(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験物をホルダーで保持した状態で落下させ、前記試験物を衝突受け板に衝突させて落下衝撃試験を行う落下衝撃試験装置であって、
前記ホルダーであるテーパ付ホルダーと、ベースと、該ベースに設けられた前記衝突受け板と、前記テーパ付きホルダーの衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収材とを備え、前記テーパ付ホルダーは落下方向に向かって開口している開口部が形成され、該開口部は前記テーパ付きホルダーの落下時に前記衝突受け板が貫通する大きさに形成されていることを特徴とする落下衝撃試験装置。
【請求項２】
前記テーパ付きホルダーのテーパ部は、前記開口部の全周に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の落下衝撃試験装置。
【請求項３】
前記テーパ部は、前記開口部の一部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の落下衝撃試験装置。
【請求項４】
前記テーパ部は、前記開口部に３ヶ所以上形成されていることを特徴とする請求項３に記載の落下衝撃試験装置。
【請求項５】
前記衝撃吸収材は、前記試験物が前記衝突受け板に衝突した後に前記テーパ付きホルダーと衝突して衝撃を緩和するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の落下衝撃試験装置。
【請求項６】
前記テーパ部間の最も短い径ｄと、径ｄに対応する部分の前記衝突受け板の外形長さｃと、試験物の幅ｅとの関係は、
ｃ＜ｄ＜ｅ
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の落下衝撃試験装置。
【請求項７】
前記試験物に作用する空気抵抗をＲ、前記試験物の質量をｍ、重力加速度をｇとすると、前記テーパ部が有する傾斜部分の材質の摩擦係数μと、前記テーパ部が有する傾斜部分の傾斜角度θとは、
Ｒ＜ｍｇ＋μｍｇｓｉｎθｃｏｓθ
の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の落下衝撃試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピューター等の携帯製品の落下衝撃試験を行う落下衝撃試験装置に関し、特に携帯製品の落下姿勢を制御しながら落下衝撃試験を行う落下衝撃試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯製品は、携帯時に不注意により床や地面に落としてしまうことがよくあるため、落下衝撃に耐え得る製品が要求されており、携帯製品のメーカーでは、携帯製品の耐衝撃力を確認するための落下衝撃試験を行うことが必要となる。
【０００３】
落下衝撃試験は、試験物（携帯製品）にひずみゲージ等の衝撃検出用センサーを貼り付け、人手により試験物を所定の高さから衝突面に自然落下させ、製品に加わるひずみあるいは応力を測定しているのが現状であるが、人手による測定では、放し方によっては空中で携帯製品の姿勢が変わり衝突部分が定まらず、正確な測定データを得ることは非常に難しく、各メーカーは、落下衝撃試験の装置化を行っている。
【０００４】
図５は、従来の落下衝撃試験装置の側面図であり、図６は、図５に示すアームの詳細図である。
従来の落下衝撃試験装置は、図５および図６を参照すると、アーム１１により試験物１８を挟み、所定高さでアーム固定部１２にアーム１１を固定し、スイッチ３により電気信号を信号線Ａ４で伝えてアーム固定部１２から試験物１８を挟んだままのアーム１１を解放する。解放されたアーム１１は、支柱５に設けられているリニアレール６に沿って落下し、試験物１８は、アーム１１に挟まれた状態であるため、空中での試験物１８の落下姿勢が保たれる。
【０００５】
フォトセンサー１３は、アーム１１が通過すると、通過信号を信号線Ｂ１６で制御部１４に伝え、通過信号を受信した制御部１４は、アーム１１を開く命令信号を信号線Ｃ１７でアーム開閉機構１５に伝えることにより、アーム１１は開き、挟んでいた試験物１８を解放する。試験物１８は、衝突する直前でアーム１１から解放されるため、完全な自由落下状態となり衝突受け板８に衝突する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、落下姿勢を保つためには、できるかぎり衝突直前までアーム１１で試験物１８を保持する必要があるため、アーム１１から試験物１８を解放する際にアーム１１を高速駆動しなければならず、複雑で高価な高速駆動機構が必要となり、装置が高額になってしまうという問題点があった。
