压电石英多维力测量晶组制作装置的制作方法

本发明属于以压电石英作为力敏元件的压电式传感器专用制作技术领域，特别涉及压电式多维力传感器的压电石英多维力测量晶组的装配制作。

背景技术：

压电式传感器和以压电材料为核心的多分量测量系统是航空、航天、能源等领域重要的力学测量装置，具有强度高、稳定性好、较高的固有频率等特点，特别适合动态测量。在这些领域中，特别是在重载操作装备中，传感器的刚度是测量的重要参数，不仅对测量装置的总体刚度、传感器的分载与灵敏度有直接影响，也是传感器装置标定和后续解耦的基础。压电式传感器中的晶片与电极结合面接触刚度是基础性能刚度，对压电力传感器的分载效应及灵敏度，多分量测量的整体刚度及静、动态性能有直接的影响。压电石英晶组作为压电式传感器的力敏元件，精确、高质量地对压电石英多维力测量晶组制作对压电式传感器质量控制至关重要，本发明提供了一种操作方便、结构简单、制作成本低、效率高的压电石英多维力测量晶组专用制作装置。

专利cn106153220中公开了一种压电石英晶组快速制作装置，该装置虽然可以完成压电石英晶组的制作，但该装置在压电石英晶组制作过程中，效率低，特别在多维力压电石英晶组制作过程中，操作步骤繁琐，同时，在压电石英晶组制作过程中，很难保证对压电石英晶组施加准确且稳定的机械载荷，易使压电石英晶组在制作过程中被压碎。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种压电式传感器力敏元件压电石英多维力测量晶组制作的装置，操作方便可提高压电石英多维力测量晶组生产效率和压电石英多维力测量晶组的刚度。

本发明公开的一种压电石英多维力测量晶组制作装置所采用的技术方案为:压电石英多维力测量晶组制作装置由绝缘底座（1）,支撑平板（2）,法兰环(3、3’)，支撑立柱(4、4’),测力计(5),套筒(6、6’)，横梁（7）,丝杠（8）,横梁（9）,螺母（10、10’）,手轮(11),测力计支撑板(12),滑块(13),滑块(14),螺杆(15),螺杆(16),晶向夹具底座(17)，压电石英多维力测量晶组（18）等部分组成。所述绝缘底座（1）开有四个定位孔，通过四个螺钉将支撑平板（2）和晶向夹具底座（17）固定在绝缘底座（1）上；所述晶向夹具底座（17）开有两个互相垂直的矩形槽，槽的各个表面较光滑，可容滑块(13)和滑块(14)在对应的槽中水平滑动，可对压电石英多维力测量晶组（18）进行定位；通过转动螺杆（15）、螺杆(16)推动滑块(13)和滑块(14)压紧压电石英多维力测量晶组（18），防止滑块(13)和滑块(14)滑动。所述支撑立柱(4、4’)，通过法兰环（3，3’），用螺钉固定在绝缘底座（1）上，可保持支撑立柱（4，4’）和绝缘底座（1）垂直；所述横梁（9），通过轴肩定位，用螺母（10、10’）将横梁（9）固定在支撑立柱（4，4’）顶端，可保持横梁（9）与绝缘底座（1）平行；所述横梁（7），开有三个孔，外侧的两个孔与套筒(6、6’)焊接成一体，在支撑立柱（4，4’）的横梁（9）与支撑立柱（4，4’）下定位轴肩之间移动；所述丝杠（8），安装在横梁（7）、横梁（9）正中心开的同轴心螺纹孔上；所述测力计支撑板（12），通过四个螺钉固定在横梁（7）上；所述测力计（5），通过四个螺栓，安装在测力计支撑板（12）上，保持测力计（5）与绝缘底座（1）垂直；转动手轮(11)带动丝杠（8）转动，用于调整横梁（7）和测力计（5）的具体位置，通过测力计(5)显示力的大小，确定测力计（5）的具体位置，测力计（5）从竖直方向压紧压电石英多维力测量晶组（18）。

所述的压电石英多维力测量晶组制作装置，可实现从压电石英一维到六维力测量晶组的组装，能够有效避免在压电石英晶组组装过程中，因无法有效控制压力大小而导致装配的晶组破损问题，同时很好地解决了晶组组装过程中压电石英多维力测量晶组平行度差的问题，提高压电石英多维力测量晶组的刚度。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是晶向夹具的爆炸图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明。

