(57)【要約】  【課題】  本発明は、センサに接続され、試験対象の外部に導出された導線による影響を減らし、試験対象を一定の姿勢で衝突面に衝突させることができる落下試験装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の落下試験装置は、衝撃を検出するセンサ７が取り付けられた携帯端末１を、少なくとも落下前に保持する試験対象保持部５と、前記センサ７に接続され、前記携帯端末１の外部に導出されて前記センサ７からの信号を取り出すための導線２の少なくとも前記携帯端末１の落下距離に相当する部位の姿勢を、落下方向に規制する導線規制部３と、前記携帯端末１が落下後に衝突する衝突面４ａを備え、前記導線規制部３は、前記携帯端末１と実質的に一体となって落下するものであり、前記衝突面４ａは、落下試験時に前記導線規制部３及び前記導線２が通過する孔４を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃を検出するセンサが取り付けられた試験対象を、少なくとも落下前に保持する試験対象保持手段と、
前記センサに接続され、前記試験対象の外部に導出されて前記センサからの信号を取出すための導線の少なくとも前記試験対象の落下距離に相当する部位の姿勢を、落下方向に規制する導線規制手段と、
前記試験対象が落下後に衝突する衝突面を備え、
前記導線規制手段は、前記試験対象と実質的に一体となって落下するものであり、
前記衝突面は、落下試験時に前記導線規制手段及び前記導線が通過する孔を有する落下試験装置。
【請求項２】
前記導線規制手段は、少なくとも前記試験対象の前記衝突面との衝突前において、前記導線と一体化されている請求項１記載の落下試験装置。
【請求項３】
前記導線規制手段は、前記導線によって保持されている請求項２記載の落下試験装置。
【請求項４】
前記導線規制手段は、少なくとも前記試験対象の前記衝突面との衝突前において、前記試験対象に固定されている請求項１又は２記載の落下試験装置。
【請求項５】
前記導線規制手段は、前記導線が内部に配置される筒状構造である請求項１ないし４のいずれか１項記載の落下試験装置。
【請求項６】
前記導線規制手段は、前記筒状構造の長手方向に割れ目がある請求項５記載の落下試験装置。
【請求項７】
前記導線規制手段は、棒状体である請求項２ないし４のいずれか１項記載の落下試験装置。
【請求項８】
前記導線規制手段は、前記導線が巻きつけられる棒状体である請求項７記載の落下試験装置。
【請求項９】
前記試験対象保持手段は、前記試験対象を保持して落下し、前記試験対象が前記衝突面に衝突する前に保持した前記試験対象を開放する請求項１ないし８のいずれか１項記載の落下試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落下衝突時に携帯端末などの電子機器に加わる衝撃を測定する落下試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末などの電子機器は、より一層の小型化、軽量化が求められ、さらに、様々な機能が追加されるに伴い電子機器に実装される回路はより微細化している。一方で、携帯可能な電子機器は、誤って落下したときの衝撃や、曲げやねじりなどの外部からの力に対する十分な強度も必要とされている。しかし、電子機器の小型化、軽量化は、外部からの力に対する強度を弱めることに繋がり、また、微細化が進んだ回路は、外部からの力によって接合部が離れ易く、故障の原因となってしまう。
【０００３】
このため、製品開発時に電子機器の強度を測定し、その測定結果に基づいて、電子機器の形状及び素材などを決定し、さらに、外部から強い力が加わらない箇所に微細化が進んだ回路を配置することによって、外部からの力によって故障しない十分な強度を有する電子機器が開発されている。
【０００４】
試験対象となる電子機器に負荷を機械的に加える曲げやねじりなどの試験は、再現性が良く、さらに精度も良く評価することができる。しかし、電子機器を落下させ、衝突時に加わる衝撃を測定する自由落下試験では、落下中の電子機器の姿勢を変化させないように制御することが困難なため、同一試験を行っても試験ごとに得られる衝撃波形が異なり、再現性のある試験結果を得ることが難しかった。