【０００７】
さらに、従来技術では、左右のアームを高速で同時に離すことが難しく、左右のアーム１１が離れるタイミングが僅かにずれることにより、試験物１８の姿勢が崩れるとともに、アーム１１から試験物１８を離してから衝突するまでの間にも空気抵抗により、試験物１８の姿勢が崩れ、空中での試験物１８の落下姿勢を一定に保つことができず、正確な測定データを得ることができないという問題点があった。
【０００８】
また、携帯電話のＦＥＭ（有限要素法）モデルに対して行った落下解析の結果では、衝突角度が僅か１度変化すると、内部に組み込んだＬＳＩ実装基板モデルのはんだ接続部に生じる衝撃応力は、約３０％変化することが判明しており、携帯製品の電子機器においては、僅かな落下姿勢の崩れが正確な実験値を求める際の障害となっている。
【０００９】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、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のでき、正確な測定データを得ることができる落下衝撃試験装置を安価に提供する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、試験物をホルダーで保持した状態で落下させ、前記試験物を衝突受け板に衝突させて落下衝撃試験を行う落下衝撃試験装置であって、
前記ホルダーであるテーパ付ホルダーと、ベースと、該ベースに設けられた前記衝突受け板と、前記テーパ付きホルダーの衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収材とを備え、前記テーパ付ホルダーは落下方向に向かって開口している開口部が形成され、該開口部は前記テーパ付きホルダーの落下時に前記衝突受け板が貫通する大きさに形成されていることを特徴とする落下衝撃試験装置に存する。
請求項２記載の発明の要旨は、前記テーパ付きホルダーのテーパ部は、前記開口部の全周に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の落下衝撃試験装置に存する。
請求項３記載の発明の要旨は、前記テーパ部は、前記開口部の一部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の落下衝撃試験装置に存する。
請求項４記載の発明の要旨は、前記テーパ部は、前記開口部に３ヶ所以上形成されていることを特徴とする請求項３に記載の落下衝撃試験装置に存する。
請求項５記載の発明の要旨は、前記衝撃吸収材は、前記試験物が前記衝突受け板に衝突した後に前記テーパ付きホルダーと衝突して衝撃を緩和するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の落下衝撃試験装置に存する。
請求項６記載の発明の要旨は、前記テーパ部間の最も短い径ｄと、径ｄに対応する部分の前記衝突受け板の外形長さｃと、試験物の幅ｅとの関係は、
ｃ＜ｄ＜ｅ
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の落下衝撃試験装置に存する。
請求項７記載の発明の要旨は、前記試験物に作用する空気抵抗をＲ、前記試験物の質量をｍ、重力加速度をｇとすると、前記テーパ部が有する傾斜部分の材質の摩擦係数μと、前記テーパ部が有する傾斜部分の傾斜角度θとは、
Ｒ＜ｍｇ＋μｍｇｓｉｎθｃｏｓθ
の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の落下衝撃試験装置に存する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。
【００１２】
図１は、本発明に係る落下衝撃試験装置の実施の形態の正面図であり、図２は、図１に示すテーパ付ホルダーの落下方向に平行な面での断面詳細図であり、図３は、図１に示すテーパ付ホルダーと衝突受け板との関係を示す上面図であり、図４は、図１に示すテーパ付ホルダーに発生する力の釣り合い状態を説明するための模式図である。
【００１３】
