CN217211453U - 一种压电驱动器性能测试平台 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种压电驱动器性能测试平台，包括：底板，底板表面沿长度方向设置有待测驱动器和直线导轨；直线导轨上设置有活动块，活动块的一端固连待测驱动器；活动块表面设置有两组悬挂负载机构，两组悬挂负载机构的外端分别悬吊至底板两端的外侧。悬吊负载机构、待测驱动器和直线导轨均沿底板的长度方向设置在同一条直线上，以减少测试过程中的阿贝误差。两侧的悬挂负载机构对称设置，在其中一侧的悬挂负载机构上增加额外负载时，可带动活动块沿直线导轨滑动从而向待测驱动器施加均匀负载，随后开启待测压电驱动器抵抗负载运动并测量其多项性能。本申请相对于现有测试器具备更高的稳定性和更低的操作难度。

Description

一种压电驱动器性能测试平台

技术领域

本申请涉及压电驱动器设备领域，具体涉及一种压电驱动器性能测试平台。

背景技术

作为微纳驱动领域关键核心部件之一，压电陶瓷驱动器在精密机械方面有着重要的应用。压电陶瓷驱动器的力学性能指标众多，比如：驱动速度，分辨率，锁紧力，步长与负载的关系，速度与频率的关系等等。众多的指标对其检测效率提出了较高需求。同时，对指标的测量精度也有着较高的要求。而目前，市场上鲜有适用于压电陶瓷驱动器的通用测试台可供使用，专用的测试台也很少见。现有的测试台用于压电驱动器时均无法满足测试精度，存在较大的测试误差。

因此，如何提供一种满足测试精度的压电驱动器测试台是本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种高精度，高稳定性的压电驱动器性能测试平台。

为实现上述目的，本申请提供一种压电驱动器性能测试平台，包括：底板，底板表面沿长度方向设置有待测驱动器和直线导轨；

直线导轨的上方设置有活动块，活动块的一端与待测驱动器固连，待测驱动器可带动活动块沿直线导轨滑动；

活动块的表面连接有两组悬挂负载机构，两组悬挂负载机构分别悬吊至底板两端的外侧；待测驱动器、直线导轨和悬挂负载机构共轴设置，以使活动块承受均匀负载。

在一些实施例中，悬挂负载机构包括：滑轮组、承重绳、V型块和旋转套；

旋转套设置在活动块表面且可沿自身轴线旋转，承重绳部分环绕旋转套，且承重绳的两端连接V型块的两端，滑轮组设置在底板表面以供承重绳搭接；

V型块悬吊至底板的外侧，以悬挂砝码增加负载。

在一些实施例中，底板的侧面设置有用以导向承重绳的导向螺钉。

在一些实施例中，底板表面还设置有数显千分表，数显千分表抵接活动块的一端。

在一些实施例中，底板表面还设置有传感测量机构，传感测量机构包括：平行设置在待测驱动器两侧的电容式位移传感器和设置在活动块上方的光栅尺传感器总成。

在一些实施例中，光栅尺传感器总成包括；光栅位移传感器和搭接桥；搭接桥横跨在活动块上方，光栅位移传感器设置在搭接桥与活动块之间。

在一些实施例中，待测驱动器和活动块之间通过转接模块连接并传递负载。

相对于上述背景技术，本申请设置有底板，底板表面沿长度方向设置有待测驱动器和直线导轨；直线导轨上设置有活动块，活动块的一端固连待测驱动器；活动块表面设置有两组悬挂负载机构，两组悬挂负载机构的外端分别悬吊至底板两端的外侧。上述悬吊负载机构、待测驱动器和直线导轨均沿底板的长度方向设置在同一条直线上，以减少测试过程中的阿贝误差。两侧的悬挂负载机构对称设置，在其中一侧的悬挂负载机构上增加额外负载时，可带动活动块沿直线导轨滑动从而向待测驱动器施加负载，随后开启待测压电驱动器抵抗负载即可测量其行程、步长、速度、锁紧力等多项性能。本申请相对于现有测试器通过弹簧弹力或者电磁力提供负载的测试器，具备更高的稳定性，在测试过程中只需要调整待测驱动器的初始位置和负载状态即可，整个测试过程高度自动化，极大程度降低压电驱动器测试的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的侧视图；

图3为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台与外部设备的连接示意图；

图4为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的俯视图；

图5为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的局部剖视图。

其中：

1-底板、2-待测驱动器、21-驱动器安装座、3-直线导轨、4-活动块、41-转接块、5-滑轮组、6-承重绳、7-V型块、71-砝码、8-旋转套、9-数显千分表、10-电容式位移传感器、11-标尺光栅、111-光栅尺读数头、12-高度块、13-光栅读数头安装板、14-定位销、15-驱动控制器、16-测试电脑、17-传感器控制器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