【０００５】
この問題に対して、自由落下試験で落下中の電子機器の姿勢を変化させないために、特開平９−３１８４８４及び特開２０００−５５７７８は、試験対象保持部によって試験対象の姿勢を一定に保持し、試験対象保持状態の試験対象保持部を試験対象と共に自由落下させ、試験対象保持部が所定の高さまで落下したときに、試験対象保持状態を開放して、試験対象のみを衝突面に衝突させる落下試験装置を開示している。
【特許文献１】特開平９−３１８４８４
【特許文献２】特開２０００−５５７７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、落下試験を行う場合、試験対象に取り付けたセンサに接続された導線を試験対象の外部に導出して信号処理を行う計測器に接続する必要がある。そのため、導線が試験対象と衝突面の間に入り込み、試験対象が一定の姿勢で衝突面に衝突しない場合がある。また、導線の空気抵抗により、試験対象の落下姿勢が変化する場合がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、センサに接続され、試験対象の外部に導出された導線による影響を減らし、試験対象を一定の姿勢で衝突面に衝突させることができる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】
【０００８】
本発明の落下試験装置は、衝撃を検出するセンサが取り付けられた試験対象を、少なくとも落下前に保持する試験対象保持手段と、前記センサに接続され、前記試験対象の外部に導出されて前記センサからの信号を取出すための導線の少なくとも前記試験対象の落下距離に相当する部位の姿勢を、落下方向に規制する導線規制手段と、前記試験対象が落下後に衝突する衝突面を備え、前記導線規制手段が、前記試験対象と実質的に一体となって落下するものであり、前記衝突面が、落下試験時に前記導線規制手段及び前記導線が通過する孔を有するものである。
【０００９】
この構成によれば、導線規制手段により試験対象の落下距離に相当する部位を落下方向に規制された導線が、衝突面に設けられた孔を通過して落下するため、導線が試験対象と衝突面の間に入り込むことがなく、また、導線の空気抵抗による落下姿勢への影響も少なくなるので、試験対象を一定の姿勢で衝突面に衝突させることができる。
【００１０】
また、本発明の落下試験装置は、前記導線規制手段が、少なくとも前記試験対象の前記衝突面との衝突前において、前記導線と一体化されているものを含む。
【００１１】
この構成によれば、導線規制手段が導線と一体化しているため、導線規制手段及び導線が衝突面に設けられた孔を容易に通過することができる。
【００１２】
また、本発明の落下試験装置は、前記導線規制手段が、前記導線によって保持されているものを含む。
【００１３】
この構成によれば、導線規制手段が導線を規制すると同時に、導線が導線規制手段を保持するため、簡易に導線の任意の位置に導線規制手段を保持することができる。
【００１４】
また、本発明の落下試験装置は、前記導線規制手段が、少なくとも前記試験対象の前記衝突面との衝突前において、前記試験対象に固定されているものを含む。
【００１５】
この構成によれば、導線規制手段の姿勢を安定化でき、導線の姿勢を確実に規制することができる。
【００１６】
また、本発明の落下試験装置は、前記導線規制手段が、前記導線が内部に配置される筒状構造であるものを含む。
【００１７】
この構成によれば、導線が導線規制手段の筒状構造内部に配置されるため、衝突面に設けられる孔の面積は筒状構造の導線規制手段の断面積より若干大きい程度であればよく、導線規制手段がどのように導線を規制しているかを考慮して孔の面積を設計する必要が無いため、落下試験装置設計者の負担を減らすことができる。
【００１８】
また、本発明の落下試験装置は、前記導線規制手段が、前記筒状構造の長手方向に割れ目があるものを含む。
