一种弹簧疲劳检测装置及方法

技术领域

本申请涉及检测技术领域，特别涉及一种弹簧疲劳检测装置及方法。

背景技术

弹簧疲劳特性是弹簧好坏的一个重要指标，它是指弹簧经挤压变形后产生的断裂现象，一般金属经变形后就会产生裂纹，一般很小，甚至有时可以忽略不计，但是经常变形，裂纹就会增多，裂纹间隙就会增大，最终导致弹簧疲劳。

在家具行业，弹簧通常应用至床垫内，以起到弹性支撑的作用。由于床垫的日常使用频率较高，床垫内的弹簧也需要满足经过数万次形变后，仍具有良好的弹性性能，以保证床垫的使用寿命。

相关技术中，将弹簧的底端固定，再利用气缸驱动压板上下运动，往复使得弹簧发生形变，连续使弹簧发生数万次形变。测试完成后，通过查看弹簧的状态，以判断弹簧是否合格。也可同时对多个同型号弹簧进行测试。

在弹簧的疲劳测试工程中，需要按照弹簧的自身长度和形变比例，来确定弹簧的形变长度。在同时测试长度不一的弹簧时，压板下降使较长的弹簧达到其形变长度时，较短的弹簧的形变大小仍小于所需形变大小。因此，相关技术中难以同时对不同长度的弹簧进行检测。

发明内容

本申请实施例提供一种弹簧疲劳检测装置及方法，以解决相关技术中难以同时对不同长度的弹簧进行检测的技术问题。

第一方面，提供了一种弹簧疲劳检测装置，其包括底座和与所述底座固定的支撑架，还包括：

多个卡紧组件，所述卡紧组件安装于所述底座，用于固定弹簧，所述卡紧组件包括多个卡紧件，多个所述卡紧件相互远离弹性滑动设于所述底座，多个所述卡紧件均适于抵紧于所述弹簧内壁；

下压组件，所述下压组件包括下压驱动件、升降板、多个下压件和多个调节件，所述下压驱动件安装于所述支撑架，所述下压驱动件与所述升降板驱动连接，以驱动所述升降板升降运动，多个所述下压件分别通过多个所述调节件与所述升降板连接，多个所述下压件在竖直方向上分别与多个所述卡紧组件一一正对，以用于下压所述弹簧，所述调节件用于调节所述下压件相对于所述升降板的高度；

传感模组，所述传感模组包括多个压力传感件，多个所述压力传感件分别设于多个所述下压件的底面。

一些实施例中，该弹簧疲劳检测装置还包括控制模组，所述控制模组与所述传感模组电连接，所述控制模组适于输出所述弹簧每次受压的劲度系数，并生成每个所述弹簧的劲度系数随受压次数变化的曲线。

一些实施例中，所述调节件包括丝杆机构，所述丝杆机构安装于所述升降板，所述丝杆机构与所述下压件驱动连接，以带动所述下压件相对于所述升降板在竖直方向运动。

一些实施例中，所述卡紧组件还包括多个卡紧弹性件，所述卡紧弹性件的两端分别与所述卡紧件和所述底座连接，且多个所述卡紧弹性件的弹力使多个所述卡紧件相互远离。

一些实施例中，所述卡紧组件还包括抵紧件，所述抵紧件包括抵紧圆台，所述抵紧圆台升降运动于所述底座，所述抵紧圆台位于多个所述卡紧件的中间，且所述抵紧圆台的周向侧面抵紧于多个所述卡紧件。

一些实施例中，该弹簧疲劳检测装置还包括视觉检测件，所述视觉检测件的检测方向朝所述底座上的所述弹簧设置，且用于检测所述弹簧的是否偏斜。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种弹簧疲劳检测装置，对多个弹簧进行疲劳检测时，分别将多个弹簧置于底座上，且分别通过多个卡紧组件将多个弹簧固定，由于卡紧组件的卡紧件弹性运动，可适配固定不同内圈直径的弹簧，方便固定不同内径的弹簧。再利用下压驱动件带动升降板升降运动，多个下压件同步升降，以同时使多个弹簧发生形变，可同时对多个弹簧进行检测，提高了检测效率。另外，根据弹簧的长度，而对应调节下压件相对于升降板的高度，因此同步下压弹簧时，不同长度弹簧的压缩比例保持一致，保证所有弹簧的形变量均符合要求，使得检测一致性更好，所检测的结果更具有说服力。

