JP2005091187A - カードの強度試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明はカードの機械的強度試験に関し、特にＰＣカード等のカードに規定の外力を加え、定められた強度基準を満たすかどうかの判定に用いられるカードの曲げ試験装置に関する。
【解決手段】
本発明のカードの曲げ試験は、カードの取付け取外しを容易にし、エクステンデット規格等のカード長さの異なったカードに対しても試験装置の部品を交換することなく、簡単にカード設定が可能なカードの曲げ試験装置の提供を目的とする。また、ねじり試験ユニットを曲げ試験装置内に併設することにより、カード強度試験を一つの装置で完結でき、曲げ試験ユニットとねじり試験ユニットとの電源部、制御装置等を共有することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明はカードの機械的強度試験に関し、特にＰＣカード等のカードに規定の外力を加え、定められた強度基準を満たすかどうかの判定に用いられるカードの曲げ試験装置に関する。

電子機器、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、デジタルカメラ、携帯電話等の拡張機能として用いられるカードは、電子機器と一緒に携帯されることが多い。
携帯時に鞄やズボンのポケットにカードを入れた場合、カードに曲げ力、ねじり力等の外部応力がかかり、カード破損に繋がる恐れがある。そこでＰＣカードに関し、「ＰＣ ＣＡＲＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ」規格では機械的強度の規格として、カードの曲げ試験及び、ねじり試験が記載されている。因みにＰＣカードは、Ｍｏｄｅｍカード、ＬＡＮカード（ローカル・エリア・ネットワーク）メモリーカード等があり、最近では、ＣＦカード、ＳＤカード等のカード規格もある。

前記「ＰＣ ＣＡＲＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ」規格に定められている曲げ試験とねじり試験について説明する。曲げ試験の規格では、カードのＰＣと接続する側（ＰＣに挿入する側）のコネクタ側端部または他端部を保持し、保持されていないもう一方の端部付近にカード表面に対し垂直方向に「ＰＣ ＣＡＲＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ」規格で規定された荷重を一定時間加える。その後、カード破損、変形、電気的な特性等の評価をし、カードの合否判定を行なう。

次に「ＰＣ ＣＡＲＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ」規格に定められているもう一つの機械的強度規格のねじり試験について説明する。ねじり試験は、カードのコネクタを有する端部及びもう一方の端部を保持し、カードのコネクタ面の中心を回転軸として、「ＰＣ ＣＡＲＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ」規格で定められたトルクと回転角度とトルク保持時間と回数に従って試験を行う。そして、曲げ試験及び、ねじり試験は、製品ばらつきを考慮し複数のカードに対し実施する。

従来この曲げ試験及び、ねじり試験は、分単位で荷重またはトルクを維持しなければならないので、人手による試験では試験条件にばらつきが生じやすく、信頼性に欠けてしまう。よって、主にカードを保持治具に固定して、市販されている引張り試験機、曲げ試験機によって曲げ力、捻り力を加え試験をしていた。

また、特許文献１に記載の曲げ試験の試験機では、カード長手方向の一方の端部を固定する固定体と、カード長手方向のもう一方の端部をこの固定体に対し接近及び離反可能な移動体とで挟み込み、移動体を固定体に接近させることによりカードを一定方向に曲げてカードの曲げ試験を行う方法が開示されている。

あるいは、カードの両端部を一対の把持部で把持し、カード表裏面を把持する押圧具をカード表裏面に対し垂直方向に移動させることで負荷を与え、カードの曲げ試験を行う装置も開示されている。（例えば、特許文献２参照）

特開平７−２４３９５６号公報 特開平７−２１０６３６号公報

カードの曲げ試験は、カードの両端を保持し、かつカード１枚に対し２通りの試験を実施する必要がある。まず、カードのＰＣとの接続側（ＰＣに挿入する側）端部と反対側端部とを保持し、数十秒間にわたり一定荷重を加える。次に、カードの面を逆にして同様に数十秒間にわたり一定荷重を加える。このように、カードの曲げ試験においては、カードの両端部の取付け取外し作業が必要となる。

また、引張り試験機を使用して曲げ試験を行う試験方法では、引張り試験機に対するカードの加重位置の位置合わせが容易でなく、しかも引張り試験の上下動の時間（元来、材料を長時間かけて伸ばす試験を行う為の装置であるので上下動に時間がかかる。）に大変な時間を費やしてしまう。また、複数のカードを一台の引張り試験機を用いて試験した場合、試験しているカードの一枚に不具合が発生し、解析のためそのカードを取り出したい時には、全てのカードの試験を中断しなければならないという問題があった。

