一种屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪的制作方法

本实用新型涉及玻璃力学性能测试技术领域，具体涉及一种屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪，可用于平板状或曲面造型等超薄玻璃临界冲击破损能量的测量。

背景技术：

玻璃材料属于脆性材料，抗冲击是玻璃材料使用过程中的薄弱力学性能，抗冲击强度是评价玻璃材料使用安全性的重要指标，因此准确测量玻璃材料的临界冲击破损能量具有重要意义。

目前，随着智能手机和平板电脑产业发展，在使用过程中，经常出现跌落损伤或表面划伤情况，为了保护手机和电脑屏幕，工程技术人员开发一种屏幕保护玻璃，多以平板状或曲面造型等超薄玻璃(玻璃样品)覆盖在屏幕表面。对于屏幕保护玻璃的抗冲击性能的测量和评估，通常使用落球冲击试验方法，但该测量方法的测量结果仅有破损与不破损两种结果，属于定性测量方法，无法准确测量出屏幕保护玻璃临界冲击破损能量的数值。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪，解决了平板状或曲面造型等超薄玻璃临界冲击破损能量定量测量这一难题，该测量仪操作简便，可快速测量玻璃样品的临界冲击破损能量值。

本实用新型公开了一种屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪，包括：底座和支架；

所述底座上安装有前后调节机构，所述前后调节机构上安装有用于夹持玻璃样品的样品夹持装置；

所述支架上安装有高度调节机构，所述高度调节机构上安装有可前后摆动的摆锤；

基于所述摆锤的初始势能和所述摆锤垂直正交撞击所述玻璃样品中心后的剩余势能，计算所述玻璃样品的临界冲击破损能量值。

作为本实用新型的进一步改进，所述前后调节机构和高度调节机构均为螺杆滑块结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述前后调节机构包括第一螺杆、第一滑块和第一滑轨，所述第一滑轨安装在所述底座上，所述第一滑块沿前后方向滑设在所述第一滑轨上，所述样品夹持装置安装在所述第一滑块上；所述第一螺杆水平安装在所述第一滑轨上且所述第一螺杆的端部设有第一旋转手柄，所述第一滑块相对应所述第一螺杆的外螺纹设有内螺纹孔；转动所述第一旋转手柄驱动所述第一滑块在所述第一滑轨上前后运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述样品夹持装置包括：用于承载所述玻璃样品的垫块；

所述垫块的前后两侧分别设有压紧件和挡块，所述垫块、压紧件和挡块均安装在所述前后调节机构上，所述压紧件将所述玻璃样品压紧在所述挡块上且所述垫块、压紧件和挡块上设有供所述摆锤通过的避让槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述压紧件包括：呈左右对称的两个安装件；

每个所述安装件安装在所述前后调节机构上，所述安装件上铰接有折弯件，所述折弯件一端通过拉簧固定在所述安装件上，两个所述折弯件的另一端在所述拉簧的作用下压紧所述玻璃样品的左右两端。

作为本实用新型的进一步改进，所述高度调节机构包括第二螺杆、第二滑块和第二滑轨，所述第二滑轨安装在所述支架上，所述第二滑块沿上下方向滑设在所述第二滑轨上，所述摆锤安装在所述第二滑块上；所述第二螺杆竖直安装在所述第二滑轨上且所述第二螺杆的端部设有第二旋转手柄，所述第二滑块相对应所述第二螺杆的外螺纹设有内螺纹孔；转动所述第二旋转手柄驱动所述第二滑块在所述第二滑轨上上下运动。

作为本实用新型的进一步改进，还包括：横梁；

所述横梁上安装有横杆，所述摆锤的摆杆一端铰接在所述横杆上，所述摆杆的另一端安装有锤头；

所述摆杆上安装有配重块，使所述摆锤的重心位于所述锤头的锤面上。

作为本实用新型的进一步改进，还包括：摆锤释放机构；

所述摆锤释放机构包括可左右伸缩的限位件，当所述摆锤处于初始位置时，所述限位件伸出支撑所述摆杆；当所述摆锤需测试时，所述限位件解除对所述摆杆的支撑，所述摆锤向下摆动。

作为本实用新型的进一步改进，所述限位件包括：固定块、阻挡销柱和安装套；

所述安装套安装在所述高度调节机构上，所述阻挡销柱可在所述安装套内左右滑动，所述阻挡销柱与所述安装套之间安装有复位弹簧；所述固定块相对应所述阻挡销柱安装在所述摆杆上；

