CN110631939A - 一种柔性屏或膜材料弯折测试方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性屏或膜材料弯折测试方法,涉及柔性屏或膜材料弯折测试相关技术领域,包括以下步骤:根据柔性屏最佳受力状态进行设计,采用正向设计方式定义柔性屏在任意弯折角度下的姿态,即在不考虑柔性屏或者膜材厚度的情况下,把柔性屏受弯变形区域简化为标准圆柱侧面。本发明还公开了一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,包括水平固定板补偿装置、翻转板补偿装置、联轴器、伺服电机、机架和外壳组件。本发明具有结构稳固可靠、位姿状态精确、操作便捷安全、能完全模拟柔性屏或者膜材料在弯折时的实际受力情况,对于柔性屏显示系统、及组成柔性屏的关键膜材料的弯折疲劳寿命、自由受弯状态下的情况进行精确模拟。
Description
技术领域
本发明涉及柔性屏或膜材料弯折测试相关技术领域,特别涉及一种柔性屏或膜材料弯折测试方法及设备。
背景技术
为了保证柔性屏可靠地弯折和展开,需要对柔性屏、及构成柔性屏的主要受力支撑膜材料在弯折时的受力方式进行优化定义,并进行符合优化定义的疲劳测试。目前的测试设备只能准确定义受力变形区域的有限多个特定状态,根据这几个特定状态进行结构设计和测试,对于复杂的受力过程没有准确的分析和模拟,只能通过柔性屏及膜材本身的柔软特性及强度进行包容,在测试过程中,会发生不可控的变形及受力,导致柔性屏及膜材的弯折疲劳寿命远远低于其理论寿命。其改进过程也多是基于经验和实际测试中已有的失效模式进行针对性改进,经常会在改进过程中引入新的变量和新的问题,经过多次改进后,总体疲劳寿命和理论疲劳寿命仍有数量级的差异。
因此,提出一种柔性屏或膜材料弯折测试方法及设备来解决上述问题很有必要。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种柔性屏或膜材料弯折测试方法及设备,对于柔性屏及膜材料的弯折进行可靠的试验模拟,快速准确地提高柔性屏的弯折可靠性,选择并验证可靠的符合设计要求的膜材料。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种柔性屏或膜材料弯折测试方法,包括以下步骤:根据柔性屏最佳受力状态进行设计,采用正向设计方式定义柔性屏在任意弯折角度下的姿态,即在不考虑柔性屏或者膜材厚度的情况下,把柔性屏受弯变形区域简化为标准圆柱侧面;
为厚度很小的立方体结构弯折成为圆环形,其中圆环的半径差等于屏或者膜材的厚度;
把厚度简化为无限小,在工程实际中根据设计要求可以取厚度的上下某一个面、或中间的某一个面作为设计基准。
可选的,所述圆柱侧面,在不考虑沿轴向的区别、尤其是两端的情况下,受力结构简化为一段直线和弧线之间的变化。
可选的,所述弧线和直线的长度保持不变,且弧线在弯折运动的任意一个角度和固定板、翻转板的连接面相切,在直线状态时,直线和固定板、翻转板在同一个平面上,定义这样的理想运动状态下,待测物只受到弯扭力矩的作用,没有受到额外的拉力或者压力,连接处也没有剪应力,实际工作中越接近理想状态,待测物受到意外力作用影响的可能性越小。
一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,包括水平固定板补偿装置、翻转板补偿装置、联轴器、伺服电机、机架和外壳组件,所述机架包括机械部分框架和控制柜框架,所述控制柜框架内固定安装有伺服电机,所述机械部分框架的顶部两端均固定安装有随动轮机构,所述随动轮机构设置为两个,所述水平固定板补偿装置内设置有固定板,所述翻转板补偿装置内设置有翻转板;
所述固定板固定安装在两个随动轮机构之间,所述翻转板活动安装在两个随动轮机构之间,所述外壳组件固定安装在控制柜框架上,所述外壳组件包括机壳、触摸屏、急停开关和指示灯。
可选的,所述水平固定板补偿装置和翻转板补偿装置均安装在机械部分框架的顶部。
可选的,所述随动轮机构的内部设置有凸轮和滑槽。
