TWI403711B - 振動單元、具有該振動單元之振動總成及其振動測試方法 - Google Patents

Description

振動單元、具有該振動單元之振動總成及其振動測試方法

本發明係關於一種測試裝置及測試方法；特別是關於一種振動測試裝置及振動測試方法。

隨著科技的進步，人們日常生活中使用各種產品的環境經常會遭遇隨機的振動或擾動，例如車輛於行進產生的振動、飛機於氣流中產生的擾動、或者搬運機械於搬運過程所產生的隨機振動等振動環境，當此產品長時間處於此種振動環境下若無適當的設計，通常將對產品原先預定的功能產生若干負面的影響，因此對於製造領域而言，產品上市前通常必須進行一段時間的模擬振動測試，以驗證其產品設計是否可靠。

通常而言，產品實際遭遇的振動環境中大抵為多維度的隨機振動，因此產品的振動測試亦應模擬相似的振動環境，方能尋找出較為正確的測試結果。然而，於目前的測試領域中，常見用以模擬振動測試的振動機械一般僅能對待測件進行特定單一軸向的振動測試，無法相對於待測件進行任意方向之振動測試。因此，需藉由他種方法，例如以不同方向固定待測件與振動機械，並經多次 相異軸向的擺放、反覆振動測試與計算後方能預估該待測件之可靠度。

如第1圖所示，圖中所示者係先前技術對於前述振動機械的一種改良的振動機械。具體而言，此振動機械10具有同時進行多維度振動測試的能力，其包含一平台12、一頂持部14及一振動部16。平台12係設置於頂持部14上方，而頂持部14之下方則與振動部16固定。頂持部14係為一萬向連接裝置，可調整及固定平台12與振動部16間的相對角度，使振動部16經由頂持部14沿任意角度施加一往復振動於待測件上，以模擬接近真實的振動環境。

前述改良式的振動機械雖可進行多維度振動測試，然而，此種振動測試設備仍具有部分缺點，舉例而言，可調整任意角度的萬向連接裝置將使待測件的中心偏置，於振動時將對待測件施加非預期的扭矩，影響測試之正確結果。其次，此種可調整任意角度的萬向連接裝置通常體積龐大、重量過重，因此需要較大功率的振動源推動頂持部14，浪費驅動測試機所需之能源。而且，大體積的頂持部14將同時形成一大平台12，此際若僅以具單一支承座之頂持部14支撐一個大平台12，平台12上各點所受之應力將不平均，影響測試的正確性。因此，當平台12的面積大到一定程度時，將需要另外增加支承結構以強化其剛性，否則平台12二側結構於振動之際將產生上下波動的現象，然而此舉將又惡化振動源的推力效果。

有鑑於此，提供一種具有多軸向振動測試能力之振動設備，同時可兼具高剛性及低推力等優點，乃為此一業界亟待解決的問題。

本發明之一目的在於提供一種振動總成及振動測試方法，藉由將一振動部斜向設置，使振動總成可同時進行多軸向之振動測試，並使其測試數據能更符合實際使用情況。

本發明之另一目的在於提供一種振動總成及振動測試方法，藉由複數振動單元之搭配設置，使振動總成能依據待測件之大小進行振動單元數量之調整，增加使用彈性，同時兼具節省建構成本以及高剛性、低推力之優點，以避免振動能源之浪費。

為達上述目的，本發明提供一種振動總成，包含一平台以及複數振動單元，設置於平台下方，用以共同支撐平台。其中各振動單元包含一頂持部及一振動部，頂持部具有一第一斜面及與第一斜面相對之一第二斜面，且第一斜面係與平台相接。振動部具有一動力件、一上端及一下端，動力件設置於上、下端之間，上端固接至頂持部之第二斜面，且下端固設至一水平面上。其中，動力件適可進行一往復式振動，令平台適可經由頂持部同步進行一往復式平面振動。

