CN103257313B - 开关寿命试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关寿命试验机，包括机箱主体，所述机箱主体上设置有至少一个测试工位，每一测试工位上设置有一套气缸执行系统和一套定位装夹系统，气缸执行系统具有仰角可调的气缸，在机箱主体中还设置有用于控制所述气缸执行系统和定位装夹系统的控制系统。本发明所述开关寿命试验机可以全自动检测多种标准、多种开关种类、多个工位同时工作、具备开关尺寸范围跨度大、特别是超大尺寸开关兼容性好、多种测试姿势通用的特点。

Description

开关寿命试验机

技术领域

本发明涉及产品测试试验机技术领域，尤其涉及一种开关寿命试验机。

背景技术

随着科学技术的发展，现今的设备、机器上都会用到开关。从儿童玩具到家用电器，从交通运输到大型生产设备，各行各业都离不开开关。而现在的产品日新月异，其应用到的开关的种类和数量与日俱增，在开关寿命测试仪器方面也出现了众多产品，如公告号为CN 202600111U的中国实用新型专利公开了开关寿命测试仪，其采用了气缸驱动气缸杆，由气缸杆推动枢接在气缸杆顶端的滚轮作来回运动，进而产生碾压安装在开关安装加上的开关按键的动作，从而模拟人工按键的情形。公告号为CN 2572394Y的中国实用新型专利公开了测试开关寿命的试验机，其使用的是凸轮带动滑块的往返运动产生对开关的按压动作，其按键动作为水平方向。公告号为CN 202204673U的中国实用新型专利公开了一种开关寿命试验机，其采用的是电动机带动小带轮，小带轮通过传动带带动大带轮，大带轮带动变速箱的输入轴，变速箱输出轴带动凸轮，凸轮带动安装在滑杆头部的轴承推动滑杆沿其长度方向做直线往复运动，产生拨动开关的动作。公开号CN 102768108A的中国发明专利申请公开了一种开关寿命测试装置，该装置由气缸、砝码、压杆、顶头等组成，其按压方向竖直向下。上述开关寿命测试仪只能测试一种或少数几种开关，而且不具备带负载和不带负载测试通用性，也不具备自动记录、判断、保存、输出等功能。

因此，研制一种集多标准、多种类、多工位的综合型全自动、具备超大尺寸范围兼容性、多种测试姿势通用的一款可广泛应用于开关测试领域的智能型开关寿命试验机已为急需。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种开关寿命试验机，以便可以高效地检测多种标准、多种种类的开关的寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种开关寿命试验机，包括机箱主体，所述机箱主体上设置有至少一个测试工位，每一测试工位上设置有一套气缸执行系统和一套定位装夹系统，气缸执行系统具有仰角可调的气缸，在机箱主体中还设置有用于控制所述气缸执行系统和定位装夹系统的控制系统。

进一步地，所述气缸执行系统设置有至少二个气缸，所述气缸为迷你气缸。

进一步地，所述气缸外径为2.5mm~17.5mm。

进一步地，所述气缸为Z轴及Y轴方向均连续可调的气缸。

进一步地，所述定位装夹系统为X、Y、Z三轴空间精确连续自由可调的三维定位装夹系统。

进一步地，所述机箱主体上设置有六个由PLC分别独立控制的测试工位，所述六个测试工位呈2×3的矩阵式排列。

进一步地，所述气缸顶头为F形顶头或圆形顶头。

进一步地，所述定位装夹系统为丝杆装夹机构，所述装夹机构夹持范围为0~200mm之间。

进一步地，所述控制系统为触摸屏型PLC控制系统。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果： 倾角自由可调气缸执行系统中，采用了双圆柱迷你气缸，迷你气缸为圆柱形，其外径仅为17.5mm，而常规气缸截面尺寸多为45*50mm左右，因此，本发明所述开关寿命试验机结构轻巧紧凑，同时气缸Z轴、及Y轴方向均连续可调，从跟本上解决了现有检测系统不适应不同标准如GB、UL、IEC等、或不同外形开关测试时需要对开关的装夹姿势或按压开关的施力方向有特定要求的问题，使整个测试系统可以适用于多国、多种标准。

