一种磨损测试设备的制作方法

本实用新型涉及测试
技术领域：
，特别是涉及一种磨损测试设备。
背景技术：
：人类手指及皮肤在频繁接触产品时(如手机,汽车内饰等)，会对其材料及表面产生一定的摩损。这类摩损有别于传统机械部件间运行时产生的摩损，是一种非常特殊的软化学-机械摩损。目前没有适当的设备来对此种磨损进行测试。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种磨损测试设备来对磨损进行模拟，以进行测试。为实现上述目的，本实用新型提供一种磨损测试设备，所述磨损测试设备包括：磨损体，用于摩擦工件；驱动装置，包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分铰接至基座，且能够绕铰接轴线摆动，第二部分设置在所述第一部分上，且所述第二部分能够相对于所述第一部分直线往复运动；其中，所述磨损体安装在所述第二部分上。驱动装置可以采用气缸、液压缸、直线电机、齿轮齿条结构、双向凸轮驱动结构等等任何适当的装置或结构。下文中，以气缸为例进行具体说明。需要说明的是，为了提高测试性能，需要使得第二部分仅仅做直线运动而不会绕着所述直线运动方向转动。为此，需要设置相应的限位结构或引导支撑结构。为了浸湿测试区域，所述磨损测试设备包括：织物，所述织物设置在所述磨损体和所述工件之间，所述织物的上端固定且自然下垂，加液装置，所述加液装置用于从所述磨损体的上方处向所述织物添加测试液。这有利于保证织物的测试区域全部浸湿。优选地，所述磨损体的轴线方向与所述直线往复运动的方向之间的夹角b在120度与150度之间。优选地，所述驱动装置为驱动气缸，所述驱动气缸包括缸体、杆体和活塞，所述活塞将所述缸体内的空间分为第一腔和第二腔，且能够在所述缸体内密封滑动，所述杆体的一端与所述活塞连接，另一端与所述磨损体连接，其中，所述缸体的内横截面为椭圆形或者正六边形，且所述活塞的外横截面也相应地为椭圆形或者正六边形；或者所述缸体的内横截面为圆形，所述活塞的外横截面也相应地为圆形，所述缸体的缸盖处与所述杆体采用椭圆形、正六边形、矩形或带直边的圆形(d形或双d形，即圆形截去一部分，或在两侧对称地各截去一部分)相互配合。也就是说，杆体不会相对于缸体转动，而只能够相对于缸体做伸出与缩回运动。缸体的内横截面为椭圆形或者正六边形，这样的设计使得不需要另外配置单独的轴承装置或支撑引导结构，即可保证在运动过程中保持一致不变的运动方向。优选地，所述缸体上设置有收回通气口和伸展通气口，在所述收回通气口处设置有第一气阀；在所述伸展通气口处设置有第二气阀，其中，所述第一气阀和第二气阀为可调节机械阀。通过第一气阀和第二气阀来控制及调节杆体的伸出速度和收回速度。例如，伸出速度调节为6cm/s，收回速度调节为比伸出速度快。优选地，所述第一气阀和第二气阀通过一个多路阀与压缩空气源和回气口或大气连通，所述多路阀的工作位置包括第一工作位置和第二工作位置，在所述第一工作位置，所述第一气阀和压缩空气源连通，所述第二气阀和回气口或大气连通；在所述第二工作位置，所述第一气阀和回气口或大气连通，所述第二气阀和压缩空气源连通。例如，所述多路阀为四通二位阀、四通三位阀、五位三通阀等等。通过多路阀来实现换向，即控制直线往复运动的行程起点和终点。所述多路阀可以是电磁阀，还可以由多路液控阀代替。这也在本实用新型的保护范围之内。优选地，在所述活塞上设置有第一磁体，在缸体上设置有至少两个位置传感器，用于检测所述活塞和与所述活塞固连的杆体的伸缩位置。优选地，将杆体的伸出行程控制在4mm至40mm的范围内。第一磁体和相应的位置传感器(例如第一位置传感器和第二位置传感器)实际上是限制杆体的最大伸出位置和最小伸出位置，防止活塞撞击缸体的两端处的端面。在正常工作的情况下，第一磁体、第一位置传感器和第二位置传感器通常是不起作用的。第一位置传感器和第二位置传感器的位置可以设置为固定的，也可以设置为可调的。可调是指第一位置传感器和第二位置传感器在缸体的长度方向上位置可调。优选地，所述磨损测试设备包括：第二磁体，其固定设置在缸体上，第三传感器，其设置在基座上，用于检测第二磁体，在检测到第二磁体临近时，发出换向控制信号。优选地，第二磁体、第三传感器与铰接轴线之间的距离相同，所述第三传感器设置为能够绕着所述铰接轴线转动而调节位置。