敲击测试用敲击头及敲击测试装置的制作方法

本发明涉及产品测试设备领域，特别涉及按键类产品的敲击测试设备。

背景技术：

某些产品如电脑键盘、手机按键或其它电气设备的按键，需要进行敲击测试，以测试按键的有效性、使用寿命等技术参数，现有技术中，使用驱动机构驱动一个敲击头来反复敲击产品的按键，由于敲击头和驱动机构是硬性固定连接，因此敲击力度(敲击动能)大小由驱动机构决定，不论采用伺服电机、气动装置、液压装置还是电磁装置，调整其敲击力度都比较复杂，需要复杂的计算和结构调整，由于驱动机构本身的特性限定，它会由于部件松动、老化、电流电压波动、气压液压波动而变化，因此敲击力度的稳定性和可控性较差。

对此，本发明人提出了一种砝码敲击头装置，公开了一种敲击测试用敲击头及其敲击测试装置，包括：敲击砝码和驱动组件，驱动组件和敲击砝码之间是活动连接或柔性连接，它们之间没有能量传递，当驱动组件不动时，敲击砝码静止不动，当驱动组件启动时，敲击砝码被释放，在其自身重量的作用下自由下落，并敲击被测试的产品，在这个过程中，驱动组件与敲击砝码之间没有能量传递，驱动组件的动能没有传递到敲击砝码上，被测试物体上承受的动能由敲击砝码的质量，以及被测试物体表面与敲击砝码下端之间的距离决定，这两项参数都非常好控制和调整，因此获得恒定的敲击力变得简单容易，并且可靠。敲击结束后，驱动组件带动敲击砝码返回初始位置，准备下一次敲击，如此循环，完成全部测试工作。由于敲击动力由电磁线圈提供，其存在噪音较大、电磁线圈性能不稳定等问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种敲击力恒定，噪音低、简单可靠的敲击测试设备。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种敲击测试用敲击头，包括：

敲击砝码和驱动组件，所述敲击砝码与所述驱动组件活动连接，所

述驱动组件带动所述敲击砝码往复运动，所述敲击砝码以敲击砝码本身重量及其下降速度产生的敲击动能对被敲击测试的物体进行敲击测试；

所述敲击砝码包括：

砝码组件，安装于支撑部件上，当支撑部件不动时，所述砝码组件保持不动，当支撑部件向下运动时，支撑部件不向砝码组件提供动力，砝码组件受本身重力的作用以与支撑部件同样的速度向下运动或以重力加速度的加速度从静止向下加速运动，当砝码组件的下端接触到被测试物品，并直到砝码组件速度为零时，支撑部件依然继续向下运动一段距离，使得砝码组件敲击被测物体的动能仅与它自身的速度和重量有关；

所述驱动组件包括支撑部件、电机、与电机传动连接的凸轮，所述电机带动凸轮旋转，所述凸轮带动所述支撑部件上下往复运动。

通过电机带动凸轮旋转，再通过凸轮使得支撑部件上下往复运动，当支撑部件不动时，所述砝码组件保持不动，当支撑部件向下运动时，支撑部件不向砝码组件提供动力，砝码组件受本身重力的作用以与支撑部件同样的速度向下运动或以重力加速度的加速度从静止向下加速运动，当砝码组件的下端接触到被测试物品，并直到砝码组件速度为零时，支撑部件依然继续向下运动一段距离，使得砝码组件敲击被测物体的动能仅与它自身的速度和重量有关；由电机凸轮传动系统代替原来的电磁线圈驱动系统，使得整个系统的噪声大幅减少、系统震动降低、一致性、可靠性提高。

进一步的，所述凸轮工作面投影曲线分为以下4段：对应0-50°，砝码组件在初始位置不动，对应50-230°，凸轮带动砝码组件匀速向下运动，在230°时，砝码组件开始接触到被测试物体，达到最大行程，如有缓冲装置，则速度逐步下降，直到缓冲行程耗尽，发生敲击，速度降为零，如无缓冲装置，则在230°时发出敲击，速度降为零，230°到270°区间，砝码组件位于最下方，270°到360°，凸轮带动砝码组件快速向上返回，直到初始位置，速度降为零。

