CN214251863U - 一种卷曲测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种卷曲测试装置，属于柔性产品测试技术领域，是针对现有设备在测试不同卷曲半径需要更换卷轴和机台的不便所提出，其包括：机箱，在机箱内水平设置有安装底板，在安装底板上下分别设有伸卷机构和平移机构，所述升降机构设置在安装底板的侧面，所述夹持机构与拉力测量系统安装在升降机构上方，并将各测量值进行显示。本实用新型可在0.1～100.0N范围内设置，拉力值波动范围小于0.5N，测量精度可以达到0.1N；测试样品夹持固定端可水平移动，可绕轴承和旋转轴旋转，实现位置与角度的调节，通过三个维度的补偿，减少非卷曲过程产生的额外应力影响，提高了设备通用性、操作便捷性。

Description

一种卷曲测试装置

技术领域：

本实用新型属于柔性产品的测试技术领域，具体涉及一种卷曲测试装置。

背景技术：

柔性显示屏是由柔软的材料制成，可变形可弯曲的显示装置，其像纸一样薄，即使切掉电源，内容也不会消失，也被叫做"电子纸"。随着电子设备的快速发展，因柔性显示屏轻薄、低功耗、可弯折、可卷曲的特性，被广泛应用于便携式电子设备、笔和触摸输入等设备上。由于柔性显示屏弯曲性能的好坏将直接影响柔性显示屏的质量，通常会对柔性显示屏的卷曲特性进行测试。传统的卷曲测试采用扭矩电机模拟拉力，不能直观的反映柔性显示屏及膜材等在卷曲过程中启动、加减速、匀速卷曲和急停时实际拉力情况；在进行不同卷曲半径的测试时，需要更换卷轴和机台，给测试操作带来不方便。

发明内容：

本实用新型为克服现有卷曲测试时根据卷曲半径不同需要频繁更换卷轴和机台的缺陷，提供了一种卷曲测试装置，该装置能够对柔性显示屏或膜材料实现便捷、通用的卷曲疲劳测试，通过模拟柔性显示屏反复卷曲的过程，准确测得产品的使用寿命，提高操作的便捷性，减少频繁更换设备带来的不便。

本实用新型采用的技术方案在于：一种卷曲测试装置，包括：机箱，在机箱内水平设置有安装底板，在安装底板上下分别设有伸卷机构和平移机构，所述升降机构设置在安装底板的侧面，所述夹持机构与拉力测量系统安装在升降机构上方，

所述夹持机构与伸卷机构相对设置，用于将被测样品的两端夹持，所述夹持机构将被测样品的一端夹持固定的同时,还能对被测样品的位置及角度实现调节，所述伸卷机构在对被测试样品的另一端实现固定的同时,还能对被测样品实现卷曲或伸展运动；

所述拉力测量系统与夹持机构连接，用于对被测样品施加水平拉力；

所述升降机构，用于带动夹持机构和拉力测量系统在垂直方向实现同步升降运动，以适应不同的卷曲半径，使夹持在夹持机构与伸卷机构之间的被测样品在测试时始终处于水平状态；

所述平移机构，用于带动伸卷机构实现水平移动。

优选地，所述夹持机构包括夹持板、底座、第一直线导轨和第一轴承座，所述夹持板通过第一轴承座转动安装在底座上，所述底座通过联接块与设置在升降机构顶部的第一直线导轨滑动配合，且底座与联接块通过旋转轴实现轴向旋转连接。

优选地，所述拉力测量系统包括低摩擦气缸和拉力传感器，所述低摩擦气缸通过支座安装在升降机构的顶部，低摩擦气缸的伸出端通过拉力传感器与联接块连接。

优选地，在支座上还安装有用来限制低摩擦气缸位置的限位气缸，限位气缸与低摩擦气缸水平放置，且限位气缸活塞的伸出方向与低摩擦气缸活塞的伸出方向相同。

优选地，所述升降机构包括固定座、第一伺服电机、第一同步带轮和支撑座，所述第一伺服电机固定在固定座上，第一同步带轮安装在第一伺服电机的输出轴上，所述支撑座通过第二直线导轨滑动设置在固定座上，且滑动方向与第一伺服电机的输出轴平行，支撑座的下端通过丝杆与转轮固定，所述转轮与第一同步带轮之间套设有第一同步带，通过第一伺服电机驱动第一同步带轮，实现支撑座的升降运动。

