(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に対して衝撃試験を行うための衝撃試験機であって、
電子機器が設置されたプレートと、
前記プレートに衝突する衝突体と、
前記衝突体の温度を変化させる加熱部と、
前記衝突体を保持する衝突体クランプと、
前記衝突体の温度を測定する温度測定部とを有し、
前記衝突体は、温度の変化に応じて硬度または弾性率が変化するものであり、
前記衝突体クランプは、前記温度測定部が測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき前記衝突体を解放し、前記衝突体を前記プレートに衝突させる衝撃試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の衝撃試験機において、
前記衝突体は、前記衝突体クランプから解放されると、重力を利用して前記プレートに衝突する衝撃試験機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の衝撃試験機において、
前記温度測定部は、前記衝突体の、該衝突体と前記プレートとの衝突部分の温度を測定する衝撃試験機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の衝撃試験機において、
前記衝突体は、前記加熱部と前記温度測定部とを有する衝撃試験機。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の衝撃試験機において、
前記衝突体は、前記温度測定部を有し、
前記加熱部は、前記衝突体の周辺に具備されている衝撃試験機。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項に記載の衝撃試験機において、
前記衝突体は、前記加熱部を有し、
前記温度測定部は、前記衝突体の周辺に具備されている衝撃試験機。
【請求項７】
電子機器に対して衝撃試験を行うための衝撃試験方法であって、
温度の変化に応じて硬度または弾性率が変化する衝突体を保持し、前記衝突体の温度を変化させる処理と、
前記衝突体の温度を測定する処理と、
前記測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、前記衝突体を解放して、電子機器が設置されたプレートに衝突させる処理とを行う衝撃試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に対して衝撃試験を行うための衝撃試験機および衝撃試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、精密機器と称される電子機器は、製品出荷前に、大きな衝撃に耐えられるかどうかを評価する耐衝撃性の試験を行うことが必須である。この試験においては、試験に用いたパラメータを電子機器に加わる衝撃応答スペクトル（Ｓｈｏｃｋ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、以下、ＳＲＳと称する）で表現する方法が用いられている。
ＳＲＳは、横軸に周波数、縦軸に加速度で表現され、横軸に示される固有値を持つ１自由度バネ・マス・ダンパ系に衝撃が加わった場合の最大加速度を示している。例えば、ある衝撃加速度波形から算出したＳＲＳが、周波数１０００Ｈｚで加速度１０００Ｇを示している場合、その衝撃は１０００Ｈｚの固有値を持つ１自由度バネ・マス・ダンパ系に最大１０００Ｇの加速度が加わるという意味を持つ。
【０００３】
図７は、一般的なＳＲＳ仕様の周波数と加速度との関係の一例を示す図である。
耐衝撃試験を行う場合、図７に示すようなＳＲＳ仕様がＸ、Ｙ、Ｚの３方向に与えられる。ＳＲＳは主に、傾き、折れ点周波数、最大加速度、トレーランスと呼ばれる幅が指定される。この仕様は、事前に解析や実験が行われ、その結果に基づいて求められる。耐衝撃試験では試験仕様を満たす衝撃を発生させる必要がある。
また、ＳＲＳ仕様は、傾き、折れ点周波数、最大加速度で指定されているが、これらの値は衝撃波形によって決まる。試験仕様と異なるＳＲＳとなった場合、衝撃条件を変更し、所定のＳＲＳに調整する必要がある。
【０００４】
一般的な耐衝撃性の試験は、面内方向に対して自由度を持つバネ・マス系を有する平板に対して衝撃を与える場合、所定の質量のハンマを所定の速度で、被試験機器が設置されているプレートに衝突させて行う（例えば、特許文献１参照）。このとき、供試体を固定するプレートの片端にバネとウェイトとを付加し、バネのバネ定数、またはウェイトの質量を変更することで、特にＳＲＳ波形の折れ点周波数を変更させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０３−２８７０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐衝撃性の試験に必要なＳＲＳ波形を得るためには、衝突体の速度・質量・衝突時間（プレートと衝突体とが接触している時間）も調整する必要がある。例えば、重力による自由落下を利用して衝突体をプレートに衝突させる試験機においては、衝突体の衝突速度は、衝突体の自由落下開始の高さを変化させることで、連続的に調整することができる。また、衝突体の質量は、微小の錘を衝突体に取り付けることで、ほぼ連続的に調整することができる。
