本发明涉及一种汽车座椅性能测试设备及方法，特别涉及一种汽车座椅靠背翻转耐久试验设备及试验方法。
背景技术：
靠背是汽车座椅上的重要部件，通过解锁靠背解锁手柄使靠背翻转达到调整靠背的角度，靠背翻转耐久性能直接影响到汽车座椅的使用寿命。因此有必要检测靠背翻转耐久性能。现有座椅生产厂家实验室主要是使用机械手来完成试验，机械手成本昂贵，且在试验中，试验机械手灵活性、柔性好的优势体现不出来，在整个试验过程数据没有收集，在试验完结后没有试验相关过程数据以供查阅分析，不能反映试验过程力矩变化，不能准确的反应试验指标是否符合试验要求。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种汽车座椅靠背翻转耐久试验设备及试验方法，试验设备灵活简单，能够实现数据记录识别，能反映试验过程力矩变化，准确反应试验指标是否符合试验要求。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，包括工作台和试验装置，试验装置包括控制器、摇臂、伺服电机、活动托板、传感器、托板支撑调节装置、手柄解锁组件，伺服电机定位在活动托板上，活动托板一端与托板支撑调节装置连接，托板支撑调节装置底端与工作台连接，摇臂一端连接有可带动摇臂转动的转轴，摇臂另一端连接有可向后推动靠背的横杆，转轴与伺服电机的输出轴连接，传感器定位在伺服电机的输出轴上，伺服电机和传感器分别通过电路与控制器连接，手柄解锁组件包括气缸支撑座和连接在气缸支撑座上的气缸，气缸的活塞推杆末端连接有手柄解锁滚轮，气缸支撑座设置在工作台上并位于座椅一侧的靠背解锁手柄下侧，气缸的活塞推杆伸出时手柄解锁滚轮可推动靠背解锁手柄而达到解锁靠背，伺服电机工作时伺服电机的输出轴带动转轴转动，转轴带动摇臂向后摆动，与摇臂连接的横杆推动靠背向后转动。
本发明的进一步技术方案是：所述托板支撑调节装置包括安装底座板、上固定板、导柱ⅰ、导柱ⅱ、导向套ⅰ、导向套ⅱ、导向丝杆、丝杆调节装置，安装底座板固定连接在工作台上，导柱ⅰ、导柱ⅱ垂直连接在安装底座板上表面相对两侧，导向套ⅰ套在导柱ⅰ外表面，导向套ⅱ套在导柱ⅱ外表面，上固定板分别与导柱ⅰ、导柱ⅱ的顶端连接，导向丝杆垂直连接在导柱ⅰ与导柱ⅱ之间的安装底座板上表面，活动托板一端两侧分别通过连接螺栓与导向套ⅰ、导向套ⅱ固定连接，活动托板在导向丝杆所在位置设有通孔，通孔中固定连接有丝杆导套ⅰ，导向丝杆旋合在丝杆导套ⅰ的内螺纹中并穿过活动托板，导向丝杆顶端穿过上固定板与丝杆调节装置连接。
本发明的进一步技术方案是：所述丝杆调节装置包括丝杆导套ⅱ、锁紧螺栓、锁紧手柄、转轮、转动手柄，丝杆导套ⅱ通过安装螺栓连接在上固定板中，导向丝杆上端穿过丝杆导套ⅱ后与转轮键连接，丝杆导套ⅱ的侧壁设有一条贯通其螺孔的缺口，丝杆导套ⅱ侧壁设有垂直穿过缺口的锁紧螺孔，锁紧螺栓一端定位在贯穿缺口的锁紧螺孔中，锁紧手柄套在锁紧螺栓另一端，转动锁紧手柄可转动锁紧螺栓进而通过调整丝杆导套ⅱ缺口大小达到锁紧导向丝杆，转动手柄连接在转轮上。
本发明的进一步技术方案是：所述活动托板上表面还设有支撑转轴与电机输出轴的支座。
本发明的进一步技术方案是：所述气缸支撑座包括底部基板、安装立柱、连接板、安装板，安装立柱垂直连接在底部基板上表面，连接板连接在安装立柱一侧表面，安装板连接在连接板远离安装立柱一端，气缸通过连接螺栓固定连接在安装板上，气缸的活塞推杆末端连接有滚轮支座，手柄解锁滚轮连接在滚轮支座上。
本发明的进一步技术方案是：所述工作台上还设置有固定底板，座椅通过固定座及连接螺栓固定在固定底板上，固定底板连接在工作台上表面，气缸支撑座的底部基板也固定连接在固定底板上表面。
