TWI546531B - 拉拔力測試機構及拉拔力測試方法 - Google Patents

Description

拉拔力測試機構及拉拔力測試方法

本發明涉及一種拉拔力測試機構及拉拔力測試方法。

隨著技術的發展，排線與排線、主板與排線的鏈結不再局限於採用連接器接頭鏈結，現有大量排線與排線、主板與排線的鏈結採用熱熔焊接、ACF焊接、超聲波焊接等焊接方法來鏈結成一體。而上述採用焊接方法的鏈結需要有一個可靠的機構去驗證其鏈結為一體後的可靠性，即拉拔力測試機構。目前市場上有簡易的指針式拉力測試計，待測物的一端掛在指針式拉力測試計上，測試者手動拉拔待測物的另一端對其施加拉力，如此施力方向及施力速度由測試者控制，導致測試結果存在偏差，測試過程不易控制，測試結果重複性差。市場上也有很好的拉拔力測試設備，然而其通過複雜的機械結構設計來滿足，這導致了拉拔力測試機構零件繁多，使得設備成本上升。

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種結構簡單且能滿足拉拔力可靠性測試需求的拉拔力測試機構。

本發明還提供一種操作簡便的拉拔力測試方法。

一種拉拔力測試機構，其包括外殼、控制系統、驅動與傳動裝置、荷重裝置和物料夾緊裝置，該外殼包括一測試平臺，該驅動與傳動裝置用於帶動荷重裝置在垂直測試平臺的方向上往復移動，該控制系統用來供測試人員輸入控制信號，並控制驅動與傳動裝置與荷重裝置運作，該物料夾緊裝置設置在測試平臺上，該物料夾緊裝置包括定位裝置和夾具，該定位裝置調整夾具的位置使得夾具正對荷重裝置，待測產品的兩部分分別定位在荷重裝置和物料夾緊裝置的夾具上，在荷重裝置在垂直測試平臺的方向上往復移動時，該待測產品的兩部分在垂直測試平臺的方向上產生待測的拉拔力，該荷重裝置測量該拉拔力並將該測量結果回饋至控制系統顯示出來。

一種拉拔力測試方法，其包括以下步驟：提供一拉拔力測試機構，其包括外殼、控制系統、驅動與傳動裝置、荷重裝置和物料夾緊裝置，該外殼包括一測試平臺，該物料夾緊裝置設置在測試平臺上，該物料夾緊裝置包括定位裝置和夾具，該定位裝置調整夾具的位置，該驅動與傳動裝置用於帶動荷重裝置在垂直測試平臺的方向上往復移動，該控制系統用來供測試人員輸入控制信號，並控制驅動與傳動裝置與荷重裝置運作；提供待測產品，將待測產品的一部分定位在物料夾緊裝置，將待測產品的另一部分定位在荷重裝置，調整定位裝置以使得定位在夾具的待測產品正對荷重裝置；藉由控制系統輸入控制信號並控制驅動與傳動裝置帶動荷重裝置沿垂直測試平臺的方向往復移動產生待測的拉拔力；該荷重裝置測量該拉拔力並將該測量結果回饋至控制系統顯示出來。

與先前技術相比較，本案的拉拔力測試機構藉由物料夾緊裝置的定位裝置調整待測產品在測試平臺的位置，從而可保證待測產品的拉力方向，即拉力方向在垂直測試平臺的方向上，本案通過驅動與傳動裝置來驅動荷重裝置往復移動，因此施力速度可控，從而保證測試結果的準確性。且本案通過上述簡單的結構，來控制拉拔力的施力方向和施力速度，從而實現拉拔力的測試，簡化了拉拔力測試機構，從而控制設備成本。

請參閱圖1與圖2，圖1是本發明的拉拔力測試機構的一較佳實施例的立體示意圖。圖2是圖1所示的拉拔力測試機構的內部結構的立體示意圖。該拉拔力測試機構1用以驗證採用焊接方法鏈結為一體的待測產品的可靠性，例如，採用焊接方法鏈結為一體的排線與排線、主板與排線之間的可靠性。本實施方式以排線與主板的焊接為例進行說明，其中，該待測排線採用焊接方法將其一端焊接至待測主板上。

