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作者:黃宗正、洪永杰 (2000-10-25);推薦:徐業良 (2000-12-16)
附註:本文為勞委會勞工衛生安全衛生研究所委託設計之個人防護具安全標準與性能測試-防護眼鏡透鏡磨損測試機台之設計。

防護眼鏡透鏡磨損測試機台設計

1. 設計目的

本「防護眼鏡透鏡磨損測試機台」乃依據中國國家標準CNS總號7176、類號「強化玻璃透鏡之防護眼鏡」中,對防護眼鏡透鏡表面磨損檢驗方法之各項規範所設計製作。本文中將詳述此測試機台之硬體設計、操作方法與實際測試結果。

CNS中所規範之透鏡表面磨損檢驗方法如下:

將防護眼鏡透鏡部分固定於測試裝置上,之後於透鏡表面落下依表1所規範之固定數量人造磨料,待磨料落盡後,拭去透鏡表面之塵埃,再使用光度計(haze meter)測定表面磨損率。

1. 人造磨料數量與測試表面磨損率標準

人造磨料之量g

100

200

400

800

表面磨損率%

3

5

8

13

表面磨損率H(%)依據CNS標準中記載之計算方法如下:

                                                                                                 (1)

其中為全透過率,為擴散透過率,分別定義為

                                                                                                           (2)

                                                                                      (3)

式中為入射光量(100%)為全透過光量(%)為因裝置引起之散射光量(%)為因裝置與透鏡引起之散射光量(%)

1所示CNS標準中所規劃之測試機台,依據CNS標準,此測試機台於設計製作時有以下規範:

1.      漏斗依圖2所示,在其底部人造磨料之降落量須為每分鐘約60~80g

2.      導管為內徑22±2mm之直管,並保持於正確之垂直。

3.      透鏡支架設置於導管正下方,使安全眼鏡之測試表面與水平保持45度,透鏡面中心至漏斗之距離為635mm,且透鏡之承載平台必須能以每分鐘5轉之定轉速旋轉。

4.      人造磨料使用依CNS 3788人造磨料粒度80之碳化矽。使用前以能通過CNS 386測試篩標稱孔徑0.25mm之篩目,使用殘留於標稱孔徑0.125mm之篩目上者。人造磨料每使用10次應實施篩選,但以使用50次為限。

1. CNS標準之防護眼鏡透鏡磨損測試機

2. CNS標準之測試機台漏斗

2. 防護眼鏡透鏡磨損測試機台設計與使用

2.1 防護眼鏡透鏡磨損測試機台硬體設計

3為防護眼鏡透鏡磨損測試機台之整體外觀。測試機台可畫分為主體結構子系統、人造磨料承裝與降落子系統、承載與旋轉測試透鏡子系統,及其他附屬機構等子系統,以下即就各子系統硬體設計分別介紹之。

3. 透鏡磨損測試機台整體外觀

(1)主體結構

為整個測試機台之主要架構,用以支撐重量,將其餘機構整合架設於其上,並固定各子系統機構於機台中之組裝位置與整體配置。主體架構採用鋁擠型作為製作基材,以鋁擠型製作之測試機主體結構,能夠維持整體強度且降低重量,並且滿足測試裝置便於組立與拆解維修之需求。

(2)人造磨料承裝與降落機構

人造磨料承載裝置(如圖4)用以裝載不同特定數量之人造磨料,並設置一保持正確垂直之長直導管使人造磨料持續順暢地降下,並具備以固定流率(每分鐘60~80g)降下人造磨料之功能。人造磨料在檢驗裝置頂部設置漏斗盆承裝,漏斗盆底部連接一漏斗使人造磨料持續降落,漏斗底部連接導管導引人造磨料降落至鏡片上,而在長直圓管上設置有水平校準儀器以使該管保持正確之垂直。

4. 人造磨料承裝與降落機構

(3)承載與旋轉測試透鏡機構

受測透鏡必須以與水平保持45度之夾角承載於一堅固平台上如圖5,而此承載平台除位置固定於導管之正下方以使磨料正確降落於受測透鏡之鏡面,並且必須以每分鐘5轉之定轉速繞中心軸旋轉。因考慮到部分受測安全眼鏡為一體成型,鏡片並非均為可拆卸式,若承載平台只能固定安全眼鏡鏡片,勢必要破壞部分安全眼鏡,故製作一能夠承載整個安全眼鏡之平台,測試進行時僅需將整個安全眼鏡固定於其上即可。

待測透鏡承載平台之定速旋轉使用單向感應馬達作為動力來源,馬達之輸出轉速搭配適當減速比之減速機後可達成每分鐘5轉之測試需求,而馬達轉動所需之電力為110V,可適用於一般家用之電源。

5. 承載與旋轉測試透鏡機構

(4)其他附屬機構

因考慮人造磨料於掉落後之回收問題,於測試裝置底部設置一抽屜結構以方便回收,如圖6

6. 人造磨料回收之抽屜結構

2.2 測試機台操作說明

7為以本測試機台做防護眼鏡透鏡磨損測試之流程圖,以下即就每一步驟做細節描述。

7. 防護眼鏡透鏡磨損測試流程圖

(1)   先以光度計量取受測安全眼鏡在未受磨損前的照度值。

(2)   檢視長直圓管是否保持正確之垂直,後將受測安全眼鏡固定於承載平台上,並適當調整安全眼鏡位置以使長直圓管之中心對準單眼鏡片中央。

(3)   以量筒量測規定數量之人造磨料倒入頂部漏斗盆,啟動馬達開關使承載安全眼鏡平台開始定速旋轉,再打開漏斗盆開關使人造磨料開始持續降落於鏡片上。

(4)   待人造磨料落盡後,取下安全眼鏡,以乾淨且不會刮傷鏡片表面之布將鏡片拭淨,再以光度計量測經過磨損之後的照度。

(5)           量測所得之照度數據填入附錄之測試結果表中加以整理計算,經過計算之後可得到該安全眼鏡之表面磨損率,並記錄實驗結果。