專利名稱：行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種物料輸送裝置，特別涉及一種行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置。
背景技術(shù)：
目前，在機(jī)械、化工、制藥、食品、材料制備等自動(dòng)加工及裝配生產(chǎn)線上，物料或零部件的短距離傳輸與配送，一直沿用著傳統(tǒng)的低頻高幅電磁振動(dòng)輸送裝置。這種輸送裝置工作時(shí)的噪聲較大，配送精度低，不易于實(shí)現(xiàn)精確閉環(huán)控制，功率體積比小，這些問題一直制約著系統(tǒng)整體高性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
近年來，隨著超聲電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們不斷拓展壓電致動(dòng)器的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)壓電致動(dòng)器在粉體、塊體輸送方面進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用。人們將行波超聲電機(jī)動(dòng)子替換為粉體、塊體物料，借助固體表面的微米級(jí)超聲頻域的橢圓振動(dòng)及對(duì)物料的摩擦驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)粉體、塊體向所要求的方向輸送，這種技術(shù)通常被稱為行波型超聲驅(qū)動(dòng)輸送技術(shù)。
行波型超聲驅(qū)動(dòng)輸送的原理不同于傳統(tǒng)的低頻高幅振動(dòng)輸送，它具有安靜無噪聲、起動(dòng)停止響應(yīng)快、可直接驅(qū)動(dòng)、功率密度大、不受磁場(chǎng)影響、結(jié)構(gòu)形式微型化、多樣化等特點(diǎn)。因此，行波型超聲驅(qū)動(dòng)輸送技術(shù)非常適合于少量或微量粉體物料或小塊體物料的精密給料或輸送。在化工、制藥、食品、材料制備等工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)物料輸送微型化、自動(dòng)化、集成化的高新技術(shù)。
現(xiàn)有的行波型超聲粉體輸送裝置由壓電陶瓷和能量耗損系數(shù)較大的細(xì)管構(gòu)成，如圖14所示，壓電陶瓷套裝在細(xì)管的一端，壓電陶瓷上輸入高頻電壓。利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)在能量耗損系數(shù)較大的細(xì)管上產(chǎn)生衰減行波，如圖15所示，這一衰減行波導(dǎo)致細(xì)管內(nèi)壁產(chǎn)生微觀橢圓運(yùn)動(dòng)，粉體憑借細(xì)管內(nèi)壁的軸向摩擦沿著軸向、以與行波方向B相反的方向A向前輸送。上述行波型超聲粉體輸送裝置存在的主要問題是由于行波超聲粉體輸送裝置必須在輸送體上產(chǎn)生行波，以及質(zhì)點(diǎn)的橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡，因此，有限長輸送體的波動(dòng)傳播形式成為設(shè)計(jì)的難點(diǎn)；單相的簡(jiǎn)諧驅(qū)動(dòng)電壓，通常只能激發(fā)輸送體的駐波振動(dòng)，只有在能量耗損系數(shù)較大的材料上，才能產(chǎn)生衰減的行波，而行波衰減的范圍是有限的，這就使得輸送體的長度受到限制，既不能過長，也不能過短，過短時(shí)，行波的效果較差，過長時(shí)，輸送體末端的振幅勢(shì)必很小，使得輸送體末端的輸送速度很小，從而限制了物料輸送的長度。若采用多個(gè)輸送體銜接的方式加大輸送長度，又勢(shì)必導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，以及銜接處物料輸送速度的匹配等問題。此外，上述行波型超聲粉體輸送裝置的輸送體上質(zhì)點(diǎn)的振幅很不均勻，使得粉體物料的輸送速度在輸送長度上分配不均勻，從而降低了輸送或給料的精密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置的輸送體受行波衰減要求限制、物料的輸送速度在輸送長度上分配不均勻等問題，提供一種輸送體上各質(zhì)點(diǎn)振幅一致、輸送體材料和長度不受限制、物料的輸送速度均勻一致的行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置。
本發(fā)明采用長環(huán)型壓電振子作為激振體，長環(huán)型壓電振子由長環(huán)型金屬環(huán)和壓電陶瓷片構(gòu)成，長環(huán)型壓電振子通過彈性元件安裝在支承桿上，支承桿安裝在底座上，本發(fā)明用時(shí)間和空間相位分別相差90°、頻率20kHz以上的交變電壓，在長環(huán)型壓電振子體內(nèi)激勵(lì)出面內(nèi)彎曲振動(dòng)行波，利用長環(huán)型壓電振子體表面質(zhì)點(diǎn)橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡及摩擦力，驅(qū)動(dòng)物料單向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粉體或塊體物料的精密輸送。
在底座上還裝有與支承桿相配合的調(diào)整裝置，以調(diào)整長環(huán)型壓電振子與支承桿間的預(yù)壓力。
在長環(huán)型壓電振子的輸送表面上有矩形凸齒、梯形凸齒或三角形的凸齒。
所述的長環(huán)型壓電振子直梁段的橫截面形狀為矩形或槽形。
所述的長環(huán)型壓電振子為一個(gè)或沿輸送寬度方向并行設(shè)置多個(gè)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、壓電振子工作時(shí)，沿輸送方向上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率及振動(dòng)幅度相同，不存在行波衰減的問題，因而，在整個(gè)輸送長度上，輸送速度均勻一致，提高了輸送或給料的精密度。
2、給料速度易于調(diào)整，調(diào)節(jié)激勵(lì)的頻率或電壓幅值即可精確的控制物料的輸送速度，并且可實(shí)現(xiàn)雙向輸送。