該拉拔力測試機構1包括外殼10、控制系統11、驅動與傳動裝置13、荷重裝置15和物料夾緊裝置18。

該外殼10包括立架102及抵靠在立架102前方的控制臺105，該控制臺105與該立架102相互垂直大致呈L形。該控制臺105包括一水準設置的測試平臺106以及一與該測試平臺106相連且遠離該立架102一側設置的連接板108。該測試平臺106鄰近該立架102一側界定一缺口109。該立架102頂端對應缺口109處水準延伸出一平行測試平臺106的突板103，且該立架102表面對應缺口109處還設置有垂直測試平臺106沿第一方向(Z軸)延伸的軌道104。

該控制系統11包括控制按鈕110、顯示面板116以及可編程邏輯控制器118。該控制系統11收容在該控制臺105內，且該控制系統11的控制按鈕110和顯示面板116通過控制臺105的連接板108上設置的視窗顯露在外以方便測試者對控制按鈕110的操作和顯示面板116資料的讀取。測試者通過對控制按鈕110的操作輸入控制信號，可編程邏輯控制器118接受控制信號後控制該驅動與傳動裝置13運作。

該驅動與傳動裝置13包括用於提供動力的伺服電機131、設置於伺服電機131輸出軸的扭力控制器132、聯軸器133、絲桿134、套設在絲桿上的滑塊136以及與滑塊136相連且垂直絲桿134設置的轉接臂138。該絲桿134與滑塊136以螺紋配合。該伺服電機131、扭力控制器132以及聯軸器133收容在控制臺105內。該絲桿134平行Z軸設置，其一端位於控制臺105的測試平臺106的缺口109內並藉由聯軸器133與扭力控制器132同軸相連，另一端可轉動的固定於立架102的突板103的軸孔內。該控制系統11可控制伺服電機131正轉或反轉，伺服電機131的正轉或反轉驅動絲桿134的正轉或反轉，從而推動滑塊136沿絲桿134作往復移動。該套設在絲桿134外表面的滑塊136在鄰近立架一側設置有與立架102的軌道104匹配的結構，在滑塊136沿絲桿134往復移動的同時，該滑塊136沿軌道104往復移動。該轉接臂138固定在該滑塊136上並隨該滑塊136往復移動。該轉接臂138沿與第一方向垂直的第二方向(Y軸)延伸至控制臺105的測試平臺106上方。

請一併參閱圖3至圖4，圖3是圖1所示的荷重裝置15由一視角觀看的立體示意圖，圖4是圖3所示的荷重裝置15從另一視角觀看的立體示意圖。該荷重裝置15固定在該轉接臂138末端，並隨該轉接臂138沿Z軸方嚮往復移動。該荷重裝置15包括用於測量待測產品所承受的拉拔力的荷重感應器151以及可拆卸的安裝在荷重感應器151上的拉拔夾緊裝置156。該拉拔夾緊裝置156包括用來夾緊待測產品的夾嘴158。該荷重感應器151包括應變片152及感應器153。在拉拔力作用下應變片152會發生形變導致其電阻變化，感應器153根據電阻的變化產生相應的電流波動，並將此線性波動輸出至可編程邏輯控制器118，且該線性波動通過轉換類比信號為數位信號，並由顯示面板116顯示出來。該拉拔夾緊裝置156吊掛在荷重感應器151的應變片152上。

請一併參閱圖5至圖7，圖5是圖1所示的物料夾緊裝置18的立體分解示意圖，圖6是組裝後的物料夾緊裝置18的第一使用狀態示意圖，圖7是組裝後的物料夾緊裝置18的第二使用狀態示意圖。該物料夾緊裝置18固定在控制臺105的測試平臺106上，用以定位待測產品，使得待測產品正對拉拔夾緊裝置156的夾嘴158。本實施方式中，該物料夾緊裝置18包括定位裝置181和設置在定位裝置181上的夾具188。該定位裝置181用於調整夾具188在測試平臺106上的位置，該夾具188用以固定待測產品。該定位裝置181包括平行測試平臺106設置的第一定位板182、第二定位板184以及夾具平臺186。該第一定位板182固定在控制臺105的測試平臺106上，該第一定位板182上設置有一沿第三方向(X軸)延伸的第一滑軌183。該第二定位板184設置在第一定位板182上且可沿該第一滑軌183往復移動，且該第二定位板184上設置有一沿Y軸延伸的第二滑軌185，該夾具平臺186設置在該第二定位板184上且可沿該第二滑軌185往復移動。

該夾具188包括本體1880、杠桿1881、彈性件1882、壓板1883及螺母1884。

該本體1880包括固定板1888及二垂直固定板1888延伸的夾板1885。每一夾板1885上設置一軸孔189以使得杠桿1881穿過並可轉動的固定在二夾板1885之間。該固定板1888在杠桿1881的兩側分別設置有定位孔1886和收容孔1889。

