(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象物を吊り下げるための細い吊り下げ線を保持するアームと、前記アームを案内するガイドレールと、前記試験対象物が衝突する衝突面と、所定の位置で前記アームの落下を停止させるアームストッパーとを備え、前記アームに吊り下げられた状態のまま前記試験対象物を落下させて前記衝突面に衝突させる落下試験装置において、前記試験対象物の揺れを防止する揺れ防止機構を備え、前記揺れ防止機構は、前記試験対象物に取り付けられる、スリットを有する揺れ防止板と、前記アームに固着された、前記揺れ防止板のスリットを通る揺れ防止棒とを具備することを特徴とする落下試験装置。
【請求項２】
前記揺れ防止板と前記揺れ防止棒との組み合わせが複数設けられており、各揺れ防止板に設けられたスリットの方向が異なっていることを特徴とする請求項１記載の落下試験装置。
【請求項３】
前記吊り下げ線の長さを調整する長さ調整機構が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の落下試験装置。
【請求項４】
前記長さ調整機構が、前記吊り下げ線を保持して前記アームに螺合する巻き取りねじであることを特徴とする請求項３記載の落下試験装置。
【請求項５】
前記巻き取りねじと前記試験対象物との間には吊り下げ線の捩じれを防止する機構が備えられていることを特徴とする請求項４記載の落下試験装置。
【請求項６】
前記衝突面の角度を調整する角度調整機構が備えられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の落下試験装置。
【請求項７】
前記衝突面を有する衝突ブロックが設置されており、前記角度調整機構が前記衝突ブロックの傾きを調整するものであることを特徴とする請求項６記載の落下試験装置。
【請求項８】
前記角度調整機構が、前記衝突ブロックを貫通してこれと螺合する角度調整用ねじ、または、前記衝突ブロック下にあって前記衝突ブロックが載置されるベースと螺合する角度調整用ねじであることを特徴とする請求項７記載の落下試験装置。
【請求項９】
前記アームの落下が、該アームに作用する電磁力の開放によって開始されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の落下試験装置。
【請求項１０】
前記アームが前記試験対象物を吊り下げるための細い線をそれぞれを異なる位置に複数本保持していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の落下試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯機器などの機器の落下試験装置に関し、特に、落下開始時と同じ姿勢を保持したまま試験対象物を落下させることが可能な落下試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化が進み、最近では携帯型電子機器の使用が増えている。携帯型電子機器は、携行することや手に持って使用することが多いため、不注意により落下させてしまう危険性がある。そのため、落下に対する対策が必要となり、誤って落下させても機器が動作不良にならないように落下衝撃に対する耐性のある信頼性の高い機器を作る必要がある。そのため、メーカーではあらかじめ落下衝撃に対する試験を行い、耐落下衝撃性の向上を図っている。
従来、落下試験においては、携帯機器などの試験対象物にひずみゲージ、衝撃測定用センサ等を取り付け、人手により適当な高さから落下させるという方法が用いられてきた。しかし、この方法では人手に頼っているため同じ状態で手を放すことが難しく、落下させる試験対象物の姿勢が毎回変動して再現性の高い正確な測定値を得ることが難しいという問題があった。そのため、機械的に試験対象物の姿勢を保持することで、試験対象物を同じ姿勢で落下させようとする落下試験装置が検討されるようになってきた。機械的に試験対象物を保持する構造については、単に人の手の代わりに機械的なハンド機構で掴むだけのものや、さらにハンド機構で掴んだ状態のまま落下を続け、衝突直前で把持を解除するものもある。
【０００３】
特開平９−３１８４８４号公報や特開２０００−５５７７８号公報には衝突面に試験対象物がぶつかる直前まで試験対象物を機械的に掴んだままガイドに沿って落下する保持部を有する落下装置が開示されている。この従来例では、衝突面に衝突する直前まで試験対象物を人手の代わりに機械的なハンド機構で挟み込むように保持し、衝突面の直前に近づいたところでハンド機構を開放することで挟んでいた試験対象物を自由落下に近い状態で落下させるものである。
【０００４】
しかし、この装置の場合、試験対象物を衝突する瞬間にハンド機構から解放する必要があるため、ハンド機構の駆動用に非常に高速な駆動機構が必要となり装置のコストが高くなるという問題がある。また、ハンド機構の左右のアームが離れるタイミングが少しでもずれると落下時の試験対象物の姿勢が乱れるという問題もある。さらに、試験対象物が対称構造でない場合のようにハンド機構のアームで挟む部分の形状が異なるときには、常に同じ姿勢で保持することが難しくなる上、アームが放れる際に姿勢が乱れる可能性が高くなるという問題もある。