另外，由于压力传感件的设置，当下压件下降时，可通过压力传感件来确定下压件已经触碰弹簧，以此来确定下压件的工作起点，下压件下降时，即直接对弹簧进行压缩，因此消除了下压件运动时的空行程，提高了弹簧的检测效率。

第二方面，提供了一种弹簧疲劳检测方法，基于如上所述的弹簧疲劳检测装置，包括以下步骤：

获取多个弹簧的长度；

根据多个弹簧的长度以及预设的压缩比例，确定每个弹簧的形变长度；

将多个弹簧置于底座上，且分别由多个卡紧组件固定；

挑选最长的弹簧，并计算其余弹簧对应的下压件的高度补偿值；

根据高度补偿值，调整下压件的高度；

根据最长弹簧的形变长度，以确定全部下压件的下压行程；

使多个下压件同步按预设的测试速度往复升降预设的测试次数；

根据弹簧的劲度系数判断弹簧是否合格。

一些实施例中，所述挑选最长的弹簧，并计算其余弹簧对应的下压件的高度补偿值，包括：

计算最长弹簧与其余弹簧的长度差；

根据长度差和压缩比例，计算得高度补偿值。

一些实施例中，所述使多个下压件同步按预设的测试速度往复升降预设的测试次数之前，还包括获取下压件的工作起点，所述获取下压件的工作起点包括：

使多个下压件下降；

当与最长弹簧对应的下压件上的压力传感件检测到压力时，记录下压件的高度位置，以得到下压件的工作起点。

一些实施例中，所述根据弹簧的劲度系数判断弹簧是否合格，包括：

获取弹簧每次受压形变时的劲度系数；

计算弹簧每一次形变时的劲度系数与弹性第一次形变时劲度系数的差值，令该值为检测值；

判断弹簧每一次形变得到的检测值是否均处于预设的标准波动范围内，若是，则该弹簧合格，否则，该弹簧不合格。

本申请另一实施例提供了一种弹簧疲劳检测方法，由于该弹簧疲劳检测方法基于上述弹簧疲劳检测装置，因此该弹簧疲劳检测方法的有益效果与上述弹簧疲劳检测装置的有益效果一致，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的弹簧疲劳检测装置的示意图；

图2为本申请实施例提供的底座和卡紧组件的示意图；

图3为本申请实施例提供的底座、卡紧组件和弹簧的示意图；

图4为本申请实施例提供的弹簧疲劳检测装置的正视图；

图5为本申请实施例提供的弹簧疲劳检测装置中下压件处于工作起点位置示意图；

图6为本申请实施例提供的弹簧按照压缩比例形变后的示意图。

图中：1、底座；2、支撑架；3、卡紧组件；31、卡紧件；32、卡紧弹性件；33、抵紧件；331、抵紧圆台；332、抵紧螺杆；4、下压组件；41、下压驱动件；42、升降板；43、下压件；44、调节件；5、视觉检测件；a、弹簧。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种弹簧疲劳检测装置及方法，该弹簧疲劳检测装置通过改变下压件相对于升降板的高度，以确保多个下压件下降时，保证所有弹簧的形变量均符合要求，使得检测一致性更好，所检测的结果更具有说服力。本申请解决相关技术中难以同时对不同长度的弹簧进行检测的技术问题。

参照图1，一种弹簧疲劳检测装置，包括底座1、支撑架2、下压组件4和多个卡紧组件3。支撑架2呈龙门架状，其固定在底座1上。多个卡紧组件3均设置于底座1上，卡紧组件3用于固定弹簧a，且保持弹簧a处于直立状态。下压组件4用于下压弹簧a，使弹簧a发生形变。通过使弹簧a重复压缩和恢复的过程，以对弹簧a进行检测。

参照图1，本实施例中，卡紧组件3设有四组，四组卡紧组件3在底座1上沿一直线间隔均匀排列设置，以供四个弹簧a同时检测。

参照图1-图3，其中，卡紧组件3包括多个卡紧件31和多个卡紧弹性件32，卡紧件31滑动设置于底座1，卡紧弹性件32的两端分别与卡紧件31和底座1连接，多个卡紧件31相互远离弹性滑动设于底座1。在卡紧弹性件32的弹力作用下，多个卡紧件31均适于抵紧于弹簧a内壁。

参照图1-图3，具体地，本实施例中，卡紧件31设有四个，四个卡紧件31两两相互远离滑动设置于底座1，进一步地，底座1上开设有供卡紧件31滑动的滑槽。卡紧件31呈杆状，其底端滑动设置于滑槽内。卡紧弹性件32的两端分别与卡紧件31和底座1连接，以使得卡紧件31弹性滑动设置于底座1，且卡紧弹性件32的弹力驱使卡紧件31相互远离。本实施例中，卡紧弹性件32包括卡紧弹簧。

