(57)【要約】【課題】ガイド機構での落下経路の規制による落下速度の低下を補償し、所望の落下速度で衝突面に落下、衝突させ、高精度で再現性の高い落下試験を行える落下試験装置を提供すること。供試体の落下中の姿勢変化を防止すること。落下姿勢を任意に設定でき、作業者の個人差や人為的な誤差の発生を防止すること。【解決手段】ガイド機構３８、把持機構１０、位置検出部（読取りセンサ２０、リニアスケール４４）、制御部（試験装置制御部６、リフター機構１２）を備える。ガイド機構は、把持機構の落下経路を規制し、把持機構は、ガイド機構で落下経路が規制されるとともに、解放可能に把持した供試体を落下中に解放し、供試体を自然落下させる。位置検出部は、落下中の供試体の位置情報を取得し、制御部は、位置検出部で取得された位置情報により把持機構の落下開始位置を制御する。【選択図】　　　　図３
2004045335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
落下経路を規制するガイド機構と、このガイド機構で落下経路が規制されて落下し、把持している供試体を落下中に解放する把持機構とを備えた落下試験装置において、
落下中の前記供試体の位置情報を取得する位置検出部と、
この位置検出部で落下中に取得された前記位置情報に基づいて前記把持機構の落下開始位置を補正して前記供試体の落下速度を所定の落下速度に制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする落下試験装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記位置検出部で取得された前記位置情報に基づいて前記供試体の解放開始位置を制御す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】
前記把持機構は、フィンガーと、応力付与手段と、ストッパー機構とからなるフィンガー機構を備えており、
前記フィンガーは開閉可能に支持され、
前記応力付与手段は前記フィンガーに開方向の応力を付与し、
前記ストッパー機構は前記供試体の把持時、前記応力付与手段の応力作用に対抗して前記フィンガーを閉状態に拘束し、
前記供試体の解放時、前記ストッパー機構による拘束を解除して前記応力により前記フィンガーを解放状態にすることを特徴とする請求項１又は２記載の落下試験装置。
【請求項４】
前記フィンガーに前記供試体を把持させるパッドを備えるとともに、該パッドが、内面層側に伸縮性の高い弾性体層、前記供試体に直接接触する表面層側に伸縮性の低い弾性体層を備えてな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】
供試体の落下姿勢を表す落下姿勢教示データを記憶する記憶手段を備え、前記制御部が前記記憶手段から前記落下姿勢教示データを読み出し、前記把持機構に把持された供試体を前記落下姿勢教示データで指定される落下姿勢に制御することを特徴とする請求項１記載の落下試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、携帯電話機やノートＰＣ等の携帯電子機器、その他各種の製品を測定対象（供試体）とし、自然落下試験（例えば、日本工業規格、環境試験方法−電気・電子−自然落下試験方法）における落下衝突時の衝撃測定等に用いられる落下試験装置に関し、特に、供試体の落下速度補正、供試体解放タイミングの最適化等を図り、再現性が高くかつ高精度な自然落下試験が行える落下試験装置に関する。
【０００２】
例えば、携帯電話機やノートＰＣ等の携帯電子機器にあっては、小型・軽量化、高機能化に加えて堅牢性が要求されている。各種機器に要求される堅牢性とは、その機器の通常使用上で想定される落下等に対し、その落下衝撃に対して十分な強度を保持しなければならないという製品が持つ条件である。落下衝撃に対する製品の強度は落下を想定した試験によって測定されるが、その試験は、例えば、製品に加速度センサや歪みゲージ等の衝撃検出用センサを貼り付け、人為的に当該製品を自由落下させ、落下衝突時にその製品に加わる加速度や応力を測定するものである。
【０００３】
この落下試験において、人が製品を落下させる場合には、製品を放す位置が一定にならず、製品の放し方で落下中の製品の姿勢が変化し、製品の衝突部分が一定にならない等、落下試験の測定データに作業者の個性が現れ、測定データのバラツキが大きいという問題点が指摘されている。製品を解放する位置を一定とすることができ、落下姿勢を一定に保つことができる落下試験装置が必要とされている。
【０００４】
本発明は、携帯電話機やノートＰＣ等の携帯電子機器、その他の製品の落下試験について、製品の落下速度を自然落下速度に制御するとともに、落下姿勢を安定化させることにより、再現性が高くかつ高精度な落下試験が行える落下試験装置に関する技術である。
【０００５】
【従来の技術】
従来、落下試験装置として、例えば、特開平９−３１８４８４号「落下試験装置」、特開２０００−５５７７８号「落下試験装置」、落下試験装置に関連する技術として、例えば、特開２００１−４３１６号「変位量計測装置及び落下式衝撃試験装置の変位量計測装置」、特開平１０−３３２５３８号「光コネクター用の機械的特性複合試験装置」がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−３１８４８４号「落下試験装置」、特開２０００−５５７７８号「落下試験装置」には、供試体を保持するとともに落下終了時に供試体の保持を解除する保持部と、その保持部の落下経路を規制するガイド機構とを備える構成が開示されており、係る構成では、供試体を保持した保持部を落下させ、落下終了時に供試体の保持を解除しているが、保持部がガイド機構の落下経路に規制されているので、保持部とガイド機構との間の摩擦抵抗を皆無にすることができない。このため、その摩擦抵抗が解放時の落下速度を自由落下速度より低下させ、これが測定データの誤差の原因となる。要するに、この種の落下試験装置では、落下姿勢を維持するために、落下速度が犠牲になっている。
【０００７】
また、従来の落下試験装置において、供試体の保持部ではエアーハンドやモータにより保持部を駆動して供試体を解放している。このような解放機構では、解放速度が遅く、しかも、特開平９−３１８４８４号「落下試験装置」、特開２０００−５５７７８号「落下試験装置」のように、供試体の保持部とガイド機構との間の摩擦抵抗により、把持機構の落下加速度が重力加速度よりも摩擦による反力の分だけ低下する。係る構造では、供試体に加わる重力加速度と把持機構の落下加速度との相違により、供試体の解放中に供試体とハンドやフィンガーとの間に作用する力により供試体の姿勢に変化が生じ、正確な落下試験を行えないばかりか、再現性が低下するおそれがある。
【０００８】
また、特開２０００−５５７７８号「落下試験装置」では、衝突受け板とフィンガーとの衝突を回避するため、衝突受け板にフィンガーを逃がすための切欠きを形成している。このような切欠きを形成した衝突受け板では、衝突面の面積が縮小しており、その分だけ衝突受け板の剛性を低下させ、床等に自由落下させた場合とは試験条件が異なり、正確な落下試験を行うことができない。
【０００９】
また、従来の落下試験装置では、供試体を解放可能に把持するフィンガーが金属等の素材で形成され、供試体と直接接触する先端部にゴム等の伸縮性の高い素材で形成されたパッドが取り付けられている。このパッドで供試体を把持すると、そのパッドの材質の伸縮性が高いほど、供試体が持つ自由曲面に密着するので、その曲面形状に倣ってパッドの接触面が変形し、パッドと供試体との接触面積が増加することになる。このような接触面積の増加は落下中に把持機構に把持されている供試体の把持状態を安定化させるものの、供試体の表面に溝等がある場合には、パッドがこの溝に挟まれる等、パッドと供試体とが密着してしまい、解放動作中に供試体の姿勢変化が起こり易くなる。
【００１０】
また、パッドに伸縮性の低い素材を使用した場合には、供試体側の曲面に倣い難く、把持状態が不安定になるため、落下中に供試体の把持状態が変化する原因となる。また、供試体の表面条件に応じた材質で複数種のパッドやフィンガーを用意し、落下試験の度にパッドやフィンガーを変更することは厄介である。
【００１１】
ところで、落下試験装置に関連する技術として、特開２００１−４３１６号「変位量計測装置及び落下式衝撃試験装置の変位量計測装置」では、重錘に移動体（供試体）を取り付けて落下させ、重錘の移動量をセンサーで計測するものであるが、係る技術は移動体における所定時間毎の変位量（速度）を算出し、その変位量の計測ないしその計測精度を高めたものにすぎない。
【００１２】
また、特開平１０−３３２５３８号「光コネクター用の機械的特性複合試験装置」では、衝撃試験を行う際に、試片の高さを自由に調節して落下させ、その高さ確認用の目盛りを備えるとともに、高さを調節して試片を固定することができるレバーを備えており、このような構成では、単に、調節されたレバーの高さを目盛りで確認できるにすぎない。
【００１３】
また、従来の落下試験装置では、落下試験を行う度に、作業者が供試体の落下姿勢を設定しなければならず、その設定に時間がかかる上、把持機構の把持で供試体の落下姿勢が設定されるので、落下姿勢が位置決めによって微妙にずれる等、その再現性が低いものであった。このため、同一の供試体について、同一の落下姿勢を設定する場合にも、作業者が異なると、位置決めの個人差により、姿勢条件が相違し、試験条件の再現性を低下させていた。
【００１４】
また、従来の落下試験装置では、落下試験による測定データとともに、供試体の機種名、落下姿勢等の試験条件データについて、試験者が記録しているため、試験者の人為的なミスで、測定データと試験条件とが不一致となり、後に測定データを解析する際に試験条件との対応関係が問題となることがあった。
【００１５】
そこで、本発明は、携帯電話機やノートＰＣ等の携帯電子機器、その他の製品を供試体とし、その落下衝突時の衝撃測定に用いる落下試験装置に関し、ガイド機構での落下経路の規制による落下速度の低下を補償し、所望の落下速度で衝突面に落下、衝突させ、高精度で再現性の高い落下試験を行える落下試験装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、供試体の落下中の姿勢変化を防止した落下試験装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、落下姿勢を任意に設定できるとともに、作業者の個人差や人為的な誤差の発生を防止した落下試験装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る落下試験装置について、各請求項に係る発明を作用とともに記載する。
【００１７】
本発明の落下試験装置において、請求項１に係る落下試験装置は、ガイド機構３８と、把持機構１０とを備えた落下試験装置であって、位置検出部（読取りセンサ２０、リニアスケール４４）と、制御部（試験装置制御部６及びリフター機構１２）とを備えたものである。ガイド機構は、把持機構の落下経路を規制し、把持機構は、ガイド機構で落下経路が規制されるとともに、解放可能に把持した供試体を落下中に解放し、供試体を自然落下させる。また、位置検出部は、落下中の前記供試体の位置情報を取得し、制御部は、位置検出部で取得された位置情報により把持機構の落下開始位置を補正して前記供試体の落下速度を所定の落下速度に制御する。この場合、制御部は、位置検出部で取得した位置情報に基づいて把持機構の落下開始位置を算出する演算処理手段（図７に示す処理を行う試験装置制御部６）、その落下開始位置の補正及び把持機構の昇降制御手段の一方のみ又は双方を含むものである。
