CN106338548B - 超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置，其包括微振发生器、信号传感器、信号处理控制器、伺服电机和机架；该微振发生器，包括带有转轴的薄片圆盘、电源控制器、压电陶瓷片和外滚轮；机架顶部设置有能平放超声电机定子的推力轴承或直线导轨，侧面固定有伺服电机，该伺服电机带动外滚轮碾压在超声电机定子的弹性体上，信号传感器采集透过定子弹性体——黏胶——压电陶瓷的振动信号，由信号处理控制器处理，实现如下检测：一、标准数据采集；二、待测超声电机定子数据采集；三、数据比较判断。本装置提供的检测，不仅能够减少人工，且能够检测出肉眼无法观察到的部位，提高检测质量和检测效率。

Description

超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置及其检测方法

技术领域：

本发明属于测试设备领域，特别涉及一种超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置及其检测方法。

背景技术：

超声电机定子是一个弹性复合体，包括金属弹性体(以下简称弹性体)和压电陶瓷，它们连接的方法，目前最通用的是用粘胶将它们两粘结在一起。从微观来看，压电陶瓷和弹性体接触面是类似山峰和山谷型，粘胶处于中间，且压电陶瓷和弹性体也能在微观的山峰处接触，作用是即可以使得压电陶瓷与弹性体连接，又能够使得压电陶瓷极化面与弹性体导电，作为施加电压的一端。但是在实际的工艺过程中，粘结会出现以下几种常见的情况：1、粘胶的厚薄不均匀，导致影响超声电机的性能；2、在涂胶和压入压电陶瓷的过程中，有空气没有排干净，则出现气泡，这会导致工作过程中压电陶瓷破裂。

目前没有对超声电机的压电陶瓷与弹性体粘结质量的检测设备，如果需要检测，需要人工进行检测。检测内容有：1、用电容表测试弹性体与压电陶瓷另一极之间的电容值；2、人工观察粘帖结合面是否有脱胶、少胶；3、人工观察压电陶瓷表面是否有裂纹。

为此，发明一种超声电机定子压电陶瓷粘帖状态的检测装置，以及相应的检测方法，即成为本发明研究对象。

发明内容：

本发明的目的是发明一种通过微振发生器的外滚轮，碾压带动超声电机定子运动，透过粘结层采集每一单位的振动信号，与标准定子合理量进行比较的超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置及其检测方法。

本发明技术方案是这样实现的：

一种超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置，其特征是：包括微振发生器、信号传感器、信号处理控制器、伺服电机和机架；该微振发生器，包括带有转轴的薄片圆盘、电源控制器、压电陶瓷片和外滚轮；所述压电陶瓷片粘贴在薄片圆盘的端面上，电源控制器安装在该薄片圆盘的中心位置，外滚轮套设在转轴和薄片圆盘外侧；所述机架顶部设置有能平放超 声电机定子的推力轴承或直线导轨，侧面固定有伺服电机，该伺服电机与微振发生器的转轴传动连接，并保持微振发生器的外滚轮表面碾压在超声电机定子的弹性体一面，所述信号传感器对着压电陶瓷面；所述信号处理控制器分别与信号传感器电连接，提供控制指令和采集检测数据。

所述电源控制器安装在微幅振动体薄片圆盘中心位置的安装盒中。

一种超声电机定子压电陶瓷粘帖检测方法，其特征是：检测包括：一、标准数据采集；二、待测超声电机定子数据采集；三、数据比较判断；具体步骤如下：

一、标准数据采集

1)将一个进行过1800小时耐久性试验的超声电机作为标准超声电机，将标准超声电机的定子放入该检验装置的推力轴承或直线导轨上，保持微振发生器的外滚轮表面碾压在超声电机定子的弹性体表面；

2)启动检测装置中电源控制器，压电陶瓷片开始工作、伺服电机工作，由外滚轮碾压带动超声电机定子运动；

3)由信号传感器采集通过定子弹性体——黏胶——压电陶瓷传递过来的振动信号，采集标准超声电机定子运动一周期的所有振动信号，用最小二乘法取每一个单位的信号，并计算整个采集过程信号变化量为标准定子合格量，存在信号处理控制器中；

二、待测超声电机定子数据采集

4)取待检测超声电机定子，安装到该检测装置上，重复步骤2)和步骤3)，采集3待测超声电机定子运动一周期的振动信号；

三、数据比较判断

5)由信号处理控制器内置程序，计算整个采集过程信号变化量，并与信号处理控制器中存贮的标准值电机合格量进行比较，如果小于标准值，则为合格，超过标准值，则判断为不合格。

本发明通过微振发生器产生振动信号，连续敲击超声电机定子，由信号处理控制器采集每一单位透过定子弹性体——黏胶——压电陶瓷的振动信号变化量，并与标准定子合格量进行比较判断，实现自动化检测的目的；不仅能够减少人工，且能够检测出肉眼无法观察到的部位，提高检测质量和检测效率。

附图说明：

下面结合具体图例对本发明做进一步说明：

图1超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置示意图

图2超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置剖面示意图

其中

1—机架        11—推力轴承  2—伺服电机  3—信号处理控制器

4—信号传感器  5—薄片圆盘   51—转轴     52—安装盒

6—电源控制器  7—压电陶瓷片 8—外滚轮    9—超声电机定子

91—弹性体     92—压电陶瓷

具体实施方式：

参照图1和图2，超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置，包括有机架1、伺服电机2、信号处理控制器3、信号传感器4和微振发生器。本图例为旋转型超声电机定子检测装置。

