JPH0217310B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、全体として器具を取り付けたテス
トハンマに関し、特に、頭部組立体の衝撃後の振
動による偽の電気信号やちよつとした不調を避け
る改良されたテストハンマに関する。

［従来の技術］ 試験対象物を刺戟する器具を取り付けたテスト
ハンマはこれまでに開発されている。そのような
従来のテストハンマは頭部組立体、それから延び
ているハンドル、及びハンドルの先端に取り付け
られたつかむことができる握りを含んでいる。頭
部組立体は衝撃端片と、その端片と他の質量体の
間に予め負荷されて保持される１個又は複数個の
ピエゾ電気結晶体とを含んでいた。こうして、ハ
ンマが対象物に対して衝撃を与えるようにされる
と、ピエゾ電気結晶体は衝撃の力に比例する相似
の電気信号を作り出す。従来の握りは硬度計で測
定してシヨアＡスケールで約78の硬度を有する比
較的硬い弾性のある材料でできていた。

そのような従来のハンマの詳細とその使用及び
応用は、代表的に１個又は複数個の以下の従来技
術参考文献に書かれている：即ち音と振動
（Sound and Vibration）1977年11月号（８−11
頁）のハルバーソンとブラウン著「構造的な周波
数招来結果の衝撃技術」、1978年８月及び９月号
試験（Test）のラリイ著「構造物の挙動の試
験」、PCBピエゾトロニクス会社のR.W.ラリイ著
「エネルギ変換」（1981年）、PCBピエゾトロニク
ス会社の「長い棒における応力波」（1974年）、
1967年12月号（52−53頁）電気機械設計誌
（Electromechanical Design）の「ピエゾ電気の
相似」である。

しかしながら、情報や意見によると、それらに
よつて得られたデータは個人個人によつて変る特
定操作者の熟練化に大きく依存しているので、そ
のような従来の器具を取り付けたテストハンマは
その応用と使用が或る程度制限を受けた。その操
作者の手と腕が屡々事実上ハンマ構造の部分とな
り、余分の質量、剛さ及び緩衝を招いた。時々、
この事は、頭部組立体の衝撃後の振動を強め、そ
して屡々発生した電気信号の偽の動揺を生じ、そ
の動揺が信号の衝撃力に比例することを破壊し
た。或る時は、そのようなハンマの動的挙動は、
対象物に対して望ましくない「二重打撃」を起
し、電気信号に対応する動揺を作つた。又試験結
果に現れるハンマ構造の共鳴は屡々試験される対
象物の動的挙動と間違えられた。

［発明が解決しようとする課題］ この発明の目的は上記問題点を解消するために
対象物を振動させるように刺戟する改良された器
具を取り付けたテストハンマを提供することであ
る。

他の目的は頭部組立体の衝撃後の振動を最小に
する改良されたテストハンマで、それを使うと特
定の操作者の熟練化に依存しないですみ、且つ自
動補正ができるテストハンマを提供することであ
る。

之等及び他の目的と利点はこれから書かれる明
細書、図面及び特許請求の範囲から明らかにな
る。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明に係わる試験対象物を刺戟するの
に使用する器具を取り付けたテストハンマは、衝
撃端片変換器とを設けて前記端片と前記対象物と
の間の衝撃力を感知しその力に比例する電気信号
に変換する頭部組立体と、この頭部組立体から延
びている長形のハンドルと、前記頭部組立体から
離れた位置で前記ハンドルの一部分を囲んでいる
クツシヨンのある握りとを備え、前記対象物に衝
撃を与えた後に、前記テストハンマの最初の直動
共鳴態様の結節が衝撃の方向とハンドル軸との平
面内の前記頭部組立体の近くに位置され、前記握
りの保持方法に関係しないように前記頭部組立
体、前記ハンドル及び前記握りを設けて、前記頭
部組立体の後衝撃振動による偽の電気信号の発生
を実質的に避けることを特徴とする。

［作用］ この発明は試験対象物を刺戟するのに使うため
に改良された器具を取り付けたテストハンマを有
し、そのハンマはそこで作られた電子信号が実質
的に衝撃力に比例し、特定の操作者の技術や熟練
度に依存しないように独立に「調整」される。

