(57)【要約】【課題】耐衝撃性を確認する従来の衝撃試験装置は、試験物を自由落下させ、かつ試験物の全体に落下衝撃を与えることができないため、衝撃試験の再現性及び信頼性に欠けるという課題があった。【解決手段】試験物７を所定の角度に維持する維持部材８を備えた載置部材６と、試験物７に落下衝撃を付与する支持台２と、支持台２と載置部材６との相対位置を変化させると共に保持する保持部材４と、保持部材４で所望の相対位置に保持した状態で、載置部材６を回動させる回動軸５とを備えた落下試験機である。【選択図】図１
2010066204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記被測定物を所定の角度に維持する維持部材を備えた載置部材と、
前記被測定物に衝撃を付与する衝撃部材と、
前記衝撃部材と前記載置部材との相対位置を変化させると共に、前記相対位置に保持する保持部材と、
前記保持部材で所望の相対位置に保持した状態で前記載置部材を回動させる回動軸とを備える落下試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器や機器を梱包した梱包物を所望の距離から落下させる落下試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の輸送過程や、製品を購入した購入者等が、誤って当該製品に落下または異物と衝突させることで衝撃を与え、その衝撃に起因する破損等の不具合を予め予測するため、落下試験装置が普及している。特に、近年では製品の小型軽量化とパーソナル化とが相俟って携帯用途製品の普及が著しく、製品の耐衝撃試験を行う必要性が増加している。
【０００３】
このような落下試験機では、製品に落下衝撃を付与する際に、同一の姿勢で衝撃を付与することが、落下高さを変化させることで衝撃による製品に与える影響の落下高さ依存性を試験する用途等として要望されている。
【０００４】
上述の要望を満足する落下試験装置として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、中心部に備える貫通孔と、この貫通孔の周囲を所定角度の傾斜を有するテーパ部とを備えるテーパ付ホルダーのテーパ部に試験物を載置し、所定の高さから試験物を載置したテーパ付ホルダーと共に、貫通孔を遊挿する衝突受け板に向けて落下させ、この衝突受け板と試験物との落下衝撃を観察する落下衝撃試験装置が開示されている。
【０００５】
この構成により、試験物をテーパ付ホルダーに保持した状態で衝突受け板に衝突させることができるため、試験物の落下姿勢を一定に保った状態で自由落下させて衝突面に衝突させることができ、衝撃によって生じる歪み、応力等が再現性良く正確に測定できる効果を奏するとしている。また、テーパ部の傾斜角度を調整することにより、落下中にテーパ付ホルダーから試験物が浮上することや、空気抵抗によって生じる試験物の姿勢の崩れを抑制できるとしている。
【特許文献１】特開２００３−１６６９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、主に次の三点の課題がある。第１に、試験物はテーパ付ホルダーのテーパ部に載置するため、テーパ部における傾斜の影響を受け易く、同一条件で試験物を載置することは困難であり再現性に欠ける。第２に、試験物が衝突し落下衝撃が加えられる箇所は、テーパ付ホルダーの一部の貫通孔を遊挿する衝突受け板であるため、試験物全面での衝突に起因する歪みや応力を測定することができない。第３に、試験物の落下過程ではテーパ付ホルダーと一体で落下させるため、試験物だけの自然落下で被る影響は測定できない。
【０００７】
上述の課題を解決するため、試験物だけを自然落下させる図２に示す衝撃試験装置を想起した。図２に示した衝撃試験装置１１は、支持台１２に固定された支柱１３と、支柱１３に係合すると共に所定高さに維持する高さ調整部１４と、高さ調整部１４に支持される回動軸１５により回動自在に軸支され試験物１７を載置する載置台１６との構成が考えられる。この衝撃試験装置１１と特許文献１との相違点は、載置台１６を回動軸１５周りに回動させることで、試験物１７だけを自然落下できる構成である。
【０００８】
衝撃試験装置１１の動作について図３を参照して説明する。同図（ａ）に示すように、試験物１７を載置台１６に載置する。次に、試験物１７を載置台１６に載置した状態で、同図（ｂ）に示すように、例えば載置台１６のみに所定の初速度を加え自然落下加速度ｇよりも早い加速度Ｇで、高さ調整部１４を支持台１２の方向に移動させる。この動作を所定距離実行することで、試験物１７は載置台１６から浮き、載置台１６と試験物１７との間に空隙が生じる。次に、同図（ｃ）に示すように、載置台１６を回動軸１５の周りに回動させる。同図（ｂ）における試験物１７と載置台１６との空隙を、試験物１７が自然落下加速度ｇで落下する前に、載置台１６を矢印Ａ方向に回動させると、試験物１７は支持台１２の面に平行な状態を保ち、支持台１２に向けて落下する。
