TWI673494B - 疲勞測試機校正系統 - Google Patents

Abstract

一種疲勞測試機校正系統，其係用以校正疲勞測試機的疲勞測試數據，校正系統包括底座、定位座、力量承板、第一力量感測模組、第一位移感測模組、訊號傳輸模組及控制單元。力量承板之固定端固設於定位座上，力量承板之受力端與疲勞測試機連結，以承受疲勞測試機所施加的測試動作施力。第一力量感測模組感測承受測試動作所造成力量承板彎曲形變而產生第一力量感測訊號。第一位移感測模組用以感測承受測試動作所造成力量承板位移狀態而產生第一位移感測訊號。控制單元將第一力量感測訊號及第一位移感測訊號轉換處理為力量校正值及位移校正值，並作為校正疲勞測試機於測試動作中所測得之力量測試值及位移測試值的比對校正基準，俾能在校正過程中無需做組件安裝的配置施工，因而具有節省工時成本、在執行校正步驟時之操作安裝更為簡便容易以及有效提升疲勞測試機的測試精確度等特點。

Description

疲勞測試機校正系統

本發明係有關一種疲勞測試機校正系統，尤指一種藉由校正疲勞測試之數據來提升疲勞測試數據精確度的疲勞測試機校正技術。

按，自行車不僅是一般的交通工具而已，甚至已經發展成為休閒娛樂與運動競賽中不可或缺的複合式運動休閒工具。在自行車高品質的普遍要求之下，為了測試自行車整車或零組件的品質性能，於是訂定有特定專屬的測試規範項目以及相關的測試機具。具體來說，由於自行車零件的製造品質良莠不齊，而且又攸關著自行車騎乘者的生命安全，所以各國政府為保障消費者的騎乘安全性，皆依照零件或整車等層面訂有相關的檢測規範。以臺灣地區來說，國內已於民國104年針對「自行車車架」制定有相關的國家標準的相關規範，例如CNS 366國家標準規範，其中，CNS 366-5 B7011-5即為自行車安全要求第5部：轉向件測試法，至於轉向件測試法則是針對車把手的各種零組件所做的測試檢驗規範。

據查，經專利檢索後發現，具備自行車疲勞測試功能的代表性專利如台灣發明第I476404號『自行車輪框及輪幅的疲勞測試裝置』、中國大陸發明CN1330959號『動態彎矩的測量方法』以及中國大陸發明CN105004620號『高頻疲勞試驗機的動態載荷誤差補償方法』等專利所示。該等專利雖然皆可量測出各自所需之測試項目的疲勞量測數據；惟，該等 專利無論是量測項目上或是實現疲勞測試的技術手段皆與本案技術內容有所不同，故而本案在實現的機能功效確實皆與該等專利不同。

再者，相關技術領域業者針對車把手或其他自行車零件所做的垂直力疲勞測試，大多是透過一種如圖1所示的疲勞測試機20而加以實現，其中，該疲勞測試機20係包括至少二組線性致動組件21(如氣壓缸組件；或油壓缸組件)及一固定治具22。該固定治具22用來固定車把手1或其他自行車零件，另於疲勞測試機設有一荷重元23、一位移計24及一控制單元。該荷重元23用以感測於承受靜態或動態測試動作所造成車把手1或其他自行車零件形變狀態而產生力量感測訊號；位移計24用以感測於承受該測試動作所造成車把手1或其他自行車零件位移狀態而產生位移感測訊號。控制單元用以將力量感測訊號及位移感測訊號依序轉換處理為力量測試值及位移測試值，再於一時間軸內評估疲勞測試機所施加之垂直力或水平力對於車把手或其他自行車零件的位移量是否超過預設值。舉例來說，假設疲勞測試機所施加之垂直施力或水平施力為10kg，若是車把手或其他自行車零件的位移量為0.9mm，假設位移量預設值為0.6mm，控制單元則判定該車把手或其他自行車零件無法通過該項目的疲勞測試；反之，該位移量若是低於該位移量預設值時，該控制單元則判定該車把手或其他自行車零件可以通過該項目的疲勞測試。

然而，疲勞測試機在運作一段時間後，會因長期重覆測試動作而使得線性致動組件21無法輸出標準的施力；或是因線性致動組件21與固定治具22之間連結構件鬆脫所致的量測誤差情事產生，這些都是疲勞測試機的疲勞測試數據精度大為下降的原因之一，以致造成疲勞測試上的 不便與極大的困擾。

