一种弯折测试装置论文和设计-李喜民

全文摘要

一种弯折测试装置，属于柔性器件及材料测试的技术领域，本实用新型包括本体的内部安装有驱动单元，测试治具安装在本体的左、右侧壁上，驱动单元驱动测试治具运行，本体的一侧设置有第一摇臂，第一摇臂的一端与第一驱动单元的输出端连接，另一端与第一转轴固定连接，第一转轴座可转动地套装在第一转轴上，第一转轴座上设置有第一活动安装板，本体固定有与第一活动安装板相适配的第一固定安装板；第一活动安装板的一侧设置有滑轨，滑块相适配地安装在滑轨上，滑块上安装有固定块，第一转轴座上设置有活动块，活动块与固定块之间通过扭簧软连接。本实用新型通过完全模拟实际应用时的弯折情况，测试结果准确，通用性强而且效率高。

主设计要求

1.一种弯折测试装置，其特征在于：包括本体(1)、驱动单元和测试治具，本体(1)的内部安装有驱动单元，所述测试治具安装在本体(1)的侧壁上，所述驱动单元驱动测试治具运行；所述测试治具包括第一活动安装板(5)和第一固定安装板(6)，第一驱动单元的输出端安装有第一摇臂(2)，第一摇臂(2)的另一端安装有第一转轴(3)，所述第一活动安装板(5)的背面安装有第一转轴座(3-1)，第一转轴(3)通过滚珠轴承(24)安装在第一转轴座(3-1)内，所述第一固定安装板(6)固定安装在本体(1)的侧壁上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种弯折测试装置，其特征在于：所述本体(1)的左、右侧壁上均安装有测试治具。

3.根据权利要求1所述的一种弯折测试装置，其特征在于：第一活动安装板(5)与第一固定安装板(6)上均滑动安装有压紧条(16)。

4.根据权利要求1所述的一种弯折测试装置，其特征在于：所述第一活动安装板(5)的背面安装两条平行设置的滑轨(7)，所述滑轨(7)上安装有滑块(8)，所述第一转轴座(3-1)上设置有活动块(10)。

5.根据权利要求4所述的一种弯折测试装置，其特征在于：所述第一活动安装板(5)还包括扭簧(11)，所述滑块(8)上安装有固定块(9)，所述固定块(9)和活动块(10)上均加工有豁口槽(101)，固定块(9)与活动块(10)的豁口槽(101)内安装有扭簧(11)实现弹性软连接。

6.根据权利要求5所述的一种弯折测试装置，其特征在于：所述第一活动安装板(5)与第一固定安装板(6)采用铰接方式建立安装关系。

7.根据权利要求6所述的一种弯折测试装置，其特征在于：所述第一固定安装板(6)的底端面上安装有电磁铁座(25)，电磁铁座(25)内安装有电磁铁(26)，所述的第一转轴座(3-1)上安装有吸盘(27)，吸盘(27)与电磁铁(26)配合吸合。

8.根据权利要求1或2所述的一种弯折测试装置，其特征在于：所述测试治具包括第二活动安装板(14)和第二固定安装板(15)，第二驱动单元的输出端安装有第二摇臂(12)，第二摇臂(12)的另一端安装有第二转轴，所述第二活动安装板(14)的背面安装有第二转轴座(13)，第二转轴通过滚珠轴承安装在第二转轴座(13)内，所述第二固定安装板(15)固定安装在本体(1)的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的一种弯折测试装置，其特征在于：所述第二固定安装板(15)的两侧分别固定安装有铰接片(17)，所述铰接片(17)上设置有第一支撑轴(18)、第二滑道(22)和第三滑道(23)，所述第二活动安装板(14)上分别设置有与所述第一支撑轴(18)相适配的第一滑道(21)、与所述第二滑道(22)相适配的第二支撑轴(19)、与所述第三滑道(23)相适配的第三支撑轴(20)、与第四滑道(29)相适配的第四支撑轴(28)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种弯折测试装置，属于柔性器件及材料的测试技术领域。

