JP2002228567A - 寿命試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】繰返し荷重を供試体にかけることにより供試体
の寿命を試験する寿命試験機を提供する。 【構成】供試体に繰返し荷重をかけるための押棒と、該
押棒に所定の荷重をかけるためのバネと、バネ圧を調整
できる機構と、押棒が往復運動をするためのリニアモー
タと、往復運動のストロークを決めるフォトセンサユニ
ットからなる、供試体の寿命を試験するための寿命試験
機

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種電気機器、特に電気
コネクタの機械的、電気的な寿命試験を行うための寿命
試験機に関するものである。一般に、電気コネクタの種
類は多種多様である。機器の内部で用いられる電気コネ
クタは電気的接続の確実性や機器の振動による外れを考
慮しなければならない。一方機器の外部に露出されて用
いられる電気コネクタは内部で用いられる電気コネクタ
以上に、外力による外れや破壊に対する耐性を考慮する
必要がある。電気コネクタの外れや破壊は機器の機能を
損なうものであるから、十分に試験をおこなって電気コ
ネクタの設計、製造を行うことが必要となってくる。ま
た、電気コネクタは電気的接続を目的としているから単
に機械的な外れや破壊のみでなく電気的な外れや破壊を
試験できることが望ましい。

【０００２】

【従来の技術】従来は例えば特許第２５５０８１９号に
開示されている引張試験機を用いて試験が行われてい
た。図１０は引張試験機の概要図であり、油圧アクチュ
エータ２１によって昇降する上部クロスヘッド２３と、
上下位置調節可能な下部クロスヘッド２４にそれぞれ取
り付けられたつかみ具２５、２５によって試験片（供試
体）２６が保持され、上記油圧アクチュエータによって
引張荷重が負荷される。図１１は供試体の斜視図で電気
装置２７ａ、電気コネクタ２７bが接続されている。こ
れを図１２のようにつかみ具２５によって保持させ、上
部クロスヘッド２３を上昇させることにより線材２８に
よってＹ方向の荷重をかけることができ、クロスヘッド
の移動量を加減することにより該荷重を調整することが
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記引張試験機による
試験では、引張試験機は汎用の測定機であるため、試験
を行うための供試体および治具類をセットするのに時間
がかかっていたばかりでなく、クロスヘッドの移動速度
が遅く試験に時間がかかっていた。また、Ｙ方向の試験
はできてもその反対方向であるマイナスＹ方向の試験を
行うには供試体を再度逆向きにつかみ具に保持して試験
を行わなければならなかった。また、クロスヘッドの移
動量により荷重を調整しているため、供試体のつかみ具
での保持の精度やクロスヘッドの移動速度の変動などに
より、供試体にかかる荷重が変動して高い精度で荷重を
かけることが難しかった。また試験回数が所定回数に達
したときに動作を停止するカウンタを設けることが設計
上困難であった。また目視による機械的破壊の寿命はわ
かっても電気的破壊の寿命を知ることが難しい、などの
問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は係る不具合を解
消する手段として、供試体に繰返し荷重をかける押棒
と、該押棒に所定の荷重をかけるバネと、バネ圧調整機
構と、押棒を往復運動させるリニアモータと、往復運動
のストロークを決める位置決め機構からなる、供試体の
寿命試験機を提供することにより、供試体のセットの簡
略化とリニアモータによる試験のスピードアップ、往復
方向での試験、バネによる高精度の試験荷重を可能なら
しめるものである。また、往復運動が所定回数になった
ときカウンタによって停止する機能により、試験の省力
化を図ることができ、さらに試験中に該電気コネクタに
通電しておき電気特性を計測することにより電気特性の
異常を検出して試験を停止させ電気的寿命を明示させ、
試験の効率化を図ることもできる。