可选的,所述伺服电机的输出端通过联轴器与机械部分框架顶部右侧的随动轮机构端部固定连接;
所述机壳的内部安装有伺服器。
可选的,所述机械部分框架和控制柜框架固定连接。
可选的,所述触摸屏、急停开关和指示灯均固定安装在机壳上。
(三)有益效果
本发明提供了一种柔性屏或膜材料弯折测试方法及设备,具备以下有益效果:
本发明通过两组运动机构在翻书式弯折的过程中,同步进行精密运动补偿的方式,保证待测件的弯折区域,始终和两边的支撑件保持稳定的切向连接,具有结构稳固可靠、位姿状态精确、操作便捷安全、能完全模拟柔性屏或者膜材料在弯折时的实际受力情况,对于柔性屏显示系统、及组成柔性屏的关键膜材料的弯折疲劳寿命、自由受弯状态下的情况进行精确模拟。
附图说明
图1为本发明定义弯折区域为圆柱面的示意图;
图2为本发明测物弯折区域简化为直线段和弧线的示意图;
图3为本发明待测物在两边固定连接的示意图;
图4为本发明翻转板及翻转板弯折过程的示意图;
图5为本发明翻转板弯折过程额示意图;
图6为本发明翻转板与固定板共同提供弧长、圆心补偿的结构示意图;
图7为本发明设备立体结构示意图;
图8为本发明总体支撑结构示意图;
图9为本发明设备俯视结构示意图。
图中:1、固定板;2、翻转板;3、联轴器;4、伺服电机;5、机械部分框架;6、控制柜框架;7、机壳;8、触摸屏;9、急停开关;10、指示灯;11、凸轮;12、滑槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接;可以是机械连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
根据如图1-9所示,本发明供提供了一种技术方案:
一种柔性屏或膜材料弯折测试方法,包括以下步骤:根据柔性屏最佳受力状态进行设计,采用正向设计方式定义柔性屏在任意弯折角度下的姿态,即在不考虑柔性屏或者膜材厚度的情况下,把柔性屏受弯变形区域简化为标准圆柱侧面;
为厚度很小的立方体结构弯折成为圆环形,其中圆环的半径差等于屏或者膜材的厚度;
把厚度简化为无限小,在工程实际中根据设计要求可以取厚度的上下某一个面、或中间的某一个面作为设计基准;
上述圆柱侧面,在不考虑沿轴向的区别、尤其是两端的情况下,受力结构简化为一段直线和弧线之间的变化,弧线和直线的长度保持不变,且弧线在弯折运动的任意一个角度和固定板1、翻转板2的连接面相切,在直线状态时,直线和固定板1、翻转板2在同一个平面上,定义这样的理想运动状态下,待测物只受到弯扭力矩的作用,没有受到额外的拉力或者压力,连接处也没有剪应力,实际工作中越接近理想状态,待测物受到意外力作用影响的可能性越小;
根据图1所示,以矩形的一边所在直线为旋转轴,其余三边旋转360°形成的曲面所围成的几何体叫作圆柱,即矩形ADD'G的一条边AG为轴,其余三边旋转一周所得的几何体,其中AG叫做圆柱的轴,AG叫做圆柱的高,无论旋转到什么位置不垂直于轴的边都叫做圆柱的母线,DA和D'G旋转形成的两个圆叫做圆柱的底面,DD'旋转形成的曲面叫做圆柱侧面(或圆柱面);
根据图2所示,图中直线AB为待测件变形区的初始状态,两侧的矩形代表固定板1和翻转板2,圆弧AC为待测件变形区AB弯折180度后的半圆圆弧状态,此处表明忽略膜材厚度时,将待测件的变形区域简化为直线段AB和圆弧AC;
根据图3所示,图中膜材通过粘贴的形式与两板进行连接,此处为更好的说明并未将其简化为直线段和圆弧;
根据图4所示,翻转板2在弯折过程中,因弯折区域角度变大,图中B点理想轨迹为从A点出发且与在A点固定板1的等弧长长圆弧端点轨迹,从图中可以看出,随着翻转角度的增加,AB距离在未加补偿时会与初始弧长间产生一变化的差值,若不进行补偿则会使膜材受额外的拉应力,可以通过滑槽12、凸轮11或伺服电机4控制翻转板2进行板向的位移,使B点轨迹一直位于弧线BC上,从而有效减少测试中膜材所受额外拉应力,在对翻转板2进行板向补偿时,B点虽位于理想轨迹线上,但实际位置的圆弧并不和此角度下的翻转板2板面相切,导致膜材在测试过程中受额外切应力,而通过翻转板2的板向,横向位移变化可以实现在特定角度下的弧长不变,且弧线与固定板1、翻转板2板面均相切,即通过对弧长圆心的调整;