改良されたテストハンマは広く衝撃端片を有し
且つ、対象物と端片との間の衝撃力を感知して、
その感知力を比例した電気信号に変換するように
操作的になつているエネルギ変換器を有する頭部
組立体を含む；即ち、頭部組立体に連接し、組立
体から延びているハンドルと、頭部組立体から間
隔を置いた位置にハンドルの一部分を囲んでいる
クツシヨンのついた握りとである。この握りはシ
ヨアＡスケールで60を越えない硬度を持つ材料か
ら選ばれる。ハンドルと頭部組立体の寸法と割合
は、ハンドルと握りを組合せた質量に対する頭部
組立体の全質量の割合を調整することによつて、
ハンマの最初の直動結節の態様が、衝撃の方向と
ハンドルの軸の平面内で、対象物に対して衝撃を
与えた後に頭部組立体にほぼ近く、握りが保持さ
れている方法とは関係なく位置しているので、頭
部組立体の衝撃後の振動による偽の電気信号の発
生が本質的に避けられるようになつている。

［実質例］ 最初に諒解事項として、要素、部分或いは表面
は、この詳細記述が連続した部分の全記述明細書
によつて更に記述され説明されるように、同様の
参照番号は数個の図面の図番を一貫して同じ構造
要素、部分或いは表面を同一視するように意図し
ている。他に指示がなければ、図面は（例えば斜
線、データ、図表、グラフ、寸法、割合など）明
細書と一緒に読むようになつており、35U.S.
C112章で要求される通り、この発明の全体の
「書かれた記述」の一部として解釈されるべきで
ある。以下の記述に用いられるように、「左方に」
と「右方に」という言葉は特定の図面形状が読者
に面している通りの指示構造の方向を指してお
り、「内方へ」と「外方へ」という言葉は軸心に
対する表面の方向を指している。

第１図から第４図には、試験対象物（図示せ
ず）を振動を起すように刺戟するのに使用するた
めに、最初に選んだ実施態様が全体として２０で
示される改良された器具を取り付けたテストハン
マがこの発明として示されている。テストハンマ
２０は広く一番上の頭部組立体と、頭部組立体か
ら垂下して垂直方向に長いハンドル２２と、ハン
ドルの下部縁端に取り付けられたクツシヨンのあ
る握り２３とを含むとして示されている。

頭部組立体は軸ｘ−ｘに沿つて水平方向に長く
なつているのが示され、典型的に断面構造のもの
である。特別に、頭部組立体は、（第１図及び第
２図の左から右へ）衝撃端片２４、力変換器２
５、本体２６及び調整質量体２８を含む。仮想線
で全体として２９に示してある任意の加速度計は
調整質量体に軸方向に取り付けられ、そこから右
方へ延びている。加速度計２９は力変換器によつ
て作られた電気信号を補正するのに使う。

補正形態を記述するのに使う図面に描かれてい
るが、後段に示す加速度計の存在はハンマ組立体
２０の構造と操作とは別に補助的である。言い変
えると、力変換器が補正された後で加速度計２９
は全く取り除かれる。

次に第２図と第３図において、衝撃端片２４は
特別に形成された固体金属本体３０、インサート
３１及びビニールキヤツプ３２を含むように示さ
れている。この本体は環状の垂直な右側の面３３
を有し、左側の面は左側に面している環状垂直表
面３４と、左側に外側に傾いたフラスコ型円錐表
面３５とを有し、外側に面した円筒外表面３６は
表面３３，３５の縁端に接続している。第３図に
最もよく示すように、連続して形成され外側にね
じが切つてある軸３８が右側面３３から右方へ延
びている。左に面している表面３４から端片の中
へ凹みが軸方向に入つている。この凹みには表面
３４から右方へ延びている内側に面した円筒表面
３９と左側に面している円形垂直底表面４０とで
限られている。端片インサート３１は水平方向に
長いほゞ円筒形固体部材として示されている。イ
ンサートの右縁端部分は本体凹みで受けられてい
る。インサートの他の部分は端片表面３４の左方
へ延びている。通常インサートは圧入或いは適当
な接着剤で端片本体の凹みに保持される。関係事
物の周波数の範囲によつて、端片インサートは代
表としてゴム（軟い）、プラスチツク（中間）又
は鋼（硬い）で成形される。キヤツプ３２は幾分
カツプ状の部材で、インサートの左側の露出した
部分を保護するようにおゝつている。こうして操
作者は望ましい硬度のインサートを持つ衝撃端片
２４を力変換器２５に直ぐ取り付けられる。もし
端片と試験対象物との間の接触が軸方向ならば、
対象物によつて端片に与えられる全衝撃力は力変
換器に伝達される。

