JP4159210B2 - 振動試験装置および振動試験方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験体に振動を与えることにより試験体の耐震性、耐久性を評価する振動試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板等の電気・電子分野などの電子部品について、様々な振動条件の下で振動試験を行わせることにより、電子部品の耐震性や耐久性を評価する装置として、振動試験装置が知られている。
このような振動試験装置としては、例えば、図６に示す動電型のマイクロ振動試験装置が知られている。
【０００３】
図６に示すマイクロ振動試験装置１００は、外側磁極１０１、内側磁極１０２、励磁コイル１０３、可動コイル１０４、振動台１０５、ばね１０６などにより構成されている。
励磁コイル１０３は、電源部（図示省略）から入力される直流電流により励磁されて直流磁界を生成し、磁性体である外側磁極１０１、内側磁極１０２との間のギャップＧには、可動コイル１０４を横切る直流磁界が形成される。
【０００４】
可動コイル１０４には図示しない駆動回路によって生成される交流電流が印加されており、可動コイル１０４は前記ギャップＧに形成された直流磁界中を前記交流電流の周波数に基づく振動数で振動する。この可動コイル１０４は内側磁極１０２の上面に設置されたばね１０６によって支持される振動台１０５に固定されており、可動コイル１０４が振動することによって振動台１０５が振動する。そして、振動台１０５に電子部品（図示省略）を載置して、振動台１０５の振動に伴って電子部品（図示省略）が振動し、この時の振動特性を測定するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際に組み込まれるべき装置によっては、局部的に振動が大きく作用する場合もあり、このような状況を再現して、より使用状態に近い状態で試験を行いたいというニーズがあった。しかし、従来の振動試験装置では、一律に振動台を振動させるだけだったので、上記ニーズを満足するものとなっていなかった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、より使用状態に近い振動状態を再現して振動試験が出来て、より正確な試験結果を得ることが可能な振動試験装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１記載の発明は、例えば、図１〜５に示すように、振動子（３１）を有し、当該振動子を振動させる振動発生手段（３：例えば、マイクロ振動発生機）が複数配置され、前記各振動子に振動板（４）が支持された振動試験装置（１）であって、
前記振動板の一の端部から離間して設けられた支持台（６）を備え、
前記支持台と前記振動板の前記端部とが、板ばね（６１、６１）を介して連結されており、
前記各振動発生手段の振動特性を個別に制御する制御手段（８：振動制御部）を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、振動板を支持する複数の振動発生手段を個別に制御出来るので、実際の使用状態に近い振動環境を創出することが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
即ち、振動発生手段を個別に制御すれば、例えば、局部的に大きな振動を与えることができることが出来るので、局部的に大きな振動が生ずるような使用環境を創出出来て、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
【０００９】
ここで、振動発生手段は、例えば、動電型のマイクロ振動発生機を使用する。この場合、直流磁界の形成する方式は、永久磁石を用いた方式のものであっても、或いは電磁石を用いた方式のものであってもよい。
振動特性には、例えば、波長、振幅などが含まれる。
また、振動板の一の端部が板ばねを介して支持台に支持されているので、振動発生手段によって振動板を振動させた場合、振動板に円弧運動が作用することとなって、より実際の使用状態に近い状態での振動試験が可能となる。
即ち、実際の使用状態では、上下方向（或いは左右方向）の往復運動のみならず、モーメントが作用して円弧運動も電子部品に作用するが、従来の振動試験装置では、上下方向（或いは左右方向）の振動のみの振動試験しか出来なかった。これに対して、本発明によれば、円弧運動による電子部品への影響も試験することが出来ることとなって、より実際の状態に近いものとなる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の振動試験装置において、
前記制御手段は、
設定された周波数を有する振動電圧を発生させる発振器（８１）と、
前記発振器から出力された振動電圧を入力し、設定された前記各振動発生手段の振幅に応じた振動電圧を出力する振幅調整手段（８２：例えば、可変ボリュームユニット）と、
