JP2008064599A - 衝撃加振方法および衝撃加振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンマーを自然落下させ、被検査物に当接して反動によってハンマーが上昇した後の落下方向の動きを阻止するようにした加振装置にあっては、繰り返し行う試験装置としては不向きであり、また、１回の試験で衝撃を被検査物に１回しか与えられなかった。
【解決手段】ハンマーが予め設定された初期位置において、モータ４の正方向であるワンウエイクラッチ５が非ロック状態となる方向に高速回転させてワンウエイクラッチに取付けられたハンマー６を被検査物３方向に自然落下させ、ハンマーが被検査物に衝撃を与えた反動でハンマーが予め設定した通過回数を下降位置検出センサ７２が検出すると前記モータを停止させて前記ワンウエイクラッチによりハンマーをロックし、その後、前記モータを前記回転方向とは逆方向に回転してハンマーを上昇させ、上昇位置検出センサ７１がハンマーの通過を検出するとモータを停止させて初期位置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査物に対してウエイトを自然落下によって衝撃を加えると共に衝撃の反動による落下を予め設定した少なくとも１回の衝撃を加えた後に強制的に停止させ、かつ、この少なくとも１回の衝撃を被検査物に対して繰り返し行うようにした衝撃加振方法とよび衝撃加振装置に関する。

従来における被検査物に対して１回の自然落下による衝撃を１回のみ加える加振機としては、例えば、実開平２−１０１２４４号公報や実開平５−３８５４９号公報に開示されている考案がある。前者の公報の考案は、先端に重りが取付けられているハンマーを引き上げた後に自然落下させ、被検査物に当接して反動によってハンマーが上昇した後の落下方向の動きを阻止するラチェットおよびラチェット爪との係合で停止させるようにして１回のみ被検査物に対して衝撃を加えるものである。

また、後者の公報の考案は、回転軸に対してハンマーをワンウエイクラッチを介して軸支し、ハンマーによって衝撃を加える時には回転軸と共にハンマーを回転させ、被検査物に当接すると回転軸をマグネットによって回転不能となし、ハンマーのみをワンウエイクラッチによって上方に回転するが被検査物に当接する方向には戻れないようにして１回のみ被検査物に対して衝撃を加えるものであった。
実開平２−１０１２４４号公報 実開平５−３８５４９号公報

前記した従来の技術における前者にあっては、巻き上げ装置（図面にはハンドルを回転することでハンマー柄を巻き上げる）によってハンマー柄を垂直状態とするものであるため、数千から数十万回繰り返し行う試験装置としては不向きであり、また、１回の試験で衝撃を被検査物に１回しか与えられないといった問題があった。また、後者にあっては、被検査物に衝撃を与えると回転軸がマグネットによって固定され、ハンマーが反動で上昇し被検査物側に戻るのをワンウエイクラッチによって阻止するために、再度、衝撃を被検査物に加えるにはマグネットによる回転軸の固定状態を解除するための作業が必要であり、大型の装置の場合にはこの作業が非常に面倒であるといった問題があった。

本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、モータを高速回転させることでワンウエイクラッチがフリーな状態となってハンマーを自由落下させて被検査物に対して少なくとも１回の衝撃を与えることができ、また、この時点において下降位置検出センサがハンマーの下降位置を検出してモータを逆転させてワンウエイクラッチによってハンマーを上昇させるという動作を繰り返し行うことで、被検査物に対して短時間で繰り返しの衝撃を与えることができる衝撃加振方法および衝撃加振装置を提供せんとするにある。

本発明の自動衝撃加振装置は前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、ハンマーが予め設定された高さ位置に保持されている初期位置において、モータの正方向であるワンウエイクラッチが非ロック状態となる方向に高速回転させてワンウエイクラッチに取付けられているハンマーを被検査物方向に自然落下させ、前記ハンマーのウエイトが被検査物に衝撃を与えた反動でハンマーが予め設定した通過回数を下降位置検出センサが検出すると前記モータを停止させて前記ワンウエイクラッチによりハンマーをロックし、その後、前記モータを前記回転方向とは逆方向に回転してハンマーを上昇させ、上昇位置検出センサがハンマーの通過を検出するとモータを停止させて初期位置とすることを特徴とする。