【０００９】
発明者らは衝撃試験装置１１を試作し、支持台１２に試験物１７を落下させたが、次に述べるような課題があった。図４は図３（ｂ）から（ｃ）に至る瞬間の様子を示し、図５は試験物１７が図３（ａ）の状態から図３（ｃ）以降の落下過程を示した側面図である。試験物１７を自然落下させるため載置台１６を矢印Ａ方向に回動軸１５の周りに回動させると、回動軸１５の軸芯を中心とした回転モーメントが載置台１６に加わる。載置台１６を回動軸１５の周りに矢印Ａ方向に回動すると、試験物１７の側面１７１に相当する載置台１６の箇所では回転モーメントＭが発生し、試験物１７の側面１７２に相当する載置台１６の箇所では回転モーメントｍが発生する。周知のように、回転モーメントは回動軸１５の軸芯からの距離により大きさが異なり、Ｍ＞ｍの関係となる。
【００１０】
回転モーメントＭが加わった側面１７１では、載置台１６と試験物１７との界面に周囲の空気が乱流として入り込み、この乱流に起因して回転モーメントＭに対応して反作用力Ｗが試験物１７の側面１７１に加わる。同様にして、試験物１７の側面１７２にも、回転モーメントｍに対応して反作用力ｗが加わる。上述したようにＭ＞ｍであるため、反作用力Ｗ＞ｗの関係となり、載置台１６から離隔し自然落下する試験物１７の側面１７１と１７２とに不均一な力が作用する。
【００１１】
この不均一な力が作用することで、図５に示しように、載置台１６と試験物１７とが空隙を介して離隔した同図（ａ）から、試験物１７の側面１７１に印加される力Ｗは側面１７２に印加される力ｗよりも大きいため、自然落下過程で同図（ｂ）から（ｃ）へと試験物１７を回転させることとなる。この回転には、試験物１７の質量、試験物１７に例えば足ゴム等を備える場合には足ゴムと載置台１６との粘着力、載置台１６と試験物１７とが相対向する面積、及び落下距離等様々な要因が関係するが、落下過程で回転成分が生じることには変わりがない。
【００１２】
このように、衝撃試験装置１１で工夫した技術では、載置台１６と対向している試験物１７の面を、正確に支持台１２の面に再現性よく落下させることはできなく、落下距離を変えると例えば図５（ｂ）の状態で衝突、或いは同図（ｃ）の状態で衝突等、衝突時における試験物１７の姿勢が変化した。尤も、載置台１６と試験物１７との空隙距離が長ければ、載置台１６の回動動作によってこの回転モーメントＭ及びｍが発生したとしても、試験物１７に反作用力Ｗ及びｗの発生を無くすことは原理的に可能である。しかしながら、前述の自然落下加速度ｇよりも大きい加速度Ｇで、高さ調整部１４と載置台１６とを移動させるには限界があり、現実問題として反作用力Ｗ及びｗの発生に起因する影響を抑制することができなかった。従って、衝撃試験装置１１を用いても、落下距離と落下衝撃の影響との定量的な関係が得られなかった。
【００１３】
本発明は、落下過程における試験物の回転による不具合を抑制した落下試験装置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】
【００１４】
上記課題を解決する本発明の落下試験装置は、前記被測定物を所定の角度に維持する維持部材を備えた載置部材と、前記被測定物に衝撃を付与する衝撃部材と、前記衝撃部材と前記載置部材との相対位置を変化させると共に、前記相対位置に保持する保持部材と、前記保持部材で所望の相対位置に保持した状態で前記載置部材を回動させる回動軸とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
上述の構成により、落下高さを変化させても、試験物が落下する落下姿勢を一定に保持することができ、衝撃試験における測定結果の高い再現性と信頼性とが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の落下試験装置の具体的内容について、図面を参照して詳述する。図１は本発明の落下試験装置における一実施形態の構成を説明する要部側面図で、落下試験装置１は、支持台２に固定された支柱３と、支柱３に係合すると共に所定高さに維持する高さ調整部４と、高さ調整部４に対して回動軸５により回動自在に軸支され試験物７を載置する載置台６と、回動軸５と載置台６とに係合する角度調整部８とを備える。