JP3994533B2 - 落下試験装置及び落下試験方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、落下衝突時に携帯製品などに加わる衝撃を測定する場合に使用する落下試験装置及び落下試験方法に関する。
【0002】
たとえば、携帯用のパーソナル・コンピュータにおいては、小型・軽量化と、ハードディスク搭載などによる高機能化とを同時に満たす製品を開発する上で、落下衝撃に対する強度評価が重要となっている。
【0003】
落下衝撃に対する製品の強度は、たとえば、製品に加速度センサや歪みゲージ等の衝撃検出用センサを張りつけて、人手により製品を落下させ、落下衝突時に製品に加わる加速度や応力を測定することにより試験することができる。
【0004】
しかし、人手による落下試験では、製品を放す位置が一定でなく、また、放し方によって空中で製品の姿勢が変わり衝突部分が定まらない等の影響により測定データのバラツキが大きいという問題点があった。そこで、製品の放す位置を一定とすることができ、かつ、製品の落下姿勢を一定に保つ落下試験装置が必要とされる。
【0005】
【従来の技術】
従来、落下試験装置として、たとえば、図11に示すような落下台式衝撃試験機が提案されている。図11中、1はベース、2A、2Bはサスペンション、3はリアクションマス、4は落下台、5は落下台4に載置された試験対象、6A、6Bは落下台4をガイドするガイド棒、7、8は試験対象5に与える落下衝突による衝撃力の大きさを制御する波形制御パッドである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図11に示す落下台式衝撃試験機によれば、落下中の試験対象5の姿勢を安定に保ち、試験対象5に所定の衝撃力を与えることができるが、自然落下と同等の衝撃力を与えることは困難であり、与えた衝撃力がどのような落下条件に相当するかの換算が必要となると共に、試験対象5を傾けて落下させ、衝撃を試験対象5の任意の部分に与える等の試験を行うことができないという問題点があった。
【0007】
本発明は、かかる点に鑑み、試験対象を任意の姿勢、かつ、自由落下状態ないし自由落下に近い状態で落下させ、再現性の良い落下試験を行うことができるようにした落下試験装置及び落下試験方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明中、第1の発明の落下試験装置は、試験対象を開放可能に保持する試験対象保持部と、前記試験対象保持部を落下させることができるガイド機構とを備え、前記試験対象保持部は、前記試験対象を開放可能に把持することができる第1、第2のフィンガーを備えたハンドと、前記ハンドの角度を制御することができるハンド駆動機構と、前記第1、第2のフィンガーを駆動するフィンガー駆動機構とを備え、前記ハンド駆動機構は、前記試験対象を前記試験対象保持部が固定された可動部から前記試験対象の方向の軸を中心に円周方向に任意の角度に回転させる第1の回転駆動機構と、前記軸を含む水平面内を任意の角度に回転させることができる第2の回転駆動機構とを備えるというものである。
【0009】
第1の発明によれば、衝撃検出用センサを取り付けた前記試験対象を前記試験対象保持部に任意の姿勢に保持させて落下させ、前記試験対象が衝突面に衝突する前に前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放させることにより、前記試験対象の単独落下時間を短くして、前記試験対象を設定した姿勢ないし略設定した姿勢で、かつ、自由落下状態ないし自由落下に近い状態で衝突面に衝突させることができる。したがって、再現性の良い落下試験を行うことができる。また、前記試験対象保持部は、ハンドとハンド駆動機構とフィンガー駆動機構とを備えているので、前記試験対象の姿勢制御を行うことができる前記試験対象保持部を簡単、かつ、効率的な構成とすることができる。更に、前記試験対象の落下時、前記第1、第2の回転駆動機構により前記試験対象に回転速度ベクトルを与えることができる。
【0010】
本発明中、第2の発明の落下試験装置は、第1の発明において、前記試験対象保持部に試験対象開放指令信号を送出して、前記試験対象が衝突面に衝突する前に、前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放させる落下試験動作指令部を備えているというものである。
【0011】