参照图1-图3，弹簧a套设于多个卡紧件31，在多个卡紧弹性件32的作用下，多个卡紧件31相互远离，且均抵紧在弹簧a的内壁，以固定弹簧a，保持弹簧a的竖直状态。

参照图1-图3，由于卡紧件31可滑动，卡紧件31之间的距离可调节，可适配固定不同内圈直径的弹簧a，方便固定不同内径的弹簧a，以支持不同内径弹簧a的检测。

参照图2和图3，进一步地，卡紧组件3还包括抵紧件33，抵紧件33包括抵紧圆台331，抵紧圆台331升降运动于底座1。本实施例中，抵紧件33还包括抵紧螺杆332，抵紧螺杆332与抵紧圆台331同轴固定，且抵紧螺杆332与底座1螺纹连接，以通过转动抵紧螺杆332而实现抵紧圆台331的升降运动。

抵紧圆台331位于多个卡紧件31的中间，且抵紧圆台331的周向侧面抵紧于多个卡紧件31。当弹簧a套设于多个卡紧件31上后，再通过转动抵紧螺杆332使抵紧圆台331升降运动，以使得抵紧圆台331的周向侧面抵紧于卡紧件31，限制了卡紧件31的滑动。

这样设置，通过抵紧圆台331限制卡紧件31的滑动，使弹簧a底部的限位更稳定，避免出现弹簧a受力歪斜时，带动卡紧件31滑动，造成弹簧a脱离束缚的情况。确保弹簧a被稳定地下压。

参照图1，其中，下压组件4包括下压驱动件41、升降板42、多个下压件43和多个调节件44。下压驱动件41安装于所述支撑架2，下压驱动件41与升降板42驱动连接，以驱动升降板42升降运动。升降板42位于底座1上方，且在底座1的上方升降运动。其中，下压驱动件41包括气缸、电缸、丝杠机构或直线电机，本实施例中，下压驱动件41包括电缸，以方便改变升降板42的运动行程。

下压件43的数量与卡紧组件3的数量对应设置，多个下压件43分别通过多个调节件44与升降板42连接。多个下压件43在竖直方向上分别与多个卡紧组件3一一正对，以用于下压弹簧a。其中，下压件43呈块状或盘状。

随着升降板42的下降，多个下压件43同步下降，以分别下压多个弹簧a，实现对弹簧a的压缩。随着升降板42的上升，多个下压件43同步上升，此时弹簧a由于自身弹力而回弹恢复原始长度。

其中，调节件44用于调节下压件43相对于升降板42的高度，以使得不同下压件43的高度不一。在同时检测不同长度的弹簧a时，对应调节不同下压件43的高度，多个下压件43随升降板42下降后，多个不同长度的弹簧a的压缩比例可保持一致。参照图6，例如，压缩比例为50％时，多个不同长度的弹簧a每次下压后均发生50％自身长度的形变。

这样设置，可同时检测不同长度的弹簧a，且可保证不同长度弹簧a的形变量符合检测要求，使得检测一致性更好，所检测的结果更具有说服力。另外，多个不同长度的弹簧a可一并检测，提高了检测效率，底座1上供弹簧a固定的多组卡紧组件3可充分利用，避免空载情况。

参照图1-图3，具体地，调节件44包括丝杆机构，丝杆机构安装于升降板42，丝杆机构与下压件43驱动连接，以带动下压件43相对于升降板42在竖直方向运动。利用丝杆机构，可自动调节下压件43的高度。

其中，该弹簧疲劳检测装置还包括传感模组，传感模组模组包括多个压力传感件，多个压力传感件分别设于多个下压件43的底面。

本实施例中，压力传感件包括压力传感器。

这样设置，参照图5，当下压件43下降时，可通过压力传感件来确定下压件43已经触碰弹簧a，以此来确定下压件43的工作起点，下压件43下降时，即直接对弹簧a进行压缩，因此消除了下压件43运动时的空行程，提高了弹簧a的检测效率。

进一步地，随着下压件43下降，当下压件43触碰弹簧a时，可通过压力传感件检测的压力数据，以确定下压件43与弹簧a接触。这样，即可通过下压件43运动距离以及下压件43与底座1距离，而得知弹簧a的长度。根据多个弹簧a的长度，以方便后续适应性调节下压件43相对于升降板42的高度，确保多个下压件43下降使多个不同长度的弹簧a按照一致的压缩比例发生形变。

