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作者:王坤池(2003-10-15);推薦:徐業良(2003-10-17)

防護眼鏡透鏡磨損測試機台設計原理及使用說明

昇明國際股份有限公司研發中心委託本實驗室設計製作「防護眼鏡透鏡磨損測試機台」。本測試機台乃依據中國國家標準CNS總號7177、類號Z2034、「硬質塑膠透鏡之防護眼鏡」中,對防護眼鏡透鏡表面磨損檢驗方法之規範所設計製作。本計畫將提供昇明國際股份有限公司測試機台一具、設計原理說明文件及使用手冊若干份、並提供安裝、測試、維護等相關技術支援。本文件即為防護眼鏡透鏡磨損測試機台設計原理及使用說明。

1.     防護眼鏡磨損測試機台設計製作

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

(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[CNS7177, Z2034]

2. CNS標準之測試機台漏斗[CNS7177, Z2034]

依照所需CNS規範,設計並建立防護眼鏡透鏡磨損測試機台3D模型如圖3,可分成主體結構、漏斗裝置、旋轉裝置與回收裝置四個部分,分別說明如下。相關工程圖如附件1

3. 防護眼鏡透鏡磨損測試機台3D模型

(1)   主體結構:主體結構由鋁擠型所組成,其功用為提供其他裝置相互連結的基座,同時構成防護眼鏡透鏡磨損測試機台的整體幾何外型。

(2)   漏斗裝置:包括漏斗及誘導管兩個部分,人造磨料由漏斗上方倒入,經由漏斗的特殊下漏孔及誘導管,使人造磨料能保持垂直下落於待測防護眼鏡上。

(3)   旋轉裝置:包括馬達及承載防護眼平台裝置,利用防護眼鏡上鬆緊帶固定於承載防護眼鏡平台裝置,再藉由馬達帶動平台裝置做5rpm旋轉。

(4)   回收裝置:主要為壓克力做成之抽屜式回收裝置及周圍檔板,測試時,可防止人造磨料散落於機台周圍,並方便在測試後將人造磨料回收再利用。

依所設計之模型圖進行機台組裝及製作,完成防護眼鏡透鏡磨損測試機台,整體外觀如圖4所示。

4. 防護眼鏡透鏡磨損測試機台實體圖

測試機台設計製作完成後,先針對各子系統功能性進行初步測試。由於測試機台可能在搬移時或外力碰撞後變形,故每次搬移後需對機台水平及誘導管垂直度校準。為測試運作時機台之穩定度,將馬達持續運轉六小時,並觀察測試機台之振動狀況,在6小時的持續運轉中,並無明顯振動產生,誘導管仍可維持所需之垂直度。

接下來對人造磨料承裝與降落機構進行測試,將預先準備好之人造磨料倒入頂部設置漏斗承裝,透過漏斗底部特殊下漏孔做流量控制,使下漏的人造磨料保持固定流率。人造磨料顆粒依CNS相關標準選定[CNS 3787, 3788, 7530, 7841],經多次測試後,依CNS標準尺寸製作之漏斗,人造磨料之降落量為每分鐘約110g,較CNS規定每分鐘60~80g略高。

2.     防護眼鏡透鏡磨損測試流程

5為以本測試機台做防護眼鏡透鏡磨損測試之流程圖,測試步驟描述如下。

5. 防護眼鏡透鏡磨損測試流程圖

(1)   先以光源照射,以光度計在安全眼鏡後方量取受測安全眼鏡在未受磨損前的全透光值。

(2)   調整測試機台底部四個可調整腳柱,務必使機台調整到水平狀態。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)   啟動開關使承載安全眼鏡平台開始定速旋轉,再以量筒量測規定數量之人造磨料倒入頂部漏斗盆,使人造磨料持續降落於鏡片上。

(4)   待人造磨料落盡後,關閉電源,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,再以光度計量測該安全眼鏡之全透光值、擴散光值等。

(5)   比較磨損前與磨損後之測量值,評估其磨損率。

(6)   機台下方之抽屜裝置可回收落下之磨料,供再次測試使用,唯人造磨料重複使用不宜超過10次,以免影響測試值。

(7)   在拉取抽屜裝置時,也應注意是否被旋轉平台擋住而無法順利拉出,此時只要將電源再次開啟一小段時間,待旋轉平台旋轉至另一角度時,便可順利將抽屜拉出,勿強行將抽屜拉出或推入,以免破壞抽屜結構。

參考資料

CNS總號3787類號R2082,磨料粒度。

CNS總號3788類號R2083,人造磨料。

CNS總號7176類號Z2033,強化玻璃透鏡之防護眼鏡。

CNS總號7177類號Z2034,硬質塑膠透鏡之防護眼鏡。

CNS總號7530類號R3098,磨料粒度試驗法。

CNS總號7841類號R3101,人造磨料肢體密度測定法。

附件二