第2の発明によれば、第1の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記試験対象保持部に試験対象開放指令信号を送出して、前記試験対象が衝突面に衝突する前に、前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放させる落下試験動作指令部を備えているので、前記試験対象保持部による前記試験対象の保持の開放制御を容易に行うことができる。
【0012】
本発明中、第3の発明の落下試験装置は、第1又は第2の発明において、前記試験対象の落下時、前記試験対象が前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放するタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段を備えているというものである。
【0013】
第3の発明によれば、第1又は第2の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記試験対象の落下時、前記試験対象が前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放するタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段を備えているので、前記試験対象保持部から前記試験対象を開放する高さを正確に制御することができる。
【0014】
本発明中、第4の発明の落下試験装置は、第1、第2又は第3の発明において、前記試験対象の落下時、前記試験対象が衝撃検出信号の取り込み開始のタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段を備えているというものである。
【0015】
第4の発明によれば、第1、第2又は第3の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記試験対象の落下時、前記試験対象が衝撃検出信号の取り込み開始のタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段を備えているので、衝撃検出信号の取り込みを前記試験対象の衝突面への衝突前から確実に行うことができる。したがって、衝撃検出信号の取り込みの失敗を回避することができる。
【0016】
本発明中、第5の発明の落下試験装置は、第1、第2、第3又は第4の発明において、前記試験対象保持部は、前記試験対象を姿勢制御できる構成とされているというものである。
【0017】
第5の発明によれば、第1、第2、第3又は第4の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記試験対象保持部は、前記試験対象を姿勢制御できる構成とされているので、前記試験対象保持部により前記試験対象の姿勢制御を行うことができる。したがって、前記試験対象の姿勢制御を容易に行うことができる。
【0018】
本発明中、第6の発明の落下試験装置は、第1の発明において、前記ハンド駆動機構は、前記第2の回転駆動機構を水平方向に直動することができる直動機構を備えているというものである。
【0019】
第6の発明によれば、第1の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記試験対象の落下時、前記直動機構によって、前記試験対象に水平方向の速度ベクトルを与えることができる。
【0020】
本発明中、第7の発明の落下試験装置は、第1〜第6の発明のいずれか一の発明において、前記試験対象保持部に保持された前記試験対象の姿勢角度を検出する姿勢角度検出手段を備えているというものである。
【0021】
第7の発明によれば、第1〜第6の発明のいずれか一の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記姿勢角度検出手段によって前記試験対象の姿勢角度の検出を容易に行うことができ、この結果、前記試験対象保持部による前記試験対象の姿勢角度制御を容易に行うことができる。
【0022】
本発明中、第8の発明の落下試験装置は、第7の発明において、前記姿勢角度検出手段は、前記試験対象保持部に保持された前記試験対象の上方に複数の距離センサを配置させて構成されているというものである。
【0023】
本発明中、第9の発明の落下試験装置は、第7の発明において、前記姿勢角度検出手段は、前記ハンドに角度検出センサを配置させて構成されているというものである。
【0024】
本発明中、第10の発明の落下試験装置は、第7の発明において、前記姿勢角度検出手段は、前記試験対象の姿勢角度を前記ハンド駆動機構内の回転機構の回転角の検出信号から算出するように構成されているというものである。
【0025】
本発明中、第11の発明の落下試験装置は、第1〜第10の発明のいずれか一の発明において、前記試験対象を押し当てて前記試験対象の姿勢を設定する姿勢設定台を備えているというものである。