前記振幅調整手段から出力された振動電圧を増幅し、前記振動発生手段に出力する増幅器（８３）と、
を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、発振器によって、設定された周波数を有する振動電圧が発生され、振幅調整手段によって、入力された振動電圧に基づいて、設定された各振動発生手段の振幅に応じた振動電圧が出力され、増幅器によって、振幅調整手段から出力された振動電圧が増幅され、振動発生手段に出力される。
従って、各振動発生手段の振動制御を一つの発振器を用いて行うことが出来て、装置の簡略化が図れる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の振動試験装置において、
前記振動板に設けられ、被試験体（Ｓ：例えば、プリント基板）を着脱自在に固着する固着手段（５：固着部）を備え、
前記固着手段は、前記被試験体が実際に取り付けられる実装置における取付手段（図示省略）と等しくされていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、固着手段によって、被試験体が振動板に着脱自在に固着され、被試験体が実際に取り付けられる実装置における取付手段と等しくされているので、より実際の使用状態を再現出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
【００１４】
ここで、固着手段は、例えば、対向配置されたレールに被試験体を装着してねじ止めしたり、或いは被試験体の四隅をねじ止めするものなどがあるが、これに限らず電子部品が実際に取り付けられる実装置の取付手段と同じであれば、どのようなものでもよい。
【００１５】
請求項４記載の発明は、振動板が複数の振動発生手段によって振動自在に支持された振動試験装置における振動試験方法において、
前記振動板の一の端部から離間して設けられた支持台を備え、
前記支持台と前記振動板の前記端部とが、板ばねを介して連結されており、
前記各振動発生手段の振動特性を各々別個に制御することを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、振動板を支持する複数の振動発生手段の振動が各々個別に制御されるので、実際の使用状態に近い振動環境を創出することが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
また、振動板の一の端部が板ばねを介して支持台に支持されているので、振動発生手段によって振動板を振動させた場合、振動板に円弧運動が作用することとなって、より実際の使用状態に近い状態での振動試験が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係る振動試験装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した正面図であり、図２は、同平面図であり、図３は、同左側面図である。また、図４は、振動試験装置の振動を制御する振動制御部の要部構成を示したブロック図である。
図１〜３に示す振動試験装置１は、例えば、プリント基板Ｓなどの電子部品等振動与えてその品質、耐久性等を調査するための装置である。
【００１８】
前記振動試験装置１は、矩形の板状のベース２と、前記ベース２に一部が貫通して設けられ、振動子３１が振動する動電型のマイクロ振動発生機３（振動発生手段）と、前記振動子３１に支持され、振動子３１の振動が伝達される矩形の振動板４と、前記振動板４の長辺側縁部４ａ、４ａに沿って対向配置され、前記プリント基板Ｓを着脱自在に前記振動板４に固着可能な固着部５（固着手段）と、前記振動板４の一短辺側端部４ｂから離間した位置に、前記ベース２から起立して設けられ、高さが振動板４に略等しい支持台６と、前記振動板４の長辺側の４つの角部に設けられ、振動板４の振動を抑止するクランプ装置７…と、前記マイクロ振動発生機３の振動を制御する振動制御部８（図４参照）などを備えている。
【００１９】
前記振動試験装置１は、プリント基板Ｓを立てた状態で試験する装置であり、縦にして実際に取り付けられるプリント基板Ｓの振動試験に最適であり、実際の使用状態で振動試験を行うことが出来る。
前記ベース２には、二本の長尺な板状の足部２１、２１がとりつけられており、この足部２１、２１は図示しない収納部のレールと摺動可能に係合し、この振動試験装置１全体が足部２１、２１をレール（図示省略）にスライドさせることにより収納部（図示省略）からの出し入れが出来るようになっている。
前記マイクロ振動発生機３は、前記振動板４の短辺方向に並列して２台設置されており、前記振動子３１を有する他、図６に示したマイクロ振動発生装置１００と同様の構成となっている。
【００２０】