該壓板1883的一端設置定位孔1886，該定位孔1886沿Z軸方向延伸，其另一端底部延伸出二相對的壓塊1887作為壓嘴，且壓板1883的側壁設置軸孔189以使得杠桿1881穿過。

該杠桿1881貫穿二夾板1885及壓板1883側壁的軸孔189將壓板1883限位在二夾板1885之間，使得該壓板1883可繞該杠桿1881旋轉，該壓板1883的定位孔1886和壓嘴分別位於該杠桿1881兩側。

該彈性件1882一端收容于該收容孔1889內並抵接該固定板1888，另一端抵接該壓板1883。

該螺母1884穿過壓板1883的定位孔1886後螺入並固定在該固定板1888的定位孔1886內，以固定壓板1883。該螺母1884與壓板1883、固定板1888的定位孔1886以螺紋配合，轉動螺母1884使得位於螺母1884一側的壓板1883的一端沿Z軸往復移動，當位於螺母1884一側的壓板1883的一端沿Z軸往復移動時，壓板1883繞杠桿1881旋轉，因而壓板1883位於杠桿1881另一端的壓嘴也沿Z軸往復移動，該壓嘴遠離固定板1888移動或靠近固定板1888移動，該壓嘴與固定板1888配合使得夾具188而處於閉合狀態或張開狀態，從而將待測產品夾置在夾具188內。

採用該拉拔力測試機構1測試待測產品排線與主板焊接的可靠性時，旋轉該物料夾緊裝置18的夾具188的螺母1884使得螺母1884一側的壓板1883沿Z軸向靠近固定板1888的方向移動，而壓板1883的壓嘴在杠桿1881的作用下向遠離固定板1888的方向移動，從而使得夾具188處於圖6所示的張開狀態，此時將待測產品焊接為一體的主板與排線放置在夾具188的壓板1883與固定板1888之間，且主板與排線的焊接部位對應位於壓嘴的二壓塊1887之間的空隙處，排線未焊接至主板部分123由二壓塊1887之間的空隙伸出。通過反向旋轉螺母1884使得螺母1884一側的壓板1883沿Z軸向遠離固定板1888的方向移動，而壓板1883的壓嘴在杠桿的作用下向靠近固定板1888的方向移動，從而使得夾具188處於閉合狀態，將待測產品的主板固定在夾具188上。再通過物料夾緊裝置18的定位裝置181來調整夾具188在測試平臺106的位置，使得固定在夾具188的待測產品正對拉拔夾緊裝置156。即移動定位裝置181的第一定位板182和第二定位板184來調整夾具188在Ｘ軸及Ｙ軸的位置，使得夾具188位於拉拔夾緊裝置156的下方。再將待測產品的排線未焊接至主板部分123由夾具188的二壓塊1887之間的空隙處拉出夾置在拉拔夾緊裝置156的夾嘴158內夾緊。

待測產品的主板和排線分別被固定於物料夾緊裝置18和拉拔夾緊裝置156後，可通過控制臺105的控制按鈕110輸入控制信號，來控制伺服電機131的旋轉，並藉由絲桿134和滑塊136的配合將回轉運動轉化為沿Z軸的直線運動，且滑塊136帶動荷重裝置15沿Z軸往復移動，從而使得拉拔夾緊裝置156沿Z軸上下升降，在待測產品的主板和排線之間產生測試的拉力。

若需測試將排線拉至脫離主板時的拉力時，可通過控制臺105的控制按鈕110來控制荷重裝置15的拉拔夾緊裝置156上升，此時，待測產品的主板和排線之間的拉力逐漸增加，當拉力增加至一數值時，可使得排線脫離主板，此時可記錄將排線拉至脫離主板時的拉力值。若需測試待測產品焊接的可靠性是否符合標準時，可通過控制臺105的控制按鈕110來控制荷重裝置15的拉拔夾緊裝置156上升，在待測產品的拉力增加至測試標準時，待測產品的焊接仍未有被拉脫的現象，則待測產品的焊接可靠。

在拉拔力測試過程中，若拉拔夾緊裝置156上升至導致測試的拉力達到荷重感應器151的荷重上限時，此時，扭力控制器132自轉，扭力控制器132停止帶動絲桿134轉動，拉拔夾緊裝置156停止上升，拉力不再增加。若要解除扭力控制器132的自轉狀態，可以卸載拉拔夾緊裝置156，釋放荷重感應器151的負載或者通過控制臺105的控制按鈕110控制拉拔夾緊裝置156下降，將測試的拉力降至荷重感應器151的荷重範圍以內。本案的拉拔力測試機構1可根據測試的需要，更換具有不同測試範圍的荷重感應器151。