【0026】
第11の発明によれば、第1〜第10の発明のいずれか一の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記姿勢設定台によっても、前記試験対象の姿勢を設定することができ、場合によっては、前記姿勢設定台で前記試験対象の姿勢を設定した後、前記試験対象保持部により姿勢の微調整を行うようにすることもできる。
【0027】
本発明中、第12の発明の落下試験装置は、第1〜第11の発明のいずれか一の発明において、前記ガイド機構は、前記試験対象保持部を固定した可動台と、前記可動台を自由落下状態又は自由落下に近い状態で落下させることができる可動台ガイド部と、前記可動台を解除可能にロックするロック機構と、前記ロック機構を昇降させることができるロック機構昇降手段とを備えているというものである。
【0028】
第12の発明においては、前記可動台を前記ロック機構にロックし、前記試験対象を前記試験対象保持部で保持し、前記ロック機構昇降手段により前記ロック機構を落下高度に上昇させ、前記可動台のロックを解除させることで、前記試験対象を前記試験対象保持部と共に落下させることができる。
【0029】
そして、その後、前記試験対象が衝突面に衝突する前に前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放させることにより、前記試験対象の単独落下時間を短くして、前記試験対象を設定した姿勢ないし略設定した姿勢で、かつ、自由落下状態ないし自由落下に近い状態で衝突面に衝突させることができる。
【0030】
第12の発明によれば、第1〜第11の発明のいずれか一の発明と同様の作用を得ることができると共に、前記ガイド機構を簡単、かつ、効率的な構成とすることができる。
【0031】
本発明中、第13の発明の落下試験方法は、試験対象を開放可能に把持する第1、第2のフィンガーを備えたハンドと、前記ハンドの角度を制御するハンド駆動機構と、前記第1、第2のフィンガーを駆動するフィンガー駆動機構とを有する試験対象保持部で前記試験対象を保持する工程と、前記試験対象を前記試験対象保持部が固定された可動部から前記試験対象の方向の軸を中心に円周方向に任意の角度に回転させる第1の回転駆動機構と、前記軸を含む水平面内を任意の角度に回転させる第2の回転駆動機構により、前記試験対象を任意の姿勢とする工程と、前記試験対象保持部を落下させる工程とを含むものである。
【0032】
第13の発明によれば、衝撃検出用センサを取り付けた前記試験対象を前記試験対象保持部に任意の姿勢に保持させて落下させ、前記試験対象が衝突面に衝突する前に前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放させることにより、前記試験対象の単独落下時間を短くして、前記試験対象を設定した姿勢ないし略設定した姿勢で、かつ、自由落下状態ないし自由落下に近い状態で衝突面に衝突させることができる。したがって、再現性の良い落下試験を行うことができる。また、前記試験対象の落下時、前記第1、第2の回転駆動機構により試験対象に回転速度ベクトルを与えることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の落下試験装置の一実施形態の概念図であり、本発明の落下試験装置の一実施形態は、試験対象を落下させて衝突面に衝突させるための落下衝突装置10と、落下衝突装置10を制御する落下衝突装置制御部11と、試験対象に取り付ける衝撃検出用センサからの衝撃検出信号及び衝突受け台に設置する反力検出センサからの反力検出信号を処理して記録する衝撃・反力検出信号処理記録部12とを備えて構成されている。
【0034】
落下衝突装置制御部11は、落下試験動作指令部13と、姿勢制御部14とを備えて構成されており、落下試験動作指令部13は、ロック機構降下指令信号、ロック指令信号、ロック機構上昇指令信号、試験対象把持指令信号、姿勢制御開始指令信号、ロック解除指令信号、試験対象開放指令信号及び衝撃・反力検出信号取り込み指令信号などを生成するものであり、姿勢制御部14は、後述するハンド駆動機構を制御して試験対象の落下姿勢を制御するものである。
【0035】
また、衝撃・反力検出信号処理記録部12は、衝撃・反力検出信号処理部15と、記録部16とを備えて構成されており、衝撃・反力検出信号処理部15は、試験対象に取り付ける衝撃検出用センサからの衝撃検出信号及び後述する衝突受け台に設置する反力検出センサからの反力検出信号について増幅、AD変換、求める物理量への変換などを行い試験結果を算出するものであり、記録部16は、衝撃・反力検出信号処理部15から出力される試験結果を時系列に記録するものである。
