一种半自动三工位头枕静态强度试验机的制作方法

本实用新型涉及一种头枕静态强度测量机，具体是一种半自动三工位头枕静态强度试验机。

背景技术：

随着社会的发展，工业生产过程中对于产品的质量以及使用方便性的要求也越来越高，随着自动化技术的发展，在很大程度上使得我们的测试产品质量，科研测试数据可靠性，准确性也有了提高。

然而，目前市场上的“汽车座椅头枕静态强度试验机”存在如下不足：1.测试基准H点二次确定时易导致定位误差，且需要辅助定位装置：比如红外对中仪，操作步骤繁琐且易出现误差；2.所有几何测量均采用手工尺测量，准确度差；3.由于头枕间隙测量定义位置接近性不好，当前试验机均未附带可行的头枕间隙测量装置而依靠手工测量，测量结果随意性很大。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够精确更高的半自动三工位头枕静态强度试验机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种半自动三工位头枕静态强度试验机，所述基准器H点装置安装在被测试座椅上，通过连接叉与头枕试验机主体连接，基准器H点装置可与回转梁及L型主梁的回转枢轴快速连接/解锁；所述回转梁的中左侧与背板加载电缸上的推杆铰接；所述L型主梁通过滑轨及工位间距调整机构安装在主体升降调整机构及其底板上，且L型主梁右端的回转枢轴与基准器H点装置定位连接；所述主体升降调整机构通过滑块导轨安装在L型龙门架上，右端连接L型主梁；所述伺服控制器空间上独立于L型龙门架安装，电气上通过电缆分别与背板加载电缸、背板加载力传感器以及上位机控制器软性连接；所述头枕加载自动调节器空间上独立于L型龙门架安装，电气上通过压缩空气管路/电缆分别与头枕加载气缸、头枕加载力传感器和上位机控制器软性连接；所述上位机控制器通过电线与伺服控制器和头枕加载力自动调节器连接。

作为本实用新型进一步的改进方案：通过所述上位机控制器、伺服控制器联合，控制背板加载电缸，保证基准器H点装置的背板作用在被测试座椅靠背之上的力矩为373Nm。

作为本实用新型进一步的改进方案：所述回转梁上设置有背板加载力传感器、高低滑动导杆和高度调整机构；所述背板加载力传感器安装在回转梁的右侧位置；所述高低滑动导杆安装在回转梁左侧，且高低滑动导杆上设置有刻度；所述高度调整机构安装在回转梁左侧，且连接高低滑动导杆。

作为本实用新型进一步的改进方案：所述高低滑动导杆上设置有高低滑动体和头枕标高/躯干线距离测量尺；所述高低滑动体装配在高低滑动导杆上，且其左侧装有头枕加载气缸，高低滑动体的上部装有头枕标高/躯干距离测量尺；所述头枕标高/躯干线距离测量尺铰接安装在高低滑动体上端，其上刻有躯干线距离尺寸指示线和数字。

作为本实用新型进一步的改进方案：所述头枕加载气缸活塞杆右端连接头枕加载力传感器和头枕间隙测量规；所述头枕加载力传感器右端连接有过渡连接叉；所述过渡连接叉上设置有可旋转法兰，通过测量方向定位螺钉用于固定可旋转法兰与过渡连接叉之间的测量相位；所述可旋转法兰通过轴承套装在过渡连接叉右端；所述头枕间隙测量规通过铰接轴安装在可旋转法兰的对称线上，铰接轴中心线与头型半球圆心重合，并且通过规脚保持定位螺钉固定头枕间隙测量规与头型半球之间的相对位置状态。

作为本实用新型进一步的改进方案：所述可旋转法兰上设置有头型半球和枕宽测量卡尺；所述头型半球用螺钉与可旋转法兰连接；所述枕宽测量卡尺安装在可旋转法兰轴套上的贯穿矩形孔中。

