JP2005077176A - 落下衝撃試験装置及びそれに用いる治具の締め付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 試験サンプル１０を治具１に取り付け、この治具１を落下させて試験サンプルの衝撃試験を行なうようにした落下衝撃試験装置において、安定した試験データの得られる装置を提供する。
【解決手段】 試験サンプル１０が取り付けられる治具１と、この治具を所定の姿勢で保持し、落下させる保持ユニットと、落下した治具が衝突する衝突台と、を備えてなる落下衝撃試験装置において、この装置で用いられる治具１に突起１５を設け、落下時には常にこの突起１５の一点において衝突台に衝突する構造とする。またこの突起１５は、螺子手段によって治具１の任意の面に着脱自在とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、試験サンプルを落下させてその衝撃の試験データを収集するための落下衝撃試験装置及びそれに用いる治具の締め付け装置に関する。

近年、落下衝撃試験においては、試験サンプルを専用の治具に取り付け、これを落下させることにより、治具を通して衝突時の振動を試験サンプルに負荷する方法が好適に用いられている。

この落下衝撃試験に用いる設備装置は、図１に示す如く、試験サンプルが取り付けられる治具１と、この治具１を所定の姿勢で保持し、落下させる保持ユニット２と、落下した治具１が衝突する衝突台３と、を備えて構成される。

ここで治具１はアルミニウム等の軽金属材によりブロック状に形成され、これにボルト(螺子)止めによって試験サンプルが取り付けられる。保持ユニット２はレール４に沿って上下方向に移動可能に設けられるスライド板５上に一対の保持アーム６を有し、この保持アーム６に挟まれる状態で治具１が保持される。衝突台３はこの保持ユニット２の真下に配置されており、その上面の水平面に落下した治具１が衝突するようになっている。

そしてこの落下衝撃試験装置では、保持ユニット２が高い位置で治具１を所定の姿勢(衝突台３に対する衝突面を水平にした姿勢)で保持し、この状態から保持ユニット２がレール４に沿って落下するように下降し、その途中に治具の保持が解除されて治具１は保持ユニット２から離れ、その後は自由落下により下降して衝突台３に衝突する如く動作する。この落下による衝突時の振動が治具１を通して試験サンプルに負荷され、それを測定することによって落下衝撃試験データを得るものである。

上記の如き落下衝撃試験装置では、落下動作時に治具は保持ユニットに保持されている間は所定の姿勢を保っているが、保持ユニットから離れて自由落下状態となると姿勢が若干変化するので、毎回衝突する箇所が同一箇所とはならない。そのため、毎回必ず同一条件で衝撃を与えることができず、取得された試験データのばらつきが大きくなり、試験結果を評価する上での評価効率や作業性などの点で大きな問題が生じていた。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、治具を用いた落下衝撃試験において安定した試験データの得られる装置を提供し、上記の問題点を解消することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の落下衝撃試験装置は、試験サンプルが取り付けられる治具と、この治具を所定の姿勢で保持し、落下させる保持ユニットと、落下した治具が衝突する衝突台と、を備えてなり、治具には、衝突台に衝突する面に一個の突起が設けられた構成としたものである。
ここで治具は、突起を設けることができる面を５面有し、突起を螺子手段によって任意に着脱自在な構造とする。
さらに治具は、Ｕ字形に形成される治具本体に試験サンプルを架け渡すように取り付ける構造とする。

さらに本発明では、上記の落下衝撃試験装置に用いる治具に試験サンプルを複数のボルトで締め付けて固定する装置を提供する。
この治具の締め付け装置は、回転操作機構と、複数のボルトに夫々結合する回転結合部と、回転操作機構の回転力を回転結合部に同時に伝達する回転伝達機構と、を備えて構成される締め付けユニットを有してなる。