缸体在往复运动时的最大位置，由第二磁体设置，其中，所述第三传感器的位置为可调的。例如，通过另一个可以旋转的旋钮，来带动第三传感器转动，进而调节气缸杆摩擦路径的远端。优选地，所述缸体在第二腔的远离第一腔的一侧处，附加设置有缓冲气室，缓冲气室通过连接孔与第二腔连通，所述第二气阀设置在缓冲气室处，在所述活塞的远离第一腔的一侧处，设置有缓冲杆，在杆体的行程末端附近，缓冲杆伸入配合至所述连接孔内并与之密封滑动配合，所述第二腔通过缓冲气道与回气口或大气连通，在所述缓冲气道上设置有缓冲阀，缓冲阀为可调阀。优选地，所述磨损测试设备包括加载装置，所述加载装置包括：可拆装加载块，所述可拆装加载块以可拆卸的方式固定安装至所述第一部分；以及活动调节块，所述活动调节块安装至所述第一部分，所述活动调节块设置为能够沿着平行于所述直线往复运动的方向相对于所述第一部分滑动而进行位置调节。优选地，所述工件的表面竖直设置、倾斜设置或者水平设置。优选地，所述的磨损测试设备包括气嘴，所述气嘴临近工件设置，用于对所述工件的表面吹气。磨损测试设备通过铰接摆动和直线运动的组合来模拟手指的摩擦运动，从而能够可靠地进行摩擦检测。附图说明图1是手指在操作时摩擦工件的示意图。图2是根据本实用新型第一实施例的磨损测试设备的测试示意图。图3是根据本实用新型第二实施例的磨损测试设备的示意图。图4是示出第二实施例的磨损测试设备的工作原理示意图。图5a和5b是磨损测试设备的回程缓冲结构的示意图。图6是多路阀的连接方式示意图，图中的多路阀为四通三位阀。图7是多路阀的另一连接方式示意图，图中的多路阀为五通三位阀。附图标记：1夹持装置34第一腔2磨损体35第二腔3驱动气缸36缓冲气室4织物37缓冲杆5加液装置61第一气阀9工件62第二气阀3a第一部分63多路电磁阀3b第二部分64缓冲阀3c铰接轴65缓冲气道3d活动调节块66连接孔31缸体74第二磁体32杆体75第三传感器33活塞具体实施方式在附图中，使用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。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。所述磨损测试设备包括：磨损体2和驱动装置。磨损体2也可以称为摩擦体、测试头，用于与工件9摩擦。工件9可以是任何形式、任何结构的工件。例如，可以是设备按键、手机屏幕等等。工件9可以是单个零件，还可以是组件，和设备整体。磨损体2本身可以采用任何适当的材料、材料组合、结构形式等。在一个具体实施例中，磨损体2带有一定的弹性；磨损体2的接触表面带有突出弧度。例如，磨损体2可以是硅胶测试头。通过更换不同类型的磨损体，可以进行不同的试验。例如，可以进行指纹易清洗测试、通用鞋底磨耗测试、指甲划痕测试、汽车内饰件鞋底磨耗测试、工业划痕测试、车辆方向盘磨损测试、钞票耐磨性测试、牙齿材料耐磨性测试等。磨损体可以设置为圆柱体，直径例如设置为10mm、20mm或30mm。在磨损体的一端带有弧形凸起，所述弧形凸起用于与工件接触与摩擦。或者，所述弧形凸起带动织物与工件接触与摩擦。通常，磨损体设置其轴线为相对于工件的测试表面垂直。但是本实用新型的使用方式与应用场景不限于此。为了对工件固定，如图2所示，设置有夹持装置1。夹持装置1相对于磨损测试设备的基座固定。夹持装置只要可以固定工件即可，可以采用任何的结构、形式及固定方法。可以理解的是，在工件9自身是固定的情况下，如有需要，可以调整驱动装置的位置。夹持装置1也可以称为样品架。夹持装置1可以设置为位置可调的，从而，可以调节夹持在夹持装置上的工件9相对于驱动装置的位置。在另一个实施例中，夹持装置1的主体设置为固定的，但是夹持装置1上的夹持件设置为可以相对于夹持装置1的主体调节位置，由此来实现工件9相对于驱动装置的位置调整。在一个备选实施例中，夹持装置上设置有多个位置可调的夹持件或夹持单元，用于夹持被测试的工件。驱动装置包括第一部分3a和第二部分3b，其中，所述第一部分3a铰接至基座，且能够绕铰接轴线摆动，第二部分3b设置在所述第一部分3a上，且所述第二部分3b能够相对于所述第一部分3a直线往复运动；其中，所述磨损体2安装在所述第二部分3b上。