CN114544401B - 测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试装置，用于测量膜材的机械疲劳寿命，包括基板、固定件、移动件、摆杆、连接件以及驱动组件；固定件设置于基板，固定件与移动件均能够固定膜材；移动件滑动连接于基板，摆杆转动连接于基板，连接件连接于摆杆及移动件；驱动组件设置于基板，驱动组件用于驱动摆杆平行于基板往复转动，摆杆通过连接件带动移动件相对于基板滑动，以改变移动件与固定件之间的距离；连接件可调节的连接于摆杆，以改变连接件连接于摆杆的位置；通过调节连接件与摆杆之间的连接位置，能够调节连接件以及移动件的往复移动距离，从而完成不同拉伸量的疲劳测试，以满足不同种类、大小膜材的往复拉伸疲劳测试需求。

Description

测试装置

技术领域

本发明涉及疲劳测试设备相关技术领域，特别是涉及一种用于生物膜材的测试装置。

背景技术

随着膜技术的不断发展及生产的工业化，膜材被广泛应用于建筑、电子、生物和医药工业等方面。尤其是医药工业中存在大量的分离、浓缩和纯化工艺步骤，故其对于膜材的种类及数量需求量较大。

在生物制备和医药生产中，对于膜材的质量有着较高的要求。由于膜材在工作条件下，常会处于一定频率的弯折和拉伸的往复，为避免局部膜材产生疲劳、破损，影响膜材工作的稳定性，需要在膜材出厂前进行疲劳测试；

目前的疲劳测试设备大多只能够针对单一种类、大小的膜材进行疲劳测试，泛用性较低，无法满足大批量生产验证的需求。

发明内容

基于此，有必要针对现有的膜材疲劳测试设备泛用性低的问题，提供一种能够适用于不同种类、大小膜材的测试装置。

一种测试装置，用于测量膜材的机械疲劳寿命，包括基板、固定件、移动件、摆杆、连接件以及驱动组件；所述固定件设置于所述基板，所述固定件与所述移动件均能够固定所述膜材；所述移动件滑动连接于所述基板，所述摆杆转动连接于所述基板，所述连接件连接于所述摆杆及所述移动件；所述驱动组件设置于所述基板，所述驱动组件用于驱动所述摆杆平行于所述基板往复转动，所述摆杆通过所述连接件带动所述移动件相对于所述基板滑动，以改变所述移动件与所述固定件之间的距离；所述连接件可调节的连接于所述摆杆，以改变所述连接件连接于所述摆杆的位置。

上述测试装置，驱动组件带动摆杆往复摆动，通过调节连接件与摆杆之间的连接位置，能够调节连接件的往复移动距离，进而调节移动件的往复移动距离，又由于膜材能够固定于移动件以及固定件，因此通过调节移动件的往复移动距离，即可完成不同拉伸量的疲劳测试，以满足不同种类、大小膜材的往复拉伸疲劳测试需求，增加了测试装置的泛用性。

在其中一个实施例中，所述摆杆上具有多个第一安装位，所述连接件可拆卸地连接于任意一个所述第一安装位。

在其中一个实施例中，多个所述第一安装位沿所述摆杆的长度方向分布；所述移动件上沿自身长度方向具有多个第二安装位；所述第一安装位与所述第二安装位一一对应，形成多组安装位，所述连接件可拆卸地连接于任意一组安装位。

可以理解的是，将连接件连接于任意一组安装位，能够保证连接件与移动件的移动方向平行，一方面能够减少连接件调整后移动件初始位置的偏移量，另一方面能够减少对连接件的长度需求。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括电机、转盘以及滑块，所述转盘表面设置有所述滑块，所述电机能够通过所述转盘带动所述滑块以所述电机的驱动轴为中心转动；所述摆杆沿自身长度方向开设有滑槽，所述滑块滑动连接于所述滑槽，所述滑块能够在所述滑槽内滑动并带动所述摆杆摆动。