所述阻挡销柱上安装有用于拉动所述阻挡销柱的摆锤释放把手，所述安装套上设有用于供所述摆锤释放把手移动的避让孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述底座外设有用于防止玻璃碎屑飞溅的防护罩和用于收纳破碎玻璃的收纳盒，所述底座的底部设有一个或多个水平调节地脚，所述底座上设有气泡水平仪。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1准确性

本实用新型的摆锤安装在高度调节机构上，不同规格尺寸的玻璃样品可通过高度调节机构调节摆锤的高度，确保摆锤冲击玻璃样品的位置为玻璃样品的中心；样品夹持装置安装在前后调节机构上，可通过前后调节机构调节样品夹持装置的前后位置，使摆锤垂直正交撞击玻璃样品，即摆锤的冲击面与玻璃样品的外轮廓面刚好相接，确保摆锤的冲击能量正面、均匀、全部作用于玻璃样品；

2便捷性

本实用新型只通过一次操作，即可得到玻璃样品的临界冲击破损能量值；

本实用新型对样品要求低，任何形状的超薄玻璃都可进行测试；

本实用新型操作简便，任何人员经过简单培训即可进行操作；

3普适性

本实用新型的高度调节机构和前后调节机构均采用螺杆滑块结构，可根据不同规格尺寸的玻璃样品进行精确调节；

本实用新型的样品夹持装置可夹持平板状玻璃、2.5D或3D曲面玻璃等玻璃样品，满足目前所有超薄玻璃的测量需要；

4安全性

本实用新型设置防护罩，摆锤的运动范围以及玻璃样品被击碎后的碎屑被控制在防护罩内，不会对人员造成伤害(建议操作者佩戴护目镜)；

本实用新型的样品夹持装置采取双侧夹持固定的方式，保证玻璃样品不会在被摆锤敲击时跳动、窜动、飞溅。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪的结构示意图；

图2为图1中样品夹持装置的结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例公开的摆锤被支撑的结构示意图；

图4为本实用新型一种实施例公开的摆锤释放机构的结构示意图。

图中：

10、底座；11、防护罩；12、收纳盒；13、水平调节地脚；14、气泡水平仪；20、支架；30、前后调节机构；31、第一螺杆；32、第一滑块；33、第一滑轨；34、第一旋转手柄；40、样品夹持装置；41、垫块；42、挡块；43、安装件；44、折弯件；45、拉簧；50、高度调节机构；51、第二螺杆；52、第二滑块；53、第二滑轨；54、第二旋转手柄；60、摆锤；61、摆杆62、锤头；63、配重块；70、数字显示系统；71、控制面板；72、恢复键；80、横梁；81、横杆；90、摆锤释放机构；91、固定块；92、阻挡销柱；93、安装套；94、复位弹簧；95、摆锤释放把手；A、玻璃样品。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪，其测量原理为：

本实用新型的测量仪根据能量守恒定律，给摆锤赋予一定的初始势能，定义为E初，当摆锤释放后，击碎被测玻璃样品会产生能量损失，测量摆锤摆到另一侧的剩余势能，定义为E剩，此剩余势能E剩与摆锤初始势能E剩的差值，当阻力所造成的损失很小时，即可认为击破被测玻璃样品所需能量，将其定义为玻璃样品的临界冲击破损能量值，即E冲。其表达式为：

E冲＝E初-E剩

式中：

E冲—玻璃样品临界冲击破损能量值，单位：J；

E初—摆锤初始位置时的势能，单位：J；

E剩—摆锤冲击所剩余能量，单位：J。

基于上述测量原理，本实用新型提供一种屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪，底座上安装有前后调节机构，前后调节机构上安装有用于夹持玻璃样品的样品夹持装置；支架上安装有高度调节机构，高度调节机构上安装有可前后摆动的摆锤，基于摆锤的初始势能和摆锤垂直正交撞击玻璃样品中心后的剩余势能，计算玻璃样品的临界冲击破损能量值。本实用新型的摆锤安装在高度调节机构上，不同规格尺寸的玻璃样品可通过高度调节机构调节摆锤的高度，确保摆锤冲击玻璃样品的位置为玻璃样品的中心；样品夹持装置安装在前后调节机构上，可通过前后调节机构调节样品夹持装置的前后位置，使摆锤垂直正交撞击玻璃样品，确保摆锤的冲击能量正面、均匀、全部作用于玻璃样品。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1-4所示，本实用新型一种屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪，包括：底座10、支架20、前后调节机构30、样品夹持装置40、高度调节机构50、摆锤60、数字显示系统70、横梁80、摆锤释放机构90和玻璃样品A；其中：