また、衝撃加振装置である請求項２の手段は、モータによって回転する回転軸と、該回転軸に取付けられたモータが被検査物に対して衝撃を与える正回転方向では非ロック状態となるワンウエイクラッチと、該ワンウエイクラッチに取付けられ先端に被検査物に衝撃を与えるウエイトを有するハンマーと、前記ハンマーが前記モータの正方向回転によって前記ウエイトが被検査物に衝撃を与えた反動でハンマーが予め設定した通過回数を検出すると前記モータを停止させる下降位置検出センサと、前記モータの停止により前記ハンマーが前記ワンウエイクラッチでロックされた後にモータを逆方向に回転させ前記ハンマーが所定の高さ位置に達したことを検出するとモータを停止させる上昇位置検出センサとから構成したものである。

請求項３の手段は、前記した請求項２において、前記ハンマーによるウエイトの自然落下による衝撃力の変化は、前記ウエイトを前記ハンマーに対して所望の位置で固定可能とすること、または、ウエイトの重量を変えること、あるいは、初期位置におけるハンマーの回転位置を変えることで行えることを特徴とする。

請求項４の手段は、前記した請求項２において、前記被検査物が取付けられる支持台が、前記モータや該モータによって回転する回転軸が取付けられている基台に取付けられていることを特徴とする。

請求項５の手段は、前記した請求項４において、前記被検査物がコネクター等の接続部材を実装したプリント基板であって、前記接続部材に電流を流した状態において前記ハンマーによる繰り返し加えられる衝撃によって接続部材に流れる電流値の変化を検出することで接続部材の良否を判定するようにしたことを特徴とする。

請求項６の手段は、前記した請求項４において、前記支持台が前記基台に対して前記ハンマーの軸線方向にスライド可能に取付けられていることを特徴とする。

本発明は前記したように、被検査物に対して衝撃を加える場合には、モータを高速回転してワンウエイクラッチを非ロック方向に回転させ、該ワンウエイクラッチに取付けられているハンマーに取付けられたウエイトを自然落下状態とすることで行い、ハンマーが被検査物に衝撃を与えた反動で戻ったことを検出した下降位置検出センサによって前記モータを停止させることでワンウエイクラッチがハンマーをロックするようにし、また、衝撃によるデータを得ると共にモータを逆回転させてハンマーを初期位置に戻すようにしたので、前記下降位置検出センサが反動によって戻る回数を予め設定した回数で前記モータを停止させることで、被検査物に対して１回の検査で反動による被検査物の回数を自由に設定することが可能となり、従って、簡単な構造の衝撃加振装置で各種の試験を行うことが可能である。

また、ウエイトを前記ハンマーに対して所望の位置で固定可能とすること、または、ウエイトの重量を可変可能とすること、あるいは、初期位置におけるハンマーの回転位置を可変可能とすることで、ウエイトの自然落下による加速度、すなわち、被検査物への衝撃力を簡単に変更することができる。

さらに、被検査物を取付ける支持台をモータ等が取付けられる基台に取付けたことにより、該支持台にコネクター等の接続部材を実装したプリント基板を被検査物となし、該プリント基板に前記衝撃を与えて該衝撃による接続部材の通電状態を計測することで、繰り返し衝撃による接続部材の接続状態を判定することができる。

また、前記支持台をハンマーの軸線方向に移動可能とすることで、被検査物に対する衝撃付与位置を自由に設定可能となり、従って、被検査物に対して各種の衝撃試験を実施することができる等の効果を有するものである。

本発明は、モータの正回転によってハンマーを自由落下させ、被検査物に衝撃を加えた後の反動に伴う被検査物への衝撃回数を自由に設定でき、かつ、衝撃印加を終了したハンマーをモータの逆回転によって所定位置まで戻すことで繰り返し前記動作によって被検査物に対して衝撃を加える。

以下、本発明に係る衝撃加振装置の一実施例を図面と共に説明する。
図１〜図５において、１は基台、２は前記基台１の一端側に取付けられた被検査物を取付けるための支持台にして、基部２１が基台１に対して図１において左右方向にスライド、かつ、固定可能に取付けられている。また、基部２１には高さ調整可能な支柱２２を介して固定台２３が取付けられ、該固定台２３の上面にはゴム等の弾性支柱２４ａを介して取付台２４が取付けられている。なお、３は前記取付台２４にネジ止め等の手段によって固定可能なプリント基板等の被検査物である。

