(57)【要約】【課題】本発明は、鋼球を所定の高さから被試験体上に落下させて試験を行う落下試験装置に関し、被試験体への鋼球の２度当りを防止し、被試験体上の多数の試験物あるいは多数の被試験体に同じ衝撃加重による落下試験を精度良くかつ迅速に繰り返し行うことを目的とする。【解決手段】鋼球をロープで所定高さに引き上げたときに当該ロープをロックするクランプ機構と、クランプ機構がロックを解除して鋼球が被試験体上に落下して跳ね返ったときにローラの間にあるロープを当該ローラ側に押し込んで引き上げ、２度衝突を防止するロック機構とを備えた落下試験装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼球を所定の高さから被試験体上に落下させて試験を行う落下試験装置において、
鋼球をロープで所定高さに引き上げたときに当該ロープをロックするクランプ機構と、
前記クランプ機構がロックを解除して前記鋼球が被試験体上に落下して跳ね返ったときにローラの間にあるロープを当該ローラ側に押し込んで引き上げ、２度衝突を防止するロック機構と
を備えたことを特徴とする落下試験装置。
【請求項２】
前記鋼球をロープで所定高さに引き上げるとして、ローラで挟まれた間のロープをローラで当該ローラの側に押し込んで所定高さに引き上げ前記クランプ機構でロープをロックさせた後、ローラをロープと直角方向に移動あるいは回転させて引き抜く引上げ機構を備えた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】
前記鋼球に取りつけたロープの長さを当該鋼球が前記被試験体にほぼ接するように調整した後、前記引き上げ機構でロープを引き上げて所定高さに鋼球を設定することを特徴とする請求項２記載の落下試験装置。
【請求項４】
前記クランプ機構として、円筒状のクランプでロープを平坦なブロック、あるいは斜めに切り込んだブロックに押しつけてクランプしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の落下試験装置。
【請求項５】
ロープを取りつけた前記鋼球を円錐状に切込みを入れた位置決めブロックに引き込んでクランプして位置決めしたことを特徴とする請求項１から請求項４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、鋼球を所定の高さから被試験体上に落下させて試験を行う落下試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼球を所定高さから被試験体に衝突させて衝撃寿命や耐衝撃信頼性などの試験では、鋼球をある高さに１本の細い切離しロープで固定し、これを切断し鋼球を落下させて被試験体に衝突させて、跳ね返ったときに高速巻取り器で鋼球に取りつけた他の１本の巻取りロープを高速巻き取りし、２回目以降の衝突をしないように引き上げることが行われている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２３４３８号公報の図１およびその説明である、〔０００５〕から〔０００９〕参照。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の手法では、鋼球に切離しロープと巻取りロープの２本を取り付けて落下試験を行っているため、落下試験毎に切離しロープを取りつける手間が生じて繰り返して多くの被試験体に試験し難いという問題があると共に、鋼球が跳ね返ったときに高速巻取り器で巻取りロープをタイミング良く巻き取る必要があり、構成および制御が煩雑になってしまうなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため、被試験体への鋼球の２度当りを防止し、被試験体上の多数の試験物あるいは多数の被試験体に同じ衝撃加重による落下試験を精度良くかつ迅速に繰り返し行うことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
図１を参照して課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
図１において、被試験体１は、鋼球２を落下させて試験を行う対象である。
鋼球２は、被試験体１に落下して試験を行うものである。
【０００８】
ロープ３は、鋼球２を引き上げるものである。
クランプ機構４は、鋼球２を引き上げたロープ３を所定位置でクランプしたり、開放して鋼球２を自由落下させたりするものである。
【０００９】
