ความล้มเหลวทางกลในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มักเริ่มต้นที่อินเทอร์เฟซขนาดเล็ก เช่น ขั้วต่อที่เสียบยาก บานพับที่สูญเสียความต้านทานการยึด หรือการเชื่อมต่อสายเคเบิลที่แยกออกเมื่อรับภาระ
ลองพิจารณาแล็ปท็อปที่กําลังพัฒนา ขั้วต่อ USB-C ต้องให้ประสิทธิภาพการใส่และดึงออกที่ยอมรับได้ บานพับต้องรักษาความต้านทานการหมุนที่ควบคุมได้ และการเชื่อมต่อสายเคเบิลภายในต้องทนต่อแรงกลที่กําหนดไว้
ข้อกําหนดเหล่านี้เป็นสินค้าชนิดเดียวกัน แต่เกี่ยวข้องกับทิศทางการโหลด ระบบการวัด และอุปกรณ์ยึดที่แตกต่างกัน
สําหรับผู้ผลิตอิเล็กทรอนิกส์ การเลือกอุปกรณ์ทดสอบเชิงกลเริ่มต้นจากชิ้นส่วนแต่ละชิ้นและการใช้งานที่ตั้งใจไว้ ไม่ใช่แค่หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์สําเร็จรูป
เมื่อเกิดความล้มเหลวทางกลในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
ชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยอินเทอร์เฟซทางกลหลายแบบที่รับแรงต่างกันระหว่างการผลิต การประกอบ และการใช้งานปกติ
บางตัวต้องทนต่อแรงที่กําหนดไว้โดยไม่แยกตัว บางรุ่นคาดว่าจะทํางานซ้ํา ๆ โดยยังคงประสิทธิภาพทางกลที่ยอมรับได้
ขั้วต่อต้องการการยึดติดของสัมผัสที่เพียงพอโดยไม่เกิดแรงต้านการยึดติดมากเกินไป บานพับแล็ปท็อปต้องมีแรงต้านที่ควบคุมได้ตลอดมุมการทํางาน ปุ่มต้องการการกระตุ้นที่สม่ําเสมอ ขณะที่ปลายสายเคเบิลต้องมั่นคงทางกล
ส่วนประกอบโครงสร้างจะเพิ่มข้อกําหนดเพิ่มเติม ชุดประกอบ PCB อาจถูกงอระหว่างการจัดการหรือประกอบ ขณะที่โมดูลแสดงผลบางประเภทและชิ้นส่วนที่ยึดติดอาจต้องได้รับการประเมินความแข็งแรงทางกล
การใช้งานเหล่านี้ไม่สามารถประเมินได้ด้วยการทดสอบแรงทั่วไปเพียงครั้งเดียว
ผลิตภัณฑ์ของคุณต้องการทดสอบทางกลแบบใด?
การทดสอบที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับเหตุการณ์ทางกลที่เกิดขึ้นซ้ําและข้อมูลที่จําเป็นในการประเมินผลลัพธ์
เมทริกซ์ต่อไปนี้ให้ข้อมูลอ้างอิงเบื้องต้นสําหรับการใช้งานผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
การวัดเหล่านี้อธิบายพฤติกรรมทางกลที่แตกต่างกัน เครื่องทดสอบแรงของขั้วต่อ เครื่องทดสอบแรงบิดบานพับ และเครื่องทดสอบสากลสามารถวัดแรงกลได้ แต่การควบคุมการเคลื่อนไหวและการจัดเรียงตัวอย่างไม่สามารถใช้แทนกันได้
การทดสอบขั้วต่อและสายเคเบิล
การทดสอบการใส่และดึงขั้วต่อจะประเมินความต้านทานระหว่างการต่อและแยกการเชื่อมต่อ ในกรณีที่จําเป็น กราฟแรง–การเดินทางสามารถแสดงให้เห็นว่าแรงเปลี่ยนไปอย่างไรตลอดการเคลื่อนที่ แทนที่จะรายงานเพียงค่าสูงสุด
การทดสอบดึงสายเคเบิลและขั้วต่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน: ว่าการเชื่อมต่อสามารถทนต่อแรงดึงที่กําหนดได้หรือไม่