作为本实用新型进一步的改进方案：所述头型半球尺寸按SAE相关标准设计，且沿头顶对称弧形线设计有一条窄缝。

作为本实用新型进一步的改进方案：所述头枕间隙测量规由弦长测量规脚、张紧拉簧、测量尺和调节螺母组成；所述张紧拉簧的两端分别与一条弦长测量规脚的长端，另一条弦长测量规脚的比例测量端连接；所述测量尺上刻有弦长尺寸指示线和数字，且其铰接端和调节端分别与两条弦长测量规脚的比例测量端连接，其调节端装有调节螺母。

作为本实用新型再进一步的改进方案：所述L型龙门架、主体升降调整机构、工位间距离调节机构、伺服控制器、座椅安装底座、底座平移调整机构、头枕加载力自动调节器、上位机控制器为三工位共用部件，其余部件三个工位相同，且为并排布置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型，具有很强的实用性以及精准性，通过在各部件中相关部位预先刻有尺寸线和数字，测量过程中可以直接判读，无须人工量取尺寸，从而能够节约时间并且提高准确度；且设置有头枕间隙测量规，测量依据相似三角形边长成比例原理，用间接测量方法解决接近性问题，避免了测量结果的随意性。

附图说明

图1为一种半自动三工位头枕静强度试验机的总体结构示意图；

图2为一种半自动三工位头枕静强度试验机中头枕间隙测量规工作时的示意图；

图3为一种半自动三工位头枕静强度试验机中枕宽测量卡尺测量头枕宽度时的示意图；

图中：1-L型龙门架、2-被测试座椅、3-基准器H点装置、4-躯干倾角传感器、5-背板加载力传感器、6-回转梁、7-枕宽测量卡尺、8-头枕间隙测量规、9-头枕标高尺/躯干距离测量尺、10-头枕加载力传感器、11-高低滑动体、12-高低滑动导杆、13-高度调整机构、14-头枕加载气缸、15-背板加载电缸、16-主体升降调整机构、17-L型主梁、18-工位间距离调节机构、19-伺服控制器、20-座椅安装底座、21-底座平移调整机构、22-头枕加载力自动调节器、23-上位机控制器、24-调节螺母、25-过渡连接叉、26-可旋转法兰、27-轴承、28-头型半球、29-弦长测量规脚、30-张紧拉簧、31-比例测量尺、32-头枕、33-测量方向定位螺钉、34-规脚保持定位螺钉。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，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专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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专利中的具体含义。

请参阅图1～3，本实施例提供了一种半自动三工位头枕静态强度试验机，包括L型龙门架1、基准器H点装置3、回转梁6、L型主梁17、伺服控制器19、头枕加载自动调节器22、上位机控制器23；其特征是：所述L型龙门架1是一个承载框架，内部可用来安装测量座椅头枕尺寸的工位，同时也可用来放置被测试座椅2；所述基准器H点装置3安装在被测试座椅2上，通过连接叉与头枕试验机主体连接，H点装置3可模拟人体对被测试座椅2施加压力，从而能够保证头枕间隙测量规8能够更加准确的测量头枕32的宽度和弦长，基准器H点装置3可与回转梁6及L型主梁17的回转枢轴快速连接/解锁，当H点装置3在解锁状态下确认完成座椅的H点后，无需移走H点装置3，直接操作主体升降调整机构16和座椅平移调整机构21，使H点与回转梁6及L型主梁17的回转枢轴中心重合，然后连接在一起，且将H点装置3的背板作为试验机假背使用；所述回转梁6的中左侧与背板加载电缸15上的推杆铰接，背板加载单电缸15通过回转梁6向经回转梁6、H点装置3背板和背板加载力传感器5给座椅靠背施加373Nm力矩；所述L型主梁17通过滑轨及工位间距调整机构18安装在主体升降调整机构16及其底板上，且L型主梁17右端的回转枢轴与基准器H点装置3定位连接，L型主梁17能够在主体升降调整机构16以及工位间距调整机构18的调节下向上下或者前后移动；所述主体升降调整机构16通过滑块导轨安装在L型龙门架1上，右端连接L型主梁17，可控制L型主梁17的高度；所述伺服控制器19空间上独立于L型龙门架1安装，电气上通过电缆分别与背板加载电缸15、背板加载力传感器5以及上位机控制器23软性连接，通过上位机控制器23及伺服控制器19控制头枕加载气缸14，经头枕加载力传感器10、过度连接叉25、可旋转法兰26、头型半球28向头枕32施加373Nm力矩，并在头枕标高/躯干线距离测量尺9上直接读取躯干线距离尺寸；所述头枕加载自动调节器22空间上独立于L型龙门架1安装，电气上通过压缩空气管路/电缆分别与头枕加载气缸、头枕加载力传感器10和上位机控制器23软性连接，通过上位机控制器23、伺服控制器19联合控制背板加载电缸15，经回转梁6、基准器H点3的背板、背板加载力传感器5给座椅2靠背施加373.4Nm力矩，然后电缸机械锁止；所述上位机控制器23通过电线与伺服控制器19和头枕加载力自动调节器22连接，通过上位机控制器23设定，头枕加载自动调节器22可以自动控制头枕加载气缸14的压缩空气工作压力，保证头型半球28在测量期间施加在头枕32之上的力矩为373Nm；

