原偉 嚴曉鳴 賴興濱

摘要：文中研究一種新型乘騎玩具電動童車模擬自動加載儀器，該儀器模擬電動童車道路運行過程，實時監(jiān)控施加座位上的定量負載，為專業(yè)化技術(shù)支持和科學(xué)的實驗數(shù)據(jù)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，有效地提高了檢測效率。

關(guān)鍵詞：電動童車；自動加載儀器；設(shè)計

Research on a New Type of Automatic Loading Instrument for Electrically Driven Ride-on Toys

YUAN Wei， YAN Xiaoming， LAI Xingbin

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou350002， Fujian， China）

Abstract：? This paper studies a new type of automatic loading instrument for electrically driven ride-on toys， which simulates the road running process of the electrically driven ride-on toys， monitors the quantitative load on the seat in real time. It provides accurate data for professional technical support and scientific experiments， and effectively improves the detection efficiency.

Key Words： Electrically driven ride-on toys; Automatic loading instrument; Design

0 前言

為了準(zhǔn)確研判乘騎玩具電動童車座位載荷質(zhì)量下，驅(qū)動電機溫升符合GB 19865-2005《電玩具的安全》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)熱和非正常工作項目的試驗要求[1]，亟需探索一種安全高效的模擬自動加載儀器，有效提升檢測水平，克服檢測過程不確定因素。

國家強制性標(biāo)準(zhǔn)GB 19865-2005《電玩具的安全》規(guī)定，玩具在使用中，溫度不應(yīng)過高，盡可能避免由于誤操作或元件失效而引起的著火、影響安全的機械損壞危險或其他危險。玩具在正常工作條件下運行時各部件的溫升均要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，帶有電機的玩具在堵住可觸及運動部件運行時各部件的溫升應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。實驗室通常根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，模擬不同年齡段兒童使用電動童車時，在正常工作及非正常工作狀態(tài)下對坐位面施加不同的負載，測試各部件的溫升情況。通常電動童車玩耍過程需要在道路地面行駛，不同于靜態(tài)玩具，實驗室需要模擬電動童車的運行過程，和解決模擬運行占用試驗場地面積大的問題。此外，由于乘騎玩具電動童車的造型新穎各異，應(yīng)用傳統(tǒng)方法加載在電動童車座位上的負荷，無法在其變位造型座位上放置。傳統(tǒng)的檢測方法是依靠人工搬運負載砝碼，通過多人協(xié)同工作將砝碼置于童車座位面上，再用繩鎖或其它組件固定砝碼，耗時費力且存在安全隱患，且很難保證施加的負載主軸與水平面垂直，無法滿足省時、省力、安全、準(zhǔn)確的作業(yè)要求。

文中為了準(zhǔn)確模擬在道路運行時電動童車座位上方載荷力學(xué)過程，研究出一種新型乘騎玩具電動童車模擬自動加載儀器，克服了在對電動童車檢測過程中應(yīng)用人力操作的“負載”效率低下、耗時費力易疲勞、安全無法保證以及無法實時獲取“力值”等諸多低能作業(yè)與數(shù)據(jù)無法溯源采集的弊端。

1 電動童車模擬自動加載儀器的設(shè)計

文中以筆者多年從事童車類產(chǎn)品的檢測工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過對傳統(tǒng)電動童車以及造型新穎各異、前瞻性創(chuàng)新造型結(jié)構(gòu)進行分析，旨在研發(fā)一種新型電動童車加載試驗設(shè)備，包括運行機架、四對滾筒、直驅(qū)電機、氣缸組件、壓力傳感器、轉(zhuǎn)向盤、控制系統(tǒng)等。其優(yōu)勢在于模擬電動童車在道路運行的過程，應(yīng)用控制系統(tǒng)準(zhǔn)確在預(yù)置座位上施加負載，確保施加的負載與其主軸與水平面垂直，實時監(jiān)測輸入負載變化滿足“標(biāo)準(zhǔn)力值”。

1.1 設(shè)計目標(biāo)

一套設(shè)備能滿足兩輛乘騎玩具電動童車同時進行試驗，每個工位滾筒位置可根據(jù)電動童車的不同軸距電動自由調(diào)節(jié)，電動童車車輪置于自由滾輪上，在其座位上方采用氣缸驅(qū)動機構(gòu)施加負載，由車輪帶動滾輪運行，模擬電動童車道路運行，設(shè)備前端滾筒能快速替換成轉(zhuǎn)向盤滿足帶轉(zhuǎn)向功能電動童車的轉(zhuǎn)向測試需求，應(yīng)用PLC程序?qū)崟r監(jiān)測并控制載荷，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的不同要求通過調(diào)節(jié)力值以滿足不同造型座位條件下加載實驗要求。

1.2 設(shè)計理論

（1）基于模擬道路運行又不使得運動過程中電動童車向前運動，采用摩擦系數(shù)0.0010～0.0015滾動軸承與包膠滾筒組成自由滾輪組件，童車車輪與自由滾輪組件靜摩擦系數(shù)為0.3，動平衡精度為G6.3級，其兩滾輪組件間的平行度為1.20mm，以減少自由滾輪組件與童車車輪在運動過程干涉產(chǎn)生摩擦，又形成童車車輪與地面模擬狀態(tài)。四組自由滾輪組件置于自潤式線性導(dǎo)軌上，由4臺滾筒位置調(diào)節(jié)電機連接滾筒位置調(diào)節(jié)絲桿控制自由滾輪組件前后移動，通過觸摸屏來調(diào)節(jié)自由滾輪組件前后位置以適應(yīng)不同軸距的電動童車，確保電動童車前后軸距與自由滾輪組件前后中心距離一致，使電動童車在不同速度運行時前后車輪分別在前后兩組滾輪中間滾動而不會滑離滾筒。

