专利名称：一种玩具自动施力测试仪及其测试方法
技术领域：
本发明涉及测试设备及其测试方法，具体涉及一种玩具自动施力测试仪及进行玩具拉力压力测试方法。
背景技术：
我国是世界上最大的玩具生产和出口国，我国与欧、美、日等玩具生产消费大国都分别制订了严格的玩具测试标准。国家玩具安全技术规范GB6675，国际标准IS08124，欧洲标准EN71-1，美国标准ASTM F963-11，对玩具进行压力、拉力试验都有相应的要求。如欧洲标准EN71-1中规定:任何玩具的可触及表面如果在跌落测试或倾翻测试中与平面不能接触，就要进行压力测试。压力测试要求为:将玩具放在一水平硬质平面上，把玩具待测部分放在最上面。通过直径为(30± 1.5)mm的硬质金属盘向玩具的待测部分施加(110±5)N的压力。在5s内逐渐施加压力，保持10s。进行测试，判断玩具壳体是否分离或破裂，是否产生可触及的小零件、危险锐利边缘、危险锐尖或危险驱动装置。美国玩具安全标准ASTMF963-11中规定:一个玩具上面能被儿童至少用拇指和食指抓起或用牙齿咬住的任何突出物都必须进行拉力试验。拉力测试要求为:拉力的大小根据玩具适用的年龄组来确定。能向测试部件施加拉力负载的夹具的使用不能影响部件和玩具之间的完整结合，加载装置必须是一个精确度为±0.51b(±2N)的、带自指示的仪器或其它适当工具。把试样固定在一个便利的位置，必须用一个合适的夹具夹紧测试物件或部件。要求的拉力必须在5秒钟内均匀地施加，并平行于测试部件的主轴，再维持10秒钟。然后必须取下夹具，把第二个适合于向垂直测试部件主轴线的方向施加拉力负载的夹具夹紧测试物件或部件，要求的拉力必须在5秒钟内均匀地施加，并垂直于测试部件的主轴，并维持10秒钟。现阶段对玩具测试的自动装置在国内外还没有研制出，国内外各大检测机构和政府实验室对玩具拉力、压力测试都是采用手工方式，通过推拉力计，手动方式施加拉力或压力。不同的玩具标准需采用不同量度的推拉力计，因此实验室需准备一系列不同量度的推拉力计。同时由于是手动方式施力，在施力过程中由于人为因素会在测试过程中带来较大的误差，施力过程中均匀性和精确性大打折扣，严重的会影响测试结果。同时，由于手工方式下玩具的装夹非常不便，经常在测试过程中人为的破坏了玩具，严重影响了测试结果。若玩具在测试时破碎也有可能对近距离实验的人员产生危害。而且由于每个玩具都需要进行拉力和压力测试，而且一个玩具上或许有多个部位需要测试，因此这种手工方式下的劳动强度大，效率低下，这是业务量繁重的测试机构面临的一个重大瓶颈。因此，目前这种手工测试方法不仅工作量大，而且测量不准确，重复性差，误差大，主观因素影响大。目前的检测手段存在如下问题:1.各大检测机构拉力、压力测试全采用手工方式，因此实验室需备有大量的推拉力计；2.测试过程不容易控制，施力过程中均匀性和稳定性差；3.测试过程会人为破坏玩具；
4.若玩具在测试时破碎也有可能对近距离实验的人员产生危害。5.劳动强度大，检测效率低，不能快速检测，浪费大量人力物力。

发明内容
为克服现有技术存在的问题，本发明提出一种可以进行玩具施力试验的装置，保证测试的准确性和安全性。本发明采用如下技术方案实现:一种玩具自动施力测试仪，其包括:一控制箱体，内部设有PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机及传动皮带轮，外部设有控制所述PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机及传动皮带轮运作的触摸显示屏；一支撑装置，包括有支撑平台，设置于所述控制箱体上，支撑平台上设有用来夹紧玩具的夹紧装置，还设有两根平行的直线导轨，通过螺钉与支撑平台垂直固定，两根平行的直线导轨外面设有螺旋机架丝杆，固定架与所述螺旋机架丝杆连接的；一施力装置，包括有施力气缸，与所述固定架固定连接，施力气缸一端有施力杆，施力杆另一端通过连接架与压力头连接；一传动装置，包括有齿条固定器，与所述连接架固定连接，齿条固定器上设有齿条，所述固定架上设有齿轮，传动皮带轮带动齿条与齿轮啮合传动，从而实现固定架的上下移动。