【００１８】
「発明が解決しようとする課題」の欄で特開平９−３１８４８４号「落下試験装置」、特開２０００−５５７７８号「落下試験装置」を引用して既に説明したが、本発明の落下試験装置においても、供試体を把持した把持機構をガイド機構にガイドさせて落下させる構成を採用しているので、供試体の落下姿勢は把持機構の把持により設定される姿勢に維持できるものの、把持機構の落下がガイド機構の落下経路に規制を受け、把持機構とガイド機構との間の摩擦抵抗が落下速度を減速させ、供試体の解放時の落下速度が自由落下速度より低下する。即ち、落下姿勢を維持するために、落下速度が犠牲となり、しかも、把持機構とガイド機構との間の摩擦抵抗を皆無にすることができないため、衝突時（落下終了時）の落下速度を自由落下速度にすることができない。
【００１９】
この請求項１に係る落下試験装置は、係る不都合を解消するため、落下開始高さを補正して落下距離の調整により供試体の落下速度を補償している。即ち、本発明に係る落下試験装置において、位置検出部は、落下中の前記供試体の位置情報を取得する。ここで、「供試体の位置情報」とは、落下によって刻々と位置が変化する供試体の位置を表す情報である。
【００２０】
この位置検出部で取得された位置情報が制御部に入力され、制御部では、その位置情報に基づいて把持機構の落下開始位置を補正する。即ち、制御部では位置情報と時間情報との関係から、所望の落下速度を得るに必要な落下開始位置を算出し、その算出結果により、落下開始位置を補正する。この補正により、落下速度を所望の落下速度に制御することができる。即ち、ガイド機構で落下経路が規制されている把持機構の落下速度は、ガイド機構との摩擦抵抗により、その摩擦抵抗等の分だけ落下速度が低下することになるが、落下開始位置を補正することにより、摩擦抵抗による損失分が補償されて所望の落下速度に制御することができる。例えば、解放時の落下速度を自由落下速度に一致させることができる。しかも、係る制御では、把持機構とガイド機構との摩擦による落下速度ロスが自動的に補正されることになるので、ガイド機構で落下経路の規制を受ける落下試験装置において、経年変化による把持機構とガイド機構との摩擦抵抗の増加等の影響を受けることはなく、自由落下速度等、所望の落下速度を維持することができ、高精度で再現性の高い落下試験を行うことができる。
【００２１】
本発明の落下試験装置において、請求項２に係る落下試験装置は、請求項１に係る落下試験装置が把持機構の落下開始位置の制御であるのに対し、落下中における供試体の解放開始位置を制御するものである。即ち、請求項１に係る落下試験装置において、制御部（試験装置制御部６）は、落下中の供試体の位置情報に基づいて前記把持機構の解放開始位置を制御するというものである。
【００２２】
この種の落下試験装置では、衝突前に供試体を解放して自由落下状態に移行させるが、落下中に把持機構が供試体を解放したとき、供試体の姿勢が変化するおそれがある。供試体の解放動作が衝突直前に完了することが落下姿勢を維持する上で望ましいが、供試体落下速度を自然落下速度に高めるために落下開始高さが補正されると、衝突直前より前に解放動作が完了する場合がある。即ち、供試体の自由落下期間が長くなると、その落下期間で落下姿勢に変化が生じ、又は生じ易くなる。しかも、供試体速度が自然落下速度に高められる程、解放後の供試体の落下姿勢に変化が生じ易くなる。このような不都合を回避するには、衝突直前に供試体の解放動作を完了することが必要である。
【００２３】
そこで、本発明の落下試験装置では、位置検出部で取得された落下中の供試体の位置情報に基づいて前記把持機構の解放開始位置を制御することにより、供試体の解放を落下終了直前に設定したものである。解放開始位置を制御する結果、落下終了直前（衝突直前）に供試体の解放を完了させることができるので、落下高さ位置を制御して供試体速度を自由落下速度に到達させても、供試体の落下姿勢に変化を生じさせることがなく、安定した再現性の高い落下姿勢を実現できる。
【００２４】
また、この場合、位置検出部で取得された位置情報から落下中の供試体の位置を知ることができるので、供試体の解放開始位置を任意に設定でき、所望の高さで供試体の解放や、衝撃波形の取り込みを開始することも可能である。
【００２５】
また、把持機構の落下終了直前に、供試体の解放動作を完了できるので、供試体を把持した状態での把持機構の落下距離を最大限長くとることができる。そのため、落下速度が十分に増加した時点で供試体を解放できる。落下姿勢を安定させた状態で把持機構から供試体を分離させることも可能になる。
【００２６】
本発明の落下試験装置において、請求項３に係る落下試験装置では、把持機構が落下中の供試体の解放動作を高速化したフィンガー機構（１８）を備えたものである。即ち、請求項１又は２に係る落下試験装置において、前記把持機構は、フィンガー（４０、４２）と、応力付与手段（開放バネ７４）と、ストッパー機構（７５）とからなるフィンガー機構（１８）を備えている。前記フィンガーは開閉可能に支持され、前記応力付与手段は前記フィンガーに開方向の応力を付与し、前記ストッパー機構は前記供試体の把持時、前記応力付与手段の応力作用に対抗して前記フィンガーを閉状態に拘束する。そして、この把持機構では、供試体の解放時、前記ストッパー機構の拘束を解除して前記応力により前記フィンガーを開状態にする。
【００２７】
ところで、落下中の把持機構から供試体を解放する際、把持機構とガイド機構との間には摩擦による速度ロスが生じ、把持機構の落下加速度と供試体の重力加速度との間に速度差が生じている。把持機構側の解放動作が遅いと、把持機構側の落下加速度と供試体の落下加速度の差により、供試体の落下姿勢に変化を生じさせるおそれがある。
【００２８】
そこで、この落下試験装置では、供試体を把持するフィンガーに応力付与手段で開方向に引っ張り応力等の応力を作用させてストッパー機構でフィンガーを拘束し、解放開始位置でそのストッパー機構によるフィンガーの拘束を解除すると、応力が付与されているフィンガーはその応力によって開状態に移行し、供試体が瞬時に解放される。従って、供試体の落下速度を自然落下速度に到達させても、フィンガー機構によって把持機構の解放動作が高速化されてフィンガーから供試体が離れる時間が短縮される結果、落下姿勢の変化を防止できる。
【００２９】
本発明の落下試験装置において、請求項４に係る落下試験装置では、供試体を把持するフィンガーの把持部（４３）と供試体（１６）との離脱を高速化したものである。即ち、前記フィンガーに前記供試体を把持させるパッド（４５）を備えるとともに、該パッドが、内面層側に伸縮性の高い弾性体層（１００）前記供試体に直接接触する表面層側に伸縮性の低い弾性体層（１０２）を備えたものである。
【００３０】
このような構成とすれば、パッドの内面層が持つ豊かな伸縮性が供試体を所望の姿勢で把持し、その姿勢での把持が容易になるとともに、供試体と接触する表面が内部層より伸縮性の低い弾性体層で形成されているので、表面に凹凸部を持つ供試体を把持した場合でも、その凹凸部に表面の弾性体層が食い込むことがなく、解放時、弾性体層と供試体との離脱を瞬時に行うことができる。しかも、供試体の外面の形状条件に影響されることなく、供試体の把持を安定した把持状態に維持できるとともに、フィンガーの把持部と供試体との離脱が高速化されるので、供試体の落下姿勢に変化を生じることがない。従って、供試体の落下速度を自然落下速度に到達させても、供試体の落下姿勢に変化を生じさせることがない。
【００３１】
本発明の落下試験装置において、請求項５に係る落下試験装置は、供試体の落下姿勢を表す落下姿勢教示データを記憶する記憶手段（試験装置制御部６）を備え、前記制御部が前記記憶手段から前記落下姿勢教示データを読み出し、前記把持機構に把持された供試体を前記落下姿勢教示データで指定される落下姿勢に制御するものであり、係る構成は落下姿勢の教示システムを構成している。ここで、落下姿勢教示データは、把持機構に設定すべき供試体の落下姿勢を表すデータであり、係る落下姿勢教示データは把持機構を通じて実際の落下試験で得られるデータの他、落下姿勢を表す仮想データで構成することができる。
【００３２】
このような落下姿勢教示データを作成して記憶手段に記憶させておけば、この落下教示データを読み出し、把持機構にその教示データに係る落下姿勢に供試体を容易に設定でき、姿勢設定の手数を省き、設定時間を短縮できる。そして、落下姿勢教示データを使用すれば、同一の落下姿勢を取ることができ、作業者の人的誤差の発生を回避できる等、再現性の高い落下試験を行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１に、落下試験装置の全体構成の概要を示す。この落下試験装置１は、落下試験に必要な各種の試験条件を入力するために用いられる試験条件入力部２と、落下姿勢の教示システムの教示データ入力部であるティーチングボックス４と、落下試験の各種処理を実行する試験装置制御部６と、各種データやエラー発生等の表示に用いられる表示部８と、供試体１６（図３）の把持、供試体１６を把持した状態での落下等に用いられる把持機構１０と、把持機構１０の昇降に用いられるリフター機構１２と、測定データの整理・蓄積等の各種処理を行う測定データ処理部１４とを備えている。
【００３４】
試験条件入力部２は、キーボードやフレキシブルディスク等の記憶装置からのデータ入力部等、各種のデータ入力手段を包含するものであり、この試験条件入力部２により、携帯電話機やノートＰＣ等の携帯電子機器、その他の製品を測定対象とする供試体１６（図３）について、例えば、機種名、落下姿勢名称、落下高さ、落下回数等の試験条件データが試験装置制御部６に入力される。この試験条件データにおいて、「落下姿勢名称」とは、供試体１６の落下姿勢を峻別するために付された名称であり、また、「落下高さ」とは、請求項１に係る本発明の落下試験装置における、落下開始位置、補正された落下開始位置である。
【００３５】
ティーチングボックス４は、落下試験に関する教示データを試験装置制御部６に入力するための手段であって、試験条件入力部２、試験装置制御部６、表示部８、把持機構１０、リフター機構１２、測定データ処理部１４とともに教示システムを構成する。このティーチングボックス４は、試験条件入力部２と同様に試験装置制御部６に対する入力手段であるが、試験条件入力部２が試験条件データの設定に用いられるのに対し、ティーチングボックス４は、供試体１６の把持機構１０による把持形態や、リフター機構１２による上昇処理等の各種試験条件の教示を行い、その教示データが設定されたとき、作業者に代わって落下試験の処理を自動化するものである。
【００３６】
試験装置制御部６は、例えば、コンピュータで構成され、各種データを記憶する記憶手段としてＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えており、試験条件入力部２からの試験条件データ、ティーチングボックス４からの教示データ、落下中の供試体１６の位置情報を受け、表示部８への表示、把持機構１０の供試体１６の把持又はその解除、リフター機構１２の昇降制御、測定データ処理部１４の測定データ処理等、落下試験に必要な各種の制御を行い、各制御を統括する。
