(57)【要約】【課題】  一定高さから毎回同じ条件で落下させ、同一箇所に正確に落とすといった自然落下衝撃試験を精度良く行うことができる落下衝撃試験装置を提供すること。【解決手段】  検査対象であるワークの落下衝撃特性を検査する装置であって、ワークを保持する保持治具１７と、該保持治具を吊り下げるための柔軟な線材２１と、前記線材に支持した前記保持治具１７を一定高さに保持する手段１６と、該一定高さから前記保持治具１７を落下させて、落下に応じて前記線材を繰り出す手段１８とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるワークの落下衝撃特性を検査する装置であって、
ワークを保持する保持治具と、
該保持治具を吊り下げるための柔軟な線材と、
前記線材に支持した前記保持治具を一定高さに保持する手段と、
該一定高さから前記保持治具を落下させて、落下に応じて前記線材を繰り出す手段と
を備える
ことを特徴とする落下衝撃試験装置。
【請求項２】
前記線材を引き戻して前記保持治具を繰り返し同じ高さに戻すための引き戻し手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の落下衝撃試験装置。
【請求項３】
前記保持治具を落下後所定時間で前記線材にテンションを付与するリバウンド防止手段を備えることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の落下衝撃試験装置。
【請求項４】
前記引き戻し手段は、前記線材が延びる方向が往復で互いに逆方向となる折り返し部を有し、該折り返し部をリニアガイドに沿って移動させる構成としたことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の落下衝撃試験装置。
【請求項５】
検査対象となる前記ワークを異なる姿勢でそれぞれ保持するために複数種類の保持治具が前記線材に固定される構成であり、かつ保持治具の種類に応じて落下高さを変更する落下開始高さの変更手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の落下衝撃試験装置。
【請求項６】
長く延びる前記線材の水平方向への揺動を防止するための揺動規制案内部を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の落下衝撃試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品などの製品を保持治具に固定して、一定の高さから落とすことにより、その落下衝撃に対する特性などを試験するための落下衝撃試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、生産され使用されている電子部品をはじめとする工業製品には、きわめて精密なものが多く出荷後に衝撃、すなわち、当該部品などを完成製品に組み立てる工程や、製品がユーザーにわたった後の使用環境などにおいて、外部からの衝撃を受けた際に、その性能にどのような影響を与えるかといった観点で、衝撃試験が行われている。
【０００３】
例えば、所定のプレートを一定高さに吊して揺動可能とし、該プレート上に製品である電子機器を載せ、該プレートにハンマで打撃を加えたりする装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、この装置は、外部からの衝撃をハンマにより与えて検査するものであるが、このような検査方法に対して、むしろ一定の高さからの落下衝撃による影響を検査し、繰り返し同じ条件下で、その影響を検査し、あるいは比較検討したりすることで、客観的な製品の規格としたりすることが行われている。
【０００５】
従来、このような落下試験は、人の手により行われることが多く、個々の落下条件を精密に合わせることは難しいので、精度的にも問題があった。
これに対して、落下試験を機械的に行う装置も提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】実開平４−７５９３８
