(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象を支持する支持部と、
前記支持部を落下可能な状態で吊るすための吊り具と、
前記支持部に設けられ、且つ任意の姿勢での前記測定対象の重心を通る鉛直線上に前記吊り具の吊り位置が配置されるように前記吊り具の吊り位置を変更可能な吊り位置可変機構と、
前記測定対象の落下によって該測定対象に加わる物理量を検出する検出センサ部と、
を備えることを特徴とする落下試験装置。
【請求項２】
請求項１記載の落下試験装置において、
前記吊り位置可変機構は、前記支持部に形成されて前記吊り具が挿通可能な複数の吊り孔であることを特徴とする落下試験装置。
【請求項３】
請求項１記載の落下試験装置において、
前記吊り位置可変機構は、前記支持部に形成された複数段の孔列であって、
前記各孔列は、前記吊り具が挿通可能な複数の吊り孔が所定のピッチで配列することにより構成されていることを特徴とする落下試験装置。
【請求項４】
請求項１記載の落下試験装置において、
前記吊り位置可変機構は、前記支持部に対してスライド可能に設けられたスライド機構であることを特徴とする落下試験装置。
【請求項５】
請求項４記載の落下試験装置において、
前記支持部は、一方向に延在しており、
前記スライド機構は、前記吊り具に接続された状態で前記支持部の延在方向に沿って該支持部に変位可能に設けられたスライダと、
前記スライダの変位を制限する変位制限手段と、を有することを特徴とする落下試験装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の落下試験装置において、
前記吊り具にて前記支持部を吊るした状態で、前記測定対象の鉛直線回りの回転を阻止する回転阻止手段を備え、
前記回転阻止手段は、
定盤に固定された基台と、
前記基台から立設した支柱と、
前記支柱に設けられて前記支持部に接触可能な接触部と、を有していることを特徴とする落下試験装置。
【請求項７】
請求項６記載の落下試験装置において、
前記回転阻止手段は、前記支持部と接触する接触部を有しており、
前記接触部は、前記支持部と点接触可能な形状とされていることを特徴とする落下試験装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の落下試験装置において、
前記測定対象の落下経路を規定するガイド機構を備えることを特徴とする落下試験装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の落下試験装置において、
前記測定対象は、少なくとも１以上の関節を有していることを特徴とする落下試験装置。
【請求項１０】
請求項９記載の落下試験装置において、
前記測定対象は、該測定対象の初期姿勢における前記関節の曲がり角度を所定角度に保持する角度保持手段を有することを特徴とする落下試験装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の落下試験装置において、
前記角度保持手段は、前記測定対象の初期姿勢における前記関節の可動方向を一方向に規制することを特徴とする落下試験装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の落下試験装置において、
前記角度保持手段は、前記測定対象の自重で前記関節が伸展する方向の可動を規制することを特徴とする落下試験装置。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の落下試験装置において、
前記測定対象は、前記関節を駆動する駆動手段を有していることを特徴とする落下試験装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の落下試験装置において、
前記測定対象の接地部分は、球面形状に形成されていることを特徴とする落下試験装置。
【請求項１５】
測定対象を支持する支持部に設けられた吊り位置可変機構によって任意の姿勢での前記測定対象の重心を通る鉛直線上に吊り具の吊り位置を配置した状態で前記支持部を前記吊り具にて吊るす吊り工程と、
前記吊り具の吊り状態を解除して前記測定対象を落下させる落下工程と、
前記測定対象の落下によって該測定対象に加わる物理量を検出センサ部にて検出する検出工程と、
を行うことを特徴とする落下試験方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の落下試験方法において、
初期姿勢状態の前記測定対象を仮想空間上にモデリングして重心位置を算出する重心位置算出工程と、
算出された前記重心位置を通る鉛直線を算出する鉛直線算出工程と、
算出された前記鉛直線を通る前記吊り具の吊り位置を算出する吊り位置算出工程と、
を前記吊り工程の前工程として行うことを特徴とする落下試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象を落下させて該測定対象に加わる物理量を検出するための落下試験装置及び落下試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象に加速度センサや歪みゲージ等のセンサを取り付けた状態で該測定対象を所定の高さ位置から落下させ、落下衝突時に加わる前記測定対象の物理量を計測する落下試験が広汎に行われている。
【０００３】
しかしながら、この種の落下試験において、例えば、人手にて把持した測定対象を所定の高さ位置から落下させた場合、落下試験毎に測定対象の姿勢（初期姿勢、落下中の姿勢）が変化することがあり、再現性を得ることは容易ではない。
【０００４】