所述L型龙门架1上设置有座椅安装底座20和底座平移调整机构21；所述座椅安装底座20活动安装在L型龙门架1水平端，且座椅安装底座20上能够安装在被测试座椅2，起到支撑被测试座椅2的作用；所述底座平移调整机构21右端与座椅安装底座20连接，左端位于L型龙门架1左侧，手动转动底座平移调整机构21时，底座平移调整机构21可带动座椅安装底座20在水平方向上发生位移，并且能够带动被测试座椅2移动；

所述基准器H点装置3上还设置有躯干倾角传感器4；所述躯干倾角传感器4安装在基准器H点装置3上的背板上，在背板加载力传感器5通过基准器H点3的背板给座椅2靠背施加373.4Nm力矩时，躯干倾角传感器4能够测量出座椅2靠背的倾角度数，并且传递至上位机控制器23；

所述回转梁6上设置有背板加载力传感器5、高低滑动导杆12和高度调整机构13；所述背板加载力传感器5安装在回转梁6的右侧位置，背板加载力传感器5的右端连接杆作用于基准器H点装置3的背板；所述高低滑动导杆12安装在回转梁6左侧，且高低滑动导杆12上设置有刻度，可测出头枕32的枕高；所述高度调整机构13安装在回转梁6左侧，且连接高低滑动导杆12，通过高度调整机构13调整头枕标高/躯干线距离测量尺9下边沿刚好接触头枕32顶部，从高低滑动导杆12上直接读取枕高尺寸；

所述高低滑动导杆12上设置有高低滑动体11和头枕标高/躯干线距离测量尺9；所述高低滑动体11装配在高低滑动导杆12上，且其左侧装有头枕加载气缸14，高低滑动体11的上部装有头枕标高/躯干距离测量尺9；所述头枕标高/躯干线距离测量尺9铰接安装在高低滑动体12上端，其上刻有躯干线距离尺寸指示线和数字，当头枕加载气缸14活塞杆外伸时，可旋转法兰26边沿线可在头枕标高/躯干线距离测量尺9上读取躯干线与头枕32的距离尺寸；

所述头枕加载气缸14活塞杆右端连接头枕加载力传感器10和头枕间隙测量规8；所述头枕加载力传感器10右端连接有过渡连接叉25；所述过渡连接叉25上设置有可旋转法兰26；所述可旋转法兰26通过轴承27套装在过渡连接叉25右端，在使用时，通过测量方向定位螺钉33用于固定可旋转法兰26与过渡连接叉25之间的测量相位；所述可旋转法兰26上设置有头型半球28和枕宽测量卡尺7；所述头型半球28用螺钉与可旋转法兰26连接，头型半球28可用来模拟人头部对头枕32施加推力；所述枕宽测量卡尺7安装在可旋转法兰26轴套上的贯穿矩形孔中，枕宽测量卡尺7能够测出头枕32的宽度尺寸；所述头枕间隙测量规8通过铰接轴安装在可旋转法兰26的对称线上，铰接轴中心线与头型半球28圆心重合，并且通过规脚保持定位螺钉34固定头枕间隙测量规8与头型半球28之间的相对位置状态在头枕加载气缸14活塞杆外伸向头枕加载达到373Nm时，在头枕标高/躯干距离测量尺9上可以直接读取躯干线距离尺寸；