【００１９】
この構成によれば、筒状構造の導線規制手段の長手方向に割れ目があるため、その割れ目から容易に筒状構造の導線規制手段の内部に導線を配置することができる。
【００２０】
また、本発明の落下試験装置は、前記導線規制手段が、棒状体であるものを含む。
【００２１】
この構成によれば、導線規制手段を簡易に作成することができる。
【００２２】
また、本発明の落下試験装置は、前記導線規制手段が、前記導線が巻きつけられる棒状体であるものを含む。
【００２３】
この構成によれば、導線規制手段に導線を保持する機能を設けることなく、さらに、導線の種類、形状によらず、簡易に導線の任意の位置に導線規制手段を保持することができる。
【００２４】
また、本発明の落下試験装置は、前記試験対象保持手段が、前記試験対象を保持して落下し、前記試験対象が前記衝突面に衝突する前に保持した前記試験対象を開放するものを含む。
【００２５】
この構成によれば、試験対象保持手段に保持されている期間は試験対象の姿勢が変化しないため、さらに確実に試験対象を一定の姿勢で衝突面に衝突させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の落下試験装置によれば、センサに接続され、試験対象の外部に導出された導線による影響を減らし、試験対象を一定の姿勢で衝突面に衝突させることができ、再現性のある落下試験結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態を、携帯端末の落下試験を行う落下試験装置を例に説明する。図１に、本発明の第１の実施の形態の落下試験装置の構成図を示し、図２に、試験対象に接続される導線と導線規制部との位置関係を示す。図１の落下試験装置は、試験対象となる携帯端末１を保持する試験対象保持部５、センサ７に接続される導線２の姿勢を規制する導線規制部３、孔４ｂが設けられた衝突面４ａ、計測部６を含む。
【００２８】
センサ７は、携帯端末１に加わる衝撃を検出するものであり、センサ７に接続され、携帯端末の外部に導出される導線２は、計測部６に接続される。導線規制部３は、円筒構造を備え、内部に導線２を配置することにより、導線２の姿勢を落下方向に規制するものである。試験対象保持部５は、携帯端末１の姿勢を一定に保持した状態で携帯端末１と共に自由落下し、途中で携帯端末１を開放するものである。衝突面４ａは、試験対象保持部５による保持状態から開放された携帯端末１が衝突するもので、自由落下する導線規制部３及び導線２が衝突面４ａに衝突せずに通過する孔４ｂが設けられる。計測部６は、携帯端末１の衝突時にセンサ７により検出された衝撃信号を導線２から入力し、所定の信号処理を行うものである。
【００２９】
図２に示すように、センサ７は、衝突面４ａ衝突時に携帯端末１に加わる衝撃を検出したい箇所に取り付けられる。センサ７に接続された導線２は、センサ７が携帯端末の内部に取り付けられた場合にも携帯端末の外部に引き出され、衝突面４ａに設けられた孔４ｂを経由して計測部６に接続される。また、導線規制部３は、衝突面から落下前の試験対象までの落下距離に相当する導線２の部位の姿勢を落下方向に規制する。このように円筒構造の導線規制部３により導線２を規制することで、一体化した導線規制部３及び導線２は衝突面４ａに設けられた孔４ｂを落下中に通過することができる。
【００３０】
図２のように、直線でない導線２を円筒構造の導線規制部３の内部に沿わせて配置することによって、導線規制部が導線を規制すると同時に、導線２と導線規制部３の内部との間に発生する摩擦力により導線２が導線の任意の位置に導線規制部３を保持するため、簡易に導線２の任意の位置に導線規制部３を保持することができる。
【００３１】
また、衝突面４ａに設けられた孔４ｂの径は、自由落下時の導線規制部３が衝突面４ａに衝突または接触しないよう、円筒構造の導線規制部３の径よりも広くする。孔４ｂの径の大きさが、携帯端末１に加わる衝撃に与える影響については後述する。
【００３２】