為讓上述目的、技術特徵、和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。

10‧‧‧振動總成

12‧‧‧平台

14‧‧‧頂持部

16‧‧‧振動單元

20‧‧‧振動總成

22‧‧‧平台

24‧‧‧振動單元

242‧‧‧頂持部

242a‧‧‧第一斜面

242b‧‧‧第二斜面

244‧‧‧振動部

244a‧‧‧動力件

244b‧‧‧上端

244c‧‧‧下端

26‧‧‧水平面

第1圖係為先前技術中振動總成之示意圖；第2圖係為本發明振動平台之立體圖；第3圖係為本發明振動平台第二實施態樣之立體圖；以及第4圖係為本發明振動測試方法之流程圖。

請參閱第2圖，其係為本發明振動總成20之立體圖。振動總成20具有一平台22及至少一振動單元24，其中，振動單元24係設置於平台22下方及水平面26之上方，用以支撐並施加振動於平台22，並且使平台22始終可保持與平面26平行之狀態。具體而言，振動單元24包含一頂持部242及一振動部244，其中頂持部242具有一第一斜面242a及與第一斜面242a相對之一第二斜面242b，且第一斜面242a係與平台22相接，用以將振動部244所產生之振動傳遞至平台22上。

振動部244具有一動力件244a、一上端244b及一下端244c；動力件244a設置於上端244b與下端244c之間，同時振動部244之上端244b係固接至頂持部242之第二斜面242b，而振動部244之下端244c係固設至一水平面26上。其中用以提供振動源之動力件244a適可進行一往復式振動，令平台22經由頂持部242之連動，與動力件244a同步進行一往復式平面振動，更明確而言，此往復式平面振動係實質平行於水平面26。

此外，本發明之一特徵在於振動總成20之上端244b與水平面26間，以及第一斜面242a與第二斜面242b間皆各具有一夾角，該二夾角之角度係實質相同，並介於0度~90度之間，以提供多軸向之振動測試。明確而言，本發明振動總成20中振動部244之上端244b及下端244c係為可拆裝之獨立組件，為提供不同角度的多維度振動測試，振動部244可包含複數個各具有不同夾角角度之上端244b及下端244c，以及與具不同角度上端244b配合之複數個頂 持部242，以共同地組裝為具有不同夾角之振動單元24，供實際測試所需。當一待測件欲進行特定軸向之多維度振動測試時，僅需換算各X軸、Y軸與Z軸之軸向分量，並因而換算出前述具該特定夾角角度上、下端244b、244c後，組立為一獨立之振動單元24，便可在不偏置該待測件中心的情況下提供該特定軸向多維度之振動測試。而且，需進一步說明的是，無論振動單元24與水平面26間之夾角為何，平台22始終可保持一水平狀態，因此由本發明振動單元24組立而成之振動總成20不致使待測件發生重心偏斜之現象，因此可避免發生如習知般之非預期扭矩，藉此提高多軸向、多維度振動測試之準確性。

本發明之一特徵在於振動總成20具有模組化之優點，具體而言，有別於習知技術必須以大動力之馬達作為驅動源，本發明振動總成20中各振動單元24之動力件244a較佳係為一微型振動馬達，本發明振動總成20可依各實際待測件之體積或重量大小組裝合適數量之振動單元24，並配置合適大小之平台22供待測件放置。舉例而言，如第2圖所示，於一較佳實施例中，當待測件(圖未示)之體積較小時，僅需設置單一振動單元24於平面22下方，即可完成振動總成20之設置，以進行多維度振動測試之步驟，並節省過多振動能量之浪費。如第3圖所示，於另一較佳實施例中，當待測件(圖未示)具有較大體積及/或重量時，則可將複數振動單元24(於本實施例中係為8組振動單元24)以陣列方式排列設置，並以適合該陣列面積的平台22將該等振動單元24設置於平台22下方，以共同支撐平台22，協助進行大型待測件之多維度振動測試。

承上所述，須特別強調的是，本發明振動總成20之振動平台24係由其下方呈陣列配置之複數振動單元24所共同驅動，因此，整體而言，整個平台24所受之力量係可均勻地分布，並確保平台24上各點之振動位移可實質相同，進而克服習知大型振動平台二側結構於振動時所產生上下之波動現象，以提供實質均勻之振動予測試件上。