所述施力装置所施力的大小，行程及施力时间由所述控制箱内的PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机、电气比例阀、编码器及伴位置传感器控制。所述螺旋机架丝杆下端与固定架上端分别设有位置传感器。所述两根平行的直线导轨与螺旋机架丝杆外面套有螺旋机架丝杆外框，其顶部与两根平行的直线导轨接触，底部固定于支撑平台。所述施力杆另一端通过连接架与拉力钩相连接。所述施力气缸直径为50mm,行程为100mm,活塞杆直径为20mm,最大压强为1.0Mpa。所述施力气缸上设有编码器。一种玩具自动施力测试仪的压力测试方法，其步骤包括:1)首先对玩具进行评估，以确定玩具的压力测试部位；2)将玩具放置于玩具夹紧支撑装置上，调整固定，在施力杆上通过连接架安装压力头，使玩具需进行压力测试表面正对压力头垂直方向；3)根据玩具选用标准，选用相应压力头，确定施加压力的大小、逐渐施加压力和保持施加压力的时间，打开控制箱开关，然后设置好确定的参数；4)通过控制器面板触摸屏上按键，使压力头到达与玩具刚好相接触位置，按键停止；5)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施加力的大小、逐渐施加压力和保持施加压力的时间；6)通过控制器面板触摸屏上按键，使压力头与玩具表面保持一段距离，取出玩具；7)观察壳体是否分离或破裂，判断是否有可触及的小零件、危险锐利边缘、危险锐尖或危险驱动装置。一种玩具自动施力测试仪的拉力测试方法，其步骤包括:1)首先对玩具进行评估，以确定玩具的压力测试部位；2)将玩具放置于玩具夹紧支撑装置上，调整固定，在施力杆上通过连接架安装拉力钩，在拉力钩上悬挂拉力试验用夹具；3)根据玩具选用标准，确定施加力的大小、逐渐施加压力和保持施加压力的时间，打开控制箱开关，然后设置好确定的参数；4)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施力杆向上移动，使拉力测试部位两端保持在同一主轴方向上；5)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施加拉力的大小、逐渐施加拉力和保持施加压力的时间，施加的拉力平行于测试部件的主轴；6)取下夹具，用第二个适合于垂直测试部件主轴线方向施加拉力的夹具夹紧测试物件或部件；7)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施力杆向上移动，使拉力测试部位两端保持在同一主轴方向上；8)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施加拉力的大小、逐渐施加拉力和保持施加压力的时间，施加的拉力垂直于测试部件的主轴；9)通过控制器面板触摸屏上按键，拉力钩，取出玩具；10)观察壳体是否分离或破裂，判断是否有可触及的小零件、危险锐利边缘、危险锐尖或危险驱动装置。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本发明提出的玩具自动施力测试仪可以实现不同玩具安全标准的施力测试要求，根据不同标准设定不同的施力参数，选用不同的压力头，通过PLC控制比例阀和气压缸最终实现欧美玩具标准测试要求，使测试过程更容易控制，施力过程中均匀性和稳定性都得到完美体现；测试过程也不会人为破坏玩具，避免了测试人员测试时有可能造成的伤害和人为因素产生的误差，克服了以前测试中存在的劳动强度大，检测效率低，不能快速检测，浪费大量人力物力等问题，为玩具压力、拉力等测试提供了依据。本专利研制的自动施力测试仪和方法能够很好的解决玩具安全检验实际工作中的疑难问题，可以大大提高检验工作的效率，确保检测结果准确、可靠；并且具有结构简单、实现成本低、操作简单、测试安全且准确性高的诸多优点。