根据图5所示,通过翻转板2的位移变化实现两板见弧线圆心从E点变化到F点,从而实现弧线与两板板面的相切,从而完成对切应力的消除;
根据图6所示,在翻转板2进行板向补偿时可由固定板1进行圆心补偿,两者相互配合可以实现在特定角度下的弧长不变,且弧线与固定板1、翻转板2板面均相切,从而实现在测试过程中膜材不受额外拉、切应力的作用。
一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,包括水平固定板补偿装置、翻转板补偿装置、联轴器3、伺服电机4、机架和外壳组件,机架包括机械部分框架5和控制柜框架6,控制柜框架6内固定安装有伺服电机4,机械部分框架5的顶部两端均固定安装有随动轮机构,随动轮机构设置为两个,为了提高设备的可维护性,采用左右两侧相同的设计,增加零件的互换性,水平固定板补偿装置内设置有固定板1,翻转板补偿装置内设置有翻转板2,其中膜材或者柔性屏可以通过粘贴或者吸附的方式连接在翻转板2及固定板1上,柔性屏或者膜材料与固定板1及翻转板2连接时,为了可靠连接,对于磁性不敏感且厚度较薄的材料,可以采用掺混有钕铁硼磁粉并极化的软磁条把待测件吸附到采用固定板1及翻转板2上,也可以采用双面易拉胶带进行粘贴,以便在完成测试或者中断测试拆卸时,减少安装连接过程对于待测件的影响,在固定板1和翻转板2上,通过预先刻画相应的对位矩形框线条,对于待测件准确对正进行引导,为了避免温度变化导致的变形影响,结构件在长、宽、厚度方向上尽量采用对称式设计,并避免厚度、宽度方向上有材料截面面积的突变,在弯折测试过程中,没有相对于翻折板2和固定板1的相对运动,即粘贴或者吸附的区域相对固定,在自由段在弯折过程中,根据弯折的角度有相应的变形;
固定板1固定安装在两个随动轮机构之间,翻转板2活动安装在两个随动轮机构之间,外壳组件固定安装在控制柜框架6上,外壳组件包括机壳7、触摸屏8、急停开关9和指示灯10。
作为本发明的一种可选技术方案:水平固定板补偿装置和翻转板补偿装置均安装在机械部分框架5的顶部,翻转板补偿装置用于对弯折过程中的切向差值进行补偿,水平固定板补偿装置用于对弯折过程中的圆心位移插值进行补偿,两补偿机构协同作用可实现弯折过程中的弧线长度不变下两板与弧线端点均相切的测试模式,从而保证在测试过程中待测物不会受到额外的拉、压力,且连接处无剪力。
作为本发明的一种可选技术方案:随动轮机构的内部设置有凸轮11和滑槽12,通过凸轮11及随动轮机构、或者滑槽12及随动轮机构、或者可以精确控制运动距离的伺服电机4进行控制,使得翻转板2在任意一个弯折角度时,固定板1针对翻转板2的水平初始位置做靠近或者远离的微小运动补偿,同时通过直线导轨或者交叉滚子导轨进行引导和限位,限制其在非补偿方向上的任意自由移动,补偿机构随同翻转板2一起进行翻转动作,在翻转的同时进行补偿,补偿的距离取决于翻转的角度。
作为本发明的一种可选技术方案:伺服电机4的输出端通过联轴器3与机械部分框架5顶部右侧的随动轮机构端部固定连接;
机壳7的内部安装有伺服器,通过伺服电机4进行翻转板2的驱动,伺服电机4通过联轴器3将扭矩转递给翻转板2来减小电机安装角度、位置可能的误差对于运动特性的影响,并通过伺服器对其转动速度和角度进行控制,其主要对翻转循环速度,起始、终止角度,加速、减速直到来回反转等参数进行控制。
作为本发明的一种可选技术方案:机械部分框架5和控制柜框架6固定连接,控制柜框架6内部为电气控制部分组件提供安装和承载空间,机械部分框架5为翻转工作台面提供安装和承载空间,机架采用精密工业型材及其它精密机械加工件及相应的表面处理以便能提供足够的强度、稳定可靠的支撑,防锈,能够用作桌面安装、地面安装或者和其它设备并联安装时除了坚固外,还能保持相应的高度保证人机互动的便利,机架提供主要承载,其它机构皆通过螺栓或其它方式连接于机架上。