ロック機構５は、鋼球２が自由落下して被試験体１から跳ね返ったときに２回目以降の衝撃しないようにロープ３を引き上げるものである。
【００１０】
引上げ機構６は、ロープ３を引き上げて鋼球２を所定位置に調整するものである。
【００１１】
巻上げ機構７は、鋼球２が被試験体１にほぼ接するようにロープ３を巻き上げるものである。
【００１２】
次に、動作を説明する。
引上げ機構６がロープ３を引き下げて、鋼球２を所定位置まで引き上げて調整し、クランプ機構４がロックを解除して鋼球２を被試験体１上に落下させ、ロック機構５で跳ね返ったときにローラの間にあるロープ３を当該ローラ３側に押し込んで引き上げ、２度衝突を防止するようにしている。
【００１３】
この際、鋼球２をロープ３で所定高さに引き上げるとして、ローラで挟まれた間のロープ３をローラで当該ローラの側に押し下げて所定高さまで鋼球２を引き上げ、クランプ機構４でロープ３をロックさせた後、当該ローラをロープと直角方向に移動あるいは回転させて引き抜く引上げ機構６を設けるようにしている。
【００１４】
また、巻上げ機構７が鋼球２に取りつけたロープ３の長さについて当該鋼球２を被試験体１に接するように調整した後、引き上げ機構６がロープを引き下げて所定高さに鋼球２を設定するようにしている。
【００１５】
また、クランプ機構４として、円筒状のクランプでロープ３を平坦なブロック、あるいは斜めに切り込んだブロックに押しつけてクランプするようにしている。
【００１６】
また、ロープ３を取りつけた鋼球２を円錐状に切込みを入れた位置決めブロックに引き込んでクランプして位置決めするようにしている。
【００１７】
従って、鋼球２に１本のロープ３を付けて当該ロープ３で所定位置まで引上げてクランプし、クランプを解除して鋼球２を落下させて被試験体１に衝突して跳ね返ってきたときにロック機構５でロープ３を引き上げて所定位置で鋼球を停止させることにより、被試験体１への鋼球２の２度当りを防止し、被試験体１上の多数の試験物あるいは多数の被試験体１に同じ衝撃加重による落下試験を精度良好かつ迅速に繰り返し行うことが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図１から図５を用いて本発明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、被試験体１は、鋼球２を落下させて試験を行う対象であって、例えばプリント基板や、プリント基板上に多数配置したＩＣパッケージである。鋼球をプリント基板上の半田付けしたＩＣパッケージのケースに落下させ、破断などを電気的にチェックして正常に半田付けされているか検査したり、あるいは所定強度の衝撃を与えて破損しないことを検査したりなどする。
【００２０】
鋼球２は、被試験体１に落下して試験を行うものであって、所定の重さと高さから被試験体１に自由落下させて衝撃を与えるものである。通常は、鋼の球である。
【００２１】
ロープ３は、鋼球２を引き上げたりなどするものである。
クランプ機構４は、鋼球２を引き上げたロープ３を所定位置でクランプしたり、開放して鋼球２を自由落下させたりなどするものである。
【００２２】
ロック機構５は、鋼球２が自由落下して被試験体１から跳ね返ったときに２回目以降の衝突しないようにロープ３を引き上げるものであって、ここでは、３つのローラのうち真中のローラ▲１▼がロープ３を両側のローラの間に挿入してロープ３を引き上げる機構を持つものである。例えば、ローラ▲１▼を両側のローラの間に挿入する機構としては、例えばバネの力で挿入し、ソレノイドあるいはモータでローラ▲１▼を両側のローラとほぼ同じでロープ３の通路を邪魔にしない位置に当該バネの力に逆らって戻してロックしておき、当該ロックを開放することでローラ▲１▼を両側のローラの間に高速に挿入するようにしておけばよい。
【００２３】
引上げ機構６は、ロープ３を引き下げて鋼球２を所定位置に持ち上げ（引上げ）て調整し、クランプ機構４がロープ３をクランプしたときに、ロープ３の引下げを開放して鋼球２の自由落下を可能にするものであって、ここでは、３つのローラのうち真中のローラを両側のローラの間に挿入してロープ３を引き下げ、鋼球２を所定位置に持ち上げ調整し、クランプ機構４がロープ３をクランプしたときに、真中のローラを引きぬくあるいは９０°回転させてロープ３を開放して鋼球２の自由落下を可能にするものである。
【００２４】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成の動作を詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