【特許文献２】特開平１０−３３２５３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の装置は、ワークに対して、垂直、水平方向の引っ張り試験や屈曲特性、歪み特性などの種々の特性を複合的に試験しようとするもので、垂直方向に関しても、任意の錘を固定して、垂直な加速度をつけ、その衝撃を試験しようとするものである。
したがって、一定の高さから、自然落下した際の衝撃に関する試験を行うものではなく、自然落下による落下衝撃試験を行うものは知られていない。
ところで、一定高さからの落下衝撃試験を人の手により行う場合には、繰り返し落下試験を行うと、毎回精密に同じ高さから落下させ、同一箇所へ落とすといった条件を揃えることは難しく、精度の高い落下衝撃試験とすることができない。
【０００８】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、一定高さから毎回同じ条件で落下させ、同一箇所に正確に落とすといった自然落下衝撃試験を精度良く行うことができる落下衝撃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】
【０００９】
上記目的は、第１の発明にあっては、検査対象であるワークの落下衝撃特性を検査する装置であって、ワークを保持する保持治具と、該保持治具を吊り下げるための柔軟な線材と、前記線材に支持した前記保持治具を一定高さに保持する手段と、該一定高さから前記保持治具を落下させて、落下に応じて前記線材を繰り出す手段とを備える落下衝撃試験装置により、達成される。
【００１０】
第１の発明の構成によれば、検査対象としての電子部品などのワークは保持治具に固定される。この保持治具は柔軟な線材により吊り下げられ、これを一定高さに保持する手段を有しているので、保持治具は精密に高さを決めて自然落下されることになる。
特に、保持治具は、柔軟な線材により吊り下げられることで、無軌道に落下されるのではなく、線材繰り出し手段によって、繰り出される線材に保持されながら落下するので、まちまちな箇所に落下することなく、複数のワークについて同一の条件で自然落下による衝撃の影響を調べることができる。
かくして、一定高さから毎回同じ条件で落下させ、同一箇所に正確に落とすといった自然落下衝撃試験を精度良く行うことができる落下衝撃試験装置を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記線材を引き戻して前記保持治具を繰り返し同じ高さに戻すための引き戻し手段を備えることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、前記保持治具を繰り返し同じ高さに戻すための引き戻し手段を備えることにより、何度でも精密に同一高さからの自然落下衝撃試験を繰り返し再現することができる。
【００１２】
第３の発明は、第１または２のいずれかの発明の構成において、前記保持治具を落下後所定時間で前記線材にテンションを付与するリバウンド防止手段を備えることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記保持治具を落下後所定時間で前記線材にテンションを付与すると、前記保持治具が落下して落下面で落下衝撃を受けた後で、前記線材が短くなるようにされる。これにより保持治具は上方へ引き戻されるので、前記落下面に届かなくなるから、もう一度（リバウンド）、もしくは繰り返し落下面に衝突することが防止される。すなわち、リバウンドを回避して、試験ごとに異なる条件となってしまうことが防止され、試験の再現性における精度を向上させることができる。
【００１３】
第４の発明は、第２または３のいずれかの発明の構成において、前記引き戻し手段は、前記線材が延びる方向が往復で互いに逆方向となる折り返し部を有し、該折り返し部をリニアガイドに沿って移動させる構成としたことを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、前記線材が延びる方向を折り返して、該折り返し部を移動させるリニアガイドを備えることにより、該リニアガイドに沿って該交差部が移動することで、交差部が移動する距離の倍の距離だけ、保持治具を吊っている線材を繰り出し、あるいは引き戻すことができる。これにより、線材の繰り出し距離に比して、装置をコンパクトに形成することができる。
【００１４】