进一步地，该弹簧疲劳检测装置还包括控制模组，控制模组与传感模组电连接，控制模组适于输出弹簧a每次受压的劲度系数，并生成每个弹簧a的劲度系数随受压次数变化的曲线。

具体地，弹簧a发生指定的压缩比例的形变后，通过压力传感件得到此时弹簧a的弹力，以此计算得知弹簧a的劲度系数。并通过将每次压缩弹簧a测得的劲度系数进行汇总，生成随受压次数变化的曲线。一般地，曲线为一直线，则反映弹簧a的劲度系数未发生变化，该直线为弹簧a的标准线，当劲度系数的值处于标准线上时，表明弹簧a仍处于正常状态。当劲度系数的值低于标准线时，此时反映弹簧a已经疲劳，可通过观察曲线，即可快速且准确得知弹簧a发生疲劳的次数，以此判断弹簧a是否合格。

进一步地，多个调节件44也均与控制模组电连接，再测得全部弹簧a的长度之后，控制模组控制多个调节件44分别对多个下压件43的高度进行调节，实现下压件43针对弹簧a长度的自动调节。

参照图1，进一步地，该弹簧疲劳检测装置还包括视觉检测件5，视觉检测件5的检测方向朝底座1上的弹簧a设置，且用于检测弹簧a的是否偏斜。

视觉检测件5安装在底座1上，且视觉检测件5的检测端朝向弹簧a的固定位置，以对形变过程中的弹簧a进行成像检测，判断弹簧a是否出现偏斜的情况。视觉检测件5与控制模组电连接，弹簧a的偏斜角度也作为弹簧a是否合格的依据，当弹簧a偏斜角度大于5度时，此时反映弹簧a已经疲劳。其中，视觉检测件5包括多个广角相机，广角相机的数量与卡紧组件3的数量一致。

本申请实施例提供了一种弹簧疲劳检测装置，对多个弹簧a进行疲劳检测时，分别将多个弹簧a置于底座1上，且分别通过多个卡紧组件3将多个弹簧a固定，由于卡紧组件3的卡紧件31弹性运动，可适配固定不同内圈直径的弹簧a，方便固定不同内径的弹簧a。再利用下压驱动件41带动升降板42升降运动，多个下压件43同步升降，以同时使多个弹簧a发生形变，可同时对多个弹簧a进行检测，提高了检测效率。另外，根据弹簧a的长度，而对应调节下压件43相对于升降板42的高度，因此同步下压弹簧a时，不同长度弹簧a的压缩比例保持一致，保证所有弹簧a的形变量均符合要求，使得检测一致性更好，所检测的结果更具有说服力。

另外，由于压力传感件的设置，当下压件43下降时，可通过压力传感件来确定下压件43已经触碰弹簧a，以此来确定下压件43的工作起点，下压件43下降时，即直接对弹簧a进行压缩，因此消除了下压件43运动时的空行程，提高了弹簧a的检测效率。

本申请另一实施例提供了一种弹簧a疲劳检测方法，基于如上所述的弹簧疲劳检测装置，包括以下步骤S100-S900。

S100、获取多个弹簧a的长度。

S200、根据多个弹簧a的长度以及预设的压缩比例，确定每个弹簧a的形变长度。

S300、将多个弹簧a置于底座1上，且分别由多个卡紧组件3固定。

S400、挑选最长的弹簧a，并计算其余弹簧a对应的下压件43的高度补偿值。

S500、根据高度补偿值，调整下压件43的高度。

S600、根据最长弹簧a的形变长度，以确定全部下压件43的下压行程。

S700、获取下压件43的工作起点。

S800、使多个下压件43同步按预设的测试速度往复升降预设的测试次数。

S900、根据弹簧a的劲度系数判断弹簧a是否合格。

其中，步骤S100、获取多个弹簧a的长度，具体地：

通过选取弹簧a的参数而获得弹簧a的长度。本实施例中，还可通过将弹簧a固定在底座1上后，随着下压件43的下降，利用压力传感件判断下压件43触碰弹簧a。即可通过下压件43相对于底座1的高度以及下压件43运动至触碰弹簧a的距离而计算得知弹簧a的长度。