また、最近では、無線ＬＡＮカード、ＰＨＳカード等のエクステンデット規格のカードも市場に出回ってきた。無線技術を応用したカードではカードをＰＣへ装着した状態でアンテナ部がＰＣ外に出ていなければならなく（電波を飛ばすため）、必然的に前記エクステンデット規格のカードになってしまう。また、携帯性についても重視されるため、エクステンデット規格のカードにおいても前述した試験への対応が要求されるようになってきた。

上記目的を達成するため、本発明におけるカードの曲げ試験装置の第１の態様は、カードの曲げ試験装置であって、カードの片側端部を収納するカード保持体と前記カード保持体に固定され前記カードの片側端部を取付け取外し可能に保持するカード押え部材と前記カードのもう一方の端部をカードの表面に対し垂直方向に加重する加重部材とを各1個または、複数個備えることを特徴とするカードの曲げ試験装置である。

本発明におけるカードの曲げ試験装置の第２の態様は、第１の態様において、前記カード押え部材の一部をトグルクランプで構成していることを特徴とするカードの曲げ試験装置である。

本発明によるカードの曲げ試験装置の第３の態様は、第１の態様または第２の態様において、カードの曲げ試験を行う曲げ試験ユニットを搭載し、カードの表面に対し垂直に加重する加重部材を含む加重ユニットと前記加重ユニットをY、−Y軸方向に移動規制するガイド孔を有するテーブルと前記ガイド孔に対し摺動自在な加重ユニットに設けられたガイド部と前記加重ユニットを前記テーブルに固定及び解除する固定手段とを備えることを特徴とするカードの曲げ試験装置である。

本発明によるカードの曲げ試験装置の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様において、前記加重ユニットの近傍に加重ユニット位置測定用スケールを備えることを特徴とするカードの曲げ試験装置である。

本発明によるカードの曲げ試験装置の第５の態様は、カードの曲げ試験装置であって
カードの片側端部を取付け取外し可能に保持する保持手段と前記カードのもう一方の端部をカードの表面に対し垂直に加重する加重手段と前記加重手段をY、−Y軸方向に移動規制し前記テーブルに固定及び解除する手段とカードの曲げ試験の回数を制御する制御手段と前記荷重手段の加重力を制御する制御手段とを各1個または、複数個備えることを特徴とするカードの曲げ試験装置である。

本発明によるカードの曲げ試験装置の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様において、カードのねじり試験を行うねじり試験ユニットと前記曲げ試験ユニットと前記ねじり試験ユニットとの少なくとも一部を同じ部材によって制御する制御部材とを前記カードの曲げ試験装置内に備えることを特徴とする曲げ試験装置である。

そこで本発明では、曲げ試験におけるカードの取付け取外しを容易にするため、カード保持体にカードの片側端部が挿入可能な凹部を設け、カード押え部材でカードを取付け取外し可能に保持する構造とした。さらにカード押え部材の一部にトグルクランプを使用したことにより、カード取付け部に充分な空間ができ、確実なカードの固定が可能となり、カードの取付け取外し工程の時間も短縮される。また、カード端面からあらかじめ設定した位置に加重位置がくるように、加重ユニットにカード位置決め部材を設けることでカード装着後に加重位置を調整する必要が無くなる。

また本発明では、一度加重ユニットを試験するカード長に設定すれば、長さの同じカードの試験においては加重ユニットの加重位置調整等の調整工程が不要であり、エクステンデット規格のカードのようにカード長さが異なった場合においても、カード長さに合わせて加重ユニットの位置の再調整を容易に行なうことができると共に、固定手段のネジとストッパにより簡単に加重ユニットの位置固定解除を行なうことが可能な構造となる。
そして加重ユニットの移動方向（Ｙ方向）にスケールを設置したので、カードの長さ確認及び、加重ユニットの位置確認が其々可能となる。もしもスペース等の問題により加重ユニット等にカード位置決め部材を設けられないときは、このスケールを使用し加重ユニットの位置を設定することが可能となる。

以上のように、本発明のカードの曲げ試験は、カードの取付け取外しを容易にし、エクステンデット規格のように異なったカード長さに対しても試験装置の部品を交換することなく、簡単にカード設定が可能なカードの曲げ試験装置の提供を目的とする。また、ねじり試験ユニットを曲げ試験装置内に併設することにより、カード強度試験を一つの装置で完結でき、曲げ試験ユニットとねじり試験ユニットとの電源部、制御装置等を共有化することが可能となる。そして、曲げ試験ユニットとねじり試験ユニットの其々に試験開始用ボタンと試験停止用ボタンを設置したことにより、各々に試験状態を管理できる。

