专利名称：一种利用纵扭复合型换能器驱动的超声波振动送料器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波振动送料器。
技术背景振动送料器或称给料器、供料器等，是自动加工与装配系统中的 一种常用送料设备。由于整列定向性能良好，送料效率高，通用性好， 因而得到广泛应用。目前生产线上所使用的送料器大多以电磁铁作为 振动源，噪音高、耗能多、体积大。随着压电材料及超声波技术的发 展，人们不断拓展压电致动器的应用领域，现已经出现了利用压电陶瓷作驱动源的压电送料器。日本最早研制出了压电式振动送料装置，这种送料器与传统送料器相比具有结构简单、工作噪音小、速度易于调节等优点。其基本结构如图2所示，由支撑盘ll、压电双晶片12、底座13、振动放大片 14和弹性支撑片15等组成。在压电双晶片12上施加交流电压使之 弯曲振动时，支撑盘11偏离静平衡位置上下移动，并且迫使弹性支 撑片15产生弯曲振动，同时支撑盘11绕中心轴线作同步扭转振动， 如此上下循环往复，即形成支撑盘11的上下移动与扭转振动的复合 运动，使之具备了驱动物料移动的能力。振动放大机构14使用弹性 很好的薄型弹簧片，增大了振幅，提高了输送速度。但压电送料器工 作中仍有一定的噪音，无法应用在要求低噪音或无噪音的工作环境中。
本发明提出用超声波作为振动源实现物料的输送，其原理不同于 传统的振动输送，是利用20KHZ以上频率的超声波代替传统振动方 式驱动给料器工作，从而形成一种噪音小甚至无噪音、无电磁干扰、 能够输送轻薄细小物料而且不污染环境的新型振动给料技术。
现有的 利用超声波作为振动源的输送装置的主要结构如下
1、 日本专家研制的超声波输送机构，如图3所示，用两个换能 器， 一个发射声波， 一个接收声波，在振动平台上形成行波，被悬浮 物体在振动平台上沿着行波行进的方向前进被送到目的地。
2、 2004年辽宁工学院的王宏祥等人申请了一项专利，专利号是 200420031334.7，《驻波型超声振动精密给料装置》。此装置利用朗之 万压电振子作为振动源，将朗之万压电振子固定在底座上，在朗之万 压电振子装有物料输送体，且物料输送体倾斜设置，利用朗之万压电 振子使物料输送体做驻波型微米级超声频振动，物料凭借重力的分 力，在超声振动的物料输送体内向下滑动，实现微量、精密输送或给 料的目的。
该装置解决了现有行波型超升粉末送料输送装置受行波衰减要 求限制、物料的输送速度在输送长度上分配不均匀等问题。其优点是 驻波超声振动输送体上的质点只做往复直线运动，不存在行波衰减问 题。因此，输送体的材料和长度不受限制，且在整个输送长度上，输 送速度均匀一致，提高了输送或给料的精密度。上述利用超声波作为振动源进行物料输送的缺点是仅能用于输送粉料、颗粒小于0.1mm以下，且多数是水平输送，还无法实现垂直送料，以及输送轻薄细小的物料，如电子元件等。发明内容本发明提供一种利用纵扭复合型换能器为振动源的超声波送料 器，以克服目前存在的送料器工作噪音大，无法在要求低噪音或无噪 音的场合下使用等缺点，同时解决超声波输送装置只能输送粉料，无 法实现垂直送料以及输送如电子元件等轻小物料等问题。本发明采取 的技术方案是包括料斗l，该料斗与上连接盘2、顶盘3固定连接, 顶盘3和纵扭复合型能器4固定连接，纵扭复合型换能器4通过均布 的4个螺栓与底座5固定连接，底座5的中心有一个通孔，使换能器 4下面部分可以进入其中，底座5下边固定连接底脚6。纵扭复合型换能器4由前端盖4K纵向压电叠堆42、电极43、 扭转压电叠堆44和后端盖45通过螺栓46固定连接。本发明一种技术方案是顶盘3通过传振杆9与纵扭复合型换能 器4固定连接，传振杆9与纵扭复合型换能器4固定连接，弹性支撑 片7与顶盘3固定连接，通过梯形块8与底座5固定连接。其工作原理当给纵扭复合型换能器4中的纵向压电叠堆和扭转 压电叠堆施加相同频率、频率在20KHz左右的电源信号使纵向压电 叠堆产生上下弯曲振动，扭转压电叠堆产生扭转振动时，整个换能器 处于纵扭组合的振动状态，其振动通过换能器传递给顶盘3，由此在 支撑盘表面形成了上下和扭转的符合振动，构成了驱动物料移动的能 力。 本发明的优点在于结构简单，体积小，调整方便，驱动力大， 可以平稳输送轻小的物料，在超声频域内工作，无人体可感受的噪音 和振动，环保作用显著。
图1是本发明的结构示意图。图2是日本现有技术结构示意图。图3是日本专家研制的超声波输送立体机构示意图。 图4是本发明的立体结构图。图5是本发明使用的纵扭复合型换能器立体图。
图6是本发明的实施例2的结构示意图。 图7是本发明的实施例2的立体结构图具体实施方式