第３図において、力変換器２５は、３部の部分
本体と、サンドウイツチ状に挟まれた電極４２の
ある一対の環状円板形ピエゾ電気板４１，４１で
望ましくは石英結晶体とを含むように示されてい
る。変換器本体は左部４３、右部４４及び外側部
４５を含む。左部は特殊な形状をした部材で、そ
れぞれ環状垂直左及び右面４６，４８と、内側に
ねじを切つた貫通穴４９と外表面とを有する。そ
の外表面は（第３図で左から右へ）左面４６から
右方へ延びていて外側に面している円筒表面５０
と、左側に面している環状垂直表面５１と、外側
に面している円筒表面５２と、右側に面している
環状垂直表面５３と、外側に面している円筒表面
５４と、左方の外側に面しているフラスコ形円錐
表面５５と、右方に続いていて右面４８と結合す
る外側に面している円筒表面５６とを含む。衝撃
端片２４の軸３８は左部穴４９の左縁端部分には
め合つていて、衝撃端片表面３３が左部面４６と
隣接するようになつている。

本体右部４４はもう一つの特殊な形状をした部
材で、環状垂直左及び右面５８，５９と外側の表
面で限られており、外側の表面は（第３図の左か
ら右へ）左面５８から右方へ延びていて外側に面
している円筒表面６０と、左方に面している環状
垂直表面６１と、外側に面している円筒表面６２
と、右方に面している環状垂直表面６３と、右方
に接続していて右面５９と結合する外側に面して
いる円筒表面６４とを含む。連続して成形された
外側にねじを切つた軸６５，６６が左方及び右方
へそれぞれ右部の面５８，５９から延びている。
左軸６５は左部穴４９の右縁端部分にはめあつて
いる。凹みが軸６６の先端から本体右部の中に左
方へ延びている。特定的にこの凹みは内側に面し
ている円筒表面６７と右方に面している円形垂直
底表面６８とによつて限られている。通路６９は
電極４２からの電線の通路を供給するために底表
面６８と左側の面５８を連絡する。このようにし
て、変換器本体の右部は、結晶体−電極−結晶体
組立体が本体表面４８，５８間に望ましい程度ま
で圧縮されてサンドウイツチ状に挟まれるか又は
予め負荷をかけられるように、左部の中へねじ込
まれる。

本体外側部４５は本体左部及び右部を連接する
管状部材である。外側部４５は内側に面している
円筒内表面７０を有するとして示されている。外
側部の左縁端部分は環状角の切欠きを有し、その
中に左部の表面５２，５３の間の縁が受け止めら
れている。外側部は外向の六角表面７１を有し、
適当な回転工具（図示せず）によつて掴み回転す
るのに便利になつている。ピエゾ電気結晶体が望
ましい程度まで予め負荷をかけられたら（即ち本
体表面４８，５８の間が軸方向に圧圧縮された
ら）、外側部４５は、示されているように本体の
左及び右部に適当に溶接して、変換器組立体の意
図しない分離が生じないようにする。絶縁された
導体７２は電極４２に連接され、通路６９、右軸
凹み及び凹みの開口を密封しているエポキシ栓７
３を通り抜けている。中でもMOSFET絶縁増巾
器７４は直列に導体７２と連接され、結晶体から
の信号を市販の信号処理器具又は表示器具に適合
させる。

第２図において、頭部組立本体２６はそれぞれ
環状状左面及び右面７５，７６とその間に延在す
る外側に面した円筒表面７８とを有する固体部材
であるとして示されている。盲凹み７９は、ハン
ドルの形と補完する形状をした断面形を有し、本
体の下側から本体の中へ半径方向に上方に延びて
いる。タツプをたてた凹み８０が本体の左面７５
から右方へ延び凹み７９と連絡している。凹み８
０は、変換器右面５９が本体左面７５と隣接する
ように変換器軸６６のねじによる差し込みを受け
るようになつている。盲タツプ凹み８１は右面７
６から本体２６の中へ左方へ延びている。

調整質量体２８の密度、寸法及び割合は、ハン
ドル軸ｙ−ｙの左側の頭部組立体質量体の部分が
頭部右側の頭部組立体質量体の部分とほゞ等しく
釣合いがとれているような重さのものである。勿
論後者の部分は、結晶体４１，４１によつて発生
する信号を補正するのに使うだけで、後で頭部組
立体から取り外す加速度計２９の質量は除く。調
整質量体は、環状垂直左及び右の面それぞれ８
２，８３と、円筒外表面８４と、タツプを立てた
通し穴８５とを有する円板状要素であるとして示
されている。調整質量体は取付け植込ボルト８６
によつて頭部組立体本体２６に取り付けられ、調
整質量体の左面８２は本体右面７６に隣接する。