４は前記基台１の他端側に取付けられたモータにして、該モータ４の出力軸４１はモータ４を覆うように前記基台１に取付けられた脚板１１の側面から突出している。そして、出力軸４１にはプーリー４２が取付けられている。前記脚板１１の上面には一対の軸受支柱１２が立設され、該軸受支柱１２には回転軸１３が軸支され、さらに、前記軸受支柱１２から突出してプーリー１４と前記プーリー４２との間にエンドレスベルト１５が巻回されている。従って、モータ４の回転に伴ってベルト１５を介して回転軸１３が回転するように構成されている。なお、前記回転軸１３をモータ４によって回転する手段としては、ベルト１５に限定されるものではなく、ギアの組み合わせによるものであってもよい。

５は前記軸受支柱１２の間に位置する前記回転軸１３に取付けられた１方向の回転に対してはフリーであるが逆方向の回転にはロック状態となる、例えば、バネに押されたローラーが円筒カムにより一方向で軸に噛み込むことで一方向の回転はロック状態となるローラー方式、バネの内径が巻き込み方向では小さくなり、反対方向では大きくなることで一方向の回転はロック状態となるスプリング方式、爪が鋸歯形状のギアに噛み込むことで一方向の回転はロック状態となるラチェット方式等のワンウエイクラッチ（図２参照）にして、図１において回転軸１３の回転方向が反時計方向に回転した場合には非ロック状態となってワンウエイクラッチ５の外周部はフリーな状態となり、一方、回転軸１３が時計方向に回転した場合にはロック状態となって外周部は共に回転するようになっている。

５１はワンウエイクラッチ５の外周部に対して一体的に取付けられた回動体にして、この回動体５１には前記支持台２の方向に向かって突出するハンマー６の一端が取付けられている。また、このハンマー６には摺動自在で、かつ、ネジ６１ａによって所望位置に固定可能な球状のウエイト６１が取付けられている。

前記回動体５１にはＬ字状の操作板５２がネジ止めされており、該操作板５２の垂下片５２ａには前記回転軸１３の延長線上の位置において固定軸５３がネジ止めされているので、固定軸５３と回転軸１３とは同一軸線上に配置された状態となっている。そして、固定軸５３にはそれぞれ検出片５４ａ，５５ａが取付けられた２個の検出片取付板５４，５５が取付けられている。従って、回動体５１が回転軸１３を支点として回転すると、回動体５１に操作板５２を介して取付けられている固定軸５３が回転軸１３と同軸線で回転することになるので、検出片取付板５４，５５に取付けられている検出片５４ａ，５５ａは固定軸５３上で回転することになる。

７１，７２は前記脚板１１に取付けられた下降位置検出センサと上昇位置検出センサにして、前記脚板１１上に同一高さで、かつ、側面から見て同一線上に取付けられている。そして、検出片５５ａはハンマー６が下降してウエイト６１が被検出物３に当接した位置において下降位置検出センサ７２が検出する位置となるように検出片取付板５５に取付けられ、また、検出片５４ａはハンマー６が予め設定した角度位置まで上昇した位置において上昇位置検出センサ７１が検出する位置となるように検出片取付板５４に取付けられている。

次に、図６の制御回路８について説明する。なお、前記した図１〜図５と同一符号は同一部材を示し説明は省略する。
８１はＣＰＵ、８２はＲＯＭ、８３はＲＡＭ、８４は図８に示す被検査物３であるプリント基板３１に実装したコネクター３２の接続部に電流を流し、該電流を流した電流値の変化を検出する電流検出手段、８５は該電流検出手段８４によって得られた電流値を表示したり記録するためのモニターやプリンタである出力手段、８６は衝撃加振試験を何回行うかを設定するための繰り返し回数設定手段、８７は１回の衝撃加振試験においてウエイト６１が被検査物３に対して自然落下して衝突し、その反動で上昇し、そののち落下するという動作を何回繰り返し行うかを設定するための衝撃回数設定手段である。

そして、前記した制御回路８におけるＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３はコンピュータであって、図７に示すフローチャートのプログラムは前記ＲＯＭ８２に記憶されている。また、繰り返し回数設定手段８６、衝撃回数設定手段８７を設定する手段はコンピュータに組み込まれているテンキーを使用し、さらに、テンキーによって操作された繰り返し回数や衝撃回数は前記ＲＡＭ８３に記憶される。また、被検査物３に印加する電圧の制御や、被検査物３に電圧を印加し衝撃を加えた時の電流量を検出処理する電圧検出手段はコンピュータと本発明の衝撃加振装置との間に接続されている。