上記の如き本発明の落下衝撃試験装置は、治具の衝突面に一個の突起を設けた構成により、落下時に治具は必ず突起の部分において衝突台に衝突するため、毎回同一条件で衝撃を与えることができるので、安定した試験データを収集することができる。これにより、試験結果を評価する上での評価効率や作業性などが向上する。
また本発明では、治具の突起を螺子手段によって着脱自在な構造としたことにより、衝突面を治具の５面の中から任意に選ぶことができるので、実態に即した落下衝撃試験を行なうことができる。
さらに本発明では、治具本体をＵ字形に形成し、これに試験サンプルを架け渡すように取り付ける構造としたことにより、衝突時に試験サンプルが撓んでも治具に干渉することはないので、正確な試験データが得られ、また試験サンプルに損傷を与えてしまうこともない。

また本発明による治具の締め付け装置では、治具に試験サンプルを取り付ける際の締め付け力を管理することで、試験サンプル毎のデータのばらつきを抑えて再現性のよい落下衝撃試験を行なうことができ、さらに複数のボルトを同時に締め付けることができるので、データのばらつきをさらに低減できると共に、締め付け作業時間の短縮が可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
本発明による落下衝撃試験装置の基本的構成は、前述した図１の設備装置と同様である。
即ちこの落下衝撃試験装置は、試験サンプルが取り付けられる治具１と、この治具１を所定の姿勢で保持し、落下させる保持ユニット２と、落下した治具１が衝突する衝突台３と、を備えて構成される。

ここで治具１はアルミニウム等の軽金属材によりブロック状に形成され、これにボルト(螺子)止めによって試験サンプルが取り付けられる。保持ユニット２はレール４に沿って上下方向に移動可能に設けられるスライド板５上に一対の保持アーム６を有し、この保持アーム６に挟まれる状態で治具１が保持される。衝突台３はこの保持ユニット２の真下に配置されており、その上面の水平面に落下した治具１が衝突するようになっている。

そしてこの落下衝撃試験装置では、保持ユニット２が高い位置で治具１を所定の姿勢(衝突台３に対する衝突面を水平にした姿勢)で保持し、この状態から保持ユニット２がレール４に沿って落下するように下降し、その途中に治具の保持が解除されて治具１は保持ユニット２から離れ、その後は自由落下により下降して衝突台３に衝突する如く動作する。この落下による衝突時の振動が治具１を通して試験サンプルに負荷され、それを測定することによって落下衝撃試験データを得るものである。

本発明では、上記の如き落下衝撃試験装置に用いる治具１に特別な構造が採用されている。
この治具の詳細を図２〜図４に示す。図２は治具の斜視図、図３は治具に取り付けられる試験サンプルの斜視図、図４は治具の分解斜視図である。

ここで治具本体１１は全体としてＵ字形に形成されたアルミニウム製のブロック状体によりなり、その両端の突出部１１ａと１１ｂの間に架け渡すように試験サンプル１０が取り付けられる。本例の試験サンプル１０はＩＣ等の電子部品１０ａを実装した回路基板であり、この回路基板に上に取り付けられたひずみゲージ(図には表れていない)によって落下衝撃ひずみを測定して試験データを得るものである。

試験サンプル１０が取り付けられる治具本体１１の両端の突出部１１ａと１１ｂの上面には、試験サンプル１０の形状に合わせた凹状のサンプル固定部１２が設けられており、ここに試験サンプル１０の端部を載せてその上から固定板１３で挟み込み、これをボルト１３で締め付けて固定する。このボルト１４による締め付け箇所は、試験サンプル１０を挟むように治具１の片側に２箇所ずつ、両側で計４箇所に設けられている。

この治具１を図１の設備装置で落下させて衝撃試験を行なうものであるが、ここで特に本発明では、治具１の衝突面(衝突台３に衝突する面)に半球状の突起１５を設けてある。
この治具１の衝突面は、試験サンプル１０が取り付けられる上面を除く５面(４つの側面及び底面)に設定されており、この５面の衝突面に夫々一個の突起１５を設けることができる構造となっている。即ち、この突起１５は図４に示す如く治具本体１１とは独立した一個の部材であり、その背面側に一体に形成された螺子部１５ａを上記５面の衝突面の略中央部に形成された螺子孔部１６の何れかに螺着して取り付けるものである。尚、この突起１５の材料には耐久性を考慮して鉄材が好適に用いられる。