前記測定対象の姿勢の変化を抑えた落下試験装置として、測定対象を把持した保持部をそのままの状態でガイド機構の落下経路に沿って落下させ、前記測定対象が衝突面に衝突する直前に前記保持部の把持を解除する技術的思想が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
また、このような落下試験装置において、測定対象を把持する保持部に回転駆動機構と直動機構を設けることにより、落下試験における該測定対象の初期姿勢を任意の姿勢に保持する技術的思想が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３１８４８４号公報
【特許文献２】特開２００７−２６３９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術では、測定対象が衝突面に衝突する直前に保持部の前記測定対象の把持を解除する必要があるため、落下試験装置の制御が複雑化する。また、保持部に回転駆動機構や直動機構等を設けると、落下試験装置が大型化すると共に落下試験装置の製造コストが高騰化してしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、簡易な構成でコストの低廉化を図ることができ、且つ測定対象を任意の姿勢で自由落下させることができると共に落下試験の再現性を向上させることができる落下試験装置及び落下試験方法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】
【０００９】
［１］  本発明に係る落下試験装置は、測定対象を支持する支持部と、前記支持部を落下可能な状態で吊るすための吊り具と、前記支持部に設けられ、且つ任意の姿勢での前記測定対象の重心を通る鉛直線上に前記吊り具の吊り位置が配置されるように前記吊り具の吊り位置を変更可能な吊り位置可変機構と、前記測定対象の落下によって該測定対象に加わる物理量を検出する検出センサ部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る落下試験装置によれば、測定対象を支持する支持部に吊り具の吊り位置を変更可能な吊り位置可変機構を設けているので、落下試験における前記測定対象の初期姿勢を任意の姿勢にした場合であっても、前記支持部を含む前記測定対象の重心（以下、単に「測定対象の重心」と称する。）を通る鉛直線上に前記吊り具の吊り位置を配置することができる。これにより、前記測定対象の落下時において、該測定対象に回転モーメントが生じることを好適に抑えることができる。よって、測定対象を任意の姿勢で自由落下させることができると共に落下試験の再現性を向上させることができる。また、測定対象が関節を有するものの場合でも、どのような関節角度であったとしても該測定対象の重心が落下中に水平方向に変位することがないので、所望の関節角度・姿勢での再現性を向上させることができる。さらに、従来技術のように、回転駆動機構や直動機構等を設ける必要がないため、落下試験装置を簡易な構成にすることができ、且つその製造コストの低廉化を図ることができる。
【００１１】
［２］  上記の落下試験装置において、前記吊り位置可変機構は、前記支持部に形成されて前記吊り具が挿通可能な複数の吊り孔であってもよい。
【００１２】
このような構成によれば、吊り位置可変機構が支持部に形成されて吊り具が挿通可能な複数の吊り孔であるので、前記吊り具の吊り位置を容易に変更することができる。
【００１３】
［３］  上記の落下試験装置において、前記吊り位置可変機構は、前記支持部に形成された複数段の孔列であって、前記各孔列は、前記吊り具が挿通可能な複数の吊り孔が所定のピッチで配列することにより構成されていてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、吊り位置可変機構が支持部に形成された複数段の孔列であり、吊り具が挿通可能な複数の吊り孔が所定のピッチで配列することにより前記各孔列が構成されているので、吊り具の吊り位置を測定対象の重心を通る鉛直線上に精度良く配置することができる。
【００１５】
［４］  上記の落下試験装置において、前記吊り位置可変機構は、前記支持部に対してスライド可能に設けられたスライド機構であってもよい。
【００１６】
このような構成によれば、吊り位置可変機構が支持部に対してスライド可能に設けられたスライド機構であるので、前記吊り具の吊り位置を容易に変更することができる。また、吊り具の吊り位置を無段階で可変とすることができるので、測定対象の重心位置が事前にわからない場合でも容易に吊り位置を変更し調整することができる。
【００１７】
［５］  上記の落下試験装置において、前記支持部は、一方向に延在しており、前記スライド機構は、前記吊り具に接続された状態で前記支持部の延在方向に沿って該支持部に変位可能に設けられたスライダと、前記スライダの変位を制限する変位制限手段と、を有していてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、吊り具に接続されたスライダを支持部の延在方向に沿って変位させることにより、前記吊り具の吊り位置を容易に変更することができる。また、変位制限手段にて該スライダの変位を制限することができるので、前記支持部を吊るす際に前記吊り具の吊り位置がずれることを好適に防止することができる。
【００１９】
［６］  上記の落下試験装置において、前記吊り具にて前記支持部を吊るした状態で、前記測定対象の鉛直線回りの回転を阻止する回転阻止手段を備え、前記回転阻止手段は、定盤に固定された基台と、前記基台から立設した支柱と、前記支柱に設けられて前記支持部に接触可能な接触部と、を有していてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、吊り具にて支持部を吊るした状態で測定対象の鉛直線回りの回転を阻止する回転阻止手段を備えているので、前記測定対象の初期姿勢が落下試験毎に変化することを好適に抑えることができる。これにより、落下試験の再現性をさらに向上させることができる。