本实用新型的底座10用于承载支架20、前后调节机构30、样品夹持装置40、高度调节机构50、摆锤60、数字显示系统70、横梁80、摆锤释放机构90和玻璃样品A，底座10可采用金属铸造而成，确保了仪器整体的稳定性。其中：

为了防止玻璃样品A破碎后的飞溅以及碎玻璃的收纳，本实用新型在底座外设有用于防止玻璃碎屑飞溅的防护罩11和用于收纳破碎玻璃的收纳盒12，防护罩11可选用透明防护罩，防护罩11和收纳盒12的位置如图1、3所示。

为了保证本实用新型的底座10可适用于不平整的桌面或地面，本实用新型在底座10的底部设有一个或多个水平调节地脚13，在底座10的上表面上设有气泡水平仪14；通过调整水平调节地脚13以及配合观察气泡水平仪14，使底座10的上表面在使用时处于标准的水平面。

本实用新型的底座10上安装有前后调节机构30，前后调节机构30上安装有样品夹持装置40，玻璃样品A被竖直固定夹持在样品夹持装置40上，玻璃样品A与底座10的上表面垂直设置，通过驱动前后调节机构30可实现玻璃样品A的前后移动。其中：

为了实现前后调节机构30的前后调节，本实用新型的前后调节机构30可采用现有较常规的螺杆滑块结构，螺杆滑块结构是较为常规的一种驱动形式，多用于机床等设备上的调节。本实用新型的前后调节机构30具体包括第一螺杆31、第一滑块32、第一滑轨33和第一旋转手柄34，第一滑轨33安装在底座10的上表面上，第一滑块32沿前后方向滑设在第一滑轨33上，第一滑块32与第一滑轨33上的连接方式如图1、3所示，防止第一滑块32在第一滑轨33上的脱落；样品夹持装置40安装在第一滑块32的上表面上；第一螺杆31水平安装在第一滑轨33上且第一螺杆31的端部设有第一旋转手柄34，第一滑块32相对应第一螺杆31的外螺纹设有内螺纹孔；转动第一旋转手柄34可驱动第一滑块32在第一滑轨33上前后运动，进而实现玻璃样品A的前后调节。

如图2所示，为了实现玻璃样品A的固定夹持，本实用新型的样品夹持装置40包括：垫块41、压紧件和挡块42，垫块41、压紧件和挡块42均安装在第一滑块32的上表面上，垫块41用于承载玻璃样品A，垫块41的前后两侧分别设有压紧件和挡块42，压紧件将玻璃样品A压紧在挡块42上且垫块41、压紧件和挡块42上设有供摆锤60通过的避让槽。进一步，本实用新型的压紧件包括：呈左右对称的两个安装件43、折弯件44和拉簧45；每个安装件43安装在第一滑块32的上表面上，安装件43上铰接有折弯件44，折弯件44一端通过拉簧45固定在安装件43上，两个折弯件44的另一端在拉簧45的作用下压紧玻璃样品A的左右两端。

本实用新型的支架20竖直安装在底座10上，支架20的左侧面为一竖直面；支架20的竖直面安装有高度调节机构50，高度调节机构50上安装有可前后摆动的摆锤60；通过驱动高度调节机构50实现摆锤60的上下高度调节。在测试前，基于玻璃样品的尺寸调节高度调节机构50和前后调节机构30，使摆锤的锤头可垂直正交撞击玻璃样品A的中心。基于摆锤60的初始势能和摆锤垂直正交撞击玻璃样品A中心后的剩余势能，计算玻璃样品A的临界冲击破损能量值。其中：

为了实现高度调节机构50的上下调节，本实用新型的高度调节机构50可采用现有较常规的螺杆滑块结构，螺杆滑块结构是较为常规的一种驱动形式，多用于机床等设备上的调节。本实用新型的高度调节机构50具体包括第二螺杆51、第二滑块52、第二滑轨53和第二旋转手柄54，第二滑轨53安装在支架20上，第二滑块52沿上下方向滑设在第二滑轨53上，摆锤60安装在第二滑块52上；第二螺杆51竖直安装在第二滑轨53上且第二螺杆51的端部设有第二旋转手柄54，第二滑块52相对应第二螺杆51的外螺纹设有内螺纹孔；使用时，转动第二旋转手柄54驱动第二滑块52在第二滑轨53上上下运动，进而实现摆锤60的上下高度调节。