第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明の構成において、検査対象となる前記ワークを異なる姿勢でそれぞれ保持するために複数種類の保持治具が前記線材に固定される構成であり、かつ保持治具の種類に応じて落下高さを変更する落下開始高さの変更手段を備えることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、ワークの姿勢を変更した状態において、同じ条件の落下試験を行うことができる。
【００１５】
第６の発明は、第１ないし５のいずれかの発明の構成において、長く延びる前記線材の水平方向への揺動を防止するための揺動規制案内部を備えることを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、線材の進路を交差させたりして、線材どうしが隣接して接近したりすると、長く延びる線材が高速で繰り出され、あるいは引き戻された際に、互いに絡んだり、他の部品や構造に引っかかるおそれがある。そこで、前記揺動規制案内部を設けることにより線材を狭い範囲で引き回したりしても上記のような弊害を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の落下衝撃試験装置の実施形態を示す概略構成図である。
この落下衝撃試験装置（以下、「試験装置」という）１０は、水晶振動子などの水晶デバイスをはじめとする電子部品などのワークについて、一定高さから自然落下させ、その場合の衝撃の影響を調べるための装置である。
【００１７】
すなわち、試験装置１０は、基台（もしくは床面）１１上に配置され、落下した保持治具が衝突することを受ける落下面とされるターゲット１２と、基台１１からほぼ垂直に起立する支柱部１３を有している。
支柱部１３は試験装置１０の基本フレームとなるもので、好ましくは頑丈で精度の保てる材料で形成された垂直方向（Ｚ方向）に延びる柱部である。ターゲット１２は保持治具が落下して衝突することから、損傷しにくい丈夫な材料でなり、石材やコンクリート、金属などにより上面が水平に形成されている。
【００１８】
支柱部１３は、少なくとも落下試験が実行される所定高さ以上の高さ寸法を有しており、図１及び図２に示すように、その互いに異なる面に、それぞれＺ方向に直線的に延びる第１のリニアガイド２３と、第２のリニアガイド２４とを備えている。
第１のリニアガイド２３により第１の移動スライダ１５がＺ方向（図１のＦ方向）に移動可能に案内されるようになっている。第２のリニアガイド２４により、第２の移動スライダ１８がＺ方向（図１のＢ方向）に移動可能に案内されるようになっている。
【００１９】
ここで、「移動スライダ」とは支柱部などのフレームやアームに対して移動可能に取付けられ、線材に対して相対的にスライドされる部材である。また、後述する「固定スライダ」は、移動スライダと異なり、フレームやアームに移動しないように固定されており、線材をスライドさせる部材である。
後述するように、第１の移動スライダ１５は、ワークを保持した保持治具（後述）の落下レベル（高さ）を保持する手段であり、さらに、内蔵モータなどの駆動手段により移動可能とされることにより、保持治具１７の落下レベルを変更・調整する手段の一部を構成する。
第２の移動スライダ１８は、後述するように線材を繰り出す手段および引き戻す手段の一部を構成する。
【００２０】
支柱部１３の上端付近には、水平な方向（図１のＸ方向）に沿って延びる、固定アーム１４が配置されている。固定アーム１４の少なくとも先端は、ターゲット１２上に重なる位置まで延びている。
一方、Ｆ方向に移動可能な第１の移動スライダ１５には、水平な方向に延びる移動アーム１６が設けられている。該移動アーム１６の先端部もターゲット１２上に位置しており、先端に貫通孔１６ａが形成されている。また、第１の移動スライダ１５の上端部には線材の固定部３１が設けられている。
線材２１は、曲折、屈曲可能な柔軟で強靱な線材で表面摩擦が僅かであるものが好ましい。このため、例えばワイヤーロープや、合成樹脂によるロープ、強靱な天然繊維のロープなどが適している。この線材２１は、その基端部を第１のスライダ１５の上端部に設けた図示しないフックなどに結び固定される。線材２１の他端部は図１において、先ず下方へ引き回され、第２の移動スライダ１８の例えば円筒外周を回り込んで、該線材２１の延びる方向が逆方向となる折り返し部２２を経て、上方に向かう。
