一種單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型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(qū)動的多振子物料雙向輸送裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)藥、化工、食品、機械、材料制備等自動化生產(chǎn)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(tǒng)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(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)整體性能的提尚。
[0003]20世紀80年代以來迅速發(fā)展和應用的超聲壓電驅(qū)動為精密傳輸系統(tǒng)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(zhuǎn)換成動子的宏觀直線(旋轉(zhuǎn))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(huán)境適應性強等優(yōu)點，在醫(yī)療、航空航天、機器人、MEMS等技術(shù)領域得到了日益廣泛的應用。
[0004]但是現(xiàn)有的行波超聲輸送裝置存在著行波衰減較大、長距離輸送受到限制難以實現(xiàn)、物料在輸送長度上分配不均勻、結(jié)構(gòu)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(yè)生產(chǎn)中的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型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(xiàn)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(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(tài)轉(zhuǎn)換器和摩擦驅(qū)動塊；所述的超聲振動換能器整體呈圓柱體，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(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)成了單激勵超聲橢圓振動多振子雙向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能量。
[0007]所述的橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器和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(tài)轉(zhuǎn)換器焊接設置在前蓋板的前端。橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器包括直梁和斜梁構(gòu)成的復合結(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)接處均為圓弧過渡聯(lián)接。
[0008]橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器設置在超聲振動換能器前端后構(gòu)成的組合件稱為單激勵超聲橢圓振動換能器，橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器為直梁和斜梁復合結(jié)構(gòu)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(tài)，使其縱向振動模態(tài)頻率和彎曲振動模態(tài)頻率接近或相等；由于斜梁結(jié)構(gòu)的存在，超聲振動換能器產(chǎn)生的縱向超聲振動在傳遞到斜梁后，在斜梁根部分解為一部分縱向振動分量和一部分彎曲振動分量，當斜梁分解的縱向振動分量和彎曲振動分量傳遞到直梁后，和直梁上傳播的縱向振動相復合，最終在直梁末端形成具有一定相位差的縱向振動分量和彎曲振動分量復合的超聲橢圓振動。
[0009]所述的摩擦驅(qū)動塊通過焊接、粘接或螺釘聯(lián)接方式設置在橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器的前端，摩擦驅(qū)動塊與條狀物料相接觸，條狀物料的長度大于任意連續(xù)的3個摩擦驅(qū)動塊之間的距離，即任意連續(xù)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(gòu)成單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置，經(jīng)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O度~90度。
[0010]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。
[0011 ] 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(chǎn)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(tài)轉(zhuǎn)換器末端后，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端的縱彎復合超聲橢圓振動，并驅(qū)動摩擦驅(qū)動塊和橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器末端一起做超聲橢圓振動，進而驅(qū)動條狀物料進行連續(xù)運動。
[0012]當不同兩組的振子分別進行工作時，相應的兩組摩擦驅(qū)動塊分別驅(qū)動條狀物料進行雙向連續(xù)運動，實現(xiàn)條狀物料的雙向精密輸送。相比現(xiàn)有文獻介紹的物料輸送裝置，該單激勵超聲橢圓振動多振子雙向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)動系統(tǒng)簡單和振動性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
[0013]更進一步，所述的單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置的每個振子均只有一組縱向振動壓電陶瓷片。
[0014]更進一步，所述的單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置的兩組振子只需一路超聲電信號激勵。
[0015]本實用新型采用了機械振動模態(tài)轉(zhuǎn)換機理把超聲振動換能器的縱向振動轉(zhuǎn)換分解為直梁的縱向振動、斜梁的縱向振動和彎曲振動分量，最終在直梁末端合成為縱彎復合超聲橢圓振動，簡化了單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置的整體結(jié)構(gòu)，大大降低了振動系統(tǒng)的復雜程度，降低了制造、裝配難度和生產(chǎn)成本，整個單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，有利于微型化目標的實現(xiàn)；另外該實用新型僅需要一路控制電路及超聲電信號進行激勵，控制難度低，避免了兩相或多相超聲振動復合形成橢圓振動換能器的復雜超聲電源開發(fā)費用，簡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，應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實用新型中單激勵超聲橢圓振動換能器的主視圖。
[0018]圖3是本實用新型中單激勵超聲橢圓振動換能器的左視圖。
[0019]圖4是本實用新型的應用實例示意圖。
[0020]圖中標號說明: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.橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換器，8.摩擦驅(qū)動塊，9.條狀物料，10.超聲電源。
【具體實施方式】
[0021]結(jié)合圖1、2、3所示，一種單激勵超聲橢圓振動多振子雙向物料輸送裝置，其采用10個振子作為激振體，每5個振子分為一組，兩組振子交替相向沿輸送物料的方