次に、前記した制御回路８の動作を図７のフローチャートと共に説明する。なお、この説明における被検査物３は図８に示すプリント基板３１にコネクター３２を実装したものであり、プリント基板３１にウエイト６１を自然落下させてコネクター３２に加わる衝撃により、コネクター３２の接続部分３３が振動によって受ける影響を電流値の変化で測定する場合について説明する。

先ず、テンキーを使用して試験条件である繰り返し回数設定Ｎを入力する。一般的には数千から数十万回の繰り返し回数である。また、衝撃回数を同じくテンキーを使用して入力する（ステップＳ１）。ここでは、衝撃回数を１回として説明する。そして、これらの設定回数はＲＡＭ８３に記憶される。

次いで、コンピュータよりモータ４を正方向（ハンマー６を打撃方向）に高速回転する指令を送出し、モータ４を正方向に高速回転する（ステップＳ２）。モータ４が高速回転すると、回転軸１３が高速回転するのでハンマー６はワンウエイクラッチ５によるロック状態が解除され図１においては反時計方向、図４においては時計方向に自然落下する。

次に、ＣＰＵ８１は下降位置検出センサ７２が検出片５５ａを検出したか否かを検出する（ステップＳ３）。ここで、下降位置検出センサ７２が検出片５５ａが通過したことを検出すると、ウエイト６１がプリント基板３１に衝突し、その反動によって跳ね上がり再び下降位置検出センサ７２が検出片５５ａが通過したことを検出するので、１回の衝撃をプリント基板３１に加えたことを検知する（ステップＳ４）。この１回の衝撃によるプリント基板３１の衝撃波形は図９に示すような綺麗な減衰波形が得られる。

そして、この説明では１回の衝撃をプリント基板３１に加える場合についての説明であるので、試験実施回数が１回目であることをＲＡＭ８３に記憶されている回数Ｎから１回を減算する（ステップＳ５）すると共に、モータ４を低速で逆回転させる（ステップＳ６）。モータ４が逆回転することで、跳ね上がったハンマー６は下降方向に回動しようとするが、ワンウエイクラッチ５によってロック状態となり、モータ４により逆回転する回転軸１３によってハンマー６は前記したとは逆方向である上昇方向に回動される。

ここで、衝撃回数設定手段８７によって、例えば「２」を入力した場合には、前記ＲＡＭ８３が下降位置検出センサ７１が検出片５５ａを２回検出した時に前記したモータ４を逆回転させるようにＣＰＵ８１が指令する。すなわち、１回目の衝撃による跳ね上がり、再び下降してプリント基板３１に衝撃を加えた後に下降位置検出センサ７２が検出片５５ａを検出（ステップＳ４）するので、衝撃をウエイト６１がプリント基板３１に加えたことになり、衝撃回数を＋１して２回目の衝撃が加えられたことになる（ステップＳ７）。

次いで、予め設定した２回の衝撃回数が行われたか否かを判断し（ステップＳ８）、正しいならＣＰＵ８１はモータ４を逆回転してハンマー６を上昇させ、前記したステップＳ５となる。なお、衝撃回数は前記１，２回に限定されるものではなく、３回以上であってもよい。この場合前記ステップＳ３〜８を繰り返し行うことになる。

そして、ハンマー６が自然落下することでウエイト６１がプリント基板３１に衝突してプリント基板３１に衝撃を与えるので、この時、接続部分３３に流れる電流値を電流検出手段８４が検出を開始し（ステップＳ９）、その値をコンピュータに送りメモリに記憶し（ステップＳ１０）、その後に得られたデータを集め、その都度、電流値の変化から接続部分３３の状態処理を行う（ステップＳ１１）。

また、前記モータ４を逆回転させて回転軸１３を逆回転させるとワンウエイクラッチ５がハンマー６をロックした状態で回転するので、該ハンマー６は上昇し、これに伴って検出片５４ａも回転する。ここで、ＣＰＵ８１は上昇位置検出センサ７１が検出片５４ａを検出したか否かを監視し（ステップＳ１２）、該上昇位置検出センサ７１が検出片５４ａを検出したと判断するとモータ４を停止させる（ステップＳ１３）。

次いで、ＣＰＵ８１は予め繰り返し回数設定手段８６によって設定したＮ回の繰り返しの打撃を与えたか否かを判断し（ステップＳ１４）、予め設定した繰り返し回数に達していないと判断するとステップＳ２に戻って前記した動作を繰り返し、予め設定した回数に達したと判断すると全ての動作は終了する。