因气缸顶头设置为F形顶头或圆形顶头，该结构可从容应对现行实用的主流开关，从根本上解决了之前的试验装置不能同时适应按钮、按键、拨动开关等种类开关的问题。

X、Y、Z三轴空间精确连续自由可调的定位装夹系统，比现有检测系统只能在一个平面内跳跃调节或者在一条直线方向上连续调节或者夹具位置不能调节的装夹系统而言，从根本上解决了装夹精度的问题，显著提高了试验的可靠性、精确度和可操作性。

该装夹系统还采用了超大尺寸范围丝杆装夹机构，该装夹夹机构可夹持边长从0到200mm的开关，包含了绝大部分尺寸的开关。相对现有检测系统只能检测一种或几种特定开关而言，大大增加了装夹系统的适用范围。

采用了触摸屏型PLC控制系统，克服了现有检测系统的种种弊端，使本发明操作简单，维护容易，有利于后续人员的功能升级改造。。

附图说明

图1是本发明开关寿命试验机的立体图。

图2是本发明开关寿命试验机的气缸执行系统立体图。

图3是本发明开关寿命试验机的气缸执行系统正视图。

图4是本发明开关寿命试验机的气缸执行系统后视图。

图5是本发明开关寿命试验机的气缸执行系统的分解示意图。

图6及图7是本实开关寿命试验机定位装夹系统立体图。

图8是本发明开关寿命试验机的定位装夹系统左视图。

图9及图10是本发明开关寿命试验机的定位装夹系统的分解示意图。

图11是本发明开关寿命试验机的定位装夹系统装夹结构分解图。

图12是本发明开关寿命试验机的总体框架图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

如图1所示，本实用型新所述开关寿命试验机的机箱主体1上设置有至少一个测试工位，每个测试工位上设有一套气缸执行系统和一套定位装夹系统，气缸执行系统中的气缸为仰角可调的气缸，在机箱主体1中还设置有控制系统。具体如下：

1、机箱主体

如图1所示，机箱主体1由机箱11，安装在机箱正面的电源开关12，急停开关13，触摸屏14，安装在机箱内部的PLC、开关电源、电磁阀（图中未画出），安装在机箱侧面和后面的接线端子15和接线端子保护罩16和固定在机箱1上方的基板17组成。

2、倾角自由可调双圆柱迷你气缸执行系统

如图2至图5所示，该系统包括气缸位置调节机构21、气缸姿态调节机构22、顶头23、顶头弹簧24、顶头锁定螺栓25、顶头安装座26、迷你气缸27、顶头锁定螺母28、气缸锁定螺母29构成，气缸位置调节机构21包括了气缸竖直导板211、气缸竖直滑块212、气缸纵向导板安装座213、气缸纵向导板214构成，气缸姿态调节机构22由转向板221、气缸固定板222、气缸转向螺栓223、气缸倾角调节螺钉224、气缸竖直滑块锁定螺栓225、转向板锁定螺钉226、气缸竖直滑块锁定垫片227、气缸竖直滑块锁定螺母228构成。其中气缸纵向导板安装座213由穿过四角及中间的共五个孔的五颗螺钉固定在机箱11上面的基板17上，气缸纵向导板214上设有腰槽，通过螺钉可将气缸纵向导板214锁紧在气缸纵向导板安装座213上三组螺孔任意一组螺孔位置。螺钉未旋紧时，气缸纵向导板214可以在纵向小范围内任意滑动，起到纵向位置微调的作用。螺钉旋紧时，气缸纵向导板214就固定在气缸纵向导板安装座213上。气缸纵向导板214侧边设有螺孔，与气缸竖直导板211下端的阶梯孔通过螺钉相紧固。

气缸竖直导板211上设有贯通的长腰槽，气缸竖直滑块212可以在长腰槽内沿竖直方向自由活动，转向板锁定螺钉226将转向板221锁定在气缸竖直滑块212上，当气缸竖直滑块212处在需要的位置时，气缸竖直滑块锁定螺栓225、气缸竖直滑块锁定垫片227、气缸竖直滑块锁定螺母228锁紧。将转向板321和气缸竖直滑块212锁定在气缸纵向导板214上需要的高度位置。气缸固定板222通过气缸转向螺栓223、气缸倾角调节螺钉224锁定在转向板221上。转向板221上设有一圆弧形腰孔，当气缸转向螺栓223、气缸倾角调节螺钉224未锁紧时，气缸倾角调节螺钉224可在其中沿弧形槽自由移动，气缸固定板222的安装方向可以以气缸转向螺栓223为旋转中心以转向板221位置为基准作0-（-90）°可调，参见图3或图4可知当转向板221反面安装时，气缸固定板222的安装角度为0-90°可调。迷你气缸27通过气缸锁定螺母29安装在气缸固定板222上。调节气缸固定板222的倾角即可调节气缸27的倾角。顶头安装座26下部螺合安装于气缸27的推杆末端。顶头弹簧24置于顶头安装座26内，顶头23的下部穿进顶头安装座26后由顶头锁定螺栓25和顶头锁定螺母28锁定在顶头安装座26上的腰孔位置，使顶头23在不脱出顶头安装座26的情况下仍可在顶头安装座26内活动一段距离。起到了顶触开关时的缓冲作用，不同强度的弹簧的缓冲作用不同，可通过调节气缸的通气压力和弹簧来调节顶头的顶出力到合适大小。参见图1可知本发明包含6组气缸。