為改善此一缺失，一般疲勞測試業者皆會於每一個校正周期定期聘請特定的校正業者來進行疲勞測試機的校正作業，至於校正周期會隨著測試數量多寡而有不同。一般來說，校正周期約為一年至少一次左右。在量測數據校正作業時，首先將疲勞測試機上所設置荷重元與位移計予以分別拆卸下來，然後將作為比對標準值的專屬校正儀器安裝在疲勞測試機上，於是，即可將比對標準值與所測得的量測數據進行互相比對而做適當的校正，然後再將荷重元與位移計重新裝設在疲勞測試機上。雖然該習知校正技術確實可以實現疲勞測試機的調校與修正之目的；惟，其校正配置並非是以模組化的整合式架構來加以設置，致使每一次執行校正作業時都必須拆、裝荷重元與位移計等感測器，以致需要停機一段時間而嚴重影響到疲勞檢測的正常運作，在拆下感測器後校正完畢，接續再組裝上感測器，在校正過程中，並不是整台設備系統在作動的狀況下所進行的校正，所以確實較容易會造成拆卸與組裝後的變異情事產生，一旦安裝位置稍有偏差皆會造成量測數據精確度下降的情事，而且還會因為配置拆、裝的施工難度較高而導致工時成本的增加；不僅如此，該習知校正技術僅能做靜態測試的校正，而無法做出可以得到更多測試數據的動態測試的校正，因而造成疲勞測試機校正作業時的不便與極大的困擾，因此，如何開發出一種可藉由預先校正過及整合力量、位移感測及訊號傳輸等作為疲勞測試校正依據的疲勞測試機校正技術實已成為相關技術領域業界所亟欲改善與挑戰的技術課題。

緣是，鑒於上述習知技術及該等專利所致的缺失，本發明人等乃經不斷的努力研發之下，終於研發出一套有別於上述習知技術的本發明。

本發明主要目的在於提供一種疲勞測試機校正系統，本發明校正配置主要是以模組化的整合式架構來加以設計。達成本發明主要目的之技術手段，係用以校正疲勞測試機的疲勞測試數據，校正系統包括底座、定位座、力量承板、第一力量感測模組、第一位移感測模組、訊號傳輸模組及控制單元。力量承板之固定端固設於定位座上，力量承板之受力端與疲勞測試機連結，以承受疲勞測試機所施加的測試動作施力。第一力量感測模組感測承受測試動作所造成力量承板彎曲形變而產生第一力量感測訊號。第一位移感測模組用以感測承受測試動作所造成力量承板位移狀態而產生第一位移感測訊號。控制單元將第一力量感測訊號及第一位移感測訊號轉換處理為力量校正值及位移校正值，並作為校正疲勞測試機於測試動作中所測得之力量測試值及位移測試值的比對校正基準。

