位計１６に限られず、レーザー変位計、渦電流式変位センサ、直線型ポテンショメータ等を使用することも可能である。
【００３５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明の振動試験装置は、危険物を収容するための中型容器のみならず、中型容器であればいずれの用途の中型容器についても振動試験を行うことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 試験容器
１０ａ 側壁
１０ｂ 底壁
１０ｃ 天壁
１１ 振動台
１２ 振動アクチュエータ
１３ 駆動ロッド
１４ 治具
１４ａ ガイドロッド
１５ 当接板
１６ レバー型変位計
１７ 接触子
１８ レバー
１９ 台座
２０ 底部支点
２１ データ収録装置本体
２２ モニタ
２３ プリンタ
２４ オペコン
２５ 操作盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験方法であって、
上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台の上に、液体が充填された試験容器が配置された状態のもとで前記振動台を振動させる始動工程と、
前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定工程と、
前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査工程と、
探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動する振動試験工程とを有することを特徴とする容器の振動試験方法。
【請求項２】
請求項１記載の容器の振動試験方法において、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする容器の振動試験方法。
【請求項３】
危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験装置であって、
液体が充填された試験容器が配置されるとともに、上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台と、
前記振動アクチュエータの振動周波数を変化させる周波数制御部と、
前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定手段と、
前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査手段と、
探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とを有することを特徴とする容器の振動試験装置。
【請求項４】
請求項３記載の容器の振動試験装置において、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする容器の振動試験装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の容器の振動試験装置において、前記変位測定手段を前記振動台に複数個設けることを特徴とする容器の振動試験装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の容器の振動試験装置において、前記変位測定手段は、前記試験容器の側面に設けられた当接板に先端が接触し、基端部が前記振動台に固定される台座に取り付けられたレバーを有し、当該レバーに歪みゲージを用いたカンチレバー型変位計であることを特徴とする容器の振動試験装置。
【請求項１】
危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験方法であって、
上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台の上に、液体が充填された試験容器が配置された状態のもとで前記振動台を振動させる始動工程と、
前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定工程と、
前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査工程と、
探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動する振動試験工程とを有することを特徴とする容器の振動試験方法。
【請求項２】
請求項１記載の容器の振動試験方法において、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする容器の振動試験方法。
【請求項３】
危険物を収納する容器の耐振強度を試験する容器の振動試験装置であって、
液体が充填された試験容器が配置されるとともに、上下方向に一定の振幅で振動アクチュエータにより駆動される振動台と、
前記振動アクチュエータの振動周波数を変化させる周波数制御部と、
前記振動台の上下振動により前記試験容器がその底部支点を中心に前記振動台の上で振動したときの飛び跳ね側の側面の前記振動台からの上下方向の側面変位を測定する変位測定手段と、
前記振動アクチュエータの振動周波数を一定時間毎に徐々に変化させながら前記側面変位が設定変位量となるときの試験周波数を探査する試験周波数探査手段と、
探査された前記試験周波数に基づいて設定された試験時間が経過するまで前記振動アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とを有することを特徴とする容器の振動試験装置。
【請求項４】
請求項３記載の容器の振動試験装置において、前記側面変位の設定変位量を、前記試験容器の前記飛び跳ね側の側面から所定の判定距離の位置における前記試験容器の底面の飛び跳ね判定量と前記試験容器の幅寸法とに基づいて設定することを特徴とする容器の振動試験装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の容器の振動試験装置において、前記変位測定手段を前記振動台に複数個設けることを特徴とする容器の振動試験装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の容器の振動試験装置において、前記変位測定手段は、前記試験容器の側面に設けられた当接板に先端が接触し、基端部が前記振動台に固定される台座に取り付けられたレバーを有し、当該レバーに歪みゲージを用いたカンチレバー型変位計であることを特徴とする容器の振動試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６１１８１（Ｐ２０１３−６１１８１Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８５４７（Ｐ２０１１−１９８５４７）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（３０４０３５９７５）株式会社ＭＴＩ (46)
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（３０４０３５９７５）株式会社ＭＴＩ (46)
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