一方、衝突時間は、衝突体の形状や硬さを変えることが必要で、衝突体の先端の形状を変更したり、材質を変えたりすることにより、調整している。しかしながら、この方法では衝突時間の連続的な調整が難しく、試験に必要なＳＲＳ波形を得ることが困難であるという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述した課題を解決する衝撃試験機および衝撃試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の衝撃試験機は、
電子機器が設置されたプレートと、
前記プレートに衝突する衝突体と、
前記衝突体の温度を変化させる加熱部とを有する。
また、本発明の衝撃試験方法は、
電子機器が設置されたプレートに衝突させる衝突体の温度を変化させる処理と、
前記衝突体の温度を測定する処理と、
前記測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、前記衝突体を前記プレートに衝突させる処理とを行う。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明においては、衝突時間の連続的な調整を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の衝撃試験機の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の衝撃試験機の第２の実施の形態を示す図である。
【図３】材料ごとの温度と硬さとの関係の一例を示すグラフである。
【図４】ある物質の硬さの温度依存性の一例を示すグラフである。
【図５】図２に示した形態における衝撃試験方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の衝撃試験機の第３の実施の形態を示す図である。
【図７】一般的なＳＲＳ仕様の周波数と加速度との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
【００１２】
図１は、本発明の衝撃試験機の第１の実施の形態を示す図である。
本形態における衝撃試験機は図１に示すように、被試験機器となる電子機器１００が設置されたプレート２００と、衝突体３００と、加熱部４００とを具備している。衝突体３００は、プレート２００を振動させるために、プレート２００に所定の速度で衝突する。加熱部４００は、衝突体３００の温度を変化させる。
このように、加熱部４００が衝突体３００の温度を変化させ、温度が変化した衝突体３００が所定の速度でプレート２００に衝突することで、衝突時間の連続的な調整を容易にすることができる。
（第２の実施の形態）
【００１３】
図２は、本発明の衝撃試験機の第２の実施の形態を示す図である。
本形態における衝撃試験機は図２に示すように、被試験機器となる電子機器１００が設置されたプレート２００と、衝突体３００と、加熱部４００と、衝突体クランプ５００と、温度測定部６００とを具備している。また、プレート支持部７００が、プレート２００を支えている。なお、図２に示した形態においては、プレート支持部７００はバネを用いたものであるが、ワイヤ等を用いてプレート２００を吊すものであっても良い。
プレート２００は、試験仕様のＳＲＳで振動する。
衝突体３００は、プレート２００の上方の所定高さに配置されている。また、衝突体３００は、プレート２００を振動させるために、プレート２００に所定の速度で衝突する。また、衝突体３００は、自身の温度の変化に応じて、硬度または弾性率が変化する材質から構成される。
加熱部４００は、衝突体３００の温度を変化させる。加熱部４００は、衝突体３００の温度を変化させるために、衝突体３００を冷却することもできるし、加熱することもできる。
温度測定部６００は、衝突体３００の温度を測定する。また、温度測定部６００は、衝突体３００の、衝突体３００とプレート２００との衝突部分の温度を測定するものであっても良い。
衝突体クランプ５００は、衝突体３００を保持（把持）する。また、衝突体クランプ５００は、温度測定部６００が測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、衝突体３００を解放する。つまり、温度測定部６００が測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、衝突体３００は衝突体クランプ５００から離れ、プレート２００へ向けて落下する。
【００１４】
上述したように、電子機器１００の耐衝撃試験を実施するにあたり、試験仕様のＳＲＳとなるように衝突体の速度、質量、衝突時間（プレート２００と衝突体３００とが接触している時間）を調整する必要がある。
