一种压电陶瓷片在电载荷下变形量的测试设备的制作方法

本实用新型属于压电陶瓷元件测量技术，具体涉及一种压电陶瓷片在电载荷下变形量的测试设备。

背景技术：

在某型产品上应用有一种内外径比值约20％的圆环片压电陶瓷元件，该压电陶瓷在使用前需要对其在电载荷下的直径方向位移量进行测试，以判断其初始压电性能。传统方式是采用压电陶瓷竖直放置，水平两侧加电驱动，压电陶瓷正上方设置位移传感器，人工对准后进行测量。这种方法测量效率及精度较低。本发明通过研究获得了一种水平放置测试压电陶瓷直径位移量的设备，实现了效率和精度提升。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：

一是解决压电陶瓷在电载荷下变形量的精确测量问题；二是解决批量自动化测量问题

本实用新型的技术方案：一种压电陶瓷片在电载荷下变形量的测试设备，包括机械臂框架1、机械臂组件2、下电极3、2个测量机构4、上料台5、下料台6、平台7；机械臂框架1安装在平台7一侧，将机械臂组件2安装在机械臂框架1的Z轴导轨上，然后将下电极3、上料台5、下料台6依次安装在机械臂组件2运行路线的正下方，最后将2个测量机构4对称安装在下电极3两侧。

所述机械臂框架1由两个支撑柱1-1、一个水平运动X轴直线导轨1-2、一个竖直运动Z轴直线导轨1-3组成；X轴导轨1-2安装在支撑柱1-1上，Z轴导轨1-3安装在X轴导轨上1-2，X轴导轨1-2可以带动Z轴导轨1-3沿水平方向运动。

所述机械臂2包含由连接杆2-1、T型底座2-2、直线导轨2-3、连接环2-5、套筒2-6、弹性探针2-7所组成的上电极组件和由气路连接杆2-9、固定环2-13、T型直线轴承2-12、轴承安装座2-10、吸附头2-8组成的拾取臂组件组成，二者共同安装在底板2-15上，通过装有发讯片2-11的横梁2-4连接，底板2-15上装有传感器2-14。

上电极组件的T型底座2-2安装在底板2-15上，并与连接杆2-1固连，直线导轨2-3安装在横梁2-4一端，套入连接杆2-1，连接杆2-1下端依次安装连接环2-5、套筒2-6和弹性探针2-7。

拾取臂组件的轴承安装座2-10安装在底板2-15另一侧，内部装入T型直线轴承2-12，再将装有吸附头2-8的气路连接杆2-9穿过横梁2-4和轴承2-12，并在上端用固定环2-13固定。

上电极组件和拾取臂组件通过横梁2-4连接，横梁2-4上装有发讯片2-11，底板2-15装有光电传感器2-14，该结构是在运行是自动判断弹性探针2-7或吸附头2-8是否与陶瓷片接触，并发出判别信号，从而实现设备自动化运行；拾取和放置作业时，Z轴导轨1-3带动机械臂组件2下降，吸附头2-8与陶瓷片接触，并与底板2-15相对运动，带动横梁2-4上发讯片2-11触发传感器2-14发出反馈信号，Z轴导轨1-3即停止运动，上电极组件位置反馈原理与拾取臂组件相同。

所述下电极3由下电极体3-1、绝缘连接件3-2、电动转台3-3组成；下电极体3-1上开有气孔，连接气路，利用真空负压吸附将陶瓷片固定在下电极上，电动转台3-3可带动陶瓷片360°旋转满足对陶瓷片不同方向上的测量需求。

所述测量机构4由电感测头4-1、测头安装座4-2和直线导轨4-3组成；测头安装座4-2安装在直线导轨4-3上，电感测头4-1固定在测头底座4-2上，直线导轨4-3可带动测头4-1沿导轨运动，靠近或远离下电极3。

所述上料台5由气爪5-1、垫板5-2和底座5-3组成，可通过气路控制开合，对放入上料台的陶瓷片进行定心整理。

所述下料台6由5个回收仓6-1和一个底座6-2组成，便于测量完成后设备按照测量结果分类回收放置陶瓷片。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用双测头同时测量的方式，相比现有的单测头测量方式，在测量精度、测量效率、测量准确性方面均得到较大提升，降低了对零件放置位置、测头对准精度的要求；测量数据自动存储，避免人工操作产生的读取错误；全过程自动化运行，极大提高了生产效率，适合工程生产。