【００２１】
さらに、線材２１は第２の移動スライダ１８の上方に位置し、固定アーム１４に設けられた固定スライダ１９に引き回され、その円筒外周を回り込んで（図５参照）、固定アーム１４先端部の固定スライダ２０の円筒外周を回り込んで、垂下されるように引き回されている。線材２１のさらに先端部は、移動アーム１６の貫通孔１６ａを挿通されて、先端部に保持治具１７が固定されるようになっている。該保持治具は後述するように、検査対象であるワークを固定保持するものである。
【００２２】
このように、線材２１が引き回されて、案内されるための移動スライダや固定スライダに関しては、図５に示す固定スライダ１９を代表させて説明すると、例えば、線材２１が当接摺動される円筒１９ｃを、両側から壁部１９ａ，１９ｂにより挟み込む構成とした揺動規制案内部によって、該線材２１が通過する案内溝を形成するものである。この揺動規制案内部は、壁部１９ａ，１９ｂを有することにより、該線材２１の幅方向への揺動を防止することができ、線材２１同士が近接しても絡んだり、ぶれたりすることを防止することができる。また、第１のスライダ１５の上端部に設けた図示しないフックなどの結び目を解くだけで、新しい線材に取り替えて固定でき、その先端側をいくつかの移動スライダや固定スライダに通すだけで、線材２１を取り替えて、張り直すことが容易に行える。
【００２３】
また、第２の移動スライダ１８は、内蔵モータなどの駆動手段により矢印Ｂ方向に移動可能であり、移動上限リミットスイッチ２７と移動下限リミットスイッチ２６が設けられた間の距離である移動距離Ｌ２の範囲で移動される。これらリミットスイッチは機械的な構成のもの、受発光素子などを用いたフォトインタラプタ型のものなど種々のものが使用できる。
一方、ワークを保持する保持治具１７は、線材２１の先端に固定されて、移動アーム１６の先端の当接面１６ｂからターゲット１２上面までの距離Ｌ１だけ自然落下される。つまり、第２の移動スライダ１８が下降して距離Ｌ２だけ移動して、保持治具１７を固定アーム１６の当接面１６ｂに当てる。その状態で線材２１が動かないようにして、第２の移動スライダ１８が距離Ｌ２だけ上昇し、その際の線材２１のたるみ分だけ、保持治具１７を自然落下させる。このようにして、保持治具１７は丁度距離Ｌ１分だけ落下し、保持治具１７がターゲット１２表面に衝突するようにしている。
【００２４】
このような動きを実現するために、固定アーム１４には、固定スライダ１９に臨んで、線材押えシリンダ３２が配置されている。すなわち、線材押えシリンダ３２は、押え上限リミットスイッチ３４と押え下限リミットスイッチ３５を備え、これらリミットスイッチ間を移動する押えアーム３２ａが図５で示すように、線材２１を円筒１９ｃの外周面に押えつけるようになっている。
すなわち、保持治具１７が移動アーム１６の当接面１６ｂに当接した状態で、線材２１を円筒１９ｃの外周面に押え、さらに、第２の移動スライダ１８がＤの位置へ上昇すると、線材２１にたるみができる。次いで、線材押えシリンダ３２が押えアーム３２ａを上昇させると、保持治具１７は重力に従って自然落下するものである。
【００２５】
また、固定スライダ１９と固定スライダ２０の間において、固定アーム１４には、リバウンド防止シリンダ３３が配置されている。このリバウンド防止シリンダ３３の押えアーム３３ａは先端に広い面積の当接面を持ち、この当接面を線材２１に当てて押し下げる。これにより、図１から理解されるように、落下した保持治具１７は引き上げられる。
すなわち、上記した線材押えシリンダ３２が線材２１の押えを除去した時点から、所定の時間で、保持治具１７が落下してターゲット１２に衝突するので、その一回目の衝突が完了した時点で、該保持治具１７をリバウンド防止シリンダ３３の上記した働きにより引き戻せば、ふたたび、あるいは繰り返し保持治具１７がターゲット１２に衝突することを防止できるのである。
なお、図１の試験装置１０は、電源ユニット２５や、落下回数を計測する落下カウンタ４９の他、所定のシーケンス回路もしくはコンピュータによる制御部を備えている。
【００２６】
図３および図４は、試験装置１０に用いる保持治具のふたつのタイプを示している。