图1为本测试仪的主视图；图2为本测试仪的右视图；图3为本测试仪本左视图；图4为本测试仪的俯视图；图5为本测试仪的动力装置剖面图；图6为本测试仪施力控制关系图。其中:1、控制箱体；11、触摸显示屏开关；12、触摸显示屏；2、支撑平台；21、夹紧装置；22、螺旋机架丝杆；23、直线导轨；24、固定架；25、螺旋机架外框；31、位置传感器；32编码器；4、施力气缸；41、气缸气孔；42、施力杆；43、连接架；44.螺母；5、伺服电机；51、传动皮带轮；52、齿轮；53、齿条；54、齿条固定器。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细描述。如图1至图5所示,一种玩具自动施力测试仪,其包括:一控制箱体I,内部设有PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机5及传动皮带轮51，外部设有控制所述PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机及传动皮带轮运作的触摸显示屏；
一支撑装置，包括有支撑平台2，设置于所述控制箱体I上，支撑平台上设有用来夹紧玩具的夹紧装置21，还设有两根平行的直线导轨23，通过螺钉与支撑平台2垂直固定，两根平行的直线导轨23外面设有螺旋机架丝杆22，固定架24与所述螺旋机架丝杆22连接；一施力装置，包括有施力气缸4，与所述固定架24固定连接，施力气缸4 一端有施力杆42，施力杆42另一端通过连接架43与压力头45连接；一传动装置，包括有齿条固定器54，与所述连接架43固定连接，齿条固定器54上设有齿条53，所述固定架上设有齿轮52，传动皮带轮51带动齿条53与齿轮52啮合传动，从而实现固定架24的上下移动。所述施 力装置所施力的大小，行程及施力时间由所述控制箱内的PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机5、电气比例阀、编码器31及位置传感器31控制。所述螺旋机架丝杆22下端与固定架24上端分别设有位置传感器31。所述两根平行的直线导轨23与螺旋机架丝杆22外面套有螺旋机架丝杆外框25，其顶部与两根平行的直线导轨23接触，底部固定于支撑平台2。所述施力杆另一端通过连接架43与拉力钩相连接。所述施力气缸41直径为50mm,行程为100mm,活塞杆直径为20mm,最大压强为
1.0Mpa0所述施力气缸41上设有编码器31。参照美国和欧洲玩具标准要求的压力和拉力测试:欧洲玩具标准要求为:
权利要求
1.一种玩具自动施力测试仪，其特征在于，所述测试仪包括: 一控制箱体，内部设有PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机及传动皮带轮，外部设有控制所述PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机及传动皮带轮运作的触摸显示屏； 一支撑装置，包括有支撑平台，设置于所述控制箱体上，支撑平台上设有用来夹紧玩具的夹紧装置，还设有两根平行的直线导轨，通过螺钉与支撑平台垂直固定，两根平行的直线导轨外面设有螺旋机架丝杆，固定架与所述螺旋机架丝杆连接的； 一施力装置，包括有施力气缸，与所述固定架固定连接，施力气缸一端有施力杆，施力杆另一端通过连接架与压力头连接； 一传动装置，包括有齿条固定器，与所述连接架固定连接，齿条固定器上设有齿条，所述固定架上设有齿轮，传动皮带轮带动齿条与齿轮啮合传动，从而实现固定架的上下移动。
2.根据权利要求1所示的测试仪，其特征在于:所述施力装置所施力的大小、行程及施力时间由所述控制箱内的PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机、电气比例阀、编码器及位置传感器控制。
3.根据权利要求1所示的测试仪，其特征在于:所述螺旋机架丝杆下端与固定架上端分别设有位置传感器。