本案的拉拔力測試機構1藉由物料夾緊裝置18的定位裝置181調整待測產品在測試平臺106的位置，從而可保證待測產品的拉力方向，即拉力方向在垂直測試平臺106的方向上。且本案通過驅動與傳動裝置13可控制拉拔力的施力速度，從而保證測試結果的準確性。且本案通過上述簡單的結構，來控制拉拔力的施力方向和施力速度，從而實現拉拔力的測試，簡化了拉拔力測試機構，從而控制設備成本。

當然，本發明並不局限於上述公開的較佳實施例，例如，本案的定位裝置181僅包括一個定位板和一個夾具平臺，定位裝置181的第一滑軌直接設置在測試平臺106上，該定位板可沿該第一滑軌往復移動，該第二滑軌設置在該定位板上，該夾具平臺可沿該第二滑軌移動。該立架上也可以不設置軌道，該滑塊僅沿該絲桿往復移動即可。該驅動與傳動裝置也可以不設置轉接臂，僅改變該滑塊的形狀即可，該滑塊將該荷重裝置延伸至測試平臺106的上方即可。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在援依本案創作精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

1．．．拉拔力測試機構

10．．．外殼

102．．．立架

105．．．控制臺

103．．．突板

104．．．軌道

106．．．測試平臺

108．．．連接板

109．．．缺口

11．．．控制系統

110．．．控制按鈕

116．．．顯示面板

118．．．可編程邏輯控制器

123．．．排線未焊接至主板部分

13．．．驅動與傳動裝置

131．．．伺服電機

132．．．扭力控制器

133．．．聯軸器

134．．．絲桿

136．．．滑塊

138．．．轉接臂

15．．．荷重裝置

151．．．荷重感應器

152．．．應變片

153．．．感應器

156．．．拉拔夾緊裝置

158．．．夾嘴

18．．．物料夾緊裝置

181．．．定位裝置

182．．．第一定位板

183．．．第一滑軌

184．．．第二定位板

185．．．第二滑軌

186．．．夾具平臺

188．．．夾具

1880．．．本體

1881．．．杠桿

1882．．．彈性件

1883．．．壓板

1884．．．螺母

1885．．．夾板

1886．．．定位孔

1887．．．壓塊

1888．．．固定板

1889．．．收容孔

189．．．軸孔

圖1是本發明的拉拔力測試機構的一較佳實施例的立體示意圖。

圖2是圖1所示的拉拔力測試機構的內部結構的立體示意圖。

圖3是圖1所示的荷重裝置由一視角觀看的立體示意圖。

圖4是圖3所示的荷重裝置從另一視角觀看的立體示意圖。

圖5是圖1所示的物料夾緊裝置的立體分解示意圖。

圖6是圖5中組裝後的物料夾緊裝置的夾具處於未夾緊狀態的第一使用狀態示意圖。

圖7是圖5中組裝後的物料夾緊裝置將待測產品夾緊在夾具內的第二使用狀態示意圖。

1．．．拉拔力測試機構

10．．．外殼

102．．．立架

105．．．控制臺

103．．．突板

104．．．軌道

106．．．測試平臺

108．．．連接板

109．．．缺口

11．．．控制系統

13．．．驅動與傳動裝置

15．．．荷重裝置

18．．．物料夾緊裝置

Claims (10)