3、定位装夹系统

所述定位装夹系统为X、Y、Z三轴空间精确可调大尺寸范围兼容的三维定位装夹系统。

如图6至图9所示，该系统由三轴定位机构31和丝杆夹紧机构32构成。三轴定位机构31包括了第一竖直导板顶架311，第一竖直导板312，竖直滑板313，竖直滑板锁紧螺栓314，第一丝杆315，第一铜套316，卡簧317，第一丝杆支架板318，第二丝杆支架板319，第三丝杆支架板310，夹具横向移动底座3111，夹具横向移动底座锁紧螺栓3112，夹具横向移动导槽3113，夹具纵向底座3114夹具纵向移动导槽3115，夹具安装座3116。丝杆夹紧机构包括了第二丝杆321，第二竖直导板顶架322，第二导板323，竖直滑块324，竖直滑块锁定螺钉325，第一夹臂326，第二夹臂327，第二铜套328构成。

如图10所示，夹具安装座3116设有6个沉头孔，用螺钉穿过该孔将其锁定在机箱11上面的基板17上，一对夹具纵向移动导槽3115上均设有两个螺纹孔，用螺钉穿过夹具纵向底座3114两侧的沉头孔和该螺纹孔可将夹具纵向移动导槽3115对称地锁定在夹具纵向底座3114的底部。参见图9和图10，可知由一对夹具纵向移动导槽3115和夹具纵向底座3114组成的纵向滑动机构可以沿着正好配合穿设于其滑槽内的夹具安装座3116的纵向自由滑动。同样，一对夹具横向移动导槽3113上均设有两个螺纹孔，用螺钉穿过夹具横向移动底座3111上两侧的沉头孔和该螺纹孔可将一对夹具横向移动导槽3113对称地锁紧在夹具横向移动底座3111的底部。由一对夹具横向移动导槽3113和夹具横向移动底座3111组成的横向滑动机构可以沿着正好配合穿设于导槽内部的夹具纵向底座3114的横向自由滑动。参见图10，夹具纵向底座3114可沿夹具安装座3116的纵向自由滑动，夹具横向移动底座3111可沿夹具纵向底座3114横向自由滑动，因此，夹具横向移动底座3111相对于夹具安装座3116的位置是横向、纵向同时可调的。当其调整到适当位置时，可由夹具横向移动底座锁紧螺栓3112穿过夹具横向移动底座3111上贯穿上下的三个螺纹孔其中的一个螺纹孔，并穿过夹具纵向底座3114上的腰槽拧紧使夹具横向移动底座锁紧螺栓3112的头部顶紧在夹具安装座3116的上表面。从而使夹具横向移动底座3111在横向、纵向都能准确定位。

第一竖直导板312可以用螺钉穿过其正面下方的三个沉头孔将其锁定在夹具横向移动底座3111的左侧。竖直滑板313为“凸”字形滑板，凸起的部分设有自上而下贯穿的螺纹孔，同时凸起的部分可以配合在第一竖直导板312中央位置的导槽内作上下自由滑动。第一竖直导板312的顶部设有螺纹孔，用螺钉可以穿过第一竖直导板顶架311上的沉头孔将其锁定在第一竖直导板312上。第一竖直导板顶架311中央位置还设有一大沉头孔，第一铜套316就安装在其中，并用顶丝从第一竖直导板顶架311侧面螺纹孔中顶紧。参见图7和图10，第一丝杆315穿过卡簧317、第一铜套316、穿过竖直滑板313自上而下贯穿的螺纹孔，末端进入由第一丝杆支架版318，第二丝杆支架板319，第三丝杆支架板310组成的丝杆末端支架的导向孔内，使丝杆可以任意旋转而不晃动。由于丝杆向上和向下的方向都受到了限制，所以当旋转丝杆315时，第一竖直滑板313就会与第一竖直导板312中央位置的导槽相配合上下自由滑动。当滑动到需要位置时，旋紧穿过第一竖直导板312上两窄腰槽并螺合于穿过竖直滑板313正面中部前后贯穿的螺纹孔的竖直滑板锁紧螺栓314可将竖直滑板313锁定在第一竖直导板312上。因此竖直滑板313在竖直方向可以准确定位。而第一竖直导板312下部与夹具横向移动底座3111固定，所以竖直滑板313在横向、纵向、竖直方向均可以准确定位。

