一種單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)的振動(dòng)精密輸送領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的多振子物料輸送裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)藥、化工、食品、機(jī)械、材料制備等自動(dòng)化生產(chǎn)加工及裝配等領(lǐng)域，物料及零部件的傳輸和裝配，一直采用傳統(tǒng)的低頻高幅電磁振動(dòng)傳輸裝置，這種裝置工作時(shí)噪音較多，配送精度低，不易于實(shí)現(xiàn)精密閉環(huán)控制，功率體積小，這些問(wèn)題一直制約著精密傳輸系統(tǒng)整體性能的提尚。
[0003]20世紀(jì)80年代以來(lái)迅速發(fā)展和應(yīng)用的超聲壓電驅(qū)動(dòng)為精密傳輸系統(tǒng)提供了機(jī)遇，它通過(guò)定子和動(dòng)子之間的摩擦作用，把彈性體的微幅振動(dòng)轉(zhuǎn)換成動(dòng)子的宏觀直線(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)，直接推動(dòng)負(fù)載。因其具有體積小、重量輕、低速大扭矩、噪聲小、響應(yīng)快、定位精度高、無(wú)電磁干擾和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療、航空航天、機(jī)器人、MEMS等技術(shù)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。
[0004]但是現(xiàn)有的行波超聲輸送裝置存在著行波衰減較大、長(zhǎng)距離輸送受到限制難以實(shí)現(xiàn)、物料在輸送長(zhǎng)度上分配不均勻、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸出功率小、制造困難、對(duì)制造裝配要求較高、成本較高和壽命短等不足。這些問(wèn)題制約了它們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供了一種新型的單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置，目的是為了克服現(xiàn)有物料精密輸送裝置中存在的不足，簡(jiǎn)化振動(dòng)精密輸送裝置結(jié)構(gòu)，降低制造難度、減少成本、提高使用壽命和提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。
[0006]一種單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置，其采用多個(gè)振子作為激振體，每個(gè)振子包括超聲振動(dòng)換能器、橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器和摩擦驅(qū)動(dòng)塊；所述的超聲振動(dòng)換能器整體呈圓柱體，其包括螺栓及依次套設(shè)在螺栓上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板，前蓋板上設(shè)置有可與其它結(jié)構(gòu)裝置聯(lián)接用的法蘭盤，后蓋板和前蓋板通過(guò)螺栓將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板聯(lián)接壓緊；構(gòu)成了單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置的能量轉(zhuǎn)換部分，將超聲電源輸出的超聲電能轉(zhuǎn)換為超聲換能器的超聲振動(dòng)能量。
[0007]所述的橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器和前蓋板制作成一個(gè)整體設(shè)置在前蓋板的前端，或者將橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器焊接設(shè)置在前蓋板的前端。橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器包括直梁和斜梁構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，直梁和斜梁垂直于其中心軸線的截面均為矩形，直梁的中心軸線和超聲振動(dòng)換能器的中心軸線重合，直梁的一端與超聲換能器的前蓋板聯(lián)接，另一端懸伸；斜梁的一端和超聲換能器的前蓋板偏離中心軸線的一側(cè)聯(lián)接，另一端和直梁的中間部位聯(lián)接，斜梁的中心軸線和直梁的中心軸線成0-90度夾角，直梁和斜梁與超聲換能器前蓋板的聯(lián)接處均為圓弧過(guò)渡聯(lián)接。
[0008]橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在超聲振動(dòng)換能器前端后構(gòu)成的組合件稱為單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器，橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器為直梁和斜梁復(fù)合結(jié)構(gòu)的目的是為了改變單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器的振動(dòng)模態(tài)，使其縱向振動(dòng)模態(tài)頻率和彎曲振動(dòng)模態(tài)頻率接近或相等；由于斜梁結(jié)構(gòu)的存在，超聲振動(dòng)換能器產(chǎn)生的縱向超聲振動(dòng)在傳遞到斜梁后，在斜梁根部分解為一部分縱向振動(dòng)分量和一部分彎曲振動(dòng)分量，當(dāng)斜梁分解的縱向振動(dòng)分量和彎曲振動(dòng)分量傳遞到直梁后，和直梁上傳播的縱向振動(dòng)相復(fù)合，最終在直梁末端形成具有一定相位差的縱向振動(dòng)分量和彎曲振動(dòng)分量復(fù)合的超聲橢圓振動(dòng)。