本実施の形態は、図１を参照すると、試験物１８を保持するテーパ付ホルダー１と、テーパ付ホルダー１を所定の高さに固定するホルダー固定部２と、固定部２によるテーパ付ホルダー１の固定を解放指示するためのスイッチ３と、スイッチ３からの解放指示をホルダー固定部２に伝達する信号線Ａ４と、ホルダー固定部２を支える支柱５と、支柱５に沿って設けられテーパ付ホルダー１の落下姿勢をガイドするリニアレール６と、支柱５を支えるベース７と、ベース７に設けられテーパ付ホルダー１に保持された試験物１８が衝突する衝突受け板８と、テーパ付ホルダー１の衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収材９とからなり、試験物１８をテーパ付ホルダー１で保持した状態で衝撃受け板８に落下させて落下衝撃試験を行う。
【００１４】
テーパ付ホルダー１には、図２を参照すると、落下方向に向かって（落下方向に垂直な面で）開口している開口部が形成されており、開口部には、落下方向に向かって開口部が狭まるような傾斜が設けられているテーパ部１０が形成されている。すなわち、テーパ付ホルダー１の開口部は、テーパ部１０により下側に行くほど先細り、下側に行くほど開口面積が狭くなっており、上方から試験物１８をおくことにより、テーパ部１０の傾斜部分で試験物１８を保持することができる。
【００１５】
テーパ付ホルダー１の開口部は、落下した際に、衝突受け板８が貫通する大きさに形成されており、開口部の形状は、図３（ａ）に示すように矩形であってもよく、図３（ｂ）に示すように円形であってもよい。なお、図３において、斜線のエリアがテーパ部１０の試験物１８を保持するための傾斜部分に該当する。
【００１６】
テーパ付ホルダー１の開口部に形成されているテーパ部１０は、試験物１８を保持するためのものであり、図３（ａ）、（ｂ）に示すように開口部全面に形成してもよく、開口部の一部分に形成してもよい。テーパ部１０は、図３（ｃ）に示すように、少なくとも２ヶ所あればよく、好ましくは３ヶ所以上あれば、回転を効率よく抑制することができる。
【００１７】
図３（ａ）から（ｃ）に示す、テーパ付ホルダー１の開口部において、テーパ部１０が形成されている部分の最も短い径ｄよりも長い幅ｅを有する試験物１８であれば、テーパ部１０により保持することができる。なお、試験物１８の幅ｅは、試験物１８の幅が最も長い部分であり、試験物１８が矩形の場合には、対角辺の長さである。また、開口部の径ｄの部分に対応する衝突受け板８の外形長さｃは、開口部の径ｄよりも短くなっている。従って、テーパ部１０が形成されている部分の最も短い径ｄと、試験物１８の幅ｅと、開口部の径ｄの部分に対応する衝突受け板８の外形長さｃとは、
ｃ＜ｄ＜ｅ
で示す関係が成り立つ。
【００１８】
図２に示すテーパ部１０の傾斜角度θと、テーパ部１０の試験物１８に当接する部分の材質の摩擦係数μとは、試験物１８に作用する空気抵抗をＲ、試験物の質量をｍ、重力加速度をｇとすると、
Ｒ＜ｍｇ＋μｍｇｓｉｎθｃｏｓθ
の関係が成り立つように傾斜角度θおよび摩擦係数μを有する材質が選択されている。
【００１９】
図４を参照すると、テーパ部１０と試験物１８との接触部分に発生している静止摩擦力μｍｇｓｉｎθの鉛直方向分力μｍｇｓｉｎθｃｏｓθに、試験物１８の自重ｍｇに加わった値が、空気抵抗Ｒよりも大きくなるように設定すると、試験物１８は、衝突受け板８に衝突するまで、空気抵抗Ｒによりテーパ付ホルダー１から浮上することはなくなり、落下開始時の姿勢を完全に保つことができ、実験データの再現性を向上させることができる。なお、試験物１８の自重はテーパ部１０と試験物１８との接触領域に分布荷重として作用しているが、図５では一点に作用しているものとして表記している。
【００２０】
次に、実施の形態の動作について詳細に説明する。
まず、テーパ付ホルダー１のテーパ部１０に試験物１８を装着し、所要の高さにホルダー固定部２でテーパ付ホルダー１を固定する。ホルダー固定部２にテーパ付ホルダー１を固定した状態でスイッチ３をＯＮすることにより、解放指示が信号線Ａ４を介してホルダー固定部２からテーパ付ホルダー１に伝わり、ホルダー固定部２は、テーパ付ホルダー１を解放する。なお、ホルダー固定部２よるテーパ付ホルダー１の固定は、電磁石を用いた磁気による固定、物理的なフック等による固定が考えられる。
【００２１】
ホルダー固定部２から解放されたテーパ付ホルダー１は、試験物１８をテーパ部１０により保持した状態で、支柱５に取り付けられているリニアレール６にガイドされることにより落下姿勢を保って落下する。
【００２２】