【０００５】
また、特開２０００−６５６７７号公報には、被試験物を紐状素材により吊り下げて任意の姿勢を保持したまま落下させる落下試験装置が開示されている。しかし、この方法では、被試験物が空気による浮力や落下開始時の振動などにより揺れることがあり、正確な落下試験を行うことができないという問題がある。さらに、上述の落下試験装置では、ホルダーが下部ストッパに当接するまで落下したとき、被試験物が土台に当接して壊れる構造になっており、ホルダーがストッパに当たる瞬間と被試験物が土台に当たるタイミングが同時のためホルダーがストッパに当たる衝撃が被試験物に伝わるため、正確な試験ができないという問題もある。落下時の角度については、具体的に紐状素材の長さを調整する機構を有しないため被試験物の角度調整が非常に難しく、例えば水平状態などの一定角度に被試験物を調整することは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術には、以下のような問題があることが明らかとなった。第１の問題点は、試験対象物に落下の途中で不所望の揺れ、回転が起こることである。試験対象物に落下途中で揺れや回転が発生すると、試験対象物が予定していた姿勢とは異なる姿勢で衝突面に衝突することになり、試験対象物に対し予定した姿勢での落下試験を行うことができなくなる。第２の問題点は、試験対象物の姿勢制御を簡単に行えないことである。すなわち、落下試験では様々な衝突角度で試験対象物を落下させることが求められるが、上述した落下試験装置では、この要請に簡単に応じることができなかった。
本発明の課題は、これらの問題点を解決することであって、その目的は、第１に、携帯機器などの試験対象物の落下試験において、試験対象物の落下時の揺れ、回転を防止して常に一定の姿勢を保つことができるようにすることであり、第２に、試験対象物の落下時の姿勢を簡単に制御できるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、試験対象物を吊り下げるための細い吊り下げ線を保持するアームと、前記アームを案内するガイドレールと、前記試験対象物が衝突する衝突面と、所定の位置で前記アームの落下を停止させるアームストッパーとを備え、前記アームに吊り下げられた状態のまま前記試験対象物を落下させて前記衝突面に衝突させる落下試験装置において、前記試験対象物の揺れを防止する揺れ防止機構を備え、前記揺れ防止機構は、前記試験対象物に取り付けられる、スリットを有する揺れ防止板と、前記アームに固着された、前記揺れ防止板のスリットを通る揺れ防止棒とを具備することを特徴とする落下試験装置、が提供される。
そして、好ましくは、前記揺れ防止板と前記揺れ防止棒との組み合わせが複数設けられており、各揺れ防止板に設けられたスリットの方向が異なっている。また、好ましくは、前記吊り下げ線の長さを調整する長さ調整機構が備えられている。
【０００８】
また、好ましくは、前記衝突面の角度を調整する角度調整機構が備えられている。そして、一層好ましくは、前記角度調整機構が、前記衝突ブロックを貫通してこれと螺合する角度調整用ねじ、または、前記衝突ブロック下にあって前記衝突ブロックが載置されるベースと螺合する角度調整用ねじにより構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態と実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図７は、本発明において考案した落下試験装置の概要を示す正面図である。落下試験の対象である携帯型電子機器等の試験対象物１は、アーム２に取り付けられた樹脂、金属、繊維などからなる細線３によって吊り下げられている。アーム２は、装置外装４−装置ベース８間に取り付けられたガイドレール５に沿って鉛直方向に移動可能な構造となっている。ここで、アーム２とガイドレール５は軸受等を介して取り付けられており、摩擦抵抗が非常に小さい構造となっているため、試験対象物１を吊り下げたアーム２は自由落下に近い状態で落下することが可能となる。装置外装４は、装置ベース８上に固定されている。装置ベース８上にはまたアーム２の落下を停止させるアームストッパー６が固定され、さらに試験対象物１が衝突する衝突ブロックが設置されている。ここで、細線３の長さは、アームストッパー６と衝突ブロック７との高さの差より長くなされている。これにより、試験対象物１が衝突ブロック７に衝突した後にアーム２の落下が停止するようになされる。アームストッパー６は、アーム２が衝突した際に振動を発生しないようにゴム材料などの軟らかい樹脂やスプリングなどの衝撃吸収材料から作られている。また、アーム２の上部には、鉄やコバルト、ニッケルやそれらの合金などからなる磁性体１０が取り付けられており、この磁性体１０が装置外装４の上部に設置された電磁石９の磁力により固定されることにより試験対象物１を吊り下げた状態のアーム２が装置の上部に保持される。
【００１０】
