Hinge 的設計概念

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在市場上的所有電子產品，hinge已經被廣泛的應用，但是對於處在系統廠的機構設計從業人員來說，hinge 的設計幾乎都是交給專業的hinge廠商負責開發設計、模具、測試、以及生產，普遍來說，在業界的系統廠只在做驗證測試的動作，但是我們要問問自己，我們知不知道如何對hinge廠商所提供的分析及設計做基本的稽核呢？畢竟在業界的人員流動率是很高的，如同知名的模具廠商也會把模具設計錯誤是一樣的狀況。所以，公司的策略hinge廠商提供的所有設計細節，身為系統廠機構設計人員的我們務必了解hinge的設計原理。在還沒有進入hinge的設計領域之前，大家心裡上可能認為是一種無法進入的領域。其實不然，在所有產業如Notebook、R-POS、Display、KIOSK、TV、Tablet Display、...等等，hinge的基本設計概念就是高中時期所教的"力矩"原理，再加上一些參數及小零件，組合而成就是一個hinge的設計了。在進入主題內容之前，必須先懂溝通的語言，前仰後仰叫做tilt 正幾度或負幾度，左轉右轉叫做swivel 左幾度、右幾度。

在系統廠的機構設計工程師、或主管，對於整體機構設計是不是會存在高風險的設計重工，取決於機構設計工程師、或主管對於hinge廠商所設計hinge是否有稽核的能力，要避免hinge的設計問題，把關的動作就要從以下的幾個面向著手了。

1.整個系統產品中，假設旋轉的部件只有Display，該Display 所包括的所有部件重量，都必須在求取重心時被計算到。也就是轉動件本身的中心位置。在系統設計上，由於每個零件的堆疊或組成，重心位置的求得，必須仰賴FEA team (線性機構分析)來協助分析。但在CG分析之前，機構設計工程師除了必須以ProE計算出一些機構件的重量之外，還必須取得系統零件的重量，連同系統3D圖一併交給FEA team。

2.當 FEA team提供了重心的位置(X、Y、Z)之後，當然，機構工程師要準備的動作是準備交給hinge廠商開始做設計了，可是，要如何下指令給廠商去開始設計呢？未來又該如何來稽核hinge廠商的設計呢？ 我們分幾個scenario來討論。

A. 從設計值計算出扭力值及前推力值、後推力值：另外一方面來說就是避免hinge設計點頭。一個不好的設計，在機構測試或者是交貨給客戶的產品上，經過測試或是end user使用了一段時間，哇哇哇，怎麼Display畫面一直往下垂，這個狀況就是我們所謂的「點頭」現象。這種狀況，除了設計錯誤之外，材料使用錯誤也是原因之一。

B. 以扭簧、彈簧值計算出扭力值及前推力值、後推力值：當廠商提供了所使用的扭簧和彈簧的扭力值後，如何透過廠商的資訊來驗證廠商的hinge設計是沒有問題的，甚至驗證廠商的設計不會點頭，算出前推力值、後推力值以便在設計階段和外部客戶、內部客戶先做溝通。

C. 已知hinge 扭力規格值時，計算出前、後推力值： 當廠商提供了hinge的扭力的設計值後，如何換算出Display的前推力值與後推力值，以便在設計初期能夠透過跟客戶的溝通，避免在試產、生產後發生讓客戶supprise的情況。

D. 客戶已經訂出了螢幕前推、後推的推力值規格時： 當客戶提供的扭力值及前推力值、後推力值的規格要求時，hinge的扭力設計該如何計算，如何計算出hinge需要的扭力值，hinge的扭力必須設定在哪個扭力值，才可以不僅可以達到客戶所要求的前推力、後推力的值，又可以不會有點頭的狀況發生。

以上幾個scenarios只是利用了基本的「力矩原理」，計算重心與hinge轉軸中相對位置的力矩，加上Display上面部位的某個位置的前推力與後推力，身為系統廠機構設計人員的你(妳)，平時就該把計算式準備好，對於未來的hinge設計、proposal的評估，就可以得心應手，省時又達到效率，在BBE的技術磚塊中，你(妳)把各個面相的技術逐漸堆疊了嗎？

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