次に、本発明の第１の実施の形態の落下試験装置における動作の流れを説明する。試験対象保持部５により、携帯端末１の姿勢を一定に保持した状態で携帯端末１を適当な高さに固定する。このとき、落下方向から導線規制部３及び孔４ｂを見て、導線規制部３の円筒構造の径が衝突面４ａに設けられた孔４ｂの径に収まるよう携帯端末１を固定する。また、導線規制部３は、少なくとも衝突面から落下前の試験対象までの落下距離に相当する導線２の部位の姿勢を、落下方向に規制するようにすればよい。
【００３３】
試験対象保持部５により携帯端末１を適当な高さに固定した後、導線規制部３の円筒構造の径が孔４ｂの径に収まり、導線２及び導線規制部３の揺れが充分に収まれば、試験対象保持部５を携帯端末１の姿勢を一定に保持した状態で自由落下させる。導線規制部３及び導線２は、携帯端末１が衝突面４ａに衝突する前に孔４ｂを通過し始め、携帯端末１が衝突面４ａに衝突したときには既に通過し終えることになる。
【００３４】
試験対象保持部５は、所定の高さに達したときにその保持状態を開放し、携帯端末１は、衝突面４ａに衝突する。センサ７は、衝突面４ａ衝突時に携帯端末１に加わる衝撃を検出し、計測部６は、センサ７により検出された衝撃信号を導線２から入力し、所定の信号処理を行う。携帯端末１が衝突面４ａに衝突したとき、携帯端末１には導線規制部３の重さにより生じる導線２の張力が落下方向に加わることになるが、この導線規制部３の重さが携帯端末１に加わる衝撃に与える影響については後述する。
【００３５】
次に、衝突面４ａに設けた孔４ｂの径または導線規制部３の重量が携帯端末１に加わる衝撃に与える影響について、本発明の第１の実施の形態の落下試験装置と同様の解析モデルを用いた数値解析により得られた解析結果を基に考察する。
【００３６】
図３に、衝突面に設けた孔及び円筒構造の導線規制部の解析モデルを示す。本発明の第１の実施の形態の落下試験装置と同様の解析モデルを作成し、孔４ｂ及び導線規制部３を設けない基準モデルの場合（条件１）、及び、孔４ｂの径φを１０mm、２０ｍｍに変えたそれぞれの衝突面４ａに重さを０．１５g、１．５g、１５gに変えたそれぞれの円筒構造の導線規制部３を衝突させた場合（条件２から７）について、携帯端末１に加わる衝撃を数値解析により測定した。
【００３７】
図４は、衝突面に設けた孔の径φが１０ｍｍの場合における、円筒構造の導線規制部の重さを変えた解析モデルによる数値解析結果を、図５は、衝突面に設けた孔の径φが２０ｍｍの場合における、円筒構造の導線規制部の重さを変えた解析モデルによる数値解析結果を、それぞれ示す。また、図４（ａ）、図５（ａ）には、孔４ｂ及び導線規制部３を設けない条件１の基準モデルによる数値解析結果も同時に示している。また、図４（ａ）、図５（ａ）の点線の丸で囲まれた箇所は、落下後の携帯端末１が衝突面４ａに最初に衝突したときの、携帯端末１に加わる衝撃が最も大きい時点を示している。この点線の丸以降の時点で携帯端末１に加わる衝撃は、衝突面４ａで跳ね返り再度衝突面４ａに衝突したときに携帯端末１に加わる衝撃を含む。以下、衝突面４ａに設けた孔４ｂの径または導線規制部３の重量が携帯端末１に加わる衝撃に与える影響について、点線の丸で囲まれた箇所における携帯端末１に加わる衝撃を基に考察する。
【００３８】
図４の数値解析結果から、点線の丸で囲まれた箇所において、基準モデル（条件１：図４（ｂ））の場合に携帯端末１に加わる衝撃の形状と衝突面４ａに孔４ｂを設けた解析モデル（条件２から４：図４（ｃ）から図４（ｅ））の場合に携帯端末１に加わる衝撃の形状とが、ほぼ一致している。このため、衝突面４ａに設けた孔４ｂの径φが１０ｍｍであれば、孔４ｂが携帯端末１に加わる衝撃に影響を及ぼさないことが確認できる。また、導線規制部３の重さを変えた解析モデル（条件２から４：図４（ｃ）から図４（ｅ））それぞれの場合に携帯端末１に加わる衝撃の形状が、ほぼ一致している。このため、導線規制部３の重さが大きくなっても導線規制部３が携帯端末１に加わる衝撃に影響を及ぼさないことが確認できる。
【００３９】