【０００５】

【実施例】本発明の一実施例たる寿命試験機を図１乃至
９にて説明する。

【０００６】図１は寿命試験機の全体図である。ここで
１は供試体、２ａ、２ｂは供試体に荷重をかける押棒、
３ａ、３ｂは押棒の荷重をかけるためのバネ、４ａ、４
ｂはねじによるバネ圧調整機構、５は供試体を固定する
支持機構、６は押棒（２ａ、２ｂ）、バネ（３ａ、３
ｂ）、バネ圧調整機構（４ａ、４ｂ）を具える架台、７
は架台６に往復運動をさせるリニアモータ、８ａ、８ｂ
はフォトセンサユニット、９は往復運動の回数を数える
カウンタ、１０は試験開始スイッチ、１１は試験中止ス
イッチ、１２は試験機の電源が供給されていることを表
示する表示灯、１３は試験機が動作状態にあることを表
示する表示灯、１４は試験機の非常停止スイッチ、１５
はリニアモータの速度を調整する装置、１６はコントロ
ール装置を収納した箱、１７は全体を載せた台、１８は
６の架台の動作原点を微調整する装置である。本図では
供試体１に相対して一対の押棒、バネ、バネ圧調整機構
が図示されている。これは試験をより効率的に行うため
往復運動により供試体に両方向からの荷重を交互に加え
ての試験を行うためである。なお、上記コントロール装
置とは電源、リレーシーケンス回路より構成され該寿命
試験機の動作を制御する装置を総称するものである。

【０００７】図２は８ａのフォトセンサユニットの詳細
図である。８ａ−イはフォトセンサ、８ａ−ロは位置調
整板である。フォトセンサ８ａ−イは架台６に取付けら
れており、位置調整板８ａ−ロは全体を載せた台１７に
位置調整可能なようにネジで固定されている。位置調整
板によりフォトセンサの光が遮られてフォトセンサの信
号がでるので、位置調整板８ａ−ロの位置をＸ方向に移
動すれば架台６に取付けられたフォトセンサ８ａ−イの
信号の出る位置がＸ方向に移動する。なお、８ｂのフォ
トセンサユニットも同一動作なので説明は省略する。

【０００８】図３は該寿命試験機の動作をあらわすフロ
ーチャートである。試験開始スイッチをＯＮとするとリ
ニアモータ７は運転を始める。このときリニアモータ速
度調整装置１５によりリニアモータの速度を調整するこ
とができる。リニアモータの運転に従って架台６も動
き、押棒２ａが供試体１に接触する。押棒２ａはバネ３
ａとバネ圧調整機構４ａにより試験荷重がかかってお
り、供試体１には該試験荷重がかけられる。さらに同方
向に動くと架台６上に設置されたフォトセンサ８ａ−イ
の信号出力がONとなるように該フォトセンサ８ａ−イと
位置調整板８ａ−ロの位置を設定しておく。該フォトセ
ンサ８ａ−イの信号によりリニアモータ７を逆転させ
る。これにより架台６は逆方向に動き、供試体１と押棒
２ａは離れ、供試体にかかっていた試験荷重はゼロとな
る。これで一回の荷重試験を行ったことになる。

【０００９】そして架台６はそのまま動き続け、押棒２
ｂが供試体１にふたたび接触する。押棒２ｂはバネ３ｂ
とバネ圧調整機構４ｂにより試験荷重がかかっており、
供試体１には該試験荷重がかけられる。さらに同方向に
動くと架台６上に設置されたフォトセンサ８ｂ−イの信
号出力がONとなるように該フォトセンサ８ｂ−イと位置
調整板８ｂ−ロの位置を設定しておく。該フォトセンサ
８ｂ−ロの信号によりリニアモータ７を逆転させる。こ
れにより架台６はまた逆方向に動き、供試体１と押棒２
ｂは離れ、供試体にかかっていた試験荷重はゼロとな
る。これで逆方向の一回の荷重試験を行ったことにな
る。

【００１０】ここで、押棒２ａとバネ３ａとバネ圧調整
機構４ａによって供試体１にかけられる試験荷重を図５
により説明する。供試体１と押棒２ａとの距離がゼロで
ある位置を原位置と呼ぶ。架台６が図５で原位置よりＸ
方向に動くにつれ供試体にはバネ３ａのバネ定数に従っ
た荷重がかけられる。図５に位置と荷重との関係を示
す。例えばバネ３ａを自由状態として原位置での荷重を
ゼロとした場合はa曲線で示される。一方バネ圧調整機
構４ａによりバネ３ａをあらかじめ圧縮しておけば原位
置での荷重をゼロではなく任意の値とすることができ
る。この場合はｂ曲線で示すことができる。ここでバネ
圧調整機構４ａはバネ３ａを自由状態長さから必要荷重
が得られる長さまで圧縮する機構であって、図４のＬの
長さを可変とすればよく、周知のボルトとナットの組み
合わせにより実現することができる。