そして、予め設定した回数の繰り返し打撃によって得られたデータを出力手段８５のプリンターで印字し、あるいは、モニターに写し出して接続部分３３の良否等の判定を行うものである。

なお、前記した被検査物３としてはプリント基板３１に情操したコネクター３２の接続部分３３の接触状態を検査する場合について説明したが、プリント基板３に実装されている電子部品の電極と導電パターンとの半田付け状態を繰り返し与えられる衝撃に対して半田付け不良が発生するか否か等の試験にも応用可能である。また、被検査物３としてはプリント基板３１と実装部品との接触状態を試験するものに限定されるものではなく、繰り返しの衝撃を与える公知の試験装置で行う被検査物の試験にも応用できるものである。

また、一般的にこの種の試験において加速度としては１００Ｇであるため、本発明の実施例においては、ハンマー６の上昇停止位置と、ウエイト６１の重量によって１００Ｇの加速度が得られるように設定しているが、加速度の大小はハンマー６の上昇停止位置を変更したりウエイト６１の重量を変更することで、好みの加速度を得ることが可能となる。

本発明の衝撃加振装置の一実施例を示す正面図である。 同上の平面図である。 図１の左側面図である。 ハンマーが上昇停止位置に停止している位置の正面図である。 同上のハンマーが自然落下した位置の正面図である。 衝撃加振装置を駆動するための制御回路のブロック図である。 同上の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。 被検査物がプリント基板に実装されたコネクターである場合の側面図である。 衝撃をプリント基板に１回与えた場合の減衰特性を示す波形図である。

符号の説明

１ 基台
２ 支持台
３ 被検査物
４ モータ
５ ワンウエイクラッチ
６ ハンマー
６１ ウエイト
７１ 上昇位置検出センサ
７２ 下降位置検出センサ

Claims (6)

1. ハンマーが予め設定された高さ位置に保持されている初期位置において、モータの正方向であるワンウエイクラッチが非ロック状態となる方向に高速回転させてワンウエイクラッチに取付けられているハンマーを被検査物方向に自然落下させ、前記ハンマーのウエイトが被検査物に衝撃を与えた反動でハンマーが予め設定した通過回数を下降位置検出センサが検出すると前記モータを停止させて前記ワンウエイクラッチによりハンマーをロックし、その後、前記モータを前記回転方向とは逆方向に回転してハンマーを上昇させ、上昇位置検出センサがハンマーの通過を検出するとモータを停止させて初期位置とすることを特徴とする衝撃加振方法。
2. モータによって回転する回転軸と、
   該回転軸に取付けられたモータが被検査物に対して衝撃を与える正回転方向では非ロック状態となるワンウエイクラッチと、
   該ワンウエイクラッチに取付けられ先端に被検査物に衝撃を与えるウエイトを有するハンマーと、
   前記ハンマーが前記モータの正方向回転によって前記ウエイトが被検査物に衝撃を与えた反動でハンマーが予め設定した通過回数を検出すると前記モータを停止させる下降位置検出センサと、
   前記モータの停止により前記ハンマーが前記ワンウエイクラッチでロックされた後にモータを逆方向に回転させ前記ハンマーが所定の高さ位置に達したことを検出するとモータを停止させる上昇位置検出センサと、
   から構成したことを特徴とする衝撃加振装置。
3. 前記ハンマーによるウエイトの自然落下による衝撃力の変化は、前記ウエイトを前記ハンマーに対して所望の位置で固定可能とすること、または、ウエイトの重量を変えること、あるいは、初期位置におけるハンマーの回転位置を変えることで行えることを特徴とする請求項２記載の衝撃加振装置。
4. 前記被検査物が取付けられる支持台が、前記モータや該モータによって回転する回転軸が取付けられている基台に取付けられていることを特徴とする請求項２記載の衝撃加振装置。
5. 前記被検査物がコネクター等の接続部材を実装したプリント基板であって、前記接続部材に電流を流した状態において前記ハンマーによる繰り返し加えられる衝撃によって接続部材に流れる電流値の変化を検出することで接続部材の良否を判定するようにしたことを特徴とする請求項４記載の衝撃加振装置。
6. 前記支持台が前記基台に対して前記ハンマーの軸線方向にスライド可能に取付けられていることを特徴とする請求項４記載の衝撃加振装置。

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