如图1、2所示，压电石英多维力测量晶组制作装置由绝缘底座（1）,支撑平板（2）,法兰环(3、3’)，支撑立柱(4、4’),测力计(5),套筒(6、6’)，横梁（7）,丝杠（8）,横梁（9）,螺母（10、10’）,手轮(11),测力计支撑板(12),滑块(13),滑块(14),螺杆(15),螺杆(16),晶向夹具底座(17)，压电石英多维力测量晶组（18）等部分组成。所述绝缘底座（1）有较高的平行度，所述晶向夹具底座（17），通过支撑平板（2）和绝缘底座（1）上四个定位槽，用四个螺栓，将晶向夹具底座（17）固定在绝缘底座（1）上，保持晶向夹具底座（17）上表面与绝缘底座（1）上表面保持平行；所述晶向夹具底座（17）开有两个互相垂直的矩形定位槽，槽的各表面比较光滑，槽的两侧表面与晶向夹具底座(17)的上表面互相垂直，槽的表面都具有较高的平行度，在相应的槽，分别放置滑块(13)和滑块(14)，滑块（14）在槽的x方向移动，对压电石英多维力测量晶组（18）进行x方向定位，滑块（13）在槽的y方向移动，对压电石英多维力测量晶组（18）在y方向定位，转动螺杆(15)和螺杆(16)，分别压紧滑块（14）和滑块（13），可防止滑块（14）和滑块(13)滑动，对压电石英多维力测量晶组（18）进行x和y方向（横向和纵向）的定位。所述支撑立柱(4、4’)，通过法兰环(3、3’)固定在绝缘底座（1）上，可保持支撑立柱(4、4’)与绝缘底座（1）垂直。所述横梁（9）通过支撑立柱(4、4’)的轴肩定位，用螺母（10、10’）固定在支撑立柱(4、4’)的顶端，保持横梁（9）与绝缘底座（1）平行；所述横梁（7）开有三个孔，外侧的两个孔与套筒(6、6’)焊接成一体，可保持横梁（7）在支撑立柱(4、4’)的横梁（7）和下轴肩范围内上下滑动。所述丝杠(8)，安装在横梁（7）和横梁(9)的正中心开的螺纹孔上，保证丝杠（8）与绝缘底座（1）垂直，丝杠（8）通过连接在丝杠(8)顶端的手轮（11）控制。所述测力计支撑板（12），用四个螺钉安装在横梁（7）上，保证与绝缘底座（1）垂直；所述测力计（5），通过四个螺栓连接在测力计支撑板（12）上，保持与绝缘底座（1）垂直。转动手轮(11)，带动丝杠（8）转动，丝杠（8）带动横梁（7）上下移动，从而带动测力计（5）上下移动，使测力计（5）压紧压电石英多维力测量晶组（18）；通过测力计（5）显示压力的大小，调整好测力计(5)压力的大小，防止压电石英多维力测量晶组（18）被压碎；丝杠带有自锁功能，可保持测力计所施加的载荷稳定，待压电石英多维力测量晶组（18）完全定型后，取出组装好的压电石英多维力测量晶组（18）。以一种压电式六维力传感器的压电石英多维力测量晶组的制作为例（5片电极片，6片压电石英晶片），说明其工作过程。

晶组总装时，将不同切型的压电石英晶片（xy切型或yx切型）和涂有导电硅胶电极片按一定的顺序，自下到上逐一放置在晶向夹具底座（17）的两个矩形槽重合的部分；放置完毕后，在相应的槽，分别放置滑块(13)和滑块(14)，压紧压电石英多维力测量晶组（18），分别转动螺杆(15)和螺杆(16)压紧滑块(14)和滑块(13)，防止滑块(13)和滑块(14）滑动，对压电石英多维力测量晶组（18）进行x向和y向定位；转动手轮(11)，使测力计(5)向下移动，从竖直方向压紧压电石英多维力测量晶组（18），调整好压力计(5）压力的大小，对压电石英多维力测量晶组（18）压紧保持至胶干。