一種試驗用壽命機的研制

【摘 要】文章介紹了為滿足鍵盤開關(guān)壽命試驗的需要而研制的一種新型試驗用壽命機，該壽命機把力學(xué)原理和電子計數(shù)理論相結(jié)合，使用電力作為驅(qū)動電源，通過偏心輪的旋轉(zhuǎn)，把定滑輪向下運動的次數(shù)用計數(shù)器表現(xiàn)出來。該壽命機能承載100萬次以上的機械壽命，如實的反映鍵盤開關(guān)的技術(shù)水平；即使按壓100萬次以上，也不會因為機器疲勞，出現(xiàn)按鍵受力不均勻而導(dǎo)致開關(guān)損壞的現(xiàn)象。影響試驗的正常進行；研制目的是提供一種試驗裝置，模擬手指按壓鍵盤開關(guān)的操作狀態(tài)，能如實測試開關(guān)真實壽命，進而測試出鍵盤開關(guān)真正的技術(shù)指標，為鍵盤開關(guān)的技術(shù)提升開拓空間。

【關(guān)鍵詞】壽命機；模擬；測試；可靠性

中圖分類號： TH114 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2015）01（c）0000-00

1、引言

鍵盤開關(guān)在電子通訊領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，大到電腦，小到手機。都離不開鍵盤開關(guān)。鍵盤開關(guān)在整機中的作用：通過指尖的觸摸，觸動鍵罩按下和彈起，使開關(guān)觸點接通和斷開，實現(xiàn)信號的通斷，從而達到信號的傳輸和控制作用。鍵盤開關(guān)產(chǎn)品不僅大量應(yīng)用于交通、通信、網(wǎng)絡(luò)、IT、醫(yī)療、石油等民用領(lǐng)域，還廣泛應(yīng)用于航空、航天、國防等軍用系統(tǒng)中。這就要求鍵盤開關(guān)產(chǎn)品要經(jīng)久耐用，進而對鍵盤開關(guān)產(chǎn)品的機械壽命提出了高的要求?，F(xiàn)在的鍵盤開關(guān)產(chǎn)品的壽命已經(jīng)達到了數(shù)十萬次，更高的甚至達到了上百萬次。如何通過試驗驗證鍵盤開關(guān)的機械壽命就提到了議事日程。

2、機械壽命機的研制目的

傳統(tǒng)的機械壽命機通常能維持1萬次以下的壽命試驗，5萬次已經(jīng)達到極限，超過10萬次就出現(xiàn)機器疲勞，受力不均勻，從而使開關(guān)出現(xiàn)損壞。不能正確體現(xiàn)開關(guān)真實壽命，進而影響鍵盤開關(guān)的技術(shù)指標。該壽命機把力學(xué)原理和電子計數(shù)理論相結(jié)合，使用電力作為驅(qū)動電源，通過偏心輪的旋轉(zhuǎn)，把定滑輪向下運動的次數(shù)用計數(shù)器表現(xiàn)出來。該壽命機能承載100萬次以上的機械壽命，如實的反映鍵盤開關(guān)的技術(shù)水平；即使按壓100萬次以上，也不會因為機器疲勞，出現(xiàn)按鍵受力不均勻而導(dǎo)致開關(guān)損壞的現(xiàn)象，從而使開關(guān)出現(xiàn)損壞。影響試驗的正常進行；研制目的是提供一種試驗裝置，模擬手指按壓鍵盤開關(guān)的操作狀態(tài)，能如實測試開關(guān)真實壽命，進而測試出鍵盤開關(guān)真正的技術(shù)指標，為鍵盤開關(guān)的技術(shù)提升開拓空間。

3、設(shè)計依據(jù)、工作原理

以鍵盤開關(guān)機械壽命要求100萬次為例，根據(jù)產(chǎn)品標注試驗方法的規(guī)定，壽命試驗要求開關(guān)試驗頻率為30次/分鐘，設(shè)計一臺有調(diào)速電機帶動偏心輪，偏心輪拉動尼龍繩另一端與一固定的定滑輪連接，該定滑輪繼續(xù)連接一個定滑輪組，該定滑輪組的數(shù)量根據(jù)鍵盤開關(guān)的按鍵數(shù)量而定，根據(jù)試驗要求，一般規(guī)定為總按鍵數(shù)的30%（不足3個的按3個，低于三個的全部進行試驗），定滑輪下均與可調(diào)重量砝碼相連接，用可調(diào)重量砝碼式觸頭垂直按壓鍵盤開關(guān)中相應(yīng)的按鍵，觸頭均采用尼龍材料，并將其設(shè)計成球面形狀，這樣設(shè)計的好處是，鍵盤開關(guān)內(nèi)部為很薄的不銹鋼帶沖制引鼓內(nèi)壁鍍金的圓形簧片和電路板印制線路組成。觸頭選用尼龍材料，不會增加按鍵中簧片的額外按壓力，給簧片帶來人為損傷；將其設(shè)計成球面形狀，可使觸頭與鍵盤平面更可靠接觸。提高鍵盤接通的靈敏性。同時根據(jù)按力要求調(diào)整砝碼的重量，按力的大小即為砝碼自重 （F按力=G砝碼），控制偏心輪的大小，使偏心輪的行程轉(zhuǎn)換為觸頭向下的位移，即d=d1-d2（具體位置如圖1所示）。調(diào)節(jié)尼龍繩的長度，控制砝碼向下的位移，使觸頭挨到鍵盤的按鍵上，剛好使簧片變形，在調(diào)速電機的控制下，觸頭立即抬起，機械計數(shù)器計數(shù)一次，如此一次操作完成；同時，因為簧片發(fā)生形變，鍵盤開關(guān)由斷變通。連接在鍵盤開關(guān)電路上的電子計數(shù)器也計數(shù)一次。如此反復(fù)，直到開關(guān)中的簧片失效。電子技術(shù)器立即停止計數(shù)。砝碼式觸頭上下往返受調(diào)速電機控制。并用機械和電子計數(shù)器同時記下開關(guān)通斷的次數(shù)。從而完成對鍵盤開關(guān)壽命的測繪和計量。

4、結(jié)論

采用如此原理自制的壽命試驗機，使用電力作為驅(qū)動電源，通過偏心輪的旋轉(zhuǎn)，把定滑輪向下運動的次數(shù)用計數(shù)器表現(xiàn)出來。實現(xiàn)了模擬手指按壓鍵盤開關(guān)的理想試驗狀態(tài)。即使按壓100萬次以上，也不會因為機器疲勞，出現(xiàn)按鍵受力不均勻而導(dǎo)致開關(guān)損壞的現(xiàn)象。影響試驗的正常進行；為此類鍵盤開關(guān)的機械壽命試驗提供了一個新思路，拓展了一條新的路徑。經(jīng)試驗驗證非常理想。如實測試出了鍵盤開關(guān)真實的機械壽命，提升了鍵盤開關(guān)的整體試驗水平，為鍵盤開關(guān)技術(shù)水平的提升開拓了空間，更好地為信息工業(yè)的發(fā)展服務(wù)。

參考文獻

1、機械設(shè)計手冊（第6版），機械工業(yè)出版社，2011年

2、金屬材料手冊，電子工業(yè)出版社，2012年

3、機電傳遞控制，華中科技大學(xué)出版社，2005年

圖1

姓名：唐靜 出生年月：1974年11月 性別：女 籍貫：遼寧遼陽

研究方向：電子、自動化方向 學(xué)歷：本科 職稱：副教授