[實(shí)用新型]單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)多振子物料輸送裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420763872.9
• 申請(qǐng)日: 2014-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN204271939U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳永芝;殷振;李艷;劉義生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號(hào): H02N2/00
• 分類號(hào): H02N2/00;B65G27/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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，這些問題一直制約著精密傳輸系統(tǒng)整體性能的提高。

20世紀(jì)80年代以來迅速發(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。

但是現(xiàn)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(shí)現(xiàn)、物料在輸送長度上分配不均勻、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。這些問題制約了它們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

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。

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)換能器外輪廓為圓柱形，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。

所述的橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器與前蓋板制作成一個(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。所述的橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器為斜楔形結(jié)構(gòu)，斜楔形結(jié)構(gòu)橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器原整體為長方體，沿超聲振動(dòng)換能器軸線方向其一側(cè)被切割掉一部分后形成斜楔形結(jié)構(gòu)，形成斜楔形的兩個(gè)側(cè)面中，未被切割的一側(cè)面平行于超聲振動(dòng)換能器軸線，被切割過的另一側(cè)面與超聲振動(dòng)換能器軸線成3-30度夾角。在橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器與超聲換能器前蓋板的聯(lián)接處設(shè)有過渡圓弧。

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，使橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器成為斜楔形結(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；由于斜楔形結(jié)構(gòu)橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器的存在，超聲振動(dòng)換能器產(chǎn)生的縱向超聲振動(dòng)在傳遞到斜楔形結(jié)構(gòu)橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器后，在斜楔形結(jié)構(gòu)橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器的末端分解為一部分縱向振動(dòng)分量和一部分彎曲振動(dòng)分量，且兩振動(dòng)分量具有一定的相位差，進(jìn)而在斜楔形結(jié)構(gòu)橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器的末端復(fù)合形成橢圓軌跡振動(dòng)。

所述的摩擦驅(qū)動(dòng)塊通過焊接、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度的一半。超聲振動(dòng)換能器的法蘭盤用來安裝振子和預(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。

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。

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)簡單和振動(dòng)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

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。