振動子３１には、その先端にピアノ線３１ａが起立した状態で取り付けられている。その先端には、振動板４に取り付けられており、このピアノ線３１ａにより前記振動板４が支持されている。
前記ピアノ線３１ａは、振動子３１の振動方向に対しては振動を振動板４に伝達可能な剛性を有している。しかし、それ以外の方向に対して力が作用した場合には、ピアノ線３１ａが撓んで振動子３１と振動板４との間に無理な力がかからないようになっている。これにより、振動試験装置１の保護を図っている。
【００２１】
また、振動板４は、振動子３１のピアノ線３１ａによって支持されるとともに、前記支持台６に、振動板４の一方の短辺側端部４ｂが並列して設けられた２つの板ばね６１、６１を介しても支持され、更に、振動板４の前記板ばね６１、６１が取り付けられた短辺側端部４ｂと反対の短辺側端部４ｃ側のベース２側の面は、ベース２に設けられたＵ字ばね４１によって支持されている。
そして、振動板４がこの板ばね６１、６１によって短辺側端部４ｂが支持されているので、マイクロ振動発生機３、３により発生した振動により振動板４に円弧運動が生じる。即ち、振動板４と支持台６が板ばね６１、６１によってヒンジ結合された状態となり、振動板４に振動が伝えられると振動板４が円弧運動する。実際にプリント基板Ｓが実装置に取り付けられた場合にも、同様に円弧運動が生じる場合があるので、より使用状態に近くなる。
【００２２】
より具体的に説明すると、実際の使用状態では、上下方向（或いは左右方向）の往復運動のみならず、モーメントが作用して円弧運動もプリント基板Ｓに作用するが、従来の振動試験装置では、上下方向（或いは左右方向）の振動のみの振動試験しか出来なかった。これに対して、本振動試験装置は、円弧運動によるプリント基板Ｓへの影響も試験することが出来ることとなって、より実際の状態に近いものとなっている。
更に、前記マイクロ振動発生機３、３は、振動板４の中央ではなく、板ばね６１、６１から離れた短辺側端部４ｃ近くに配置されているので、てこの原理により、少ない力でより大きな円弧運動を得ることが出来る構造となっている。
【００２３】
また、前記振動板４には、前記短辺側端部４ｂ側に、短辺方向に沿って長尺な中継コネクタ４２が設けられている。この中継コネクタ４２は、プリント基板Ｓの配線と接続可能となっているとともに、前記支持台６に設けられた通電用コネクタ６２に接続されている。そして、通電用コネクタに通電することにより、中継コネクタ４２を介してプリント基板Ｓに通電することが出来るようになっている。
【００２４】
前記固着部５は、振動板４の長辺側縁部４ａ、４ａに沿って延在する断面がコ字状のスライドレール５１、５１が対向配置されている。前記スライドレール５１、５１には、所定間隔にねじ止め用のねじ穴５１ａ…が設けられ、このねじ穴５１ａにねじ５２挿入して止着することにより振動板４に固定される。
また、前記スライドレール５１、５１の挿入側の振動板４には、挿入側の面にねじ穴５２ａを有する基板固定部５３、５３が設けられている。そして、プリント基板１０の縁部１０ａをスライドレール５１、５１の凹部５１ｂに挿入した後、中継コネクタ４２にプリント基板１０の配線部（図示省略）を取り付け、図５に示すように、プリント基板１０に取り付けられた金具１１のねじ１１ａを基板固定部５３、５３のねじ穴５３ａにねじ１１ａを挿入して止着することにより、プリント基板１０を振動板４に固着することが出来るようになっている。
この固着部５は、いわゆるスロットタイプのものであり、当該プリント基板１０が実装される装置（図示省略）の取付部（図示省略）と同じタイプのもので構成されている。
【００２５】
前記クランプ装置７は、前記振動板４のベース２側の面に取り付けられ、係合穴７１ａを有する係合部７１と、前記ベース２に設けられたクランプ部７２と、を備えている。
クランプ部７２の上部には、前記係合穴７１ａに対向して設けられ、前記係合穴７１ａに出し入れ自在な棒状のクランプ軸７３と、このクランプ軸７３を軸方向に付勢するばね（図示省略）と、このばねの付勢を解除するアンクランプスイッチ７４などにより構成されている。そして、クランプ軸７３を係合穴７１ａに挿入することにより振動板４を固定して振動を抑止することが出来るようになっている。また、この状態でアンクランプスイッチ７４を押すと、ばね（図示省略）の付勢が解除され、クランプ軸７３が振動板４から離れる方向に移動して振動板４の拘束が解除される。このクランプ装置７によって、振動板４の振動を拘束することが出来るので、プリント基板Ｓを固着部５に着脱するのが容易となる。
【００２６】
前記振動制御部８は、発振器８１、可変ボリュームユニット８２、電力増幅器８３、などを備えている。
発振器８１は、直流を電源として所望の周波数をもった振動電圧を発生させて、可変ボリュームユニット８２に出力する回路である。
前記可変ボリュームユニット８２は、各マイクロ振動発生機３、３の振幅を制御する装置であり、振動電流の出力を調整するマスターゲイン調整部８２ａ、２つのマイクロ振動発生機３、３の各々の振幅を制御する振幅制御部８２ｂ、８２ｂと、を備えている。