ハンドル２２は管状部材で、軸ｙ−ｙに沿つて
垂直に長くなつているとして示されている。ハン
ドルの上部縁端部分８８は本体凹み７９に受け止
められ、一方ハンドルの釣合いは頭部組立体本体
２６から離れて延びている。ハンドル軸ｙ−ｙは
鉛直だから頭部組立体軸ｘ−ｘに垂直、即ち法線
方向であるとして示されているが、この事は決定
的又は不変なことではなく、之等２軸間の角度は
変つてもよい。第４図でよく分るように、ハンド
ルはほゞ矩形断面をしていて、角は面取りしてあ
る。ハンドルの長い方の側面８９，８９は頭部組
立体軸ｘ−ｘをまたぐ平面に配置され、一方短い
方の側面９０，９０は軸ｘ−ｘに交差する平面内
にある。第２図に最もよく示してあるように、ハ
ンドル２２は軸方向の垂直な通し穴９１を有す
る。水平穴９２はハンドル上部縁端部分に前表面
９０から垂直穴９１に交差するようにドリルで開
けてある。ハンマを組み立てる時は、穴９２は本
体凹み８０と通じて、力変換器から出ている導体
７２が穴８０，９２，及び９１を通つて中穴ハン
ドル内にかくされるようにする。軸方向の凹み９
３は面９４の下端からハンドルの中へ上向きに延
びていて、タツプを立てた通し穴９６を有する管
状スリーブ９５を挿入するようになつている。外
観が取付け植込ボルトに似ている電気継手９８
は、スリーブ穴９６の下縁端部分に上向きにねじ
込まれ、導体７２と適合するように連接される。
このようにして、適当な連接ケーブル（図示せ
ず）は、ハンマに直ぐに取り外せるように連結さ
れ、導体７２内の信号を他の構造物（図示せず）
に伝える。或る場合には、ハンドル２２は比較的
軽量の材料、バルサウツド｛密度が約0.120〜
0.200g／cm³（7.5〜12.5lbs／ft³）｝又はグラフアイ
トフアイバエポキシ材料｛密度が約1.282〜
1.602g／cm³（80〜100lbs／ft³）｝のような材料か
ら成形される。之等の例は説明に過ぎない、とい
うのは、重要であると思われることは、下記に論
議するように、ハンドルと握りの組み合せた質量
に比例した頭部組立体の全質量の割合だからであ
る。

握り２３は、頭部組立体から間隔を置いた位置
にハンドルの下縁端部分を囲んでいるとして示さ
れている。握りの外表面は、９９で各々示された
複数個のリブを有しているとして示され、操作者
の手で握り易いようにしてある。握りはシヨアＡ
スケールで60を越えない硬さを持つネオプレンゴ
ムのような、弾性的クツシヨンのある材料で成形
する。握りは「非常に軟い」（つまりシヨアＡス
ケールで５〜15内の硬さ、望ましくは約10）、「軟
い」（つまりシヨアＡスケールで25〜34内の硬さ、
望ましくは約30）、「中程度」（つまりシヨアＡス
ケールで34〜44内の硬さ、望ましくは約39）、又
は「中の上程度」（つまりシヨアＡスケールで50
〜60の硬さ、望ましくは約55）の硬さの材料から
成形してもよい。

ハンマ２０は第１図に示すように組み立てられ
る。操作者はクツシヨンのついた握りを握り、試
験される対象物に対し衝撃端片２４を軽く叩き当
てる。対象物に対するハンマの衝撃は端片に力を
与え、その力は結晶体に伝えられる。このような
圧縮が更に強くなるとピエゾ電気結晶体が衝撃力
に比例した相似の電気信号を発生する。ここの信
号はケーブル継手９８の所で離れていく。