【００３７】表示部８は、試験条件入力部２から入力された試験条件データ、ティーチングボックス４から入力された教示データ、設定された供試体１６の姿勢等を表示する手段であって、映像表示手段、音声による警告を行うインジケータ等を包含するものである。
【００３８】
把持機構１０は、供試体１６を把持するとともに、把持した供試体１６とともにガイド機構３８（図３）に落下経路が規制、ガイドされて落下する手段であって、供試体１６の把持、その解除が試験装置制御部６から指示される。この把持機構１０は、例えば、図２に示すように、供試体１６の把持及びその解除を行うフィンガー機構１８と、落下中の供試体１６の位置情報を取得する位置検出部を構成する読取りセンサ２０を備えている。ここで、落下中の供試体１６の位置情報とは、課題解決の手段の項で述べた通り、把持手段とともに落下する供試体１６の落下中の位置及び位置的変化を表す情報であり、係る情報を以て単位時間当たりの位置の変化（落下速度）、加速度、解放位置の落下速度、解放位置の落下速度を自由落下速度にする場合の落下開始位置、解放開始位置等を算出する基礎情報である。
【００３９】
フィンガー機構１８はフィンガー駆動機構２２及びアクチュエータ２４を備えている。アクチュエータ２４は、供試体１６の把持、その解除の機械的操作をフィンガーに行わせる手段であって、その把持操作又はその解除操作はフィンガー駆動機構２２からの駆動出力によって行われる。
【００４０】
リフター機構１２は、把持機構１０をロック状態に維持して昇降させる手段であって、例えば、図２に示すように、モータドライバ２６、ロータリーエンコーダ２８及びロック機構３０で構成されている。モータドライバ２６は把持機構１０を昇降させるための駆動力を得るモータを駆動する手段であり、また、ロータリーエンコーダ２８はリフター機構１２の移動検出手段であって、例えば、駆動モータの回転軸、駆動ローラ５４又は従動ローラ５６（図４）に取り付けられてその回転を符号化、即ち、パルス信号に変換し、リフター機構１２の昇降移動量を検出する。また、ロック機構３０は、リフター機構１２に把持機構１０を拘束し、その拘束を解除する手段である。
【００４１】また、測定データ処理部１４は、供試体１６に取り付けられる衝撃検出用センサからの衝撃検出信号、後述する衝突受け台に設置される反力検出器からの反力検出信号等の各種検出信号について、その増幅、ＡＤ変換、求めるべき物理量への変換等を行い、試験結果を算出するものであって、その結果の蓄積、記録や表示データの処理を行う。
【００４２】
そして、この落下試験装置１は、例えば、図３及び図４に示すように構成され、図３はその概略的正面図、図４はその概略的右側面図である。この落下試験装置１には、ベース３２上に平行にガイド３４、３６が垂直方向に立設されて把持機構１０の安定した落下運動をガイドするガイド機構３８が構成され、このガイド機構３８には、該ガイド機構３８で落下経路が規制されている把持機構１０が落下及び昇降可能に設置されているとともに、把持機構１０を昇降させて落下開始位置を設定する手段としてリフター機構１２が設置されている。把持機構１０には、携帯電話機等の測定対象としての供試体１６を把持する一対のフィンガー４０、４２が備えられ、リフター機構１２の下面側にはロック機構３０が備えられ、このロック機構３０に落下前、把持機構１０が連結されて拘束され、落下時、リフター機構１２から把持機構１０が切り離される。この落下試験装置１において、Ｈｉｎｓｔｒｕｃｔは把持機構１０の指示落下高さであって、例えば、自由落下相当にオフセットを設定し、０．５〜２．０ｍ程度に設定され、Ｈｏｐｅｎはフィンガー解放完了時の高さ、Ｌｔｉｅｄは供試体１６の拘束落下距離を示す。
【００４３】
ガイド３４側には、把持機構１０の位置を測定するためのリニアスケール４４が配置され、このリニアスケール４４から落下中の把持機構１０の位置情報を取得する読取りセンサ２０が把持機構１０側に設置されている。即ち、読取りセンサ２０及びリニアスケール４４は、落下中の把持機構１０の位置情報を取得する位置検出部を例示したものである。リニアスケール４４には垂直方向と直交方向に目盛りがスリットによって形成され、把持機構１０の落下中にリニアスケール４４上を把持機構１０とともに読取りセンサ２０が移動するので、把持機構１０とともに落下する供試体１６の落下中の位置（高さ）を表すスリットが読取りセンサ２０に読み取られ、落下中の供試体１６の位置情報が読取りセンサ２０からパルス信号として出力される。このパルス信号を横軸に時間〔ｍｓ〕、縦軸に電圧〔Ｖ〕をとって表すと、例えば、図５に示すように、落下中の供試体１６の落下速度が時間の経過とともに増加し、その結果、パルス信号の時間間隔が狭まっている。このパルス数を計数すれば、供試体１６の落下量〔ｍ〕を知ることができ、この落下量〔ｍ〕は、
落下量〔ｍ〕＝パルス数×スリット間隔〔ｍ〕　　　・・・（１）
により、パルス数から換算でき、この結果、供試体１６の落下について、例えば、図６に示すように、落下時間〔ｓ〕と落下量〔ｍ〕との関係を得ることができる。この場合、他の方法としては、ガイド機構３８のガイド３４、３６上をガイドローラが転がって把持機構１０が落下する構成とすれば、そのガイドローラの回転数を検出する位置情報検出部を備えることにより、検出された回転数を供試体１６の落下量に変換することができる。
【００４４】
このように、供試体１６を解放可能に保持する把持機構１０、把持機構１０を自然落下に近い状態で落下させ、その落下をガイドするガイド機構３８を備えるとともに、供試体１６の落下中の位置を検出する位置検出部として読取りセンサ２０及びリニアスケール４４を備えており、読取りセンサ２０及びリニアスケール４４は落下中の把持機構１０の位置を検出する位置検出部を構成しているので、落下中の把持機構１０、供試体１６の位置情報を容易に知ることができる。しかも、その位置と時間との関係を表す落下情報に基づき、把持機構１０の落下開始高さや任意の高さで試験装置制御部６に対して供試体１６の解放を指示することができ、その落下開始高さや解放位置を容易に制御することができる。また、衝突時の衝撃波形等の測定データの取込みタイミングについても、読取りセンサ２０からの位置情報を測定データのトリガー信号に利用することができる。従って、係る落下試験装置によれば、高精度で再現性の高い落下試験を行うことができる。
【００４５】
また、ベース３２には、落下する把持機構１０を受け止め、衝撃による損傷から把持機構１０を防護する防護手段として一対の緩衝ストッパー４６、４８が設置され、緩衝ストッパー４６、４８には所望の緩衝力を得るためスプリング５０が設けられている。
【００４６】
また、リフター機構１２には、その背面側に昇降機構５２が設置され、この昇降機構５２は、例えば、駆動ローラ５４と、従動ローラ５６との間にベルト５８を懸け回したものであって、このベルト５８の一点に設定された固定部６０にリフター機構１２が固定されている。駆動ローラ５４には、図示しないモータから回転力が加えられる。ベルト５８の回転により、リフター機構１２を昇降させることができ、把持機構１０に対して任意の落下開始位置が設定される。この場合、リフター機構１２の移動量はロータリーエンコーダ２８で検出される。
【００４７】
この落下試験装置を用いた落下試験では、リフター機構１２に把持機構１０をロック機構３０で拘束するとともに、把持機構１０のフィンガー４０、４２に供試体１６を把持させ、把持機構１０を所定の落下開始位置に設定した後、把持機構１０とともに供試体１６を落下させ、所定の解放開始位置に到達したとき、落下中の把持機構１０のフィンガー４０、４２の把持を解除すると、供試体１６は解放されて落下し、所定の衝突面に衝突させることができる。
【００４８】
この落下試験装置において、把持機構１０はガイド機構３８のガイド３４、３６によって落下経路が規制されており、ガイド３４、３６と図示しないガイドローラとの接触による摩擦抵抗が存在する。このため、供試体１６が把持機構１０に拘束されている間の落下加速度は、自由落下時の供試体１６の重力加速度よりも小さくなり、ガイド機構３８と把持機構１０との間に存在する摩擦抵抗を無視することができない。このような摩擦抵抗による落下速度の減速を無視して設定した落下高さから供試体１６を落下させると、供試体１６の衝突時の落下速度は、自由落下時の衝突速度よりも低い値になることは既に述べた通りである。
【００４９】
この速度補償として、把持機構１０の落下開始高さを補正して高くすれば、その高さ補正の分だけ、供試体１６の衝突時の落下速度を制御して速めさせることができ、その高さ補正により、供試体１６の衝突時の落下速度を所望の落下速度、例えば、自由落下速度に到達させることができる。そこで、この落下試験装置１において、位置情報を取得する位置検出部を構成する読取りセンサ２０、リニアスケール４４で得た位置情報を基礎データとして把持機構１０の落下開始高さを算出し、その高さにリフター機構１２を制御する試験装置制御部６、把持機構１０を昇降させるリフター機構１２等によって速度補償システムが構成されており、ガイド機構３８と把持機構１０との落下経路の規制、摩擦による落下速度ロスを落下開始高さ補正により補償している。
【００５０】
この場合、把持機構１０の落下中にリニアスケール４４から供試体１６の落下位置を読取りセンサ２０で読み取り、読取りセンサ２０には供試体１６の位置情報として落下位置が検出される。この落下位置は供試体１６の落下量を示し、この落下量と落下時間との関係を容易に知ることができる。これらの位置情報、時間情報から、供試体１６の落下中の速度（＝落下速度）が得られ、その速度に微分演算処理を行うことで、容易に供試体１６の落下加速度を算出することができる。そこで、供試体１６の解放時の落下速度及び落下加速度を用いることにより、把持機構１０の落下開始高さの補正を行えば、供試体１６の解放時の落下速度を自然落下速度に常に一致させることができる。
【００５１】
落下試験を繰り返し行うと、把持機構１０やガイド機構３８が磨耗することにより両者間の摩擦係数が変化し、その変化が供試体１６の落下速度に影響を与え、自然落下速度や指定の落下速度で落下させることができなくなることが予想されるが、落下試験毎に、位置情報及び時間情報に基づいて最新の落下加速度を算出し、把持機構１０の落下開始高さの補正を行えば、ガイド機構３８と把持機構１０との摩擦条件の経年変化を吸収して供試体１６の解放時の落下速度を自然落下速度に常に一致させることができる等、理想的な落下試験を行うことができる。
【００５２】
ところで、このように把持機構１０の落下開始高さを補正すると、供試体１６の解放位置が変化することになる。例えば、固定されたセンサを用いた従来の落下試験装置では、固定センサで供試体１６が予め設定された高さに到達したか否かを検出し、その検出に基づいて供試体の解放を指示するため、常に最も高い落下高さの条件に合わせて固定センサを設置してフィンガー解放を行うこととなり、低い落下高さでの試験では、衝突面又は、衝突面より上部に把持機構の緩衝ストッパーがある場合、緩衝ストッパーと把持機構とが衝突直前まで供試体１６を拘束することが望ましいが、必要以上に高い位置で供試体１６を解放することになる。供試体１６を高い位置で解放すると、フィンガー４０、４２から解放する際に落下姿勢が変化する原因になる。
【００５３】