[0009]所述的摩擦驅(qū)動(dòng)塊通過(guò)焊接、粘接或螺釘聯(lián)接方式設(shè)置在橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器的前端，摩擦驅(qū)動(dòng)塊與條狀物料相接觸，條狀物料的長(zhǎng)度應(yīng)大于2倍的兩個(gè)摩擦驅(qū)動(dòng)塊的間距，即所述振子沿物料輸送方向設(shè)置的間距小于所輸送物料長(zhǎng)度的一半。超聲振動(dòng)換能器的法蘭盤用來(lái)安裝振子和預(yù)壓力裝置，將多個(gè)振子連接成一整體構(gòu)成單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置，經(jīng)法蘭盤和支架固定后的超聲振動(dòng)換能器軸線與水平面之間的夾角為0度~90度。
[0010]所述的振子沿物料輸送的方向等間距設(shè)置，其路徑為直線路徑或曲線路徑；所述的振子沿物料輸送的方向單列設(shè)置或多列并行設(shè)置。
[0011 ] 當(dāng)超聲電源輸出的超聲電信號(hào)接入到超聲振動(dòng)換能器的電極片后，超聲振動(dòng)換能器即產(chǎn)生超聲振動(dòng)，超聲振動(dòng)能量從超聲振動(dòng)換能器傳遞到橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端后，轉(zhuǎn)換為具有一定相位差的縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)復(fù)合的縱彎復(fù)合超聲橢圓振動(dòng)，即轉(zhuǎn)換為橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端的縱彎復(fù)合超聲橢圓振動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)摩擦驅(qū)動(dòng)塊和橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端一起做超聲橢圓振動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)條狀物料進(jìn)行連續(xù)運(yùn)動(dòng)。相比現(xiàn)有文獻(xiàn)介紹的物料輸送裝置，該單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置具有功率容量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易、成本低、結(jié)構(gòu)剛度大、控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單和振動(dòng)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]更進(jìn)一步，所述的單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置的每個(gè)振子均只有一組縱向振動(dòng)壓電陶瓷片。
[0013]更進(jìn)一步，所述的單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置的多個(gè)振子只需一路超聲電信號(hào)激勵(lì)。
[0014]本實(shí)用新型采用了機(jī)械振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)理把超聲振動(dòng)換能器的縱向振動(dòng)轉(zhuǎn)換分解為直梁的縱向振動(dòng)、斜梁的縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)分量，最終在直梁末端合成為縱彎復(fù)合超聲橢圓振動(dòng)，簡(jiǎn)化了單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置的整體結(jié)構(gòu)，大大降低了振動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，降低了制造、裝配難度和生產(chǎn)成本，整個(gè)單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，有利于微型化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；另外該實(shí)用新型僅需要一路控制電路及超聲電信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，控制難度低，避免了兩相或多相超聲振動(dòng)復(fù)合形成橢圓振動(dòng)換能器的復(fù)雜超聲電源開(kāi)發(fā)費(fèi)用，簡(jiǎn)化了控制電路及超聲電源結(jié)構(gòu)，降低了控制電路及超聲電源成本，減小了控制電路及超聲電源體積，易于實(shí)現(xiàn)控制電路及超聲電源的微型化，集成化，提高了可靠性，工作性能更加穩(wěn)定，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型中單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器的主視圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型中單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器的左視圖。
[0018]圖4是本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例示意圖。
[0019]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1.螺栓，2.后蓋板，3.壓電陶瓷片，4.電極片，5.前蓋板，6.法蘭盤，7.橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器，8.摩擦驅(qū)動(dòng)塊，9.條狀物料，10.超聲電源。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合圖1、2、3所示，