在其中一个实施例中，所述摆杆与所述基板转动连接位置的轴心，与所述电机驱动轴的轴心之间所形成的连线，与所述移动件的移动方向垂直。

可以理解的是，将上述连线与移动件的移动方向垂直设置，能够保证滑块沿移动件移动方向的分力相对较大，从而能够减少滑块转动过程中的摩擦阻力，增加驱动组件的工作效率。

在其中一个实施例中，所述固定件以及所述移动件均具有固定部，所述固定部沿对应的所述固定件或所述移动件的长度方向设置，所述固定部能够将所述膜材固定于自身的任意位置。

可以理解的是，固定部能够增加测试装置的装夹泛用性，同时能够减少对膜材开孔的精度需求。

在其中一个实施例中，所述移动件远离所述固定件的一侧设置有挡板。

可以理解的是，挡板能够避免膜材进入驱动组件从而影响驱动组件的正常运行。

在其中一个实施例中，所述固定件沿所述移动件的移动方向可调节的设置于所述基板。

可以理解的是，通过调节固定件的位置，测试装置能够用于测试不同大小的膜材，进一步增加了测试装置的泛用性。

在其中一个实施例中，所述固定件靠近所述基板一侧的表面，与所述移动件靠近所述基板一侧的表面，两者处于同一平面。

可以理解的是，两个表面处于同一平面，能够有效避免因膜材装夹所引起的折痕。

在其中一个实施例中，所述固定件靠近所述基板一侧的表面，与所述移动件靠近所述基板一侧的表面，两者与所述基板之间的间距均为10mm~50mm。

可以理解的是，10mm~50mm的间距能够保证膜材在不同的弯曲形变状态下，均不会与基板接触，也不会受到基板表面的约束。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为图1中的摆杆位于两个极限位置时驱动组件的状态示意图；

图3为图1的后视结构示意图；

图4为图1的立体结构示意图；

附图标记：10、基板；11、调节孔；20、固定件；30、移动件；31、第二安装位；32、挡板；40、摆杆；41、第一安装位；42、滑槽；50、连接件；60、驱动组件；61、电机；62、转盘；63、滑块；71、第一螺钉；72、固定部；73、第二螺钉；

1、转轴；2、第一方向；3、中心线。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。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，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

现阶段的膜材疲劳性的测试主要是针对实验室研究或只针对某一膜材，在大批量生产验证时，无法有效地满足验证地需求，例如：

公开号为CN110579415A的说明书公开了一种用于橡胶膜片的疲劳测试机，包括支架平台、底托、隔膜、压块和增压泵，支架平台表面设置有卡口，隔膜设置于卡口上方，底托与卡口连接且位于隔膜下方，隔膜与底托密封连接，底托上设置有进气孔和出气孔，增压泵通过进气管连接进气孔，出气孔连接有出气管，进气管和出气管均由控制阀控制通断，压块放置于隔膜上方，增压泵和控制阀电连接控制器。该发明只针对一种橡胶膜片进行疲劳测试，其适应性不强；

公开号为CN109297840B的说明书公开了一种脉冲电压诱发薄膜材料机械疲劳测试方法及装置，属于机械疲劳测试领域。该脉冲电压诱发薄膜材料机械疲劳测试方法是将薄膜材料附着在铌酸锂(LN)基体，用激光束单独照射LN基体，并施加脉冲电压，LN基体带动薄膜进行拉伸收缩周期变化，通过测试薄膜位移，得到机械疲劳寿命。该发明主要针对实验室研究，并不适用与大批量的生产验证。

针对上述问题，请结合图1与图2所示，本申请提供一种测试装置，用于测量膜材的机械疲劳寿命，包括基板10、固定件20、移动件30、摆杆40、连接件50以及驱动组件60；固定件20设置于基板10，固定件20与移动件30均能够固定膜材；移动件30滑动连接于基板10，摆杆40转动连接于基板10，连接件50连接于摆杆40及移动件30；驱动组件60设置于基板10，驱动组件60用于驱动摆杆40平行于基板10往复转动，摆杆40通过连接件50带动移动件30相对于基板10滑动，以改变移动件30与固定件20之间的距离；连接件50可调节的连接于摆杆40，以改变连接件50连接于摆杆40的位置。

为便于下文描述，将摆杆40与基板10转动连接位置的轴线定义为转轴1，将移动件30的移动方向定义为第一方向2；

驱动组件60能够驱动摆杆40以转轴1为中心平行于基板10往复摆动；

在摆杆40以转轴1为中心往复摆动过程中，摆杆40具有两个极限位置，两个极限位置分别为距离移动件30最近的位置以及距离移动件30最远的位置，将连接件50与移动件30的连接位置在两个极限位置时，沿第一方向2方向的间距定义为d ，间距d为摆杆40往复摆动过程中，连接件50沿第一方向2往复移动的距离；