1. 一種拉拔力測試機構，其包括外殼、控制系統、驅動與傳動裝置、荷重裝置和物料夾緊裝置，該外殼包括一測試平臺，該驅動與傳動裝置用於帶動荷重裝置在垂直測試平臺的方向上往復移動，該控制系統用來供測試人員輸入控制信號，並控制驅動與傳動裝置與荷重裝置運作，該物料夾緊裝置設置在測試平臺上，該物料夾緊裝置包括定位裝置和夾具，該定位裝置調整夾具的位置使得夾具正對荷重裝置，待測產品的兩部分分別定位在荷重裝置和物料夾緊裝置的夾具上，荷重裝置在垂直測試平臺的方向上往復移動時，該待測產品的兩部分在垂直測試平臺的方向上產生待測的拉拔力，該荷重裝置測量該拉拔力並將該測量結果回饋至控制系統顯示出來。
2. 如申請專利範圍第1項所述之拉拔力測試機構，其中，該荷重裝置包括荷重感應器和拉拔夾緊裝置，該荷重感應器用於測量待測的拉拔力，該拉拔夾緊裝置用於定位待測產品，該荷重感應器包括應變片和感應器，在拉拔力作用下應變片會發生形變導致其電阻變化，該感應器根據電阻變化產生相應的電流波動，並將此線性波動輸出至控制系統，控制系統對應顯示拉拔力的具體數值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之拉拔力測試機構，其中，該控制系統包括控制按鈕、顯示面板以及可編程邏輯控制器，測試人員通過對控制按鈕輸入控制信號，可編程邏輯控制器接收控制信號後控制該驅動與傳動裝置運作。
4. 如申請專利範圍第3項所述之拉拔力測試機構，其中，該驅動與傳動裝置包括伺服電機、絲桿和滑塊，該絲桿沿垂直測試台的方向延伸，該伺服電機驅動絲桿轉動，該絲桿和滑塊以螺紋配合，在伺服電機驅動絲桿轉動時，滑塊可沿該絲桿往復移動，該荷重裝置隨該滑塊在垂直測試平臺的方向上往復移動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之拉拔力測試機構，其中，該驅動與傳動裝置還包括一固定在滑塊上且垂直絲桿方向延伸的轉接臂和一平行絲桿設置的滑軌，該荷重裝置固定在該轉接臂上並藉由轉接臂位於測試平臺上方。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述之拉拔力測試機構，其中，該驅動與傳動裝置還包括一設置在伺服電機及絲桿之間的扭力控制器，該伺服電機驅動扭力控制器帶動絲桿轉動，當測試的拉力增加至荷重感應器的測量上限時，該扭力控制器自傳，停止帶動絲桿轉動，該絲桿與滑塊停止運動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之拉拔力測試機構，其中，該待測產品包括第一元件和第二元件，該第一元件固定在物料夾緊裝置的夾具內，該第二元件的一端焊接至第一元件，該第二元件另一端固定在該拉拔夾緊裝置上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之拉拔力測試機構，其中，該定位裝置包括相互平行設置的第一定位板、第二定位板以及夾具平臺，該第一定位板固定在測試平臺上，該夾具固定在該夾具平臺上，該第一定位板上設置有一沿第一方向延伸的第一滑軌，該第二定位板設置在第一定位板上且可沿該第一滑軌往復移動，且該第二定位板上設置有一沿第二方向延伸的第二滑軌，該第二方向垂直第一方向，該夾具平臺設置在該第二定位板上且可沿該第二滑軌往復移動。
9. 如申請專利範圍第8項所述之拉拔力測試機構，其中，該夾具包括本體、杠桿、彈性件、壓板及螺母，壓板側壁設有軸孔，該本體包括固定板及二垂直固定板延伸的夾板，每一夾板設置一軸孔，該杠桿貫穿二夾板及壓板側壁的軸孔將壓板可轉動地限位在二夾板之間，該壓板的一端通過螺母定位於固定板，該壓板另一端延伸出二相對設置的壓塊作為壓嘴，該彈性件一端抵接該固定板，一端抵接該壓板，正反轉動螺母使得壓板的壓嘴在垂直固定板的方向上往復移動，該壓嘴與固定板配合使得夾具處於閉合狀態或張開狀態，從而將待測產品固定在夾具內。
10. 一種拉拔力測試方法，其包括以下步驟：提供一拉拔力測試機構，其包括外殼、控制系統、驅動與傳動裝置、荷重裝置和物料夾緊裝置，該外殼包括一測試平臺，該物料夾緊裝置設置在測試平臺上，該物料夾緊裝置包括定位裝置和夾具，該定位裝置調整夾具的位置，該驅動與傳動裝置用於帶動荷重裝置在垂直測試平臺的方向上往復移動，該控制系統用來供測試人員輸入控制信號，並控制驅動與傳動裝置與荷重裝置運作；提供待測產品，將待測產品的一部分定位在物料夾緊裝置，將待測產品的另一部分定位在荷重裝置，調整定位裝置以使得定位在夾具的待測產品正對荷重裝置；藉由控制系統輸入控制信號並控制驅動與傳動裝置帶動荷重裝置沿垂直測試平臺的方向往復移動產生待測的拉拔力；該荷重裝置測量該拉拔力並將該測量結果回饋至控制系統顯示出來。