一种纬编针织机选针器用压电驱动片的制作方法
【专利摘要】一种纬编针织机选针器用压电驱动片，包括上压电体、下压电体、垫片、粘接胶层、导电电极层、导电铜箔组成的双压电晶片型压电驱动片，上压电体与下压电体尺寸相同，其特征是：垫片是采用单向玻璃纤维或单向碳纤维增强环氧树脂材料制备的。本实用新型的压电驱动片构造，有效解决纬编针织机选针器压电驱动片中的垫片反复疲劳寿命不足的问题。
【专利说明】一种纬编针织机选针器用压电驱动片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及选针器的驱动片，特别是涉及一种纬编针织机选针器用的压电驱动片。
【背景技术】
[0002]近年来，压电驱动单元由于结构简单，无电磁干扰等优点，被广泛应用于电子电器方面，压电选针器逐渐在国际市场上广泛应用。选针器是针织机领域的重要装置，选针器是由机架、压电驱动单元及刀头等构成，而其中最重要的元件是压电驱动单元中的压电驱动片。公知的纬编针织机选针器压电驱动单元由刀头连接件1、压电驱动片2、中轴3、压电驱动片固定连接件4组成(见图1)，是利用压电对称双膜片的弯曲驱动原理设计，具体是采用压电驱动片作为转换元件，利用控制器发送的脉冲信号作用于压电驱动片上，靠压电驱动片的逆压电效应，以其中轴为支撑轴，使压电驱动片产生挠度位移和弯距来控制选针。
[0003]现有的压电驱动片的垫片一般采用黄铜片、铍青铜片、不锈钢片、高分子材料或其它特种材质等。但是上述材料形成的压电驱动片的垫片在双压电晶片反复驱动弯曲变形过程中非常容易疲劳损坏，甚至出现断裂与击穿现象，造成压电驱动片失效，进而停机维修。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是为克服上述【背景技术】的不足，提供一种选针器压电驱动片的构造，有效解决压电驱动片中的垫片反复疲劳寿命不足的问题。
[0005]本实用新型的技术方案是:提供一种纬编针织机选针器用压电驱动片，其是由上压电体、下压电体、垫片、粘接胶层、导电电极层、导电铜箔组成的双压电晶片型压电驱动片，压电体由PZT等压电材料组成，双压电晶片型压电驱动片的上压电体与下压电体尺寸相同且对称粘接在垫片两边，其特征在于:垫片是由单向纤维增强环氧树脂材料制备的。
[0006]根据本实用新型的又一特征，垫片是由单向玻璃纤维增强环氧树脂制备的。
[0007]根据本实用新型的又一特征，垫片是由单向碳纤维增强环氧树脂制备的。
[0008]对于垫片为单向玻璃纤维增强环氧树脂的压电驱动片来讲，由于垫片为绝缘体，上压电体、下压电体的极化方式根据实际可选用“正负负正”、“正负正负”或“负正正负”极化方式，驱动方式可按具有一定周期或单独指令的工作电压单独、同时或交替驱动。
[0009]对于垫片为单向碳纤维增强环氧树脂的压电驱动片来讲，因垫片为导体，上压电体、下压电体的极化方式根据实际可选用“正负负正”或“正负正负”极化方式，驱动方式可按具有一定周期或单独指令的工作电压单独、同时或交替驱动。
[0010]本实用新型具有压电驱动片工作可靠性高、疲劳寿命更长的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1纬编针织机选针器压电驱动单元结构示意图
[0012]图2玻璃纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片结构示意图[0013]图3玻璃纤维增强环氧树脂垫片的结构示意图
[0014]图4 “负正正负”极化方式下的压电驱动片非工作示意图
[0015]图5 “负正正负”极化方式下的上压电体施加正电压的工作示意图
[0016]图6 “负正正负”极化方式下的下压电体施加正电压的工作示意图
[0017]图7正电压单独交替驱动的电压波形示意图
[0018]图8 “正负正负”极化方式下的压电驱动片非工作示意图
[0019]图9 “正负正负”极化方式下的施加正电压的工作示意图
[0020]图10 “正负正负”极化方式下的施加负电压的工作示意图
[0021]图11正负电压同时驱动的电压波形示意图
[0022]图12碳纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片结构示意图
[0023]图13碳纤维增强环氧树脂垫片的结构示意图
[0024]图14 “正负负正”极化方式下的压电驱动片非工作示意图
