申请/专利权人：广东工业大学

申请日：2018-07-26

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109164385B

主分类号：G01R31/34

分类号：G01R31/34

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.02.01#实质审查的生效;2019.01.08#公开

摘要：本发明公开一种刚度可调音圈电机带载测试平台，包括支撑位置可调的柔性铰链平台，柔性铰链平台安装有精密位移传感器、长度可调的音圈电机连接支架以及与之相连的音圈电机，音圈电机驱动柔性铰链平台产生位移响应且被精密位移传感器测量而获得给定刚度和频率负载下的响应特性曲线，柔性铰链平台的柔性铰链刚度通过支撑位置调节，音圈电机连接支架可调整适应于不同尺寸型号的音圈电机。相对现有技术，本发明技术方案具有结构简单和适用性广泛等优点，可方便地测试音圈电机的动态性能，为不同频率和刚度的平台选择合适的音圈电机提供依据。

主权项：1.刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，包括支撑位置可调的柔性铰链平台，所述柔性铰链平台安装有精密位移传感器、长度可调的音圈电机连接支架以及与之相连的音圈电机，所述音圈电机驱动所述柔性铰链平台产生位移响应且被所述精密位移传感器测量而获得给定刚度和频率负载下的响应特性曲线，所述柔性铰链平台的柔性铰链刚度通过支撑位置调节，所述音圈电机连接支架可调整适应于不同尺寸型号的音圈电机；支撑于若干个支柱上方的所述柔性铰链平台的柔性铰链的支撑位置调整通过夹紧力调节机构内的夹紧装置移动夹紧实现，所述精密位移传感器通过传感器支架固定于所述柔性铰链平台一端，所述音圈电机通过所述音圈电机连接支架固定于所述柔性铰链平台另一端；所述音圈电机进行驱动所述柔性铰链平台运动并驱动所述精密位移传感器测量所述柔性铰链平台产生的位移响应；夹紧力调节机构安装于底座顶面的滚珠丝杆双向滑台的滑台上，通过滑台同向或异向移动带动所述夹紧力调节机构同步移动，实现所述柔性铰链平台的柔性铰链支撑位置的改变；所述夹紧力调节机构通过调节螺栓使其内部的柔性铰链发生位移并通过所述夹紧装置对所述柔性铰链平台的所述柔性铰链支撑位置夹紧力调节；所述夹紧装置与所述柔性铰链平台的柔性铰链以线接触方式支撑，使所述柔性铰链平台的刚度和频率从最小到最大之间线性变化；所述的夹紧力调节机构通过滚珠丝杆双向滑台上设置的旋钮来进行移动方向的调节。