แรงที่วัดได้ต้องพิจารณาควบคู่ไปกับตําแหน่งความล้มเหลว การเชื่อมต่อที่แยกออกที่จุดต่อที่ตั้งใจไว้ไม่เท่ากับตัวอย่างที่ลื่นเข้าไปในด้ามจับ
ITM-LAB RS-6600A เป็นจุดเริ่มต้นสําหรับการใช้งานที่เข้ากันได้ในการใส่และดึงขั้วต่อ สําหรับการทดสอบดึงชิ้นส่วนที่เลือก อาจพิจารณาการกําหนดค่าที่เหมาะสม <เป้าหมาย href="https://www.itm-lab.com/product/servo-control-universal-testing-machine-model-rs-8010a.html" _blank" rel="noopener">RS-8010A
ขั้นตอนการต่อแบบละเอียดถูกอธิบายไว้ในคู่มือการทดสอบแรงของตัวเชื่อมต่อที่มีอยู่ของ ITM-LAB
การทํางานเชิงกลซ้ํา
ประสิทธิภาพเริ่มต้นของชิ้นส่วนไม่ได้อธิบายพฤติกรรมหลังจากใช้งานซ้ํา
การทดสอบความทนทานของขั้วต่อ อายุการใช้งานปุ่ม และความทนทานของบานพับ สามารถจําลองลําดับการทํางานที่กําหนดไว้ในจํานวนรอบที่กําหนด
การใช้งานเหล่านี้ต้องการการควบคุมการเคลื่อนไหวที่เหมาะสม การจัดตําแหน่งตัวอย่าง และช่วงชักหรือมุมการทํางานที่กําหนดไว้ ขึ้นอยู่กับขั้นตอน อาจต้องวัดเพิ่มเติมก่อน ระหว่าง หรือหลังการปั่นจักรยาน
ส่วนประกอบโครงสร้างและชิ้นส่วนพันธะ
ชุดประกอบ PCB ส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับจอแสดงผล และโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อกัน อาจต้องการการทดสอบแบบดึง อัด ดัด ลอก หรือการทดสอบเฉพาะทางการใช้งานอื่น ๆ
การจัดวางการบรรทุกขึ้นอยู่กับรูปทรงของตัวอย่างและขั้นตอนที่ใช้บังคับ
เครื่องทดสอบสากลที่ปรับแต่งได้อาจรองรับการทดสอบทางกลแบบคงที่ที่เข้ากันได้หลายแบบ แต่ต้องตรวจสอบอุปกรณ์และอุปกรณ์วัดที่จําเป็นเป็นรายกรณี
ตัวอย่างเช่น การจัดวางการดัดบอร์ดต้องการระยะห่างและรูปทรงการรับน้ําหนักที่เหมาะสม ไม่ควรถือว่าเป็นการทดสอบแรงดึงธรรมดาเพียงเพราะทั้งสองวิธีใช้การวัดแรง
ทําไมอุปกรณ์จับและการจัดแนวจึงมีผลต่อผลการทดสอบ
อุปกรณ์จับภาพเป็นส่วนหนึ่งของระบบวัด ไม่ใช่แค่อุปกรณ์สําหรับเก็บตัวอย่างเท่านั้น
สิ่งนี้มีความสําคัญอย่างยิ่งเมื่อทดสอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็ก รูปร่างไม่สม่ําเสมอ หรือจุดเชื่อมต่อที่บอบบาง
เครื่องจักรอาจมีความจุและประสิทธิภาพการวัดที่เพียงพอ แต่จะให้ผลลัพธ์ที่ทําให้เข้าใจผิดหากทิศทางการโหลดหรือตําแหน่งตัวอย่าง
ไม่ถูกต้องตัวอย่างการจัดแนวขั้วต่อ
ระหว่างการทดสอบการใส่ขั้วต่อ ส่วนประกอบที่เชื่อมต่อควรเคลื่อนที่ไปตามแกนที่ต้องการให้เสียบ
แม้ว่าจะระบุความเร็วและช่วงแรงทดสอบได้อย่างถูกต้อง การจัดวางแบบไม่แกนก็สามารถเพิ่มความต้านทานให้กับกราฟแรง-การเดินทางที่บันทึกไว้ได้
ก่อนเปรียบเทียบผลลัพธ์ วิศวกรควรตรวจสอบตําแหน่งขั้วต่อ ทิศทางการต่อ และความซ้ําของตัวยึด
การเพิ่มความจุของเครื่องจะไม่แก้ปัญหาการจัดแนว
ปัญหาคล้ายกันนี้เกิดขึ้นในแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ
สําหรับการทดสอบซ้ํา การจัดตําแหน่งตัวอย่างต้องสอดคล้องกันระหว่างผู้ปฏิบัติงานและรอบการทดสอบ
หากติดตั้งชิ้นส่วนเดียวกันแตกต่างกันในแต่ละครั้ง ความแตกต่างที่สังเกตได้อาจมาจากโคมไฟมากกว่าผลิตภัณฑ์
สิ่งนี้มีความสําคัญอย่างยิ่งในการควบคุมคุณภาพในการผลิต ซึ่งการตั้งค่าที่สามารถทําซ้ําได้เป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการเปรียบเทียบผลลัพธ์ระหว่างชุดงาน
อาจจําเป็นต้องใช้อุปกรณ์จับแบบกําหนดเองเมื่อด้ามจับแบบทั่วไปไม่สามารถจําลองทิศทางการโหลดที่ต้องการหรือรองรับรูปทรงของตัวอย่างได้อย่างปลอดภัย
การเลือกระบบวัดและควบคุม
เมื่อกําหนดวิธีการทดสอบและการจัดวางอุปกรณ์แล้ว ขั้นตอนถัดไปคือการกําหนดว่าอุปกรณ์ต้องวัดและควบคุมอะไรบ้าง
ความจุของกําลังเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการตัดสินใจนั้น
การทดสอบทางกลอิเล็กทรอนิกส์อาจเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่เชิงเส้น การหมุน หรือการทํางานซ้ํา ระบบที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวที่ต้องการและข้อมูลที่ระบุโดยขั้นตอนการทดสอบ
แรงสูงสุด, กราฟ และข้อมูลรอบซ้ํา
ค่าแรงสูงสุดตอบคําถามเฉพาะ: แรงสูงสุดที่บันทึกได้ระหว่างการทดสอบที่กําหนดคือเท่าไร?
มันไม่ได้อธิบายพฤติกรรมของชิ้นส่วนตลอดการเคลื่อนไหวเสมอไป
สําหรับตัวเชื่อมต่อ อาจต้องใช้ข้อมูลการเดินทางของแรงเพื่อประเมินกระบวนการจับคู่ สําหรับบานพับ ข้อมูลมุมแรงบิดสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับความต้านทานในช่วงการทํางาน
การทดสอบแบบวนซ้ําตอบคําถามอีกข้อหนึ่ง: ว่าส่วนประกอบยังคงรักษาประสิทธิภาพที่ต้องการหลังจากจํานวนการดําเนินการที่กําหนดหรือไม่
เครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อบันทึกแรงสูงสุดเพียงครั้งเดียวไม่เหมาะสมโดยอัตโนมัติสําหรับการประเมินสมรรถนะทางกลในรอบการทํางานซ้ํา
ๆควรกําหนดฟังก์ชันการวัดและการตรวจสอบที่จําเป็นก่อนเลือกคอนโทรลเลอร์และการตั้งค่าซอฟต์แวร์
การเลือกอุปกรณ์ทดสอบเครื่องกลอิเล็กทรอนิกส์
รายชื่ออุปกรณ์ที่มีประโยชน์เริ่มต้นด้วยการทํางานเชิงกลที่จําเป็น
การทดสอบการใส่ขั้วต่อแกน การทดสอบบานพับหมุน และการทดสอบดึงชิ้นส่วนแบบคงที่ไม่ควรถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเพียงเพราะแต่ละอย่างเกี่ยวข้องกับการวัดแรงกล
ITM-LAB มีชุดอุปกรณ์ทดสอบหลากหลายชุดสําหรับการใช้งานเหล่านี้
นี่คือทิศทางของอุปกรณ์เริ่มต้น ไม่ใช่การกําหนดค่าคงที่สําหรับทุกผลิตภัณฑ์ คําแนะนําขั้นสุดท้ายต้องการอุปกรณ์ที่กําลังทดสอบจริง ขั้นตอนที่เกี่ยวข้อง และเงื่อนไขการวัดที่คาดหวัง
UTM หนึ่งเครื่องสามารถทําการทดสอบทางกลทุกขั้นตอนกับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้หรือไม่?