优选地，所述平移机构包括连接框架、第二伺服电机、第二同步带轮和传动轴，在连接框架的两端分别转动安装有第二同步带轮和传动轴，且第二同步带轮通过连接轴安装在连接框架的两侧，传动轴和第二同步带轮之间分别对称套设有第二同步带；在每条第二同步带上均设有与伸卷机构固连的联接板，且联接板上设有与第二同步带啮合的齿形板，所述第二伺服电机通过驱动第二同步带轮实现两条第二同步带的同步运动。

优选地，所述伸卷机构包括平行于安装底板设置的平移底板，在安装底板上沿其长度方向开设有滑槽，所述平移底板与穿过滑槽的联接板连接，联接板带动平移底板沿设置在安装底板上的第三直线导轨实现水平滑动，在平移底板上安装有卷轴、第二轴承座、微型卡盘、第三伺服电机和第三同步带轮，所述微型卡盘通过第二轴承座转动安装在平移底板上，且微型卡盘对称设置，所述卷轴的两端分别夹持在两个微型卡盘上，且其中一个微型卡盘的背侧面与第三同步带轮固定，所述第三伺服电机的输出端与第三同步带轮通过第三同步带实现同步连接。

优选地，测试装置还包括显示控制系统，所述显示控制系统，用于控制夹持机构、拉力测量系统、升降机构、伸卷机构和平移机构，并将各测量值进行显示。

优选地，所述显示控制系统设置在机箱侧面，显示控制系统包括显示触屏、PLC控制器和拉力显示器，所述拉力显示器安装在拉力传感器的输出端，低摩擦气缸、限位气缸、第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均与PLC控制器电联。

优选地，在机箱的顶部设有防护罩。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型由PLC控制器控制平移机构、伸卷机构和升降机构的伺服电机运转，在卷轴对被测样品进行卷曲或伸展时，通过夹持板的上下移动以适用不同的卷曲半径变化，并通过夹持板在水平方向与轴向方向的转动实现对被测样品的角度及水平位置的调节，从而保证测试过程中样品始终与卷曲端面相切，避免在测试时产生额外应力，影响测试结果。

2、本实用新型通过夹持板位置控制可实现被测样品进行内卷或外卷形式的选择，通过更换不同的卷轴，可满足不同卷曲半径的测试要求，卷轴与微型卡盘通过卡装方式固定，避免了更换机台操作，提高了设备的通用性和操作的便捷性。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为夹持机构、拉力测量系统和升降机构的位置关系图；

图3为伸卷机构的结构示意图；

图4为平移机构的结构示意图；

其中：A夹持机构、B拉力测量系统、C升降机构、D伸卷机构、E平移机构、1机箱、2显示触屏、3PLC控制器、4拉力显示器、5调节阀、6电源开关、7急停按钮、8USB接口、9防护罩、10低摩擦气缸、11拉力传感器、12限位气缸、13支座、14联接块、15夹持板、16底座、17第一直线导轨、18第一轴承、19第一轴承座、20旋转轴、21固定座、22第一伺服电机、23第一同步带轮、24第一同步带、25丝杆、26支撑座、27第二直线导轨、28第二伺服电机、29第二同步带轮、30第二同步带、31传动轴、32齿形板、33联接板、34安装底板、35平移底板、36第三直线导轨、37卷轴、38第二轴承座、39第二轴承、40微型卡盘、41第三同步带轮、42第三同步带、43第三伺服电机。

具体实施方式：

如图1所示，本实用新型为一种卷曲测试装置，包括：机箱1和显示控制系统，在机箱1的顶部设有防护罩9，在机箱1内设有夹持机构A、拉力测量系统B、升降机构C、伸卷机构D和平移机构E，所述显示控制系统设置在机箱1侧面壳体上。

显示控制系统包括显示触屏2、PLC控制器3、拉力显示器4、调节阀5、电源开关6、急停按钮7和USB接口8，所述显示触屏2、调节阀5、电源开关6、急停按钮7和USB接口8均安装在壳体上表面，且拉力显示器4安装在壳体侧壁上，所述PLC控制器3安装在壳体内。通过显示触屏2设置卷曲方式内卷或外卷、卷曲速率线速率或角速率、卷曲半径、样品厚度、卷曲位移距离、卷曲测试次数，实时显示已完成测试次数、剩余次数、输出拉力值—时间曲线。所述拉力显示器4分别与显示触屏2和拉力传感器11电联，所述显示触屏2、调节阀5、电源开关6、急停按钮7和USB接口8均与PLC控制器3电联。

如图2所示，在机箱1内水平设置有安装底板34，平移机构E和伸卷机构D分别安装在安装底板34上部和下部，升降机构C安装在安装底板34的侧面，夹持机构A和拉力测量系统B安装在升降机构C的顶部。

