悠悠球彈性繩索長度測試儀的製作方法

2023-10-05 11:33:14 7

專利名稱：悠悠球彈性繩索長度測試儀的製作方法
技術領域：
悠悠球彈性繩索長度測試儀技術領域[0001]本實用新型涉及一種玩具安全檢測設備，尤其是涉及一種悠悠球彈性繩索長度測試儀；用於美國玩具安全標準ASTM F963中悠悠球(簡稱y0y0)彈性繫繩玩具繩索長度的測量。標準規定，當悠悠球以80r/min的速度或能達到的最大速度((80r/min)旋轉時 (加速時間為10s-60s之間)，其繩索長度(不包括球體和手持部位)不得超過500mm。
背景技術：
[0002]目前，實驗室或企業對yoyo彈性繫繩玩具動態繩索長度的測試儀器相對簡易，存在缺少繩索長度自動測算裝置，對悠悠球的加持固定不合理，或在測試過程中由於測量需要而對玩具的運行產生影響，從而導致測量結果準確性降低等問題。市場上現有的兩種測試設備參見圖1和圖2。[0003]圖1所示yoyo彈性繫繩玩具動態繩索長度的測試設備，包括兩根底座杆100、兩根縱向支架101、橫向支架102、控制器103、測試杆104、X坐標調節閥105和兩個Y坐標調節閥106 ；所述兩根縱向支架101下端分別垂直固定在兩底座杆100上，上端通過橫向支架 102連接固定；所述控制器103固定在縱向支架101的上端部；所述測試杆固定在橫向支架 102的中部；所述橫向支架102上可滑動地設X坐標調節閥105，所述兩根縱向支架101上均可滑動地設Y坐標調節閥106。在測試時將悠悠球直接懸掛在測試杆104上，通過控制器 103來調節悠悠球轉速(控制器界面僅顯示轉速)，測量繩索長度時有兩種操作方法。方法一測試過程中手動調節X、Y坐標調節閥105、106以獲得X、Y坐標值，最後手工計算繩索長度。方法二 製作一個能夠伸縮的非彈性標準線107，將它一端與悠悠球連接，一端掛在測試杆104上，並在500mm處做一個標記，在悠悠球運行一段時間後查看懸掛部位是否超過 500mm的標記處，如果超過500mm標記則判斷不合格，反之合格。[0004]圖2所示yoyo彈性繫繩玩具動態繩索長度的測試設備，包括底座201、縱向支杆 202、旋轉電機203、旋轉電機輸出主軸204、掛鈎205、編碼器206和橫向支杆207 ；所述縱向支杆202下端固定在底座201上，上端固定編碼器206和橫向支杆207 ；所述橫向支杆的另一端安裝旋轉電機203 ；所述旋轉電機203的輸出主軸204垂向下方，輸出主軸204的下端部設有掛鈎205。該設備將長度測試系統部分和悠悠球安裝部分，共同安裝在旋轉電機輸出主軸204上進行旋轉。當悠悠球以80r/min轉速旋轉起來後，悠悠球上的線會沿著離心的方向進行拉伸；此時附在悠悠球上的測試線，一端固定在悠悠球上，另一端安裝在橫向支杆內置的繞線輪上，並與編碼器206通過數據線連接在一起；測試部分採用智能單片機控制，通過計算編碼器206的脈衝，來讀取測試過程中繞線輪的轉動圈數，從而計算得到測試線伸長長度；考慮繞線輪上的線的長度是每一圈遞增的，通過計算算出每一圈的遞增量，並且通過多點位取點，來提高測量精度數值。界面顯示轉速，長度，啟動/停止/復位。[0005]上述現有設備有如下缺陷圖1所示設備缺少繩索長度自動測算裝置，方法一需手動調節，人為誤差較高；方法二僅能判定繩索長度是否合格，而無法給出實測數值。圖2 所示設備需要在悠悠球上外接測試線，對轉動中悠悠球的繩索伸長會產生一定幹擾(反向拉力)，圖1所示設備的方法二也存在類似問題。兩臺設備均是將悠悠球的手持部位不加固定的直接懸掛在測試杆或鉤子上，而手持部位在旋轉過程中會產生相當程度的伸長(不可忽略)，但上述設備均未考慮這一問題，即手持部位的伸長也會被計入繩索長度。