进一步的，所述凸轮为一个转轴设于偏离圆心位置一个圆盘，所述转轴与电机传动连接，所述圆盘远离电机的一面上设置有一个环形凹槽，所述支撑部件包括：

直线导轨，用于悬挂支架并限制其只能做上下垂直的往复运动；

支架，滑动悬挂安装于所述直线导轨上，并可沿直线导轨做上下垂直往复运动；

凸轮随动器，安装于支架上，并滑动匹配嵌设于所述环形凹槽中，跟随凸轮的旋转，受环形凹槽及直线导轨的限制作用，做上下垂直往复运动，并带动支架一起运动。

进一步，所述凸轮跟随器上装设有滚轴，所述滚轴与所述环形凹槽工作面接触以减少摩擦阻力及磨损。

进一步的，另一种技术方案是，所述凸轮的投影包络线为一个线上各点到转轴的距离均不相同或部分不同的圆滑封闭曲线，或所述凸轮为一个转轴设于偏离圆心位置的圆盘，所述转轴与电机传动连接；

所述支撑部件包括：

直线导轨，用于悬挂支架并限制其只能做上下垂直的往复运动；

支架，滑动悬挂安装于所述直线导轨上，并可沿直线导轨做上下垂直往复运动；

复位组件，安装于直线导轨与支架之间，当外力驱动支架向下运动时，复位组件储蓄能量，当外力消失时，复位组件释放能量，使得支架向初始位置运动；

凸轮随动器，安装于支架上，并靠设于所述凸轮下方，当凸轮旋 转时，受凸轮旋转时对它的作用及直线导轨的限制作用，以及复位组件的作用，做上下垂直往复运动，并带动支架一起运动。

进一步的，所述凸轮随动器与凸轮接触处设有滚轴，所述滚轴与所述凸轮工作面接触以减少摩擦阻力及磨损。

进一步的，所述砝码组件包括砝码、压力传感器和敲击头，所述砝码、压力传感器和敲击头从上到下依次固定连接或可拆卸连接；压力传感器用于测量当砝码组件与被测试物体接触时相互之间的冲击力，所述砝码组件自由的放置在所述支撑部件上并可自由上下滑动；所述敲击头包括敲击头本体和缓冲部件，所述缓冲部件包括：

缓冲头，设于敲击本体的下端，并可上下伸缩；

弹性组件，设于敲击头本体和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

进一步的，所述敲击砝码自由端设有一腔体，所述缓冲头滑动套设于所述腔体中，所述弹性组件，设于敲击砝码和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

本发明还提供一种敲击测试装置，包括至少一个所述的敲击测试用敲击头。

进一步的，所述敲击测试尺寸还包括机架、工作台、减震装置，所述工作台通过减震装置安装于所述机架上，所述敲击测试用敲击头安装于机架上并位于所述工作台的上方。

进一步的，所述减震装置为空气悬挂减震装置、弹簧减震装置、或柔性材料支撑减震装置。

进一步的，所述敲击测试装置的工作台包括分别设置于左右的第一工位和第二工位两个工位，所述机架在位于工作台的上方设有水平导轨，所述敲击测试用敲击头安装于所述水平导轨上并可左右水平往复滑动，以便可以分别敲击测试放置于第一工位和第二工位上的被测试产品。

进一步的，所述砝码组件包括至少一个单位砝码组件，所述单位砝码组件可拆卸。

本方案可以通过调整单位砝码组件的数量，来方便的调整整个敲击砝码的重量，从而方便的调整敲击力，提高设备的使用方便度和通用性。

进一步的，所述敲击砝码的自由端即敲击被敲击测试的物体的一端设有缓冲部件。

缓冲部件可以使用橡胶、柔性高分子材料、皮革等材质制备，主要保护被测试物体表面不被敲击刮花和损坏。

进一步的，所述缓冲部件包括：

缓冲头，设于敲击砝码的自由端，并可上下伸缩；

弹性组件，设于敲击砝码和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

进一步的，所述敲击砝码自由端设有一腔体，所述缓冲头滑动套设于所述腔体中，所述弹性组件，设于敲击砝码和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

进一步的，所述敲击头上部设有一腔体，所述敲击砝码自由端滑动套设于所述腔体中，所述弹性组件，设于敲击砝码和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