所述夹持机构A将被测样品的一端夹持固定的同时,还能实现被测样品的位置及角度调节。所述夹持机构A包括联接块14、夹持板15、底座16、第一直线导轨17和第一轴承座19，所述夹持板15为衬胶夹持板，其两端分设有第一轴承18，所述第一轴承18分别通过第一轴承座19固定在底座16上。L型的联接块14安装在升降机构C顶部的两条第一直线导轨17上，用来承载夹持板15沿第一直线导轨17移动。底座16的中心通过旋转轴20与联接块14实现轴向旋转连接，底座16可带动夹持板15绕旋转轴20同步旋转。通过沿第一直线导轨17移动和绕第一轴承18、旋转轴20旋转，夹持板15可实现三维度调整，以适应样品卷曲运动及减少非卷曲过程产生的额外应力影响。

所述拉力测量系统B与夹持机构A连接，用于对被测样品施加水平拉力。所述拉力测量系统B包括低摩擦气缸10、拉力传感器11和限位气缸12，所述低摩擦气缸10与限位气缸12上下平行设置在同一支座13上，所述支座13安装在升降机构C的顶部。所述低摩擦气缸10的伸出端与拉力传感器11联接，拉力传感器11通过联接块14与底座16连接，所述低摩擦气缸10与调节阀5连通，通过调节阀5控制低摩擦气缸10的压力值，此压力值即为夹持板15及被测样品所受到的拉力值，在0.1～100.0N范围可以进行设置，拉力值波动范围小于0.5N；采用精度为0.1N高精度拉力传感器11测量拉力，通过拉力传感器11可以测量拉力，并将信号传输给PLC控制器3，并在显示触屏2、拉力显示器4上显示拉力值。所述限位气缸12活塞的伸出方向与低摩擦气缸10活塞的伸出方向相同，用来限制低摩擦气缸10的极限位置。

所述升降机构C位于夹持机构A和拉力测量系统B的下方，用于带动夹持机构A和拉力测量系统B在垂直方向实现同步升降运动，以适应不同的卷曲半径，使夹持在夹持机构A与伸卷机构D之间的被测样品在测试时始终处于水平状态。

所述升降机构C包括固定座21、第一伺服电机22、第一同步带轮23和支撑座26，所述第一伺服电机22固定在固定座21上，第一同步带轮23安装在第一伺服电机22的输出轴上，所述支撑座26通过第二直线导轨27滑动设置在固定座21上，且滑动方向与第一伺服电机22的输出轴平行，支撑座26与丝杆25为螺纹连接，在丝杆25的下端与转轮固定，所述转轮与第一同步带轮23之间套设有第一同步带24，通过第一伺服电机22驱动第一同步带轮23，实现支撑座26的升降运动。通过带动丝杆25的转动带动与其螺纹联接的支撑座26沿第二直线导轨27上下移动。通过调节高度适应卷曲半径变化，可使夹持板15夹持的被测样品平面与缠绕被测样品在卷曲端的最外侧始终处于水平相切的状态。

如图3所示，所述伸卷机构D与夹持机构A相对设置，所述伸卷机构D包括上下平行设置的平移底板35和安装底板34，在安装底板34上沿其长度方向开设有滑槽，所述平移底板35与穿过滑槽的联接板33连接，联接板33带动平移底板35沿设置在安装底板34上的第三直线导轨36实现水平滑动，在平移底板35上安装有卷轴37、第二轴承座38、微型卡盘40、第三伺服电机43和第三同步带轮41，所述微型卡盘40通过第二轴承39安装在第二轴承座38上，所述微型卡盘40为三爪卡盘，其对称设置在平移底板35上，所述卷轴37的两端分别夹持在两个微型卡盘40上，所述卷轴37用来将被测样品的另一端进行夹持或粘贴，在其中一个微型卡盘40的背侧面通过第二轴承39与第三同步带轮41固定，所述第三伺服电机43的输出端与第三同步带轮41通过第三同步带42实现同步连接，从而带动微型卡盘40上安装的卷轴37进行旋转运动。

如图4所示，所述平移机构E位于伸卷机构D下方，用于带动伸卷机构D实现水平移动。所述平移机构E包括连接框架、第二伺服电机28、第二同步带轮29和传动轴31，在连接框架的两端分别转动安装有第二同步带轮29和传动轴31，且第二同步带轮29通过连接轴安装在连接框架的两侧，传动轴31和第二同步带轮29之间分别对称套设有第二同步带30；在每侧第二同步带30上均设有与伸卷机构D固连的联接板33，且联接板33上设有与第二同步带30啮合的齿形板32，所述第二伺服电机28通过驱动第二同步带轮29实现两侧第二同步带30的同步运动，从而带动平移底板35沿着安装底板34上的两条第三直线导轨36随着第二同步带30进行移动。

