壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置及方法
2023-08-05 21:08:06 1
壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置及方法
【專利摘要】本發明提供了一種壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置及方法，裝置包括定位外套，定位外套包括上蓋板和底座，上蓋板中央開有能夠插入壓電執行器的通孔，底座中央開有螺紋孔，通過豎直的螺柱固定底座上的力傳感器。首先將壓電執行器通過上蓋板的通孔放置於力傳感器上，將壓電執行器與上蓋板焊接固定，然後通過旋緊螺柱使得在力傳感器底端施加向上的固定力，記錄下傳感器數值F1；切割壓電執行器的外套，將壓電執行器的上端頭移走；再從壓電執行器頂部對壓電陶瓷堆施加向下的力F2，直到力傳感器顯示的數值為F1時，記錄F2的數值，則壓電執行器的預緊力為F2-F1。本測量方法安裝方便，剔除安裝上產生的測量誤差，測量精度高，能夠真實反映壓電執行器預緊力。
【專利說明】壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汽車噴油器壓電執行器的測量裝置及方法，具體是一種壓電執行器封裝預緊力的測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002]壓電執行器如圖1所示，主要由上端頭11、壓電陶瓷堆12、密封套13、下端頭14、彈性封頭15組成。其中彈性封頭15與密封套13通過雷射焊接在一起，下端頭14、陶瓷壓電堆12、上端頭11依次放置，如圖2所示，對上端頭11施加向下的壓力F，然後將上端頭11與密封套13通過雷射焊接，這樣整個壓電執行器成為一個整體。當壓電執行器通電後，壓電陶瓷堆12縱向伸長，由於上端頭11與密封套13焊接固定，因此壓電陶瓷堆12將推動下端頭14克服彈性封頭15的彈力向下伸長。
[0003]壓電陶瓷堆是由若干極性相反的壓電陶瓷疊片燒結成一體後在兩邊鍍上電極製作而成。當壓電陶瓷堆鍍上電極後，每個單獨的壓電陶瓷疊片的兩面分別於電極的正負極相連，即每個壓電陶瓷疊片為一個壓電晶體模塊。當給壓電陶瓷堆通電時，根據逆壓電效應，每一個壓電陶瓷疊片都將縱向伸長，整個壓電陶瓷堆的伸長量為單個壓電陶瓷疊片伸縮量的疊加。如果沒有對單個壓電陶瓷疊片的伸縮量進行限制，在長時間的伸縮工作過程中，很容易造成壓電陶瓷疊片之間脫落斷裂。因此在壓電執行器使用過程中，需要對壓電陶瓷堆進行封裝，對壓電陶瓷堆施加一定的預壓力，即壓電執行器的封裝預緊力。
[0004]壓電執行器的封裝預緊力對壓電執行器的特性有重要的影響，預緊力太小，會造成執行器的輸出不穩定，預緊力太大，將會影響執行器的位移輸出。因此自主執行器預緊力確定需要借鑑國外壓電執行器樣品的封裝力，即需要對樣品壓電執行器的封裝預緊力進行抽檢測試。
[0005]目前存在的方案一是在密封套的圓筒外壁以及彈性封頭的薄片彈簧側邊分別貼上應變片，直接測量預緊力，缺點:應變片需做標定，至少需要兩個以上的樣品，外壁變形小，很難反映真實預緊力大小，薄片彈簧側邊位置小，不利於貼應變片，且存在誤差。二是測高度差式，先正向測量:測量薄片彈簧上某點相對於頂杆的高度差h ;拆開執行器封裝件；反向測量:施加力F至高度差h，此時的F即為預緊力。缺點:薄片彈簧底面有一定弧度，很難精準定位某固定點Γ薄壁圓筒底端平面度差，h值精準度不夠。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置及方法，對壓電執行器的封裝預緊力進行測試。
[0007]按照本發明提供的技術方案，所述的壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置包括定位外套，所述定位外套包括上蓋板和底座，上蓋板中央開有能夠插入壓電執行器的通孔，底座中央開有螺紋孔，通過豎直的螺柱固定底座上的力傳感器，壓電執行器的底部穿過上蓋板放置在力傳感器上。
[0008]具體的，力傳感器上方固定有過渡接頭，過渡接頭頂端具有一鋼球，鋼球凸出所述過渡接頭與壓電執行器底端接觸。
[0009]具體的，所述上蓋板和底座與定位外套本體通過螺釘緊固。所述壓電執行器、鋼球、過渡接頭、力傳感器和螺柱位於一條中心線上。
[0010]所述壓電晶體執行器封裝預緊力的測量方法，首先將壓電執行器通過定位外套上蓋板的通孔放置於力傳感器上，將壓電執行器與上蓋板焊接固定，然後通過旋緊螺柱使得在力傳感器底端施加向上的固定力，並且固定住力傳感器，當力傳感器數值顯示穩定後，記錄下傳感器數值Fl ;在壓電執行器上端露出定位外套的部分，切割壓電執行器的外套，將壓電執行器的上端頭移走，此時力傳感器數值顯示為O;再從壓電執行器頂部對其內部的壓電陶瓷堆施加向下的力F2，直到力傳感器顯示的數值為Fl時，記錄F2的數值，則壓電執行器的預緊力為F2-F1。