【００１１】このようにあらかじめ荷重をかけられる機
構により図４のｂ曲線のロで表されているように、供試
体にわずかの動きにより必要な試験荷重をかけることが
できる。一方、上記機構なしで必要な試験荷重をかける
には図４のａ曲線のイであらわせる距離が必要となる。
従って架台６がイの距離動くための時間がかかるのみで
なく、図５の斜線部分の荷重が本来試験に必要とされる
以外の荷重として供試体にかけられることとなり、試験
の精度を落とす。これらの問題は上記機構をもちいるこ
とにより解決できる。

【００１２】図３の試験フローチャートでは試験中止ス
イッチが押されるまで荷重試験を行い続ける。一般に試
験は供試体がその製品規格に対して合格するか否かを判
定するために行うので、規格で定められた回数の試験を
したら自動的に試験を停止することが望ましい。そのた
めには図１に示されるカウンタ９を用いて荷重試験の回
数を数える。荷重試験の回数はフォトセンサユニット８
ａ、８ｂの信号の数と一致するのでこのフォトセンサユ
ニット８ａ、８ｂの信号をカウンタ９の入力とすれば良
い。なお８ａ，８ｂのフォトセンサユニットの両方から
の信号を入力とすれば各方向での試験の合計回数がカウ
ントされるし、どちらか片方のフォトセンサユニットの
信号のみを入力とすれば、往復で一回とされる試験回数
をカウントすることになる。所定の回数をプリセット可
能なカウンタを用いれば、所定の試験回数で停止信号を
出すことができ、前記リニアモータ７を停止させて試験
を終了する。

【００１３】ここで試験終了した供試体を検査し、製品
規格を満足するようであれば寿命試験には合格と判定す
ることができる。もしも製品規格を満足しなければ不合
格として対処する。

【００１４】カウンタ６を用いた場合のフローチャート
を図６に示す。図３に追加してカウンタが設定回数に達
したらリニアモータを停止させ試験終了となる。

【００１５】図３あるいは図６のフローチャートで示さ
れる試験では試験終了後に供試体を検査し、製品規格に
合致するか否かで供試体の寿命試験の合否を判断する。
より試験を迅速化するには荷重試験中に供試体の特性を
測定して、規定回数の試験途中でも製品規格に合致しな
ければ寿命試験を不合格として試験を中止することが望
ましい。

【００１６】図７は供試体である電気コネクタの一例の
説明図である。ここで３１は機器内の電気コネクタ、３
２は機器外の電気コネクタ、３３は機器内電気コネクタ
の電気接点、３４は機器外電気コネクタの電気接点、３
５は機器内の電気コネクタと接続されている電線、３６
は機器外電気コネクタと接続されている電線である。電
気信号は機器外の装置と機器内の装置との間を３６−３
４−３３−３５と流れて、あるいは逆に３５−３３−３
４−３６と流れることにより機能する。この間のいずれ
の個所でも接続が外れれば電気信号は流れず、機器の機
能は果たされないことになる。通常電線３６と接点３４
との接続には半田付けあるいは圧着方式がもちいられ
る。接点３３と電線３５の接続も同様である。３３と３
４の接続はリン青銅やベリリウム銅のような機械的バネ
性を持った材料にて作られている電気接点同士の接触に
よりなされる。

【００１７】図８に電気的特性の測定回路図を示す。電
気コネクタの電気的特性を測定するには電線３５の結線
と接点３６の結線に測定機３７を接続させて測定すれば
よい。通常最も重要視される特性は電気抵抗である。電
気抵抗は３５−３６間に一定の電圧を加えたうえ流れる
電流を測定することにより、オームの法則により求める
ことができる。図８の測定機としてはテスターあるいは
デジタルマルチメータとして知られる測定機を用いるこ
とができる。さらに、この測定機に測定値に対してあら
かじめ設定しておいた上下限の値に対して合否の信号を
出すことのできるものも多くあり、これによって製品規
格に合致しない場合、試験中止の信号を出して終了する
ことができる。測定機には例えば横河電機製作所の２５
０１型のデジタルマルチメータを用いることができる。