添付図面を参照しながら、本発明の最良の形態について詳細に説明する。図１は、本発明における実施形態のカードの曲げ試験ユニット３０とねじり試験ユニット４０が併設されたカードの曲げ試験装置１０の構成を示す斜視図である。詳しくは、カードの曲げ試験装置１０は、曲げ試験ユニット３０とねじり試験ユニット４０と後で説明する操作スイッチ及び、図示されていない電源、制御部材を内蔵した操作ＢＯＸ２０とカード７０を保持し、曲げ試験ユニット３０とねじり試験ユニット４０に共通に使用され、曲げ試験ユニット３０とねじり試験ユニット４０の一部を構成するカード保持体５１とカード押え部材６０とそれらを取付けするテーブル５０とで構成されている。また、曲げ試験ユニット３０とねじり試験ユニット４０は、エアーの圧力により動作する部材（エアーシリンダ、ロータリアクチュエータ等）を使用し、図示されていないエアー供給用配管と供給する空気圧を一定に制御するレギュレータ等とで構成されている。また、エアーはコンプレッサから供給される。

図２及び図３を用いて、本発明の主要部である曲げ試験ユニット３０について詳細に説明する。曲げ試験ユニット３０は、加重ユニット３１とカード保持体５１とカード押え部材６０とスケール６３で構成されている。加重ユニット３１は、カードの表面に対し垂直方向に伸び縮みするシャフト３２ｂを有し、カード表裏に接触する部位にクッション部材３２ａが取付けられている。また、シャフト３２ｂのカード表裏面を押すときの加重は調整可能であり、本実施例では規格に基づきあらかじめ設定されている。加重ユニット３１のY、−Y方向に摺動自在な移動手段として加重部材保持部３３は、図３の部分断面図に示すように、テーブル５０を挟んで略Ｈ形状をし、ガイド部ｄがガイド孔ｂ（図４）に沿って摺動可能になっており、テーブル５０から外れない構造となっている。また、クッション部材３２ａは、カード７０に傷を付けない方策であるので、これにこだわることなく、傷がつかない構造であれば良い。前記加重ユニット３１の移動手段は、リニアガイド等の部材でもよく、要するにY、−Y方向に移動可能な構造であればよい。

次に、試験初期に加重ユニット３１をカード７０の長手方向の寸法（カード長さ）に合わせ調整する方法について、図４を用いて説明をする。曲げ試験ユニット３０ａは、カード７０を取付ける状態の斜視図を示し、曲げ試験ユニット３０ｂは、カード７０の取付け完了状態を示す斜視図である。まず、カード７０をカード保持体５１に設けられカード７０を収納する基準面ａに合わせ、カード押え部材６０ｂとカード保持体５１とでカード７０は把持される。カード押え部材６０ｂは、カード保持体５１に取付けられ、トグルクランプ６１及び、カード押え板６２で構成される。（図２）

続いて、加重ユニット３１の位置調整について再び図４を用いて説明する。加重部材保持部３３（図３）に取付けられ、任意の回転角度で固定可能なカード位置決め部材３５ａをＸ軸と平行にすることにより、カード位置決め部材３５ａはＹ方向から見てカードの端面ｃと重なり合う位置に設定される。（カード位置決め部材３５ｂの状態となる。）次に、加重ユニット３１をテーブル５０（図１）のガイド孔ｂに沿ってY、−Y方向に移動させ、カード７０の端面ｃがカード位置決め部材３５ｂに接触した位置で、ねじ３４を締め込むとストッパ３６はテーブル５０に押し付けられ、加重ユニット３１は固定される。（ねじ３４を緩めることにより加重ユニット３１は解除される）また、ストッパ３６のテーブル５０に押付けられる面には、ゴム等の滑り止め部材または滑り止め加工がされており、ねじ３４は工具を必要としない蝶ねじあるいは、頭部をローレット目処理したねじ等を使用する。尚、この設定は試験するカード長さが直前に試験したカードと同じ時は不要であり、例えば標準のＰＣカードからエクステンデット規格のカードの試験に切替える時（カードの長さが異なる時）だけ必要となる。また、エクステンデット規格カードの延長部分の厚みが厚いカードを考慮して、クッション部材３２ａとカード７０の表裏面との距離を干渉しないように設定している。

以上のように設定されたカードの曲げ試験装置１０を使用して曲げ試験を行なう手順について、図1、図２を参照しながら説明する。まず、カード７０をカード保持体５１の基準面ａ部に合わせ、トグルクランプ６１のレバーを倒しカード押え板６２とカード保持体５１とでカード７０は保持される。次に、電源スイッチ２１をＯＮにし、試験開始用スイッチ２３をＯＮにすると加重部材３２のシャフト３２ｂ（図３）は、カード表面に対し垂直方向に伸びてカードを数十秒間押し続け、設定された時間経過後にシャフト３２ｂはもとの位置に復帰し、曲げ試験の１サイクルが完了する。その後、カードを取外して評価を行い、再びカードを取付けて規格に従って上記工程を繰返す。そして、試験回数はカウンタ２５に表示される。この曲げ試験では、カードの曲がり量はカードの剛性によって異なり（加重部材３２のシャフト３２ｂのストロークが異なる）、加重部材３２の荷重設定と試験回数は、任意に設定可能としている。また、個々のカードの試験中断は、各々に設けられた試験停止ボタン２４をＯＮすることで可能となり、試験中に装置全体に何らかの不具合が発生したときは、非常用ボタン２２を押すことにより電源が切れる構造となっている。