全文数据：刚度可调音圈电机带载测试平台技术领域本发明涉及高速精密运动控制技术领域，特别涉及刚度可调音圈电机带载测试平台。背景技术音圈电机是柔性铰链平台设计中经常使用到的驱动元件，但是往往用户只能获知厂家所提供的电机静态参数，而电机的具体动态性能在使用之前并不能清楚地了解，因此无法确定所使用型号音圈电机的动态性能是否能够满足某一频率和刚度的柔性铰链平台的使用要求。发明内容本发明的主要目的是提出一种结构简单和适用性广泛的刚度可调音圈电机带载测试平台，旨在方便地测试音圈电机的动态性能，为不同频率和刚度的平台选择合适的音圈电机提供依据。为实现上述目的，本发明提出的刚度可调音圈电机带载测试平台，包括支撑位置可调的柔性铰链平台，所述柔性铰链平台安装有精密位移传感器、长度可调的音圈电机连接支架以及与之相连的音圈电机，所述音圈电机驱动所述柔性铰链平台产生位移响应且被所述精密位移传感器测量而获得给定刚度和频率负载下的响应特性曲线，所述柔性铰链平台的柔性铰链刚度通过支撑位置调节，所述音圈电机连接支架可调整适应于不同尺寸型号的音圈电机。优选地，支撑于若干个支柱上方的所述柔性铰链平台的柔性铰链的支撑位置调整通过夹紧力调节机构内的夹紧装置移动夹紧实现，所述精密位移传感器通过传感器支架固定于所述柔性铰链平台一端，所述音圈电机通过所述音圈电机连接支架固定于所述柔性铰链平台另一端。优选地，所述音圈电机进行驱动所述柔性铰链平台运动并驱动所述精密位移传感器测量所述柔性铰链平台产生的位移响应。优选地，夹紧力调节机构安装于底座顶面的滚珠丝杆双向滑台的滑台上，通过滑台同向或异向移动带动所述夹紧力调节机构同步移动，实现所述柔性铰链平台的柔性铰链支撑位置的改变。优选地，所述夹紧力调节机构通过调节螺栓使其内部的柔性铰链发生位移并通过所述夹紧装置对所述柔性铰链平台的所述柔性铰链支撑位置夹紧力调节。优选地，所述夹紧装置与所述柔性铰链平台的柔性铰链以线接触方式支撑，使所述柔性铰链平台的刚度和频率从最小到最大之间线性变化。优选地，所述音圈电机连接支架可更换为长度可调的压电陶瓷连接支架以针对压电陶瓷进行与音圈电机类似的动态性能测试以获得不同型号的压电陶瓷在给定刚度和频率下的动态特性曲线。本发明技术方案相对现有技术具有以下优点：本发明技术方案的刚度可调音圈电机带载测试平台，通过夹紧力调节机构对柔性铰链平台的刚度和频率进行线性调节，从而可方便简单地实现不同刚度和频率条件下对音圈电机的性能测试要求。与此同时，本发明技术方案刚度可调音圈电机带载测试平台通过音圈电机连接支架以配合不同规格尺寸的音圈电机配合安装，并且可更换为压电陶瓷连接支架以方便压电陶瓷进行测试，因此本发明技术方案具有广泛的适用性。本发明技术方案的刚度可调音圈电机带载测试平台可用于测试音圈电机的动态性能，为不同频率和刚度的平台选择合适的音圈电机提供依据。附图说明为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明刚度可调音圈电机带载测试平台的装配结构示意图；图2为本发明刚度可调音圈电机带载测试平台的爆炸结构示意图；图3为本发明柔性铰链平台的结构示意图；图4为本发明夹紧力调节机构的结构示意图；图5为本发明夹紧力调节机构的爆炸结构示意图；图6为本发明夹紧力调节机构的机构主体俯视图；图7为本发明刚度可调音圈电机带载测试平台的压电陶瓷驱动示意图。附图标号说明：标号名称标号名称1底座5音圈电机连接支架2支柱6音圈电机3柔性铰链平台7滚珠丝杆双向滑台31移动块71旋钮32第一柔性铰链72中心螺纹杆4夹紧力调节机构73滑台41加强板74连接板42机构主体8传感器支架43夹紧装置9精密位移传感器44第一螺栓10压电陶瓷45第二螺栓11压电陶瓷连接支架46第二柔性铰链本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种刚度可调音圈电机带载测试平台。