この落下試験装置１では、位置情報を取得する手段である読取りセンサ２０、リニアスケール４４、把持機構１０の解放制御をする試験装置制御部６等により解放位置制御システムが構成されているので、把持機構１０の落下開始高さを任意に設定し、又はその高さを制御することによる供試体１６の解放位置の変動を防止し、その最適化が図られている。即ち、読取りセンサ２０で取得された供試体１６の位置情報から、供試体１６の解放開始位置が制御され、衝突面に衝突直前に供試体１６が解放され、供試体１６の落下姿勢の変化を防止できる。この実施の形態では、把持機構１０が緩衝ストッパー４６、４８に衝突する直前に、供試体１６の解放動作を終了させることができるので、供試体１６を把持して把持機構１０を落下させる距離を最大限長くとることができ、供試体１６の落下速度が十分に増加した時点で供試体１６を解放することができ、把持機構１０から分離した供試体１６の落下姿勢を安定化させることができる。
【００５４】
これら把持機構１０の落下高さ補正処理及び供試体１６の解放高さ補正処理は例えば、図７に示すフローチャートの手順により容易に行うことができる。この場合、係る処理において、各種演算処理は試験装置制御部６によって行えるが、他の演算処理手段で行ってもよく、試験装置制御部６の演算処理に限定されるものではない。演算結果を試験条件入力部２から試験装置制御部６に入力し、リフター機構１２、ロック機構３０の制御や把持機構１０のフィンガー機構１８、ストッパー機構７５（図１０）等の制御を行うことができる。そこで、ステップＳ１では、読取りセンサ２０に取得されたパルス信号を、式（１）　を用いて時間と落下量との関係に換算する。ステップＳ２では、得られた時間と落下量との関係から、数値微分を２回繰り返し、時間と加速度との関係を得る。ステップＳ３では、得られた時間と加速度との関係から、最小二乗法を用いて拘束落下加速度Ａｔｉｅｄを得る。
【００５５】
ステップＳ４では、指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔ（図３に記載）及びフィンガー解放完了時の高さＨｏｐｅｎ（図３に記載）を用いて拘束落下距離Ｌｔｉｅｄを算出する。この拘束落下距離Ｌｔｉｅｄ（図３に記載）は、
Ｌｔｉｅｄ＝Ｈｉｎｓｔｒｕｃｔ−Ｈｏｐｅｎ　　　　　　・・・（２）
から算出される。ただし、式（２）　において、指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔはユーザーが指定する自由落下高さであり、フィンガー解放完了時の高さＨｏｐｅｎは、例えば、緩衝受け台高さに若干のマージンを加えた値で、装置仕様から既知である。
【００５６】
ステップＳ５では、ステップＳ３で求められた拘束落下加速度Ａｔｉｅｄ、ステップＳ４で求められた拘束落下距離Ｌｔｉｅｄ、重力加速度Ｇを用いて落下補正高さΔＨを算出する。この落下補正高さΔＨは、
【００５７】
【数１】
2004045335.tif 000003
【００５８】
で算出される。
【００５９】
ところで、落下試験では、供試体１６を把持した状態での把持機構１０の緩衝ストッパー４６、４８への衝突や、把持機構１０に拘束された状態での供試体１６の衝突受け板１２４（図１９）への衝突を回避することが必要である。このような試験の失敗を防止するには、供試体１６が拘束落下距離Ｌｔｉｅｄに到達したとき、供試体１６を確実に解放させることが不可欠である。この供試体１６が把持機構１０のフィンガー４０、４２に把持されて拘束されているときの拘束落下加速度Ａｔｉｅｄから、供試体１６が落下して拘束落下距離Ｌｔｉｅｄに到達するに要する時間は
【００６０】
【数２】
2004045335.tif 000004
【００６１】
となるから、試験装置制御部６から把持機構１０に対してフィンガー４０、４２の解放を指示してから、供試体１６が確実に解放されるまでに要する時間をＴｏｐｅｎとすると、供試体１６が拘束落下距離Ｌｔｉｅｄだけ落下したときに、確実に供試体１６を解放するには、距離Ｌｏｐｅｎに供試体１６が到達したときに、把持機構１０へフィンガー４０、４２の解放を指示することが必要である。
【００６２】
そこで、ステップＳ６では、ステップＳ３で求められた拘束落下加速度Ａｔｉｅｄ、ステップＳ４で求められた拘束落下距離Ｌｔｉｅｄ、フィンガー解放に必要な時間Ｔｏｐｅｎを用いてフィンガー解放動作中に移動する距離Ｌｏｐｅｎを算出する。この距離Ｌｏｐｅｎは、
【００６３】
【数３】
2004045335.tif 000005
【００６４】
から算出される。なお、フィンガー解放に必要な時間Ｔｏｐｅｎは、図８及び図９を参照して後述する。
【００６５】
また、ステップＳ７では、ステップＳ４で算出された拘束落下距離ＬｔｉｅｄとステップＳ６で算出された距離Ｌｏｐｅｎとを用いることにより、フィンガー解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒが算出される。このフィンガー解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒは、
Ｈｆｉｎｇｅｒ＝Ｌｔｉｅｄ−Ｌｏｐｅｎ　　　　　　　・・・（５）
から算出される。
【００６６】
そして、ステップＳ８では、ステップＳ５で算出された落下補正高さΔＨと、ステップＳ７で算出されたフィンガー解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒとを試験条件データとして試験装置制御部６の記憶手段に記憶する。
【００６７】
把持機構１０には、例えば、図８の（Ａ）に示すように、フィンガー４０、４２を回転させる回転駆動部５９が備えられ、この回転駆動部５９に取り付けられたフィンガー４０、４２に供試体１６が把持される。そして、図８の（Ｂ）に示すように、フィンガー４０、４２を左右に開くことにより、供試体１６がフィンガー４０、４２から解放される。このようなフィンガー４０、４２の把持及び解放動作において、その解放に要する時間を計測するには、例えば、把持状態から解放状態に移行する段階で、フィンガー４２に生じる動歪を利用することができる。この場合、図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一方のフィンガー４２に歪ゲージ６２が貼り付けられており、歪ゲージ６２には動歪の変化を表す電気信号が得られる。そこで、例えば、図９の（Ａ）に示すように、解放指示信号が付与された時点ｔ１　から、歪ゲージ６２の出力が低レベル（Ｌ）から高レベル（Ｈ）に到達した時点ｔ２　までの時間がフィンガー４０、４２の解放に要する時間Ｔｏｐｅｎである。この時間Ｔｏｐｅｎを、図７のフローチャートにおけるステップＳ６の演算に使用すれば、フィンガー４０、４２の解放動作中に移動する距離Ｌｏｐｅｎを正確に算出することができ、フィンガー４０、４２の解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒを正確に算出できる。
【００６８】
そして、これらフィンガー４０、４２を開閉するフィンガー機構１８において、フィンガー解放に必要な時間Ｔｏｐｅｎを短縮するには、フィンガー機構１８の解放動作を高速化することが必要である。例えば、図１０に示すように、把持機構１０において、フィンガー機構１８には、供試体１６を把持する一対のフィンガー４０、４２が備えられているとともに、各フィンガー４０、４２を独立して水平方向（矢印ｍで示す方向）に移動させるとともに、一対の支持軸６６を中心に回動させるフィンガー駆動機構２２がフィンガー４０、４２毎に備えられ、各フィンガー駆動機構２２及びフィンガー４０、４２は左右対称に構成されている。各フィンガー４０、４２はフィンガー駆動機構２２により独立して水平方向に移動し、その移動によって各フィンガー４０、４２の間隔が供試体１６における把持すべき部分の幅に対応し、供試体１６を的確に把持することができる。各フィンガー４０、４２の先端対向面側には供試体１６を把持する把持部４３が設けられ、この把持部４３には供試体１６を確実に保持するとともに、解放時、供試体１６から容易に離脱可能なパッド４５が取り付けられている。
【００６９】
各フィンガー駆動機構２２に設置された各フレーム６４には支持軸６６に各フィンガー４０、４２の基端部６８（図１１）側を支持させて各フィンガー４０、４２が回動可能に取り付けられており、各フィンガー４０、４２は、矢印ｎで示す方向に開閉する、例えば、９０度の回動範囲を持っており、供試体１６の解放時、水平状態となる。各フィンガー４０、４２の先端部側と把持機構１０に取り付けられたバネ固定部７２との間には、開放方向に応力を付与する応力付与手段として開放バネ７４が取り付けられている。供試体１６を把持する際、開放バネ７４から最も大きな張力ｆがバネ固定部７２とフィンガー４０、４２との間に作用するように設定されている。また、各フィンガー４０、４２の基端部６８側にはフィンガー４０、４２の把持状態を保持して各フィンガー４０、４２の回動を阻止するストッパー機構７５が備えられている。
【００７０】
このようにフィンガー４０、４２に開放バネ７４で開放方向の応力を作用させ、ストッパー機構７５を備えたフィンガー機構１８によれば、図１０に示すように、供試体１６を把持したフィンガー４０、４２に対し、開放バネ７４のバネ特性により最も大きい張力ｆを作用させるとともに、その供試体１６の把持状態がストッパー機構７５によって維持、拘束されるが、供試体１６の解放時、各フィンガー４０、４２は開放バネ７４の張力ｆによって矢印ｎで示す方向に高速で回動させ、供試体１６を解放するので、供試体１６の解放動作を高速化することができる。
【００７１】
このフィンガー機構１８において、ストッパー機構７５は供試体１６を把持したフィンガー４０、４２からの解放を阻止する手段であって、例えば、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各フィンガー４０、４２の基端部６８の側部には、係止面７６を持つ扇状の係止部７８が突設されており、この係止部７８を係止するストッパーローラ８０を一端側に備えたストッパーレバー８２がフレーム６４上に立設された支持軸８４に回動可能に支持されている。ストッパーレバー８２の他端部とフレーム６４との間には、復元バネ８６が取り付けられているとともに、軸８８で回動可能に取り付けられた連結片９０には、フレーム６４に固定されたアクチュエータ２４のプランジャ９２が連結されている。即ち、ストッパーレバー８２、連結片９０及びプランジャ９２によってリンク機構が構成されている。
【００７２】
また、フレーム６４には、拘束時のストッパーローラ８０の固定位置を調整する手段として、ストッパーレバー８２の位置を調整するストッパーローラ止め９６が設けられている。このストッパーローラ止め９６の突出量は、フレーム６４上に取り付けられている調整機構９８によって調整される。ストッパーローラ止め９６の突出量は、フィンガー４０、４２の係止部７８とストッパーローラ８０との係止状態に直接影響を与える。そこで、ストッパーローラ止め９６の突出量を調整してフィンガー４０、４２の解放タイミングを同期化することができ、この結果、解放される供試体１６の落下姿勢の変化を防止できる。
【００７３】
このようなフィンガー機構１８を用いれば、供試体１６の大きさに合わせてフィンガー駆動機構２２によってフィンガー４０、４２を独立して水平移動させることで間隔調整を行うことにより、供試体１６の大きさに合わせて把持することができる。この場合、フィンガー駆動機構１８と一体となったバネ固定部７２と、フィンガー４０、４２との間には、開放バネ７４より張力ｆが作用し、供試体１６の把持状態で最大となる張力ｆがフィンガー４０又はフィンガー４２とバネ固定部７２との間に作用している。このとき、フィンガー４０、４２はストッパー機構７５によって回動が阻止されている。この場合、ストッパー機構７５のアクチュエータ２４のプランジャ９２が突出状態であり、ストッパーレバー８２が連結片９０を介して反時計方向に回動した状態で固定される。このとき、図１１の（Ａ）に示すように、ストッパーローラ８０にフィンガー４０、４２の係止部７８の係止面７６が係止され、フィンガー４０、４２は供試体１６を把持した状態で維持される。