所述低摩擦气缸10、限位气缸12、第一伺服电机22、第二伺服电机28和第三伺服电机43均与PLC控制器3电联。

工作过程和操作过程：

在实际使用时，先根据被测样品柔性显示屏或膜材的卷曲半径(0.1～100mm)选择卷轴37，通过微型卡盘40将卷轴37的两端固定，将测试样品一端夹持在夹持板15之间，被测样品的另一端以粘贴或夹持形式固定在卷轴37上，最后盖好防护罩9。

然后开启机箱1上的电源开关6，根据卷曲形式(内卷或外卷、卷轴37的半径(0.1～100mm)、材料厚度0.05～10mm设置参数，在显示触屏2上设定卷曲位移1～2000mm、弯曲线速率1～100mm/秒或卷曲角速率1～3600度/秒、测试次数1～1000000次、拉力值0.1～100N。

完成设置后并确认，通过显示触屏2启动设备，PLC控制器3根据设定拉力值控制调节阀5使低摩擦气缸10保持设定压力值，拉力值波动范围小于0.5N；PLC控制器3控制第三伺服电机43依据卷曲速率要求，通过第三同步带轮41和第三同步带42驱动一侧的第二轴承39转动，从而带动微型卡盘40上安装的卷轴37进行正、反向旋转运动，对被测试样品进行卷曲、伸展重复运动。在卷曲、伸展过程中，承载底座16的联接块14沿第一直线导轨17移动，夹持板15可绕第一轴承18旋转，底座16可以带动夹持板15绕旋转轴20旋转，通过调整夹持板15的位置及角度，消除因卷曲半径变化及操作偏差对被测样品的应力影响。

同时，PLC控制器3根据卷曲方式内或外卷测试参数要求，控制第一伺服电机22驱动第一同步带轮23及第一同步带24带动丝杆25转动，驱使与之螺纹联接的支撑座26沿第二直线导轨27移动到相应高度位置，并根据材料厚度、运行状态，实时微量调整移动、调节高度适应卷曲过程因材料厚度导致的卷曲半径变化，保持夹持板15夹持的样品平面始终与缠绕被测样品在卷轴37的最外侧始终处于水平相切的状态。

同时，PLC控制器9根据卷轴37半径、材料厚度、卷曲位移、卷曲速率参数，控制第二伺服电机28驱动第二同步带轮29，使第二同步带30运动，通过传动轴31保证两侧的第二同步带30及第二同步带轮29同步运动，采用齿形板32与联接板33一端固定，带动联接板33沿着安装底板34上的滑槽驱动平移底板35沿着第三直线导轨36同步移动，使卷轴37在起始位置与终止位置之间往返运动，控制卷曲、伸展过程中卷轴37与夹持板15之间的距离。

在机箱1上的显示触屏2显示并记录设置参数卷曲方式、测试次数、卷曲速率、卷轴半径、拉力值、已完成次数、剩余次数及实验完成还需要的剩余时间，并可以显示拉力值-时间曲线。在夹持板15上方的机箱1侧面安装有拉力显示器4，测试过程中用防护罩8隔离测试工位，通过防护罩8可以观察测试情况及拉力显示器4上拉力数值，也可以在任意时刻按下显示触屏2上的暂停按键，暂停设备，在静止状态观察。测试过程中，如发生故障或紧急情况，可按下急停按钮7，PLC控制器9将启动急停模式，并发出报警信号，待操作人员处理完毕并在显示触屏2上进行确认复位操作后，方可重新运行设备，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，显示触屏2会发出提示，通知操作人员，测试数据可以通过USB接口8进行拷贝备份。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种卷曲测试装置，包括：机箱(1)，其特征在于，在机箱(1)内水平设置有安装底板(34)，在安装底板(34)上下分别设有伸卷机构(D)和平移机构(E)，升降机构(C)设置在安装底板(34)的侧面，夹持机构(A)与拉力测量系统(B)安装在升降机构(C)上方；

所述夹持机构(A)与伸卷机构(D)相对设置，用于将被测样品的两端夹持，所述夹持机构(A)将被测样品的一端夹持固定的同时,还能对被测样品的位置及角度实现调节，所述伸卷机构(D)在对被测试样品的另一端实现固定的同时,还能对被测样品实现卷曲或伸展运动；