1‧‧‧車把手

10‧‧‧校正系統

11‧‧‧底座

12‧‧‧定位座

13‧‧‧力量承板

130‧‧‧鎖孔

131‧‧‧梢孔

132‧‧‧中央栓孔

133‧‧‧外圍栓孔

14‧‧‧第一力量感測模組

15‧‧‧第一位移感測模組

16‧‧‧訊號傳輸模組

17‧‧‧控制單元

170‧‧‧顯示模組

170a‧‧‧測試數據顯示界面

170b‧‧‧數據校正顯示界面

20‧‧‧疲勞測試機

21‧‧‧線性致動組件

210‧‧‧測試端

22‧‧‧固定治具

23‧‧‧荷重元

23a‧‧‧第二力量感測模組

24‧‧‧位移計

24a‧‧‧第二位移感測模組

25‧‧‧聯結件

30‧‧‧罩體

31‧‧‧缺槽

32‧‧‧缺口

圖1係習知疲勞測試機的疲勞測試實施示意圖。

圖2係本發明校正系統的外觀示意圖。

圖3係本發明校正系統進行測試動作的實施示意圖。

圖4係本發明校正系統進行測試動作的另一實施示意圖。

圖5係本發明力量承板的外觀示意圖。

圖6係本發明定位座的外觀示意圖。

圖7係本發明具體電路架構的功能方塊實施示意圖。

圖8係本發明測試數據顯示界面的畫面示意圖。

圖9係本發明數據校正顯示界面的畫面示意圖。

為讓 貴審查委員能進一步瞭解本發明整體的技術特徵與達成本發明目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明：請配合參看圖1~4及圖6、7所示，為達成本發明主要目的之實施例，本發明係以一種校正系統10來校正前述習知疲勞測試機20的疲勞測試數據。該校正系統10包括一底座11、一定位座12、至少一力量承板13、一第一力量感測模組14、一第一位移感測模組15、一訊號傳輸模組16(如RS232訊號傳輸模組、USB訊號傳輸模組或是藍芽通訊模組)及一控制單元17(如微控制器、平板電腦；或電腦)等技術特徵。該底座11可供固定於一平面上。該定位座12設於底座11的一端。該力量承板13係呈長板狀，其於一長度方向包含互為反向的一固定端及一受力端，該固定端固設於定位座12上，該受力端用以與疲勞測試機20的至少一測試端210連結，用以承受疲勞測試機20之至少一測試端210所施加的測試動作。該第一力量感測模組14用以感測於承受測試動作所造成力量承板13彎曲形變狀態而產生第一力量感測訊號。該第一位移感測模組15用以感測於承受測試動作所造成力量承板13位移狀態而產生第一位移感測訊號。該訊號傳輸模組16用以接收及傳輸第一力量感測訊號及第一位移感測訊號。該控制單元17用以接收來自訊號傳輸模組16所傳輸之第一力量感測訊號及第一位移感測訊號，並轉換處理為力量校正值及位移校正值，並以該力量校正值及 該位移校正值作為校正疲勞測試機20於測試動作中所測得之力量測試值及位移測試值的比對校正基準。

於本發明的一種具體實施例中，該第一力量感測模組14係為一種應變規，該應變規係埋設於力量承板13上，如圖2所示，用以感測力量承板13彎曲形變時的形變狀態而產生一形變訊號，並以該形變訊號做為上述第一力量感測訊號。

於本發明的一種具體實施例中，上述第一位移感測模組15係為一種雷射距離感測器，如圖2所示，用以感測力量承板13位移狀態而產生一位移訊號，並以該位移訊號做為上述第一位移感測訊號。

具體的，如圖5所示的實施例，該力量承板13之固定端上設有橫向分佈的二鎖孔130及縱向分佈的二梢孔131。該二鎖孔130用以分別穿設栓桿以栓合於定位座12上。該二梢孔131用以分別穿設銷桿以銷合於定位座12上。

請配合參看圖2~3所示的實施例，本發明更包括一罩設於底座11上的罩體30，該罩體30頂面一端設有一用以顯露力量承板13之固定端的缺槽31，該罩體30之頂面另端銜接的一側面設有一供力量承板13之受力端穿出的缺口32，該缺槽31可供使用者操作拆換不同受力規格之力量承板13；亦即，透過該缺槽31選擇拆換所需受力規格如700N或2000N的力量承板13。

請配合參看圖4、5所示的實施例，該力量承板13之受力端設有一中央栓孔132及複數個外圍栓孔133，該複數個外圍栓孔133以中央栓孔132為中心而呈等圓心角環列。該中央栓孔132與複數個外圍栓孔133圓徑相同，用以供選擇中央栓孔132與複數個外圍栓孔133中至少二個來分別穿設一栓梢而與一聯結件25連結，再經由聯結件25而與測試端210 連結。

請配合參看圖1、7所示的實施例，該控制單元17與疲勞測試機20電性連接，該疲勞測試機20原本已設有一第二力量感測模組23a及一第二位移感測模組24a。該第二力量感測模組23a用以感測於承受測試動作所造成一待測件(如車把手1)或力量承板13形變狀態而產生第二力量感測訊號。第二位移感測模組24a用以感測於承受測試動作所造成待測件或力量承板13位移狀態而產生第二位移感測訊號。該控制單元17用以將第二力量感測訊號及第二位移感測訊號依序轉換處理為力量測試值及位移測試值。

承上所述，請配合參看圖4所示的實施例，本發明控制單元17包含一顯示模組170，該控制單元17(如電腦或微控制器)內建有一動力校正處理軟體，該動力校正處理軟體執行時，則於顯示模組170顯示有一至少包含有力量校正值及位移校正值；或力量測試值及位移測試值的測試數據顯示界面170a(如圖8所示)及一數據校正顯示界面170b(如圖9所示)。當力量校正值與力量測試值或位移校正值與位移測試值之間具有一預設差值(如0.5~1mm)時，則可透過數據校正顯示界面170b而依據預設差值來調整力量測試值的設定參數值(如依序調整與各力量感測電位值對應的各力量值參數)及位移測試值的設定參數值(如依序調整與各位移感測電位值對應的各力量值參數)；但不以此為限，亦可針對原本已設置的第二力量感測模組23a及第二位移感測模組24a直接進行校正。