背景技术

柔性显示器是由柔软的材料制成，可以实现弯折的显示装置，柔性显示器因其轻薄、低功耗、可弯折的特性，广泛应用于便携式电子设备。由于柔性器件及材料的抗弯折性能直接影响显示器的寿命，因此需要对柔性屏、膜材及实体模型弯折性能进行测试评估。

传统的弯折测试设备是通过模拟样品理想状态下弯折过程的运动曲线制作导轨保证在弯折测试时的运动曲线与实际情况相同，减少外界应力的影响。由于弯折过程中测试样品的厚度、弯折半径等因素对弯折过程的运动曲线均有影响，而测试设备的导轨是按照仿真模拟曲线设计的，因此需要通过更换弯折测试的导轨应对不同弯折测试要求。

综上所述，现有弯折测试设备存在测试过程易产生外界应力，测试结果不准，通用性差，效率低的问题，所以改进弯折测试设备，测试过程避免产生外界应力，提高通用性、简化操作、提高测试效率，已成为急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术的问题，进而提供一种弯折测试装置。

本实用新型的技术方案：

一种弯折测试装置，包括本体、驱动单元和测试治具，本体的内部安装有驱动单元，所述测试治具安装在本体的侧壁上，所述驱动单元驱动测试治具运行。

进一步，所述本体的左、右侧壁上均安装有测试治具。

进一步，所述测试治具包括第一活动安装板和第一固定安装板，第一驱动单元的输出端安装有第一摇臂，第一摇臂的另一端安装有第一转轴，所述第一活动安装板的背面安装有第一转轴座，第一转轴通过滚珠轴承安装在第一转轴座内，所述第一固定安装板固定安装在本体的侧壁上。

进一步，第一活动安装板与第一固定安装板上均滑动安装有压紧条。

进一步，所述第一活动安装板的背面安装两条平行设置的滑轨，所述滑轨上安装有滑块，所述第一转轴座上设置有活动块。

进一步，所述第一活动安装板还包括扭簧，所述滑块上安装有固定块，所述固定块和活动块上均加工有豁口槽，固定块与活动块的豁口槽内安装有扭簧实现软连接。

进一步，所述第一活动安装板与第一固定安装板采用铰接方式建立安装关系。

进一步，所述第一固定安装板的底端面上安装有电磁铁座，电磁铁座内安装有电磁铁，所述的第一转轴座上安装有吸盘，吸盘与电磁铁座内的电磁铁配合吸合。

进一步，所述测试治具包括第二活动安装板和第二固定安装板，第二驱动单元的输出端安装有第二摇臂，第二摇臂的另一端安装有第二转轴，所述第二活动安装板的背面安装有第二转轴座，第二转轴通过滚珠轴承安装在第二转轴座内，所述第二固定安装板固定安装在本体的侧壁上。

进一步，所述第二固定安装板的两侧分别固定安装有铰接片，所述铰接片上设置有第一支撑轴、第二滑道和第三滑道，所述第二活动安装板上分别设置有与所述第一支撑轴相适配的第一滑道、与所述第二滑道相适配的第二支撑轴、与所述第滑道相适配的第三支撑轴。

本实用新型具有以下有益效果：通过PLC控制单元对第一驱动单元输出电信号，第一驱动单元驱动第一摇臂发生摆动，带动与第一摇臂连接的第一转轴跟随摆动，并驱动第一转轴座与第一活动安装板发生弯折动作，第一活动安装板的一侧设置有滑轨，滑块相适配地安装在滑轨上，滑块上安装有固定块，转轴座上设置有活动块，活动块与固定块之间通过扭簧软连接，如此设置，传动系统通过导轨移动、轴承转动可以完全模拟实际应用时的弯折过程，使测试样品在无外界应力影响下进行测试。设定好样品参数及测试要求后，第一活动安装板在弯折过程中沿滑动导轨移动调整位置，通过绕转轴转动调整角度，从多维进行位置与角度的调节，完全模拟实际应用状态，保证测试过程中样品不会受到外界应力的影响，同时软连接可以使第一活动安装板产生微量扭转，防止弯折过程由此产生应力作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1另一个角度的结构示意图；