进一步的，在敲击砝码的自由端所设腔体的开口处设置内螺纹，在上面旋设一个预压螺母，该预压螺母设有通孔使缓冲头穿过，旋转预压螺母，可以推动缓冲头向腔体中移动，冲力增加预压力，反之减小预压力。

进一步的，所述缓冲部件包括：

缓冲组件外壳，具有容纳缓冲头和弹性元件的腔体；

缓冲头，一部分滑动套设于所述缓冲组件外壳的腔体中，并可沿所述腔体上下滑动；

弹性元件，设于所述缓冲组件外壳的腔体中，设于缓冲组件外壳和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

可以根据需要配置敲击头的数量，可以同时测试同一键盘(或其它产品)的不同按键、或同一键盘的所有案件，或同时测试两块以上 的相同产品或不同产品，非常灵活简便。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的示意图。

图2是本发明的一种实施例的示意图。

图3是本发明凸轮转动角度与砝码组件位移量的对应关系图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

5.支柱 6.凸轮随动器 7.电机 8.凸轮 10砝码 11.压力传感器12.弹性组件 13.缓冲头 14.敲击头本体

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种敲击测试用敲击头，用于对键盘类或其他需要进行敲击测试的产品进行敲击测试，以检测被测产品的各项性能指标，如压力测试、舒适性测试、有效性测试等等，本敲击测试用敲击头包括：

敲击砝码和驱动组件，所述敲击砝码与所述驱动组件活动连接，所述驱动组件带动所述敲击砝码往复运动，所述敲击砝码以敲击砝码本身重量及其下降速度产生的敲击动能对被敲击测试的物体进行敲击测试；其工作原理简单来说，在初始位置时，由驱动组件支撑敲击砝码处于静止状态，驱动组件和敲击砝码之间，没有固定连接，当驱动部件向下运动时，此时有几种情形，一是驱动部件匀速运动，此时敲击砝码在单纯的自重的牵引下向下运动，由于受到驱动部件的支撑，因此也只能跟随其匀速下降；另一种情形是，驱动部件加速向下运动，但是其加速度小于重力加速度，和上一种情形一样，敲击砝码跟随驱动组件以同样的加速度向下运行；在一种情形，驱动部件以等于或大于重力加速度的加速度加速下行，敲击砝码以重力加速度向下恒定加速下行(做自由落体运动，空气阻力和滑轨的摩擦力忽略不计)；当敲击砝码的下端接触到被测试物体时，其速度降为零(有缓冲组件的，速度降为零的时间稍微延迟一点)，此时驱动组件继续下 行一段距离，其对敲击砝码的支持力为零，因此，敲击物体的能量仅仅由敲击砝码自身的重量和运行速度决定，而这两个变量都可以精确控制，从而实现敲击实验的精确性和可靠性。

为了实现上述设想，所述敲击砝码包括：

砝码组件，安装于支撑部件上，当支撑部件不动时，所述砝码组件保持不动，当支撑部件向下运动时，支撑部件不向砝码组件提供动力，砝码组件受本身重力的作用以与支撑部件同样的速度向下运动或以重力加速度的加速度从静止向下加速运动，当砝码组件的下端接触到被测试物品，并直到砝码组件速度为零时，支撑部件依然继续向下运动一段距离，使得砝码组件敲击被测物体的动能仅与它自身的速度和重量有关；

所述驱动组件包括支撑部件、电机、与电机传动连接的凸轮，所述电机带动凸轮旋转，所述凸轮带动所述支撑部件上下往复运动。

通过电机带动凸轮旋转，再通过凸轮使得支撑部件上下往复运动，当支撑部件不动时，所述砝码组件保持不动，当支撑部件向下运动时，支撑部件不向砝码组件提供动力，砝码组件受本身重力的作用以与支撑部件同样的速度向下运动或以重力加速度的加速度从静止向下加速运动，当砝码组件的下端接触到被测试物品，并直到砝码组件速度为零时，支撑部件依然继续向下运动一段距离，使得砝码组件敲击被测物体的动能仅与它自身的速度和重量有关；由电机凸轮传动系统代替原来的电磁线圈驱动系统，使得整个系统的噪声大幅减少、系统震动降低、一致性、可靠性提高。