於具體的運作實施例中，該動力校正處理軟體包含一靜力測試模式及一動態測試模式。在執行靜力測試模式時，該控制單元17則控制疲勞測試機20於測試動作所施加的施力為一預定時間內的恆定靜態施力(如700N或2000N之垂直恆定靜態施力)；執行動態測試模式時，該控制單 元17則控制疲勞測試機20於測試動作所施加的施力為一預定時間(如5~20分鐘)內之預定頻率(如25hz以下；但不以此為限)變化的動態施力(如0~700N或0~2000N之垂直動態施力)。

此外，必須陳明的是，本發明具備peak hold功能，可顯示力量與位移的最大值。力量容量為：±700N/±2000N，錶頭4位半解析度，0.05N。位移行程：±6mm@700N(角度1.7度)，0.01mm±4.19mm@2000N(角度1.2度)，0.01mm。本發明可做動態拉伸及壓縮測試，量測力量與位移，可更換力量承板13(即校正板)，選用適合之力量範圍(如700N/2000N)，錶頭具備Peak Hold功能，可讀取Peak值，連接控制單元17(即電腦系統)，因而具體可儲存測試波形及輸出報表等功能。

因此，藉由上述具體實施例的說明，本發明確實具有下列所述的特點：

1.本發明校正配置主要是以模組化的整合式架構來加以設計，故可藉由預先校正之力量感測、位移感測及訊號傳輸等組件的整合機能設置，故可於校正過程中無需做上述組件的安裝配置施工。

2.本發明在不需要停機的情況下即可進行校正，因而所需校正時間極短，故而較不會影響到疲勞測試機的正常測試運作。

3.本發明校正安裝時確實較為簡便容易，因而得以而節省工時成本。

4.本發明於校正時，確實可以執行動態與靜態雙重模式的校正測試，因而得以有效提升疲勞測試機的測試精確度。

以上所述，僅為本發明之可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定 於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

Claims (10)