テーパ付ホルダー１が落下して、ベース７上に装着した衝突受け板８へ到達すると、試験物１８は、テーパ付ホルダー１に保持された状態で、すなわち落下姿勢を保った状態で衝突受け板８に衝突する。
【００２３】
試験物１８は、衝突受け板８に衝突した際に、テーパ付ホルダー１から解放され、テーパ付ホルダー１は、衝突受け板８に衝突することなく、ベース７上に設置した衝撃吸収材９に衝突し、衝突エネルギーを吸収されて停止するため、試験物１８の自由落下および衝突受け板８との衝突に影響を与えることがない。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、試験物１８をテーパ付ホルダー１のテーパ部に保持した状態で衝突受け板８に衝突させることができるため、試験物１８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ひずみ、応力などの正確な実験値を再現性よく求めることができ、正確な測定データを得ることができる落下衝撃試験装置を安価に提供することができるという効果を奏する。
【００２５】
さらに、本実施の形態によれば、テーパ付ホルダー１に保持されている試験物１８と衝突受け板８とが衝突した際に、テーパ付ホルダー１から試験物１８が影響を受けることなく解放されるように構成したため、試験物１８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ひずみ、応力などの正確な実験値を再現性よく求めることができるという効果を奏する。
【００２６】
さらに、本実施の形態によれば、落下時に試験物１８に加わる空気抵抗Ｒより試験物１８がテーパ付ホルダー１から浮上することがないようにテーパ部１０の傾斜角度θと、テーパ部１０の試験物１８に当接する部分の材質の摩擦係数μとを設定することにより、空気抵抗Ｒの影響による試験物１８の落下姿勢の崩れを防止でき、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のできるという効果を奏する。
【００２７】
なお、本発明が上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の落下衝撃試験装置は、試験物をテーパ付ホルダーのテーパ部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ひずみ、応力などの正確な実験値を再現性よく求めることができ、正確な測定データを得ることができる落下衝撃試験装置を安価に提供することができるという効果を奏する。
【００２９】
さらに、本実施の形態によれば、テーパ付ホルダーに保持されている試験物と衝突受け板とが衝突した際に、テーパ付ホルダーから試験物が影響を受けることなく解放されるように構成したため、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ひずみ、応力などの正確な実験値を再現性よく求めることができるという効果を奏する。
【００３０】
さらに、本実施の形態によれば、落下時に試験物に加わる空気抵抗より試験物がテーパ付ホルダーから浮上することがないようにテーパ部の傾斜角度と、テーパ部の試験物に当接する部分の材質の摩擦係数とを設定することにより、空気抵抗の影響による試験物の落下姿勢の崩れを防止でき、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のできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る落下衝撃試験装置の実施の形態の正面図である。
【図２】図１に示すテーパ付ホルダーの落下方向に平行な面での断面詳細図である。
【図３】図１に示すテーパ付ホルダーと衝突受け板との関係を示す上面図である。
【図４】図１に示すテーパ付ホルダーに発生する力の釣り合い状態を説明するための模式図である。
【図５】従来の落下衝撃試験装置の側面図である
【図６】図５に示すアームの詳細図である。
【符号の説明】
１ テーパ付ホルダー
２ ホルダー固定部
３ スイッチ
４ 信号線Ａ
５ 支柱
６ リニアレール
７ ベース
８ 衝突受け板
９ 衝撃吸収材
【図１】
0003685126.tif 000002
【図２】
0003685126.tif 000003
【図３】
0003685126.tif 000004
【図４】
0003685126.tif 000005
【図５】
0003685126.tif 000006
【図６】
0003685126.tif 000007