信号を補正するために、加速度計は随時調整質
量体に取り付け、ハンマの端片は再び対象物に衝
撃を与えるようにする。加速度計は本体と験震質
量体の間に予め負荷が与えられて圧縮されたもう
一組のピエゾ電気結晶体を持つている。加速度計
は頭部組立体に取り付けられているので、力変換
器が経験するのと同一の衝撃力によつて生ずる加
速度に従う。一度これが分れば、力変換器の感度
は直ぐに補正される。それ故に、加速度計は再補
正が必要になるまでは改良されたハンマから取り
外される。この自動補正技術はハンマ構造を「調
整すること」によつて可能となる。その構造は頭
部組立体をハンドルと握りから、又操作者の手か
ら効果的に絶縁する。

改良されたテストハンマの第２の実施態様は全
体として第５図乃至第７図に１００と指示してあ
る。第１の実施態様は衝撃力を比例した電気信号
に変換するのに力変換器（例えば２５）を使用し
たが、この第２の実施態様は加速度計を感知して
変換する要素として使用する。この第２の実施態
様の構造の大部分は以上に述べたものに対応する
ので、以下の記述は幾分省略されている。

第５図乃至第７図に示すように、テストハンマ
１００は、（左から右へ）衝撃端片１０１、調整
質量体１０２、その調整質量体を本体１０４に連
接する取付植込ボルト１０３、及び全体として１
０５で指示されてカツプ状のカバー１０６に包ま
れて保護されている加速度計を有する頭部組立体
と、頭部組立体から延びているハンドル１０８
と、頭部組立体から間隔を置いた位置のハンドル
の下縁端部分を囲んでいるクツシヨンのある握り
１０９とを含むとして示されている。

第７図に最もよく示されるように、頭部組立本
体１０４は環状垂直右面１１０を有し、その右面
は加速度計の基盤として機能する。加速度計は間
に金属の電極１１２がある２個のピエゾ電気結晶
体１１１，１１１、望ましくは更に石英を含む。
結晶体の各々は環状の円板のような要素である。
結晶体−電極−結晶体の組立体は、予め負荷を与
えられた植込ボルト１１４で基盤と験震質量体と
を係合することにより、表面１００と験震質量体
１１３の面接する表面との間に圧縮される。この
ようにしてハンマの端片が対象物に衝撃を与える
ようにすると、結晶体は更に圧縮され、感知した
加速度に比例する電気信号を発生する。ニユート
ンの第２法則に従つて、力は質量と加速度の精に
等しい（即ちＦ＝ma）。従つて加速度は、一定の
質量に対して力に比例する。こうして、この感知
された加速度と頭部組立体質量の積は衝撃力であ
る。勿論信号は力を直接示すように補正する。

次に操作について述べると、前に注記したよう
に、衝撃端片は特定の適用によつて交換できるよ
うになつている。望ましい硬さを持つ適当な衝撃
端片を関係事物の周波数範囲によつて選定する。
第８図は硬いインサート（例えば鋼）、中間のも
の（例えばプラスチツク）及び軟いもの（例えば
ゴム）を有する衝撃端片に対する力（縦座標）対
時間（横座標）のグラフである。このように硬い
端片を持つインサートは最も短いパルス巾の時間
経過波形を作り、軟い端片を持つインサートは最
も長い波形を作る。

第９図に示すように、そのような力の信号が周
波数に対して処理されて表示される時は、衝撃は
周波数の範囲にわたりほゞ一定の力で対象物を刺
戟することが分る。第９図は又、周波数の範囲が
硬いインサートには最大で、軟いインサートには
最小であることを示している。勿論中間の硬さの
インサートの周波数範囲は之等二つの最大と最小
の中間である。

第１０図は、第９図に示した硬い端片に対する
力（縦座標）対周波数（横座標）曲線の部分拡大
図である。第１０図で、この発明による改良の
「調整された」ハンマの動作は「調整されない」
従来のハンマの動作の上に表示される。この技術
分野での当業者は、之等の動作曲線の図示された
部分が互に図示の明瞭さに対して上と下に表示さ
れ、指示された力の直接の測定として表示される
のではないと認識している。換言すれば、従来の
ハンマの対応する部分は、改良の「調整された」
ハンマの動作から離して目視で比較するようにと
いうだけのために下にずらされて検討される。第
１０図の重要さは、従来のハンマ曲線は各種の共
鳴ピークとその他の異状があるのは、改良ハンマ
の曲線はピークがなくて円滑で連続的なことであ
る。従来のハンマのそのような偽の異状とピーク
は自然共鳴周波数での頭部組立体の後衝撃振動に
よつて生ずると考えられる。力と加速度は直接関
係するから（即ちＦ＝ma）、従来の頭部組立体の
後衝撃振動は感知して変換する要素に各種の加速
度を生じ、その要素が順に偽の力の信号を作つた
のである。