本发明为实现上述目的采用的另一技术方案是：一种采用上述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备的试验方法，包括以下步骤：（一）启动控制器，控制器控制气缸伸出，气缸伸出到位，靠背解锁；（二）伺服电机开始转动，控制器内计数器开始计数，控制器的计数器计数为奇数次时伺服电机向后转；控制器的计数器计数为偶数次时伺服电机向前转；（三）定位在伺服电机输出轴上的传感器测量电机输出轴传递给转轴的作用力，传感器将测量到的作用力反馈给控制器；（四）控制器判断所测量的作用力值是否在设定的回复力允许范围值内；是则按设定程序做靠背模拟前后折叠往复运动，即伺服电机继续向后或向前转到位,之后伺服电机停转，之后再进入步骤（5）；否则试验样品处于非正常状态工作，控制器发出指令给伺服电机，则伺服电机停转，气缸保持状态，试验暂停，试验数据采集工作暂停，控制器中的蜂鸣器发出声音报警；（五）控制器控制气缸收回，气缸收回到位靠背锁止，控制器发出下一次启动指令，并循环上述试验步骤。
本发明汽车座椅靠背翻转耐久试验设备及试验方法具有如下有益效果：本发明设备整体机构简单、成本低；托板支撑调节装置可根据座椅高度将活动托板调整至合适高度，使得试验设备能够对不同高度的座椅进行试验，适用范围广；托板支撑调节装置上端的丝杆调节装置为转轮和手柄组成的手动结构，不但结构简单且操作方便；控制器控制手柄解锁组件能够自动解锁靠背解锁手柄，自动化程度高，在伺服电机输出轴上设置传感器，能够将伺服电机输出轴输出给转轴的回复力实时检查，能够实现数据记录识别，控制器判断所测量的作用力值是否在设定的回复力允许范围值内，回复力允许范围值为回复力值波动未超过设定回复力值的20%，超过则停止伺服电机工作而停止试验，能够有效避免无效试验得到的不准确试验结果，能反映试验过程力矩变化，准确反应试验指标是否符合试验要求，且传感器采集的数据够在试验后供查阅分析，为座椅扶手后续的性能改进设计提供参考。
下面结合附图和实施例对本发明汽车座椅靠背翻转耐久试验设备及试验方法作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明汽车座椅靠背翻转耐久试验设备的结构示意图；
图2是图1的a处放大分解图；
图3是手柄解锁组件放大分解图；
图4是发明汽车座椅靠背翻转耐久试验方法的流程图；
附图标号说明：1-工作台,2-活动托板,3-安装底座板,4-导向套ⅰ,5-手柄解锁组件,6-固定底板,7-固定座,8-座椅,9-转轴,10-摇臂,11-横杆,12-靠背,13-丝杆导套ⅱ,14-转动手柄,15-转轮,16-上固定板,17-导柱ⅱ,18-导向丝杆,19-导柱ⅰ,20-导向套ⅱ,21-支座,22-传感器,23-伺服电机,24-电路,25-控制器,26-锁紧螺孔,27-安装螺栓,28-锁紧螺栓,29-锁紧手柄,31-底部基板,32-基板固定板,33-连接板,34-安装立柱,35-连接螺栓,36-安装板,37-滚轮支座,38-手柄解锁滚轮,39-气缸。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，包括工作台和试验装置，试验装置包括控制器、摇臂、伺服电机、活动托板、传感器、托板支撑调节装置、手柄解锁组件。伺服电机定位在活动托板上，活动托板一端与托板支撑调节装置连接，托板支撑调节装置底端与工作台连接。托板支撑调节装置用于支撑活动托板并可调整活动托板至合适的高度以适应不同高度座椅的试验。摇臂一端连接有可带动摇臂转动的转轴，摇臂另一端连接有可向后推动靠背的横杆。在活动托板上表面还设有支撑转轴与电机输出轴的支座。转轴与伺服电机的输出轴连接，传感器定位在伺服电机的输出轴上，伺服电机和传感器分别通过电路与控制器连接,控制器上设有plc主控制单元、计数器及报警器等装置，控制器是直接采购的现有装置，在此不做详细描述。手柄解锁组件包括气缸支撑座和连接在气缸支撑座上的气缸，气缸的活塞推杆末端连接有手柄解锁滚轮，气缸支撑座设置在工作台上并位于座椅一侧的靠背解锁手柄下侧，气缸的活塞推杆伸出时手柄解锁滚轮可推动靠背解锁手柄而达到解锁靠背，伺服电机工作时伺服电机的输出轴带动转轴转动，转轴带动摇臂向后摆动，与摇臂连接的横杆推动靠背向后转动。
