TWI489108B - 衝擊測試裝置 - Google Patents

Description

衝擊測試裝置

本發明係關於一種測試裝置；更詳細而言，本發明關於一種衝擊測試裝置。

衝擊測試裝置係使用於量測產品的可靠度，其原理在於，藉由衝擊測試裝置產生規則或不規則的衝擊力道，並對待測物(即產品)進行衝擊後，便可經由長時間的累積性衝擊疲勞，來量測待測物中所可能存在或出現的瑕疵，以對待測物的內部組件、結構，或外包裝的保護性等進行評估，從而做為提升使用可靠度及產品品質的依據。

於現有的衝擊測試裝置中，係將待測物置於衝擊測試裝置所具有的一平台後，再透過設置於平台下方的至少一衝擊總成，對平台及待測物進行衝擊測試，以量測經衝擊後，於待測物中所可能存在或出現的瑕疵。

此種利用至少一衝擊總成由下而上地對待測物進行衝擊之方式，雖可獲得相關衝擊測試數據，但因為在衝擊的過程中，至少一衝擊總成所產生之衝擊力道係同時作用於平台及待測物，故有部分衝擊力道(甚至是大部分的衝擊力道)將為平台所吸收，而被消耗於與衝擊測試完全無關之作動。

另一方面，依據「牛頓第三運動定律」，當兩個物體互相作用時，彼此施加於對方的力，其大小相等、方向相反，故「牛頓第三運動定律」又稱之為「作用力與反作用力定律」。在此定律下，當至少一衝擊總成由下而上地進行衝擊測試時，其對平台所產生之衝擊力道，亦將產生一反作用力道施加回至少一衝擊總成。如此一來，因為平台與至少一衝擊總成皆隸屬於衝擊測試裝置，且彼此具有相關聯的空間設置關係，將導致至少一衝擊總成對平台與待測物產生衝擊力道的同時，因「牛頓第三運動定律」所產生的作用於至少一衝擊總成的反作用力道，亦會間接地對平台與待測物造成其他衝擊，而影響最終測試結果。

前述情況，於至少一衝擊總成為單一衝擊總成，且包含複數衝擊鎚的態樣下，尤其明顯。

舉例而言，在前述單一衝擊總成之複數衝擊鎚為二衝擊鎚(即第一衝擊鎚及第二衝擊鎚)的情況下，當二衝擊鎚為以傾斜45度角之方式對平台進行衝擊，且二衝擊鎚為以彼此相對之方式設置時，若使二衝擊鎚依序對平台產生衝擊，則於第一衝擊鎚完成衝擊後、第二衝擊鎚進行衝擊前，便會存在前述「牛頓第三運動定律」所生成的反作用衝擊力道於第二衝擊鎚上，從而影響第二衝擊鎚對平台的衝擊力道，造成量測上的誤差。

其他可能產生誤差的情況為，當該第一衝擊鎚完成衝擊後、而該第二衝擊鎚進行衝擊時，倘若中間存在的時間差並無法使平台復歸至初始靜止位置，則此時存在的微小位移亦會對量測結果造成影響。

由上述可知，習知的衝擊測試裝置，雖可用以量測出當待測 物遭受衝擊後，所可能存在或出現的瑕疵，但於測試過程中，仍存在相當多的變數或不穩定因子，而能難以達到精確的控制並獲得精準的結果。

此外，前述衝擊鎚於衝擊瞬間所產生的應力，會激發待測物的一自然響應；而當待測物為由複數元件所構成的裝置或系統時，前述衝擊鎚於衝擊瞬間所產生的應力則會進一步激發各該元件的一自然響應。研究發現，各該元件間之自然響應的干涉現象，實質上才是造成各裝置或系統損壞的最大根源。

換言之，習知的衝擊測試裝置因為無法精確地控制以對待測物進行衝擊，故將難以量測前述各該元件間之自然響應的干涉現象，以建立待測物的衝擊響應頻譜(SRS，Shock Response Spectrum)，同時也難以精準地獲得待測物的可靠度與壽命。

有鑑於此，如何提供一種衝擊測試平台，使其可於進行衝擊測試的過程中，有效排除前述作用力、反作用力的影響，並使平台的位移量最小，以精確其衝擊測試結果，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衝擊測試裝置，其所具有的至少一衝擊總成係具有複數第一衝擊鎚及/或一第二衝擊鎚，且複數第一衝擊鎚可以傾斜一特定角度設置於一第二平台，而第二衝擊鎚可垂直於第二平台，以提供多軸向衝擊力道，因應各種衝擊測試需求。