ここで、電磁石９には通電をＯＮ、ＯＦＦできるようになっており、これにより、アーム２を保持し、また開放することができるようになっている。このように、電磁力によって落下物の保持・開放を行う方式は、機械式などの他の方式に比べ、落下を開始する際に試験対象物に対して振動やショックを与える可能性が低いために、試験対象物を予定した姿勢で落下させる上で好ましい。
衝突ブロック７は、携帯機器が落下した際に衝突が予想される材料、例えばコンクリート、金属、木や床材などの様々な材料を用いたものが準備されており、これらを交換して試験を行うことができるようになっている。
【００１１】
次に、図７に図示した落下試験装置の動作について詳細に説明する。図７は、落下試験開始前の状態を示す図であり、試験対象物１は、アーム２に取り付けられた細線３によってアーム２に吊り下げられている。また、アーム２は、その上部に取り付けられた磁性体１０が装置外装４の上部に設置された電磁石９の磁力により固定保持されることにより、試験対象物１を吊り下げた状態のアーム２が装置の上部に保持されている。
図８は、落下開始時の状態を落下試験装置の側面方向から見た断面図である。電磁石９への通電がＯＦＦされることにより、電磁石９の磁力が消滅して磁性体１０が電磁石９から離れ、アーム２及びアーム２に吊り下げられた試験対象物１はガイドレール５に沿って自由落下に近い状態で落下を開始する。試験対象物１は鉛直方向への落下を続けた後、最終的に、図９に示すように衝突ブロック７に衝突する。そのときの試験対象物１の変形状態や発生する歪み等を高速度カメラや歪みゲージ等の測定機を用いて測定し、試験対象物１の落下に対する耐久性などを測定する。その際、アーム２は試験対象物１に衝突することのないように、試験対象物１が衝突ブロック７に衝突した後に、アームストッパー６に緩衝衝突し停止する。また、細線３は図９に示すように、試験対象物１が衝突ブロックに衝突した時に、それまで張っていた状態がゆるむため、衝突後試験対象物１を拘束したりこれに余分な振動を与えたりすることはない。また、細線３で吊り下げた状態で落下を行うものであって、落下試験時に試験対象物１を直接把持する方式ではないため、試験対象物１の把持解除により落下姿勢が乱されることがなく、落下開始時の姿勢をほぼ保持させた状態で衝突を行わせることが可能となる。
【００１２】
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例の要部を示す正面図である。本実施例の落下試験装置においても、ガイドレール５は、装置ベース（８）と装置外装（４）との間に設置され、試験対象物１の下方には衝突ブロック（７）が、またアーム２の下方にはアームストッパー（６）が配置されるが、それらの構成は、図７に図示した構成と同様であるので、それらについての説明は省略する。アーム２はガイドレール５に軸受等を用いて取り付けられており、ガイドレール５に沿って低摩擦抵抗で鉛直方向に移動できるように構成されている。本実施例においては、試験対象物１は、３本の細線３によりアーム２に吊り下げられるが、３本の細線３はそれぞれ異なる位置においてアーム２に固定されている。このようにすることにより、試験対象物１をより安定して支持することが可能になる。
【００１３】
そして、アーム２には試験対象物１の落下時の姿勢を保つための横揺れ防止機構である揺れ防止棒１２が２本取り付けられており、試験対象物１には揺れ防止板１３が２枚取り付けられている。揺れ防止棒１２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、揺れ防止板１３に開けられた長穴１３ａの長手方向に自由に移動できる構造となっており、そして、それぞれの揺れ防止板１３に延在方向の異なる長穴１３ａを形成しておくことにより、様々な方向への揺れを防止することができる。この揺れ防止機構により、試験対象物１の落下時の姿勢変化を防ぐことが可能となる。本実施例では、２個所に揺れ防止棒１２及び揺れ防止板１３が取り付けられているが、横揺れ防止機構の個数はこれに限定されない。しかし、複数組みの揺れ防止棒及び揺れ防止板を設け、揺れ防止板に形成される長穴の方向を交差させるようにすることが好ましい。
落下開始前には、アーム２上の磁性体１０が装置外装（４）に固定された電磁石（９）によって吸着されることによって、アーム２は固定されている。電磁石への通電がＯＦＦされると、アーム２は試験対象物１を吊り下げたままガイドレール５に沿って落下する。そして、試験対象物が衝突ブロック（７）に衝突し、続いてアーム２がアームストッパー（６）に緩衝衝突することにより、落下が終了するが、その過程において、試験対象物１は、自然落下に近い状態で落下し、かつ、揺れ、回転を起こすことなく、ほぼ落下開始直後の姿勢を保ったまま衝突ブロックに衝突する。
【００１４】
［第２の実施例］