其中托板支撑调节装置包括安装底座板、上固定板、导柱ⅰ、导柱ⅱ、导向套ⅰ、导向套ⅱ、导向丝杆、丝杆调节装置。安装底座板固定连接在工作台上，导柱ⅰ、导柱ⅱ垂直连接在安装底座板上表面相对两侧，导向套ⅰ套在导柱ⅰ外表面，导向套ⅱ套在导柱ⅱ外表面，上固定板分别与导柱ⅰ、导柱ⅱ的顶端连接。导向丝杆垂直连接在导柱ⅰ与导柱ⅱ之间的安装底座板上表面，活动托板一端两侧分别通过连接螺栓与导向套ⅰ、导向套ⅱ固定连接，活动托板在导向丝杆所在位置设有通孔，通孔中固定连接有丝杆导套ⅰ，导向丝杆旋合在丝杆导套ⅰ的内螺纹中并穿过活动托板，导向丝杆顶端穿过上固定板与丝杆调节装置连接。
如图2所示，所述丝杆调节装置包括丝杆导套ⅱ、锁紧螺栓、锁紧手柄、转轮、转动手柄，丝杆导套ⅱ通过安装螺栓连接在上固定板中，导向丝杆上端穿过丝杆导套ⅱ后与转轮键连接，丝杆导套ⅱ的侧壁设有一条贯通其螺孔的缺口，丝杆导套ⅱ侧壁设有垂直穿过缺口的锁紧螺孔，锁紧螺栓一端定位在贯穿缺口的锁紧螺孔中，锁紧手柄套在锁紧螺栓另一端，转动锁紧手柄可转动锁紧螺栓进而通过调整丝杆导套ⅱ缺口大小达到锁紧导向丝杆，转动手柄连接在转轮上。
如图3所示，所述气缸支撑座包括底部基板、安装立柱、连接板、安装板，安装立柱垂直连接在底部基板上表面，连接板连接在安装立柱一侧表面，安装板连接在连接板远离安装立柱一端，气缸通过连接螺栓固定连接在安装板上，气缸的活塞推杆末端连接有滚轮支座，手柄解锁滚轮连接在滚轮支座上。
工作时，工作台上还设置有固定底板，座椅通过固定座及连接螺栓固定在固定底板上，固定底板连接在工作台上表面，气缸支撑座的底部基板也固定连接在固定底板上表面，底部基板两端由基板固定板固定。根据座椅的高度转动丝杆调节装置的手柄，使得导向丝杆带动活动托板至合适高度。再将连接在摇臂一端的横杆靠在座椅靠背前侧，即可进行扶手耐久试验，伺服电机工作时伺服电机的输出轴带动转轴转动，转轴带动摇臂向后摆动，与摇臂连接的横杆推动靠背向后转动。
本发明一种采用上述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备的试验方法，包括以下步骤：（一）启动控制器，控制器控制气缸伸出，气缸伸出到位，靠背解锁；（二）伺服电机开始转动，控制器内计数器开始计数，控制器的计数器计数为奇数次时伺服电机向后转；控制器的计数器计数为偶数次时伺服电机向前转；（三）定位在伺服电机输出轴上的传感器测量电机输出轴传递给转轴的作用力，传感器将测量到的作用力反馈给控制器；（四）控制器判断所测量的作用力值是否在设定的回复力允许范围值内（即检测并记录座椅靠背回复力在反复折叠耐久试验中的变差情况，本实施例将作用力值波动未超过设定回复力值的20%为允许范围值内力值）；作用力值在设定的回复力允许范围值内（作用力值波动未超过设定回复力值的20%）,按设定程序做靠背模拟前后折叠往复运动，即伺服电机继续向后或向前转到位,之后伺服电机停转，之后再进入步骤（5）；作用力值不在设定的回复力允许范围值内（作用力值波动超过设定回复力值的20%）,则试验样品处于非正常状态工作，控制器发出指令给伺服电机，则伺服电机停转，气缸保持状态，试验暂停，试验数据采集工作暂停，控制器中的蜂鸣器发出声音报警；（五）控制器控制气缸收回，气缸收回到位靠背锁止，控制器发出下一次启动指令，并循环上述试验步骤。
试验方法中设定回复力值是在控制器中预先设定好的一个力值，设定回复力值是能够解锁背解锁手柄的一个力值，不同的座椅的靠背需要的设定回复力值不同，工作人员会根据不同座椅的靠背在控制器中设定不同的回复力值。回复力的力值波动超过设定回复力值的20%则为回复力过大或过小，采用过大回复力会降低座椅靠背的使用寿命，过小的回复力不能有效解锁座椅靠背。因此在试验过程中当检测到回复力的力值波动超过设定回复力值的20%则判断试验样品处于非正常状态工作，控制器控制伺服电机停止转动，气缸保持状态，控制器中的蜂鸣器报警，试验暂停试验人员可查看试验设备检查异常原因。能够有效避免无效试验得到的不准确试验结果。在试验过程中能反映试验过程力矩变化，准确反应试验指标是否符合试验要求，且传感器采集的数据够在试验后供查阅分析，为座椅扶手后续的性能改进设计提供参考。