如图3所示，为了实现摆锤60在第二滑块52上的安装，本实用新型通过设置横梁80，横梁80的一端固定安装在第二滑块52上，横梁80上沿左右方向设置有横杆81，摆锤60的摆杆61一端铰接在横杆81上，摆杆61的另一端安装有锤头62。同时，本实用新型的摆杆61上安装有配重块63，通过安装配重块63使摆锤60的重心位于锤头62的锤面上。

本实用新型的测量原理为：基于摆锤60的初始势能和摆锤垂直正交撞击玻璃样品A中心后的剩余势能，计算玻璃样品A的临界冲击破损能量值；为了实现摆锤60的初始势能和摆锤撞击玻璃样品A的剩余势能的获取，本实用新型采用了数字显示系统70，数字显示系统70安装在横梁80的另一端头上，数字显示系统70内设有高精度角度传感器，基于锤头62的重量m、尺寸以及角度传感器测试的初始角度和撞击后上升的最后角度，得到锤头62撞击玻璃样品后所损失的高度差△h，根据mg△h得到玻璃样品A的临界冲击破损能量值。实现上述临界冲击破损能量值测量的原理及方法为常规方法，故在此对数字显示系统70的具体结构不做详细阐述。本实用新型的数字显示系统70上设有控制面板71和恢复键72。

如图3、4所示，本实用新型的摆锤释放机构90包括可左右伸缩的限位件，当摆锤60处于初始位置时，限位件伸出支撑摆杆60；当摆锤需测试时，限位件解除对摆杆的支撑，摆锤向下摆动。具体的，本实用新型的限位件包括：固定块91、阻挡销柱92、安装套93、复位弹簧94和摆锤释放把手95，安装套93安装在第二滑块52上，阻挡销柱92可左右滑设在安装套93内，阻挡销柱92与安装套93之间安装有复位弹簧94；固定块91相对应阻挡销柱92安装在摆杆61上；阻挡销柱92上安装有用于拉动阻挡销柱92的摆锤释放把手95，安装套93上设有用于供摆锤释放把手95移动的避让孔。使用时，向右拉动摆锤释放把手95，将摆锤向上抬起经过摆锤释放机构90后回到初始位置，此时松开摆锤释放把手95，摆锤释放把手95在复位弹簧94的作用下向左运动，卡在摆杆61的下方并制成摆锤；当需要使用摆锤测试时，向右拉动摆锤释放把手95，摆锤60下落撞击玻璃样品A。

本实用新型的屏幕保护玻璃临界冲击破损能量测量仪具有如下特点：

1准确性：

1)本实用新型的摆锤安装在高度调节机构上，不同规格尺寸的玻璃样品可通过高度调节机构调节摆锤的高度，确保摆锤冲击玻璃样品的位置为玻璃样品的中心；样品夹持装置安装在前后调节机构上，可通过前后调节机构调节样品夹持装置的前后位置，使摆锤的冲击面与玻璃样品的外轮廓面刚好相接，即当摆锤的锤头下落至最低位置时，锤头的锤面与玻璃样品中心所处的竖直面为同一平面；确保摆锤的冲击能量正面、均匀、全部作用于玻璃样品；

2)本实用新型的数字显示系统内置高精度角度传感器，可准确测量样品的临界冲击破损能量，并自动将数值显示在控制面板的显示屏上，能量数值精确到0.01J。

2便捷性：

1)本实用新型只通过一次操作，即可得到玻璃样品的临界冲击破损能量值；

2)本实用新型对样品要求低，任何形状的超薄玻璃都可进行测试；

3)本实用新型操作简便，任何人员经过简单培训即可进行操作。

3普适性：

1)、本实用新型的高度调节机构和前后调节机构均采用螺杆滑块结构，可根据不同规格尺寸的玻璃样品进行精确调节；

2)本实用新型的样品夹持装置可夹持平板状玻璃、2.5D或3D曲面玻璃等玻璃样品，满足目前所有超薄玻璃的测量需要；

4安全性

1)本实用新型设置碎玻璃收纳盒和防护罩，摆锤的运动范围以及玻璃样品被击碎后的碎屑被控制在防护罩内，不会对人员造成伤害；为进一步保证操作者的安全，建议操作者佩戴护目镜；

2)本实用新型的样品夹持装置采取双侧夹持固定的方式，保证玻璃不会在被摆锤敲击时跳动、窜动、飞溅；

3)本实用新型的底座采用金属铸造而成，确保了仪器整体的稳定性，底座用于承载支架、前后调节机构、横梁、支架、摆锤、高度调节机构等。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。