图3是图2中C区的局部放大图；

图4是本实用新型滑轨与滑块连接的局部结构示意图；

图5是本实用新型第二活动安装板与第二固定安装板连接的结构示意图；

图6是图4中A的局部放大图；

图7是图4中B的局部放大图；

图8是弯折测试状态示意图；

图9是保护罩的安装位置示意图；

图中1-本体，2-第一摇臂，3-第一转轴，3-1-第一转轴座,4-保护罩，5-第一活动安装板，6-第一固定安装板，7-滑轨，8-滑块，9-固定块，10-活动块，11-扭簧，12-第二摇臂，13-第二转轴座，14-第二活动安装板，15-第二固定安装板，16-压紧条，17-铰接片，18-第一支撑轴，19-第二支撑轴，20-第三支撑轴，21-第一滑道，22-第二滑道，23- 第三滑道，24-滚珠轴承，25-电磁铁座，26-电磁铁，27-吸盘，28-第四支撑轴，29-第四滑道，101-豁口槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式公开的一种弯折测试装置，包括本体1、驱动单元和测试治具，优选地，本体1的外壳可使用铝合金、喷塑钢板、不锈钢等材质制成；本体1内布置有PLC控制单元、第一驱动单元，优选地，第一驱动单元可选用伺服电机，更为优选地，为提高控制精度，可选用精密伺服电机。在本体1两侧的工作区可拆卸地安装有保护罩4，通过设置保护罩4，可提高设备运行的安全性，优选地，保护罩可使用钢化玻璃、树脂、防爆玻璃等透明材质制成，这样方便操作者通过保护罩观察设备运行情况；测试治具安装在本体1的侧壁上，驱动单元驱动测试治具运行，可通过PLC控制单元编程，将控制电信号传递至第一驱动单元，并使第一驱动单元输出动力，带动与第一驱动单元动力输出端连接的测试治具进行后续传动系统工作。

进一步优化，本体1的左、右两侧壁上均安装有测试治具，如此设置，可单独使用一个或同时使用两个进行测试。

测试治具包括第一活动安装板5和第一固定安装板6，第一驱动单元的输出端安装有摇臂2，摇臂2的另一端安装有第一转轴3，所述第一活动安装板5的背面安装有第一转轴座3-1，第一转轴3通过滚珠轴承24安装在第一转轴座3-1内，通过滚珠轴承转动连接，为保证第一转轴3与第一转轴座3-1之间的转动连接的稳定性，优选的，滚珠轴承 24的个数设置为两个，分别设置在第一转轴座3-1的两端，如此第一转轴座3-1既可随第一转轴3摆动，又可绕第一转轴3实现转动，所述第一固定安装板6固定安装在本体1 的侧壁上；如此设置，通过第一转轴3与第一转轴座3-1的配合安装关系，在第一驱动单元驱动摇臂2转动时，摇臂2带动第一活动安装板5完成转动动作。

优选地，第一固定安装板6采用法兰方式安装在本体1的侧壁上，作为替换方案，第一固定安装板6也可以采用焊接、螺栓连接等方式安装在本体1的侧壁上。

进一步优化，第一活动安装板5与第一固定安装板6上均滑动安装有压紧条16，如此设置，在第一活动安装板5和第一固定安装板6上开设有长条孔，压紧条16通过螺栓穿过长条孔并分别安装在第一活动安装板5和第一固定安装板6上，设置长条孔的目的，可使压紧条16的固定位置可调，即可根据固定测试样品的尺寸调整压紧条16的固定位置，这样可以保证测试样品稳定地固定在第一活动安装板5和第一固定安装板6之间，提高了设备整体的通用性和易操作性。