本發明之另一目的在於提供一種衝擊測試裝置，其所具有的複數第一懸吊裝置適可用以承載設置有一待測物的一第一平台，使第一平台於進行衝擊測試的過程中，可僅具有微量的位移變化，以精準所獲得的 衝擊測試數據，並使用該衝擊測試數據建立該待測物的衝擊響應頻譜。

本發明之再一目的在於提供一種衝擊測試裝置，其所具有的複數第二懸吊裝置可於進行衝擊測試的過程中，有效吸收至少一衝擊總成於進行衝擊時所產生的反作用力道，藉以降低至少一衝擊總成被干擾的情況，並避免所作動之衝擊傳遞至外界環境。

為達前述目的，本發明提供一種衝擊測試裝置，其包含一第一平台、一第二平台、複數第一懸吊裝置、至少一衝擊總成以及複數第二懸吊裝置。第一平台係用以承載待測物，第二平台係平行第一平台，並設置於第一平台下方。複數第一懸吊裝置係夾設於第一平台與第二平台間，並用以承載第一平台；至少一衝擊總成係裝置於第二平台上並朝向第一平台，以產生至少一衝擊力對第一平台進行衝擊。複數第二懸吊裝置係相對複數第一懸吊裝置，設置於第二平台下方。其中，複數第二懸吊裝置適可用以承載第一平台、第二平台、複數第一懸吊裝置及至少一衝擊總成，以於進行一衝擊測試時，吸收至少一衝擊力所產生之至少一反作用力。

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。

100‧‧‧衝擊測試裝置

110‧‧‧第一平台

112‧‧‧固定孔

114‧‧‧被衝擊塊

114a‧‧‧表面

116‧‧‧轉動機構

120‧‧‧第二平台

120a‧‧‧上側

120b‧‧‧下側

122‧‧‧周緣

130‧‧‧第一懸吊裝置

132‧‧‧頂部

134‧‧‧底部

136‧‧‧線圈

140‧‧‧衝擊總成

142‧‧‧第一衝擊鎚

144‧‧‧第二衝擊鎚

146‧‧‧角度轉接座

150‧‧‧第二懸吊裝置

160‧‧‧框體

第1圖為本發明衝擊測試裝置之示意圖；第2圖為本發明衝擊測試裝置未裝設第一平台之示意圖；第3、4圖為本發明衝擊測試裝置之至少一衝擊總成之第一實施例示意圖； 第5圖為本發明衝擊測試裝置之至少一衝擊總成之第二實施例示意圖；第6、7圖為本發明衝擊測試裝置之至少一衝擊總成與至少一被衝擊塊之設置示意圖；第8圖為本發明衝擊測試裝置之被衝擊塊之示意圖；第9圖為本發明衝擊測試裝置之第一懸吊裝置之示意圖；第10圖為本發明衝擊測試裝置之第二懸吊裝置之示意圖；以及第11圖為本發明衝擊測試裝置設置於框體之示意圖。

如第1圖所示，本發明之一種衝擊測試裝置100，適可於承載一待測物(圖未示出)，對待測物進行一衝擊測試。其中，衝擊測試裝置100包含一第一平台110、一第二平台120、複數第一懸吊裝置130、至少一衝擊總成140以及複數第二懸吊裝置150。

以下謹針對第一平台110、第二平台120、複數第一懸吊裝置130、至少一衝擊總成140以及複數第二懸吊裝置150等元件間的設置關係進行說明。

如第1、2圖所示，第一平台110係用以承載待測物，並可藉由複數固定孔112的協助，將待測物穩固地固定於第一平台110上。第二平台120係平行第一平台110，並設置於第一平台110下方。複數第一懸吊裝置130係夾設於第一平台110與第二平台120間，並使複數第一懸吊裝置130由下方承載第一平台110。至少一衝擊總成140係裝置於第二平台120上並朝向第一平台110，以於接收一訊號後，產生至少一衝擊力對第一平台110進行 衝擊。複數第二懸吊裝置150係相對複數第一懸吊裝置130，設置於第二平台120下方。

前述之複數第一懸吊裝置130較佳係具有四第一懸吊裝置130，並分別設置於第二平台120之一周緣122，以穩固地自第一平台110的下方承載第一平台110。

另一方面，請一併參考第2圖，於本發明的衝擊測試裝置100中，第二平台120的兩側(即面對第一平台110之一上側120a與相對上側120a之一下側120b)，係分別用以裝設複數第一懸吊裝置130與複數第二懸吊裝置150。因而，設置於第二平台120下側120b的複數第二懸吊裝置150，將可用以承載第一平台110、第二平台120、複數第一懸吊裝置130及至少一衝擊總成140等元件，並於進行一衝擊測試時，有效吸收至少一衝擊總成140所作動之至少一衝擊力而產生的至少一反作用力，避免該至少一反作用力傳遞至外界環境。