實用新型內容[0006]本實用新型要解決的技術問題是提供一種悠悠球彈性繩索長度測試儀；該測試儀能實現測試過程和繩索長度計算由設備自動完成，對於儀器測試範圍內的悠悠球繩索長度給出實測數值，測試中途無需檢測人員參與，有效降低人為誤差，提高測量效率和便利性； 採用光電技術對悠悠球位置進行探測，無需在悠悠球上外接其它部件，避免外接部件的幹擾，進一步提高測量準確度；使用夾具對悠悠球手持部位進行固定，避免測試過程中該部位的伸長對測試結果的影響；夾具同時提供附加力臂以模擬實際使用狀態，並確保悠悠球能夠在離心力作用下有效開始轉動。[0007]為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案一種悠悠球彈性繩索長度測試儀，包括電機系統和鋼架結構；[0008]所述電機系統包括橫向伺服電機、橫向伺服電機驅動器、縱向伺服電機、縱向伺服電機驅動器、旋轉伺服電機、旋轉伺服電機驅動器、橫向光柵發射器、橫向光柵接收器、縱向光柵發射器、縱向光柵接收器、可編程控制器、編程控制連接器和電源；[0009]所述的鋼架結構包括底座、縱向支架和橫向支架；所述縱向支架下端固定在底座上，其上端和橫向支架近左部邊緣處垂直固定；所述底座、縱向支架和橫向支架形成一個近似於「匚」的形狀；所述橫向支架的右端設有橫向移動平臺和縱向移動平臺；[0010]所述橫向伺服電機固定在橫向支架的左端上方，該橫向伺服電機通過橫向傳動皮帶與橫向移動平臺傳動連接；該橫向移動平臺下方設有橫嚮導軌，橫向伺服電機可拉動橫向移動平臺在橫嚮導軌上左右直線移動，以測定橫向移動距離；[0011]所述縱向伺服電機固定在橫向支架的近右端；該縱向伺服電機通過縱向傳動皮帶與縱向移動平臺傳動連接；該縱向移動平臺下方設有縱嚮導軌，該縱向伺服電機可拉動縱向移動平臺在縱嚮導軌上做上下直線移動，以測定縱向移動距離；[0012]所述旋轉伺服電機固定在縱向移動平臺上，該旋轉伺服電機下端設有一夾具，該夾具用於夾持悠悠球手持部位，同時提供附加力臂以模擬實際使用狀態，並確保悠悠球能夠在離心力作用下有效開始轉動；[0013]所述橫向光柵發射器設置在底座右部上方，與其匹配的橫向光柵接收器設置在同水平線的縱向支架上；所述橫向光柵接收器連接一橫向光柵放大器，該光柵放大器將信號放大後發送至可編程控制器；[0014]所述縱向光柵發射器設置在縱向支架和橫向支架相交處，與其匹配的縱向光柵接收器設置在垂直下方的底座上，所述縱向光柵接收器連接一縱向光柵放大器，該光柵放大器將信號放大後發送至可編程控制器；[0015]所述可編程控制器通過編程控制連接器與橫向伺服電機驅動器、縱向伺服電機驅動器、旋轉伺服電機驅動器相連接；所述橫向伺服電機驅動器控制橫向伺服電機的開閉，所述縱向伺服電機驅動器控制縱向伺服電機的開閉，所述旋轉伺服電機驅動器控制旋轉伺服電機的開閉；[0016]所述橫向伺服電機驅動器、縱向伺服電機驅動器、旋轉伺服電機驅動器和可編程控制器通過導線和電源相連接。[0017]優選地，所述該縱向伺服電機通過縱向傳動皮帶與一螺杆傳動連接，螺杆下端與縱向移動平臺固定。[0018]優選地，所述螺杆的上端設有縱向上限位開關，下端設有縱向下限位開關。限位開關的設置可以為防止移動過程中儀器部件間發生碰撞，用於限制運動部件的縱向移動距1 O[0019]優選地，所述橫嚮導軌上設有橫向左限位開關和橫向右限位開關；限位開關的設置可以為防止移動過程中儀器部件間發生碰撞，用於限制運動部件的橫向移動距離。[0020]優選地，所述測試儀的可編程控制器自帶報警裝置，當測試出悠悠球繩索長度超過500mm時，由可編程控制器發出報警音。[0021 ] 優選地，所述可編程控制器設有顯示觸控螢幕。