【００２１】
［７］  上記の落下試験装置において、前記回転阻止手段は、前記支持部と接触する接触部を有しており、前記接触部は、前記支持部と点接触可能な形状とされていてもよい。
【００２２】
このような構成によれば、接触部と支持部との間の摩擦を低減し、より自然落下に近い状態の再現性を向上させることができる。
【００２３】
［８］  上記の落下試験装置において、前記測定対象の落下経路を規定するガイド機構を備えていてもよい。
【００２４】
このような構成によれば、測定対象の落下経路をガイド機構で規定するので、水平方向への意図しない挙動変化が出ないよう落下軌道を規制した状態で落下試験を行うことができる。よって、落下試験の再現性を一層向上させることができる。
【００２５】
［９］  上記の落下試験装置において、前記測定対象は、少なくとも１以上の関節を有していてもよい。この場合、１以上の関節を有する測定対象の落下試験を再現性良く行うことができる。
【００２６】
［１０］  上記の落下試験装置において、前記測定対象は、該測定対象の初期姿勢における前記関節の曲がり角度を所定角度に保持する角度保持手段を有していてもよい。
【００２７】
このような構成によれば、測定対象の初期姿勢において、該測定対象の関節の曲がり角度（関節角度）を所定の設定角度に保持することができるので、関節を有する測定対象の落下試験の再現性を向上させることができる。
【００２８】
［１１］  上記の落下試験装置において、前記角度保持手段は、前記測定対象の初期姿勢における前記関節の可動方向を一方向に規制してもよい。
【００２９】
このような構成によれば、測定対象の初期姿勢における関節の可動方向を一方向に規制することにより前記関節角度を所定の設定角度に保持することができるので、角度保持手段を簡易な構成にすることができる。
【００３０】
［１２］  上記の落下試験装置において、前記角度保持手段は、前記測定対象の自重で前記関節が伸展する方向の可動を規制してもよい。
【００３１】
このような構成によれば、測定対象の自重で関節が伸展する方向の可動を角度保持手段にて規制するので、前記測定対象の落下時や衝突時に関節の可動が前記角度保持手段によって妨げられることはない。これにより、関節を有する測定対象の落下時の挙動を好適に再現することができる。
【００３２】
［１３］  上記の落下試験装置において、前記測定対象は、前記関節を駆動する駆動手段を有していてもよい。この場合、関節に所定のトルクを作用させた状態で落下試験を行うことができる。
【００３３】
［１４］  上記の落下試験装置において、前記測定対象の接地部分は、球面形状に形成されていてもよい。
【００３４】
このような構成によれば、測定対象の接地部分を球面形状に形成しているので、該測定対象を多点接触ではなく一点接触で衝突させることができる。これにより、衝突挙動解析時における挙動解析を容易とすることができる。
【００３５】
［１５］  本発明に係る落下試験方法は、測定対象を支持する支持部に設けられた吊り位置可変機構によって任意の姿勢での前記測定対象の重心を通る鉛直線上に吊り具の吊り位置を配置した状態で前記支持部を前記吊り具にて吊るす吊り工程と、前記吊り具の吊り状態を解除して前記測定対象を落下させる落下工程と、前記測定対象の落下によって該測定対象に加わる物理量を検出センサ部にて検出する検出工程と、を行うことを特徴とする。
【００３６】
本発明に係る落下試験方法によれば、測定対象を支持する支持部に設けられた吊り位置可変機構によって吊り具の吊り位置を所定位置とした状態で前記支持部を前記吊り具にて吊るす吊り工程を行うので、測定対象の初期姿勢を任意の姿勢にした場合であっても、前記測定対象の重心を通る鉛直線上（所定の位置）に前記吊り具の吊り位置を配置することができる。これにより、落下工程において、測定対象を任意の姿勢で自由落下させることができると共に落下試験の再現性を向上させることができる。また、測定対象が関節を有するものの場合でも、どのような関節角度であったとしても該測定対象の重心が落下中に水平方向に変位することがないので、所望の関節角度・姿勢での再現性を向上させることができる。さらに、従来技術のように、回転駆動機構や直動機構等を設ける必要がないため、落下試験装置を簡易な構成にすることができ、且つその製造コストの低廉化を図ることができる。
【００３７】
［１６］  上記の落下試験方法において、初期姿勢状態の前記測定対象を仮想空間上にモデリングして重心位置を算出する重心位置算出工程と、算出された前記重心位置を通る鉛直線を算出する鉛直線算出工程と、算出された前記鉛直線を通る前記吊り具の吊り位置を算出する吊り位置算出工程と、を前記吊り工程の前工程として行ってもよい。
【００３８】
このような方法によれば、吊り具の吊り位置を容易且つ効率的に特定することができる。これにより、吊り工程の工数低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、測定対象を支持する支持部に設けられた吊り位置可変機構にて吊り具の吊り位置を変更することができるので、前記測定対象を任意の姿勢で自由落下させることができると共に落下試験の再現性を向上させることができる。また、従来技術のように、回転駆動機構や直動機構等を設ける必要がないため、落下試験装置を簡易な構成にすることができ、且つその製造コストの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る落下試験装置と供試体の正面図である。
【図２】前記落下試験装置と前記供試体の側面図である。