参考说明书附图1-附图5，图1为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的结构示意图、图2为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的侧视图、图3为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台与外部设备的连接示意图、图4为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的俯视图、图5为本申请实施例所提供的压电驱动器性能测试平台的局部剖视图，包括：底板1，底板1表面沿长度方向设置有待测驱动器2和直线导轨3；直线导轨3上设置有活动块4，活动块4的一端固连待测驱动器2；活动块4表面设置有两组悬挂负载机构，两组悬挂负载机构的外端分别悬吊至底板1两端的外侧。上述悬吊负载机构、待测驱动器2和直线导轨3均沿底板1的长度方向设置在同一条直线上，以减少测试过程中的阿贝误差(测量仪器的轴线与待测工件的轴线须在同一直线上，否则即产生阿贝误差)。

两侧的悬挂负载机构对称设置，在其中一侧的悬挂负载机构上增加额外负载时，可带动活动块4沿直线导轨3滑动从而向待测驱动器2施加负载，随后开启待测压电驱动器2抵抗负载即可测量其行程、步长、速度、锁紧力等多项性能。

本申请相对于现有测试器通过弹簧弹力或者电磁力提供负载的测试器，具备更高的稳定性，在测试过程中只需要调整待测驱动器2的初始位置和负载状态即可，整个测试过程高度自动化，极大程度降低压电驱动器测试的难度。

进一步地，上述悬挂负载机构包括：贴近底板1侧边沿设置的一对滑轮组5、承重绳6、V型块7和旋转套8；

上述承重绳6的两端连接在V型块7的两端，形成闭环的绳环。旋转套8设置在活动块4表面且可沿自身轴线旋转，在本实施例中，活动块4上共设置有四根旋转套8，其分别对应两组悬挂负载机构中的两个承重绳环，闭环后的承重绳环部分绕过同侧的两根旋转套8，且绕出旋转套8两侧的承重绳6分别搭在左右两侧的滑轮组5上，承重绳6自然垂落，使得V形块7悬挂至底板1的外侧。凭借上述一系列操作，保证砝码71施加负载的方向在运动的轴线方向上。旋转套8的作用在于若负载与运动轴线存在夹角，则会因承重绳6摩擦力产生被动的旋转，从而实现负载的自适应居中。滑轮组5的作用在于为承重绳6导向的同时保证在垂直于底板1方向上放置于滑轮上的承重绳6高度与绕过旋转套8的承重绳6高度一致，从而保证负载对活动块4不存在竖直方向上的分力。如此只需要将砝码71(即负载)挂接在V型块7的尖端即可确保施力方向统一，使得活动块2承受均匀负载。

上述悬挂负载机构对应设置有两组，且对称设置在活动块4两端的外侧，通过在两个不同的V形块7上搭载砝码71负载可变更负载施力的方向。

上述旋转套8和滑轮组5的具体设置位置和数量不仅限与上述，可根据实际需求进行更改，本文在此不再展开赘述。

常规的使用方法如下：当待测驱动器2进行推行程类测试时，首先根据测试项要求，调整待测驱动器2的初始位置和负载状态：确认初始位置后，选择对应测试要求所需的挂钩砝码71，悬挂于靠近待测压电驱动器2一侧的V型块7底端，保证砝码71与活动块4共轴设置，确保其对活动块4施加均匀负载。根据测试项选用和调整传感器，通过驱动控制器15控制待测驱动器2按照抵抗负载的方向运动，从而推动活动块4沿直线导轨3移动，传感器控制器17连接压电驱动器性能测试平台，且测试电脑16分别连接驱动控制器15和传感器控制器17，并实时采集记录完整的运动过程，通过采集数据分析得出被测项结果。

当待测驱动器2进行拉行程类测试时，只需要将砝码71悬挂在远离待测压电驱动器2一侧的V型块7底端即可，其余实施过程同上。当然，这仅为推拉行程类测试的使用方式，本装置的使用方式不仅限于上述，还可设置为施加负载后待测驱动器2保持原位不动抵抗负载的测试等，在此不再展开。

上述驱动控制器15、测试电脑16和传感器控制器17的设置方式和使用方法可参考现有技术，本文不再赘述。

进一步地，上述底面1的两侧设置有导向螺钉，底板侧面的导向螺钉为悬挂负载的承重绳6提供导向作用，防止因负载过大或调整不适载重绳于滑轮脱出，每个侧面分别设置两个分别导向一条承重绳6的两边。

进一步地，上述底板1的表面还设置有数显千分表9，数显千分表9抵接活动块4未连接待测驱动器2的另一端，并且使得数显千分表9与活动块4共轴设置，具有安装简单，量程大，具有数显屏，读数较为方便等优点。

数显千分表9可用于：开展常规精度测试项使用，如驱动器行程，驱动器疲劳试验。或者，在驱动器进行某项测试前，数显千分表9作为驱动器起始位置调节指示，类似于显微镜的粗调、精调焦手轮中的粗调焦手轮作用。上述数显千分表9的使用方式可参考现有技术，此处不再赘述。