其中，步骤S200、根据多个弹簧a的长度以及预设的压缩比例，确定每个弹簧a的形变长度。具体地：

预设的压缩比例包括50％-90％中的任一数值，本实施例中，压缩比例为50％，以模拟床垫中弹簧a的形变状态。

设弹簧a的长度为L，压缩比例为a，则弹簧a的形变长度△L＝aL。因此在确定压缩比例后，可以得知全部弹簧a的所需形变长度。

其中，步骤S300、将多个弹簧a置于底座1上，且分别由多个卡紧组件3固定。具体地：

参照图4，多个弹簧a分别由多个卡紧组件3固定，且均竖直设置。多个弹簧a均由底座1支撑，由于多个弹簧a的长度不同，因此多个弹簧a的顶面高度不一。

其中，步骤S400、挑选最长的弹簧a，并计算其余弹簧a对应的下压件43的高度补偿值。具体地：

先通过弹簧a的长度对比，以挑出长度最长的弹簧a。计算其余弹簧a对应的下压件43的高度补偿值，具体包括：

计算最长弹簧a与其余弹簧a的长度差。

根据长度差和压缩比例，计算得高度补偿值。

其中，令最长的弹簧a的长度为Lmax，其余弹簧a长度为Lx(x为1、2、3...)，即可计算最长弹簧a与其余弹簧a的长度差：Lmax-Lx。

根据以下公式，以计算每个弹簧a对应的下压件43的高度补偿值Hx。

Hx＝(Lmax-Lx)/(1-a)

可以理解的是，最长弹簧a其对应的高度补偿值为0。

其中，步骤S500、根据高度补偿值，调整下压件43的高度。具体地：

以最长弹簧a所对应的下压件43的高度为基准，其余下压件43相对于最长弹簧a所对应的下压件43下调高度补偿值的距离，以确定全部下压件43的高度。

其中，步骤S600、根据最长弹簧a的形变长度，以确定全部下压件43的下压行程。具体地：

最长弹簧a的形变长度确定后，最长弹簧a所对应的下压件43下降的距离即可被确定，由于多个下压件43均一并运动，因此，全部下压件43的下降距离均被确定。由于每个下压件43均根据其对应的弹簧a长度进行高度调整，因此多个下压件43同步下降一致的距离时，分别使多个弹簧a按照一致的压缩比例发生形变。

其中，步骤S700、获取下压件43的工作起点。具体地包括：

使多个下压件43下降。

当与最长弹簧a对应的下压件43上的压力传感件检测到压力时，记录下压件43的高度位置，以得到下压件43的工作起点。

参照图5，多个下压件43同步下降，与最长弹簧a对应的下压件43首先触碰弹簧a，此时压力传感件检测到压力，表面下压件43已经与弹簧a接触。记录此时下压件43的高度位置，此位置即为下压件43的工作起点。可以理解的是，此位置为下压件43的最高高度，下压件43下降时，缩短了不与弹簧a接触的空行程，因而节省了弹簧a每次形变和恢复形变的时间，提高了检测效率。

其中，步骤S800、使多个下压件43同步按预设的测试速度往复升降预设的测试次数。具体地：

预设的测试速度包括0.1-0.5m/s，在该测试速度下，弹簧a被缓速下压，以模拟人员坐至床垫造成弹簧a形变的状态，使得弹簧a的检测结果更具说服力。

预设的测试次数包括1万-10万次，本实施例中，优选测试次数在3万次。

其中，步骤S900、根据弹簧a的劲度系数判断弹簧a是否合格。具体地包括：

获取弹簧a每次受压形变时的劲度系数。

计算弹簧a每一次形变时的劲度系数与弹性第一次形变时劲度系数的差值，令该值为检测值。

判断弹簧a每一次形变得到的检测值是否均处于预设的标准波动范围内，若是，则该弹簧a合格，否则，该弹簧a不合格。

其中，弹簧a每次受压时，每次受压的形变量一致，且通过压力传感件测得弹簧a发生预设形变时的压力，即可计算得到弹簧a每次受压形变时的劲度系数。

特别地，将弹簧a第一次受压时测得的劲度系数作为标准值，后续弹簧a每次形变测得的劲度系数均与该标准值做减法，以得到检测值。

再判断检测值是否处于预设的标准波动范围内，其中，预设的标准波动范围为±15N/mm。若在测试次数内，弹簧a的每一次形变得到的检测值均在该标准波动范围内，则该弹簧a合格。否则，该弹簧a不合格。

这样设置，通过对弹簧a每次形变后的状态进行实时检测，可对弹簧a性能进行量化，直观地通过数据反映弹簧a状态，便于精准地反映弹簧a是否已经疲劳。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。