【図３】前記供試体を構成する関節カバーに取り付けられるストッパの構成を説明するための側面説明図である。
【図４】前記落下試験装置の制御部を説明するためのブロック図である。
【図５】前記落下試験装置を用いた落下試験方法の手順を示したフローチャートである。
【図６】吊り位置を特定する工程を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る落下試験装置と供試体の側面図である。
【図８】図７に示す落下試験装置を構成する支持部の斜視図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る落下試験装置と供試体の正面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る落下試験装置と供試体の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明に係る落下試験装置及び落下試験方法について、好適な実施形態を例示して詳細に説明する。
【００４２】
（第１実施形態）
本実施形態に係る落下試験装置１０Ａは、測定対象としての供試体３００の自由落下試験を行うための装置である。先ず、供試体３００の基本構造について説明する。
【００４３】
図１及び図２に示すように、供試体３００は、例えば、ロボットアームを模擬したダミーアームとして構成されており、ハンド部３０２、前腕部３０４、関節部３０６、及び上腕部３０８を備える。
【００４４】
ハンド部３０２は、任意の材料で構成可能であるが、例えば、樹脂材料で構成することができる。この場合、前記樹脂材料は、実際のロボットアームのハンド部の剛性に近い剛性の樹脂材料を選定すれば、前記供試体３００を前記ロボットアームに近似させることができる。
【００４５】
ハンド部３０２は、半球状に構成されている。これにより、供試体３００の落下時に、該供試体３００のハンド部３０２を後述するフォースプレート５０に対して多点接触ではなく一点接触で衝突させることができる。これにより挙動解析時における挙動解析を容易とすることができる。なお、ハンド部３０２は、半球状に限定されることなく、その外周面が球面形状となるように形成されていればよい。
【００４６】
前腕部３０４は、ハンド部３０２に連結された第１アーム３１０と、第１アーム３１０の基部に図示しないボルト等によって締結された第１支持体３１２と、第１支持体３１２に連結された第２アーム３１４と補助アーム３１６とを有する。
【００４７】
第１アーム３１０は、例えば、円筒状又は円柱状に形成されている。図３から諒解されるように、第２アーム３１４の基端部は、円環状に形成されており、その円環部３１８の外周面には、該円環部３１８の径方向外側に向けて突出した突起３２０が形成されている。
【００４８】
関節部３０６は、関節３２２を駆動する駆動手段としてのモータ３２４と、モータ３２４の回転駆動力を第２アーム３１４に伝達する減速機構３２６と、モータ３２４及び減速機構３２６を囲繞する関節カバー３２８とを有する。すなわち、本実施形態に係る供試体３００は、モータ３２４を駆動することにより第２アーム３１４が関節部３０６に対して回転可能となっている。
【００４９】
関節カバー３２８には、落下試験における供試体３００の初期姿勢において、関節角度（関節３２２の曲がり角度）θを所定の角度に保持するための角度保持手段としてのストッパ３３０が着脱可能に設けられている（図３参照）。
【００５０】
ストッパ３３０は、円環部３１８の周方向に沿って延在しており、その一端面が突起３２０に接触することにより第２アーム３１４の回転が制限されるようになっている。これにより、供試体３００の初期姿勢において、第２アーム３１４の回転方向（可動方向）を一方向に制限することができる。換言すれば、供試体３００の初期姿勢において、該供試体３００の自重で関節３２２が伸展する方向（関節角度θが大きくなる方向）の第２アーム３１４の動きを制限することができる。
【００５１】
このようなストッパ３３０を用いれば、供試体３００の落下時や衝突時に、関節３２２が曲がる方向（関節角度θが小さくなる方向）の第２アーム３１４の動きがストッパ３３０によって妨げられることはない。これにより、関節３２２を有する供試体３００の落下時の挙動を好適に再現することができる。
【００５２】
ストッパ３３０の上面角度αは、供試体３００の初期姿勢での関節角度θに応じて設定される。ここで、上面角度αとは、ストッパ３３０を関節カバー３２８に取り付けた状態で、水平線Ｌと該ストッパ３３０の一端面とのなす角度を意味する。本実施形態では、ストッパ３３０は、図示しないボルト等によって関節カバー３２８に締結可能に形成されており、前記関節角度θに対応した前記上面角度αを有したストッパ３３０を容易に交換可能となっている。
【００５３】
関節カバー３２８には、第１支持体３１２に設けられた補助アーム３１６が連結されている。補助アーム３１６は、第２アーム３１４の側方に位置している。
【００５４】
上腕部３０８は、関節カバー３２８に連結された第３アーム３３２と、第３アーム３３２の基部に連結された第２支持体３３４と、第２支持体３３４の両側面に固着された一対の側板３３６、３３８とを有する。各側板３３６、３３８は、円板状に形成されている。
【００５５】
次に、以上のように構成される供試体３００の落下試験を行うための落下試験装置１０Ａについて説明する。
【００５６】
図１及び図２に示すように、落下試験装置１０Ａは、落下試験装置本体１２と、供試体３００の落下によって該供試体３００に加わる物理量を検出するための検出センサ部１４と、落下中の供試体３００の位置を検出するためのレーザセンサ１６と、制御部１８とを備える。
【００５７】