図３の保持治具１７−１は、例えば５角形の板体であり、その頂点を下にして、端部の固定リング１７ａに線材２１の先端を結ぶようにして用いる。この保持治具１７−１では、例えば、正方形もしくは矩形の基板４３に実装された水晶デバイス４４を、該基板４３の側面を下に向けた状態で、該基板４３の四隅をビス止めすることにより、固定保持するようになっている。なお、基板４３は、図３に矢印で示すように向きを変えて固定してもよい。
【００２７】
図４の保持治具１７−２は、例えば先鋭な先端を備える底面を持った矩形もしくは正方形の板体であり、その先端を下にして、中央部の固定リング１７ｂに線材２１の先端を結ぶようにして用いる。この保持治具１７−２では、上記と同様の基板４３に実装された水晶デバイス４４を、水平にした状態で、該基板４３の四隅をビス止めすることにより、固定保持するようになっている。
【００２８】
このように、図３の保持治具１７−１と図４の保持治具１７−２とでは、基板４３に実装された水晶デバイスに対して、異なる向きから落下衝撃を与えることができるものである。
これに対応して、試験装置１０では、図１の第１の移動スライダ１５を矢印Ｆ方向に移動させることにより、Ｌ１の距離を変更し、図３と図４で示したように、保持治具１７−１と図４の保持治具１７−２で同じ落下距離となるように調整することができるようになっている。
【００２９】
図７は、試験装置１０の制御を行う電気的構成の概略を示すブロック図である。
制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）と必要な記憶手段（メモリ）、キーボードやディスプレイなどの入出力装置などで構成されるコンピュータを用いたり、所定のシーケンスを組み込んだ処理回路などで構成される。
制御部４１には、図１等で説明した線材押えシリンダ３２、押え上限（リミット）スイッチ３４、押え下限（リミット）スイッチ３５、第１の移動スライダ１５などが接続され、これらにより試験装置１０のレベル保持手段とレベルを変更調整する調整手段としてのレベル保持・調整手段が構成されている。
【００３０】
また、制御部４１には、第２の移動スライダ１８、移動下限リミットスイッチ２６、移動上限リミットスイッチ２７が接続され、これらにより試験装置１０の（線材）繰り出し及び引き戻し手段を構成している。さらに、制御部４１には、リバウンド防止シリンダ３３と、必要なタイマ４７が接続され、これらにより、試験装置１０のリバウンド防止手段４８が構成されている。
【００３１】
さらに、制御部４１には、電源ユニット２５、操作パネルの各種スイッチ４２、落下検査回数を計測するカウンタ４９、必要な記憶手段としてのメモリ４６が接続されている。メモリ４６は、制御部４１を構成する記憶装置の一部を含むもので、検査ステップに対応したソフトウエアを格納したり、制御部４１の必要な作業領域を提供したりするものである。
【００３２】
本実施形態の試験装置１０は以上のように構成されており、次に、図８のフローチャートを参照しながら、その動作例を説明する。
先ず、保持治具１７−１に対して、図３で説明したワークである水晶デバイス４４および基板４３を固定する。そしてさらに、該保持治具１７−１を線材２１の先端に結んで固定する（ＳＴ１）。
図示しない操作者が、試験装置１０の起動スイッチをオンして検査をスタートする。これにより、図１において、第２の移動スライダ１８が下降し、Ｅの位置まで移動すると（ＳＴ２）、移動下限リミットスイッチ２６をオンする（ＳＴ３）。この状態では、線材２１は引き戻されて移動アーム１６の当接面に図１の点線で示すように当接した位置にある。
【００３３】
移動下限リミットスイッチ２６のオン信号を受けて、制御部４１は、線押えシリンダ３２を駆動し、その押えアーム３２ａが下降し（ＳＴ４）、これにより、押え下限リミットスイッチ３５がオンする（ＳＴ５）。この状態では、線材２１は線押えシリンダ３２の機能により、挟まれて、繰り出し方向には、移動することができない。
押え下限リミットスイッチ３５のオン信号により、制御部４１は第２の移動スライダ１８を駆動して上昇させ（ＳＴ６）、該第２の移動スライダ１８がＤの位置に達すると、移動上限リミットスイッチ２７がオンされる（ＳＴ７）。この状態で、線材２１には、十分なたるみ、すなわち、保持治具１７−１がターゲット１２に衝突するまで自然落下し得る距離までの線材２１のたるみが確保されている。