[0025]图15 “正负负正”极化方式下的上压电体施加正电压的工作示意图
[0026]图16 “正负负正”极化方式下的下压电体施加正电压的工作示意图
[0027]上述图中:1.刀头连接件；2.压电驱动片；2a.玻璃纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片；2b.碳纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片；3.中轴；4.压电驱动片固定连接件；21.粘接胶层；22.导电电极层；23.上压电体；24.下压电体；25.玻璃纤维增强环氧树脂垫片；26.导电铜箔；27.碳纤维增强环氧树脂垫片；251.单向玻璃纤维束；252.环氧树月旨；271.单向碳纤维束。
【具体实施方式】
[0028]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
[0029]实施例1
[0030]实施例1为玻璃纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2a、极化方式为“负正正负”方式，其结构与工作示意图如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示。纬编针织机选针器压电驱动单元由:刀头连接件1、压电驱动片2、中轴3、压电驱动片固定连接件4组成(见图1)。而玻璃纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2a由粘接胶层21、导电电极层22、上压电体23、下压电体24、玻璃纤维增强环氧树脂垫片25、导电铜箔26组成(见图2);其中玻璃纤维增强环氧树脂垫片由单向玻璃纤维束251和环氧树脂252组成(见图3)，导电铜箔由上下两片组成。
[0031]璃纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2a的上压电体23、下压电体24的极化方式按照图4中的“负正正负”方式极化，图中P为压电体极化方向，下同。上压电体23、下压电体24分别单独正电压交替驱动，图中E为压电体施加电场方向，下同。上压电体23的上表面电极与下压电体24的下表面电极采用导线相互连接并引出导线形成地线零电位，上压电体23的驱动电压Ul加在上压电体23的下表面电极和零电位之间、下压电体24的驱动电压U2加在下压电体24的上表面电极和零电位之间(图4);驱动电压Ul、U2的波形采用如图7所示的整流后的矩形波，其实线波形为U1、虚线波形为U2 ;U1、U2只在各自的波形所示范围内为正电压，其它时间均为零电压。
[0032]图4为上压电体23、下压电体24都没有施加电压的自然状态，压电驱动片没有发生变形。当上压电体23上施加正电压Ul = Vdc时，下压电体24的驱动电压U2 = 0V，即处于短路放电状态，此时上压电体23因逆压电效应发生收缩，而下压电体24不产生逆压电效应形变，如图5虚线所示:上压电体23驱动整个压电驱动片向上弯曲变形；当下压电体24上施加正电压U2 = Vdc时，此时上压电体23的驱动电压Ul = OV,即处于短路放电状态，下压电体24因逆压电效应发生收缩，而上压电体23不产生逆压电效应形变，如图6虚线所示:下压电体24驱动整个压电驱动片向下弯曲变形。上压电体23和下压电体24在各自的周期工作电压下按照上述方式交替式工作，压电驱动片发生周期性上下变形，进而驱动选针器刀头运动，实现选针功能。
[0033]本实施例中，上下压电体尺寸为45mm (长)X7mm (宽)X0.25mm (厚)，玻璃纤维增强环氧树脂垫片厚度采用0.25mm ;驱动电压Ul、U2均为195V矩形波。采用上述参数制备的压电驱动片可以完成正常的选针工作，且工作可靠度及工作疲劳寿命明显优于相同结构的传统不锈钢垫片的压电驱动片。
[0034]实施例2
[0035]实施例2为玻璃纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2a、极化方式为“正负正负”方式，其结构示意图同实施例1，其工作示意图如图8、图9、图10、图11所示。