【0036】
図2は落下衝突装置10の概略的斜視図である。図2中、18はベース、19はベース18上に設置された可動台ガイド機構であり、可動台ガイド機構19には垂直方向に溝状の可動台ガイド部20が設けられている。
【0037】
また、可動台ガイド部20を構成する壁部21Aには垂直方向にガイド溝22Aが設けられている。なお、図示は省略するが壁部21Aに対向する壁部21Bにもガイド溝22Aに対向するガイド溝22Bが設けられている。
【0038】
また、可動台ガイド部20には、ガイド溝22A、22Bにガイドされて自由落下状態ないし自由落下に近い状態で落下可能とされた可動台23が配置されており、可動台ガイド部20の下部には、可動台23を落下させた場合に、可動台23が可動台ガイド部20の下部から受ける衝撃を緩衝するための緩衝材24が配置されている。
【0039】
また、可動台ガイド部20には、垂直方向にボールネジ25が配置されており、ボールネジ25の雄ねじには、可動台23をフック26で解除可能にロックするロック機構27が昇降可能に螺合されている。そして、可動台ガイド機構19の上面には、ボールネジ25を駆動してロック機構27を昇降させるためのボールネジ駆動部28が設けられている。
【0040】
これらボールネジ25、ロック機構27及びボールネジ駆動部28は、可動台23を所定の高さに位置させるためのものであり、ロック機構27は、落下試験動作指令部13からのロック指令によって可動台23をロックし、落下試験動作指令部13からのロック解除指令信号によって可動台23のロックを解除するように動作し、ボールネジ駆動部28は、落下試験動作指令部13からのロック機構昇降指令信号によってロック機構27を指定された高さに昇降させるように構成されている。
【0041】
また、29は試験対象30を保持するために可動台23に固定された試験対象保持部であり、試験対象保持部29は、試験対象30を開放可能に把持するハンド31と、ハンド31を駆動して試験対象30の姿勢を制御するハンド駆動機構32とで構成されている。
【0042】
ハンド31は、一対のフィンガー33、34と、試験対象30を把持、開放できるようにフィンガー33、34を矢印A、Bで示す方向に高速駆動するフィンガー駆動部35とで構成されている。
【0043】
フィンガー駆動部35は、落下試験動作指令部13から試験対象把持指令信号が送られると、試験対象30を把持するようにフィンガー33、34を高速駆動し、落下試験動作指令部13から試験対象開放指令信号が送られると、試験対象30を開放するようにフィンガー33、34を高速駆動するように構成されている。
【0044】
また、ハンド駆動機構32は、姿勢制御部14によって制御されるものであり、先端をハンド31とジョイントされた回転駆動機構36と、先端部を回転駆動機構36の後端部にジョイントされた回転駆動機構37と、先端部を回転駆動機構37の後端部にジョイントされた直動機構38とで構成されている。なお、図3は試験対象保持部29の構成を図記号で示すものである。
【0045】
ここに、回転駆動機構36は、ハンド31を矢印Cに示す円周方向に、即ち、フィンガー33、34が軸対象の円弧を描く円周方向に一定の範囲内で任意の角度だけ回転駆動するものであり、回転駆動機構37は、回転駆動機構36を矢印Dに示す回転方向に、即ち、回転駆動機構36のハンド31とのジョイント側が水平軸を回転中心として円弧を描く円周方向に一定の範囲内で任意の角度だけ回転駆動するものであり、直動機構38は、回転駆動機構37を前後に一定の範囲で任意の距離だけ直動させるものである。
【0046】
また、39は試験対象30の姿勢角度を検出するための距離センサを取り付けるために可動台ガイド機構19の上部に固定された距離センサ設置板であり、距離センサ設置板39の下面には、図4に示すように、試験対象30の前後方向の姿勢角度を検出するための距離センサ40、41が取り付けられていると共に、図5に示すように、試験対象30の左右方向の姿勢角度を検出するための距離センサ42、43が取り付けられている。
【0047】
図6は試験対象30の姿勢制御系の構成を示すブロック図であり、図6中、姿勢制御部14において、45は距離センサ40〜43により得られる距離検出信号から試験対象30の姿勢角度を算出する姿勢角度算出部、46は落下試験動作指令部13から与えられる試験対象30の目標姿勢角度と姿勢角度算出部45から出力される姿勢角度との偏差を検出する偏差検出部である。
【0048】
また、47は偏差検出部46から出力される偏差がなくなるようにハンド駆動機構32を制御する補償器である。なお、試験対象30の目標姿勢角度は、予めオペレータにより落下試験動作指令部13に与えられる。