如图1所示，电机7安装在支柱5(如龙门支柱)上，电机7传动连接凸轮8，该凸轮系统的一种具体方案如下：

所述凸轮8为一个转轴设于偏离圆心位置一个圆盘，所述转轴与电机传动连接，所述圆盘远离电机的一面上设置有一个环形凹槽，所述支撑部件包括：

直线导轨，用于悬挂支架并限制其只能做上下垂直的往复运动；直线导轨安装在支柱5上。

支架9，滑动悬挂安装于所述直线导轨上，并可沿直线导轨做上下垂直往复运动；

凸轮随动器6，安装于支架9上，并滑动匹配嵌设于所述环形凹槽中，跟随凸轮8的旋转，受环形凹槽及直线导轨的限制作用，做上下垂直往复运动，并带动支架9一起运动。

在实际应用中，在工作台上安装一个支柱(5如龙门支柱)，将电机7安装在支柱5的一侧上，并通过轴承系统安装凸轮8，凸轮8与电机7的输出轴直接连接或通过减速器连接，在支柱5的另一侧安装直线导轨，然后将支架滑动悬挂安装于所述直线导轨上，并可沿直线导轨做上下垂直往复运动；最后将凸轮随动器6安装于支架9上，并滑动匹配嵌设于所述环形凹槽中，跟随凸轮8的旋转，受环形凹槽及直线导轨的限制作用，做上下垂直往复运动，并带动支架9一起运动。最后将砝码组件安装在支架9上，由支架9向砝码组件提供支撑，为了限制砝码组件只能做上下垂直运动，那么支架上可再设置导轨、圆筒腔体等(图1中是在支架上钻设一个垂直的通孔即圆筒腔体)，将砝码组件滑动安装在所述导轨和圆筒腔体上，电机带动凸轮旋转时，由于其是偏心运转，那么环形凹槽的水平高度会高低周期变化，因此推动凸轮随动器6做上下周期性垂直运动，从而推动支架9做上下周期垂直运动，其向下的运动过程，如前所述，完成对被测物体的一次敲击测试，其向上运动时，带动砝码组件回复到初始位置。完成一个测试周期。

进一步，所述凸轮跟随器6上装设有滚轴，所述滚轴与所述环形凹槽工作面接触以减少摩擦阻力及磨损。

如图2所示，另一种技术方案是，所述凸轮8的投影包络线为一个线上各点到转轴的距离均不相同或部分不同的圆滑封闭曲线，或所述凸轮8为一个转轴设于偏离圆心位置的圆盘，所述转轴与电机传动连接；

所述支撑部件包括：

直线导轨，用于悬挂支架9并限制其只能做上下垂直的往复运动；

支架9，滑动悬挂安装于所述直线导轨上，并可沿直线导轨做上下垂直往复运动；

复位组件，安装于直线导轨与支架之间，当外力驱动支架向下运动时，复位组件储蓄能量，当外力消失时，复位组件释放能量，使得支架向初始位置运动；

凸轮随动器6，安装于支架9上，并靠设于所述凸轮8下方，当凸轮8旋转时，受凸轮8旋转时对它的作用及直线导轨的限制作用，以及复位组件的作用，做上下垂直往复运动，并带动支架一起运动。

具体工作过程是，电机7安装于支柱5上，电机旋转带动凸轮8旋转，由于凸轮的外周包络线是一条非圆形闭合曲线或是一个转轴不在圆心的偏心圆系统，那么凸轮8旋转的时候，其与凸轮随动器6接触的点(线)的垂直高度就在不断的变化，那么，其结果就是凸轮8的转动带动凸轮随动器6做上下垂直往复运动，凸轮8给凸轮随动器6提供向下的压力，迫使其向下运动，而复位组件(如拉簧或弹簧或另一个与凸轮8镜像的凸轮系统)为凸轮随动器6提供向上回复到初始位置的动力，支架9跟随凸轮随动器6一起做上下垂直往复运动，砝码组件的运行和前述实施方式一致，不再赘述。