如图11所示，第二导板323的下端与第二夹臂327相固定，第二导板323的上端与第二竖直导板顶架322固定。第二导板323中部设有导槽，可以让“凸”字形的第一夹臂326的凸起的部分配合穿设与其中，该导槽正面部分的宽度与第一夹臂326的凸起的部分的宽度相配合，背面部分的宽度与竖直滑块324的宽度相配合，竖直滑块锁定螺钉325将第一夹臂326凸出部分与竖直滑块324锁紧为一体。由于竖直滑块324的宽度大于第一夹臂326凸出部分的宽度，使第一夹臂326与竖直滑块324的组合体可以沿着第二导板323中部的导槽作竖直方向的自由滑动。第二竖直导板顶架322中部设有螺孔，第二丝杆321穿过并螺合与该螺孔。第二丝杆321的底端与使第一夹臂326上的盲孔相对应。进一步地，第二丝杆321的底端为光杆，并设有一环形凹槽，第二丝杆321的底部置入第一夹臂326的盲孔内时，环形凹槽与第一夹臂326上横向穿入第一夹臂326并到达其盲孔的一螺纹孔相对。在螺纹孔内装入顶丝，使顶丝头部进入环形凹槽，使第二丝杆321在旋转的同时，其底部能在第一夹臂326的盲孔内自由旋转而不脱离出该盲孔。当该夹紧机构组合成一体时，旋转第二丝杆321，第一夹臂326就随之上下移动，以夹紧置于第一夹臂326与第二夹臂327之间的被测开关401。被测开关401包括了微动开关、按钮开关、翘板开关等种类开关。此夹紧机构可夹持边长从0到200mm的开关，从小体型电子开关到家用墙壁开关到大体型商用开关都能夹持。当开关夹持部位为不规则形状时，可将开关依其安装方式安装在规则形状治具上，该夹紧机构可通过夹持治具来固定此类开关。由于夹持尺寸由第二导板323的长度决定，所以需要时可以通过加大该长度继续增大夹持尺寸范围。因此，该夹紧机构可夹持不同形状、尺寸的开关。

4、控制系统

所述控制系统是触摸屏型PLC控制系统，如图12所示，该控制系统是通过由用户在触摸屏上设定相关测试参数如速度、次数、开关种类、测试模式等，由触摸屏将这些参数送入PLC中，由PLC运行相应的程序来控制电磁阀的开合进而控制6组12路双圆柱迷你气缸来完成所需要的顶出动作的，需要进行空载测试时，PLC控制开关电源对被测开关供电，需要带负载测试时，PLC控制外接负载机对被测开关供电，与此同时，PLC对装夹系统中的6组开关的通断情况分别进行自动监控、记录、判断、保存，并在触摸屏上显示各路开关的实时通断情况和试验次数，当被测开关达到次数或出现熔焊、断路等失效时PLC启动报警程序报警并将测试结果输出显示在触摸屏上，同时停止相应气缸的动作以方便实验人员取下失效的开关。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (8)

