[發(fā)明專(zhuān)利]夾心式縱振換能器裝配在線監(jiān)測(cè)及施加預(yù)緊力方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810548221.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108918014B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙波;常寶琪;原路生;李鵬濤;王毅;王曉博;趙重陽(yáng);高國(guó)富;向道輝;焦鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01L5/22
• 分類(lèi)號(hào): G01L5/22;B23P21/00
• 代理公司: 鄭州金成知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

本發(fā)明公開(kāi)了一種夾心式縱振換能器裝配在線監(jiān)測(cè)及施加預(yù)緊力方法及裝置，其變幅桿圓錐過(guò)渡段上開(kāi)設(shè)螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋槽，所述換能器由四片壓電陶瓷片、四片電極片、后端蓋和連接螺栓組成，相鄰兩片壓電陶瓷片的極化方向相反、正負(fù)性相同，電極片兩兩相連，正與正接、負(fù)與負(fù)接，形成180度對(duì)稱(chēng)分布的兩對(duì)電極；兩對(duì)電極片對(duì)稱(chēng)均勻分布在模具的上端的兩個(gè)壁槽內(nèi)，模具下方通過(guò)帶有螺紋的壓片將變幅桿的法蘭與模具相連，兩對(duì)電極片分別與阻抗分析儀的兩個(gè)接線夾相連，計(jì)算機(jī)分別與阻抗分析儀和機(jī)械手臂相連，機(jī)械手臂的外端設(shè)置有力矩扳手。本發(fā)明形成一個(gè)閉環(huán)，數(shù)據(jù)不斷生成、采集、處理、傳輸，從而不斷優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)、指令及動(dòng)作，達(dá)到壓制換能器的目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種超聲振動(dòng)的測(cè)量，特別是涉及一種夾心式縱振換能器裝配在線監(jiān)測(cè)及施加預(yù)緊力方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著硬脆材料，特別是納米復(fù)相陶瓷和金屬基復(fù)合材料加工需求日益增多，功率超聲加工技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。其中換能器是整個(gè)超聲振動(dòng)變幅器中的重點(diǎn)，其功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率(即超聲波)再傳遞出去，所以其自身的加工精度尤為重要。用緊固螺釘連接壓電陶瓷片和變幅桿時(shí)，須嚴(yán)格計(jì)算其預(yù)緊力，只有合適的預(yù)緊力才能得到合格的、理想的導(dǎo)納圓圖、對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖和諧振頻率Fs、動(dòng)態(tài)電抗R1、機(jī)械品質(zhì)因素Qm。現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有監(jiān)測(cè)預(yù)緊力的設(shè)備，造成監(jiān)測(cè)不便，降低生產(chǎn)效率和監(jiān)測(cè)精度。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、方便拆卸、功效俱佳且滿足裝配要求的夾心式縱振換能器裝配在線監(jiān)測(cè)及施加預(yù)緊力方法及裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種夾心式縱振換能器裝配在線監(jiān)測(cè)及施加預(yù)緊力方法，包括以下步驟：

（1）.組裝振動(dòng)變幅器：將換能器和變幅桿進(jìn)行一體式設(shè)計(jì)，將換能器部分和復(fù)合變幅桿部分分別進(jìn)行1/4波長(zhǎng)理論設(shè)計(jì)，并在1/4復(fù)合變幅桿圓錐過(guò)渡段上開(kāi)設(shè)螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋槽，從而使原來(lái)的縱振轉(zhuǎn)換為縱扭復(fù)合振動(dòng)；換能器由四片壓電陶瓷片、四片電極片、后端蓋和連接螺栓組成，通過(guò)連接螺栓將換能器與復(fù)合變幅桿連接起來(lái)，形成一體式螺旋結(jié)構(gòu)縱-扭復(fù)合超聲振動(dòng)變幅器；

（2）.連接電極：相鄰兩片縱振壓電陶瓷片之間、其中一片縱振壓電陶瓷片與后端蓋之間均設(shè)置有一片電極片，壓電陶瓷片均沿厚度方向極化,且相鄰兩片縱振壓電陶瓷片的極化方向相反、正負(fù)性相同，電極片兩兩相連，正極與正極連接、負(fù)極與負(fù)極連接，形成兩對(duì)電極且兩對(duì)電極片成180度對(duì)稱(chēng)分布；

（3）.安裝模具：模具為臺(tái)階式筒狀結(jié)構(gòu)，在模具的上端側(cè)壁上設(shè)置兩個(gè)成180度的壁槽，兩對(duì)電極片對(duì)稱(chēng)均勻分布在兩個(gè)壁槽內(nèi)，與槽壁相接觸成180度，模具下方通過(guò)帶有螺紋的壓片將變幅桿的法蘭與模具相連，使模具在加扭過(guò)程中保持靜止，從而使兩對(duì)電極片在加扭的過(guò)程中，保持上下左右對(duì)齊；

（4）.安裝監(jiān)測(cè)部件：兩對(duì)電極片分別與阻抗分析儀的兩個(gè)接線夾相連，計(jì)算機(jī)分別與阻抗分析儀和機(jī)械手臂相連，機(jī)械手臂的外端設(shè)置有力矩扳手；

（5）.在線監(jiān)測(cè)：振動(dòng)變幅器組裝后，豎立放置三爪卡盤(pán)中，通過(guò)夾緊變幅桿而固定整個(gè)振動(dòng)變幅器，且放置過(guò)程中需嚴(yán)格保證整個(gè)變幅器的垂直度；計(jì)算機(jī)指令機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)，通過(guò)力矩扳手給振動(dòng)變幅器的連接螺栓施加扭矩而完成壓電陶瓷片的壓制，阻抗分析儀采集兩對(duì)電極的參數(shù)，并傳輸給計(jì)算機(jī)生成圖形；計(jì)算機(jī)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)處理，生成導(dǎo)納圓圖和對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖以及一系列參數(shù)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)導(dǎo)納圓圖、對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖和上述參數(shù)對(duì)壓電陶瓷片的狀態(tài)進(jìn)行分析，將計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)參數(shù)傳輸給機(jī)械手臂的控制中心，控制機(jī)械手臂做出相應(yīng)的動(dòng)作，從而使壓電陶瓷片的各種參數(shù)趨于完善，使換能器的壓制過(guò)程自動(dòng)化、精確化、高效化。