进一步的，所述凸轮随动器与凸轮接触处设有滚轴，所述滚轴与所述凸轮工作面接触以减少摩擦阻力及磨损。

在另外一些实施例中，可进一步对前述凸轮工作面的投影曲线进行优化：所述凸轮工作面投影曲线分为以下4段(以旋转轴心为圆点，以圆点到砝码组件处于初始位置时对应的凸轮工作面投影曲线上的点之间的连线定义0°位置，以凸轮8旋转方向定义角度增加方向；关于凸轮工作面，前述凸轮系统方案中，前一个是凸轮的环形凹槽的侧壁，后者是指凸轮的外侧面。)：对应0-50°，砝码组件在初始位置不动，对应50-230°，凸轮带动砝码组件匀速向下运动，在230°时，砝码组件开始接触到被测试物体，达到最大行程(此时支架9继续向下运行一段距离)，如有缓冲装置，则速度逐步下降，直到缓冲行程耗尽，发生敲击，速度降为零，如无缓冲装置，则在230°时发 出敲击，速度降为零，230°到270°区间，砝码组件位于最下方，270°到360°，凸轮带动砝码组件快速向上返回，直到初始位置，速度降为零。如图3所示，图3的纵坐标代表砝码组件从初始位置向下移动的位移量，横坐标代表对应的凸轮转动角度。通过上述对凸轮工作面投影曲线的优化，可以精确掌控工作周期、敲击时砝码组件的速度等关键参数，达到精确可控、可靠的目的。

在上述实施例中，砝码组件可以是多种结构，如图1和图2所示，一般所述砝码组件包括砝码10(图1和图2中标号10所指部件)、压力传感器11和敲击头，所述砝码10、压力传感器11和敲击头从上到下依次固定连接或可拆卸连接；压力传感器11用于测量当砝码组件与被测试物体接触时相互之间的冲击力，所述砝码组件自由的放置在所述支撑部件上并可自由上下滑动；另外可对敲击头进一步优化，所述敲击头包括敲击头本体和缓冲部件，所述缓冲部件包括：

缓冲头13，设于敲击本体的下端，并可上下伸缩；

弹性组件12，设于敲击头本体和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

在一些实施例中，所述敲击砝码自由端设有一腔体，所述缓冲头滑动套设于所述腔体中，所述弹性组件，设于敲击砝码和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

本发明还提供一种敲击测试装置，包括至少一个上述的敲击测试用敲击头。

所述敲击测试尺寸还包括机架、工作台、减震装置，所述工作台通过减震装置安装于所述机架上，所述敲击测试用敲击头安装于机架上并位于所述工作台的上方。

为了提供更加稳定的工作平台，减少震动带来的干扰，所述减震装置为空气悬挂减震装置、弹簧减震装置、或柔性材料支撑减震装置。

进一步的，为了提供工作效率，所述敲击测试装置的工作台包括分别设置于左右的第一工位和第二工位两个工位，所述机架在位于工作台的上方设有水平导轨，所述敲击测试用敲击头安装于所述水平导 轨上并可左右水平往复滑动，以便可以分别敲击测试放置于第一工位和第二工位上的被测试产品。

进一步的，所述砝码组件包括至少一个单位砝码组件，所述单位砝码组件可拆卸。

图1和图2中，可见砝码由3个砝码模块叠加构成。本方案可以通过调整单位砝码组件的数量，来方便的调整整个敲击砝码的重量，从而方便的调整敲击力，提高设备的使用方便度和通用性。

进一步的，所述敲击砝码的自由端即敲击被敲击测试的物体的一端设有缓冲部件。

缓冲部件可以使用橡胶、柔性高分子材料、皮革等材质制备，主要保护被测试物体表面不被敲击刮花和损坏。

或者所述缓冲部件包括：

缓冲头，设于敲击砝码的自由端，并可上下伸缩；

弹性组件，设于敲击砝码和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。

一种具体的方案如，所述敲击砝码自由端设有一腔体，所述缓冲头滑动套设于所述腔体中，所述弹性组件，设于敲击砝码和所述缓冲头之间，用于为所述缓冲头提供复位动力和弹性阻尼。如图1和图2所示，弹簧(弹性组件)设置在外面，并位于敲击砝码和所述缓冲头之间也可以。

可以根据需要配置敲击头的数量，可以同时测试同一键盘(或其它产品)的不同按键、或同一键盘的所有按键，或同时测试两块以上的相同产品或不同产品，非常灵活简便。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。