对于本申请精准度主要由两方面保证，第一、底板1设计时即考虑包括驱动器安装座21、直线导轨3、高度块12的定位精度问题，解决方法为通过定位销14进行符合运动学定位方法的粗定位，可实现0.01～0.09mm级装配精度。第二、利用定位销14完成初步零件定位装配后，可利用三坐标测量仪等测试仪器进行测量并根据测量结果精调零件安装姿态，最终以三坐标测量仪测量结果为最终安装精度依据，一般可达微米级别。当然，上述精准度确定方式可根据具体结构的改变而进行相应更改，本文不再展开。

进一步地，上述底板1表面还设置有传感测量机构，传感测量机构包括：平行设置在待测驱动器2两侧的电容式位移传感器10和设置在活动块4上方的光栅尺传感器总成；电容式位移传感器10和光栅尺传感器总成均用于测量待测驱动器2沿运动方向上的位移情况，并且对产生的数据进行实时对比，从而提高检测准确性。

上述电容式位移传感器10的使用方式可参考现有技术，本文不再赘述。

进一步地，上述光栅尺传感器总成包括：光栅位移传感器和搭接桥；搭接桥横跨在活动块4上方，其包括设置在活动块4两侧的高度块12和高度块12上方支撑的光栅读数头安装座13。光栅位移传感器设置在活动块4和搭接桥之间，其包括：标尺光栅11和光栅尺读数头111；光栅尺传感器总成的安装使用要求为：标尺光栅11与光栅读数头111间距在一定范围内，平行度小于某一固定数值，相对方向相同。因此搭接桥的结构设计目的是利用高度块12将光栅读数头安装座13提升高度，从而保证光栅读数头111与标尺光栅11相对间距、平行度。当然，可预见的光栅尺传感器的结构安装放置方法不仅限于上述，也可放置于活动块4长度方向的侧面等，只要满足上述安装要求即可，此处不再展开赘述。

进一步地，上述待测驱动器2和活动块4之间设置有转接模块，具体包括：驱动器安装座21和转接块41；驱动器安装座21便于拆卸更换各种类型的压电驱动器，增加设备的普适性；且压电驱动器与活动块4之间通过转接块41连接传动，避免负载的作用力直接施加在待测驱动器2上，增加待测驱动器2和活动块4的使用寿命，在设备长期使用过后，只需要更换转接块41即可，减少设备使用成本。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的压电驱动器性能测试平台进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种压电驱动器性能测试平台，其特征在于，包括：底板(1)，所述底板(1)表面沿长度方向设置有待测驱动器(2)和直线导轨(3)；

所述直线导轨(3)的上方设置有活动块(4)，所述活动块(4)的一端与所述待测驱动器(2)固连，所述待测驱动器(2)可带动所述活动块(4)沿所述直线导轨(3)滑动；

所述活动块(4)的表面连接有两组悬挂负载机构，两组所述悬挂负载机构分别悬吊至所述底板(1)两端的外侧；所述待测驱动器(2)、直线导轨(3)和所述悬挂负载机构共轴设置，以使所述活动块(4)承受均匀负载。

2.根据权利要求1所述的压电驱动器性能测试平台，其特征在于，所述悬挂负载机构包括：滑轮组(5)、承重绳(6)、V型块(7)和旋转套(8)；

所述旋转套(8)设置在所述活动块(4)表面且可沿自身轴线旋转，所述承重绳(6)部分环绕所述旋转套(8)，且所述承重绳(6)的两端连接所述V型块(7)的两端，所述滑轮组(5)设置在所述底板(1)表面以供所述承重绳(6)搭接；

所述V型块(7)悬吊至所述底板(1)的外侧，以悬挂砝码(71)增加负载。

3.根据权利要求2所述的压电驱动器性能测试平台，其特征在于，所述底板(1)的侧面设置有用以导向所述承重绳(6)的导向螺钉。

4.根据权利要求3所述的压电驱动器性能测试平台，其特征在于，所述底板(1)表面还设置有数显千分表(9)，所述数显千分表(9)抵接所述活动块(4)的一端。

5.根据权利要求4所述的压电驱动器性能测试平台，其特征在于，所述底板(1)表面还设置有传感测量机构，所述传感测量机构包括：平行设置在所述待测驱动器(2)两侧的电容式位移传感器(10)和设置在所述活动块(4)上方的光栅尺传感器总成。

6.根据权利要求5所述的压电驱动器性能测试平台，其特征在于，所述光栅尺传感器总成包括；光栅位移传感器和搭接桥；所述搭接桥横跨在所述活动块(4)上方，所述光栅位移传感器设置在所述搭接桥与所述活动块(4)之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的压电驱动器性能测试平台，其特征在于，所述待测驱动器(2)和所述活动块(4)之间通过转接模块连接并传递负载。

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