本实用新型的磨损测试设备通过铰接摆动和直线运动的组合来模拟手指的摩擦运动，从而能够可靠地进行摩擦检测。驱动装置可以采用气缸、液压缸、直线电机、齿轮齿条结构、双向凸轮驱动结构等等任何适当的装置或结构。下文中，以气缸为例进行具体说明。需要说明的是，为了提高测试性能，需要使得第二部分仅仅做直线运动而不会绕着所述直线运动方向转动。为此，需要设置相应的限位结构或引导支撑结构。为了浸湿测试区域，可以添加测试液。为此，所述磨损测试设备包括：织物4和加液装置5。所述织物4设置在所述磨损体2和所述工件9之间，所述织物4的上端固定且自然下垂。磨损体2实际上是隔着织物4来摩擦工件9。加液装置5用于添加测试液。在图示实施例中，所述加液装置5用于从所述磨损体2的上方处向所述织物4添加测试液。这有利于保证织物的测试区域全部浸湿。测试液的成分根据需要设置。例如，测试液为人工汗液，或者加入有设定比例的护手霜成分的人工汗液。测试液还可以是清洁剂、牙膏、防晒霜、食用油、喷雾剂等，用来模拟各种类型的液体环境。例如，测试液可以采用din53160-2：2001标准。织物4也可以称为测试布。除了用于添加上述的测试液之外，织物4还用于模拟手指的粗糙特性。织物4的具体规格可以根据具体实验的需要选用或设置。例如，可以选用标准测试织布、厚质棉布织布(丁尼布)、细质棉布织布、脏污测试布、磨耗羊毛垫s-1000、羊毛毡h1等等。为了去除工件表面的磨屑、测试液等，所述装置包括气嘴(未图示)，所述气嘴临近工件设置，用于对所述工件的表面吹气。气嘴的具体形状、结构、材质、气源、开关控制等可以根据需要设置。在一个实施例中，气嘴设置为位置可调的；在另一个实施例中，气嘴固定设置。在一个备选实施例中，气嘴及其气路与加液装置的滴液头及其液路部分地并联设置。气嘴的气源可以采用用于驱动气缸的压缩空气。进行吹气的时机，可以是在摩擦设定的次数后进行吹气，也可以是在摩擦设定的时间之后进行吹气。根据需要，还可以一边摩擦一边吹气。有利的是，在摩擦停止的期间进行吹气清洁。气流的通断以及气流的大小，可以采用控制阀来调节。所述控制阀可以是手动操作阀，也可以是电控或液控阀。在带有测试布的实施例中，气嘴设置在测试布的内侧，即临近工件的一侧。从而，气嘴可以直接对工件表面吹气，而无需穿过测试布。这样，吹气的清洁效果更好。参见图3，所述磨损体2的轴线方向与所述直线往复运动的方向之间的夹角b在120度与150度之间。例如，在一个实施例中，夹角b为135度。在图3所示实施例中，驱动装置的具体实现形式为驱动气缸，所述驱动气缸包括缸体31、杆体32和活塞33，所述活塞33将所述缸体内的空间分为第一腔34和第二腔35，且能够在所述缸体31内密封滑动，所述杆体32的一端与所述活塞33连接，另一端与所述磨损体2连接。在一个未图示实施方式中，所述缸体31的内横截面为椭圆形或者正六边形，且所述活塞的外横截面也相应地为椭圆形或者正六边形。这样的设计使得不需要另外配置单独的轴承装置或支撑引导结构，即可保证在运动过程中保持一致不变的运动方向。也就是说，杆体32不会相对于杆体31转动，而只能够相对于杆体31做伸出与缩回运动。为了避免杆体32相对于杆体31转动，还可以采用下述的方式：所述缸体的内横截面为圆形，所述活塞的外横截面也相应地为圆形，所述缸体的缸盖处与所述杆体采用椭圆形、正六边形、矩形或带直边的圆形(例如，d形或双d形，即圆形截去一部分，或在两侧对称地各截去一部分，最终形成圆弧+直线组成的轮廓)相互配合。为了进行驱动，所述缸体31上设置有收回通气口和伸展通气口。参见图3，在所述收回通气口处设置有第一气阀61；在所述伸展通气口处设置有第二气阀62，其中，所述第一气阀61和第二气阀62为可调节机械阀。通过第一气阀61和第二气阀62来控制及调节杆体32的伸出速度和收回速度。例如，伸出速度调节为6cm/s，收回速度调节为比伸出速度快。参见图6和图7，所述第一气阀61和第二气阀62通过一个多路阀(多路电磁阀63或压电式阀)与压缩空气源p和大气(大气环境)或回气口o连通。所述多路电磁阀63或压电式阀的工作位置包括第一工作位置和第二工作位置。在所述第一工作位置，所述第一气阀61和压缩空气源p连通，所述第二气阀62和回气口或大气连通。在所述第二工作位置，所述第一气阀61和回气口或大气连通，所述第二气阀62和压缩空气源p连通。