【００３４】
移動上限リミットスイッチ２７のオン信号により、制御部４１は、線押えシリンダ３２を駆動し、その押えアーム３２ａが上昇し（ＳＴ８）、押え上限リミットスイッチ３４がオンする（ＳＴ９）。
上記ＳＴ８と同時に保持治具１７−１を固定した線材２１は、線押えシリンダ３２による押え固定が解除されるので、保持治具１７−１の重量により自然落下し（ＳＴ１０）、ターゲット１２に衝突する（ＳＴ１１）。これにより、保持治具１７−１に固定されたワークである水晶デバイス４４には側面から衝撃が与えられる。
【００３５】
一方、ＳＴ９で、制御部４１が押え上限リミットスイッチ３４のオン信号を受けると、該制御部４１はタイマ４７による計時を開始し（ＳＴ１２）、該タイマ４７が予め設定された時間の計時を終えることを制御部４１に知らせると、制御部４１は、直ちにリバウンド防止シリンダ３３に指令を出し、その押えアーム３３ａが下降し（ＳＴ１３）、線材２１を瞬間的に引き戻すので、上記のようにターゲット１２に衝突した保持治具１７−１が跳ね返って、さらには、ふたたび落下してターゲット１２にもう一度、あるいは何度も衝突することが防止される。その後、制御部４１がリバウンド防止シリンダ３３に指令を出し、その押えアーム３３ａが上昇される（ＳＴ１４）。
【００３６】
次いで設定回数を確認して以上の落下衝撃試験について繰り返し設定があるか否か確認し（ＳＴ１５）、カウンター４９に検査実効回数を加算して（ＳＴ１６）、繰り返し設定があれば、カウンター４９が設定回数になるまで繰り返すためにＳＴ２に戻り、繰り返し設定が予めなければ、終了する。
以上述べたように、本実施形態の試験装置１０によれば、検査対象としての電子部品などのワークは保持治具１７に固定され、この保持治具１７は柔軟な線材２１により吊り下げられ、これを一定高さに保持する手段１５を有しているので、保持治具１７は精密に高さを決めて自然落下されることになる。
【００３７】
特に、保持治具１７は、柔軟な線材２１により吊り下げられることで、無軌道に落下されるのではなく、線材繰り出し手段３８（１８）によって、繰り出される線材２１に保持されながら落下するので、まちまちな箇所に落下することなく、常にターゲット１２の同じ箇所に衝突される。このため、複数のワークについて同一の条件で自然落下による衝撃の影響を調べることができる。
かくして、一定高さから毎回同じ条件で落下させ、同一箇所に正確に落とすといった自然落下衝撃試験を精度良く行うことができる落下衝撃試験装置を提供することができる。
【００３８】
本発明は上述の実施形態に限定されない。
本発明の検査対象となる電子部品は水晶デバイスに限らず、落下衝撃特性が問題とされるあらゆる電気，電子部品を検査することができる。
上述の実施形態の各条件や各構成は適宜その一部を省略し、あるいは言及しない他の構成と組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る落下衝撃試験装置の全体構成を示す概略構成図。
【図２】図１の落下衝撃試験装置のリニアガイドの図。
【図３】図１の落下衝撃試験装置の保持治具の図。
【図４】図１の落下衝撃試験装置の保持治具の図。
【図５】図１の落下衝撃試験装置の固定スライダの図。
【図６】図１の落下衝撃試験装置の固定スライダの図。
【図７】図１の落下衝撃試験装置の電気的構成の一例を示すブロック図。
【図８】図１の落下衝撃試験装置の動作の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・落下衝撃試験装置、１１・・・基台、１２・・・ターゲット、１３・・・支柱部、１５・・・第１の移動スライダ、１６・・・移動アーム、１７・・・保持治具、１８・・・第２の移動スライダ、１９・・・固定スライダ、２０・・・固定スライダ、２１・・・線材、３７・・・レベル保持・調整手段、３８・・・繰り出し及び引き戻し手段、４８・・・リバウンド防止手段
【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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