1. 一種疲勞測試機校正系統，其係以一校正系統來校正一疲勞測試機的疲勞測試數據，該校正系統包括：一底座，其可供固定於一平面；一定位座，其設於該底座的一端；至少一力量承板，其呈長板狀，其於一長度方向包含互為反向的一固定端及一受力端，該固定端固設於該定位座上，該受力端用以與該疲勞測試機的至少一測試端連結，用以承受該疲勞測試機之該至少一測試端所施加的一測試動作；一第一力量感測模組，其用以感測於承受該測試動作所造成該力量承板彎曲形變狀態而產生第一力量感測訊號；一第一位移感測模組，其用以感測於承受該測試動作所造成該力量承板位移狀態而產生第一位移感測訊號；一訊號傳輸模組，用以接收及傳輸該第一力量感測訊號及該第一位移感測訊號；及一控制單元，其用以接收來自該訊號傳輸模組所傳輸之該第一力量感測訊號及該第一位移感測訊號，並轉換處理為一力量校正值及一位移校正值，並以該力量校正值及該位移校正值作為校正該疲勞測試機於該測試動作中所測得之一力量測試值及一位移測試值的比對校正基準。
2. 如請求項1所述之疲勞測試機校正系統，其中，該第一力量感測模組為一應變規，該應變規埋設於該至少一力量承板上，用以感測該至少一力量承板彎曲形變時的形變狀態而產生一形變訊號，並以該形變訊號做為該第一力量感測訊號。
3. 如請求項1所述之疲勞測試機校正系統，其中，該第一位移感測模 組為一雷射距離感測器，用以感測該至少一力量承板位移狀態而產生一位移訊號，並以該位移訊號做為該第一位移感測訊號。
4. 如請求項1所述之疲勞測試機校正系統，其中，該固定端上設有橫向分佈的二鎖孔及縱向分佈的二梢孔；該二鎖孔用以分別穿設栓桿以栓合於該定位座上；該二梢孔用以分別穿設銷桿以銷合於該定位座上。
5. 如請求項1所述之疲勞測試機校正系統，其更包括一罩設於該底座上的罩體，該罩體頂面一端設有一用以顯露該力量承板之該固定端的缺槽，該罩體頂面另端銜接的一側面設有一供該力量承板之該受力端穿出的缺口；該受力端上設有一中央栓孔及複數個外圍栓孔，該複數個外圍栓孔以該中央栓孔為中心而呈等圓心角環列；該中央栓孔與該複數個外圍栓孔圓徑相同，用以供選擇該中央栓孔與該複數個外圍栓孔中至少二個來分別穿設一栓梢而與一聯結件連結，再經由該聯結件而與該測試端連結。
6. 如請求項5所述之疲勞測試機校正系統，其中，該力量承板之受力規格係選自700N及2000N的其中一種，以供使用者透過該缺槽來選擇拆換所需該受力規格的該力量承板。
7. 如請求項1所述之疲勞測試機校正系統，其中，該控制單元與該疲勞測試機電性連接，該疲勞測試機設有一第二力量感測模組及一第二位移感測模組，該第二力量感測模組用以感測於承受該測試動作所造成一待測件或該力量承板形變狀態而產生第二力量感測訊號；該第二位移感測模組用以感測於承受該測試動作所造成該待測件或該力量承板位移狀態而產生第二位移感測訊號，該控制單元用以將該第二力量感測訊號及該第二位移感測訊號依序轉換處理為該力量測試值及該位移測試值。
8. 如請求項7所述之疲勞測試機校正系統，其中，該控制單元包含一顯示模組，該控制單元內建有一動力校正處理軟體，該動力校正處理軟體執 行時，則於該顯示模組顯示有一至少包含有該力量校正值及該位移校正值或該力量測試值及該位移測試值的測試數據顯示界面及一數據校正顯示界面；當該力量校正值與該力量測試值或該位移校正值與該位移測試值之間具有一預設差值時，則可透過該數據校正顯示界面而依據該預設差值來調整該力量測試值的設定參數值及該位移測試值的設定參數值。
9. 一種疲勞測試機校正方法，其包括：提供一疲勞測試機校正系統及一疲勞測試機；其中，該校正系統包括可供固定於一平面的一底座、一設於該底座一端的定位座、一力量承板、一第一力量感測模組及一第一位移感測模組；該力量承板包含互為反向的一固定端及一受力端，該固定端固設於該定位座上，該受力端用以與該疲勞測試機的至少一測試端連結，用以承受該疲勞測試機之該至少一測試端所施加的一測試動作；以該第一力量感測模組用以感測於承受該測試動作所造成該力量承板彎曲形變狀態而產生第一力量感測訊號；以該第一位移感測模組感測於承受該測試動作所造成該力量承板位移狀態而產生第一位移感測訊號；以該訊號傳輸模組接收及傳輸該第一力量感測訊號及該第一位移感測訊號；及以該控制單元接收來自該訊號傳輸模組所傳輸之該第一力量感測訊號及該第一位移感測訊號，並轉換處理為一力量校正值及一位移校正值，再以該力量校正值及該位移校正值作為校正該疲勞測試機於該測試動作中所測得之一力量測試值及一位移測試值的比對校正基準。
10. 如請求項9所述之疲勞測試機校正方法，其更包含一顯示模組；該控制單元與該疲勞測試機電性連接，該疲勞測試機設有一第二力量感測模 組及一第二位移感測模組，該第二力量感測模組用以感測於承受該測試動作所造成一待測件或該力量承板形變狀態而產生第二力量感測訊號；該第二位移感測模組用以感測於承受該測試動作所造成該待測件或該力量承板位移狀態而產生第二位移感測訊號，該控制單元用以將該第二力量感測訊號及該第二位移感測訊號依序轉換處理為該力量測試值及該位移測試值；該控制單元內建有一動力校正處理軟體，該動力校正處理軟體執行時，則於該顯示模組顯示有一至少包含有該力量校正值及該位移校正值或該力量測試值及該位移測試值的測試數據顯示界面及一數據校正顯示界面；當該力量校正值與該力量測試值或該位移校正值與該位移測試值之間具有一預設差值時，則可透過該數據校正顯示界面而依據該預設差值來調整該力量測試值的設定參數值及該位移測試值的設定參數值；該動力校正處理軟體包含靜力測試模式及一動態測試模式，執行該靜力測試模式時，該控制單元則控制該疲勞測試機所施加的該施力為一第一預定時間內的恆定靜態施力；執行該動態測試模式時，該控制單元則控制該疲勞測試機所施加的該施力為一第二預定時間內之預定頻率變化的動態施力。