[0022]本實用新型的工作原理如下使用可編程控制器預設加速時間和鋼架各部件的初始位置等參數、發出命令、接收信號，通過伺服電機為悠悠球提供穩定的轉速、控制其沿上下和左右方向平穩移動，配合光柵傳感器準確測量移動距離(避免了外接部件的幹擾)，最後將信號返回可編程控制器自動計算出繩索長度；鋼架結構的兩條導軌可以帶動悠悠球做直線運動，並為繩索長度的測量保留了足夠的空間；此外，在旋轉伺服電機下方安裝夾具可以有效夾持悠悠球的手持部位，同時提供附加力臂以模擬實際使用狀態，並確保悠悠球能夠在離心力作用下有效開始轉動；為防止移動過程中儀器部件間發生碰撞，加裝限位開關用於限制運動部件的縱向和橫向移動；由於ASTM F963標準中對繩索長度的規定為不超過 500mm,因此安裝報警裝置，當長度超過500mm時，由可編程控制器發出報警音。[0023]測試時，使用夾具夾持悠悠球手持部位，使手持部位與繩索的連接點位於夾具下邊緣處，從而確保在測試過程中不會引入手持部位的伸長長度。打開開關，通過顯示觸控螢幕設置(10S-60S之間)和轉速(<80r/min)，進行預測試，確定悠悠球能進行同步轉動的最佳加速時間和可達到的最大轉速(若大於80r/min，則按照80r/min進行設定)，按照此加速時間和轉速進行測試；通過顯示觸控螢幕輸入悠悠球球體部分的直徑數值，然後點擊 START按鈕運行程序；儀器的後續運行和繩索長度測量工作由電機系統自動完成；測量結束後，顯示觸控螢幕上會顯示橫向移動距離、縱向移動距離及計算出的繩索長度，如果繩索長度超過500mm，將會發出報警音。[0024]本實用新型具有如下有益效果[0025]1)符合美國玩具安全標準ASTM F963-08 ；[0026]2)可測量長度範圍轉動過程中整體長度(不包括手持部位)(750mm的悠悠球的繩索長度，由於悠悠球球體部分的直徑不超過150mm，因此該儀器滿足500mm的繩索長度測試要求；[0027]3)轉速可調lr/min-100r/min (實際應用時需彡80r/min即可)；[0028]4)加速時間可調0-100s(實際應用時需10s_60s即可)。[0029]綜上，本實用新型具有較高自動化程度，儘可能避免了外來因素對繩索長度測量的幹擾，提高了測量結果的準確度，滿足悠悠球類玩具產品日常檢測的要求。5
[0030]
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明[0031]圖1為現有的一種悠悠球測試設備結構示意圖；[0032]圖2為現有的另一種悠悠球測試設備結構示意圖；[0033]圖3為本實用新型的結構示意圖；[0034]圖4為圖3的俯視結構示意圖；[0035]圖5為本實用新型的工作原理示意圖。
具體實施方式
[0036]參見圖3、4所示，本實用新型一種悠悠球彈性繩索長度測試儀，包括電機系統和鋼架結構；[0037]所述電機系統包括橫向伺服電機1、橫向伺服電機驅動器23、縱向伺服電機3、縱向伺服電機驅動器22、旋轉伺服電機6、旋轉伺服電機驅動器21、橫向光柵發射器14、橫向光柵接收器12、縱向光柵發射器11、縱向光柵接收器13、可編程控制器16、編程控制連接器 20和低壓電源24;[0038]所述的鋼架結構包括底座300、縱向支架301和橫向支架302 ；所述縱向支架301 下端固定在底座300上，其上端和橫向支架302近左部邊緣處垂直固定；所述底座300、縱向支架301和橫向支架302形成一個近似於「匚」的形狀；所述橫向支架302的右端設有橫向移動平臺28和縱向移動平臺8 ；[0039]所述橫向伺服電機1固定在橫向支架302的左端上方，該橫向伺服電機1通過橫向傳動皮帶2與橫向移動平臺W傳動連接；該橫向移動平臺W下方設有橫嚮導軌26，橫向伺服電機1可拉動橫向移動平臺觀在橫嚮導軌26上左右直線移動，以測定橫向移動距離；所述橫嚮導軌26上設有橫向左限位開關25和橫向右限位開關四；限位開關25、29的設置可以為防止移動過程中儀器部件間發生碰撞，用於限制運動部件的橫向移動距離；[0040]所述縱向伺服電機3固定在橫向支架302的近右端；該縱向伺服電機3通過縱向傳動皮帶10與螺杆5傳動連接，螺杆5下端與縱向移動平臺8固定；所述螺杆5的上端設有縱向上限位開關4，下端設有縱向下限位開關9 ；限位開關4、9的設置可以為防止移動過程中儀器部件間發生碰撞，用於限制運動部件的縱向移動距離；縱向移動平臺8下方設有縱嚮導軌27，所述縱向伺服電機3可拉動縱向移動平臺8在縱嚮導軌27上做上下直線移動，以測定縱向移動距離；[0041]所述旋轉伺服電機6固定在縱向移動平臺8上，該旋轉伺服電機6下端設有夾具 7，該夾具7用於夾持悠悠球手持部位，同時提供附加力臂以模擬實際使用狀態，並確保悠悠球能夠在離心力作用下有效開始轉動；[0042]所述橫向光柵發射器14設置在底座300右部上方，與其匹配的橫向光柵接收器12 設置在同水平線的縱向支架301上；所述橫向光柵接收器12連接一橫向光柵放大器19，該光柵放大器19將信號放大後發送至可編程控制器20 ；[0043]所述縱向光柵發射器11設置在縱向支架301和橫向支架302相交處，與其匹配的縱向光柵接收器13設置在垂直下方的底座300上，所述縱向光柵接收器13連接一縱向光柵放大器18，該光柵放大器18將信號放大後發送至可編程控制器16 ；[0044]所述可編程控制器16通過編程控制連接器20與橫向伺服電機驅動器23、縱向伺服電機驅動器22、旋轉伺服電機驅動器21相連接；所述橫向伺服電機驅動器控23制橫向伺服電機1的開閉，所述縱向伺服電機驅動器22控制縱向伺服電機3的開閉，所述旋轉伺服電機驅動器21控制旋轉伺服電機6的開閉；[0045]所述橫向伺服電機驅動器23、縱向伺服電機驅動器22、旋轉伺服電機驅動器21和可編程控制器16通過導線和低壓電源M相連接。[0046]所述測試儀上還設有報警裝置(圖中未示出)，該報警裝置與可編程控制器16相連接；當測試出悠悠球繩索長度超過500mm時，由可編程控制器16發出報警音。[0047]所述可編程控制器16設有顯示觸控螢幕17。[0048]具體測試時由可編程控制器16發出程序指令，通過編程控制連接器20傳輸至旋轉伺服電機驅動器21，由旋轉伺服電機驅動器21控制旋轉伺服電機6緩慢加速，使悠悠球開始旋轉。旋轉穩定後，由可編程控制器16通過編程控制連接器20向橫向伺服電機驅動器23發出指令，控制橫向伺服電機1通過橫向傳動皮帶2拉動橫向移動平臺觀向左移動。 由低壓電源M將220V電壓轉化為MV電壓，供光柵傳感器使用，縱向光柵發射器11發射紅外光束照射到縱向光柵接收器13，通過縱向光柵放大器18將紅外信號放大接收數據。在悠悠球碰到縱向光柵時，由縱向光柵接收器13接收信號，發送至可編程控制器16，可編程控制器16立即停止橫向伺服電機1的運動並記錄橫向移動距離，同時通過編程控制連接器 20連接縱向伺服電機驅動器22，命令縱向伺服電機3通過縱向傳動皮帶10控制縱向移動平臺8向下移動。橫向光柵發射器14發射紅外光束照射到橫向光柵接收器12，通過橫向光柵放大器19將紅外信號放大接收數據。在悠悠球接觸到橫向光柵時，橫向光柵接收器12 接收信號，發送至可編程控制器16，可編程控制器16立即控制旋轉伺服電機6停止運行並記錄縱向移動距離，控制橫向伺服電機1和縱向伺服電機3復位，並自動計算繩索長度。如果繩索長度超過500mm，可編程控制器16將會發出報警音。[0049]為防止儀器部件間的碰撞，使用縱向上限位開關4和縱向下限位開關9感應縱向移動平臺8的位置，信號反饋至可編程控制器16進行縱向位移限制；使用橫向左限位開關 25和橫向右限位開關四感應橫向移動平臺觀的位置，信號反饋至可編程控制器16進行橫向位移限制。由橫向傳動皮帶2帶動橫向移動平臺觀沿橫嚮導軌沈做水平運動，由縱向傳動皮帶10帶動螺杆5旋轉，使縱向移動平臺8沿縱嚮導軌27做垂直運動。使用夾具 7固定悠悠球。[0050]繩索長度計算公式