落下試験装置本体１２は、定盤２０と、供試体３００に設けられた支持部２２と、支持部２２を吊るすための吊り具２４と、定盤２０に設けられた回転阻止部２６とを有する。
【００５８】
図２から諒解されるように、支持部２２は、略Ｌ字に形成された板材であって、前記Ｌ字の短辺を構成する固定部２８と、前記Ｌ字の長辺を構成する延在部３０とを含む。固定部２８は、供試体３００を構成する第２支持体３３４の幅方向（図１の左右方向）略中央に固着された状態で関節３２２の外側（関節３２２が曲がる側とは逆側）に延びている。
【００５９】
固定部２８の幅方向略中央には、その延在方向に沿って複数の吊り孔３２が所定のピッチで配列するように形成されている。各吊り孔３２は、貫通孔であって、その孔径は、後述する吊り糸３４が挿通可能な程度に設定されている。
【００６０】
延在部３０は、関節３２２の外側において関節カバー３２８に固着されている。延在部３０の幅方向略中央には、その延在方向に沿って複数の前記吊り孔３２が所定のピッチで配列するように形成されている。
【００６１】
このように、支持部２２に複数の吊り孔３２を形成することにより、前記吊り糸３４を任意の吊り孔３２に通して該支持部２２を吊るすことが可能となる。すなわち、複数の吊り孔３２は、吊り具２４の吊り位置可変機構として機能する。
【００６２】
吊り具２４は、前記吊り孔３２に挿通した状態で前記支持部２２を吊るす吊り糸３４と、前記吊り糸３４の捩じれを防止するためのスイベル（より戻し）３６と、吊り糸３４が配設される一対の定滑車３８、４０と、吊り糸３４を巻き取り可能なリール部４２とを有する。
【００６３】
吊り糸３４としては、例えば、アラミド繊維等を用いることができる。リール部４２は、定盤２０上に固定されており、例えば、図示しないモータ等の回転駆動力によって前記吊り糸３４を巻き取り可能に構成することができる。また、リール部４２は、吊り糸３４に所定の保持力を付与することにより供試体３００を所定の落下高さＨ１の位置に保持することができると共に、該保持力を開放することにより該供試体３００を自然落下させることができる。
【００６４】
回転阻止部２６は、定盤２０に固定された基台４４と、基台４４から立設した支柱４６と、支柱４６に設けられた接触部４８とを含む。接触部４８は、板状に形成されており、例えば、支持部２２の側面に接触可能となっている。これにより、吊り糸３４によって支持部２２を吊るした状態で、接触部４８を支持部２２の側面に接触させることにより、供試体３００の鉛直線Ｌ０回りの回転を好適に阻止することができる。
【００６５】
また、接触部４８は、支持部２２に近づくほど先細るようなくさび形状とすることで支持部２２の側面に点接触させることが好ましい（図１参照）。これにより、接触部４８と支持部２２との摩擦を低減し、より自然落下に近い状態の再現性を向上させることができる。
【００６６】
図１及び図４から諒解されるように、検出センサ部１４は、定盤２０に配設されて前記供試体３００の衝突力を測定するフォースプレート５０と、第１アーム３１０に設けられた複数の歪みゲージ５２と、供試体３００に設けられた複数の加速度センサ５４とを有する。検出センサ部１４の検出信号は制御部１８に送られる。なお、落下試験目的により物理量を検出する各種センサは、その個数・位置を目的に応じて変更することが好ましい。
【００６７】
レーザセンサ１６は、フォースプレート５０を挟むようにして定盤２０に固定された一対の設置台６０、６２と、設置台６０に設けられて検出用のレーザ光ＬＢを発振するレーザ発振部６４と、設置台６２に設けられて前記レーザ発振部６４から発振されたレーザ光ＬＢを受信するレーザ受信部６６とを有する。
【００６８】
レーザ発振部６４とレーザ受信部６６は、レーザ光ＬＢがフォースプレート５０の衝突面から所定の高さＨ２（Ｈ２＜Ｈ１）に位置するように各設置台６０、６２に位置決めされている。レーザ受信部６６の受信信号は制御部１８に送られる。
【００６９】
制御部１８は、モータ制御部６８、検出センサ制御部７０、データ記録部７２、及びリール制御部７４を有している。
【００７０】
モータ制御部６８は関節部３０６を構成するモータ３２４を制御する。検出センサ制御部７０は、レーザ受信部６６の出力信号に基づいて検出センサ部１４の計測を開始し、その計測を終了させる。データ記録部７２は、検出センサ部１４からの出力信号を記録する。リール制御部７４はリール部４２を制御する。
【００７１】
次に、以上のように構成された落下試験装置１０Ａを用いた供試体３００の落下試験について説明する。
【００７２】
先ず、吊り具２４の吊り位置を特定する（図５のステップＳ１）。具体的には、例えば、図６に示すように、３次元ＣＡＤソフト等がインストールされたコンピュータ４００に落下試験条件を入力して、該コンピュータ４００を構成するディスプレイ４０２に支持部２２が設けられた供試体３００を表示させる。すなわち、初期姿勢状態の供試体３００を仮想空間上にモデリングする。ここで、落下試験条件としては、例えば、供試体３００の形状、大きさ、重量、供試体３００の初期姿勢における関節角度θ０等が挙げられる。
【００７３】
次いで、このモデリングされた供試体３００の重心位置を前記３次元ＣＡＤソフトによって算出し、その重心Ｇを該ディスプレイ４０２に表示させる。そして、該重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０を算出してディスプレイ４０２に表示させ、算出された前記鉛直線Ｌ０を通る吊り孔３２を算出する。
【００７４】
これにより、吊り糸３４を通すべき吊り孔３２（吊り位置）を容易且つ効率的に特定することができる。よって、吊り糸３４を吊り孔３２に通す工程の工数低減を図ることができる。
【００７５】
なお、ステップＳ１において、予め、複数の吊り孔３２を区別することができるように各吊り孔３２に番号や名称等を付しておくと、吊り糸３４を通すべき吊り孔３２を一層特定し易くなる。