次に、図５の数値解析結果から、点線の丸で囲まれた箇所において、基準モデル（条件１：図５（ｂ））の場合に携帯端末１に加わる衝撃の形状と衝突面４ａに孔４ｂを設けた解析モデル（条件５から７：図５（ｃ）から図５（ｅ））の場合に携帯端末１に加わる衝撃の形状とが、一致していない。このため、衝突面４ａに設けた孔４ｂの径φが２０ｍｍになると、孔４ｂが携帯端末１に加わる衝撃に影響を与えることが確認できる。また、導線規制部３の重さを変えた解析モデル（条件５から７：図５（ｃ）から図５（ｅ））それぞれの場合に携帯端末１に加わる衝撃の形状が、ほぼ一致している。このため、導線規制部３の重さが大きくなっても導線規制部３が携帯端末１に加わる衝撃に影響を及ぼさないことが確認できる。
【００４０】
以上の数値解析結果から、衝突面４ｂに設けた１０ｍｍ程度の径φの孔４ｂは携帯端末１に加わる衝撃に影響を及ぼさず、また、導線規制部３の重さも携帯端末１に加わる衝撃に影響を及ぼすことはない。実験の結果によれば、孔４ｂの径φが１０ｍｍ程度以内であれば、本発明の落下試験装置では、孔４ｂ及び導線規制部３を設けずに携帯端末１を衝突面４ａに落下させたときと同様の良好な試験結果を得ることができた。なお、本発明の落下試験では、携帯端末１の底面を衝突面４ｂに落下させる試験を行ったが、場合によっては、携帯端末１の側面を落下させることも可能であり、この場合には、孔の径は、携帯端末１の側面積に応じて細くする必要がある。
【００４１】
なお、本発明の第１の実施の形態の落下試験装置では、導線規制部３は円筒構造としたが、円筒に限らず、衝突面４ａの孔４ｂの面積が小さくなるような筒状構造の導線規制部３の構造であればよい。また、衝突面に設けられる孔４ｂの面積は、筒状構造の導線規制部３の断面積より若干大きい程度であればよい。
【００４２】
また、本発明の第１の実施の形態の落下試験装置では、導線２と導線規制部３の内部との間に発生する摩擦力により導線２が導線規制部３を保持する構成としたが、導線規制部３の一端を携帯端末１に固定する構成としても同様の効果が得られる。
【００４３】
また、本発明の第１の実施の形態の落下試験装置では、試験対象保持部は、試験対象の姿勢を一定に保持して試験対象と共に自由落下し、衝突面衝突前にその保持状態を開放するよう記載したが、落下前に試験対象の姿勢を一定に保持して導線２及び導線規制部３の揺れが充分に収まった後、その保持状態を開放して試験対象と共に自由落下しないようにしてもよい。
【００４４】
また、本発明の第１の実施の形態の落下試験装置では、図１、２に示すように、携帯端末表面中央付近から孔４ｂにかけて導線規制部３により導線２を落下方向に規制するようにしたが、携帯端末表面中央に限らず携帯端末表面の任意の箇所から導線規制部３により導線２を規制することもできる。この際、携帯端末１の重心付近の携帯端末表面から導線規制部３により導線２を規制することが好ましい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図６に、本発明の第２の実施の形態の落下試験装置における導線規制部の変形例を示す。第２の実施の形態の落下試験装置は、導線規制部３を除いて、図１、２に示す落下試験装置と同一の構成を有する。このため、ここでは、図６に示す導線規制部３について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
導線規制部３は、円筒構造を備え、その円筒構造の長手方向に設けられた割れ目から円筒構造内部に導線２を配置することにより、衝突面から落下前の試験対象までの落下距離に相当する導線２の部位の姿勢を落下方向に規制するものである。このように円筒構造の導線規制部３により導線２を規制することで、一体化した導線規制部３及び導線２は衝突面４ａに設けられた孔４ｂを落下中に通過することができる。さらに、筒状構造の導線規制部に設けられた長手方向に割れ目から、容易に筒状構造の導線規制部の内部に導線を配置することができる。
【００４７】
なお、本発明の第２の実施の形態の落下試験装置では、導線規制部３は円筒構造としたが、円筒に限らず、衝突面４ａの孔４ｂの面積が小さくなるような筒状構造の導線規制部３の構造であればよい。また、衝突面に設けられる孔４ｂの面積は、筒状構造の導線規制部３の断面積より若干大きい程度であればよい。