角度調整部８としては、例えば複数の傾斜角度を有する複数種類の楔形状治具、２枚の板状部材を回動自在に軸支する支軸と螺合により所定の角度に固定する螺子締結部とを備える治具、２枚の板部材を回動自在に軸支する支軸とピンを差し替えることにより所定の角度に固定する治具等の載置台６と独立した治具を載置台６に固定する構成、または、例えば載置台６と一体に成形されピンが遊挿する貫通孔を有するリングと高さ調整部と一体に成形され回動軸５を遊挿する貫通孔とピンが嵌合する穴とを有する軸受にピンを抜き差しすることで所定の角度に固定する構成、高さ調整部４と一体に成形され回動軸５が遊挿する軸受部と載置台６と一体に成形され軸受部と嵌合するリングとを螺子で螺結することで所定の角度に固定する構成等の載置第６と高さ調整部４との係合部を固定する構成の何れであっても採用することができる。
【００１７】
図１に示した落下試験機１の載置台６としてステンレス鋼ＳＵＳ３０４を用い、幅３００ｍｍ、奥行２５０ｍｍ、高さ４０ｍｍのアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（以下、ＡＢＳ樹脂と称す）ブロックをくり抜くことで質量を１ｋｇと３ｋｇとの２種類を試験物７として、落下距離５００ｍｍで、載置台６の矢印Ａ（図４参照）方向の回動速度は、試験物７における回動軸５から最も離隔している載置台６の先端部で２．５ｍ／ｓｅｃの回転速度（加速度換算で約１０Ｇ）とした落下試験を行った。また、載置台６における試験物７は、回動軸５の軸方向に試験物７の幅方向を平行で、載置台６の同一箇所に載置した。なお、試験物７の内質量１ｋｇを試験物ａ、３ｋｇを試験物ｂと称す。
【００１８】
先ず、載置台６と支持台２とを平行にして、試験物７が支持台２に当接した角度を写真により観測した。落下試験１０回の結果、試験物ａ及びｂは共に図５（ｂ）に示した傾向で、傾斜は支持台２の面に対し試験物ａは７．３４°傾き、試験物ｂは８．０８°傾いていた。これは、上述の反作用力の影響を受けていることに起因する。この結果に基づき、図１に示した角度調整部８で、試験物ａと支持台２との初期傾斜角を７．３４°に設定し、試験物ｂと支持台２との初期傾斜角を８．０８°に設定し、同様に１０回の落下試験を行った。その結果、試験物ａ及びｂの支持台２に対する落下角度は０°に制御することができた。
【００１９】
なお、上述の試験では試験物ａ及びｂと載置台６との界面はＡＢＳ樹脂とＳＵＳ３０４とが直接面接触している場合であるが、実際に試験する電子機器等の試験物７では、試験物７には足ゴム等を備えることで耐衝撃性を緩和している場合が殆どである。また、足ゴムのゴム硬度や足ゴムにおける載置台６との接触面積も試験物７の質量に応じて変えられている。さらに、試験物７が梱包されている場合には、梱包材の影響を考慮する必要が生じる。このように足ゴムや梱包材等を有する試験物７では、載置台６との摩擦力が生じるため傾向が異なることが想定される。従って、載置台６を回動軸５周りの回動に先立ち、例えば１ｍ／ｓｅｃ等の初期速度を印加しながら６００ｍｓｅｃ後に載置台６の回動を行うことにより、足ゴムによる影響を緩和することができると共に、さらに再現性に優れる落下試験を実行する頃ができる。また、上述の落下試験では、落下距離を５００ｍｍとしたが、落下距離が変化すると落下距離に応じて初期角度を設定することも当然必要で、上述と同様の手法で、角度調整部８で調整することで、試験物７全体で所望の試験物７の箇所に落下衝撃を付与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の落下試験装置は、例えば携帯電話等の小型軽量の電子装置から例えば冷蔵庫等の大型商品を梱包した梱包物まで幅広い分野の落下試験に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る落下試験装置の一実施形態の要部側面図
【図２】従来構成に係る衝撃試験装置の要部側面図
【図３】（ａ）は衝撃試験装置の初期状態を説明する要部側面図、（ｂ）は落下直後の状態を説明する要部側面図、（ｃ）は落下中の状態を説明する要部側面図
【図４】衝撃試験装置における落下直後の状態の詳細を説明する要部側面図
【図５】（ａ）は衝撃試験装置における落下直後の状態を説明する側面図、（ｂ）は落下初期過程の様子を説明する側面図、（ｃ）は落下過程の様子を説明する側面図
【符号の説明】
【００２２】
１    落下試験装置
２    支持台
３    支柱
４    高さ調整部
５    回動軸
６    載置台
７    試験物
８    角度調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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