例如，所述多路电磁阀63为四通二位阀、四通三位阀增加一个截至位置、五位三通阀(参见图7)等等。通过多路电磁阀63来实现换向，即控制直线往复运动的行程起点和终点。所述多路电磁阀还可以由多路液控阀代替。这也在本实用新型的保护范围之内。在图7中，具有两个通大气口或回气口(o1和o2)。为了进行直线伸出的行程控制，在所述活塞33上设置有第一磁体(未图示)，在缸体31上设置有第一位置传感器和第二位置传感器(未图示)，用于检测所述活塞和与所述活塞固连的杆体的位置。或者可以设置更多的位置传感器，例如，设置三个位置传感器，来感测三个相应的位置。第一位置传感器和第二位置传感器在缸体31的长度方向上间隔开。优选地，将杆体32的伸出行程控制在4mm至40mm的范围内。第一磁体、第一位置传感器和第二位置传感器实际上是限制杆体的最大伸出位置和最小伸出位置，防止活塞撞击缸体的两端处的端面。在正常工作的情况下，第一磁体、第一位置传感器和第二位置传感器通常是不起作用的。第一位置传感器和第二位置传感器的位置可以设置为固定的，也可以设置为可调的。可调是指第一位置传感器和第二位置传感器在缸体31的长度方向上位置可调。为了进行摆动位置检测，所述磨损测试设备包括：第二磁体74和第三传感器75。参见图3和图4，第二磁体74固定设置在缸体31上，第三传感器75，其设置在固定的基座上，用于检测第二磁体74，在检测到第二磁体74临近时，发出换向控制信号。在一个可选实施例中，第二磁体74、第三传感器75与铰接轴线之间的距离相同，所述第三传感器75设置为能够绕着所述铰接轴线转动而调节位置。需要指出的是，缸体在往复摆动运动时的最大位置，由第二磁体74和第三传感器74来设置。在一个实施例中，所述第三传感器74的位置为可调的。例如，通过另一个可以旋转的旋钮，来带动第三传感器75转动，进而调节气缸杆摩擦路径的远端(上端)。类似地，可以设置第四传感器，来设置缸体在往复摆动时的另一端的最大位置。由此来调节气缸杆摩擦路径的近端(下端)。为了更好地在回收行程的末端进行缓冲，如图5a和5b所示，所述缸体31在第二腔35的远离第一腔34的一侧处，附加设置有缓冲气室36，缓冲气室36通过连接孔66与第二腔35连通，所述第二气阀62设置在缓冲气室36处。在所述活塞33的远离第一腔34的一侧处，设置有缓冲杆37，在杆体32的行程末端附近，缓冲杆37伸入配合至所述连接孔66内。缓冲杆37能够大体与连接孔66密封滑动配合。所述第二腔35通过缓冲气道65与回气口或大气连通，在所述缓冲气道65上设置有缓冲阀64，缓冲阀64为可调阀。如图所示，在伸展行程的末端也设置有相应的结构，以便在伸展行程的末端也类似地进行缓冲。为了调节加载力(即磨损体对工件的压力)，所述磨损测试设备包括加载装置。在一个实施例中，所述加载装置包括：可拆装加载块和活动调节块3d。所述可装加载块以可拆卸的方式固定安装至所述第一部分3a。可拆装加载块的数量、形状、安装位置、安装方式可以根据需要设置。所述活动调节块3d安装至所述第一部分3a，所述活动调节块3d设置为能够沿着平行于所述直线往复运动的方向相对于所述第一部分3a滑动而进行位置调节。由此进行加载力的连续调节。在图示实施例中，工件的表面均为竖直设置。但是本实用新型不限于此。工件的表面还可以倾斜设置(包括表面朝上及表面朝下)或者水平设置(也包括表面朝上和表面朝下)。例如可以通过调整磨损体的轴线方向与所述直线往复运动的方向之间的夹角b来适应工件表面的角度；还可以通过调整缸体的初始角度来适应工件表面的角度。可以通过调整加载块的位置，来调节加载力的方向。例如，参见图2，加载块位于铰接点的左侧，施加向下的加载力，加载块位于铰接点的右侧，施加向上的加载力。换句话说，在图1-4所示实施例中，磨损体2或测试头大体在竖直方向上往复运动或单次运动。但是，磨损体2或测试头也可以在倾斜方向上或者水平方向上往复运动或单次运动，这也在本实用新型的保护范围之内。可以通过调整加载块的位置，来调节加载力的方向。例如，参见图2，加载块位于铰接点的左侧，施加向下的加载力，加载块位于铰接点的右侧，施加向上的加载力。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12