於第1、2圖所示之實施例中，至少一衝擊總成為複數衝擊總成，且複數衝擊總成係具有四衝擊總成140。此外，各衝擊總成140包含至少一第一衝擊鎚142及一第二衝擊鎚144。較佳地，如第3圖所示之實施例中，至少一第一衝擊鎚142係包含四第一衝擊鎚142，四第一衝擊鎚142係具有兩兩相對並傾斜一特定角度設置於第二平台120之態樣，且第二衝擊鎚144係設置於該四第一衝擊鎚142之間。

詳細而言，如第3、4圖所示之至少一衝擊總成140之第一實施例中，四第一衝擊鎚142係皆以相對於第二平台120傾斜一特定角度之方式設置於第二平台120上，且具有兩兩相對之態樣。該傾斜一特定角度之設 置，可藉由將第一衝擊鎚142固定於一角度轉接座146來達成，且於本實施例中，該特定角度係為45度。需說明的是，第3、4圖皆用以顯示至少一衝擊總成140之第一實施例，其差異僅在於，第4圖省略角度轉接座146之繪示，以更清楚各第一衝擊鎚142間的空間設置關係。

因此，在四第一衝擊鎚142以傾斜45度角的方式設置於第二平台120上時，由於第二平台120係平行於第一平台110，故四第一衝擊鎚142係同樣相對於第一平台110具有傾斜45度之衝擊角度。當四第一衝擊鎚142於接受一訊號後，便可依據該訊號的內容，以順序作動或同時作動之指令，產生衝擊力以傾斜45度角的方式直接對第一平台110進行衝擊。

當然，除前述的45度傾斜角度外，四第一衝擊鎚142亦可依據不同的測試需求，具有相對於第二平台120傾斜的其他角度，故該傾斜角度於此並不加以限制。

如第5圖所示之至少一衝擊總成140之第二實施例中，衝擊總成140更可包含一第二衝擊鎚144，使第二衝擊鎚144以垂直於第二平台120之方式設置於第二平台120上以及四第一衝擊鎚142之間，並使第二衝擊鎚144為四第一衝擊鎚142所包圍。

於裝設有第二衝擊鎚144的情況下，當欲對設置於第一平台110上之待測物施加垂直衝擊力時，便僅需提供一訊號至第二衝擊鎚144使其作動，就可產生衝擊力直接對第一平台110進行垂直衝擊，而避免如第3、4圖所示之至少一衝擊總成140之第一實施例中，需施加訊號同時作動四第一衝擊鎚142，使其合力可呈現垂直方向之方式，對第一平台110進行衝擊。換言之，在常需要進行垂直衝擊測試的情況下，裝設有第二衝擊鎚144將有 助於達到節約功率之目的。

除前述至少一衝擊總成140之第一實施例及第二實施例外，於本領域具通常知識者，亦可依需求更動第一衝擊鎚142及/或第二衝擊鎚144的數量及設置方向，從而組合成具有任意方向與力道的衝擊合力，為待測物提供多軸向的衝擊力，藉以滿足各種不同的衝擊測試需求。

另一方面，於前述第3、4、5圖所示之至少一衝擊總成140之第一實施例及第二實施例中，皆是使第一衝擊鎚142及/或第二衝擊鎚144以直接作動之方式對第一平台110產生衝擊，故在此種使第一衝擊鎚142以傾斜一特定角度之方式衝擊第一平台110的過程中，因第一衝擊鎚142所產生之衝擊力的方向並非正交於第一平台110，故或多或少會出現衝擊力被分散而衰減的情況，嚴重影響衝擊測試之結果。

為避免前述衝擊力被分散而衰減的情況，如第6、7圖所示，第一平台110更可包含至少一被衝擊塊114，使至少一被衝擊塊114係設置於第一平台110下方，並具有分別正交於各第一衝擊鎚142及/或第二衝擊鎚144之一表面114a，使當各第一衝擊鎚142及/或第二衝擊鎚144作動時，所產生之衝擊力的方向可正交於被衝擊塊114並傳遞至第一平台110，而以無損的方式對第一平台110進行衝擊。

