AIKOH 爱光 1311KW 宽速高精度台式载荷测试机工作原理解析

在精密制造、医疗器械及电子元器件的质量控制环节，材料与部件在特定载荷下的力学表现是评估其可靠性的重要依据。

日本 AIKOH（爱光） 推出的 MODEL-1311KW 宽速高精度型台式载荷测试机，以其稳定的测试性能和较宽的速率范围，被广泛应用于各类压缩、弯曲及拉伸试验。

本文将从机械结构、控制系统及数据采集三个层面，简要介绍该设备的工作原理。

一、 整体结构组成

MODEL-1311KW 的基本构成可分为三个部分：

 1.机械加载单元

1.包括伺服电机、滚珠丝杠、导向立柱及可更换的压头或夹具；

2.负责将电机的旋转运动转化为沿轴向的直线位移，从而对试样施加压力、拉力或弯曲力。

2.载荷传感单元

1.核心为高精度的载荷传感器（Load Cell）；

2.实时感知施加在试样上的力值，并将其转换为微弱的电信号输出。

3.运动与测控单元

1.包含伺服驱动器、控制器及配套软件；

2.负责发出运动指令、接收传感器信号，并进行闭环控制与数据处理。

二、 核心工作原理

1. 闭环控制下的恒速加载

MODEL-1311KW 的一大特点是宽速范围和高精度控制，其关键在于闭环控制系统：

1.上位机或控制器根据预设的测试条件（如压缩速度、目标载荷等）生成控制指令；

2.伺服驱动器驱动电机转动，通过滚珠丝杠带动压头或夹具按设定速率接近试样；

3.一旦接触并开始施加载荷，载荷传感器持续采集实时力值；

4.控制系统将实际速度与设定速度进行比对，通过 PID 算法实时调整电机输出，确保加载速率在整个测试过程中保持稳定。

5.这种方式避免了因试样刚度变化或表面不平整导致的速率波动，有助于提高测试重复性。

2. 载荷信号的采集与换算

1.载荷传感器内部一般采用应变片电桥结构；

2.在外力作用下，弹性体发生微小形变，引起电桥输出电压的变化；

3.该电压信号经放大器放大、模数转换后，由控制器换算为对应的力值（单位通常为 N 或 kgf）；

4.软件界面实时显示当前载荷曲线及数值，便于操作人员监控测试状态。

3. 位移与变形的同步监测

除了载荷，MODEL-1311KW 通常还具备位移监测功能：

1.通过编码器或直线位移传感器，记录压头或夹具的位移量；

2.结合载荷数据，可绘制载荷–位移曲线；

3.在此基础上，可进一步计算弹性模量、屈服强度等力学参数（具体取决于配套软件功能）。

三、 工作流程简述

一次典型的压缩或弯曲试验流程如下：

1.样品放置：将待测样品置于工作台中心位置；

2.参数设定：在控制界面输入测试速度、目标载荷或变形量等条件；

3.启动测试：设备按设定速率自动加载；

4.数据采集：系统同步记录载荷、位移及时间数据；

5.结果输出：测试结束后，软件生成曲线和数值报表，可供保存或导出。

四、 适用场景举例

得益于其较宽的速率范围和较高的控制精度，MODEL-1311KW 可用于：

1.橡胶、塑料等高分子材料的压缩或弯曲性能测试；

2.弹簧的刚度与疲劳预测试；

3.医疗器械部件（如注射器、连接器）的按压或插拔力测试；

4.电子元器件（如按钮、开关）的操作力与行程验证。