又由于摆杆40往复摆动时，能够通过连接件50带动移动件30沿第一方向2往复移动，因此，间距d即为摆杆40往复摆动过程中，移动件30往复移动的距离。

可以理解的是，由于连接件50可调节的连接于摆杆40，当连接件50连接于摆杆40的不同位置时，从连接位置到转轴1之间的距离会发生变化，即连接位置的摆动圆心距会发生变化，因此，当连接件50连接于摆杆40的不同位置时，间距d也会相应产生变化；

从而通过调节连接件50连接于摆杆40的位置，即可调节移动件30的往复运动距离，又由于膜材分别固定于固定件20以及移动件30，因此通过调节移动件30的往复移动距离，即可完成不同拉伸量的疲劳测试，以满足不同种类、大小膜材的往复拉伸疲劳测试需求。

需要注意的是，虽然通过电机控制丝杠螺母中丝杠的转动方向以及转动时间、或其他常用驱动方式，也能实现对往复运动距离的调节，但是，此类驱动方式的调节，大多需要设计电气层面的控制，装置成本较高且使用难度较大，而本申请中，只需要进行机械层面的调节，即调节连接件50连接于摆杆40的位置，即可实现对移动件30往复距离的调节，降低了测试装置的使用难度以及后续的维护难度，增加了测试装置长时间运行时的可靠性。

此外，连接件50连接于摆杆40及移动件30，指连接件50能够相对于摆杆40转动，且能够相对于移动件30转动，以保证摆杆40在以转轴1为中心摆动，并通过连接件50带动移动件30沿第一方向2往复移动的过程中，连接件50与摆杆40、连接件50与移动件30之间，均不会发生干涉。

请参考图1所示，在一些实施例中，移动件30通过滑轨与基板10滑动连接，当然移动件30也可以通过其他常用的连接方式与基板10滑动连接，只要能够限制移动件30，使其相对于基板10仅具有沿第一方向2的移动自由度即可，本申请在此不做限定。

请参考图1所示，在一些实施例中，摆杆40上具有多个第一安装位41，连接件50可拆卸地连接于任意一个第一安装位41；

本文中的可拆卸地连接，指连接件50能够与任意一个/组安装位连接，以使得连接件50能够相对于摆杆40转动，且连接件50在需要时能够从连接位置拆卸，并连接至其他的安装位；

通过将连接件50连接于不同的第一安装位41，即可调节连接件50连接于摆杆40的位置，进而完成对移动件30往复距离的调节。

请参考图1所示，在其中一个实施例中，第一安装位41为开设于摆杆40的第一连接孔；测试装置还包括第一螺钉71，连接件50开设有通孔，第一螺钉71能够贯穿连接件50的通孔与第一连接孔螺纹连接，第一螺钉71的直径小于通孔的直径；

第一螺钉71的螺帽部分直径大于通孔的直径，以通过摆杆40以及第一螺钉71的螺帽部分限制连接件50沿垂直于基板10方向的移动，实现对连接件50的部分限位；又由于第一螺钉71的直径小于通孔直径，因此第一螺钉71不会干涉连接件50的转动，连接件50能够相对于摆杆40转动；

当需要调节连接件50的连接位置时，只需要卸下第一螺钉71与连接件50，再通过第一螺钉71将连接件50安装至其他第一连接孔位置即可，调节简单且加工成本低。

在其他一些实施例中，摆杆40上开设有腰槽，测试装置还包括调节件，调节件能够与腰槽螺纹连接，连接件50通过螺钉与调节件转动连接；

当需要调节连接件50的连接位置时，只需要改变调节件螺纹连接于腰槽的位置，即可实现对连接件50连接位置的调节；同时由于调节件螺纹连接于腰槽，调节件的连接位置能够沿腰槽的长度方向线性地进行调节，调节自由度较高。

请参考图1所示，在一些实施例中，多个第一安装位41沿摆杆40的长度方向分布；移动件30上沿自身长度方向具有多个第二安装位31；第一安装位41与第二安装位31一一对应，形成多组安装位，连接件50可拆卸地连接于任意一组安装位；

虽然仅调节连接件50与摆杆40之间的连接位置能够改变移动件30的往复运动距离，但是若仅改变连接件50与摆杆40的连接位置，而不改变连接件50与移动件30之间的连接位置，调节连接件50的连接位置后，连接件50与调节前的状态相比会存在一定倾角；