【0049】
ここに、たとえば、試験対象30の前後方向の角度θは、図4に示すように、距離センサ40、41間の距離をd、距離センサ40、41で検出した試験対象30までの距離の差分をLとすると、
θ=tan-1(L/d)
で算出することができる。試験対象30の左右方向の角度も同様にして算出することができる。
【0050】
なお、試験対象30の前後方向の角度θは、ハンド31に角度検出センサを設置することにより求めるようにしても良いし、また、回転駆動機構36、37の回転角を検出するエンコーダ等から算出するように構成しても良い。
【0051】
また、図7に示すように、試験対象30を押し当てることができる角度設定台49を用意し、これによって、試験対象30に姿勢角度を与えた後、回転駆動機構36、37で微調整を行うようにしても良い。
【0052】
また、図2において、51は試験対象30の衝突を受けるためにベース18上に設置された衝突受け台である。図8は衝突受け台51の概略的左側面図であり、衝突受け台51は、脚部52〜55を備えた基台56と、衝突時に試験対象30が受ける反力を検出するために基台56の上面に配置した反力検出センサ57と、反力検出センサ57上に設置した衝突受け板58とで構成されている。
【0053】
なお、衝突受け板58に形成された凹状の切り欠き部58A、58Bは、後述するように落下途中で試験対象30を開放した後のハンド31のフィンガー33、34の先端部33A、34Aが衝突受け板58に衝突せずに、衝突受け板58を通過させるためのものである。
【0054】
また、59は試験対象保持部29とともに試験対象30を落下させた後、試験対象30が試験対象保持部29による試験対象30の保持を開放するタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段をなす光センサである。
【0055】
また、60は試験対象保持部29とともに試験対象30を落下させた後、試験対象30が衝撃検出信号及び反力検出信号の取り込み開始のタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段をなす光センサである。
【0056】
図9は本発明の落下試験装置の一実施形態の動作を説明するためのフローチャート、図10は本発明の落下試験装置の一実施形態の動作を説明するためのブロック図であり、本発明の落下試験装置の一実施形態を使用して試験対象30について落下試験を行う場合(本発明の落下試験方法の一実施形態を実施する場合)には、まず、試験対象30を衝突受け板58上に載置し(ステップS1)、落下試験装置制御部11の動作を開始させるための操作を行う(ステップS2)。
【0057】
すると、まず、落下試験動作指令部13は、ボールネジ駆動部28に対してロック機構降下指令信号を送出し、ロック機構27を降下させて、続いて、落下試験動作指令部13は、ロック機構27に対してロック指令信号を送出し、可動台23をロック機構27にロックさせる(ステップS3)。
【0058】
次に、落下試験動作指令部13は、ボールネジ駆動部28に対してロック機構上昇指令信号を送出し、試験対象30を試験対象保持部29で把持できる高さまでロック機構27を上昇させる(ステップS4)。
【0059】
次に、落下試験動作指令部13は、フィンガー駆動機構35に対してフィンガー把持指令信号を送出してフィンガー33、34で試験対象30を把持させる(ステップS5)。
【0060】
次に、落下試験動作指令部13は、ボールネジ駆動部28に対してロック機構上昇指令信号を送出し、試験対象30が落下高度に達するまで、ロック機構27を上昇させる(ステップS6)。
【0061】
次に、落下試験動作指令部13は、姿勢制御部14に対して姿勢制御開始指令信号を送出して試験対象30の姿勢角度が目標姿勢角度になるようにさせる(ステップS7)。
【0062】
ここに、姿勢制御部14は、落下試験動作指令部13から与えられる目標姿勢角度に試験対象30の姿勢がなるようにハンド駆動機構32を介して制御し、試験対象30が目標姿勢角度となったときは、その姿勢を固定させるようにハンド駆動機構32を制御する(ステップS8)。
【0063】
次に、落下試験動作指令部13は、ロック機構27に対してロック解除指令信号を送出してロック機構27による可動台23のロックを解除させる(ステップS9)。このようにすると、可動台23、試験対象保持部29及び試験対象30は一体として自由落下状態ないし自由落下に近い状態での落下を開始する。
【0064】