3、壓電振子與底座彈性連接，通過調(diào)整裝置調(diào)整壓電振子與支承桿間的預(yù)壓力，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓電振子的支承，又不影響壓電振子的工作模態(tài)，從而使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。
4、應(yīng)用范圍寬，對(duì)粉體物料、大顆粒塊狀散體物料都可以進(jìn)行精確的輸送或給料，尤其適合于少量或微量散體物料的精密輸送或給料，并易于實(shí)現(xiàn)輸送系統(tǒng)的微型化、自動(dòng)化、集成化。
5、輸送體沒有行波衰減等要求的限制，輸送體的材料和長度不受限制。
6、結(jié)構(gòu)形式多樣化，且易于設(shè)計(jì)，便于與其他工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備相銜接。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3、圖5、圖7、圖9、圖11是本發(fā)明長環(huán)型壓電振子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的左視圖；圖6是圖5的左視圖；圖8是圖7的左視圖；圖10是圖9的左視圖；圖12是圖11的左視圖；圖13是本發(fā)明另一實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置輸送管中行波衰減曲線的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11和圖12所示，本發(fā)明采用長環(huán)型壓電振子作為激振體，長環(huán)型壓電振子由長環(huán)型金屬環(huán)3和壓電陶瓷片12構(gòu)成，長環(huán)型金屬環(huán)3由上、下兩個(gè)直梁段和兩個(gè)圓弧段構(gòu)成；在長環(huán)型金屬環(huán)3的輸送表面可以粘貼摩擦材料，以提高輸送效率；在長環(huán)型壓電振子的上部裝有料斗7，料斗7按照設(shè)定的參數(shù)向長環(huán)型壓電振子上均勻輸出物料；所述的長環(huán)型壓電振子通過彈性元件1安裝在支承桿2上，彈性元件1用橡膠或其他具有彈性的材料制作；支承桿2安裝在底座5上，底座5為兩個(gè)，分別位于長環(huán)型壓電振子的兩側(cè)，以便于裝配；在長環(huán)型壓電振子的上部兩側(cè)還裝有擋板4，以便于物料的輸送，擋板4固定在底座5上；在底座5上還裝有與支承桿2相配合的調(diào)整裝置6，所述的調(diào)整裝置6是一個(gè)內(nèi)六角螺栓，調(diào)整裝置6的前端頂在支承桿2上，旋轉(zhuǎn)調(diào)整裝置6，即可調(diào)整長環(huán)型壓電振子與支承桿2間的預(yù)壓力；在長環(huán)型金屬環(huán)3的輸送表面上有矩形凸齒8、梯形凸齒9或三角形凸齒10，如圖6、圖8、圖10所示，以利于向前輸送物料，所述的矩形凸齒8、梯形凸齒9或三角形凸齒10設(shè)置在長環(huán)型金屬環(huán)3的一側(cè)，也可以在長環(huán)型金屬環(huán)3的兩側(cè)分別設(shè)置，在其一側(cè)的凸齒磨損后，使用另一側(cè)的凸齒；所述的長環(huán)型金屬環(huán)3直梁段的橫截面形狀為矩形或槽形，槽形橫截面即是在矩形橫截面的兩側(cè)分別增加一個(gè)長條形擋板11，如圖11和圖12所示，以利于向前輸送物料，兩個(gè)長條形擋板11之間的凸齒為矩形凸齒8，也可能以采用梯形凸齒9或三角形凸齒10。
實(shí)施例2如圖13所示，其結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，不同之處在于，所述的長環(huán)型壓電振子沿輸送寬度方向并行設(shè)置二個(gè)，也可以沿輸送寬度方向并行設(shè)置多個(gè)，以增大物料輸送量。
權(quán)利要求
1.一種行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置，其特征在于，它采用長環(huán)型壓電振子作為激振體，長環(huán)型壓電振子由長環(huán)型金屬環(huán)和壓電陶瓷片構(gòu)成，長環(huán)型壓電振子通過彈性元件安裝在支承桿上，支承桿安裝在底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置，其特征在于，在底座上還裝有與支承桿相配合的調(diào)整裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置，其特征在于，在長環(huán)型壓電振子的輸送表面上有矩形凸齒、梯形凸齒或三角形凸齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置，其特征在于，所述的長環(huán)型壓電振子直梁段的橫截面形狀為矩形或槽形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置，其特征在于，所述的長環(huán)型壓電振子為一個(gè)或沿輸送寬度方向并行設(shè)置多個(gè)。
全文摘要
一種行波型超聲振動(dòng)精密輸送裝置，解決了現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置的輸送體受行波衰減要求限制、物料的輸送速度在輸送長度上分配不均勻等問題；本發(fā)明采用長環(huán)型壓電振子作為激振體，長環(huán)型壓電振子由長環(huán)型金屬環(huán)和壓電陶瓷片構(gòu)成，長環(huán)型壓電振子通過彈性元件安裝在支承桿上，支承桿安裝在底座上，利用長環(huán)型壓電振子體表面質(zhì)點(diǎn)橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡及摩擦力，驅(qū)動(dòng)物料單向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粉體或塊體物料的精密輸送；優(yōu)點(diǎn)在于，輸送體沒有行波衰減等要求的限制，輸送體的材料和長度不受限制，在整個(gè)輸送長度上，輸送速度均勻一致，提高了輸送或給料的精密度，給料速度易于調(diào)整，并可實(shí)現(xiàn)雙向輸送，壓電振子與底座彈性連接，從而使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。
文檔編號(hào)B65G27/10GK1827498SQ20061004627
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者何勍, 王宏祥 申請(qǐng)人:遼寧工學(xué)院