【００７４】
そして、解放動作では、解放指令を受けてアクチュエータ２４のプランジャ９２が後退すると、図１１の（Ｂ）に示すように、復元バネ８６は矢印ａで示す方向に伸長するとともに、ストッパーレバー８２が矢印ｂの方向に回動する。この回動によってストッパーローラ８０からフィンガー４０、４２の係止部７８が外れ、各フィンガー４０、４２が開放バネ７４の復元作用で矢印ｃに示すように回動し、且つ、その回動が高速化されるので、把持していた供試体１６がフィンガー４０、４２から瞬時に解放される。解放時、開放バネ７４がバネ固定部７２側に退避状態となるとともに、解放状態にあるフィンガー４０、４２は、図１０に示すように、把持状態の位置（Ｑ）から二点鎖線で示すように水平状態の位置（Ｒ）に瞬時に移行する。
【００７５】
また、解放状態に移行したフィンガー４０、４２は、手動で把持状態の位置に戻すと、復元バネ８６の復元作用によってストッパーレバー８２が把持位置に復帰し、ストッパーローラ８０と係止部７８とが係止されてフィンガー４０、４２が支持され、把持位置で固定されることになる。ストッパーローラ８０の固定位置は、ストッパーローラ止め９６の突出量を加減することで任意に調整される。
【００７６】
このようにフィンガー機構１８を構成すれば、解放時、開放バネ７４の張力ｆによって各フィンガー４０、４２を高速で回動させ、その結果、供試体１６の解放動作を高速化することができ、フィンガー解放に必要な時間Ｔｏｐｅｎを短縮することができる。しかも、フィンガー４０、４２を大きく開くことができるので、例えば、図１２に示すように、把持機構１０の回転駆動部５９を回転させて落下させる場合にも、供試体１６の通過範囲からフィンガー４０、４２を退避させることができる。このため、例えば、特開２０００−５５７７８号「落下試験装置」のように、供試体１６を衝突させる衝突受け板１２４｛図１９（Ｅ）｝側にフィンガー４０、４２の衝突回避対策をする必要がない。衝突受け板１２４に切欠きを設ける等、衝突受け板１２４側の剛性を低下させることもない。このため、衝突受け板１２４の剛性を低下させないので、衝突時の衝撃を正確に把握することができる。
【００７７】
ところで、把持機構１０とガイド機構３８との間に摩擦抵抗が存在すると、把持機構１０の落下加速度が重力加速度よりも摩擦による反力の分だけ低下することになるが、このような場合、例えば、エアーハンドやモータによりフィンガー駆動で供試体１６を解放する構造とした場合には、その動作速度が遅くなるので、供試体１６に加わる重力加速度と把持機構１０の落下加速度の相違が生じ、供試体１６の解放時、供試体１６とフィンガー４０、４２との間に作用する力により落下姿勢を変化させるおそれが従来の落下試験装置に存在していたが、本発明に係るフィンガー機構１８では、解放時の動作速度が速く、供試体１６に加わる重力加速度と把持機構１０の落下加速度の相違はなく、落下姿勢を変化させることがなく、高い安定性を実現することができる。落下姿勢の安定化により、各種の落下姿勢を設定することができ、多種の角度からの落下試験を実施し、例えば、どの向きから落下させたときに最も衝撃強度が弱いか等も検証することができ、多様な落下試験を実施することができる。
【００７８】
また、フィンガー機構１８において、供試体１６の落下姿勢を安定化させるには、フィンガー４０、４２による供試体１６の把持の安定性と、解放時、フィンガー４０、４２と供試体１６との瞬時の離脱性が必要である。このような相反する要求について、例えば、図１３に示すように、フィンガー４０、４２の先端部に取り付けられた把持部４３の表面部には、弾性体層１００、１０２からなる二層構造を成すパッド４５が取り付けられ、伸縮性の高い弾性体層１００と伸縮性の低い弾性体層１０２との協動作用により、把持状態の安定性と解放時の離脱性とを実現したものである。この場合、パッド４５の内層部の弾性体層１００は伸縮性が高い例えば、ゴム等の弾性材料で形成され、また、パッド４５の外層部の弾性体層１０２は弾性体層１００に比較して伸縮性が低い例えば、ゴム等の弾性材料で形成されている。弾性体層１００には例えば、硬度が３０、厚さが３．０ｍｍのネオプレンゴム板、弾性体層１０２には例えば、硬度が９０、厚さが０．５ｍｍのウレタンゴム板が用いられている。これら弾性体層１００、弾性体層１０２及び把持部４３の接着には、接着手段として、例えば、ニットー５０番の両面接着テープが用いられている。
【００７９】
このような弾性体層１００、１０２によってパッド４５の多層構造化により、供試体１６の被把持面が自由曲面であっても、内層部の弾性体層１００が持つ伸縮性によって供試体１６に倣って変形することにより、落下姿勢を維持するに十分な強度で容易に把持することができ、安定した把持状態を維持できるとともに、外層部の弾性体層１０２の伸縮性が低いことから、供試体１６の被把持面に溝等が存在していても、その内部に入り込むことがなく、供試体１６との密着性が疎となり、解放時、供試体１６の離脱性を高めることができ、離脱の高速化とともに、供試体１６の落下姿勢に変化を生じさせることがない。
【００８０】
例えば、図１４の（Ａ）に示すように、供試体１６の被把持面が凸部１０４と凹部１０６とが連続している場合、伸縮性の低い弾性体層１０２が凸部１０４側に密着しながら、凹部１０６側には張り出すものの、ブリッジ状態となるので、解放時、パッド４５と供試体１６とが容易に離脱し、供試体１６の落下姿勢を乱すことがない。この場合、例えば、図１４の（Ｂ）に示すように、把持部４３の表面に伸縮性の高い弾性体層１００の単層からなるパッド４５では、同様の供試体１６について、その凹部１０６の内部に弾性体層１００が大きく張り出して嵌まり込み、密着状態となる。このような密着状態を呈した場合には、解放時、パッド４５から供試体１６の離脱がフィンガー４０、４２側で遅れることになり、供試体１６の落下姿勢を乱すことになる。
【００８１】
このような伸縮性の高い単層の弾性体層１００からなるパッド４５について、例えば、図１５の（Ａ）に示すように、供試体１６に細い溝１０８が存在している場合、その溝１０８に伸縮性の高い弾性体層１００の一部が変形して入り込むと、図１５の（Ｂ）に示すように、供試体１６の被把持面の一方のみに溝１０８が存在してフィンガー４２側のパッド４５の弾性体層１００と供試体１６との密着度がフィンガー４０側のパッド４５の密着度より高くなる場合には、解放時、解放される供試体１６に矢印ｉで示す方向の回転トルクが生じることになり、解放される供試体１６の落下姿勢が大きく変化するおそれがある。例えば、図１５の（Ｃ）に示すように、複数の凸部１１０が存在している供試体１６では、その凸部１１０がパッド４５の弾性体層１００に食い込む場合にも、供試体１６に対する各パッド４５間の離脱が不揃いになり、その落下姿勢を乱すことになる。また、図１５の（Ｄ）に示すように、供試体１６側に鋸歯状の凹凸面１１２が存在している場合にも、伸縮性の高い弾性体層１００の単層からなるパッド４５では、その鋸歯状の凹凸面１１２と弾性体層１００との密着度が高くなり、その離脱性が悪化するとともに、このような表面状態が左右のフィンガー４０、４２で異なっている場合には、解放時、供試体１６の落下姿勢に変化を生じさせることになり、安定した落下姿勢を維持することができない。
【００８２】
これに対し、伸縮性の異なる二層構造からなるパッド４５について、例えば、図１６の（Ａ）に示すように、供試体１６の被把持面の一方のみに溝１０８が存在している場合であっても、その溝１０８の内部にフィンガー４２側のパッド４５の弾性体層１０２が食い込むことはなく、表面が平らな場合と同様に供試体１６との密着度は疎となる。このため、供試体１６の被把持面の表面状態が異なったとしても、解放時、フィンガー４０、４２の各パッド４５と供試体１６との離脱が同時に行われる結果、供試体１６に解放に伴う回転トルクが生じることはなく、解放された供試体１６の落下姿勢を乱すことがない。また、例えば、図１６の（Ｂ）に示すように、複数の凸部１１０が存在している供試体１６についても、その凸部１１０が伸縮性の低い弾性体層１０２に食い込むことはなく、密着状態が疎であることから、供試体１６に対する各パッド４５間の離脱が不揃いになることはなく、落下姿勢を乱すことはない。また、図１６の（Ｃ）に示すように、供試体１６側に鋸歯状の凹凸面１１２が存在している場合であっても、伸縮性の低い弾性体層１０２を外層部に持つパッド４５では、その鋸歯状の凹凸面１１２によって若干の変形は生じるものの、弾性体層１０２の密着度が疎であることから、その離脱性を悪化させることがなく、このような表面状態が左右のフィンガー４０、４２で異なっている場合には、解放時、供試体１６の落下姿勢に変化を生じさせることはなく、安定した落下姿勢を維持することができる。しかも、供試体１６の把持面の状態に合わせてフィンガー４０、４２やパッド４５の構造を変更する必要もない。
【００８３】
また、二層構造を成すパッド４５について、例えば、図１７に示すように、弾性体層１００と同様の伸縮性の高い内層部１１１と、伸縮性の低い外層部１１３とを備えた弾性体１１４で構成してもよい。このような緩やかな層構造を持つ弾性体１１４からなるパッド４５を使用しても、把持状態の安定性と解放時の離脱性とを兼ね備えることができ、図１３に示すパッド４５と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
次に、図１８及び図１９に落下姿勢の教示システムによる教示方法の一例を示す。この教示システムは、図１に示すティーチングボックス４、試験装置制御部６、表示部８、把持機構１０、リフター機構１２等で構成され、この教示システムを用いた落下姿勢の教示方法は、（１）　準備工程、（２）　把持工程、（３）　回転工程、（４）　衝突部位の位置決め工程、（５）　落下衝突工程を含んでいる。
【００８５】
（１）　準備工程
準備工程は落下姿勢教示の準備であり、図１８の（Ａ）に示すように、ガイド機構３８の前側に位置決め台１１６を設置し、その上面部に供試体１６を載置する。
【００８６】
（２）　把持工程
図１８の（Ｂ）に示すように、リフター機構１２にロック機構３０（図３）で拘束された把持機構１０を矢印ａで示すように位置決め台１１６上に待機する供試体１６側に下降させた後、フィンガー４０、４２を矢印ｂ、ｃで示す方向に操作することにより、フィンガー４０、４２に供試体１６を把持させる。これを供試体１６の初期姿勢とし、この場合、落下姿勢データとして、把持機構１０の高さをｈ１　とし、この高さｈ１　を試験装置制御部６に取り込む。
【００８７】
（３）　回転工程
把持機構１０には、供試体１６を把持した状態でフィンガー４０、４２を回転させる回転駆動部５９が設けられているとともに、フィンガー４０、４２に把持されている供試体１６を把持部４３で回転させる回転駆動部１２０が設けられている。各回転駆動部５９、１２０には回転角度の検出手段としてエンコーダが設けられている。そこで、図１８の（Ｃ）に示すように、把持機構１０の回転駆動部５９、１２０でフィンガー４０、４２とともに供試体１６をθ１方向に回転させ、各フィンガー４０、４２の把持部４３側で供試体１６をθ２方向に回転させる。この供試体１６の回転角度をθ１、θ２は、落下姿勢データとして試験装置制御部６に取り込む。