请参见图1至图6，在本发明实施例中，刚度可调音圈电机带载测试平台包括支撑位置可调的柔性铰链平台3，柔性铰链平台3安装有精密位移传感器9、长度可调的音圈电机连接支架5以及与之相连的音圈电机6，音圈电机6驱动柔性铰链平台3产生位移响应且被精密位移传感器9测量而获得给定刚度和频率负载下的响应特性曲线，柔性铰链平台3的第一柔性铰链32刚度通过支撑位置调节，音圈电机连接支架5可调整适应于不同尺寸型号的音圈电机6，支撑于支柱2上方的柔性铰链平台3的第一柔性铰链的支撑位置调整通过夹紧力调节机构4内的夹紧装置43移动夹紧实现，精密位移传感器9通过传感器支架8固定于柔性铰链平台一端，音圈电机通过音圈电机连接支架5固定于柔性铰链平台3另一端。本发明实施例中，音圈电机6驱动柔性铰链平台3运动并驱动精密位移传感器9测量柔性铰链平台3产生的位移响应。本发明实施例中，夹紧力调节机构4安装于底座1顶面的滚珠丝杆双向滑台7的滑台73上，通过滑台73同向或异向移动带动夹紧力调节机构4同步移动，实现柔性铰链平台3的第一柔性铰链32支撑位置的改变。本发明实施例中，夹紧力调节机构4通过调节螺栓使其内部的第二柔性铰链46发生位移并通过夹紧装置43对柔性铰链平台3的第一柔性铰链32支撑位置夹紧力调节。本发明实施例中，夹紧装置43与柔性铰链平台3的柔性铰链之间以线接触方式支撑，使柔性铰链平台3的刚度和频率从最小到最大之间以线性变化。请参见图1至图6，具体地，本实施例的刚度可调音圈电机带载测试平台包括设置于底部的底座1，底座1顶面设有四个支柱2，四个支柱2顶面分别与内部设有第一柔性铰链32的柔性铰链平台3底面边沿固定相连，并且底座1顶面设有滚珠丝杆双向滑台7且设置于柔性铰链平台3下方，滚珠丝杆双向滑台7设有两个可分别相互靠近或相互远离的滑台73，滑台73顶面与夹紧力调节机构4固定相连，从而使得夹紧力调节机构4可被滚珠丝杆双向滑台7驱动进行滑移，夹紧力调节机构4可夹持柔性铰链平台3的第一柔性铰链32而调整其刚度和频率；柔性铰链平台3中部设有移动块31，移动块31一端通过传感器支架8与精密位移传感器9相连，移动块31另一端与音圈电机6相连并与另一侧长度可调的音圈电机连接支架5相连。为了调整夹紧力调节机构4的安装高度和结构强度，在夹紧力调节机构4在滑台73之间安装有连接板74，从而使得夹紧力调节机构4伴随滑台73共同移动。本实施例的夹紧力调节机构4包括采用四个相互分离且两侧对称设置第二柔性铰链46的机构主体42，机构主体42内部的第二柔性铰链46与四个竖直设置的夹紧装置43相连，设置于前后的第二柔性铰链46两端侧面设有第一螺栓44调整夹紧装置43的前后方向夹紧作用力，而设置于中部位置的第二柔性铰链46两侧安装第二螺栓45调整夹紧装置43左右方向夹紧作用力。具体地，本实施例的夹紧装置43包括竖直设置的中心轴以及套于中心轴外周面的轴承，轴承外圈的外周面以线接触方式夹紧第一柔性铰链32侧面。为进一步提高夹紧力调节机构4内部的第二柔性铰链46安装后的结构强度，本实施例第二柔性铰链46顶面固定连接有加强板41提高相邻两个第二柔性铰链46的结构强度。另外本实施例的滚珠丝杆双向滑台7端部设有旋钮71手动旋动中心螺纹杆72以调整滑台73的移动方向。为了提高结构强度，本实施例的夹紧力调节机构与滑台之间设有连接板。请参见图1至图6，本实施例的刚度可调音圈电机带载测试平台的工作原理：首先将内部安装有精密位移传感器9的传感器支架8一端固定于柔性铰链平台3的框架结构一端，并且使传感器支架8另一端与移动块31一端固定相连；而移动块31的另一端与长度可调的音圈电机连接支架5一端固定相连，而长度可调的音圈电机连接支架5另一端与柔性铰链平台3的框架结构另一端固定相连，与此同时，音圈电机连接支架5内部安装有音圈电机6。然后通过旋动滚珠丝杆双向滑台7端部的旋钮71，使得滚珠丝杆双向滑台7内部的中心螺纹杆72转动，与此同时，两个可分别相互靠近或相互远离的滑台73对称向相互远离方向移动，这样使得安装于滑台73上的夹紧力调节机构4处于最远端位置。然后再通过旋动第一螺栓44调整设置于前后的第二柔性铰链46在前后方向的夹紧作用力，并且可旋动第二螺栓45调整设置于中部位置的两个第二柔性铰链46在左右方向的夹紧作用力。