そして、試験対象30が試験対象保持部29による試験対象30の保持を開放するタイミングを取得するために予め設定された高さに到達すると、光センサ59から落下試験動作指令部13に対して試験対象検出信号が送出され、この結果、落下試験動作指令部13は、フィンガー駆動機構35に対して試験対象開放指令信号を送出して、フィンガー33、34による試験対象30の把持を開放させ、試験対象30を単独落下させる(ステップS10)。
【0065】
次に、試験対象30が衝撃検出信号及び反力検出信号の取り込み開始のタイミングを取得するために予め設定された高さに到達すると、光センサ60から落下試験動作指令部13に対して試験対象検出信号が送出され、この結果、落下試験動作指令部13は、衝撃・反力検出信号処理部15に対して衝撃・反力検出信号取り込み開始指令信号を送出し、衝撃検出信号及び反力検出信号の取り込みを開始させる(ステップS11)。
【0066】
その後、試験対象30は、衝突受け板58に衝突し、試験対象保持部29は、フィンガー33、34の先端部33A、34Aを衝突受け板58の切り欠き部58A、58Bを通過させて可動台23とともに落下し、可動台23が緩衝材24と衝突することにより落下を終了する。
【0067】
他方、衝撃・反力検出信号処理部15では、試験対象30に取り付けた衝撃検出用センサからの衝撃検出信号及び反力検出センサ57からの反力検出信号について増幅、AD変換、求める物理量への変換などを行い試験結果を算出し、記録部16は、衝撃・反力検出信号処理部15から出力される試験結果を記録することになる(ステップS12)。
【0068】
このように、本発明の落下試験装置の一実施形態によれば、衝撃検出用センサを取り付けた試験対象30を試験対象保持部29に任意の姿勢に保持させて落下させ、衝突面に衝突する前に試験対象保持部29による試験対象30の保持を開放させることができ、しかも、衝突受け板58にフィンガー33、34の先端部33A、34Aを通過させる切り欠き部58A、58Bを形成しているので、試験対象30が衝突受け板58に衝突する直前まで試験対象30を試験対象保持部29で保持させることができる。
【0069】
したがって、本発明の落下試験装置の一実施形態によれば、試験対象30の単独落下時間を短くして、試験対象30を設定した姿勢ないし略設定した姿勢で、かつ、自由落下状態又は自由落下に近い状態で衝突面に衝突させることができ、再現性の良い落下試験を行うことができる。
【0070】
なお、衝突受け板58にフィンガー33、34の先端部33A、34Aを通過させる切り欠き部58A、58Bを形成しないようにすることもできるが、このようにする場合、試験対象30の開放を本発明の落下試験装置の一実施形態の場合よりも早く行うことが必要となり、その分、試験対象30の単独落下時間が長くなる。
【0071】
また、本発明の落下試験装置の一実施形態によれば、試験対象保持部29と共に試験対象30を落下させた後、試験対象30が試験対象保持部29による試験対象30の保持を開放するタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する光センサ59を設けているので、試験対象保持部29から試験対象30を開放する高さを正確に制御することができ、測定バラツキを減らすことができる。
【0072】
また、本発明の落下試験装置の一実施形態によれば、試験対象保持部29と共に試験対象30を落下させた後、試験対象30が、衝撃検出信号及び反力検出信号の取り込み開始のタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する光センサ60を設けているので、衝撃検出信号の取り込みを試験対象30の衝突受け板58への衝突前から確実に行うことができる。したがって、衝撃検出信号及び反力検出信号の取り込みの失敗を回避することができる。なお、反力検出センサ57の設置位置は、衝突面の形状やセンサの検出レンジに応じて選択することができる。
【0073】
また、本発明の落下試験装置の一実施形態によれば、試験対象保持部をハンド31とハンド駆動機構32とで構成し、ハンド駆動機構32を回転駆動機構36、37と直動機構38とで構成しているので、試験対象30の姿勢の自由度を高めることができ、更に、試験対象30の落下時、試験対象30に回転速度ベクトル、又は、前後方向の速度ベクトル、又は、回転速度ベクトル及び前後方向の速度ベクトルを与えることができ、種々の落下条件での落下試験を行うことができる。
【0074】
なお、ハンド駆動機構32を回転駆動機構36のみで、又は、回転駆動機構37のみで、又は、回転駆動機構36と回転駆動機構37とで、又は、回転駆動機構36と直動機構38とで、又は、回転駆動機構37と直動機構38とで構成するようにしても良い。
【0075】