適以，於本發明之實施例中，被衝擊塊114之數量係相應於衝擊總成140之數量，且如第8圖所示，被衝擊塊114之形狀較佳係為具有複數被衝擊表面114a之一多面體，例如一斜角塊。當然，被衝擊塊114之形狀亦可為半球體或立方體等，於此並不加以限制，只要被衝擊塊114可滿足具有分別正交於各第一衝擊鎚142及/或第二衝擊鎚144之表面114a的條件 即可。

除前述第1、2圖所示之實施例中，至少一衝擊總成為四衝擊總成140的態樣外，為經濟考量，亦可使至少一衝擊總成僅為單一衝擊總成140，且同樣包含傾斜一特定角度設置之四第一衝擊鎚142及垂直設置之一第二衝擊鎚144。

須說明的是，由於單一衝擊總成140與第一平台110、第二平台120間的設置關係相似於複數衝擊總成140之實施例，故彼此元件間的設置關係於此不加以贅述。相似地，前述有關第一衝擊鎚142及第二衝擊鎚144的數量及傾斜角度，同樣可依據不同的測試需求進調整，故同樣於此並不加以限制。

為滿足本發明可獲得精準的衝擊測試數據之需求，前述之第一衝擊鎚142及第二衝擊鎚144並無法使用習知的空氣鎚，而需使用以電子訊號作動的電磁鎚，以便於精準地控制衝擊的強度及頻率。

又，第一平台110除可藉由複數固定孔112固定待測物外，亦可將複數固定孔112替換為複數真空吸孔來吸附待測物，而達到相同的固定效果。第一平台110更可具有一轉動機構116，其係裝置於第一平台110下方，用以驅動第一平台110相對於第二平台120水平轉動，以利測試人員於進行衝擊測試時的觀察。

另一方面，如第9圖所示，複數第一懸吊裝置130係具有一頂部132、相對頂部132之一底部134，及頂持於頂部132與底部134間之複數線圈136。其中，請合併參閱第1圖，頂部132及底部134適可分別與第一平台110及第二平台120固定，且複數線圈136適可用以承載第一平台110及設置 於第一平台110上之待測物。

因此，如第9圖所示，因前述第一懸吊裝置130之複數線圈136係由鋼管或鋼索所構成，具有極大的抗震性，故頂部132、底部134及複數線圈136所組成的第一懸吊裝置130將形成特殊的球狀結構，使當第一懸吊裝置130用以承載設置有待測物的第一平台110時，於進行衝擊測試的過程中，第一平台110將僅具有微量的位移變化，以精準所獲得的衝擊測試數據，並使用該衝擊測試數據建立待測物的衝擊響應頻譜。

如第10圖所示，複數第二懸吊裝置150因需用以承載第一平台110、第二平台120、複數第一懸吊裝置130及至少一衝擊總成140，以於進行衝擊測試的過程中，有效吸收至少一衝擊總成140於進行衝擊時所產生的反作用力，藉以降低至少一衝擊總成140於作動時被干擾的情況，精準所獲得的衝擊測試數據，故複數第二懸吊裝置150較佳係為一矽膠座，且係由矽膠、橡膠、塑料、泡棉或其他具吸震效果之材質所構成，從而避免所作動之衝擊傳遞至外界環境。

如第11圖所示，本發明之衝擊測試裝置100更可包含一框體160，用以容置第一平台110、第二平台120、複數第一懸吊裝置130、至少一衝擊總成140，及複數第二懸吊裝置150，以強化與外界環境隔離的效果，同時增加攜帶時的機動性。

雖然於第1、2圖所示之實施例中，第一平台110為圓形平台，而第二平台120為一大致為矩形之平台，但並非用以限制第一平台110與第二平台120所具有之形狀，於本領域具通常知識者亦可輕易將第一平台110與第二平台120之形狀進行改變，故於此並不加以限制。

綜上所述，本發明之衝擊測試裝置100所包含的至少一衝擊總成140，因具有至少第一衝擊鎚142及/或一第二衝擊鎚144，至少第一衝擊鎚142可以相對於一第二平台120傾斜一特定角度，且第二衝擊鎚144係垂直於第二平台120，故透過至少一第一衝擊鎚142及第二衝擊鎚144的組合，將得以為一待測物提供多軸向的衝擊力，以因應各種衝擊測試需求。

另一方面，藉由複數第一懸吊裝置130之設置，將使複數第一懸吊裝置130用以承載設置有待測物的第一平台110，以控制第一平台110於進行衝擊測試的過程中，可僅具有微量的位移變化，以精準所獲得的衝擊測試數據，並使用該衝擊測試數據建立待測物的衝擊響應頻譜。