【００７６】
また、このステップＳ１では、前記３次元ＣＡＤと連動するプログラムを作成しておき、落下試験条件を前記コンピュータ４００に入力すれば、重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０上の吊り孔３２の番号等が出力されるようにしてもよい。
【００７７】
なお、供試体３００における幅方向の重心Ｇのずれは、吊り治具を適切な形状にすることにより対応することができる。具体的には、吊り具２４をスライド式Ｔ字状に構成することにより、供試体３００の幅方向における重心Ｇのずれをなくすことができる。また、例えば、支持部２２の板厚寸法を大きく設定することにより、前記吊り孔３２を長孔として形成することにより、吊り具２４の吊り位置を供試体３００の幅方向に調整可能としてもよい。
【００７８】
続いて、供試体３００の初期姿勢における関節角度θ０に応じた上面角度αのストッパ３３０を関節カバー３２８に取り付ける（ステップＳ２）。次いで、ステップＳ１で特定された吊り孔３２に吊り糸３４を通して結び固定する（ステップＳ３）。
【００７９】
その後、リール制御部７４は、リール部４２を制御して吊り糸３４を巻き取ることにより、供試体３００を設定落下高さＨ０の位置まで吊り上げる（ステップＳ４）。
【００８０】
このとき、第２アーム３１４は、供試体３００の自重によって関節３２２が伸展する方向に回転しようとするが、第２アーム３１４の突起３２０がストッパ３３０に接触しているので関節角度θは関節角度θ０に保持される。
【００８１】
そして、供試体３００が指定の姿勢になっているかプロトラクタ等の姿勢確認部材を用いて確認する。供試体３００の姿勢が指定の姿勢とずれている場合には、吊り糸３４を通す吊り孔３２の位置を一つずらす。このような操作を行うことにより、供試体３００の姿勢を指定の姿勢にすることができる。すなわち、本実施形態では、吊り孔３２の孔ピッチのｓｉｎ関数で重心位置を調整可能なので、該吊り孔３２を１つずらすだけで前記孔ピッチよりも狭い間隔で微調整を行うことができる。
【００８２】
また、供試体３００が設定落下高さＨ０まで吊り上げられた状態で、支持部２２の側面が回転阻止部２６を構成する接触部４８に接触させる。これにより、供試体３００の鉛直線Ｌ０回りの回転が好適に阻止される。
【００８３】
その後、レーザ墨出し器、距離計、水準器等を用いて供試体３００の落下高さＨ１が設定落下高さＨ０となっているか、及び供試体３００の幅方向の傾きが無いかを確認する（ステップＳ５）。このとき、検出センサ部１４及びレーザセンサ１６の電源が入力状態になっているか、レーザ発振部６４とレーザ受信部６６が所定の高さＨ２の位置に設けられているかについても確認する。また、モータ制御部６８は、モータ３２４を制御して実際のロボットアームに作用しているモータのトルクと同等のトルクを作用させることもできる。
【００８４】
次に、リール制御部７４は、リール部４２を制御して吊り糸３４に付与している保持力を解放することにより供試体３００を自然落下させる（ステップＳ６）。このステップでは、例えば、リール部４２を制御することなく、吊り糸３４を切断することにより供試体３００を自然落下させても構わない。そして、供試体３００が自然落下してレーザ発振部６４から発振するレーザ光ＬＢの位置を通過した時に、検出センサ制御部７０は検出センサ部１４による計測を開始する（ステップＳ７）。このとき、データ記録部７２は、検出センサ部１４にて計測された計測値を記録する。
【００８５】
続いて、供試体３００のハンド部３０２がフォースプレート５０に衝突する（ステップＳ８）。このとき、供試体３００の第２アーム３１４は関節角度θが小さくなる方向に回転する。その後、検出センサ制御部７０は、検出センサ部１４の計測を終了する（ステップＳ９）。この段階で、本実施形態に係る落下試験の手順が終了する（ステップＳ１０）。
【００８６】
本実施形態によれば、供試体３００を支持する支持部２２に複数の吊り孔３２を形成しているので、供試体３００の初期姿勢を任意の姿勢にした場合であっても、支持部２２を含む供試体３００の重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０上に吊り糸３４の吊り位置を配置することができる。これにより、供試体３００の落下時において、該供試体３００の重心Ｇ周りに回転モーメント（第２アーム３１４の回転方向に沿った回転モーメント）が生じることを好適に抑えることができる。よって、供試体３００を任意の姿勢で自由落下させることができると共に落下試験の再現性を向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態では、どのような関節角度θであったとしても供試体３００の重心Ｇが落下中に水平方向に変位することがないので、所望の関節角度・姿勢での再現性を向上させることができる。さらに、従来技術のように、回転駆動機構や直動機構等を設ける必要がないため、落下試験装置１０Ａを簡易な構成にすることができ、且つその製造コストの低廉化を図ることができる。
【００８８】
本実施形態では、支持部２２に複数の吊り孔３２を形成しているので、吊り糸３４を挿通させる吊り孔３２を変えるだけで該吊り糸３４の吊り位置を容易に変更することができる。また、前記複数の吊り孔３２が所定のピッチで配列されているので、吊り糸３４の吊り位置（吊り孔３２の位置）を供試体３００の重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０上に容易に配置することができる。
【００８９】