ไม่จําเป็นเสมอไป
UTM ที่ปรับแต่งได้อาจรองรับการทดสอบแรงสถิตที่เข้ากันได้หลายแบบ รวมถึงแรงดึง การบีบอัด และการดัด เมื่อมีอุปกรณ์จับและระบบวัดที่เหมาะสม
การทดสอบความทนทานของขั้วต่อ อายุการใช้งานปุ่ม และแรงบิดของบานพับ มีความต้องการการเคลื่อนไหวและการควบคุมที่แตกต่างกัน การใช้งานเหล่านี้อาจต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะทาง
ห้องปฏิบัติการควรจัดกลุ่มความต้องการทดสอบตามกลไกและวิธีการวัด แทนที่จะพยายามแทนที่ทุกระบบด้วยเครื่องจักรเดียว
รูปแบบห้องปฏิบัติการที่ใช้งานได้จริงสามแบบ
การผสมผสานอุปกรณ์ที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับกลุ่มผลิตภัณฑ์และปริมาณงานทดสอบของผู้ผลิต
ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์แต่ละแห่งอาจจัดระเบียบข้อกําหนดการทดสอบทางกลอย่างไร
การกําหนดค่า A — การควบคุมคุณภาพขั้วต่อและสายเคเบิล
สําหรับผู้ผลิตขั้วต่อและชุดสายเคเบิล การทดสอบทางกลมักเป็นส่วนหนึ่งของการควบคุมคุณภาพการผลิตตามปกติ
แรงแทรก แรงดึง และข้อกําหนดความแข็งแรงในการดึงที่เลือกไว้ อาจต้องประเมินระหว่างชิ้นส่วนประเภทต่าง
ๆการกําหนดค่าเริ่มต้นอาจรวมถึง
แม้ว่าทั้งสองระบบจะวัดแรง แต่ต้องพิจารณารูปทรงการยึดของตัวเชื่อมต่อและความต้องการการจับของชุดสายเคเบิลแยกกัน
ในกรณีที่ต้องใช้การเชื่อมต่อซ้ํา ๆ การกําหนดค่าความทนทานเฉพาะ เช่น RS-8115A อาจเกี่ยว
ข้องการกําหนดค่า B — ความทนทานของอิเล็กทรอนิกส์สําหรับผู้บริโภค
สมาร์ทโฟน หูฟัง แท็บเล็ต หรือแล็ปท็อปอาจมีอินเทอร์เฟซหลายตัวที่ผ่านการทํางานเชิงกลซ้ํา ๆ ตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์
ห้องปฏิบัติการที่ประเมินผลิตภัณฑ์เหล่านี้อาจต้องการทดสอบความทนทานของการเชื่อมต่อ อายุการใช้งานของปุ่ม และแรงบิดของบานพับ หรือการทดสอบความทนทาน
ความท้าทายไม่ใช่แค่การบรรลุเป้าหมายจํานวนรอบ แต่ละการทดสอบต้องทําซ้ําการเคลื่อนไหวที่กําหนดไว้โดยยังคงตําแหน่งและการควบคุมตัวอย่างที่เหมาะสม
ระบบทดสอบปุ่มและบานพับที่เกี่ยวข้องของ ITM-LAB RS-8115A เป็นจุดเริ่มต้นสําหรับการทบทวนการใช้งานเหล่านี้
ควรกําหนดระยะชัก มุม อัตราการทํางาน จํานวนรอบ และการตรวจสอบประสิทธิภาพที่กําหนดไว้ก่อนเลือกอุปกรณ์
การกําหนดค่า C — การวิจัยและพัฒนาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
ห้องปฏิบัติการพัฒนามักใช้วัสดุ ชิ้นส่วนโครงสร้าง และการเชื่อมต่อทางกลที่แตกต่างกัน แทนที่จะใช้ตัวอย่างแบบเดียวที่ตายตัว
UTM ที่ปรับแต่งได้สามารถเป็นแพลตฟอร์มทดสอบที่ใช้งานได้จริงสําหรับกระบวนการดึง บีบอัด และดัดที่เข้ากันได้หลายแบบ
ซีรีส์ RS-8010A และ RS-8000 ของ ITM-LAB มีตัวเลือกความสามารถในการรับแรงที่แตกต่างกัน ขณะที่อุปกรณ์ยึดเฉพาะการใช้งานสามารถรองรับรูปแบบการรับแรงที่แตกต่างกันได้