该微振发生器，包括薄片圆盘5、电源控制器6、压电陶瓷片7和外滚轮8；薄片圆盘5一面中心位置具有转轴51、另一面中心位置设置有安装盒52，电源控制器6安装在该安装盒中；压电陶瓷片7成圆环状，粘贴在薄片圆盘5设置有安装盒52的端面上，且与电源控制器6电连接，由电源控制器6驱动压电陶瓷片7工作；外滚轮8套设在转轴51和薄片圆盘5外侧，薄片圆盘5与外渡轮8径向存在间隙，压电陶瓷片7工作时，引起薄片圆盘5径向振动，能叩击在外滚轮8上，由外滚轮8向外传导，该外滚轮8由金属成型，如铝或铜等。

由于超声电机运动同样存在旋转或直线，为此，机架1顶部设置有能平放超声电机定子9的推力轴承11，或者直线导轨，在侧面固定有伺服电机2，该伺服电机2与微振发生器中薄片圆盘5的转轴51传动连接，并保持微振发生器的外滚轮8表面碾压在超声电机定子9的弹性体91一面，而信号传感器4对着压电陶瓷92一面，用来采集透过弹性体91——黏胶——压电陶瓷92的振动信号；所述信号处理控制器3分别与信号传感器4电连接，提供控制指令和采集检测数据；该信号处理控制器3由计算机和采集卡组成。

超声电机定子压电陶瓷粘帖检测方法包括：一、标准数据采集；二、待测超声电机定子数据采集；三、数据比较判断；以旋转型超声电机定子检测为例，其具体步骤如下：

一、标准数据采集

1)将一个进行过1800小时耐久性试验的超声电机作为标准超声电机，将标准超声电机的定子放入该检验装置的推力轴承11上，保持微振发生器的外滚轮8表面碾压在超声电机定子9的弹性体91表面；

2)启动检测装置中电源控制器6，压电陶瓷片7开始工作、伺服电机2工作，由外滚轮8碾压带动超声电机定子9运动；压电陶瓷片7和伺服电机2由信号处理控制器3统一控制，压电陶瓷片7产生的微振动通过外滚轮8，不断叩击弹性体91的表面；

3)由信号传感器4采集通过定子弹性体91——黏胶——压电陶瓷92传递过来的振动信号，更具体地说，微振发生器中的压电陶瓷片7工作，引起薄片圆盘5径向振动，再通过外滚轮8传递给定子弹性体91；采集标准超声电机定子运动一周期的所有振动信号，用最小二乘法取每一个单位的信号，并计算整个采集过程信号变化量为标准定子合格量，存在信号处理控制器3中；对于旋转型超声电机，其旋转一个单位为1度；

二、待测超声电机定子数据采集

4)取待检测超声电机定子，安装到该检测装置上，重复步骤2)和步骤3)，采集3待测超声电机定子运动一周期的振动信号；

三、数据比较判断

5)由信号处理控制器3内置程序，计算整个采集过程信号变化量，并与信号处理控制器中存贮的标准值电机合格量进行比较，如果小于标准值，则为合格，超过标准值，则判断为不合格。

另外，若检测的超声电机为直线型电机，对应的是直线导轨，在外滚轮8碾压带动下，直线超声电机的定子能沿直线运动，走完一个运动周期；采集的一个单位为1mm；其它检测方法与上例相同。

Claims (3)

1.一种超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置，其特征是：包括微振发生器、信号传感器、信号处理控制器、伺服电机和机架；该微振发生器，包括带有转轴的薄片圆盘、电源控制器、压电陶瓷片和外滚轮；所述压电陶瓷片粘贴在薄片圆盘的端面上，电源控制器安装在该薄片圆盘的中心位置，外滚轮套设在转轴和薄片圆盘外侧；所述机架顶部设置有能平放超声电机定子的推力轴承或直线导轨，侧面固定有伺服电机，该伺服电机与微振发生器的转轴传动连接，并保持微振发生器的外滚轮表面碾压在超声电机定子的弹性体一面，所述信号传感器对着压电陶瓷面；所述信号处理控制器与信号传感器电连接，提供控制指令和采集检测数据。

2.根据权利要求1所述的超声电机定子压电陶瓷粘帖检测装置，其特征是：电源控制器安装在微幅振动体薄片圆盘中心位置的安装盒中。

3.一种超声电机定子压电陶瓷粘帖检测方法，其特征是：检测包括：一、标准数据采集；二、待测超声电机定子数据采集；三、数据比较判断；具体步骤如下：

一、标准数据采集

1)将一个进行过1800小时耐久性试验的超声电机作为标准超声电机，将标准超声电机的定子放入如权利要求1至2任一项所述的检测装置的推力轴承或直线导轨上，保持微振发生器的外滚轮表面碾压在超声电机定子的弹性体表面；

2)启动检测装置中电源控制器，压电陶瓷片开始工作、伺服电机工作，由外滚轮碾压带动超声电机定子运动；压电陶瓷片和伺服电机由信号处理控制器统一控制，压电陶瓷片产生的微振动通过外滚轮，不断叩击弹性体的表面；

3)由信号传感器采集通过定子弹性体——黏胶——压电陶瓷传递过来的振动信号；微振发生器中的压电陶瓷片工作，引起薄片圆盘径向振动，再通过外滚轮传递给定子弹性体；采集标准超声电机定子运动一周期的所有振动信号，用最小二乘法取每一个单位的信号，并计算整个采集过程信号变化量为标准定子合格量，存在信号处理控制器中；

二、待测超声电机定子数据采集

4)取待检测超声电机定子，安装到该检测装置上，重复步骤2)和步骤3)，采集待测超声电机定子运动一周期的振动信号；

三、数据比较判断

5)由信号处理控制器内置程序，计算整个采集过程信号变化量，并与信号处理控制器中存贮的标准值电机合格量进行比较，如果小于标准值，则为合格，超过标准值，则判断为不合格。

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