情報や意見に基づくと、従来のハンマにおける
共鳴ピーク、反共鳴の谷、及び異状の源泉は頭部
組立体の後衝撃の振動であつた。しかしながらそ
のような偽の信号の大きさはそれぞれの操作者に
よつて変るように思われた。経験的知識で、この
相違は結局少くとも部分的に、ハンドルの握りに
おける操作者の掴みの強さによると現在は考えら
れている。ある操作者は、握りを余りに強く掴
み、そのような剛さが効果的に手と場合によつて
は腕を実際にハンドル自身の延長となるようにし
た。他の操作者は握りを緩く掴み、それでハンド
ルが衝撃の後で振動する余計な自由を与えた。こ
のことの重要な点は、そのような従来のハンマの
正確さは、特定操作者の熟練度に非常に依存して
いることである。

［発明の効果］ この発明のねらいは、テストハンマの構造を
「調整して」ハンマの少なくとも最初の直動の共
鳴態様の結節が衝撃の方向とハンドル軸の平面内
で（即ち軸ｘ−ｘとｙ−ｙを含む平面内で）対象
物に衝撃を与えた後で、握りが保持される方法と
は本質的に関係しない方法で、頭部組立体にほゞ
近接する位置に来るようにすることである。第２
の共鳴態様も又頭部組立体の近接に位置がくるこ
とが望ましい。頭部に近接して位置したこれ又は
これらの結節で、頭部組立体は本質的にこれ又は
これらの共鳴周波数で振動せず、従つて頭部組立
体の後衝撃の振動による偽の信号は発生しない。
このように、「調整」は本質的に態様形状の幾何
学的寸法を変化させて、頭部組立体の後衝撃振動
を減少することを含んでいる。こうして、発生し
た電気信号は操作者の掴みの強さに依存しない。
同時に、広い範囲のハンマサイズを有することが
望まれる。小さい叩きハンマは小さい微細な部品
を試験するのに使われ、大鉄槌ハンマは橋その他
のような大構造物を試験するのに使われる。実験
上のデータに基づき、改良されたハンマは、ハン
ドルと握りの組合せた質量に対する全頭部質量の
割合を変えることにより、且つハンドルに余分の
自由を与えて衝撃後に振動させそしてある程度の
振動緩和を与える改良握り材料を使用することに
より「調整される」。前記の実験的データは第１
１図に示される。

出願人の譲受人であるニユーヨーク、デピユー
のPCBピエゾトロニツクス社が作つた一連の従
来のテストハンマは種々の相対的な質量割合があ
つた。しかし握り材料は硬くてシヨアＡスケール
で約79の硬さがあつた。之等従来のテストハンマ
はどれも、握りが保持される方法に完全に関係し
ないように「調整された」ものは一つもなかつ
た。

出願人は、前に２０と１００で示したような器
具を取り付けたテストハンマは、特定の操作者の
熟練化から本質的に関係がないように「調整され
る」ことを見出した。今分つた通り、ハンマは、
握りの材料の硬さ又は軟かさを変えることによ
り、且つハンドルと握りの組合せた質量に対する
頭部組立体の全質量の割合が少くとも1.0である
ようにハンマの構造を変えることにより「調整さ
れる」。特定のハンドルの質量はハンドル断面形
状と長さと同様にハンドルが作られている材料の
密度の関数である。之等の決定的な制限（即ち握
り材料と質量割合）の実現は異なる物理的寸法と
割合にも拘らず、多種のテストハンマの製造を総
て一貫して「調整」できるようにした。頭部組立
体の質量は適当な寸法と重さの１個又は複数個の
「調整」質量を加えることによつて変えることが
できる。バルサウツド或いはグラフアイトフアイ
バーとエポキシで成形されているような軽量のハ
ンドルが小さいハンマに使われる。比較的な質量
割合がどうあれ、従来のハンマの場合のように、
握りが硬い材料（つまりシヨアＡスケールで約60
以上の硬さがある）で成形されているならば、ハ
ンマは前以つて「調整して」操作者の握りの強さ
と特定の熟練化にほゞ関係がないようにはできな
いとうことが、第１１図に示す通り出願人の実験
的な経験である。他方、もし相対的な質量比が約
1.0以下ならば、たとえより軟い握り材料が使用
されても、ハンマは他に関係なく「調整する」こ
とはできない。しかしより軟い握り材料で質量比
が1.0より大きいと、出願人の経験的なデータと
製造経験は、ハンマが前以つて「調整される」こ
とを示している。現在では、出願人はこの相対的
な質量比の上限については分らない。このように
して、ハンマが「調整される」かされないかとい
うことは、多分他のものはさし置いて両方の変数
に依存する。