図３は、本発明の第２の実施例の要部を示す正面図である。本実施例の図１に示した第１の実施例と相違する点は、細線３が細線長調整機構である巻き取りねじ１１に固定されている点である。図３において、図１に示した第１の実施例の部分と同等の部分には同等の参照番号を付し、それらについての説明は適宜省略する（他の実施例においても同様である）。巻き取りねじ１１は、アーム２に回転可能に螺着されている。巻き取りねじ１１を回転させることにより、巻き取りねじ１１が上下方向に移動し、これに伴って巻き取りねじ１１に取り付けられた細線３が上下方向に移動する。これによって試験対象物１の傾きを変化させることができ、試験対象物１の衝突ブロック（７）への衝突角度を、実際の落下時と同様に角度を付けた状態に、制御して落下試験をすることが可能にある。図では試験対象物１を吊り下げるのに安定性が高い３本の細線３で試験対象物１を吊り下げる状態を示しているが、細線３及び巻き取りねじ１１の個数は、適宜選択することができる。
【００１５】
本実施例においては、巻き取りねじ１１の回転による細線３の捩じれが試験対象物１側へ伝達されないようになされている。図４は、細線３の試験対象物への取り付け部の状態を示す斜視図である。細線３は、貫通孔を有する球状の細線受け１４の孔を通され、下側で細線ノード３ａを結ぶことにより抜けないようになされている。細線受け１４は試験対象物外被１ａに接触して試験対象物１を支持している。
本実施例においては、細線３の試験対象物側に捩じれ（回転）伝達防止機構が設けられていたが、逆に巻き取りねじ１１と細線３との連結部に、巻き取りねじ１１の回転を細線３側へ伝達させない機構を設けるようにしてもよい。また、細線３の長さを調整する方法は、細線の巻き取りねじを横倒しにする方式、細線をクリップで挟む方式など適宜の方法を採用することができる。
【００１６】
［第３の実施例］
図５は、本発明の第３の実施例の要部を示す正面図である。本実施例においては、試験対象物１をフレーム１６内に固定ねじ１５で固定して落下試験を行う。この構造の場合、落下試験を実施したい試験対象物１を衝突ブロック（７）に直接衝突させずに、フレーム１６を介して間接的に衝突させたい場合に用いることができる。またフレーム１６は、プラスチック材料や金属材料などの電子機器の筐体に使われる材料等の適宜の材料を用いて製作される。また、試験対象物１をフレーム１６内に固定する構造は固定ねじ以外の構造であってもよい。
【００１７】
［第４の実施例］
図６は、本発明の第４の実施例を示す正面図である。本実施例において、衝突ブロック７には角度調整ねじ１７が回転自在に螺着されており、また、衝突ブロック７は、軸受け１９に保持された回転軸１８に回動自在に支持されている。したがって、角度調整ねじ１７を回転させることにより衝突ブロック７の衝突面の角度を変化させることができる。この落下試験装置では試験対象物１を水平に吊り下げた状態で落下させて、傾けて落下させた状態とほぼ等価な衝突試験を行うことが可能となる。
本実施例においては、衝突ブロック７に取り付けられた角度調整ねじ１７によって、角度調整を行っていたが、角度調整ねじ衝突ブロック７下の装置ベース８側に設けるようにしてもよい。また、衝突ブロック７の下側にスペーサーを挟んで片側を浮かせる構造とするなど他の適宜の手段を採用することができる。本実施例の構成は、第１の実施例に対して適用することができる。また、第２の実施例などと併用するようにすることもできる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の落下試験装置は、アームにて試験対象物を吊り下げた状態で落下するものにおいて揺れ防止機構を備えたものであるので、試験対象物が落下途中で揺れ、回転を起こすことがなくなり、試験対象物は姿勢が乱れることなく落下開始時の状態を保持したまま自由落下に近い状態で落下することとなり、所望の姿勢での落下衝撃試験を行うことが可能となる。
また、衝突ブロックの衝突面の角度を変化させたり試験対象物を吊り下げる細線の長さを調整したりすることのできる機構を備えたものであるので、試験対象物に角度をつけた状態での落下試験を容易に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例の要部正面図。
【図２】  本発明の第１の実施例に用いられる揺れ防止機構の斜視図。
【図３】  本発明の第２の実施例の要部正面図。
【図４】  本発明の第２の実施例の部分斜視図。
【図５】  本発明の第３の実施例の要部正面図。
【図６】  本発明の第４の実施例の正面図。
【図７】  本発明の概要を示す正面図。
【図８】  本発明の概要を示す側断面図。
【図９】  本発明の概要の動作説明図。
【符号の説明】
１  試験対象物
１ａ  試験対象物外被
２  アーム
３  細線
３ａ  細線ノード
４  装置外装
５  ガイドレール
６  アームストッパー
７  衝突ブロック
８  装置ベース
９  電磁石
１０  磁性体
１１  巻き取りねじ
１２  揺れ防止棒
１３  揺れ防止板
１３ａ  長穴
１４  細線受け
１５  固定ねじ
１６  フレーム
１７  角度調整ねじ
１８  回転軸
１９  軸受け
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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