作为本发明的一种可选技术方案:触摸屏8、急停开关9和指示灯10均固定安装在机壳7上,机壳7为控制、机械器件提供防护,通过触摸屏8实现测试机状态的实时反馈,并通过人为操作对测试参数,其主要包括弯折速度,弯折模式(外、内折)以及总次数等的控制。
综上所述:通过两组运动机构在翻书式弯折的过程中,同步进行精密运动补偿的方式,保证待测件的弯折区域,始终和两边的支撑件保持稳定的切向连接,具有结构稳固可靠、位姿状态精确、操作便捷安全、能完全模拟柔性屏或者膜材料在弯折时的实际受力情况,对于柔性屏显示系统、及组成柔性屏的关键膜材料的弯折疲劳寿命、自由受弯状态下的情况进行精确模拟。
需要说明的是,在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种柔性屏或膜材料弯折测试方法,其特征在于:包括以下步骤:根据柔性屏最佳受力状态进行设计,采用正向设计方式定义柔性屏在任意弯折角度下的姿态,即在不考虑柔性屏或者膜材厚度的情况下,把柔性屏受弯变形区域简化为标准圆柱侧面;
为厚度很小的立方体结构弯折成为圆环形,其中圆环的半径差等于屏或者膜材的厚度;
把厚度简化为无限小,在工程实际中根据设计要求可以取厚度的上下某一个面、或中间的某一个面作为设计基准。
2.根据权利要求1所述的一种柔性屏或膜材料弯折测试方法,其特征在于:
所述圆柱侧面,在不考虑沿轴向的区别、尤其是两端的情况下,受力结构简化为一段直线和弧线之间的变化。
3.根据权利要求2所述的一种柔性屏或膜材料弯折测试方法,其特征在于:
所述弧线和直线的长度保持不变,且弧线在弯折运动的任意一个角度和固定板(1)、翻转板(2)的连接面相切,在直线状态时,直线和固定板(1)、翻转板(2)在同一个平面上,定义这样的理想运动状态下,待测物只受到弯扭力矩的作用,没有受到额外的拉力或者压力,连接处也没有剪应力,实际工作中越接近理想状态,待测物受到意外力作用影响的可能性越小。
4.一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,包括水平固定板补偿装置、翻转板补偿装置、联轴器(3)、伺服电机(4)、机架和外壳组件,其特征在于:所述机架包括机械部分框架(5)和控制柜框架(6),所述控制柜框架(6)内固定安装有伺服电机(4),所述机械部分框架(5)的顶部两端均固定安装有随动轮机构,所述随动轮机构设置为两个,所述水平固定板补偿装置内设置有固定板(1),所述翻转板补偿装置内设置有翻转板(2);
所述固定板(1)固定安装在两个随动轮机构之间,所述翻转板(2)活动安装在两个随动轮机构之间,所述外壳组件固定安装在控制柜框架(6)上,所述外壳组件包括机壳(7)、触摸屏(8)、急停开关(9)和指示灯(10)。
5.根据权利要求1所述的一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,其特征在于:
所述水平固定板补偿装置和翻转板补偿装置均安装在机械部分框架(5)的顶部。
6.根据权利要求1所述的一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,其特征在于:
所述随动轮机构的内部设置有凸轮(11)和滑槽(12)。
7.根据权利要求1所述的一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,其特征在于:
所述伺服电机(4)的输出端通过联轴器(3)与机械部分框架(5)顶部右侧的随动轮机构端部固定连接;
所述机壳(7)的内部安装有伺服器。
8.根据权利要求1所述的一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,其特征在于:
所述机械部分框架(5)和控制柜框架(6)固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种柔性屏或膜材料弯折测试的设备,其特征在于:
所述触摸屏(8)、急停开关(9)和指示灯(10)均固定安装在机壳(7)上。
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