また、本発明の落下試験装置の一実施形態によれば、試験対象30の姿勢角度を検出する距離センサ40〜43を設けているので、試験対象保持部29による試験対象30の姿勢制御を容易に行うことができる。
【0076】
なお、上述の試験例では、試験対象保持部29が落下中は、試験対象30の姿勢を固定するようにしたが、落下中も試験対象30の姿勢制御を行うことは可能であり、このようにする場合には、可動台ガイド機構19のガタ等により試験対象30に姿勢変化が起こらないようにすることができる。
【0077】
【発明の効果】
以上のように、本発明中、第1の発明によれば、衝撃検出用センサを取り付けた試験対象を試験対象保持部に任意の姿勢に保持させて落下させ、試験対象が衝突面に衝突する前に試験対象保持部による試験対象の保持を開放させることにより、試験対象の単独落下時間を短くして、試験対象を設定した姿勢ないし略設定した姿勢で、かつ、自由落下状態ないし自由落下に近い状態で衝突面に衝突させることができるので、再現性の良い落下試験を行うことができる。また、試験対象保持部は、ハンドとハンド駆動機構とフィンガー駆動機構とを備えているので、試験対象の姿勢制御を行うことができる試験対象保持部を簡単、かつ、効率的な構成とすることができる。更に、試験対象の落下時、第1、第2の回転駆動機構により試験対象に回転速度ベクトルを与えることができる。
【0078】
本発明中、第2の発明によれば、第1の発明と同様の効果を得ることができると共に、試験対象保持部による試験対象の保持の開放制御を容易に行うことができる。
【0079】
本発明中、第3の発明によれば、第1又は第2の発明と同様の効果を得ることができると共に、試験対象保持部から試験対象を開放する高さを正確に制御することができ、測定バラツキを減らすことができる。
【0080】
本発明中、第4の発明によれば、第1、第2又は第3の発明と同様の効果を得ることができると共に、衝撃検出信号の取り込みを試験対象の衝突面への衝突前から確実に行うことができるので、衝撃検出信号の取り込みの失敗を回避することができる。
【0081】
本発明中、第5の発明によれば、第1、第2、第3又は第4の発明と同様の効果を得ることができると共に、試験対象保持部により試験対象の姿勢制御を行うことができるので、試験対象の姿勢制御を容易に行うことができる。
【0082】
本発明中、第6の発明によれば、第1の発明と同様の効果を得ることができると共に、試験対象の落下時、試験対象に水平方向の速度ベクトルを与えることができる。
【0083】
本発明中、第7、第8、第9又は第10の発明によれば、第1〜第6の発明のいずれか一の発明と同様の効果を得ることができると共に、試験対象保持部による試験対象の姿勢角度制御を容易に行うことができる。
【0084】
本発明中、第11の発明によれば、第1〜第10の発明のいずれか一の発明と同様の効果を得ることができると共に、姿勢設定台によっても、試験対象の姿勢を設定することができ、場合によっては、姿勢設定台で試験対象の姿勢を設定した後、試験対象保持部により姿勢の微調整を行うようにすることもできる。
【0085】
本発明中、第12の発明によれば、第1〜第11の発明のいずれか一の発明と同様の効果を得ることができると共に、ガイド機構を簡単、かつ、効率的な構成とすることができる。
【0086】
本発明中、第13の発明によれば、衝撃検出用センサを取り付けた試験対象を試験対象保持部に任意の姿勢に保持させて落下させ、試験対象が衝突面に衝突する前に試験対象保持部による試験対象の保持を開放させることにより、試験対象の単独落下時間を短くして、試験対象を設定した姿勢ないし略設定した姿勢で、かつ、自由落下状態ないし自由落下に近い状態で衝突面に衝突させることができるので、再現性の良い落下試験を行うことができる。また、試験対象の落下時、第1、第2の回転駆動機構により試験対象に回転速度ベクトルを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の落下試験装置の一実施形態の概念図である。
【図2】 本発明の落下試験装置の一実施形態が備える落下衝突装置の概略的斜視図である。
【図3】 本発明の落下試験装置の一実施形態が備える落下衝突装置が備える試験対象保持部の構成を図記号で示す図である。
【図4】 本発明の落下試験装置の一実施形態の概略的右側面図である。
【図5】 本発明の落下試験装置の一実施形態の概略的正面図である。
【図6】 本発明の落下試験装置の一実施形態が備える姿勢制御系の構成を示すブロック図である。
【図7】 試験対象の姿勢を設定する他の方法を説明するための図である。
【図8】 本発明の落下試験装置の一実施形態が備える衝突受け台の概略的左側面図である。