【００８８】
（４）　衝突部位の位置決め工程
衝突部位の位置決め工程では、図１９の（Ｄ）に示すように、供試体１６を把持した状態で把持機構１０の高さをリフター機構１２によって矢印ｄ方向に下降する等して調節し、衝突部位の位置決めを行う。このとき、供試体１６の衝突部位と位置決め台１１６とが接触するときのベース３２のベース面から把持機構１０までの高さ（即ち、ベース面と供試体１６の衝突部位との距離）ｈ２　を調べ、その高さｈ２　を取り込む。
【００８９】
（５）　落下衝突工程
位置決めの後、図１９の（Ｅ）に示すように、位置決め台１１６を取り除き、ベース３２に衝突受け台１２２を設置する。この衝突受け台１２２は、例えば、Ｐタイル貼りコンクリートブロック又はＰタイル無しコンクリートブロックであり、コンクリートブロックの大きさは３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍ程度の直方体である。衝突受け台１２２には衝突受け板１２４が設置され、その衝突面から供試体１６の衝突部位が指定の距離まで、リフター機構１２によって把持機構１０を上昇させた後、矢印ｅで示すように、把持機構１０を落下させ、落下中に所定の解放位置に到達したとき、矢印ｇ、ｉで示すように、フィンガー４０、４２を開いて衝突受け板１２４の衝突面に衝突直前で供試体１６を解放し、矢印ｋで示すように、設定されていた落下姿勢で供試体１６を落下させ、衝突受け板１２４に衝突させる。この場合、供試体１６を解放した把持機構１０は落下して緩衝ストッパー４６、４８に衝突し、落下の衝撃から防護される。
【００９０】
この教示システムの衝突部位の位置決め工程について、図２０の（Ａ）に示すように、位置決め台１１６上に三次元の座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を設定し、この座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に仮想空間を表す三次元ＣＡＤデータの座標系を一致させ、これを図２０の（Ｂ）に示すように、落下試験装置の各構成である把持機構１０、リフター機構１２、フィンガー機構１８、回転駆動部５９、１２０及び位置決め台１１６等をコンピュータ１２６の表示装置１２８に図形表示する。そして、図２０の（Ｃ）に示すように、供試体１６の外観形状とともに、その把持位置や落下姿勢を三次元ＣＡＤデータを用いて教示データを作成し、これを教示システムに取り込むようにしてもよい。
【００９１】
また、この落下試験装置において、落下衝突時、供試体１６の衝撃を検出し、その衝撃信号を取得する手段として、例えば、図２１の（Ａ）に示すように、加速度センサ１３０が供試体１６に取り付けられる。この加速度センサ１３０にはセンサケーブル１３２が接続されており、このセンサケーブル１３２は把持機構１０に設置された中継ボックス１３４に接続され、加速度センサ１３０が発生する衝撃検出信号が試験装置制御部６の外部に設置されている図示しないセンサアンプに中継ボックス１３４を介して伝送される。中継ボックス１３４とセンサアンプとの間にはセンサケーブル１３２とは別個の配線１３６が設置されており、この配線１３６は、供試体１６側の加速度センサ１３０のセンサケーブル１３２と独立した固定配線とされ、把持機構１０の回転駆動部５９に突設された棚板１３８の下面側から、他の制御ケーブル１３３とともに把持機構１０の背面側に導びかれ、把持機構１０や各種機構部と干渉しない位置に配置されている。この結果、図２２に示すように、把持機構１０を落下させ（矢印ｅ）、フィンガー４０、４２を開いて供試体１６を解放して（矢印ｇ、ｊ）、衝突受け板１２４に衝突させる（矢印ｋ）という一連の工程において、落下途中の供試体１６や把持機構１０に配線１３６が接触や干渉することがなく、落下試験の失敗を防止することができる。しかも、把持機構１０に中継ボックス１３４を備えてセンサケーブル１３２と配線１３６とに分割して配線したことで、供試体１６に取り付けられた加速度センサ１３０からのセンサケーブル１３２が供試体１６の落下中に、把持機構１０等の機構部と絡む等の不都合が生じないので、短時間で、試験の準備が可能になる。
【００９２】
また、この落下試験装置の試験条件データについて、例えば、図２３の（Ａ）に示すように、試験装置制御部６と測定データ処理部１４とが、機種名、落下姿勢名称、落下高さ、落下回数等の試験条件データ１３８を共有する構成とすれば、測定データ処理部１４で処理する試験結果に試験条件を追記する必要がなく、データ処理の効率化を図ることができる。この場合、図２３の（Ｂ）は、測定データフォーマットの一例を示している。
【００９３】
このように試験装置制御部６から測定データ処理部１４へ試験条件データ１３８を受け渡し、自動的に測定データに試験条件を付加できるように構成したので、試験装置制御部６が保持する供試体１６に関する試験条件データ１３８を測定データ処理部１４や衝撃計測部等で共有することが可能になり、自動的に測定データに試験条件データ１３８を付加することができ、落下試験の測定データに試験対象の機種名、落下姿勢等の試験条件データを正確に記録するという作業者による作業が不要になる。従って、測定データと試験条件データとの不一致等、測定データの解析時の確認作業が不要になる等、作業の軽減と作業者の過誤による試験条件と測定結果の不一致等の不都合を防止できる。
【００９４】
また、この落下試験装置において、衝突受け板１２４は、例えば、図２４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、衝突受け台１２２上の離間した３点、即ち、正三角形の頂点に反力検出器１４０を設置すれば、各点の反力検出器１４０で衝突による反力を検出することができる。これら、各反力検出器１４０の出力を、例えば、図２５に示すように、加算器１４２に加えて加算すれば、各反力検出器１４０の出力の加算値である反力値１４４が得られる。従って、このような複数の反力検出器１４０及び加算器１４２を用いれば、衝突受け板１２４の衝突面に衝突によって発生する衝撃の大きさを表す反力値１４４を高精度に検出できる。
【００９５】
このような落下する供試体１６を受け止める衝突受け板１２４を多点の反力検出器１４０で受ける構造にすれば、供試体１６が衝突受け板１２４の中央からずれた位置に衝突しても、正確な衝突反力を測定できる。従来の落下試験装置のように、衝突受け台に単一の反力検出器を設けて反力を検出する場合には、供試体１６が衝突受け台中央からずれたとき、衝突による力が反力検出器にモーメントとして伝わり、衝撃反力を正確に測定できなかったが、本発明では、複数点で衝撃反力を検出し、これらを加算して反力値を算出するので、供試体１６の衝突位置が衝突受け板１２４の中央からずれても、衝突反力が正確に測定でき、しかも、供試体１６を傾斜させた場合でも、衝突位置を補正する必要がなく、容易に衝撃反力を高精度に測定できる。
【００９６】
以上説明した落下試験装置について、落下姿勢の教示方法を組み込んで構成された落下試験方法の一例である処理手順を図２６、図２７、図２８、図２９及び図３０に示すフローチャートを参照して説明する。図２６に示すフローチャートは試験処理のメインルーチン、図２７は試験条件設定処理、図２８は試験条件選択処理、図２９及び図３０は試験実行処理を示し、図２９及び図３０において、Ａはフローチャート間の連結子である。
【００９７】
図２６に示す試験処理において、ステップＳ１１では測定データの入力を行う。この場合、入力すべき測定データは、例えば、サンプル番号、作業者名、対策有り・無し等のコメント、その他のデータである。この測定データの入力の後、ステップＳ１２では試験実行処理の条件である試験条件データが存在しているか否かを判断し、その試験条件データが無い場合には、ステップＳ１３に移行して試験条件の教示として試験条件設定処理を行い、また、試験条件データが有る場合にはステップＳ１４に移行し、試験条件選択処理を行う。試験条件設定処理は、例えば、図２７に示すフローチャートによって実行され、また、試験条件選択処理は、例えば、図２８に示すフローチャートに基づいて実行される。
【００９８】
ステップＳ１３で試験条件設定処理が完了し、又はステップＳ１４で試験条件選択処理が完了すると、ステップＳ１５に移行し、試験実行処理として落下試験が行われる。落下試験の度にステップＳ１６に移行し、その供試体１６について落下試験を終了するか否かが判定され、落下試験を終了しない場合はステップＳ１７に移行し、その供試体１６についての試験条件を変更するか否かを判定し、試験条件を変更しない場合には、ステップＳ１５に移行して試験実行処理を行い、試験条件を変更する場合には、ステップＳ１４に移行して試験条件の選択処理を実行した後、試験実行処理に移行する。そして、所定の落下試験の後、試験終了の処理を行う。
【００９９】
図２６に示す試験処理において、ステップＳ１３の試験条件設定処理は、例えば、図２７のフローチャートに示すように、落下姿勢の教示手順（ステップＳ２１〜ステップＳ２９）を包含している。ステップＳ２１において、試験条件データを入力し、ここで入力される試験条件データは、例えば、供試体１６を特定するための供試体名称、落下姿勢名称、指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔ等、試験条件を表す各種のデータである。
【０１００】
この試験条件データについて、データ構造は、例えば、図３１に示すように、複数の供試体名称１・・・Ｎが設定され、供試体名称１・・・Ｎについて、落下姿勢名称１−１・・・１−Ｎ・・・Ｎ−Ｎが設定され、各落下姿勢名称１−１・・・１−Ｎ・・・Ｎ−Ｎについて、指示落下高さ１−１−１・・・１−１−Ｎ・・・Ｎ−Ｎ−Ｎが設定される。各落下姿勢名称１−１・・・１−Ｎ・・・Ｎ−Ｎについて、把持位置データとして把持機構１０の回転駆動部５９の回転角度θ１（エンコーダ角度）を記憶するとともに、フィンガー４０、４２の把持部４３の回転駆動部１２０の回転角度θ２（エンコーダ角度）等が個別に設定され、また、指示落下高さ１−１−１・・・１−１−Ｎ・・・Ｎ−Ｎ−Ｎについて、落下制御データとして落下補正高さΔＨ、フィンガー解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒ等が個別に設定され、各データは供試体名称１〜Ｎを頂点にツリー構造を構成している。
【０１０１】
この試験条件データの入力の後、ステップＳ２２では、リフター機構１２を下降させ、ロック機構３０を介して把持機構１０をリフター機構１２に連結させ、ステップＳ２３では、機構部の各モータに対して原点復帰動作を行い、ステップＳ２４では、落下試験装置のベース３２に位置決め台１１６を設置し、この位置決め台１１６の所定の位置に供試体１６を設置する。
【０１０２】
このとき、ステップＳ２５に移行し、ティーチングボックス４を操作することにより、把持機構１０をフィンガー４０、４２で供試体１６を把持できる位置に移動させた後、ステップＳ２６に移行し、再びティーチングボックス４の操作によってフィンガー４０、４２に供試体１６を把持させる。このとき、供試体１６は落下姿勢に把持される。そこで、ステップＳ２７では、把持機構１０の回転駆動部５９のエンコーダ角度θ１を記憶するとともに、フィンガー４０、４２の把持部４３の回転駆動部１２０のエンコーダ角度θ２を記憶する。