下面详细描述一个周期的试验过程：在控制器的操作面板上按照实验要求设置好实验参数（回复力值），在控制器的操作面板上启动设备；启动后，控制器会给气缸发出气缸伸出的指令ⅰ，气缸在接收到指令ⅰ后，带动靠背解锁手柄解锁靠背，解锁后，气缸反馈气缸伸出到位的信号ⅰ给控制器,控制器在接收到奇数次信号ⅰ后给伺服电机发出伺服电机向后转的指令ⅱ，伺服电机在接收到指令ⅱ后，带动摇臂向后转动，摇臂带动靠背向后转动，当转动到设置角度（是能够向后转动的最大角度）时，伺服电机反馈伺服电机到位的信号ⅱ给控制器,控制器在接收到信号ⅱ后给气缸发出伺服电机停止转动、气缸收回的指令ⅲ，气缸在接收到指令ⅲ后，气缸带动靠背解锁手柄锁止靠背，锁止后，气缸反馈气缸收回到的位信号ⅲ给控制器,控制器在收到信号ⅲ后给气缸发出气缸伸出的指令ⅰ，气缸在接收到指令ⅰ后，带动靠背解锁手柄解锁靠背，解锁后，气缸反馈气缸伸出到位的信号ⅰ给控制器,控制器在接收到气缸伸出到位偶数次信号ⅰ给伺服电机发出伺服电机向前转的指令ⅳ，伺服电机在收到指令ⅳ后，带动摇臂向前转动，靠背随摇臂一起向前转动，当转到设置角度（是能够向前转动的最大角度）时，伺服电机反馈伺服电机前到位的信号ⅳ给控制器,控制器在接受到信号ⅳ后给气缸发出伺服电机停止转动、气缸收回的指令ⅲ，气缸在接受到指令ⅲ后，气缸带动靠背解锁手柄锁止靠背，锁止后，气缸反馈气缸收回到的位信号ⅲ给控制器,控制器在接收到气缸收回到的位信号ⅲ后给气缸发出气缸伸出的指令ⅰ，带动靠背解锁手柄解锁靠背，解锁后，气缸反馈气缸伸出到位的信号ⅰ给控制器,控制器在接收到气缸伸出到位的奇数次信号ⅰ后给伺服电机发出伺服电机向后转的指令ⅱ；如上为一个循环，按照设定循环次数完成实验即可；伺服电机上装有传感器,传感器在整个试验过程中测试靠背的回复力值，并将其返还给控制器，控制器对接收到的数据进行存储，并将接受的力值与预设的最大力值、最小力值进行对比，如反馈的数据在最大力值与最小力值之间，实验继续进行，如反馈的数据超出最大力值与最小力值的范围，那么座椅在实验过程中出现失效或其他非正常状况，控制器将给出伺服电机停止转动，气缸保持状态，蜂鸣器报警，试验暂停并报警通知实验人员。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，包括工作台（1）和试验装置，其特征在于，试验装置包括控制器（25）、摇臂（10）、伺服电机（23）、活动托板（2）、传感器（22）、托板支撑调节装置、手柄解锁组件（5），伺服电机（23）定位在活动托板（2）上，活动托板（2）一端与托板支撑调节装置连接，托板支撑调节装置底端与工作台（1）连接，摇臂（10）一端连接有可带动摇臂（10）转动的转轴（9），摇臂（10）另一端连接有可向后推动靠背（12）的横杆（11），转轴（9）与伺服电机（23）的输出轴连接，传感器（22）定位在伺服电机（23）的输出轴上，伺服电机（23）和传感器（22）分别通过电路（24）与控制器（25）连接，手柄解锁组件（5）包括气缸支撑座和连接在气缸支撑座上的气缸（39），气缸（39）的活塞推杆末端连接有手柄解锁滚轮，气缸支撑座设置在工作台（1）上并位于座椅一侧的靠背解锁手柄下侧，气缸（39）的活塞推杆伸出时手柄解锁滚轮可推动靠背解锁手柄而达到解锁靠背（12），伺服电机（23）工作时伺服电机（23）的输出轴带动转轴（9）转动，转轴（9）带动摇臂（10）向后摆动，与摇臂（10）连接的横杆（11）推动靠背（12）向后转动。