図２に図示した重力による自由落下を利用して衝突体３００をプレート２００に衝突させる試験機においては、衝突体３００がプレート２００に衝突するときの速度は、衝突体３００とプレート２００との間の距離を変更することにより、変更することが可能である。また、衝突体３００の質量は、衝突体３００に錘を付加、またはすでに付加されている錘を取り外すことで、変更することが可能である。衝突時間は、衝突体３００のプレート２００との衝突部分の形状や硬度、弾性率を変えることで変更する手段が一般的である。例えば、衝突体３００のプレート２００との衝突部分を、材料の異なる部品や形状の部品に交換する手段が用いられる。しかしながらこの方法では、衝突時間を連続的に変更することは困難である。また、部品の交換時間が必要となり、かつ部品を数種類準備しなければならず、時間的、コスト的に問題がある。
【００１５】
そこで、本形態における衝撃試験機は、衝突体３００全体の温度または衝突体３００の衝突部分の温度を変えることにより、衝突部分の物性値、特に硬度を変化させて衝突時間を調整する。
図３は、材料ごとの温度と硬さとの関係の一例を示すグラフである。本グラフは、独立行政放任産業技術総合研究所の「材料の高温硬度特性」の資料から引用したものである。
図４は、ある物質の硬さの温度依存性の一例を示すグラフである。本グラフは、東レ・デュポン株式会社の「ハイトレルの機械的特性」の資料から引用したものである。
図３および図４に示されるように、金属材料、樹脂材料、セラミック材料は温度を上昇させるとその硬度が低下する。物体同士が衝突するときの衝突時間（物体同士が接触している時間）は、硬度が高いほど短くなり、硬度が低くなると長くなる。よって、衝突体３００（特に衝突部分）の温度を変化させることにより、プレート２００と衝突体３００との衝突時間を変化させることができる。また、図３および図４に示されるように、温度と硬度との関係は連続した曲線（急に硬度が変化することがない）となるため、温度を連続して変化させれば、硬度も連続して変化させることができる。
本形態における衝撃試験機では、衝撃試験される電子機器１００が取り付けられたプレート２００の上方、衝突体３００がプレート２００に衝突する直前で所定の速度となる高さに配置された衝突体３００を衝突体クランプ５００が保持している。その状態において衝突体３００の周辺に配置されている加熱部４００が、衝突体３００全体あるいは衝突体３００のプレート２００に衝突する部分を加熱する。温度測定部６００は、衝突体３００の衝突部分の温度を測定している。温度測定部６００が測定している温度が所定の温度となったら、衝突体クランプ５００は衝突体３００を解放する。すると、衝突体３００はプレート２００へ向けて落下、加速し、所定の速度に到達し、プレート２００に衝突してプレート２００に衝撃を与え、電子機器１００の衝撃試験を実施する。仮に試験仕様のＳＲＳとなっていないときは、衝突体３００とプレート２００との間の距離を変えたり、衝突体３００の質量を変えたり、衝突体３００の加熱温度を変更して衝突時間を変えることにより、試験仕様のＳＲＳとなるように調整する。
【００１６】
以下に、図２に示した形態における衝撃試験方法について説明する。
図５は、図２に示した形態における衝撃試験方法を説明するためのフローチャートである。
まず、温度測定部６００が、衝突体３００の温度、特にプレート２００と衝突する部分の温度を測定する（ステップＳ１）。続いて、温度測定部６００は測定した温度が、あらかじめ設定された温度であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。この測定および判定は、連続して行われるもので良い。また、あらかじめ設定された温度とは、試験の条件とする衝突時間と衝突体３００の材質に応じた温度であり、例えば、図３や図４に示したような、実験を行った結果として得られた温度である。
温度測定部６００が測定した温度が、あらかじめ設定された温度ではない場合、加熱部４００が衝突体３００の温度を調整する（ステップＳ３）。具体的には、温度測定部６００が測定した温度が、あらかじめ設定された温度よりも低い場合、加熱部４００は衝突体３００を加熱する。一方、温度測定部６００が測定した温度が、あらかじめ設定された温度よりも高い場合、加熱部４００は衝突体３００を冷却する。そして、温度測定部６００はさらにステップＳ１の処理を行う。
一方、温度測定部６００が測定した温度が、あらかじめ設定された温度である場合、つまり、温度測定部６００が測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、衝突体クランプ５００は、衝突体３００を解放する（ステップＳ４）。これにより、解放された衝突体３００は、プレート２００に衝突する。
【００１７】
なお、図２に示した形態では、衝突体３００の周辺に加熱部４００を配置しているが、衝突体３００そのものが加熱部４００を有しているものであっても良い。また、衝突体３００そのものが温度測定部６００を有しているものであっても良い。また、衝突体３００そのものが加熱部４００および温度測定部６００を有しているものであっても良い。
【００１８】