【０１０３】
落下姿勢の設定の後、ステップＳ２８では、供試体１６を指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔまで上昇させるため、リフター機構１２に動作を指示し、ステップＳ２９でリフター機構１２が上昇し、把持機構１０に把持された供試体１６が指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔに上昇する。ステップＳ３０では落下準備として位置決め台１１６を取り外し、ステップＳ３１ではリフター機構１２のロック機構３０に把持機構１０の切離しを指示し、ステップＳ３２で把持機構１０の落下を開始させる。
【０１０４】
ステップＳ３３では、把持機構１０の落下とともにガイド機構３８に設けられたリニアスケール４４を把持機構１０側の読取りセンサ２０にて読み取り、そのパルス列を時系列で記録する。即ち、落下中の位置情報が取り込まれる。
【０１０５】
ステップＳ３４において、落下中の把持機構１０が緩衝ストッパー４６、４８に衝突して停止し、ステップＳ３５では、この緩衝ストッパー４６、４８に把持機構１０が衝突する直前にフィンガー４０、４２が開かれて供試体１６が解放され、供試体１６が設定された落下姿勢で衝突受け板１２４の衝突面に衝突される。
【０１０６】そして、ステップＳ３６では、落下中の位置情報に基づき、落下開始高さの補正処理として、落下補正高さΔＨの算出処理が実行されるとともに、フィンガー解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒの算出処理が実行される。これらの算出処理の後、メインルーチン（図２６）のステップＳ１５に移行する。
【０１０７】
また、ステップＳ１４の試験条件選択処理は、例えば、図２８に示すように、試験条件の選択を順次に行う。即ち、ステップＳ４１で、試験条件データから供試体名称を選択した後、ステップＳ４２で落下姿勢名称を選択し、ステップＳ４３で、把持機構１０の回転駆動部５９のエンコーダ角度θ１を読み込み、フィンガー４０、４２の把持部４３の回転駆動部１２０のエンコーダ角度θ２の読込みを行い、ステップＳ４４で、指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔが選択され、ステップＳ４５で、落下補正高さΔＨの読込み、フィンガー解放指示高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔの読込みを行った後、メインルーチンのステップＳ１５の試験実行処理に移行する。
【０１０８】
そして、メインルーチンのステップＳ１５の試験実行処理は、例えば、図２９及び図３０のフローチャートに沿って実行される。即ち、ステップＳ５１ではリフター機構１２を下降させ、このリフター機構１２にロック機構３０を介して把持機構１０が連結される。この状態で、ステップＳ５２に移行し、機構部の各モータの原点復帰動作が行われ、ステップＳ５３では落下試験装置のベース３２上に位置決め台１１６を設置し、その所定の位置に供試体１６を設置し、ステップＳ５４では把持機構１０の回転駆動部５９のモータに対し、回転角度θ１の回転を指示し、ステップＳ５５では把持機構１０がリフター機構１２に伴って移動し、供試体１６の把持位置で停止する。このとき、ステップＳ５６に移行し、フィンガー４０、４２の把持部４３の回転駆動部１２０のモータに対して回転角度θ２の回転指示を行う。
【０１０９】
ステップＳ５７では、フィンガー４０、４２が動作して供試体１６を把持するとともに、供試体１６を指示された回転角度θ２の角度位置に設定し、ステップＳ５８ではその供試体１６を指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔ＋落下補正高さΔＨの高さまで上昇させるため、リフター機構１２に対して動作を指示する。この結果、ステップＳ５９ではリフター機構１２が上昇し、把持機構１０に把持された供試体１６が指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔ＋落下補正高さΔＨの高さまで上昇し、この時点でステップＳ６０に移行し、位置決め台１１６をベース３２から取り外し、ステップＳ６１でリフター機構１２のロック機構３０に対し、把持機構１０の切離しを指示する。
【０１１０】
そして、ステップＳ６２では、把持機構１０の落下が開始され、ステップＳ６３では把持機構１０の落下とともにガイド機構３８に設けられたリニアスケール４４を把持機構１０側の読取りセンサ２０が読み取り、その検出信号として読取りセンサ２０が発生するパルス列を時系列で試験装置制御部６に取り込み、記録する。
【０１１１】
また、ステップＳ６４では読取りセンサ２０からのパルス列を記録しながら、式（１）　から落下量〔ｍ〕を算出し、その落下量を監視する。ステップＳ６５では、この落下量がフィンガー解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒに到達したとき、フィンガー４０、４２のストッパー機構７５にストッパー解除を指示し、ステップＳ６６で、その指示の結果、フィンガー４０、４２の係止部７８とストッパーローラ８０との係止が外れ、フィンガー４０、４２から供試体１６が解放され、衝突受け板１２４の衝突面に衝突する。そして、ステップＳ６７で把持機構１０が緩衝ストッパー４６、４８に衝突して停止する。
【０１１２】
ステップＳ６８（図３０に示すフローチャート）では、把持機構１０の落下中に計測された時間と落下量との関係から数値微分により、時間と速度の関係が得られ、ステップＳ６９では、フィンガー解放完了時での高さＨｏｐｅｎにおける供試体１６の落下速度Ｖｔｉｅｄを計測データから算出する。
【０１１３】
また、ステップＳ７０では、フィンガー解放完了時での高さＨｏｐｅｎにおける自由落下速度Ｖｆｒｅｅを算出する。即ち、重力加速度Ｇ、指示落下高さＨｉｎｓｔｒｕｃｔ、フィンガー解放完了時での高さＨｏｐｅｎから、自由落下速度Ｖｆｒｅｅは、
【０１１４】
【数４】
2004045335.tif 000006
【０１１５】
から求められる。また、ステップＳ７１では、自由落下速度Ｖｆｒｅｅに対する供試体１６の落下速度Ｖｔｉｅｄが持つ誤差Ｅｒｒを算出する。即ち、この誤差Ｅｒｒは、
Ｅｒｒ＝（Ｖｔｉｅｄ−Ｖｆｒｅｅ）×１００〔％〕　　　・・・（７）
で求められる。
【０１１６】
ステップＳ７２では、この誤差Ｅｒｒが許容誤差として例えば、２％を超えているか否かを判定し、その誤差Ｅｒｒが許容値を超えている場合には、ステップＳ７３に移行し、速度誤差が許容値を超えたことを表示部８に表示してステップＳ７４に移行し、その誤差Ｅｒｒが許容値未満の場合には、その表示をすることなく、ステップＳ７４に移行する。
【０１１７】
そして、ステップＳ７４では、落下補正高さΔＨ及びフィンガー解放指示高さＨｆｉｎｇｅｒの算出処理を再び実行し、従前のデータを算出処理で得た最新データに更新し、図２６に示すフローチャートに戻り、試験終了の判断が行われることになる。
【０１１８】
従って、この落下試験装置を用いた落下試験では、落下姿勢の教示システムが組み込まれており、供試体１６の落下姿勢を制御する教示データを作成すれば、その教示データを呼び出すことにより、教示データにある落下姿勢で繰り返し落下試験を行うことができ、同一の落下姿勢を短時間で設定でき、試験の効率化を図ることができる。落下試験を行う毎に供試体１６の落下姿勢を作業者が設定すると、落下姿勢の設定に時間を要するだけでなく、供試体１６の姿勢設定が微妙にずれる等、指示する落下姿勢の再現性が低くなるおそれがあり、同一の供試体１６に同一の落下姿勢を設定する場合でも、作業者が異なると、個人差が出る等、試験条件の再現性を低下させることになるが、本発明では、教示データを一度作成すれば、そのデータを使用する限り、同一の落下姿勢を設定することができ、作業者の過誤や個人差による誤差を抑制でき、高精度で再現性の高い落下試験を実施できる。
【０１１９】
以上説明した本発明の実施の形態により得られる効果は以下の通りである。
【０１２０】
この落下試験装置では、試験装置制御部６で制御される表示部８、把持機構１０、リフター機構１２及び測定データ処理部１４を備えているので、制御データ、試験条件データ、試験結果等の各種のデータの他、エラー等を表示部８に表示させることができ、作業者が各種制御や試験の状況や試験結果を容易に視認することができる。勿論、表示部８は警告音等の音声発生手段で構成できるので、エラーや危険回避時には、その警告表示として音声出力を利用することができる。
【０１２１】
また、把持機構１０による供試体１６の把持やその落下姿勢は、試験装置制御部６への制御入力によって容易に設定でき、ティーチングボックス４により落下姿勢は落下姿勢教示データとして入力し、容易に設定することができる。
【０１２２】
また、把持機構１０をロック機構３０によってリフター機構１２にロックさせる場合にも、試験装置制御部６へのロック指令によって容易に行うことができ、人為的な機械的操作による危険回避を行うことができる。
【０１２３】
また、測定データ処理部１４では、試験装置制御部６に入力される各種測定データを各種の演算方式を用いてデータベース化することができる。
【０１２４】
また、リフター機構１２において、モータドライバ２６、ロータリーエンコーダ２８及びロック機構３０を備えたので、機構部におけるモータドライバ２６を試験装置制御部６からの制御出力によって高精度に制御でき、モータの回転角度や回転をロータリーエンコーダ２８で検出でき、得られた角度信号をリフター機構１２の昇降制御や停止制御、ロック機構３０のロック操作及びその解除に利用でき、信頼性の高い昇降操作を行うことができる。
【０１２５】
また、把持機構１０において、フィンガー機構１８とともに読取りセンサ２０を備え、フィンガー機構１８はフィンガー４０、４２を駆動するフィンガー駆動機構２２を備えるとともに、ストッパー機構７５の操作手段としてアクチュエータ２４を備えたので、機械的な構成が簡略化されたフィンガー機構１８を構成でき、各フィンガー４０、４２の把持状態の拘束及びその解除を誤動作なく行うことができる。各フィンガー４０、４２は、各支持軸６６の一点で回動可能に支持され、開放バネ７４の復元力を利用して解放動作を行うので、解放を高速化でき、供試体１６との離脱を迅速化できる。しかも、ストッパー機構７５では、アクチュエータ２４と復元バネ８６との協動動作により、把持状態の拘束動作が容易かつ迅速化できるとともに、解放時には瞬時に解放状態を実現でき、供試体１６とフィンガー４０、４２との離脱の高速化に寄与している。
【０１２６】
また、フィンガー４０、４２の把持部４３に取り付けられたパッド４５は、伸縮性の異なる弾性体層１００、１０２による積層体、又は表面層のみを伸縮性を低く設定した単層体の弾性体１１４で構成する等、磨耗に際して交換性の高いパッド構造を構成している。しかも、パッド４５は両面テープ等で接着しているので、容易に交換することができる。
【０１２７】
次に、本発明に係る落下試験装置において、他の実施の形態を以下に列挙する。
【０１２８】
落下速度の補正処理として、図７に示す手順及び演算式を使用しているが、落下速度としてフィンガー解放高さにおける落下速度を求め、その落下速度と自由落下速度との速度差から落下開始高さを求めてもよい。
【０１２９】
また、落下開始高さを補正した際、解放開始高さに変動を来した場合、その変動量に応じて解放開始高さを制御してもよい。