（2）異型座位加載，在與座位接觸面上方柔性組件應(yīng)用關(guān)節(jié)軸承萬向方位原理，與氣缸活動桿連接，形成異型座位加載組件，可以適應(yīng)不同童車座位面的需求，保證下壓力始終垂直地面。通過控制系統(tǒng)對機械傳動機構(gòu)上下左右調(diào)整位置，滿足不同座位高度、角度的電動童車，確定加載組件正確加載位置。

（3）應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，自動控制氣缸行程與氣量，通過高精度力值傳感器控制力值，使其對施加的負載力值調(diào)整，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的不同要求準(zhǔn)確施加負載，保持負載力值±5%的穩(wěn)定性。

（4）過程實施在觸摸屏操作界面上實時精準(zhǔn)控制，界面清楚，操作方便、快捷。加載力值可以根據(jù)在觸摸屏上輸入的力值結(jié)合傳感器反饋的數(shù)據(jù)自動補償調(diào)節(jié)加載。

（5）針對童車前輪可由遙控電機使其方向盤轉(zhuǎn)角換向靈活，設(shè)備以軸承為中心的自由轉(zhuǎn)角盤，能實現(xiàn)電動童車驅(qū)動車輪在滾筒組件上行進時電動童車轉(zhuǎn)向車輪同步轉(zhuǎn)向，模擬電動童車正常行駛時的轉(zhuǎn)向功能。單臺設(shè)備設(shè)計成雙工位，可以同時對兩輛電動童車進行測試，占用地方小，節(jié)省空間，而且操作簡便、快捷。針對加長加寬版大型電動童車或設(shè)計可乘坐雙座位的產(chǎn)品，需要多個座位施加負載，也可以調(diào)整設(shè)備雙工位合并，滿足特殊產(chǎn)品的測試。

1.3 設(shè)計效果

一種新型電動童車模擬自動加載儀器研究應(yīng)用，通過電控系統(tǒng)控制各參數(shù)調(diào)整，實現(xiàn)了模擬電動童車道路運行過程、異型座位加載、高精度力值控制、雙工位運行、保證下壓力始終垂直地面，節(jié)省勞力與空間，提高了檢測的準(zhǔn)確性、安全性及工作效率。

1.4 儀器設(shè)備示意圖

通過對儀器設(shè)計理論與設(shè)計要素的把握，設(shè)計出切實可行的設(shè)備示意圖，儀器主要包括運行機架、四對滾筒、直驅(qū)電機、氣缸組件、壓力傳感器、轉(zhuǎn)向盤、數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)等，如圖1所示。

2 設(shè)計符合性

該儀器的設(shè)計符合GB 19865-2005《電玩具的安全》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)熱和非正常工作項目的試驗要求，設(shè)備設(shè)計為雙工位，兩對滾筒距離可以根據(jù)不同軸距需求電動調(diào)節(jié)，配備的平面轉(zhuǎn)向盤能適應(yīng)帶電動轉(zhuǎn)向功能的童車，模擬電動童車道路運行自動加載過程，準(zhǔn)確預(yù)置電動童車座位施加輸入負載，實時監(jiān)測輸入負載變化滿足“標(biāo)準(zhǔn)力值”，準(zhǔn)確模擬電動童車在正常行駛工作條件及堵住可觸及運動部件工作條件下運行時各部件的溫升，提高測試效率和安全性，實現(xiàn)高效、省力、節(jié)省空間的需求。

3? 結(jié)語

文中所研發(fā)的乘騎玩具電動童車模擬道路運行自動加載設(shè)備有效地提高了電動童車的負載條件下驅(qū)動電機溫升檢測效率，同時具有省時、省力、省空間的效果顯著，給童車的檢測提供更專業(yè)化的技術(shù)支持和嚴謹?shù)脑囼灁?shù)據(jù)，有效地提升童車行業(yè)的檢測效率與檢測水平。

該設(shè)備還應(yīng)用于乘騎玩具及座位的超載性能測試。國家強制性標(biāo)準(zhǔn)GB 6675.2-2014《玩具安全 第2部分：機械與物理性能》要求乘騎玩具、有座位的落地式玩具和設(shè)計用來承受兒童全部或部分體重的玩具，在進行乘騎玩具及座位的超載時，不應(yīng)倒塌。根據(jù)不同測試年齡段，一般使用到35kg、80kg、140kg三種載荷。傳統(tǒng)設(shè)備因不同測試樣品座位面設(shè)計差異導(dǎo)致負荷安裝及固定費時費力，而本研究設(shè)備可以準(zhǔn)確定位施加負載方向與測試樣品水平面垂直，保障重心處于座位面的準(zhǔn)確位置，并控制加載時間，提高測試準(zhǔn)確性。

參考文獻

[1]全國家用電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，全國玩具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.電玩具的安全：GB 19865-2005[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005：12.

[2]全國玩具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.玩具安全 第2部分：機械與物理性能：GB 6675.2-2014[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016：1.

[3]福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院.玩具和童車安全[M].福州：福建人民出版社，2021.