一方面，连接件50与移动件30的连接位置会沿第一方向2发生一定偏移，从而导致调节前后，移动件30的初始位置发生较大改变；

另一方面，当倾角较大时，对连接件50的长度具有一定要求，而连接件50长度过长容易在长期使用中产生变形，从而影响测试装置的正常使用。

而通过将第一安装位41与第二安装位31沿第一方向2一一对应，形成多组安装位，并将连接件50可拆卸地连接于任意一组安装位；

一方面使得连接件50在调节至不同组的安装位时，调节前后的连接件50相互平行，因此移动件30初始位置的变化量仅为各个第一安装位41之间沿第一方向2的间距，即移动件30初始位置的变化量相对较小；

另一方面，由于调节前后的连接件50始终平行于第一方向2，因此对连接件50的长度要求较低，从而能够有效延长连接件50的使用寿命。

请参考图1和图3所示，在一些实施例中，驱动组件60包括电机61、转盘62以及滑块63，转盘62表面设置有滑块63，电机61能够通过转盘62带动滑块63以电机61的驱动轴为中心转动；摆杆40沿自身长度方向开设有滑槽42，滑块63滑动连接于滑槽42，滑块63能够在滑槽42内滑动并带动摆杆40摆动。

请参考图1和图2所示，在一些实施例中，摆杆40与基板10转动连接位置的轴心，与电机61驱动轴的轴心之间所形成的连线，与移动件30的移动方向垂直。

为便于下文描述，将摆杆40与基板10转动连接位置的轴心，与电机61驱动轴的轴心之间所形成的连线定义为中心线3；

可以理解的是，相较于中心线3未与第一方向2垂直的情况，当中心线3与第一方向2垂直时，滑块63沿第一方向2对摆杆40的分力相对较大，能够有效减少滑块63转动过程中的摩擦阻力，增加驱动组件60的工作效率。

在上述实施例中，优选地，摆杆40处于极限位置时，与中心线3之间的夹角为4°；

可以理解的是，摆杆40处于极限位置时，与中心线3之间的夹角越小，滑块63转动时，沿第一方向2对摆杆40的分力越大；同时，夹角越小，相同间隔的第一安装位41之间沿第一方向2的变化量越小，即移动件30达到相同的往复距离变化量，所需的摆杆40长度越长；

因此，在综合考虑上述因素的情况下，将夹角设定为4°，能够在保证滑块63沿第一方向2对摆杆40的分力较大，驱动组件60工作效率较高同时，保证移动件30达到所需要的往复距离变化量时，所需要的摆杆40长度相对较短，使用寿命相对较长。

请参考图1所示，在一些实施例中，固定件20以及移动件30均具有固定部72，固定部72沿对应的固定件20或移动件30的长度方向设置，固定部72能够将膜材固定于自身的任意位置；

由于固定部72能够将膜材固定于自身的任意位置，因此能够用于固定不同大小、开孔方式的膜材，增加了测试装置的装夹泛用性；

同时，即使膜材开孔精度较差，导致开孔位置与标准位置存在一定偏离，也能够通过固定部72完成膜材的固定，减少了对膜材开孔的精度需求。

请参考图1所示，在一些实施例中，固定部72为开设于移动件30以及固定件20的固定槽，测试装置还包括第二螺钉73，膜材两端通常开有若干通孔，第二螺钉73能够贯穿膜材的通孔并与固定槽的内壁螺纹连接，第二螺钉73的螺帽部分直径大于膜材通孔直径，从而完成对膜材的固定；

当然，固定部72也可采用磁吸扣等常用的固定方式实现对膜材的固定，只要能够将膜材固定于固定部72的任意位置即可，本申请在此不做具体限定。

请参考图4所示，在一些实施例中，移动件30远离固定件20的一侧设置有挡板32，以阻挡膜材，避免膜材进入驱动组件60内影响驱动组件60的正常运行。

请参考图1所示，在一些实施例中，固定件20沿移动件30的移动方向可调节的设置于基板10；

在连接件50进行调节后，相应的会导致移动件30的初始位置发生一定偏移，从而使得移动件30与固定件20之间的间距发生变化，而通过沿第一方向2对固定件20进行调节，即可抵消该间距变化，避免引入变量；