このように、本形態においては、加熱部４００を用いて衝突体３００の衝突部分の温度を変化させることで、衝突体３００の硬度あるいは弾性率を変化させ、衝突体３００とプレート２００との衝突時間を連続的に調整する。これにより、試験仕様のＳＲＳに調整するにあたり、衝突時間を連続的に変更することが可能となり、調整時間を短縮することができるという効果を奏する。
（第３の実施の形態）
【００１９】
図６は、本発明の衝撃試験機の第３の実施の形態を示す図である。
本形態における衝撃試験機は図６に示すように、被試験機器となる電子機器１００が設置されたプレート２００と、衝突体３００と、加熱部４００と、衝突体クランプ５００と、温度測定部６００と、振動アーム８００を具備している。また、プレート支持部７１０が、プレート２００を支えている。
プレート２００は、試験仕様のＳＲＳで振動する。
衝突体３００は、振動アーム８００の一端に取り付けられている。本形態は、振動アーム８００の他端を揺動の支点として、衝突体３００を振り子式にプレート２００に衝突させる構成となっている。また、衝突体３００は、プレート２００を振動させるために、プレート２００に所定の速度で衝突する。また、衝突体３００は、自身の温度の変化に応じて、硬度または弾性率が変化する材質から構成される。
加熱部４００は、衝突体３００の温度を変化させる。加熱部４００は、衝突体３００の温度を変化させるために、衝突体３００を冷却することもできるし、加熱することもできる。
温度測定部６００は、衝突体３００の温度を測定する。また、温度測定部６００は、衝突体３００の、衝突体３００とプレート２００との衝突部分の温度を測定するものであっても良い。
衝突体クランプ５００は、衝突体３００を保持（把持）する。また、衝突体クランプ５００は、温度測定部６００が測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、衝突体３００を解放する。つまり、温度測定部６００が測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、衝突体３００は衝突体クランプ５００から離れ、振動アーム８００の他端を揺動の支点として、振り子式にプレート２００に衝突する。ここで、衝突体３００がプレート２００と衝突するときの速度は、図２に示した形態と同様に衝突体クランプ５００が衝突体３００を解放する高さを変えることにより調整することができる。これにより、本形態においても第１および第２の実施の形態と同じ効果を得ることができる。
（変形例）
【００２０】
なお、衝突体を加速するにあたり、上述したような重力を用いるだけでなく、外部から力を衝突体３００に付加し、初速を与えることも可能である。また、重力以外の加速手段、例えば、エア圧力や火薬等の爆発力により衝突体３００を所定の速度まで加速することも可能である。
【００２１】
本発明は、電子機器などの衝撃試験、特にＳＲＳ（衝撃応答スペクトラム）測定のような、試験仕様として衝撃応答の周波数が重要となる衝撃試験機に適用可能である。
【００２２】
上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）電子機器が設置されたプレートと、
前記プレートに衝突する衝突体と、
前記衝突体の温度を変化させる加熱部とを有する衝撃試験機。
（付記２）前記衝突体は、該衝突体の温度の変化に応じて、該衝突体の硬度または弾性率が変化する、付記１に記載の衝撃試験機。
（付記３）前記衝突体を保持する衝突体クランプと、
前記衝突体の温度を測定する温度測定部とを有し、
前記衝突体クランプは、前記温度測定部が測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、前記衝突体を解放し、
前記衝突体は、前記衝突体クランプから解放されると、重力を利用して前記プレートに衝突する、付記１または付記２に記載の衝撃試験機。
（付記４）前記温度測定部は、前記衝突体の、該衝突体と前記プレートとの衝突部分の温度を測定する、付記３に記載の衝撃試験機。
（付記５）前記衝突体は、前記加熱部と前記温度測定部とを有する、付記３または付記４に記載の衝撃試験機。
（付記６）前記衝突体は、前記温度測定部を有し、
前記加熱部は、前記衝突体の周辺に具備されている、付記３または付記４に記載の衝撃試験機。
衝撃試験機。
（付記７）前記衝突体は、前記加熱部を有し、
前記温度測定部は、前記衝突体の周辺に具備されている、付記３または付記４に記載の衝撃試験機。
（付記８）電子機器が設置されたプレートに衝突させる衝突体の温度を変化させる処理と、
前記衝突体の温度を測定する処理と、
前記測定した温度があらかじめ設定された温度となったとき、前記衝突体を前記プレートに衝突させる処理とを行う衝撃試験方法。
【符号の説明】
【００２３】
１００    電子機器
２００      プレート
３００    衝突体
４００    加熱部
５００    衝突体クランプ
６００    温度測定部
７００，７１０    プレート支持部
８００    振動アーム
【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】
0006459672.tif 000007
【図７】
0006459672.tif 000008