振幅制御部は、図示しない調整つまみを操作することにより、各マイクロ振動発生機３，３の振幅を調整出来るようになっている。
そして、発振器８１から出力された振動電圧を入力し、前記マスターゲイン調整部８２ａによって出力が調整された後、各々の振幅制御部８２ｂ、８２ｂの制御に応じた振幅の振動電圧を電力増幅器８３、８３に出力する。
【００２７】
前記電力増幅器８３、８３は、可変ボリュームユニット８２から出力された振動電圧を増幅してマイクロ振動発生機３、３に出力する装置であり、増幅された振動電圧に基づいた振動を発生させることが出来る。
即ち、二台のマイクロ振動発生機３、３を異なる振幅で振動させることが出来るので、例えば、振動板４のうち特定の部分を局部的に強く振動させることが出来る。
【００２８】
次に、上記電子部品用振動試験装置によるプリント基板１０の振動試験動作について説明する。
まず、電子部品用振動試験装置を収納部（図示省略）から足部２１、２１をレール（図示省略）にスライドさせて引き出す。
次いで、振動板４の四隅に設けられたクランプ装置７…のクランプ軸７３を振動板４に取り付けられた係合部７１の係合穴７１ａに挿入させて振動板４を拘束する。この状態で、固着部５のスライドレール５１の凹部５１ｂにプリント基板１０の縁部１０ａをスライドさせて装着したのち、基板固定部５３のねじ穴５３ａにプリント基板１０の金具１１のねじ１１ａを取り付けて止着する。次いで、プリント基板１０の配線部（図示省略）と中継コネクタ４２を接続させる。プリント基板１０の固着部５への取付終了後は、クランプ軸７３を係合穴７１ａから抜いて、振動板４の拘束状態を解除する。
【００２９】
次いで、発振器８１、可変ボリュームユニット８２、電力増幅器８３の電源をオンし、発振器８１による振動電圧の設定、可変ボリュームユニット８２による各マイクロ振動発生機３、３の振幅の設定とマスターゲイン調整部８２ａの出力をゼロにセットする。
次いで、発振器８１により設定された周波数を有する振動電圧を発生させ、この振動電圧が可変ボリュームユニット８２に出力される。
次いで、振幅調整手段としての可変ボリュームユニット８２にて、振動電圧が設定された振幅にされた後、電力増幅器８３で増幅され、各マイクロ振動発生機３、３に出力される。そして、マスターゲイン調整部８２ａの出力を少しづつ上げることにより、各マイクロ振動発生機３、３は、設定された振幅で振動して振動試験がなされる。このとき、通電用コネクタ６２を介してプリント基板Ｓは通電され、実際の使用状態での振動試験がなされる。
【００３０】
試験終了後は、再び、振動板４の四隅に設けられたクランプ装置７のクランプ軸７３を振動板４に取り付けられた係合部７１の係合穴７１ａに挿入させて振動板４を拘束し、この状態で中継コネクタ４２から配線部（図示省略）を外し、基板固定部５３に止着された金具１１のねじ１１ａを緩めてプリント基板１０を外す。
【００３１】
以上説明した本発明に係る動電型振動発生機によれば、振動板４を支持する２台のマイクロ振動発生機３、３を個別に制御出来るので、実際の使用状態に近い振動環境を創出することが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
即ち、マイクロ振動発生機３、３を個別に制御すれば、例えば、局部的に大きな振動を与えることができることが出来るので、局部的に大きな振動が生ずるような使用環境を創出出来て、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
【００３２】
また、一つの発振器８１を使って、マイクロ振動発生機３の個別制御が可能であるので、装置の簡略化が図れる。
更に、固着部５によって、プリント基板Ｓが振動板４に着脱自在に固着され、プリント基板Ｓが実際に取り付けられる実装置における取付手段（図示省略）と等しくされているので、より実際の使用状態を再現出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、適宜変更可能である。例えば、発振器は、マイクロ振動発生機毎に個別に設けても良い。
また、振動制御についてもＣＰＵを使って、例えば、振動パターンをプログラム化し、これによって振動試験を行うようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、振動板を支持する複数の振動発生手段を個別に制御出来るので、実際の使用状態に近い振動環境を創出することが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
即ち、振動発生手段を個別に制御すれば、例えば、局部的に大きな振動を与えることができることが出来るので、局部的に大きな振動が生ずるような使用環境を創出出来て、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
