[發明專利]單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置

有效

• 申請號: 201410740301.8
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104362887A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 吳永芝;殷振;李艷;劉義生
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;B65G27/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及利用壓電陶瓷逆壓電效應的振動精密輸送領域，尤其是涉及一種利用單激勵超聲橢圓振動進行驅動的多振子物料雙向輸送裝置。

背景技術

在醫藥、化工、食品、機械、材料制備等自動化生產加工及裝配等領域，物料及零部件的傳輸和裝配，一直采用傳統的低頻高幅電磁振動傳輸裝置，這種裝置工作時噪音較多，配送精度低，不易于實現精密閉環控制，功率體積小，這些問題一直制約著精密傳輸系統整體性能的提高。

20世紀80年代以來迅速發展和應用的超聲壓電驅動為精密傳輸系統提供了機遇，它通過定子和動子之間的摩擦作用，把彈性體的微幅振動轉換成動子的宏觀直線(旋轉)運動，直接推動負載。因其具有體積小、重量輕、低速大扭矩、噪聲小、響應快、定位精度高、無電磁干擾和環境適應性強等優點，在醫療、航空航天、機器人、MEMS?等技術領域得到了日益廣泛的應用。

但是現有的行波超聲輸送裝置存在著行波衰減較大、長距離輸送受到限制難以實現、物料在輸送長度上分配不均勻、結構復雜、輸出功率小、制造困難、對制造裝配要求較高、成本較高和壽命短等不足。這些問題制約了它們在工業生產中的應用。

發明內容

本發明提供了一種新型的單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置，目的是為了克服現有物料精密輸送裝置中存在的不足，簡化振動精密輸送裝置結構，降低制造難度、減少成本、提高使用壽命和提高系統工作穩定性。

單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置，其采用多個振子作為激振體，多個振子分為兩組，兩組振子交替相向排列，每個振子包括超聲振動換能器、橢圓振動模態轉換器和摩擦驅動塊；所述的超聲振動換能器外輪廓為圓柱形，其包括螺栓及依次套設在螺栓上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板，前蓋板上設置有可與其它結構裝置聯接用的法蘭盤，后蓋板和前蓋板通過螺栓將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板聯接壓緊；構成了單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置的能量轉換部分，將超聲電源輸出的超聲電能轉換為超聲換能器的超聲振動能量。

所述的橢圓振動模態轉換器與前蓋板制作成一個整體設置在前蓋板的前端，或者將橢圓振動模態轉換器焊接設置在前蓋板的前端。所述的橢圓振動模態轉換器為斜楔形結構，斜楔形結構橢圓振動模態轉換器原整體為長方體，沿超聲振動換能器軸線方向其一側被切割掉一部分后形成斜楔形結構，形成斜楔形的兩個側面中，未被切割的一側面平行于超聲振動換能器軸線，被切割過的另一側面與超聲振動換能器軸線成3-30度夾角。在橢圓振動模態轉換器與超聲換能器前蓋板的聯接處設有過渡圓弧。

橢圓振動模態轉換器設置在超聲振動換能器前端后構成的組合件稱為單激勵超聲橢圓振動換能器，使橢圓振動模態轉換器成為斜楔形結構的目的是為了改變單激勵超聲橢圓振動換能器的振動模態，使其縱向振動模態頻率和彎曲振動模態頻率接近或相等；由于斜楔形結構橢圓振動模態轉換器的存在，超聲振動換能器產生的縱向超聲振動在傳遞到斜楔形結構橢圓振動模態轉換器后，在斜楔形結構橢圓振動模態轉換器的末端分解為一部分縱向振動分量和一部分彎曲振動分量，且兩振動分量具有一定的相位差，進而在斜楔形結構橢圓振動模態轉換器的末端復合形成橢圓軌跡振動。

所述的摩擦驅動塊通過焊接、粘接或螺釘聯接方式設置在橢圓振動模態轉換器的前端，摩擦驅動塊與條狀物料相接觸，條狀物料的長度大于任意連續的3個摩擦驅動塊之間的距離，即任意連續的3個振子沿物料輸送方向設置的距離小于所輸送物料長度。超聲振動換能器的法蘭盤用來安裝振子和預壓力裝置，將多個振子連接成一整體構成單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置，經法蘭盤和支架固定后的超聲振動換能器軸線與水平面之間的夾角為0度~90度。

所述的振子沿物料輸送的方向設置，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置或多列并行設置。

當超聲電源輸出的超聲電信號接入到超聲振動換能器的電極片后，超聲振動換能器即產生超聲振動，超聲振動能量從超聲振動換能器傳遞到橢圓振動模態轉換器末端后，轉換為具有一定相位差的縱向振動和彎曲振動復合的縱彎復合超聲橢圓振動，即轉換為橢圓振動模態轉換器末端的縱彎復合超聲橢圓振動，并驅動摩擦驅動塊和橢圓振動模態轉換器末端一起做超聲橢圓振動，進而驅動條狀物料進行連續運動。