【００１８】荷重試験中に供試体の特性を測定して、規
定回数の試験途中でも製品規格に合致しなければ寿命試
験を不合格として試験を中止する場合のフローチャート
を図９に示す。図６に追加して電気特性が規格に合致し
なければリニアモータを停止させ試験終了となる。

【００１９】なお、上記供試体は電気コネクタとして説
明を行ったが、供試体としては、外力により寿命が変動
する電気機器であればどのような物にでも適用できる。
該電気機器としては、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔ
ａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、デジタルカメラ、携帯電
話機、ポータブルＣＤプレーヤなどの携帯機器、プリン
ト配線板、接点やスイッチ、液晶やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の平面表示板などの
電気部品などにも適用できる。

【００２０】

【発明の効果】供試体に繰返し荷重をかける押棒と、該
押棒に所定の荷重をかけるバネと、バネ圧調整機構と、
押棒を往復運動させるリニアモータと、往復運動のスト
ロークを決める位置決め機構からなる、供試体の寿命試
験機を提供することにより、供試体のセットの簡略化と
リニアモータによる試験のスピードアップ、往復方向で
の試験、バネによる高精度の試験荷重を可能ならしめる
ものである。また、往復運動が所定回数になったときカ
ウンタによって停止する機能により、試験の省力化を図
ることができ、さらに試験中に該電気コネクタに通電し
ておき電気特性を計測することにより電気特性の異常を
検出して試験を停止させ電気的寿命を明示させ、試験の
効率化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る寿命試験機の全体図である。

【図２】フォトセンサーユニットの詳細図である。

【図３】寿命試験機の動作をあらわすフローチャートで
ある。

【図４】荷重を与える機構の説明図である。

【図５】架台の位置と荷重との関係を示す図である。

【図６】寿命試験機の動作をあらわすフローチャートで
ある。

【図７】電気コネクタの説明図である。

【図８】電気特性の測定回路図である。

【図９】寿命試験機の動作をあらわすフローチャートで
ある。

【図１０】引張試験機の概要図である。

【図１１】供試体の斜視図である。

【図１２】引張試験機での供試体の試験図である。

【符号の説明】

１ 供試体 ２ａ、２ｂ 押棒 ３ａ、３ｂ バネ ４ａ、４ｂ ねじによるバネ圧調整機構 ５ 供試体を固定する支持機構 ６ 架台 ７ リニアモータ ８ａ、８ｂ フォトセンサユニット ８ａ−イ、８ｂ−イ フォトセンサ ８ａ−ロ、８ｂ−ロ 位置調整板 ９ カウンタ １０ 試験開始スイッチ １１ 試験中止スイッチ １２ 試験機の電源が供給されていることを表示する表
示灯 １３ 試験機が動作状態にあることを表示する表示灯 １４ 試験機の非常停止スイッチ １５ リニアモータの速度を調整する装置 １６ コントロール装置を収納した箱 １７ 台 １８ 架台の動作原点を微調整する装置 ２１ 油圧アクチュエータ ２３ 上部クロスヘッド ２４ 下部クロスヘッド ２５ つかみ具 ２６ 試験片 ２７ａ 電気装置 ２７ｂ 電気コネクタ ２８ 線材 ３１ 機器内電気コネクタ ３２ 機器外電気コネクタ ３３ 機器内電気コネクタの電気接点 ３４ 機器外電気コネクタの電気接点 ３５ 機器内電気コネクタと接続されている電線 ３６ 機器外電気コネクタと接続されている電線 ３７ 測定機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】供試体に繰返し荷重をかける押棒と、該押
   棒に所定の荷重をかけるバネと、バネ圧調整機構と、押
   棒を往復運動させるリニアモータと、往復運動のストロ
   ークを決める位置決め機構からなる、供試体の寿命試験
   機。
2. 【請求項2】往復運動が所定回数になったとき停止する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の寿命試験機。
3. 【請求項3】供試体が電気コネクタであり、該電気コネ
   クタの電気特性異常が検出されたとき停止することを特
   徴とする、請求項１及び請求項２に記載の寿命試験機。