上記の如く構成される本例の落下衝撃試験装置では、治具１の衝突面に一個の突起１５を設けた構成により、図５に示す如く落下時に治具１は必ず突起１５の部分において衝突台３に衝突し、即ち衝突部分が常に一点に集中することになる。このため、毎回同じように落下試験を行なえば、毎回同一条件で衝撃を与えることができるので、ばらつきの少ない安定した試験データを収集することができるものである。

この治具に突起がある場合とない場合とで実際に落下衝撃実験を行なった結果を表１に示す。

この実験結果から明らかなように、治具に突起がない場合は１０００μＳＴＲ以上のデータのばらつきが生じるが、突起がある場合は数十μＳＴＲ程度のばらつきに収まることが判る。

またこの治具１では、突起１５を螺子手段によって着脱自在な構造としたことにより、衝突面を治具の５面の中から任意に選ぶことができる。即ち、突起１５はその螺子部１５ａを任意の衝突面の螺子孔部１６に螺着して取り付け、また他の衝突面に付け替える際には、螺子部１５ａを緩めて取り外し、他の衝突面の螺子孔部１６に螺着して取り付けて、その面に対する落下衝撃試験を行なう。

このように治具１の突起１５を付け替えて衝突面を任意に選べる構成により、従来の方法では困難であった各面に対する落下衝撃を確認することができ、実態に即した落下衝撃試験を行なうことができる。また、各面での落下衝撃試験を行なった場合、前述したように安定した試験データを得ることができる。

さらにこの治具１では、治具本体１１をＵ字形に形成し、これに試験サンプル１０を架け渡すように取り付ける構造としたことにより、衝突時に試験サンプル１０が撓んでも治具に干渉することはないので、正確な試験データが得られ、また試験サンプルに損傷を与えてしまうこともない。

またこの治具１は、治具本体１１におけるサンプル固定部１２の形状を適宜変更することにより、回路基板のみでなく様々な試験サンプルに対応することができるものである。

この治具１に試験サンプル１０を取り付ける際には、前述の如く複数のボルト１４で試験サンプル１０を締め付けて治具本体１１に固定する。この治具の締め付けに用いる締め付け装置の構成を図６〜図８に示す。
この締め付け装置２０は図６に示す如く、治具１を強固に固定する固定ベース２１と、治具１のボルト１４を締め付ける締め付けユニット２６と、により構成される。

固定ベース２１は、治具１が収まる収容部２１ａを有し、この収容部２１ａ内において治具１は固定板で押さえ付けられて固定される。即ち、この固定ベース２１の収容部２１ａには図７に示す如く、直交する２方向(Ｘ方向、Ｙ方向)に移動する２つの固定板２２と２３が設けられており、この固定板２２と２３を夫々螺子軸２４と２５の回転操作によって移動させ、この固定板２２と２３で治具１を２方向から固定ベース２１に押し付けて固定するものである。

一方、締め付けユニット２６は、回転操作機構２７と、治具１の複数のボルト１４に夫々結合する回転結合部３０と、回転操作機構２７の回転力を回転結合部３０に同時に伝達する回転伝達機構３１と、を備えて構成される。
ここで回転操作機構２７は、操作軸２８をトルクレンチ２９によって回転操作する機構であり、この回転操作機構２７から入力された回転力(トルク)が回転伝達機構３１を介して回転結合部３０に伝達されてボルト１４の締め付け動作が行なわれる。回転結合部３０は六角レンチによりなり、これをボルト１４の頭部の六角穴１４ａに挿入して係合連結する。本例の治具１では締め付けに４本のボルト１４が用いられているので、これに対応して回転結合部３０である六角レンチも４本設けられている。