また、振動板の一の端部が板ばねを介して支持台に支持されているので、振動発生手段によって振動板を振動させた場合、振動板に円弧運動が作用することとなって、より実際の使用状態に近い状態での振動試験が可能となる。
即ち、実際の使用状態では、上下方向（或いは左右方向）の往復運動のみならず、モーメントが作用して円弧運動も電子部品に作用するが、従来の振動試験装置では、上下方向（或いは左右方向）の振動のみの振動試験しか出来なかった。これに対して、本発明によれば、円弧運動による電子部品への影響も試験することが出来ることとなって、より実際の状態に近いものとなる。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、発振器によって、設定された周波数を有する振動電圧が発生され、振幅調整手段によって、入力された振動電圧に基づいて、設定された各振動発生手段の振幅に応じた振動電圧が出力され、増幅器によって、振幅調整手段から出力された振動電圧が増幅され、振動発生手段に出力される。
従って、各振動発生手段の振動制御を一つの発振器を用いて行うことが出来て、装置の簡略化が図れる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、固着手段によって、被試験体が振動板に着脱自在に固着され、被試験体が実際に取り付けられる実装置における取付手段と等しくされているので、より実際の使用状態を再現出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
【００３７】
請求項４記載の発明によれば、振動板を支持する複数の振動発生手段の振動が各々個別に制御されるので、実際の使用状態に近い振動環境を創出することが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
また、振動板の一の端部が板ばねを介して支持台に支持されているので、振動発生手段によって振動板を振動させた場合、振動板に円弧運動が作用することとなって、より実際の使用状態に近い状態での振動試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した正面図である。
【図２】本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した平面図である。
【図３】本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した左側面図である。
【図４】振動試験装置の振動を制御する振動制御部の要部構成を示したブロック図である。
【図５】固着部へのプリント基板の固着状態を説明するための固着部要部断面図である。
【図６】従来のマイクロ振動発生機の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 振動試験装置
３ マイクロ振動発生機（振動発生手段）
４ 振動板
５ 固着部（固着手段）
８ 振動制御部（制御手段）
３１ 振動子
８１ 発振器
８２ 可変ボリュームユニット（振幅調整手段）
８３ 電力増幅器（増幅器）

Claims (4)

1. 振動子を有し、当該振動子を振動させる振動発生手段が複数配置され、前記各振動子に振動板が支持された振動試験装置であって、
   前記振動板の一の端部から離間して設けられた支持台を備え、
   前記支持台と前記振動板の前記端部とが、板ばねを介して連結されており、
   前記各振動発生手段の振動特性を個別に制御する制御手段を備えたことを特徴とする振動試験装置。
2. 請求項１記載の振動試験装置において、
   前記制御手段は、
   設定された周波数を有する振動電圧を発生させる発振器と、
   前記発振器から出力された振動電圧を入力し、設定された前記各振動発生手段の振幅に応じた振動電圧を出力する振幅調整手段と、
   前記振幅調整手段から出力された振動電圧を増幅し、前記振動発生手段に出力する増幅器と、
   を備えたことを特徴とする振動試験装置。
3. 請求項１又は２記載の振動試験装置において、
   前記振動板に設けられ、被試験体を着脱自在に固着する固着手段を備え、
   前記固着手段は、前記被試験体が実際に取り付けられる実装置における取付手段と等しくされていることを特徴とする振動試験装置。
4. 振動板が複数の振動発生手段によって振動自在に支持された振動試験装置における振動試験方法において、
   前記振動板の一の端部から離間して設けられた支持台を備え、
   前記支持台と前記振動板の前記端部とが、板ばねを介して連結されており、
   前記各振動発生手段の振動特性を各々別個に制御することを特徴とする振動試験方法。

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