この発明は多くの変更がなされることを目論ん
でいる。例えば、各種の構成部品は望みによつて
部分的構造にもなるし、連続したものに成形する
こともできる。各種の構造材料が予言できる結果
で変えられる。平衡のために適当な寸法が選ばれ
た特定材料の密度の一関数である。多くの異なる
材料が、全設計標準と矛盾しないでハンドルとし
て使用するのに適している。石英が好ましいピエ
ゾ電気材料である一方、他のピエゾ電気材料もそ
の代りに使われる。事実、変換器は感知して変換
する機構として必ずしもピエゾ電気材料を使う必
要はない。付加質量体は頭部組立体に直ちに付け
加えられ、そして又は望むならば、付加緩衝物が
ハンドル又は握りに加えられる。それで、改良さ
れたテストハンマの２つのこゝに選んだ実施態様
が示され述べられ、そしてその幾つかの変形が論
ぜられたが、当業者は直ちに前記の特許請求の範
囲によつて定義され、区別された発明の精神から
離れることなしに各種の付加の変更や変形がなさ
れることを認識するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は力変換器を使用する改良されたテスト
ハンマの側面立面図で、変換器で発生する信号の
補正に使うため頭部組立体に取り付けてある任意
の加速度計（仮想線で示す）も示す。第２図は第
１図の部分切断図でハンドル、握り及び頭部組立
体の部分が垂直断面で示され、衝撃端片、変換器
及び加速度計が立面図で示される。第３図は第１
図及び第２図で示した衝撃端片と力変換器の拡大
した部分垂直断面図。第４図は全体として第１図
の４−４線で切つたハンドルの部分水平断面図。
第５図は改良されたテストハンマの他の形式の側
面立面図で、この実施態様は加速度計を力感知要
素として使用している。第６図は第５図の垂直断
面図で、各種構成部品が切断して互に係合した関
係を示すが、衝撃端片は立面図で描写している。
第７図は頭部組立体の拡大した部分垂直断面図。
第８図は３個の異る端片の衝撃力対時間のグラフ
である。第９図は第８図に描写した３個の端片の
衝撃力対周波数のグラフである。第１０図は第９
図に示したグラフの一部の衝撃力対周波数の拡大
グラフで、「調整された」ハンマと従来技術のハ
ンマの動作を比較している。第１１図はハンドル
と握りの組合せた質量に対する全頭部質量の割合
対握り材料の硬さの図で、いろいろの点で異る握
り材料と異る割合の特殊な組合せと、握りが保持
される方法に関係しないことに関して結合の結果
のハンマが調整されてないが、ぎりぎりに調整さ
れているか、又は完全に調整されているかを示し
ている。 ２０…テストハンマ、２１…頭部組立体、２２
…ハンドル、２３…握り、２４…衝撃端片、２５
…力変換器、２６…本体、２８…調整質量体、２
９…加速度計、３０…金属本体、３２…ビニール
キヤツプ、４１…ピエゾ電気結晶体、４２…電
極、７２…導体、７４…増巾器、１００…テスト
ハンマ、１０１…端片、１０２…調整質量体、１
０３…植込ボルト、１０４…本体、１０５…加速
度計、１０６…カバー、１０８…ハンドル、１０
９…握り、１１１…ピエゾ電気結晶体、１１２…
電極、１１３…験震質量体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試験対象物を刺戟するのに使用する器具を取
   り付けたテストハンマにおいて、衝撃端片と変換
   器とを設けて前記端片と前記対象物との間の衝撃
   力を感知しその力に比例する電気信号に変換する
   頭部組立体と、この頭部組立体から延びている長
   形のハンドルと、前記頭部組立体から離れた位置
   で前記ハンドルの一部分を囲んでいるクツシヨン
   のある握りとを備え、前記対象物に衝撃を与えた
   後に、前記テストハンマの最初の直動共鳴態様の
   結節が衝撃の方向とハンドル軸との平面内の前記
   頭部組立体の近くに位置され、前記握りの保持方
   法に関係しないように前記頭部組立体、前記ハン
   ドル及び前記握りを設けて、前記頭部組立体の後
   衝撃振動による偽の電気信号の発生を実質的に避