【０１３０】
また、把持機構１０及び供試体１６の落下状況や落下速度を表示部８に図形表示等を用いて表示してもよい。
【０１３１】
また、実施の形態では、ゴムでパッド４５を形成する実施例を述べているが、パッド４５は合成樹脂や金属メッシュ等からなる弾性体を使用してもよい。
【０１３２】
以上説明した本発明の落下試験装置について、請求項に記載可能な技術的思想を効果とともに記載する。
【０１３３】
（付記１）　落下経路を規制するガイド機構と、このガイド機構で落下経路が規制されて落下し、把持している供試体を落下中に解放する把持機構とを備えた落下試験装置において、落下中の前記供試体の位置情報を取得する位置検出部と、この位置検出部で落下中に取得された前記位置情報に基づいて前記把持機構の落下開始位置を補正して前記供試体の落下速度を所定の落下速度に制御する制御部とを備えたことを特徴とする落下試験装置。
【０１３４】
（付記２）　前記付記１の落下試験装置において、前記制御部は、前記位置検出部で取得された前記位置情報に基づいて前記供試体の解放開始位置を制御することを特徴とする落下試験装置。
【０１３５】
（付記３）　前記付記１又は付記２の落下試験装置において、前記把持機構は、フィンガーと、応力付与手段と、ストッパー機構とからなるフィンガー機構を備えており、前記フィンガーは開閉可能に支持され、前記応力付与手段は前記フィンガーに開方向の応力を付与し、前記ストッパー機構は前記供試体の把持時、前記応力付与手段の応力作用に対抗して前記フィンガーを閉状態に拘束し、前記供試体の解放時、前記ストッパー機構による拘束を解除して前記応力により前記フィンガーを解放状態にすることを特徴とする落下試験装置。
【０１３６】
（付記４）　前記付記３の落下試験装置において、前記フィンガーに前記供試体を把持させるパッドを備えるとともに、該パッドが、内面層側に伸縮性の高い弾性体層、前記供試体に直接接触する表面層側に伸縮性の低い弾性体層を備えてなることを特徴とする落下試験装置。
【０１３７】
（付記５）　前記付記１の落下試験装置において、供試体の落下姿勢を表す落下姿勢教示データを記憶する記憶手段を備え、前記制御部が前記記憶手段から前記落下姿勢教示データを読み出し、前記把持機構に把持された供試体を前記落下姿勢教示データで指定される落下姿勢に制御することを特徴とする落下試験装置。
【０１３８】
（付記６）　ガイド機構によって落下経路が規制されるガイド機構を用いて供試体をガイド機構とともに落下させ、把持機構に把持している供試体を落下中に解放する落下試験装置の制御方法であって、落下中の前記供試体の位置情報を取得する処理と、取得された前記位置情報に基づいて前記把持機構の落下開始位置を補正して落下速度を制御する処理とを含むことを特徴とする落下試験装置の制御方法。係る制御方法によれば、実施の形態で説明した通りの落下速度の補償を行うことができ、落下試験の信頼性向上、再現性向上を図ることができる。
【０１３９】
（付記７）　前記付記６の落下試験装置の制御方法において、取得された前記位置情報に基づいて前記供試体の解放開始位置を制御する処理を含むことを特徴とする落下試験装置の制御方法。落下開始位置の補正に影響を受けることなく、試験に最適かつ所望の解放位置を設定することができる。
【０１４０】
（付記８）　供試体又は把持機構の落下中の位置変化等の落下情報を取得する落下情報検出手段と、この落下情報検出手段で取得された落下情報から把持機構又は供試体の落下開始位置又は供試体解放位置を制御する制御手段とを備えた落下試験装置。この場合、落下情報は、位置情報、速度情報、加速度情報等であり、係る落下情報を直接取得してもよく、位置情報、時間情報等の基礎情報から演算によって求めてもよい。このような落下情報から落下開始位置を制御すれば、同様に、試験に必要な自由落下速度等、供試体の解放時の落下速度を所望の落下速度に制御することができ、所望の解放位置に制御できる。
【０１４１】
（付記９）　供試体の落下姿勢を表す落下姿勢教示データを記憶する処理と、前記記憶手段から前記落下姿勢教示データを読み出し、前記把持機構に把持された供試体を前記落下姿勢教示データで指定される落下姿勢に制御する処理とを含むことを特徴とする落下試験装置の落下姿勢教示方法。このような教示方法を用いれば、姿勢設定の手数を省き、設定時間を短縮でき、しかも、落下姿勢教示データによって繰り返し同一の落下姿勢を取ることができる等、作業者の人的誤差の発生を回避でき、再現性の高い落下試験を行うことができる。
【０１４２】
（付記１０）　ガイド機構によって落下経路が規制されるガイド機構を用いて供試体をガイド機構とともに落下させ、把持機構に把持している供試体を落下中に解放する処理を行うプログラムであって、落下中の前記供試体の位置情報を取得する処理と、取得された前記位置情報に基づいて前記把持機構の落下開始位置を補正して落下速度を制御する処理とを含むことを特徴とするプログラム。該プログラムによれば、落下速度の補償により、落下試験の信頼性向上、再現性向上を図ることができる。
【０１４３】
（付記１１）　前記付記１０のプログラムにおいて、取得された前記位置情報に基づいて前記供試体の解放開始位置を制御する処理を含むことを特徴とするプログラム。該プログラムによれば、落下開始位置の補正によって影響を受けることなく、試験に最適かつ所望の解放位置を設定できる。
【０１４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
請求項１に係る本発明によれば、供試体を把持した把持機構の落下中の位置情報に基づいて落下開始位置を補正するので、ガイド機構による落下経路の規制による落下速度の低下を補償でき、所望の落下速度を容易に実現することができ、例えば、解放時の落下速度を容易にしかも高精度に自由落下速度に実現でき、高精度で再現性の高い落下試験を行うことができる。しかも、把持機構とガイド機構との磨耗によって落下速度が変化する等の経年変化を落下開始高さ補正によって解消できるので、機構部の磨耗による精度の低下がない、高精度で再現性の高い試験を行うことができ、装置の保守管理も容易化できる。
【０１４５】
請求項２に係る本発明によれば、位置検出部で供試体の落下中に取得された位置情報に基づいて把持機構の解放開始位置を制御するので、所望の解放位置を設定できるとともに、請求項１に係る発明の実施により、落下開始高さを補正した場合にも最適な解放位置を設定でき、請求項１に係る発明と同様に把持機構とガイド機構との磨耗によって落下速度が変化する等の経年変化を解消でき、高精度で再現性の高い落下試験を実施することができる。
【０１４６】
請求項３に係る本発明によれば、把持機構に供試体を確実に保持できるとともに、その解放時、供試体の解放速度を高めることができるので、落下姿勢の変動を防止することができ、再現性の高い落下試験を行うことができる。
【０１４７】
請求項４に係る本発明によれば、フィンガーで供試体を落下姿勢で確実に安定した状態で保持できるので、落下時、供試体に設定された落下姿勢に変動を来すことがなく、落下中の解放時、フィンガーと供試体との離脱が確実かつ迅速に行うことができ、指定された落下姿勢で供試体を落下、衝突させることができる。
【０１４８】
請求項５に係る本発明によれば、供試体の落下姿勢を表す落下姿勢教示データを用いて落下姿勢を設定できるので、落下姿勢の設定の容易化とともに、設定時間を短縮でき、同一の落下姿勢であれば、作業者に無関係に同一の落下姿勢を設定でき、高精度で再現性の高い落下試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の落下試験装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】落下試験装置におけるガイド機構、リフター機構及び把持機構等を示す概略的正面図である。
【図４】落下試験装置におけるガイド機構、リフター機構及び把持機構等を示す概略的右側面図である。
【図５】読取りセンサの出力パルス信号を示す図である。
【図６】把持機構の落下量と落下時間との関係を示す図である。
【図７】把持機構の落下高さ補正処理及び供試体の解放高さ補正処理を示すフローチャートである。
【図８】フィンガーの解放に要する時間の計測方法を示し、（Ａ）は把持状態を示す斜視図、（Ｂ）は解放状態を示す斜視図である。
【図９】フィンガーの解放に要する時間の計測方法を示し、（Ａ）は解放指示信号を示す図、（Ｂ）は歪ゲージ出力を示す図である。
【図１０】フィンガーの実施の形態及びその解放動作を示す図である。
【図１１】フィンガーのストッパー機構及びその動作を示し、（Ａ）は把持状態を示す図、（Ｂ）は解放状態を示す図である。
【図１２】解放時のフィンガーの退避と供試体の通過範囲との関係を示す図である。
【図１３】パッドの構造を示す断面図である。
【図１４】供試体とパッドとの関係を示し、（Ａ）は二層構造のパッドによる把持状態を示す断面図、（Ｂ）は単層構造のパッドによる把持状態を示す断面図である。
【図１５】単層構造のパッドと供試体との関係を示す断面図である。
【図１６】二層構造のパッドと供試体との関係を示す断面図である。
【図１７】パッドの変形例を示す断面図である。
【図１８】供試体落下姿勢の教示システムにおける教示方法の一例を示す斜視図である。
【図１９】供試体落下姿勢の教示システムにおける教示方法の一例を示す斜視図である。
【図２０】ＣＡＤデータを用いた教示システム及び教示方法の変形例を示す斜視図である。
【図２１】加速度センサを備えた把持機構を示し、（Ａ）は供試体を把持させて上面側から見た把持機構を示す斜視図、（Ｂ）は下面側から見た把持機構を示す斜視図である。
【図２２】解放時の把持機構を示す斜視図である。
【図２３】試験装置制御部及び測定データ処理部の試験条件データの関係を示し、（Ａ）は試験装置制御部と測定データ処理部との試験条件データの移動を示すブロック図、（Ｂ）は測定結果に追加される測定データフォーマットの一例を示す図である。
【図２４】複数の反力検出器を備えた衝突受け台を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図２５】各反力検出器の検出出力から反力値を得る加算回路を示すブロック図である。
【図２６】落下試験装置の試験処理を示すフローチャートである。
【図２７】試験条件設定処理を示すフローチャートである。
【図２８】試験条件選択処理を示すフローチャートである。
【図２９】試験実行処理を示すフローチャートである。
【図３０】図２９に示す試験実行処理に続く試験実行処理を示すフローチャートである。
【図３１】試験条件データのデータ構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
６　試験装置制御部
１０　把持機構
１２　リフター機構（制御部）
１６　供試体
１８　フィンガー機構
２０　読取りセンサ（位置検出部）
２２　フィンガー駆動機構
３８　ガイド機構
４０、４２　フィンガー
４３　把持部
４４　リニアスケール（位置検出部）
４５　パッド
５９、１２０　回転駆動部
７２　バネ固定部
７４　開放バネ（応力付与手段）
７５　ストッパー機構
１００　伸縮性の高い弾性体層
１０２　伸縮性の低い弾性体層
１２２　衝突受け台
１２４　衝突受け板
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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