[實用新型]夾心式縱振換能器裝配在線監測及施加預緊力裝置

有效

• 申請號: 201820834592.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN208313487U
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 常寶琪;趙波;原路生;李鵬濤;王毅;王曉博;趙重陽;高國富;向道輝;焦鋒
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01L5/22
• 分類號: G01L5/22;B23P21/00
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

本實用新型公開了一種夾心式縱振換能器裝配在線監測及施加預緊力裝置，其變幅桿圓錐過渡段上開設螺旋結構的螺旋槽，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、正負性相同，電極片兩兩相連，正與正接、負與負接，形成180度對稱分布的兩對電極；兩對電極片對稱均勻分布在模具的上端的兩個壁槽內，模具下方通過帶有螺紋的壓片將變幅桿的法蘭與模具相連，兩對電極片分別與阻抗分析儀的兩個接線夾相連，計算機分別與阻抗分析儀和機械手臂相連，機械手臂的外端設置有力矩扳手。本實用新型形成一個閉環，數據不斷生成、采集、處理、傳輸，從而不斷優化各項參數、指令及動作，達到壓制換能器的目標。

技術領域：

本實用新型涉及一種超聲振動的測量，特別是涉及一種夾心式縱振換能器裝配在線監測及施加預緊力裝置。

背景技術：

隨著硬脆材料，特別是納米復相陶瓷和金屬基復合材料加工需求日益增多，功率超聲加工技術得到廣泛的應用。其中換能器是整個超聲振動變幅器中的重點，其功能是將輸入的電功率轉換成機械功率(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，須嚴格計算其預緊力，只有合適的預緊力才能得到合格的、理想的導納圓圖、對數坐標圖和諧振頻率Fs、動態電抗R1、機械品質因素Qm?，F有技術中沒有監測預緊力的設備，造成監測不便，降低生產效率和監測精度。

實用新型內容：

本實用新型所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種設計合理、結構緊湊、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測及施加預緊力裝置。

本實用新型的技術方案是：

一種夾心式縱振換能器裝配在線監測及施加預緊力裝置，包括換能器和變幅桿，所述換能器和變幅桿采用一體式設計，并且分別進行1/4波長理論設計，所述變幅桿圓錐過渡段上開設螺旋結構的螺旋槽，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之間、其中一片壓電陶瓷片與后端蓋之間均設置有一片電極片，所述壓電陶瓷片均沿厚度方向極化,且相鄰兩片壓電陶瓷片的極化方向相反、正負性相同，電極片兩兩相連，正極與正極連接、負極與負極連接，形成兩對電極且兩對電極片成180度對稱分布；模具的上端側壁上設置兩個成180度的壁槽，兩對電極片對稱均勻分布在兩個壁槽內，與槽壁相接觸成180度，模具下方通過帶有螺紋的壓片將變幅桿的法蘭與模具相連，兩對電極片分別與阻抗分析儀的兩個接線夾相連，計算機分別與阻抗分析儀和機械手臂相連，機械手臂的外端設置有力矩扳手。

各零件中接觸面、圓周面進行精磨，達到粗糙度及跳動要求，相鄰所述壓電陶瓷片縱向極化方向相反，所述電極片均勻分布在所述壓電陶瓷片之間。所述壓電陶瓷片、電極片及各接觸面進行凈化處理，保證潔凈度要求，所述壓片的圓環端面上間隔設置有圓柱孔。

所述機械手臂的操作端保持和換能器的連接螺釘在同一水平面，保證變幅器只受到水平面的扭矩作用。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型通過對加扭過程產生的圖像和數據的不斷采集、處理、分析，以理想的圖像和參數為標準，不斷調整機械手臂的動作，自動尋找每個換能器所需的預緊力，使換能器的壓制趨于自動化、精確化、高效化。

2、本實用新型由計算機控制的機械手臂對換能器施加扭矩，與銅電極片相連的阻抗分析儀將換能器在施加扭矩過程中的數據實時的傳輸到計算機上，計算機對數據進行分析、處理，再實時的控制機械手臂的運動，通過與理想數據作對比，以設定參數為標準，從而控制機械手臂的操作，使整套裝置能準確的自動尋找出每個換能器所需的預緊力。

3、本實用新型設計一個帶有兩個成180度壁槽的圓筒形模具，兩對電極片對稱均勻分布在兩槽內，與槽壁相接觸，模具下方與變幅桿相連，變幅桿由三爪卡盤固定，由此可保證兩對電極片在加扭的過程中，始終保持上下左右對齊。