作为优选地，为防止压紧条16与测试样品之间发生硬摩擦，在压紧条16上设置有橡胶或塑料底衬保护层。

优选地，第一活动安装板5的背面安装两条平行设置的滑轨7，设置有两个滑轨7的目的是为保证第一活动安装板5与第一转轴座3-1之间运动的稳定性，所述滑轨7上安装有滑块8，滑块8可不脱离地沿滑轨7滑动，所述第一转轴座3-1上设置有活动块10，进一步，第一活动安装板5还包括扭簧11，所述滑块8上安装有固定块9，所述固定块9 和活动块10上均加工有豁口槽101，固定块9与活动块10的豁口槽101内安装有扭簧11 实现软连接，即第一活动安装板5和第一转轴座3-1之间可实现软连接，这样可以使第一转轴座3-1驱动第一活动安装板5运动时，允许产生微量扭转，调整第一活动安装板5 的位置，防止弯折过程由此产生应力作用；优选地，滑块8、固定块9、活动块10、扭簧 11也同样相匹配地设置两个，左右各设置一个，这样可以更好保证连接的稳定性，受力均匀。

进一步优化，第一活动安装板5与第一固定安装板6采用铰接方式建立安装关系，如此设置，通过铰接的安装方式可实现对测试件的弯折测试；更进一步优化，第一固定安装板6的底端面上安装有电磁铁26，所述的第一转轴座3-1上安装有吸盘27，吸盘27与电磁铁26配合吸合；当电磁铁26通电工作后，第一固定安装板6和第一活动安装板5之间就会在电磁铁26的磁力作用下处于同一平面，牢固吸合在一起，便于安装被测试的样件。

作为另一种优选地实施方式，测试治具包括第二活动安装板14和第二固定安装板15，第二驱动单元的输出端安装有第二摇臂12，第二摇臂2的另一端安装有第二转轴，所述第二活动安装板15的背面安装有第二转轴座13，第二转轴通过滚珠轴承安装在第二转轴座13内，所述第二固定安装板15固定安装在本体1的侧壁上。该实施方式与上述的方式相同，在此不再赘述，本领域技术人员很容易理解，因此部分技术特征在图中未示出，请参考上述实施方式已示出的结构。

该测试治具通过四个依据柔性屏及膜材料在无外界应力影响下的自由弯折曲线设计的导轨控制运动轨迹，即第二固定安装板15的两侧分别固定安装有铰接片17，铰接片17 上设置有第一支撑轴18、第二滑道22、第三滑道23，第二活动安装板14上分别设置有与第一支撑轴18相适配的第一滑道21、与第二滑道22相适配的第二支撑轴19、与第三滑道23相适配的第三支撑轴20、第四滑道29与相适配的第四支撑轴28。在0～180°弯折过程中，第二活动安装板14外边框上的第二支撑轴19沿第二滑道22滑动、第二活动安装板14外边框上的第一滑道21沿第一支撑轴18滑动，从而带动第二活动安装板14 在弯折过程中调整角度，使活动安装板14始终保持与样品弯折圆弧相切，这样可以避免活动安装板14对测试样品产生应力作用；第二活动安装板14板面上的第三支撑轴23沿第三滑道23滑动，带动第二活动安装板14板面上的第四支撑轴28沿外边框的第四滑道 29滑动从而调节弯折过程圆弧的半径，使之沿着理想状态弯折运动曲线移动，避免活动安装板14对测试样品产生应力作用；通过四个导轨的控制，使测试材料弯折过程的运行轨迹与自由弯折曲线完全一致，并且运动过程也不会对测试材料产生拉扯、挤压的应力作用。

独立控制的双工位设计，不仅提高了工作效率，并且可以同时实现二种弯折方式、二种不同样品的测试。

第一种测试治具的原理如下：

测试弯折过程中，第一活动安装板5在第一转轴座3-1带动下进行弯折运动，同时绕第一转轴转动、沿滑轨相对径向滑动，调整第一活动安装板5角度与位置；通过软连接装置使第一活动安装板5微量扭转，调整位置。