回転伝達機構３１は本例の場合、ベルト方式が採用されている。即ちこの回転伝達機構は図８に示す如く、回転操作機構の操作軸２８に入力された回転力がプーリー３２からベルト３３を介して２つのプーリー３４に伝達され、さらにこのプーリー３４からベルト３５を介して最終的に４つのプーリー３６に伝達される構成となっている。そしてこの４つのプーリー３６と一体に回転結合部３０である六角レンチが回転されるようになっており、これによって４本のボルト１４の締め付け動作が同時に行なわれるものである。

尚、上記回転伝達機構３１においては、回転力の伝達をより確実なものとするために、プーリーとベルトに夫々歯を設け、その噛み合わせによるタイミングベルト方式とすることが望ましい。またこの回転伝達機構３１は、本例に示したベルト方式に限ることなく、他にも例えばギヤ機構を用いることもできる。

以上の如く構成される締め付け装置２０では、固定ベース２１に治具を強固に固定し、その状態で締め付けユニット２７によりボルト１４を締め付ける構成としたことで、簡単かつ確実に試験サンプル１０を治具１に固定することができる。
そしてこの締め付け装置２０においては、回転操作機構２７から入力する回転力を調整することでボルト１４の締め付け力を任意に設定し、これを適切に管理することができる。

図９は、実際に落下衝撃試験を行ない、ボルトの締め付け力(トルク)によってどのように落下衝撃ひずみが変化するかを確認した結果を示す。これにより、落下時のひずみが締め付け力によって大きく変わることが確認でき、この結果から、締め付け力を管理する必要があることを確認できる。

即ちこの締め付け力が試験サンプル毎に異なると、夫々の試験サンプルから得られる落下衝撃ひずみのデータが異なり、そのため精度のよい試験結果が得られないといった問題が生じていたが、本例の締め付け装置２０によれば、前述の如く締め付け力を適切に管理できるので、試験サンプル毎のデータのばらつきを抑えて再現性のよい落下衝撃試験を行なうことができるものである。

そしてさらに本例の締め付け装置２０では、４本のボルト１４を同時に締め付けることができるので、データのばらつきをさらに低減できると共に、締め付け作業時間の短縮を図ることが可能となる。

落下衝撃試験装置の基本構成を示す図で、(Ａ)は側面図、(Ｂ)は正面図である。 本発明による落下衝撃試験装置で用いられる治具の斜視図である。 治具に取り付けられる試験サンプルの斜視図である。 治具の分解斜視図である。 治具の落下時の説明図である。 本発明による締め付け装置の側面図である。 締め付け装置における固定ベースの平面図である。 締め付け装置における締め付けユニットの平面図である。 締め付け力(トルク)による落下衝撃ひずみの変化を表すグラフである。

符号の説明

１…治具
２…保持ユニット
３…衝突台
１０…試験サンプル
１１…治具本体
１４…ボルト
１５…突起
２０…締め付け装置
２１…固定ベース
２６…締め付けユニット
２７…回転操作機構
３０…回転結合部
３１…回転伝達機構

Claims (5)

1. 試験サンプルが取り付けられる治具と、
   上記治具を所定の姿勢で保持し、落下させる保持ユニットと、
   落下した上記治具が衝突する衝突台と、
   を備えてなり、
   上記治具には、上記衝突台に衝突する面に一個の突起が設けられていることを特徴とする落下衝撃試験装置。
2. 上記治具は、上記突起を設けることができる面を５面有し、上記突起を螺子手段によって任意に着脱自在な構造としたことを特徴とする請求項１に記載の落下衝撃試験装置。
3. 上記治具は、Ｕ字形に形成される治具本体に上記試験サンプルを架け渡すように取り付ける構造としたことを特徴とする請求項１または２に記載の落下衝撃試験装置。
4. 上記落下衝撃試験装置に用いる治具に試験サンプルを複数のボルトで締め付けて固定する装置であって、
   回転操作機構と、
   上記複数のボルトに夫々結合する回転結合部と、
   上記回転操作機構の回転力を上記回転結合部に同時に伝達する回転伝達機構と、
   を備えて構成される締め付けユニットを有してなる治具の締め付け装置。
5. 上記治具を強固に固定する固定ベースを備えてなる請求項４に記載の治具の締め付け装置。
   

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