所述头型半球28尺寸按SAE相关标准设计，且沿头顶对称弧形线设计有一条窄缝，有利于观察、调整弦长测量规脚29长端的开合大小和位置，然后在测量尺31上读取头枕32的间隙尺寸；

所述头枕间隙测量规8由弦长测量规脚29、张紧拉簧30、测量尺31和调节螺母24组成；所述张紧拉簧30的两端分别与一条弦长测量规脚29的长端，另一条弦长测量规脚29的比例测量端连接；所述测量尺31上刻有弦长尺寸指示线和数字，且其铰接端和调节端分别与两条弦长测量规脚29的比例测量端连接，其调节端装有调节螺母24，通过拧转调节螺母24并在张紧拉簧30的配合下，可以连续调节弦长测量规脚29的开合；

所述工位间距离调节机构18位于L型主梁17和主体升降调整机构16；通过操作所述工位间距离调节机构18，可以适应不同座椅间距的2～3工位座椅测量；

所述L型龙门架1、主体升降调整机构16、工位间距离调节机构18、伺服控制器19、座椅安装底座20、底座平移调整机构21、头枕加载力自动调节器22、上位机控制器23为三工位共用部件，其余部件三个工位相同，且为并排布置。

本实用新型的工作原理是：

一、将被测试座椅2安装到试验机的座椅安装底座20上固定好，在被测试座椅2上放置基准器H点装置3，并将被测试座椅2靠背调整到设计的躯干角位置。

二、调整试验机主体升降调整机构16和工位间距离调整机构18，使试验机回转梁6枢轴中心与基准器H点3重心重合，通过快速连接装置将基准器H点3与回转梁6枢轴定位连接，这种连接不限制两者相对H点中心回转。

三、通过高度调整机构13调整头枕标高/躯干线距离测量尺9下边沿刚好接触头枕32顶部，从高低滑动导杆12上直接读取枕高尺寸(预先将头枕标高/躯干线距离测量尺9设计在高低滑动体11上部、安装在高低滑动体11上的头枕加载气缸14中心线正好设计为GB11550----2009标准要求：比头枕标高/躯干线距离测量尺9低65mm)

四、通过上位机控制器23及头枕加载自动调节器22控制背板加载电缸15，经回转梁6、基准器H点装置3的背板、背板载荷传感器给座椅靠背施加373Nm力矩，然后背板加载电缸15机械锁止。

五、通过上位机控制器23及伺服控制器19控制头枕加载气缸14，经头枕加载力传感器10、过渡连接叉25、可旋转法兰26、头型半球28向头枕32施加373Nm力矩，并在头枕标高/躯干线距离测量尺9上直接读取躯干线距离尺寸。

六、通过装在可旋转法兰26上的枕宽测量卡尺7测量读取头枕宽度尺寸，如果头枕32带有间隙，再通过装在可回转法兰26上的头枕间隙测量规8测量间隙，如果测量竖直间隙，需要卸掉枕宽测量卡尺7才能旋转测量规90°完成测量。

七、如果试验时设计双人或三人座椅，则在双工位或者三工位上重复步骤一至六过程，即可。

本实用新型，具有很强的实用性以及精准性，通过在各部件中相关部位预先刻有尺寸线和数字，测量过程中可以直接判读，无须人工量取尺寸，从而能够节约时间并且提高准确度；且设置有头枕间隙测量规，测量依据相似三角形边长成比例原理，用间接测量方法解决接近性问题，避免了测量结果的随意性。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。