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発明の名称 落下衝撃試験装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−24516(P2007−24516A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−202768(P2005−202768)
出願日 平成17年7月12日(2005.7.12)
代理人 【識別番号】100096806
【弁理士】
【氏名又は名称】岡▲崎▼ 信太郎
発明者 田畑 忠明
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。
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




 

 


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