【図9】 本発明の落下試験装置の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図10】 本発明の落下試験装置の一実施形態の動作を説明するためのブロック図である。
【図11】 従来の落下試験装置の一例である落下台式衝撃試験機を示す正面図である。
【符号の説明】
(図2)
24 緩衝材
25 ボールネジ
28 ボールネジ駆動部
29 試験対象保持部
30 試験対象
31 ハンド
32 ハンド駆動機構
51 衝突受け台
Claims (13)
- 試験対象を開放可能に保持する試験対象保持部と、
前記試験対象保持部を落下させることができるガイド機構とを備え、
前記試験対象保持部は、前記試験対象を開放可能に把持することができる第1、第2のフィンガーを備えたハンドと、前記ハンドの角度を制御することができるハンド駆動機構と、前記第1、第2のフィンガーを駆動するフィンガー駆動機構とを備え、
前記ハンド駆動機構は、前記試験対象を前記試験対象保持部が固定された可動部から前記試験対象の方向の軸を中心に円周方向に任意の角度に回転させる第1の回転駆動機構と、前記軸を含む水平面内を任意の角度に回転させることができる第2の回転駆動機構とを備えることを特徴とする落下試験装置。 - 前記試験対象保持部に試験対象開放指令信号を送出して、前記試験対象が衝突面に衝突する前に、前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放させる落下試験動作指令部を備えていることを特徴とする請求項1記載の落下試験装置。
- 前記試験対象の落下時、前記試験対象が前記試験対象保持部による前記試験対象の保持を開放するタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の落下試験装置。
- 前記試験対象の落下時、前記試験対象が衝撃検出信号の取り込み開始のタイミングを取得するために予め設定された高さに到達したか否かを検出する試験対象位置検出手段を備えていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の落下試験装置。
- 前記試験対象保持部は、前記試験対象を姿勢制御できる構成とされていることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の落下試験装置。
- 前記ハンド駆動機構は、前記第2の回転駆動機構を水平方向に直動することができる直動機構を備えていることを特徴とする請求項1記載の落下試験装置。
- 前記試験対象保持部に保持された前記試験対象の姿勢角度を検出する姿勢角度検出手段を備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の落下試験装置。
- 前記姿勢角度検出手段は、前記試験対象保持部に保持された前記試験対象の上方に複数の距離センサを配置させて構成されていることを特徴とする請求項7記載の落下試験装置。
- 前記姿勢角度検出手段は、前記ハンドに角度検出センサを配置させて構成されていることを特徴とする請求項7記載の落下試験装置。
- 前記姿勢角度検出手段は、前記試験対象の姿勢角度を前記ハンド駆動機構内の回転機構の回転角の検出信号から算出するように構成されていることを特徴とする請求項7記載の落下試験装置。
- 前記試験対象を押し当てて前記試験対象の姿勢を設定する姿勢設定台を備えていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の落下試験装置。
- 前記ガイド機構は、前記試験対象保持部を固定した可動台と、前記可動台を自由落下状態又は自由落下に近い状態で落下させることができる可動台ガイド部と、前記可動台を解除可能にロックするロック機構と、前記ロック機構を昇降させることができるロック機構昇降手段とを備えていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の落下試験装置。
- 試験対象を開放可能に把持する第1、第2のフィンガーを備えたハンドと、前記ハンドの角度を制御するハンド駆動機構と、前記第1、第2のフィンガーを駆動するフィンガー駆動機構とを有する試験対象保持部で前記試験対象を保持する工程と、
前記試験対象を前記試験対象保持部が固定された可動部から前記試験対象の方向の軸を中心に円周方向に任意の角度に回転させる第1の回転駆動機構と、前記軸を含む水平面内を任意の角度に回転させる第2の回転駆動機構により、前記試験対象を任意の姿勢とする工程と、
前記試験対象保持部を落下させる工程と、
を含むことを特徴とする落下試験方法。
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