カードの曲げ試験装置１０内に、併設されたねじり試験ユニット４０について図１を用いて簡単に説明する。カード７０の端部が収納できる凹部を有するカード把持部材４６にカード７０の片端部を挿入及び保持し、さらに、もう一方のカード７０の端部を前述した曲げ試験ユニット３０と同様に保持するとカード７０のねじり試験ユニット４０への取付けは完了する。
カード把持部材４６は、正逆回転方向にトルクを発生させる回動部材４２の回転軸に固定され、カード７０のＰＣとの接続用コネクタ面の中心部を回転中心として、カード７０にねじり力を与える。回動部材４２は、図示されていないスイッチまたはセンサにより回転角度の制御がされており、回転トルクは空気圧力で設定されている。そして、カード把持部材４６及び、回動部材４２はＹ方向に移動可能な移動手段とそれらをテーブル５０に固定及び解除する固定手段４３を有する。本実施例の試験条件は、「ＰＣ ＣＡＲＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ」規格で定められた条件としている。また、電源部、制御装置等は、曲げ試験ユニットと共有している。本発明は、カードの曲げ試験装置に関するものであり、ねじり試験ユニットは従来公知のいずれのユニットでも良い。

本発明は、曲げ試験ユニット３０及び、ねじり試験ユニット４０を２組づつテーブル５０に配置しているが、試験数量によってユニット数を増減させることは十分可能である。
また、本発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施例は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

半導体部品を搭載したＰＣカードに限らず、例えばカード状の電卓やＰＣＢ等、曲げることにより問題が発生する板状の部品及び、製品に関する試験装置にも応用できる。

本発明のカードの曲げ試験装置の全体を示す正面斜視図である。 本発明の主要部である曲げ試験ユニットの正面斜視図である。 本発明の主要部である曲げ試験ユニットの断面図である。 本発明の曲げ試験ユニットの背面斜視図である。

符号の説明

１０：カードの曲げ試験装置、２０：操作ＢＯＸ、３０：曲げ試験ユニット、３１：加重ユニット、４０：ねじり試験ユニット、５０：テーブル、５１：カード保持体、６０：カード押え部材、６３：スケール、７０：カード

Claims (6)

1. カードの曲げ試験装置であって
   カードの片側端部を収納するカード保持体と
   前記カード保持体に固定され前記カードの片側端部を取付け取外し可能に保持するカード押え部材と
   前記カードのもう一方の端部をカードの表面に対し垂直方向に加重する加重部材と
   を各1個または、複数個備えることを特徴とするカードの曲げ試験装置。
2. 前記カード押え部材の一部をトグルクランプで構成していることを特徴とする請求項１に記載のカードの曲げ試験装置。
3. カードの曲げ試験を行う曲げ試験ユニットを搭載し、
   カードの表面に対し垂直に加重する加重部材を含む加重ユニットと
   前記加重ユニットをY、−Y軸方向に移動規制するガイド孔を有するテーブルと
   前記ガイド孔に対し摺動自在な加重ユニットに設けられたガイド部と
   前記加重ユニットを前記テーブルに固定及び解除する固定手段と
   を備えることを特徴とする請求項１及び２に記載のカードの曲げ試験装置。
4. 前記加重ユニットの近傍に加重ユニット位置測定用スケール
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３に記載のカードの曲げ試験装置。
5. カードの曲げ試験装置であって
   カードの片側端部を取付け取外し可能に保持する保持手段と
   前記カードのもう一方の端部をカードの表面に対し垂直に加重する加重手段と
   前記加重手段をY、−Y軸方向に移動規制し前記テーブルに固定及び解除する手段と
   カードの曲げ試験の回数を制御する制御手段と
   前記荷重手段の加重力を制御する制御手段と
   を各1個または、複数個備えることを特徴とするカードの曲げ試験装置。
6. カードのねじり試験を行うねじり試験ユニットと
   前記曲げ試験ユニットと前記ねじり試験ユニットとの少なくとも一部を同じ部材によって制御する制御部材と
   を前記カードの曲げ試験装置内に備えることを特徴とする請求項１乃至５に記載のカードの曲げ試験装置。
   
   

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