図２において、Ｓ１は、プリント板をセットする。これは、被試験体１であるプリント板を、図１の被試験体１の位置にセットする。例えば鋼球２が落下して衝突する位置に試験しようとするＩＣパケッジをセット（Ｘ、Ｙ移動機構でセット）する。
【００２６】
Ｓ２は、鋼球２をプリント板上面に接するようにロープ３を調整する。これは、図１の巻上げ機構７を使って、鋼球２が被試験体１であるプリント板の上面に接するようにしたときにロープ３が丁度たるまないように巻き上げたり、巻き戻したりして調整する。
【００２７】
Ｓ３は、ローラＣをおろし、鋼球２を設定高さまで引き上げて、ロープ３をクランプする。これは、図１の引上げ機構６の真中のローラＣを図示ようにおろしてロープ３を引き下げ、鋼球２を所定の設定高さまで引き上げた後、クランプ機構４でロープ３をクランプして固定する。
【００２８】
Ｓ４は、ローラＣを９０°回転させて退避させる。これは、Ｓ３でロープ３をクランプしたので、引上げ機構６のローラ３を９０°回転させてロープ３から外し、当該ロープ３につながった鋼球２が自由落下するようにする（図３を用いて後述する）。
【００２９】
Ｓ５は、クランプを開放およびプリント板の試験開始する。これは、図１のクランプ機構４がロープ３のクランプを開放、および被試験体１であるプリント板に設けた端子からハンダの抵抗や、Ｐｔ板のひずみ量などの測定を開始する。
【００３０】
Ｓ６は、鋼球が落下開始する。これは、Ｓ５でロープ３のクランプが開放されたことに対応して、鋼球２が自由落下を開始する。
【００３１】
Ｓ７は、所定時間を経過か判別する。これは、Ｓ６で鋼球が自由落下を開始し、プリント板に衝突して跳ね返えるに必要な時間、例えば０．０５秒経過か判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ８に進む。ＮＯの場合には、Ｓ７を繰り返し、待機する。
【００３２】
Ｓ８は、ローラ▲１▼を所定位置まで移動させる。
Ｓ９は、鋼球が所定高さで停止する。これらＳ８、Ｓ９は、Ｓ７のＹＥＳで鋼球２がプリント板に衝突して跳ね返ったと判明（所定時間経過したと判明）したので、図１のロック機構５を構成する３つのローラのうちの真中のローラ▲１▼を図示の右側の所定位置まで移動させてロープ３を引上げ、結果として、鋼球２を所定高さで停止させ、２回目以降のプリント板への衝突を防止する。
【００３３】
Ｓ１０は、試験結果を出力し、判定する。これは、Ｓ５でプリント板の試験開始し、Ｓ９の鋼球２が停止するまで当該プリント板に衝撃試験用に設けたＩＣパッケージと半田の導通の有無や配線パターンの導通の有無などのデータをもとに試験結果（衝突によるプリント板の試験結果）などを判定する。判定した結果、設定値を越えたら（ＹＥＳ）、試験を終了する。ＮＯの場合に、再び、Ｓ１からＳ１４の手順により、鋼球落下試験を続行する。
【００３４】
以上によって、被試験体１であるプリント板をセットし、引上げ機構６で鋼球２を所定高さに引き上げ、クランプ機構４でクランプした後、クランプを開放し、鋼球２が自由落下してプリント板に衝突して跳ね返ったときにロック機構５でロープ３を引き上げて鋼球２が２回目以降の衝撃を防止し、衝撃試験を行うことが可能となる。そして、結果を判定し、ＮＯの場合には再び、同じ所に鋼球を落下させパッケージが破壊するまで鋼球を落す。
【００３５】
図３は、本発明の引上げ機構例を示す。
図３の（ａ）は図１の引上げ機構６のローラＣを図示の下方に引き下げ、鋼球２を所定の高さに引き上げた状態を示す。この状態で既述したようにクランプ機構４でロープ３をクランプした後（図２のＳ３のクランプした後）、図示の回転機構６１でローラＣを９０°回転させてロープ３から外すと、図３の（ｂ）の状態に移行する。
【００３６】
図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のローラＣを回転機構６１で９０°回転させてロープ３から外した状態を示す。この状態では、ロープ３からローラＣが外れており、クランプ機構４がクランプを開放すると、ロープ３につながっている鋼球２が被試験体１に向けて自由落下する。
【００３７】
以上によって、引上げ機構６によってロープ３を引き下げて鋼球２を所定高さに設定し（図３の（ａ）の状態）、クランプ機構４でロープ３をクランプした後、引上げ機構６の真中のローラＣをロープ３から外し（図３の（ｂ）の状態）、更に、クランプ機構４でクランプを開放することで鋼球２を自由落下させて被試験体１に衝撃試験することが可能となる。