通过上述对第一螺栓44和第二螺栓45调整，从而可使夹紧装置43对柔性铰链平台3的第一柔性铰链32的端部进行夹紧，这样柔性铰链平台3具有最小的刚度和频率。在此刚度和频率下，通过音圈电机6加载出不同的激励以驱动柔性铰链平台3的第一柔性铰链32，再通过设置于另一端的精密位移传感器9检测到柔性铰链平台3的动态位移。当需要测得同一个音圈电机6在不同刚度和频率的柔性铰链平台3上动态性能时，通过松开夹紧力调节机构4上的第一螺栓44和第二螺栓45，使得夹紧装置43松开对第一柔性铰链32的夹持作用。再次通过旋动旋钮71使得滚珠丝杆双向滑台7的滑台73向相互靠近方向移动，这样使得两个夹紧力调节机构4相互靠近，再次调节第一螺栓44和第二螺栓45的松紧程度，并配合音圈电机6向外进行驱动，即可测量出同一音圈电机6针对不同刚度和频率柔性铰链平台3的动态性能。而夹紧力调节机构4的夹紧装置43对第一柔性铰链32的夹持作用为线接触，因此柔性铰链平台3的刚度和频率调整从最小向最大的线性变化。与此同时，本实施例的刚度可调音圈电机带载测试平台中，通过调节长度可调的音圈电机连接支架5的工作长度以配合不同规格尺寸的音圈电机6安装，因此可更换不同的音圈电机6进行测试，即可得到不同音圈电机6的动态性能，使本实施例的刚度可调音圈电机带载测试平台具有更为广泛的适用性。请参见图7，另外在本发明技术方案的其他实施例中，长度可调的音圈电机连接支架可更换为长度可调的压电陶瓷连接支架11，以针对压电陶瓷10进行与音圈电机6类似的动态性能测试以获得不同型号的压电陶瓷10在给定刚度和频率下的动态特性曲线。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，包括支撑位置可调的柔性铰链平台，所述柔性铰链平台安装有精密位移传感器、长度可调的音圈电机连接支架以及与之相连的音圈电机，所述音圈电机驱动所述柔性铰链平台产生位移响应且被所述精密位移传感器测量而获得给定刚度和频率负载下的响应特性曲线，所述柔性铰链平台的柔性铰链刚度通过支撑位置调节，所述音圈电机连接支架可调整适应于不同尺寸型号的音圈电机。2.如权利要求1所述的刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，支撑于若干个支柱上方的所述柔性铰链平台的柔性铰链的支撑位置调整通过夹紧力调节机构内的夹紧装置移动夹紧实现，所述精密位移传感器通过传感器支架固定于所述柔性铰链平台一端，所述音圈电机通过所述音圈电机连接支架固定于所述柔性铰链平台另一端。3.如权利要求2所述的刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，所述音圈电机进行驱动所述柔性铰链平台运动并驱动所述精密位移传感器测量所述柔性铰链平台产生的位移响应。4.如权利要求3所述的刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，夹紧力调节机构安装于底座顶面的滚珠丝杆双向滑台的滑台上，通过滑台同向或异向移动带动所述夹紧力调节机构同步移动，实现所述柔性铰链平台的柔性铰链支撑位置的改变。5.如权利要求4所述的刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，所述夹紧力调节机构通过调节螺栓使其内部的柔性铰链发生位移并通过所述夹紧装置对所述柔性铰链平台的所述柔性铰链支撑位置夹紧力调节。6.如权利要求5所述的刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，所述夹紧装置与所述柔性铰链平台的柔性铰链以线接触方式支撑，使所述柔性铰链平台的刚度和频率从最小到最大之间线性变化。7.如权利要求1所述的刚度可调音圈电机带载测试平台，其特征在于，所述音圈电机连接支架可更换为长度可调的压电陶瓷连接支架以针对压电陶瓷进行与音圈电机类似的动态性能测试以获得不同型号的压电陶瓷在给定刚度和频率下的动态特性曲线。

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