1.一种开关寿命试验机，包括机箱主体，其特征在于，所述机箱主体上设置有至少一个测试工位，每一测试工位上设置有一套气缸执行系统和一套定位装夹系统，气缸执行系统具有仰角可调的气缸，在机箱主体中还设置有用于控制所述气缸执行系统和定位装夹系统的控制系统，所述定位装夹系统为X、Y、Z 三轴空间精确连续自由可调的三维定位装夹系统,该系统包含三轴定位机构，三轴定位机构包括了第一竖直导板顶架，第一竖直导板，竖直滑板，竖直滑板锁紧螺栓，第一丝杆，第一铜套，卡簧，第一丝杆支架板，第二丝杆支架板，第三丝杆支架板，夹具横向移动底座，夹具横向移动底座锁紧螺栓，夹具横向移动导槽，夹具纵向底座，夹具纵向移动导槽，夹具安装座,夹具安装座设有6 个沉头孔，用螺钉穿过该6个沉头孔将其锁定在机箱主体上面的基板上，一对夹具纵向移动导槽上均设有两个螺纹孔，用螺钉穿过夹具纵向底座两侧的沉头孔和该螺纹孔可将夹具纵向移动导槽对称地锁定在夹具纵向底座的底部，由一对夹具纵向移动导槽和夹具纵向底座组成的纵向滑动机构可以沿着正好配合穿设于夹具纵向移动导槽内的夹具安装座的纵向自由滑动,同样，一对夹具横向移动导槽上均设有两个螺纹孔，用螺钉穿过夹具横向移动底座上两侧的沉头孔和该螺纹孔可将一对夹具横向移动导槽对称地锁紧在夹具横向移动底座的底部,由一对夹具横向移动导槽和夹具横向移动底座组成的横向滑动机构可以沿着正好配合穿设于夹具横向移动导槽内部的夹具纵向底座的横向自由滑动，夹具纵向底座可沿夹具安装座的纵向自由滑动，夹具横向移动底座可沿夹具纵向底座横向自由滑动，因此，夹具横向移动底座相对于夹具安装座的位置是横向、纵向同时可调的，当其调整到适当位置时，可由夹具横向移动底座锁紧螺栓穿过夹具横向移动底座上贯穿上下的三个螺纹孔其中的一个螺纹孔，并穿过夹具纵向底座上的腰槽拧紧使夹具横向移动底座锁紧螺栓的头部顶紧在夹具安装座的上表面,从而使夹具横向移动底座在横向、纵向都能准确定位,第一竖直导板可以用螺钉穿过其正面下方的三个沉头孔将其锁定在夹具横向移动底座的左侧,竖直滑板为“凸”字形滑板，凸起的部分设有自上而下贯穿的螺纹孔，同时凸起的部分可以配合在第一竖直导板中央位置的导槽内作上下自由滑动,第一竖直导板的顶部设有螺纹孔，用螺钉可以穿过第一竖直导板顶架上的沉头孔将其锁定在第一竖直导板上,第一竖直导板顶架中央位置还设有一大沉头孔，第一铜套就安装在其中，并用顶丝从第一竖直导板顶架侧面螺纹孔中顶紧，第一丝杆穿过卡簧、第一铜套、穿过竖直滑板自上而下贯穿的螺纹孔，末端进入由第一丝杆支架版，第二丝杆支架板，第三丝杆支架板组成的丝杆末端支架的导向孔内，使丝杆可以任意旋转而不晃动，由于丝杆向上和向下的方向都受到了限制，所以当旋转丝杆时，第一竖直滑板就会与第一竖直导板中央位置的导槽相配合上下自由滑动，当滑动到需要位置时，旋紧穿过第一竖直导板上两窄腰槽并螺合于穿过竖直滑板正面中部前后贯穿的螺纹孔的竖直滑板锁紧螺栓可将竖直滑板锁定在第一竖直导板上，因此竖直滑板在竖直方向可以准确定位，而第一竖直导板下部与夹具横向移动底座固定，所以竖直滑板在横向、纵向、竖直方向均可以准确定位。

2.如权利要求1所述的开关寿命试验机，其特征在于，所述气缸设置有至少二个气缸，所述气缸为迷你气缸。

3.如权利要求2所述的开关寿命试验机，其特征在于，所述气缸外径为2.5mm~17.5mm。

4.如权利要求2所述的开关寿命试验机，其特征在于，所述气缸为Z 轴及Y 轴方向均连续可调的气缸。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的开关寿命试验机，其特征在于，所述机箱主体上设置有六个由PLC 分别独立控制的测试工位，所述六个测试工位呈2×3 的矩阵式排列。

6.如权利要求1至4中任一项所述的开关寿命试验机，其特征在于，所述气缸顶头为F形顶头或圆形顶头。

7.如权利要求1至4中任一项所述的开关寿命试验机，其特征在于，所述定位装夹系统为丝杆装夹机构，所述装夹机构夹持范围为0~200mm 之间。

8.如权利要求1至4中任一项所述的开关寿命试验机，其特征在于，所述控制系统为触摸屏型PLC 控制系统。