[0011]本發明的優點是:本測量方法安裝方便，剔除安裝上產生的測量誤差，測量精度高，能夠真實的反映壓電執行器預緊力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1壓電執行器封裝結構圖。
[0013]圖2壓電執行器彈性封頭結構放大圖。
[0014]圖3本發明測量裝置結構及使用狀態圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0016]本發明要在噴油器壓電晶體執行器封裝預緊力範圍未知，下端薄片彈簧剛度未知，預壓縮量未知的情況下，進行封裝預緊力的測量。
[0017]正常情況下需要對執行器造成破壞才可以進行預警力測試，因此需要設計一個穩妥可靠的測試方案。根據壓電執行器的封裝結構，設計如下測試方案，如圖3所示，本發明所述的壓電執行器封裝預緊力的測量裝置包括:定位外套7，所述定位外套7包括上蓋板4和底座9，上蓋板4中央開有能夠插入壓電執行器I的通孔，底座9中央開有螺紋孔，通過豎直的螺柱10固定底座9上的力傳感器8，力傳感器8上方固定有過渡接頭6，過渡接頭6頂端具有一鋼球5，鋼球5凸出所述過渡接頭6與壓電執行器I底端接觸。所述上蓋板4和底座9與定位外套7本體通過螺釘3緊固。壓電執行器1、鋼球5、過渡接頭6、力傳感器8和螺柱10位於一條中心線上。其中鋼球5和過渡接頭6是為了連結力傳感器8和壓電晶體下端頭14，提供下端頭14與力傳感器8的直接接觸點，從而提高實驗精度。
[0018]底座9上加工有固定傳感器8與定位外套7的螺紋孔，在進行預緊力測試之前，首先將壓電執行器I通過定位外套7頂部上蓋板4的通孔放置於傳感器的頂端(具體為鋼球5上)。由於鋼球5和過渡接頭6在測量中始終存在，其自重對測量不造成影響，可以視作力傳感器8的一部分，因此安裝好鋼球5和過渡接頭6後再調整力傳感器8的零點。
[0019]通過雷射將壓電執行器I與定位外套7焊接固定(見圖中雷射焊接點2)，然後通過旋緊螺紋孔中的螺柱10使得在力傳感器8底端施加向上的固定力，並且固定住力傳感器8，當傳感器數值顯示穩定後，記錄下傳感器數值Fl (例如80N)。
[0020]在壓電執行器I與定位外套7焊接的上方，切割壓電執行器I的外套，將壓電執行器I的上端頭11移走，下端頭14與鋼球5脫開，由於此時力傳感器8不受力，數值顯示應該為O。
[0021]再對壓電陶瓷堆12施加向下的力F2 (例如150N)，直到傳感器顯示的數值為Fl時，記錄F2的數值，則壓電執行器I的預緊力應該為F2-F1 (150-80=70N)。
【權利要求】
1.壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置，其特徵是:包括定位外套(7)，所述定位外套(7)包括上蓋板(4)和底座(9)，上蓋板(4)中央開有能夠插入壓電執行器(I)的通孔，底座(9)中央開有螺紋孔，通過螺紋孔中豎直的螺柱(10)固定底座(9)上的力傳感器(8)，壓電執行器(I)的底部穿過上蓋板(4 )放置在力傳感器(8 )上。
2.如權利要求1所述壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置，其特徵是，所述力傳感器(8)上方固定有過渡接頭(6)，過渡接頭(6)頂端具有一鋼球(5)，鋼球(5)凸出所述過渡接頭(6 )與壓電執行器(I)底端接觸。
3.如權利要求1所述壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置，其特徵是，所述上蓋板(4)和底座(9)與定位外套(7)本體通過螺釘緊固。
4.如權利要求2所述壓電晶體執行器封裝預緊力的測量裝置，其特徵是，所述壓電執行器(I)、鋼球(5)、過渡接頭(6)、力傳感器(8)和螺柱(10)位於一條中心線上。
5.壓電晶體執行器封裝預緊力的測量方法，其特徵是:首先將壓電執行器(I)通過定位外套(7 )上蓋板(4 )的通孔放置於力傳感器(8 )上，將壓電執行器(I)與上蓋板(4 )焊接固定，然後通過旋緊螺柱(10)使得在力傳感器(8)底端施加向上的固定力，並且固定住力傳感器(8)，當力傳感器(8)數值顯示穩定後，記錄下傳感器數值Fl ;在壓電執行器(I)上端露出定位外套(7)的部分，切割壓電執行器(I)的外套，將壓電執行器(I)的上端頭移走，此時力傳感器(8)數值顯示為O ;再從壓電執行器(I)頂部對其內部的壓電陶瓷堆施加向下的力F2，直到力傳感器(8)顯示的數值為Fl時，記錄F2的數值，則壓電執行器(I)的預緊力為 F2-F1。
【文檔編號】G01L5/00GK104458091SQ201410727240
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】丁俊東, 杭勇, 蔣兆傑, 楊明, 臧孌 申請人:中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所, 中國第一汽車股份有限公司