4.根据权利要求1所示的测试仪，其特征在于:所述两根平行的直线导轨与螺旋机架丝杆外面套有螺旋机架丝杆外框，其顶部与两根平行的直线导轨接触，底部固定于支撑平台。
5.根据权利要求1所示的测试仪，其特征在于:所述施力杆另一端通过连接架与拉力钩相连接。
6.根据权利要 求1所示的测试仪，其特征在于:所述施力气缸直径为50mm，行程为100mm,活塞杆直径为20mm,最大压强为1.0Mpa0
7.根据权利要求1或5所示的测试仪，其特征在于:所述施力气缸上设有编码器。
8.一种玩具自动施力测试仪的压力测试方法，其步骤包括: 1)首先对玩具进行评估，以确定玩具的压力测试部位； 2)将玩具放置于玩具夹紧支撑装置上，调整固定，在施力杆上通过连接架安装压力头，使玩具需进行压力测试表面正对压力头垂直方向； 3)根据玩具选用标准，选用相应压力头，确定施加压力的大小、逐渐施加压力和保持施加压力的时间，打开控制箱开关，然后设置好确定的参数； 4)通过控制器面板触摸屏上按键，使压力头到达与玩具刚好相接触位置，按键停止； 5)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施加力的大小、逐渐施加压力和保持施加压力的时间； 6)通过控制器面板触摸屏上按键，使压力头与玩具表面保持一段距离，取出玩具； 7)观察壳体是否分离或破裂，判断是否有可触及的小零件、危险锐利边缘、危险锐尖或危险驱动装置。
9.一种玩具自动施力测试仪的拉力测试方法，其步骤包括: 1)首先对玩具进行评估，以确定玩具的压力测试部位； 2)将玩具放置于玩具夹紧支撑装置上，调整固定，在施力杆上通过连接架安装拉力钩，在拉力钩上悬挂拉力试验用夹具；3)根据玩具选用标准，确定施加力的大小、逐渐施加压力和保持施加压力的时间，打开控制箱开关，然后设置好确定的参数； 4)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施力杆向上移动，使拉力测试部位两端保持在同一主轴方向上； 5)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施加拉力的大小、逐渐施加拉力和保持施加压力的时间,施加的拉力平行于测试部件的主轴； 6)取下夹具，用第二个适合于垂直测试部件主轴线方向施加拉力的夹具夹紧测试物件或部件， 7)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施力杆向上移动，使拉力测试部位两端保持在同一主轴方向上； 8)通过控制器面板触摸屏上按键，控制施加拉力的大小、逐渐施加拉力和保持施加压力的时间,施加的拉力垂直于测试部件的主轴； 9)通过控制器面板触摸屏上按键，拉力钩，取出玩具； 10)观察壳体是否 分离或破裂，判断是否有可触及的小零件、危险锐利边缘、危险锐尖或危险驱动装置。
全文摘要
本发明公开了一种玩具自动施力测试仪及其测试方法。该测试仪包括有一含有控制动力装置的控制箱；设置在控制箱上的支撑平台；通过螺钉固定在支撑平台上的玩具支撑装置；设置在支撑平台垂直上方的螺旋机架丝杆；与螺旋机架平行方向上连接的施力装置；连接在施力杆上的刚性金属圆形压力头或金属拉力钩；连接并驱动施力杆上下运动的气缸，以及传动装置，与活塞杆连接的传动齿条带动的编码器；连接在施力杆上用于检测施力大小的检测装置；设置在控制箱内的PLC控制器和电机，且控制器与检测装置连接。其测试方法，根据选用标准，通过触摸屏进行参数设置，从而控制施力装置及传动装置的运动，完成对玩具的压力和拉力测试。
文档编号G01N3/10GK103196683SQ20121034287
公开日2013年7月10日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者徐晓光, 张少杰, 李滢舟, 杨曦, 尹丽娟, 邓绍俊 申请人:深圳出入境检验检疫局玩具检测技术中心