[0036]玻璃纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2a的上压电体23、下压电体24的极化方式按照图8中的“正负正负”方式极化，上压电体23与下压电体24的极化方向相同。上压电体23的下表面电极与下压电体24的上表面电极采用导线相互连接并引出导线形成地线零电位，上压电体23的上表面电极与下压电体24的下表面电极采用导线相互连接并引出导线形成驱动电位，驱动电压Ul施加在驱动电位与零电位之间，驱动电压Ul的波形整流后的正负矩形波。
[0037]图8为上压电体23、下压电体24都没有施加电压的自然状态，压电驱动片没有发生变形。当对上压电体23、下上压电体24上施加正电压Ul = Vdc时，上压电体23的极化方向P与施加电场方向E相同，上压电体23因逆压电效应发生收缩变形，同时下压电体24的极化方向与施加电场方向相反，下压电体24因逆压电效应发生伸长变形，从宏观上表现为压电驱动片向上弯曲变形，如图9虚线所示。当对上压电体23、下上压电体24上施加负电压Ul = — Vdc时，上压电体23的极化方向P与施加电场方向E相反，上压电体23因逆压电效应发生伸长变形，同时下压电体24的极化方向与施加电场方向相同，下压电体24因逆压电效应发生收缩变形，从宏观上表现为压电驱动片向下弯曲变形，如图10虚线所示。上压电体23和下压电体24在周期工作电压作用下反复上下变形，带动压电驱动片发生周期性上下变形，进而驱动选针器刀头运动，实现选针功能。
[0038]本实施例中，上下压电体尺寸为45mm (长)X7mm (宽)X0.25mm (厚)，玻璃纤维增强环氧树脂垫片厚度采用0.25mm ;驱动电压Ul =+ 90V、一 90V矩形波。采用上述参数制备的压电驱动片可以完成正常的选针工作，且工作可靠度及工作疲劳寿命明显优于相同结构的传统不锈钢垫片的压电驱动片。
[0039]实施例3
[0040]实施例3为碳纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2b、极化方式为“正负负正”方式，其结构与工作示意图如图12、图13、图14、图15、图16所示。碳纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2b由粘接胶层21、导电电极层22、上压电体23、下压电体24、导电铜箔26、碳纤维增强环氧树脂垫片27组成(见图12);其中碳纤维增强环氧树脂垫片由单向碳纤维束271和环氧树脂252组成(见图13)，导电铜箔26采用一片弯曲粘接而形成电极连接(因为碳纤维增强环氧树脂为导体)。
[0041]碳纤维增强环氧树脂垫片的压电驱动片2b的上压电体23、下压电体24的极化方式按照图14中的“正负负正”方式极化。上压电体23的驱动电压Ul加在上压电体23的上表面电极和导电铜箔26 (零电位)之间，下压电体24的驱动电压U2加在下压电体24的下表面电极和导电铜箔26 (零电位)之间。上压电体23、下压电体24分别单独正电压交替驱动，驱动电压Ul、U2波形同实施例1。同实施例1 一样，施加电压的电场方向与上压电体23、下压电体24的极化方向相同。本极化方式的工作原理与实施例1都相同。
[0042]本实施例中，上下压电体尺寸为45mm (长)X7mm (宽)X0.25mm (厚)，碳纤维增强环氧树脂垫片厚度采用0.25mm ;驱动电压Ul、U2均为195V矩形波。采用上述参数制备的压电驱动片可以完成正常的选针工作，且工作可靠度及工作疲劳寿命明显优于相同结构的传统不锈钢垫片的压电驱动片。
[0043]采用本发明的压电驱动片构造，有效解决纬编针织机选针器压电驱动片中的垫片反复疲劳寿命不足的问题。
【权利要求】
1.一种纬编针织机选针器用压电驱动片，其是由上压电体(23)、下压电体(24)、垫片、粘接胶层(21)、导电电极层(22)、导电铜箔(26)组成的双压电晶片型压电驱动片(2)，上压电体(23)与下压电体(24)尺寸相同，其特征是:垫片是采用单向纤维增强环氧树脂材料制备的。
2.根据权利要求1所述的一种纬编针织机选针器用压电驱动片，其特征是垫片是由单向玻璃纤维增强环氧树脂制备的。
3.根据权利要求1所述的一种纬编针织机选针器用压电驱动片，其特征是垫片是由单向碳纤维增强环氧树脂制备的。
【文档编号】D04B15/66GK203429356SQ201320374677
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】王素贞 申请人:重庆中镭科技有限公司