また、吊り糸３４によって支持部２２を吊るした状態で、回転阻止部２６を構成する接触部４８を支持部２２に接触させることにより供試体３００の鉛直線Ｌ０回りの回転を阻止することができるので、供試体３００の初期姿勢が落下試験毎に変化することを好適に抑えることができる。これにより、落下試験の再現性をさらに向上させることができる。
【００９０】
本実施形態では、関節カバー３２８に設けられたストッパ３３０の一端面を前腕部３０４の突起３２０に接触（当接）させることにより供試体３００の初期姿勢における関節角度θを関節角度θ０に保持することができるので、関節３２２を有する供試体３００の落下試験の再現性をさらに向上させることができる。
【００９１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る落下試験装置１０Ｂについて図７〜図９を参照しながら説明する。なお、第２実施形態に係る落下試験装置１０Ｂにおいて、第１実施形態に係る落下試験装置１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、後述する第３及び第４実施形態についても同様である。
【００９２】
図７〜図９に示すように、本実施形態に係る落下試験装置１０Ｂは、落下試験装置本体７８を構成する支持部８０と吊り具８２の構成が上述した支持部２２と吊り具２４の構成と異なり、吊り位置可変機構としてのスライド機構８４が追加されている。
【００９３】
具体的には、支持部８０は、スライド軸８６と、スライド軸８６の一端部に設けられて関節カバー３２８に設けられた取付部３４０にボルト８８にて締結される締結部９０とを有する。スライド軸８６は、例えば、円筒体として構成されている。
【００９４】
スライド機構８４は、スライド軸８６にスライド可能に設けられている。すなわち、スライド機構８４は、スライド軸８６の軸線方向に沿って該スライド軸８６に変位可能に設けられたスライダ９２（図９参照）と、スライド軸８６に設けられた一対のホルダ（変位制限手段）９４、９６とを有する。
【００９５】
スライダ９２としては、例えば、リニアブッシュを用いることができる。各ホルダ９４、９６は、スライド軸８６に対してクランプ機構９８、１００（図７参照）により着脱可能となっている。これらホルダ９４、９６は、前記スライダ９２を挟むようにしてスライド軸８６に保持される。これにより、スライダ９２のスライド軸８６の軸線方向に沿った変位を制限することができる。なお、吊り位置可変機構をスライド可能な機構とすることで無段階で吊り位置を可変とすることができ、供試体３００の重心位置が事前にわからない場合でも容易に吊り位置を変更し調整することができる。
【００９６】
吊り具８２は、スライダ９２の外周面に固着された環状のアダプタ１０２と、アダプタ１０２に固着されて吊り糸３４を係止可能な係止具１０４とをさらに有する。
【００９７】
次に、以上のように構成された落下試験装置１０Ｂを用いた供試体３００の落下試験について説明する。本実施形態に係る落下試験方法は、図５に示す落下試験方法と比較してステップＳ３の手順のみ異なる。よって、ここでは、このステップＳ３の手順についてのみ説明し、その他の手順の説明については省略する。
【００９８】
本実施形態では、図５のステップＳ３において、コンピュータ４００にて算出された吊り位置、すなわち重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０上に係止具１０４が位置するように、スライド軸８６に対するスライダ９２の位置を調節する。そして、一対のホルダ９４、９６をクランプ機構９８、１００によりスライド軸８６に保持し、スライダ９２のスライド軸８６の軸線方向に沿った変位を制限する。また、係止具１０４に吊り糸３４を係止して供試体３００の重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０上に吊り糸３４の吊り位置を配置させる。その後、図５のステップＳ４の手順が行われることになる。
【００９９】
本実施形態によれば、スライド機構８４が設けられているので、吊り糸３４の吊り位置を容易に変更することができる。すなわち、スライド軸８６の軸線方向に沿って変位可能に設けられたスライダ９２の外周面にアダプタ１０２を固着し、そのアダプタ１０２に吊り糸３４が係止される係止具１０４を固着しているので、該スライダ９２をスライド軸８６に対して変位させることにより、吊り糸３４の吊り位置を容易に変更することができる。
【０１００】
また、スライダ９２を挟むようにして一対のホルダ９４、９６をスライド軸８６に保持するので、支持部８０を吊るす際に前記吊り糸３４の吊り位置がずれることを好適に防止することができる。
【０１０１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る落下試験装置１０Ｃについて図１０及び図１１を参照しながら説明する。
【０１０２】
図１０に示すように、本実施形態に係る落下試験装置１０Ｃは、回転阻止部２６に代えてガイド機構１１０が設けられている。具体的には、ガイド機構１１０は、供試体３００の落下経路を規定するものであって、供試体３００を幅方向から挟むように定盤２０に固定された状態で鉛直方向に延在した左右一対のガイド軸１１２Ｌ、１１２Ｒと、各ガイド軸１１２Ｌ、１１２Ｒに移動可能に設けられた左右一対のガイドブッシュ１１６Ｌ、１１６Ｒと、各ガイドブッシュ１１６Ｌ、１１６Ｒの側部から内側に突出したブッシュ軸１２０Ｌ、１２０Ｒと、供試体３００を構成する各側板３３６、３３８に設けられて各ブッシュ軸１２０Ｌ、１２０Ｒを回転可能に支持する軸受１２２Ｌ、１２２Ｒとを有する。
【０１０３】
本実施形態において、各ガイドブッシュ１１６Ｌ、１１６Ｒは、円筒状に形成されており、その内径は、各ガイド軸１１２Ｌ、１１２Ｒとの間に所定のクリアランスＣＬが形成されるような寸法に設定されている（図１１参照）。
