壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)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(zhí)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(zhí)行器通過上蓋板的通孔放置于力傳感器上，將壓電執(zhí)行器與上蓋板焊接固定，然后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(shù)值F1；切割壓電執(zhí)行器的外套，將壓電執(zhí)行器的上端頭移走；再從壓電執(zhí)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(shù)值為F1時，記錄F2的數(shù)值，則壓電執(zhí)行器的預(yù)緊力為F2-F1。本測量方法安裝方便，剔除安裝上產(chǎn)生的測量誤差，測量精度高，能夠真實反映壓電執(zhí)行器預(yù)緊力。
【專利說明】壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車噴油器壓電執(zhí)行器的測量裝置及方法，具體是一種壓電執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]壓電執(zhí)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通過激光焊接在一起，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，然后將上端頭11與密封套13通過激光焊接，這樣整個壓電執(zhí)行器成為一個整體。當壓電執(zhí)行器通電后，壓電陶瓷堆12縱向伸長，由于上端頭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(jié)成一體后在兩邊鍍上電極制作而成。當壓電陶瓷堆鍍上電極后，每個單獨的壓電陶瓷疊片的兩面分別于電極的正負極相連，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(jù)逆壓電效應(yīng)，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(zhí)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(yù)壓力，即壓電執(zhí)行器的封裝預(yù)緊力。
[0004]壓電執(zhí)行器的封裝預(yù)緊力對壓電執(zhí)行器的特性有重要的影響，預(yù)緊力太小，會造成執(zhí)行器的輸出不穩(wěn)定，預(yù)緊力太大，將會影響執(zhí)行器的位移輸出。因此自主執(zhí)行器預(yù)緊力確定需要借鑒國外壓電執(zhí)行器樣品的封裝力，即需要對樣品壓電執(zhí)行器的封裝預(yù)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(cè)邊分別貼上應(yīng)變片，直接測量預(yù)緊力，缺點:應(yīng)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(yù)緊力大小，薄片彈簧側(cè)邊位置小，不利于貼應(yīng)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于頂桿的高度差h ;拆開執(zhí)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(yù)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(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置及方法，對壓電執(zhí)行器的封裝預(yù)緊力進行測試。
[0007]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述的壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)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(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)行器、鋼球、過渡接頭、力傳感器和螺柱位于一條中心線上。
[0010]所述壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量方法，首先將壓電執(zhí)行器通過定位外套上蓋板的通孔放置于力傳感器上，將壓電執(zhí)行器與上蓋板焊接固定，然后通過旋緊螺柱使得在力傳感器底端施加向上的固定力，并且固定住力傳感器，當力傳感器數(shù)值顯示穩(wěn)定后，記錄下傳感器數(shù)值Fl ;在壓電執(zhí)行器上端露出定位外套的部分，切割壓電執(zhí)行器的外套，將壓電執(zhí)行器的上端頭移走，此時力傳感器數(shù)值顯示為O;再從壓電執(zhí)行器頂部對其內(nèi)部的壓電陶瓷堆施加向下的力F2，直到力傳感器顯示的數(shù)值為Fl時，記錄F2的數(shù)值，則壓電執(zhí)行器的預(yù)緊力為F2-F1。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:本測量方法安裝方便，剔除安裝上產(chǎn)生的測量誤差，測量精度高，能夠真實的反映壓電執(zhí)行器預(yù)緊力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1壓電執(zhí)行器封裝結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2壓電執(zhí)行器彈性封頭結(jié)構(gòu)放大圖。
[0014]圖3本發(fā)明測量裝置結(jié)構(gòu)及使用狀態(tài)圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]本發(fā)明要在噴油器壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力范圍未知，下端薄片彈簧剛度未知，預(yù)壓縮量未知的情況下，進行封裝預(yù)緊力的測量。
[0017]正常情況下需要對執(zhí)行器造成破壞才可以進行預(yù)警力測試，因此需要設(shè)計一個穩(wěn)妥可靠的測試方案。根據(jù)壓電執(zhí)行器的封裝結(jié)構(gòu)，設(shè)計如下測試方案，如圖3所示，本發(fā)明所述的壓電執(zhí)行器封裝預(yù)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(zhí)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(zhí)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(zhí)行器1、鋼球5、過渡接頭6、力傳感器8和螺柱10位于一條中心線上。其中鋼球5和過渡接頭6是為了鏈接力傳感器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(yù)緊力測試之前，首先將壓電執(zhí)行器I通過定位外套7頂部上蓋板4的通孔放置于傳感器的頂端(具體為鋼球5上)。由于鋼球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后再調(diào)整力傳感器8的零點。
[0019]通過激光將壓電執(zhí)行器I與定位外套7焊接固定(見圖中激光焊接點2)，然后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，并且固定住力傳感器8，當傳感器數(shù)值顯示穩(wěn)定后，記錄下傳感器數(shù)值Fl (例如80N)。
[0020]在壓電執(zhí)行器I與定位外套7焊接的上方，切割壓電執(zhí)行器I的外套，將壓電執(zhí)行器I的上端頭11移走，下端頭14與鋼球5脫開，由于此時力傳感器8不受力，數(shù)值顯示應(yīng)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(shù)值為Fl時，記錄F2的數(shù)值，則壓電執(zhí)行器I的預(yù)緊力應(yīng)該為F2-F1 (150-80=70N)。
【權(quán)利要求】
1.壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置，其特征是: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(zhí)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(zhí)行器(I)的底部穿過上蓋板(4 )放置在力傳感器(8 )上。
2.如權(quán)利要求1所述壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置，其特征是，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(zhí)行器(I)底端接觸。
3.如權(quán)利要求1所述壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置，其特征是，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(quán)利要求2所述壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量裝置，其特征是，所述壓電執(zhí)行器(I)、鋼球(5)、過渡接頭(6)、力傳感器(8)和螺柱(10)位于一條中心線上。
5.壓電晶體執(zhí)行器封裝預(yù)緊力的測量方法，其特征是:首先將壓電執(zhí)行器(I)通過定位外套(7 )上蓋板(4 )的通孔放置于力傳感器(8 )上，將壓電執(zhí)行器(I)與上蓋板(4 )焊接固定，然后通過旋緊螺柱(10)使得在力傳感器(8)底端施加向上的固定力，并且固定住力傳感器(8)，當力傳感器(8)數(shù)值顯示穩(wěn)定后，記錄下傳感器數(shù)值Fl ;在壓電執(zhí)行器(I)上端露出定位外套(7)的部分，切割壓電執(zhí)行器(I)的外套，將壓電執(zhí)行器(I)的上端頭移走，此時力傳感器(8)數(shù)值顯示為O ;再從壓電執(zhí)行器(I)頂部對其內(nèi)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(shù)值為Fl時，記錄F2的數(shù)值，則壓電執(zhí)行器(I)的預(yù)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(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】丁俊東, 杭勇, 蔣兆杰, 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