แรงงานที่คาดหวัง ขนาดตัวอย่าง ระยะทาง ช่วงการวัด และขั้นตอนที่ใช้ควรเป็นแนวทางในการเลือกขั้นสุดท้าย
ความจุสูงสุดของเครื่องจักรที่มากขึ้นไม่ได้หมายความว่าจะให้ประสิทธิภาพการวัดที่ดีกว่าสําหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กโดยอัตโนมัติ
การจัดวางห้องปฏิบัติการเหล่านี้เป็นตัวอย่าง ไม่ใช่ชุดอุปกรณ์ตายตัว บางสถานที่อาจต้องการเพียงระบบทดสอบเดียว ขณะที่บางแห่งต้องใช้เครื่องเฉพาะทางหลายเครื่อง
วิศวกรควรระบุอะไรก่อนขอใบเสนอราคา
การให้ข้อมูลการใช้งานที่ชัดเจนช่วยให้ผู้ผลิตอุปกรณ์สามารถตรวจสอบการกําหนดค่าเครื่องจักรที่จําเป็นและระบุปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์ยึดหรือการวัดก่อนที่จะเสนอราคา
สําหรับโครงการทดสอบทางกลอิเล็กทรอนิกส์ รายละเอียดต่อไปนี้มีประโยชน์อย่างยิ่ง:
-
อุปกรณ์ที่กําลังทดสอบ: ชื่อชิ้นส่วน ภาพถ่าย ขนาด และรายละเอียดการประกอบที่เกี่ยวข้อง
-
การทํางานทางกล: ดึง ดัน ใส่ ดึงออก หมุน หรือทํางานซ้ํา
-
ช่วงการวัดที่คาดว่าจะได้: ช่วงแรงหรือแรงบิด หากทราบ
-
เงื่อนไขการทดสอบ: ความเร็ว, การเคลื่อนที่, มุม, อัตราการทํางาน และจํานวนรอบ
-
วิธีการทดสอบ: ใช้มาตรฐานที่ใช้ได้หรือขั้นตอนเฉพาะสําหรับลูกค้า
-
ข้อกําหนดเพิ่มเติม: อุปกรณ์จับยึดแบบกําหนดเอง, การบันทึกเส้นโค้ง, การตรวจสอบไฟฟ้า หรือฟังก์ชันอื่น ๆ ที่กําหนดไว้
ในกรณีที่ยังไม่ทราบแรงหรือแรงบิดที่คาดหวัง ข้อมูลตัวอย่างและขั้นตอนการทดสอบที่ตั้งใจไว้ก็ยังสามารถเป็นจุดเริ่มต้นสําหรับการทบทวนทางวิศวกรรมได้
ข้อกําหนดการทดสอบที่ชัดเจนช่วยหลีกเลี่ยงการซื้ออุปกรณ์ที่มีความจุเพียงพอแต่ขาดการเคลื่อนที่ อุปกรณ์ หรือการตั้งค่าการวัดที่จําเป็น
บทสรุป
ห้องปฏิบัติการทดสอบทางกลอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพเริ่มต้นจากความต้องการทางกลจริงของผลิตภัณฑ์ ไม่ใช่รายการอุปกรณ์ทั่วไป
การต่อขั้วต่อ การกดปุ่ม การหมุนบานพับ การดึงสายเคเบิล และการทดสอบความแข็งแรงของชิ้นส่วน อาจเกี่ยวข้องกับแรงกล แต่ต้องการรูปแบบการทดสอบและข้อมูลการวัดที่แตกต่างกัน
ระบบที่เหมาะสมคือระบบที่ทําซ้ําการกระทําทางกลที่ตั้งใจไว้ จับตัวอย่างได้อย่างถูกต้อง และให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ในช่วงการวัดที่ต้องการ
กําหนดค่าระบบทดสอบทางกลสําหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณ
กําลังทดสอบขั้วต่อ ปุ่ม บานพับ ชุดสายเคเบิล หรือชิ้นส่วนโครงสร้างอยู่หรือเปล่า?
ITM-LAB ให้บริการอุปกรณ์ทดสอบทางกลและการสนับสนุนการกําหนดค่าเฉพาะสําหรับงานวิจัยและพัฒนาอิเล็กทรอนิกส์และการควบคุมคุณภาพ
ใช้ร่วมกันรายละเอียด DUT วิธีการทดสอบ และข้อกําหนดการวัดกับทีมงานของเราเพื่อทบทวนการกําหนดค่าเครื่องจักรและอุปกรณ์ยึด
ที่เหมาะสม