所述拉力测量系统(B)与夹持机构(A)连接，用于对被测样品施加水平拉力；

所述升降机构(C)，用于带动夹持机构(A)和拉力测量系统(B)在垂直方向实现同步升降运动，以适应不同的卷曲半径，使夹持在夹持机构(A)与伸卷机构(D)之间的被测样品在测试时始终处于水平状态；

所述平移机构(E)，用于带动伸卷机构(D)实现水平移动。

2.如权利要求1所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：所述夹持机构(A)包括夹持板(15)、底座(16)、第一直线导轨(17)和第一轴承座(19)，所述夹持板(15)通过第一轴承座(19)转动安装在底座(16)上，所述底座(16)通过联接块(14)与设置在升降机构(C)顶部的第一直线导轨(17)滑动配合，且底座(16)与联接块(14)通过旋转轴(20)实现轴向旋转连接。

3.如权利要求1或2所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：所述拉力测量系统(B)包括低摩擦气缸(10)和拉力传感器(11)，所述低摩擦气缸(10)通过支座(13)安装在升降机构(C)的顶部，低摩擦气缸(10)的伸出端通过拉力传感器(11)与联接块(14)连接。

4.如权利要求3所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：在支座(13)上还安装有用来限制低摩擦气缸(10)位置的限位气缸(12)，限位气缸(12)与低摩擦气缸(10)水平放置，且限位气缸(12)活塞的伸出方向与低摩擦气缸(10)活塞的伸出方向相同。

5.如权利要求4所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：所述升降机构(C)包括固定座(21)、第一伺服电机(22)、第一同步带轮(23)和支撑座(26)，所述第一伺服电机(22)固定在固定座(21)上，第一同步带轮(23)安装在第一伺服电机(22)的输出轴上，所述支撑座(26)通过第二直线导轨(27)滑动设置在固定座(21)上，且滑动方向与第一伺服电机(22)的输出轴平行，支撑座(26)的下端通过丝杆(25)与转轮固定，所述转轮与第一同步带轮(23)之间套设有第一同步带(24)，通过第一伺服电机(22)驱动第一同步带轮(23)，实现支撑座(26)的升降运动。

6.如权利要求5所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：所述平移机构(E)包括连接框架、第二伺服电机(28)、第二同步带轮(29)和传动轴(31)，在连接框架的两端分别转动安装有第二同步带轮(29)和传动轴(31)，且第二同步带轮(29)通过连接轴安装在连接框架的两侧，传动轴(31)和第二同步带轮(29)之间分别对称套设有第二同步带(30)；在每条第二同步带(30)上均设有与伸卷机构(D)固连的联接板(33)，且联接板(33)上设有与第二同步带(30)啮合的齿形板(32)，所述第二伺服电机(28)通过驱动第二同步带轮(29)实现两条第二同步带(30)的同步运动。

7.如权利要求6所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：所述伸卷机构(D)包括平行于安装底板(34)设置的平移底板(35)，在安装底板(34)上沿其长度方向开设有滑槽，所述平移底板(35)与穿过滑槽的联接板(33)连接，联接板(33)带动平移底板(35)沿设置在安装底板(34)上的第三直线导轨(36)实现水平滑动，在平移底板(35)上安装有卷轴(37)、第二轴承座(38)、微型卡盘(40)、第三伺服电机(43)和第三同步带轮(41)，所述微型卡盘(40)通过第二轴承座(38)转动安装在平移底板(35)上，且微型卡盘(40)对称设置，所述卷轴(37)的两端分别夹持在两个微型卡盘(40)上，且其中一个微型卡盘(40)的背侧面与第三同步带轮(41)固定，所述第三伺服电机(43)的输出端与第三同步带轮(41)通过第三同步带(42)实现同步连接。

8.如权利要求7所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：测试装置还包括显示控制系统，所述显示控制系统，用于控制夹持机构(A)、拉力测量系统(B)、升降机构(C)、伸卷机构(D)和平移机构(E)，并将各测量值进行显示。

9.如权利要求8所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：所述显示控制系统设置在机箱(1)侧面，显示控制系统包括显示触屏(2)、PLC控制器(3)和拉力显示器(4)，所述拉力显示器(4)安装在拉力传感器(11)的输出端，低摩擦气缸(10)、限位气缸(12)、第一伺服电机(22)、第二伺服电机(28)和第三伺服电机(43)均与PLC控制器(3)电联。

10.如权利要求1或2所述的一种卷曲测试装置，其特征在于：在机箱(1)的顶部设有防护罩(9)。

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