此外，藉由複數第二懸吊裝置150之設置，複數第二懸吊裝置150將可於進行衝擊測試的過程中，有效吸收至少一衝擊總成140於進行衝擊時所產生的反作用力，藉以降低至少一衝擊總成140被該反作用力干擾的情況，同時避免所作動之衝擊傳遞至外界環境。

如此一來，藉由本發明之衝擊測試裝置100所具有的複數超小型高效率衝擊總成140，將能夠同時產生無時差的且精確的作動力，準確地對第一平台110上的待測物進行衝擊，以進行待測物的衝擊響應頻譜的量測，瞭解待測物在受到衝擊時的損壞根源所在，從而依據衝擊響應頻譜的結果，改善待測物的可靠度以延長其使用壽命。

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。

100‧‧‧衝擊測試裝置

110‧‧‧第一平台

112‧‧‧固定孔

116‧‧‧轉動機構

120‧‧‧第二平台

120a‧‧‧上側

120b‧‧‧下側

130‧‧‧第一懸吊裝置

140‧‧‧衝擊總成

150‧‧‧第二懸吊裝置

Claims (19)

1. 一種衝擊測試裝置，適可於承載一待測物後，對該待測物進行一衝擊測試，包含：一第一平台，係用以承載該待測物；一第二平台，係平行該第一平台，設置於該第一平台下方；複數第一懸吊裝置，係夾設於該第一平台與該第二平台間，並用以承載該第一平台；至少一衝擊總成，係裝置於該第二平台上，朝向該第一平台，以產生至少一衝擊力對該第一平台進行衝擊；以及複數第二懸吊裝置，係相對該等第一懸吊裝置，設置於該第二平台下方；其中，該等第二懸吊裝置適可用以承載該第一平台、該第二平台、該等第一懸吊裝置及該至少一衝擊總成，以於進行該衝擊測試時，吸收該至少一衝擊力所產生之至少一反作用力。
2. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該至少一衝擊總成係包含一衝擊總成，且該衝擊總成係包含至少一第一衝擊鎚。
3. 如請求項2所述之衝擊測試裝置，其中該至少一第一衝擊鎚係為四第一衝擊鎚，且該四第一衝擊鎚係兩兩相對設置。
4. 如請求項3所述之衝擊測試裝置，其中該衝擊總成更包含一第二衝擊鎚，係設置於該四第一衝擊鎚之間。
5. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該至少一衝擊總成係包含複數衝擊總成，該等衝擊總成為四衝擊總成，且各該衝擊總成包含至少一第一衝擊鎚。
6. 如請求項5所述之衝擊測試裝置，其中該至少一第一衝擊鎚係為四第一 衝擊鎚，且該四第一衝擊鎚係兩兩相對設置。
7. 如請求項6所述之衝擊測試裝置，其中各該衝擊總成更包含一第二衝擊鎚，設置於該四第一衝擊鎚之間。
8. 如請求項3或6所述之衝擊測試裝置，其中該四第一衝擊鎚係設置於該第二平台，並相對該第二平台傾斜一特定角度。
9. 如請求項4或7所述之衝擊測試裝置，其中該第二衝擊鎚係垂直於該第二平台設置。
10. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該第一平台包含複數固定孔及至少一被衝擊塊，且該至少一被衝擊塊係設置於該第一平台下方，使該至少一被衝擊塊可為該至少一衝擊總成所衝擊。
11. 如請求項10所述之衝擊測試裝置，其中該至少一衝擊塊係為半球體、多面體或立方體。
12. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該等第一懸吊裝置係設置於該第二平台之一周緣。
13. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該第一平台係為一矩形或圓形，且包含一轉動機構，以驅動該第一平台相對於該第二平台水平轉動。
14. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該第二平台係為一矩形或圓形。
15. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該第一懸吊裝置具有一頂部、相對該頂部之一底部，及頂持於該頂部與該底部間之複數線圈，該頂部及該底部適可分別與該第一平台及該第二平台固定，且該等線圈適可用以承載該第一平台。
16. 如請求項15所述之衝擊測試裝置，其中該第一懸吊裝置之該等線圈係由鋼管或鋼索所構成。
17. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該等第二懸吊裝置係為一矽膠座。
18. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，其中該等第二懸吊裝置係由矽膠、橡膠、塑料或泡棉等材質所構成。
19. 如請求項1所述之衝擊測試裝置，更包含一框體，用以容置該第一平台、該第二平台、該等第一懸吊裝置、該至少一衝擊總成，及該等第二懸吊裝置。