此外，沿第一方向2对固定件20进行调节，能够调节移动件30与固定件20之间的初始间距，以满足不同大小膜材的测试需求，进一步增加了测试装置的泛用性。

请参考图1所示，在一些实施例中，基板10沿第一方向2开设有多个调节孔11，固定件20能够与任意调节孔11螺纹连接以实现固定。

请参考图4所示，在一些实施例中，固定件20靠近基板10一侧的表面，与移动件30靠近基板10一侧的表面，两者处于同一平面；

这里靠近基板10一侧的表面，指固定件20或移动件30用于固定膜材的一侧表面，两者处于同一平面，以使得膜材安装至固定件20以及移动件30后，膜材整体呈一平面，以避免因安装问题导致膜材出现折痕；

相较于固定件20与移动件30存在高低差的情况，将固定件20与移动件30等高设置，能够有效避免膜材安装完成后被固定件20或移动件30的棱线抵压，导致出现折痕的情况发生。

请参考图4所示，在一些实施例中，固定件20靠近基板10一侧的表面，与移动件30靠近基板10一侧的表面，两者与基板10之间的间距均为10mm~50mm；

可以理解的是，移动件30在往复移动对膜材进行测试的过程中，膜材会发生拉伸或收缩，而设置10mm~50mm的间距，能够有效保证膜材在不同的弯曲形变状态下，均不会与基板10接触，也不会受到基板10表面的约束。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种测试装置，用于测量膜材的机械疲劳寿命，其特征在于，包括基板（10）、固定件（20）、移动件（30）、摆杆（40）、连接件（50）以及驱动组件（60）；

所述固定件（20）设置于所述基板（10），所述固定件（20）与所述移动件（30）均能够固定所述膜材；

所述移动件（30）滑动连接于所述基板（10），所述摆杆（40）与所述基板（10）转动连接位置的轴线为转轴（1），所述摆杆（40）转动连接于所述基板（10），所述连接件（50）连接于所述摆杆（40）及所述移动件（30）；

所述驱动组件（60）设置于所述基板（10），所述驱动组件（60）用于驱动所述摆杆（40）平行于所述基板（10）往复转动，所述摆杆（40）通过所述连接件（50）带动所述移动件（30）相对于所述基板（10）滑动，以改变所述移动件（30）与所述固定件（20）之间的距离；

所述连接件（50）可调节地连接于所述摆杆（40），以改变所述连接件（50）连接于所述摆杆（40）的位置；

将所述摆杆（40）与所述驱动组件（60）之间的连接位置记为驱动配合处，所述连接件（50）与所述摆杆（40）的连接处位于转轴（1）与所述驱动配合处之间。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述摆杆（40）上具有多个第一安装位（41），所述连接件（50）可拆卸地连接于任意一个所述第一安装位（41）。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，多个所述第一安装位（41）沿所述摆杆（40）的长度方向分布；

所述移动件（30）上沿自身长度方向具有多个第二安装位（31）；

所述第一安装位（41）与所述第二安装位（31）一一对应，形成多组安装位，所述连接件（50）可拆卸地连接于任意一组安装位。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述驱动组件（60）包括电机（61）、转盘（62）以及滑块（63），所述转盘（62）表面设置有所述滑块（63），所述电机（61）能够通过所述转盘（62）带动所述滑块（63）以所述电机（61）的驱动轴为中心转动；

所述摆杆（40）沿自身长度方向开设有滑槽（42），所述滑块（63）滑动连接于所述滑槽（42），所述滑块（63）能够在所述滑槽（42）内滑动并带动所述摆杆（40）摆动。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述摆杆（40）与所述基板（10）转动连接位置的轴心，与所述电机（61）驱动轴的轴心之间所形成的连线，与所述移动件（30）的移动方向垂直。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述固定件（20）以及所述移动件（30）均具有固定部（72），所述固定部（72）沿对应的所述固定件（20）或所述移动件（30）的长度方向设置，所述固定部（72）能够将所述膜材固定于自身的任意位置。

7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述移动件（30）远离所述固定件（20）的一侧设置有挡板（32）。

8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述固定件（20）沿所述移动件（30）的移动方向可调节地设置于所述基板（10）。

9.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述固定件（20）靠近所述基板（10）一侧的表面，与所述移动件（30）靠近所述基板（10）一侧的表面，两者处于同一平面。

10.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述固定件（20）靠近所述基板（10）一侧的表面，与所述移动件（30）靠近所述基板（10）一侧的表面，两者与所述基板（10）之间的间距均为10mm~50mm。

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