【００３８】
尚、ローラＣを回転させてロープ３から外したが、ローラＣを垂直方向に移動させてロープ３から外すようにしてもよい。
【００３９】
図４は、本発明のクランプ機構例を示す。
図４の（ａ）は、円筒状のクランプでロープ３を平坦なブロックに押しつけてロープ３をクランプする機構例を示す。この平坦なブロックに押しつけてロープ３をクランプすることを数百回も繰り返すと、ロープ３が徐々につぶされたり、同時に、空気中のチリや埃、油分が当該ロープ３とブロックとの間に蓄積され、ノリ状に変化してくることがあり、これにより、ロープ３のクランプを開放してもブロックの壁にロープ３が固着し、鋼球２が落下しないことが発生することがあるので、これを避けるために図４の（ｂ），（ｃ）に示すようにしてもよい。
【００４０】
図４の（ｂ），（ｃ）は、ブロックを斜め方向に切り込んだ面を作成し、この面にロープ３を円筒状のクランプを押しつけてクランプする状態を示す。
【００４１】
図４の（ｂ）はクランプ前の状態を示し、図４の（ｃ）はクランプ後の状態を示す。クランプ後の図４の（ｃ）の状態で、クランプを左方向に移動させて開放すると、ロープ３はブロックの面Ｓ１から斜め方向（Ｓ２の方向）に力が働き、ブロックの面がロープ３と平行の図４の（ａ）の場合に比してロープ３がブロックの面からはがれやすくなり、チリやホコリや油分の影響を受け難くなる。
【００４２】
図５は、本発明の位置決め機構例を示す。これは、既述した図１のクランプ機構４の鋼球２の側に設けた機構であって、鋼球２が丁度納まる円錐状のくぼみを持ち、中心にロープ３を通過させる穴を設けたものである。ロープ３を引き上げて丁度鋼球２の設定高さの位置に当該位置決め機構８を設置することにより、鋼球２が一定位置かつロープ３にぶる下がって振れることを迅速に停止させ、衝撃試験を迅速かつ落下する高さを正確に規定することが可能となる。
【００４３】
図６は、本発明の説明図（クランプ）を示す。これは、ひも（ロープ）３をひっぱった状態でクランプを右方向に移動して当該ひも３をクランプすると、ひも３が固着しにくく、クランプを左方向に移動してひも３を開放したときに速やかにブロックから離れて鋼球２の自由落下を可能とする。
【００４４】
図７は、本発明のロック機構例を示す。
図７の（ａ）は基本構想図の例を示し、図７の（ｂ）は実際の構造例を示す。
【００４５】
図７の（ｂ）において、
・ブロック▲１▼を上へ回転させてツメをはずす。
【００４６】
・レバーは、引張りバネで引張られて左へ移動と同時にローラ▲１▼が右へ移動し、ひも３を引き上げる。
【００４７】
以上によって、ツメをはずすと、ひも（ロープ）３を瞬時に引き上げて鋼球２が２度目の衝突をプリント板にすることを防止できる。
【００４８】
・ローラ▲１▼を引戻すときは、電磁ソレノイドを用いて引き戻し、ブロック▲１▼のツメを使って固定する（通常は電磁ソレノイドはＯＦＦ）．
以上によって、次回に、ツメをはずして、ひも（ロープ）３を瞬時に引上げて鋼球２が２度目の衝突をプリント板にすることを防止する準備が完了したこととなる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋼球２に１本のロープ３を付けて当該ロープ３で所定位置まで引上げてクランプし、クランプを解除して鋼球２を落下させて被試験体１に衝突して跳ね返ってきたときにロック機構５でロープ３を引き上げて所定位置で鋼球を停止させる構成を採用しているため、被試験体１への鋼球２の２度当りを防止し、被試験体１上の多数の試験物あるいは多数の被試験体１に同じ衝撃加重による落下試験を精度良好かつ迅速に繰り返し行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体説明図である。
【図２】本発明の動作説明フローチャートである。
【図３】本発明の引上げ機構例である。
【図４】本発明のクランプ機構例である。
【図５】本発明の位置決め機構例である。
【図６】本発明の説明図（クランプ）である。
【図７】本発明のロック機構例である。
【符号の説明】
１：被試験体
２：鋼球
３：ロープ
４：クランプ機構
５：ロック機構
６：引上げ機構
６１：回転機構
７：巻上げ機構
８：位置決め機構
【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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