權利要求1.一種悠悠球彈性繩索長度測試儀，包括電機系統和鋼架結構；其特徵在於所述電機系統包括橫向伺服電機(1)、橫向伺服電機驅動器03)、縱向伺服電機(3)、縱向伺服電機驅動器(22)、旋轉伺服電機(6)、旋轉伺服電機驅動器(21)、橫向光柵發射器(14)、橫向光柵接收器(12)、縱向光柵發射器(11)、縱向光柵接收器(13)、可編程控制器(16)、編程控制連接器(20)和電源(24)；所述的鋼架結構包括底座(300)、縱向支架(301)和橫向支架(302)；所述縱向支架(301)下端固定在底座(300)上，其上端和橫向支架(30 近左部邊緣處垂直固定；所述橫向支架(302)的右端設有橫向移動平臺08)和縱向移動平臺(8)；所述橫向伺服電機⑴固定在橫向支架(302)的左端上方，該橫向伺服電機⑴通過橫向傳動皮帶( 與橫向移動平臺08)傳動連接；該橫向移動平臺08)下方設有橫嚮導軌(26)；所述縱向伺服電機(3)固定在橫向支架(302)的右端；該縱向伺服電機C3)通過縱向傳動皮帶(10)與縱向移動平臺(8)傳動連接；該縱向移動平臺(8)下方設有縱嚮導軌(27)；所述旋轉伺服電機(6)固定在縱向移動平臺(8)上，該旋轉伺服電機(6)下端設有一夾具(7)；所述橫向光柵發射器(14)設置在底座(300)右部上方，與其匹配的橫向光柵接收器(12)設置在同水平線的縱向支架(301)上；所述橫向光柵接收器(1 連接一橫向光柵放大器(19)，該光柵放大器(19)將信號放大後發送至可編程控制器(16)；所述縱向光柵發射器(11)設置在縱向支架(301)和橫向支架(30 相交處，與其匹配的縱向光柵接收器(1 設置在垂直下方的底座(300)上，所述縱向光柵接收器(1 連接一縱向光柵放大器(18)，該光柵放大器(18)將信號放大後發送至可編程控制器(16)；所述可編程控制器(16)通過編程控制連接器00)與橫向伺服電機驅動器(23)、縱向伺服電機驅動器(22)、旋轉伺服電機驅動器相連接；所述橫向伺服電機驅動器03)控制橫向伺服電機⑴的開閉，所述縱向伺服電機驅動器02)控制縱向伺服電機(3)的開閉，所述旋轉伺服電機驅動器控制旋轉伺服電機(6)的開閉；所述橫向伺服電機驅動器(23)、縱向伺服電機驅動器(22)、旋轉伺服電機驅動器和可編程控制器(16)通過導線和電源04)相連接。
2.根據權利要求1所述的悠悠球彈性繩索長度測試儀，其特徵在於所述縱向伺服電機⑶通過縱向傳動皮帶(10)與一螺杆(5)傳動連接，螺杆(5)下端與縱向移動平臺⑶固定。
3.根據權利要求2所述的悠悠球彈性繩索長度測試儀，其特徵在於所述螺杆(5)的上端設有縱向上限位開關G)，下端設有縱向下限位開關(9)。
4.根據權利要求1、2或3所述的悠悠球彈性繩索長度測試儀，其特徵在於所述橫嚮導軌06)上設有橫向左限位開關05)和橫向右限位開關09)。
5.根據權利要求1、2或3所述的悠悠球彈性繩索長度測試儀，其特徵在於所述測試儀的可編程控制器(16)帶有報警裝置。
6.根據權利要求1、2或3所述的悠悠球彈性繩索長度測試儀，其特徵在於所述可編程控制器(16)設有顯示觸控螢幕(17)。
專利摘要本實用新型公開了一種悠悠球彈性繩索長度測試儀，包括電機系統和鋼架結構；所述電機系統包括橫向伺服電機、橫向伺服電機驅動器、縱向伺服電機、縱向伺服電機驅動器、旋轉伺服電機、旋轉伺服電機驅動器、橫向光柵發射器、橫向光柵接收器、縱向光柵發射器、縱向光柵接收器、可編程控制器、編程控制連接器和電源；所述的鋼架結構包括底座、縱向支架和橫向支架；本實用新型能完成測試過程的自動控制；自動、準確計算出轉動過程中悠悠球的繩索長度，避免了在悠悠球上使用外接設備帶來的幹擾；對於繩索長度超過500mm的悠悠球，可編程控制器將會發出報警音；使用夾具對悠悠球手持部位進行固定，避免測試過程中該部位的伸長對測試結果的影響。
文檔編號G01B11/04GK202329563SQ201120483970
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者孫震, 徐鑫, 鄭如蘭, 高欣 申請人:中華人民共和國北京出入境檢驗檢疫局