JP3994533B2 - 落下試験装置及び落下試験方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【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
【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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