2.如权利要求1所述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，其特征在于，所述托板支撑调节装置包括安装底座板（3）、上固定板（16）、导柱ⅰ（19）、导柱ⅱ（17）、导向套ⅰ（4）、导向套ⅱ（20）、导向丝杆（18）、丝杆调节装置，安装底座板（3）固定连接在工作台（1）上，导柱ⅰ（19）、导柱ⅱ（17）垂直连接在安装底座板（3）上表面相对两侧，导向套ⅰ（4）套在导柱ⅰ（19）外表面，导向套ⅱ（20）套在导柱ⅱ（17）外表面，上固定板（16）分别与导柱ⅰ（19）、导柱ⅱ（17）的顶端连接，导向丝杆（18）垂直连接在导柱ⅰ（19）与导柱ⅱ（17）之间的安装底座板（3）上表面，活动托板（2）一端两侧分别通过连接螺栓与导向套ⅰ（4）、导向套ⅱ（20）固定连接，活动托板（2）在导向丝杆（18）所在位置设有通孔，通孔中固定连接有丝杆导套ⅰ，导向丝杆（18）旋合在丝杆导套ⅰ的内螺纹中并穿过活动托板（2），导向丝杆（18）顶端穿过上固定板（16）与丝杆调节装置连接。
3.如权利要求1所述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，其特征在于，所述丝杆调节装置包括丝杆导套ⅱ（13）、锁紧螺栓（28）、锁紧手柄（29）、转轮（15）、转动手柄（14），丝杆导套ⅱ（13）通过安装螺栓（27）连接在上固定板（16）中，导向丝杆（18）上端穿过丝杆导套ⅱ（13）后与转轮（15）键连接，丝杆导套ⅱ（13）的侧壁设有一条贯通其内孔的缺口，丝杆导套ⅱ（13）侧壁设有垂直穿过缺口的锁紧螺孔（26），锁紧螺栓（28）一端定位在贯穿缺口的锁紧螺孔（26）中，锁紧手柄（29）套在锁紧螺栓（28）另一端，转动锁紧手柄（29）可转动锁紧螺栓（28）进而通过调整丝杆导套ⅱ（13）缺口大小达到锁紧导向丝杆（18），转动手柄（14）连接在转轮（15）上。
4.如权利要求1所述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，其特征在于，所述活动托板（2）上表面还设有支撑转轴（9）与电机输出轴的支座（21）。
5.如权利要求1所述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，其特征在于，所述气缸支撑座包括底部基板（31）、安装立柱（34）、连接板（33）、安装板（36），安装立柱（34）垂直连接在底部基板（31）上表面，连接板（33）连接在安装立柱（34）一侧表面，安装板（36）连接在连接板（33）远离安装立柱（34）一端，气缸（39）通过连接螺栓（35）固定连接在安装板（36）上，气缸（39）的活塞推杆末端连接有滚轮支座（37），手柄解锁滚轮（38）连接在滚轮支座（37）上。
6.如权利要求5所述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备，其特征在于，所述工作台（1）上还设置有固定底板（6），座椅（8）通过固定座（7）及连接螺栓固定在固定底板（6）上，固定底板（6）连接在工作台（1）上表面，气缸支撑座的底部基板（31）也固定连接在固定底板（6）上表面。
7.一种采用权利要求1所述的汽车座椅靠背翻转耐久试验设备的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：（一）启动控制器，控制器控制气缸伸出，气缸伸出到位，靠背解锁；（二）伺服电机开始转动，控制器内计数器开始计数，控制器的计数器计数为奇数次时伺服电机向后转；控制器的计数器计数为偶数次时伺服电机向前转；（三）定位在伺服电机输出轴上的传感器测量电机输出轴传递给转轴的作用力，传感器将测量到的作用力反馈给控制器；（四）控制器判断所测量的作用力值是否在设定的回复力允许范围值内；是则按设定程序做靠背模拟前后折叠往复运动，即伺服电机继续向后或向前转到位,之后伺服电机停转，之后再进入步骤（5）；否则试验样品处于非正常状态工作，控制器发出指令给伺服电机，则伺服电机停转，气缸保持状态，试验暂停，试验数据采集工作暂停，控制器中的蜂鸣器发出声音报警；（五）控制器控制气缸收回，气缸收回到位靠背锁止，控制器发出下一次启动指令，并循环上述试验步骤。
技术总结