   けることを特徴とするハンマ。 ２ 前記ハンドルは密度が約0.120〜0.200g／cm³
   （7.5〜12.5lbs／ft³）である材料で成形されている
   特許請求の範囲第１項記載の器具を取り付けたテ
   ストハンマ。 ３ 前記ハンドルはバルサウツドで成形されてい
   る特許請求の範囲第２項記載の器具を取り付けた
   テストハンマ。 ４ 前記ハンドルはグラフアイトフアイバー材料
   で成形されている特許請求の範囲第１項記載の器
   具を取り付けたテストハンマ。 ５ 前記ハンドルは中空である特許請求の範囲第
   ４項記載の器具を取り付けたテストハンマ。 ６ 試験対象物を刺戟するのに使用する器具を取
   り付けたテストハンマにおいて、衝撃端片を有し
   且つ前記対象物と前記端片の間の衝撃力を比例す
   る電気信号に変換するように作動的に配備された
   変換器を有する頭部組立体と、前記頭部組立体に
   連接されそこから延びている長形のハンドルと、
   前記頭部組立体から間隔を置いた位置で前記ハン
   ドルの一部分を囲んでいるクツシヨンのある握り
   とを有し、前記握りは操作者によつて掴むのに適
   した外表面を有し且つシヨアＡスケールで60を越
   えない硬さの材料で成形されており、前記ハンド
   ルの材料と寸法および割合は、前記頭部組立体の
   全質量の前記ハンドルおよび握りの質量に対する
   割合が少くとも1.0で、前記ハンマの最初の直動
   共鳴態様の結節が前記対象物に衝撃を与えた後に
   衝撃の方向とハンドル軸の平面内で、前記頭部組
   立体にほぼ近接して、前記握りが保持される方法
   には本質的に関係しないような位置にくるように
   され、それによつて前記頭部組立体の後衝撃振動
   による偽の電気信号の発生が本質的に避けられる
   ようになつていることを特徴とする器具を取り付
   けたテストハンマ。 ７ 前記握りはシヨアＡスケールで50〜60の硬さ
   の材料で成形されている特許請求の範囲第６項記
   載の器具を取り付けたテストハンマ。 ８ 前記握りはシヨアＡスケールで約55の硬さの
   材料で成形されている特許請求の範囲第７項記載
   の器具を取り付けたテストハンマ。 ９ 前記握りはシヨアＡスケールで34〜44の硬さ
   の材料で成形されている特許請求の範囲第６項記
   載の器具を取り付けたテストハンマ。 １０ 前記握りはシヨアＡスケールで約39の硬さ
   の材料で成形されている特許請求の範囲第９項記
   載の器具を取り付けたテストハンマ。 １１ 前記握りはシヨアＡスケールで25〜34の硬
   さの材料で成形されている特許請求の範囲第６項
   記載の器具を取り付けたテストハンマ。 １２ 前記握りはシヨアＡスケールで約30の硬さ
   の材料で成形されている特許請求の範囲第１１項
   記載の器具を取り付けたテストハンマ。 １３ 前記握りはシヨアＡスケールで５〜15の硬
   さの材料で成形されている特許請求の範囲第６項
   記載の器具を取り付けたテストハンマ。 １４ 前記握りはシヨアＡスケールで約10の硬さ
   の材料で成形されている特許請求の範囲第１３項
   記載の器具を取り付けたテストハンマ。 １５ 前記ハンドルは約0.120〜0.200g／cm³（7.5
   〜12.5lbs／ft³）の密度の材料で成形されている
   特許請求の範囲第６項記載の器具を取り付けたテ
   ストハンマ。 １６ 前記ハンドルはバルサウツドで成形されて
   いる特許請求の範囲第１５項記載の器具を取り付
   けたテストハンマ。 １７ 前記ハンドルはグラフアイトフアイバ材料
   で成形されている特許請求の範囲第６項記載の器
   具を取り付けたテストハンマ。 １８ 前記ハンドルは中空である特許請求の範囲
   第１７項記載の器具を取り付けたテストハンマ。 １９ 前記ハンドルは約1.282〜1.602g／cm³（80
   〜100lbs／ft³）の密度の材料で成形されている特
   許請求の範囲第１６項記載の器具を取り付けたテ
   ストハンマ。