【００４８】
また、本発明の第２の実施の形態の落下試験装置では、導線２と導線規制部３の内部との間に発生する摩擦力により導線２が導線規制部３を保持する構成としたが、導線規制部３の一端を携帯端末１に固定する構成としても同様の効果が得られる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図７に、本発明の第３の実施の形態の落下試験装置における導線規制部の変形例を示す。第３の実施の形態の落下試験装置は、導線２及び導線規制部３を除いて、図１、２に示す落下試験装置と同一の構成を有する。このため、ここでは、図７に示す導線２及び導線規制部３について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５０】
導線規制部３は、棒状構造を備え、棒状構造の外部に導線２を巻きつけることにより、衝突面から落下前の試験対象までの落下距離に相当する導線２の部位の姿勢を落下方向に規制するものである。このように円筒構造の導線規制部３により導線２を規制することで、一体化した導線規制部３及び導線２は衝突面４ａに設けられた孔４ｂを落下中に通過することができる。
【００５１】
導線２を棒状構造の導線規制部３に巻きつけ、導線２を落下方向に規制することによって、導線規制部が導線を規制すると同時に、導線２と導線規制部３の側面との間に発生する摩擦力により導線２が導線規制部３を保持するため、簡易に導線２の任意の位置に導線規制部３を保持することができる。
【００５２】
また、衝突面４ａに設けられた孔４ｂの径は、自由落下時の導線規制部３が衝突面４ａに衝突または接触しないよう、巻きつけられた導線２を含む棒状構造の導線規制部３の径よりも広くする。
【００５３】
また、本発明の第３の実施の形態の落下試験装置では、導線２と導線規制部３の外部との間に発生する摩擦力により導線２が導線規制部３を保持する構成としたが、図８に示すように、導線２を棒状構造の導線規制部３に沿って平行に配置し、導線規制部３の一端及び他端において導線と導線規制部３とを固定する構成としても、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の落下試験装置は、センサに接続され、試験対象の外部に導出された導線による影響を減らし、試験対象を一定の姿勢で衝突面に衝突させることができ、再現性のある落下試験結果を得ることができるため、効率的に落下時に電子機器製品に加わる衝撃を試験し、その試験結果を反映した落下時の衝撃に耐え得る電子機器製品を開発することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の落下試験装置の概略図
【図２】本発明の、試験対象に接続される導線と導線規制部との位置関係
【図３】数値解析に用いた、衝突面に設けられた孔及び円筒構造の導線規制部の解析モデル
【図４】円筒構造の導線規制部の重さを変えた解析モデルによる数値解析結果
【図５】衝突面に設けた孔の径を変えた解析モデルによる数値解析結果
【図６】本発明の第２の実施の形態の落下試験装置における導線規制部の変形例
【図７】本発明の第３の実施の形態の落下試験装置における導線規制部の変形例
【図８】本発明の第３の実施の形態の落下試験装置における導線規制部の変形例
【符号の説明】
【００５６】
１  携帯端末
２  導線
３  導線規制部
４ａ  衝突面
４ｂ  孔
５  試験対象保持部
６  計測部
７  センサ
【図１】
2006030053.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006030053.tif 000005
【図４】
2006030053.tif 000006
【図５】
2006030053.tif 000007
【図６】
2006030053.tif 000008
【図７】
2006030053.tif 000009
【図８】
2006030053.tif 000010