实施例1如图l、图4所示，包括料斗l，该料斗与上连接盘2、顶盘3 固定连接，顶盘3和纵扭复合型能器4固定连接，纵扭复合型换能器 4通过均布的4个螺栓与底座5固定连接，底座5的中心有一个通 孔，'使换能器4下面部分可以进入其中，底座5下边固定连接底脚 6。其工作原理当给纵扭复合型换能器4中的纵向压电叠堆和扭转压电叠堆施加相同频率、频率在20KHz左右的电源信号使纵向压电 叠堆产生上下弯曲振动，扭转压电叠堆产生扭转振动时，整个换能器 处于纵扭组合的振动状态，其振动通过换能器传递给顶盘3，由此在
支撑盘表面形成了上下和扭转的复合振动，构成了驱动物料移动的能 力。本实施例提供振动的纵扭复合型换能器4如图5所示，纵扭复合型换能器4由前端盖41、纵向压电叠堆42、电极43、扭转压电叠堆 44和后端盖45通过螺栓46固定连接。前端盖41与纵向压电陶瓷环 固定连接，4个纵向压电陶瓷环与4个电极43交叉固定连接构成纵 向压电叠堆42， 4个扭转压电陶瓷环再与4个电极43交叉固定连接 构成扭转压电叠堆，后端盖45通过螺栓46与扭转压电叠堆44、纵 向压电叠堆42和前端盖41依次紧固连接。当给换能器施加频率、频 率一般大于20KHz相同的电源信号时，纵向压电叠堆和扭转压电叠 堆分别产生频率相同的上下振动和扭转振动，因而可称之为纵扭复合 型超声波换能器。此换能器在超声频域内工作，无人体可感受的噪音 和振动，环保作用显著。本实施例提供振动的纵扭复合型换能器4通过顶盘3直接与料斗 l连接，通过连接螺栓紧固。所以可以通过调整连接螺栓而改变料斗 1和纵扭复合型换能器4之间的连接力，从而改善系统的共振状态， 调整方便。'本实施例提供振动的纵扭复合型换能器4即可产生纵向振动，又 可产生扭转振动，并将扭转振动垂直作用于顶盘3上。 实施例2，在实施例1基础上，如图6、图7所示，顶盘3通过传振杆9与纵扭复合型换能器4 固定连接，传振杆9与纵扭复合型换能器4固定连接，弹性支撑片7 与顶盘3固定连接，通过梯形块8与底座5固定连接。工作原理当给纵扭复合型换能器4中的纵向压电叠堆和扭转压电叠堆施加相同频率、频率在20KHz左右的电源信号使纵向压电叠堆产生上下弯曲振动，扭转压电叠堆产生扭转振动时，整个换能器处于纵扭组合的振动状态，其振动通过传振杆9传递给顶盘3，并迫使 底座5上均布的多个弹性支撑片7弹性变形而形成绕中心轴线扭转和 平行中心轴线的同步振动，由此在顶盘3表面形成了上下和扭转的复 合振动，将此复合振动传递给料斗1，构成了驱动物料移动的能力。 本实施例的顶盘3通过传振杆9与纵扭复合型换能器4固定连接。本实施例提供振动的纵扭复合型换能器4、传振杆9共同构成发 振部件，当它们与弹性支撑片7之间构成共振关系时，系统具有最好 的工作状态。本实施例的弹性支撑片7与顶盘3固定连接，通过梯形块8与底 座固定连接，用来提高振幅和送料效率。
权利要求
1、一种利用纵扭复合型换能器驱动的超声波振动送料器，包括料斗(1)，其特征在于该料斗与上连接盘(2)、顶盘(3)固定连接，顶盘(3)和纵扭复合型能器(4)固定连接，纵扭复合型换能器(4)通过均布的4个螺栓与底座(5)固定连接，底座(5)的中心有一个通孔，使换能器(4)下面部分可以进入其中，底座(5)下边固定连接底脚(6)。
2、 根据权利要求1所述的一种利用纵扭复合型换能器驱动的超 声波振动送料器，其特征在于所述的纵扭复合型换能器(4)的结 构是由前端盖(41)、纵向压电叠堆(42)、电极(43)、扭转压电叠 堆(44)和后端盖(45)通过螺栓(46)固定连接。
3、 根据权利要求1所述的一种利用纵扭复合型换能器驱动的超 声波振动送料器，其特征在于顶盘(3)通过传振杆(9)与纵扭复 合型换能器(4)固定连接，传振杆(9)与纵扭复合型换能器(4) 固定连接，弹性支撑片(7)与顶盘(3)固定连接，通过梯形块(8) 与底座(5)固定连接。
全文摘要
本发明提供一种利用纵扭复合型换能器为振动源的超声波送料器，属于超声波振动送料器。包括料斗，该料斗与上连接盘固定连接、与顶盘固定连接，顶盘和纵扭复合型能器固定连接，纵扭复合型换能器通过均布的螺栓与底座固定连接，底座的中心有一个较大的通孔，使换能器下面部分可以深入其中，底座下边固定连接底脚。本发明的优点在于结构简单，体积小，调整方便，驱动力大，可以平稳输送轻小的物料，在超声频域内工作，无人体可感受的噪音和振动，环保作用显著。
文档编号B65G27/16GK101117174SQ20071005603
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者跃 于, 杨志刚, 田丰君 申请人:吉林大学