【０１０４】
これにより、供試体３００の落下時に各ガイドブッシュ１１６Ｌ、１１６Ｒと各ガイド軸１１２Ｌ、１１２Ｒとの間に生じる摩擦を極力少なくすることができる。ブッシュ軸１２０Ｌとブッシュ軸１２０Ｒとは、同軸に配設されている。
【０１０５】
本実施形態によれば、供試体３００の落下経路をガイド機構１１０で規定するので、水平方向への意図しない挙動変化が出ないよう落下軌道を規制した状態で試験を行うことができる。よって、落下試験の再現性を一層向上させることができる。
【０１０６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る落下試験装置１０Ｄについて図１２を参照しながら説明する。
【０１０７】
図１２に示すように、本実施形態では、供試体３５０の構成が上述した供試体３００の構成と異なる。具体的には、供試体３５０は、ハンド部３０２と第１アーム３１０のみで構成されている。また、本実施形態に係る落下試験装置１０Ｄは、落下装置本体１３０を構成する支持部１３２の構成が上述した支持部２２の構成と異なる。
【０１０８】
支持部１３２は、第１アーム３１０の基端に固着された固定部１３４と、固定部１３４に固着されて一方向に延在する延在部１３６とを有する。延在部１３６の一端側には、複数段（例えば、２段）の孔列１３８、１４０が形成されている。
【０１０９】
各孔列１３８、１４０は、前記延在部１３６の延在方向に沿って複数の吊り孔１４２が所定のピッチで配列されることにより形成されている。各吊り孔１４２は、貫通孔であって、その孔径は、吊り糸３４が挿通可能な程度に設定されている。
【０１１０】
延在部１３６の他端側には、複数段（例えば、２段）の孔列１４４、１４６が形成されている。各孔列１４４、１４６は、上述した孔列１３８と同様に構成されている。
【０１１１】
本実施形態によれば、支持部１３２に複数の吊り孔１４２を形成しているので、該供試体３５０の初期姿勢を任意の姿勢にした場合であっても、該供試体３５０の重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０上に吊り糸３４の吊り位置を配置させることができる。これにより、該供試体３５０を任意の姿勢で自由落下させることができると共に落下試験の再現性を向上させることができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、延在部１３６の一端側に２段の孔列１３８、１４０を形成すると共に延在部１３６の他端側に２段の孔列１４４、１４６を形成し、各孔列１３８、１４０、１４４、１４６が複数の吊り孔１４２を所定のピッチで配列することにより構成されているので、吊り糸３４の吊り位置（吊り孔１４２の位置）を任意の姿勢における供試体３５０の重心Ｇを通る鉛直線Ｌ０上に精度良く配置することができる。
【０１１３】
本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【０１１４】
例えば、供試体は、関節を有していなくてもよい。この場合であっても、本発明に係る落下試験装置及び落下試験方法によれば、該供試体を任意の姿勢で自由落下させることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０Ａ〜１０Ｄ…落下試験装置          １４…検出センサ部
１６…レーザセンサ                    １８…制御部
２２、８０、１３２…支持部            ２４、８２…吊り具
２６…回転阻止部                      ２８、１３４…固定部
３０、１３６…延在部                  ３２、１４２…吊り孔
３４…吊り糸                          ４６…支柱
４８…接触部                          ５０…フォースプレート
５２…歪みゲージ                      ５４…第１加速度センサ
６４…レーザ発振部                    ６６…レーザ受信部
６８…モータ制御部                    ７０…検出センサ制御部
８４…スライド機構                    ９２…スライダ
９４、９６…ホルダ（変位制限手段）    １１０…ガイド機構
１３８、１４０、１４４、１４６…孔列  ３００…供試体（測定対象）
３０２…ハンド部                      ３０４…前腕部
３０６…関節部                        ３０８…上腕部
３１８…円環部                        ３２０…突起
３２２…関節                          ３２４…モータ（駆動手段）
３２６…減速機構                      ３２８…関節カバー
３３０…ストッパ（角度保持手段）      Ｇ…重心
Ｌ０…鉛直線                          θ…関節角度
【図１】
0005886123.tif 000002
【図２】
0005886123.tif 000003
【図３】
0005886123.tif 000004
【図４】
0005886123.tif 000005
【図５】
0005886123.tif 000006
【図６】
0005886123.tif 000007
【図７】
0005886123.tif 000008
【図８】
0005886123.tif 000009
【図９】
0005886123.tif 000010
【図１０】
0005886123.tif 000011
【図１１】
0005886123.tif 000012
【図１２】
0005886123.tif 000013