图8中h数值为治具或实体模型的厚度(即安装板合拢时板间距，0.2-100mm)，根据测试要求设定h值、设定弯折过程中固定安装板与活动安装板之间起始的角度、最终的角度，计算出α的转动角度，从而实现0～180°的任意弯折位置的控制。图8中的固定安装板与活动安装板之间的夹角由180°变为0°的弯折过程中，h值由h1调整为h2，则转轴座旋转角度由α2变为α1。

活动安装板与转轴座之间夹角β在弯折过程中是变化的。图8中的固定安装板与活动安装板夹角由180°变为0°的弯折过程中，活动安装板通过滚珠轴承绕转轴转动，夹角β由β1经β2最终变为β3或β4，使活动安装板始终保持与样品弯折圆弧相切，这样可以避免活动安装板对测试样品产生应力作用；h值由h1调整为h2，安装板夹角为0°时，活动安装板与转轴座之间夹角β由β4变为β3。

活动安装板与转轴座的位置在弯折过程中是变化的。图8中的固定安装板与活动安装板夹角由180°变为0°的弯折过程中，活动安装板沿滑轨移动调节弯折过程圆弧的半径，活动安装板与转轴座的固定位置点到转轴座轴心的距离由D1经D2最终变为D3或D4，使之沿着理想状态弯折运动曲线移动，从而避免活动安装板对测试样品产生应力作用；当h值由h1调整为h2、两安装板夹角为0°时，活动安装板与转轴座固定位置点到转轴座轴心的距离由D4变为D3。

图8中的两安装板夹角180°时活动安装板与动转轴座之间夹角β1，两安装板夹角0°时活动安装板与转轴座之间夹角β3或β4，这个角度与h值相关，我们设为βi；动力转臂长度为L；则治具或实体模型的厚度h＝(Sinβi-Sinβ1)*L，确定h与L数值后，我们可以计算出两安装板夹角0°时活动安装板与转轴座之间夹角βi数值；0～180°弯折过程中活动安装板绕转轴的转动角度为(βi-β1)；0～180°弯折过程中活动安装板沿滑轨移动距离为(Cosβi-Cosβ1)*L。同理可以计算弯折过程各活动安装板位置绕转轴的转动角度和沿滑轨移动距离。

工作过程和操作过程如下：

在实际使用上述弯折测试设备时，若测试样品为柔性屏或膜材料，则先根据弯折效果 (U型或水滴型)、弯折半径(0.1～50mm)选择相应工作区，再根据测试样品规格安装测试样片，然后开启电源开关，可设定测试要求(治具或实体模型厚度h数值范围1～100mm、起始角度0～180°、最终角度0～180°、弯折速率1～60次\/分钟、测试次数1～2000000次)，启动测试，伺服电机驱动，通过第一动力转臂4\/第二动力转臂13驱动第一活动安装板5\/ 第二活动安装板14按照设定弯折角度、弯折速率、弯折半径、弯折次数进行弯折测试，按照理想状态下无应力运动曲线设计要求实现测试，通过扭簧11软连接避免产生应力影响，显示屏显示并记录已完成弯折次数，剩余弯折次数及实验完成还需要的剩余时间。测试过程中用防护罩隔离运行测试工位，通过防护罩可以观察弯折测试情况，也可以在任意时刻按下触摸显示屏内的暂停按键暂停设备，在静止状态观察。测试过程中如发生故障或按下急停开关，触摸显示屏内的控制器将启动急停模式，并发出报警号，待操作人员处理完毕并在触摸显示屏上进行确认复位操作后，再重新运行设备，操作人员可以选择保留前期运行数据继续测试或删除历史累计数据重新测试。测试完成后，触摸显示屏会发出提示，通知操作人员。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

设计图

一种弯折测试装置论文和设计

一种弯折测试装置论文和设计-李喜民

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