附图说明

图1为测量设备的侧视图；

其中，1-机械臂框架、2-机械臂组件、3-上电极、4-测量机构、5-上料台、6-下料台、7-平台。

图2为机械臂框架侧视图；

其中，1-1-支撑柱、1-2-水平运动X轴导轨、1-3-竖直运动Z轴导轨。

图3为机械臂组件侧视图；

其中，2-1-连接杆、2-2-T型底座、2-3-直线导轨、2-4-横梁、2-5-连接环、2-6-套筒、2-7-弹性探针、2-8-吸附头、2-9-气路连接杆、2-10-轴承安装座、2-11-发讯片、2-12-T型直线轴承、2-13-固定环、2-14-传感器、2-15底板。

图4为下电极侧视图；

其中，3-1-下电极体、3-2-绝缘连接件、3-3-电动转台

图5为测量机构侧视图；

其中，4-1-电感测头、4-2-测头安装座、4-3-直线导轨

图6为上料台侧视图；

其中，5-1-气爪、5-2-垫板、5-3-底座

图7为下料台侧视图；

其中，6-1-回收仓、6-2-底座。

具体实施方式

参照图1，安装时先将安装机械臂框架1安装在平台7一侧，所述平台7为整个设备的安装底座。将机械臂组件2安装在机械臂框架1的Z轴导轨1-3上，然后将下电极4、上料台5、下料台6依次安装在机械臂组件2运行路线的正下方，最后将2个测量机构4对称安装在下电极3两侧。

机械臂2包含由连接杆2-1、T型底座2-2、直线导轨1-3、连接环2-5、套筒2-6、弹性探针2-7所组成的上电极组件和由气路连接杆2-9、固定环2-13、T型直线轴承2-12、轴承安装座2-10、吸附头2-8组成的拾取臂组件，二者共同安装在底板2-15上，通过装有发讯片2-11的横梁2-4连接，底板2-15上装有传感器2-14。

上电极组件的T型底座2-2安装在底板2-15上，并与连接杆2-1固连，直线导轨1-3安装在横梁2-4一端，套入连接杆2-1，连接杆2-1下端依次安装连接环2-5、套筒2-6和弹性探针2-7。

拾取臂组件的轴承安装座2-10安装在底板2-15另一侧，内部装入T型直线轴承2-12，再将装有吸附头2-8的气路连接杆2-9穿过横梁2-4和轴承2-12，并在上端用固定环2-13固定。

上电极组件和拾取臂组件通过横梁2-4连接，横梁2-4上装有发讯片2-11，底板2-15装有光电传感器2-14。该结构是在运行是自动判断上弹性探针2-7或吸附头2-8是否与陶瓷片接触，并发出判别信号，从而实现设备自动化运行。拾取和放置作业时，Z轴导轨1-3带动机械臂组件2下降，吸附头2-8与陶瓷片接触，并与底板2-15相对运动，带动横梁2-4上发讯片2-11触发传感器2-14发出反馈信号，Z轴导轨1-3即停止运动。上电极组件位置反馈原理与拾取臂组件相同。

设备工作时将待测陶瓷片放置在上料台5上，气爪5-1闭合一次后打开，完成对陶瓷片的整理，X轴导轨1-2带动Z轴导轨1-3和机械臂组件2运动，使吸附头2-8运动到上料台5正上方，Z轴导轨1-3向下运动直至吸附头2-8与陶瓷片接触，触发传感器2-14发出拾取信号，完成吸附拾取后，Z轴导轨1-3和X轴导轨1-2带动运动机械臂组件2至下电极3正上方，Z轴导轨1-3向下运动，吸附头将陶瓷片放置在下电极3上，然后机械臂水平移动，使弹性探针2-7与下电极3对准，Z轴导轨1-3向下运动，使弹性探针2-7与下电极3将陶瓷片压紧固定，此时下电极3两侧的测量机构4带动测头4-1运动并使测头4-1与陶瓷片接触，计算机记录此时测量读数A，之后上下电极通电，对陶瓷片施加电载荷，计算机再次记录此时测量读数B，并计算两次读数差C＝A-B，C即为陶瓷片在电载荷下的变形量。完成测量后，拾取臂组件再次吸附拾取陶瓷片，并根据测量值的所在范围，运动至下料台6对应回收仓，将陶瓷片放入下料台6。