除上述振動總成之結構外，本發明亦提供一種多維度振動測試之方法，請合併參閱第4圖，該方法包含下列步驟：於步驟401中，視待測件之體積或重量大小提供一適當面積之平台22以承載該待測件。於步驟402中，設置單一或至少一振動單元24以單獨或共同支撐平台22。其中，振動單元24之數量完全取決於平台22之大小，如上所述，平台22之面積又與待測件之體積或重量有關。另有關選擇具不同夾角角度之上端244b與下端244c，係依據多軸向振動測試之各軸向分量而定，以決定振動總成20之上端244b與水平面26間、以及第一斜面242a與第二斜面242b間之角度。於步驟403中，啟動動力件244a以提供一往復式振動，並經由上端244b與頂持部242驅動平台22與動力件244a同步進行一往復式平面振動，以量測該待測件於多軸向振動下所受到之影響。

於本發明之實施例中，當待測件之體積較大時，平台22係為一完整且未經切割之平台，而於其他實施態樣中，平台22亦可具有由複數小平台所共同組成之形式，以為複數振動單元24所共同支撐。需說明的是，無論平台22為一完整且未經切割之平台，或為具有複數小平台所共同組成之形式，平台上各受力點皆可因下方設 置之複數振動單元而得到完整且平均之受力，克服習知大型平台及單一振動源所引發平台剛性不足、受力不均之問題，以增加振動測試正確性之功效。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

20‧‧‧振動總成

22‧‧‧平台

24‧‧‧振動單元

242‧‧‧頂持部

242a‧‧‧第一斜面

242b‧‧‧第二斜面

244‧‧‧振動部

244a‧‧‧動力件

244b‧‧‧上端

244c‧‧‧下端

26‧‧‧水平面

Claims (10)

1. 一種用於一振動總成之振動單元，該振動總成具有一平台及複數振動單元，各該振動單元包含：一頂持部，具有一第一斜面及與該第一斜面相對之一第二斜面，該第一斜面係與該平台相接；以及一振動部，具有一動力件、一上端及一下端，該動力件設置於該上、下端之間，該上端固接至該頂持部之該第二斜面，該下端固設至一水平面上，該動力件適可進行一往復式振動，令該平台經由該頂持部同步進行一往復式平面振動，使該往復式平面振動實質係平行於該水平面。
2. 如請求項1所述之振動單元，其中該上端與該水平面間具有一夾角，且該夾角介於0度~90度之間。
3. 如請求項1所述之振動單元，其中該第一斜面與該第二斜面間具有一夾角，且該夾角介於0度~90度之間。
4. 如請求項1所述之振動單元，其中該動力件係為一微型振動馬達。
5. 一種振動總成，包含：一平台；以及複數振動單元，設置於該平台下方，用以共同支撐該平台，其中，各該振動單元包含：一頂持部，具有一第一斜面及與該第一斜面相鄰之一第二斜面，該第一斜面係與該平台相接；以及 一振動部，具有一動力件、一上端及一下端，該動力件設置於該上、下端之間，該上端固接至該頂持部之該第二斜面，該下端固設至一水平面上，該動力件適可進行一往復式振動，令該平台經由該頂持部同步進行一往復式平面振動，使該往復式平面振動實質係平行於該水平面。
6. 如請求項5所述之振動總成，其中該上端與該水平面間具有一夾角，且該夾角介於0度~90度之間。
7. 如請求項5所述之振動總成，其中該第一斜面與該第二斜面間具有一夾角，且該夾角介於0度~90度之間。
8. 如請求項5所述之振動總成，其中該動力件係為一微型振動馬達。
9. 一振動測試方法，包含：提供一平台，以承載一待測件；提供至少一振動單元，設置於該平台下方，以共同支撐該平台，其中，各該振動單元包含：一頂持部，具有一第一斜面及與該第一斜面相對之一第二斜面，該第一斜面係與該平台相接；以及一振動部，具有一動力件、一上端及一下端，該動力件設置於該上、下端之間，該上端固接至該頂持部之該第二斜面，該下端固設至一水平面上；以及啟動該動力件以進行一往復式振動，並令該平台經由該頂持部同步進行一往復式平面振動，使該往復式平面振動實質係平行於該水平面。
10. 如請求項9所述之振動測試方法，其中提供該等振動單元之步驟 係將該等振動單元以陣列方式排列設置於該平台下方，以共同支撐該平台。