专利名称：驻波型超声振动精密给料装置的制作方法
技术领域：
本发明属于一种物料输送装置，特别涉及一种驻波型超声振动精密给料装置。
背景技术：
随着科学技术的发展以及工业装备自动化程度的提高，少量或微量粉体物料的精密给料或输送技术受到人们越来越多的关注。传统的粉体物料输送装置虽然有许多种，但输送物料的精密度都很低，且给料量大，难以实现高精密度及微量给料的技术要求。近年来，随着超声电机技术的发展，人们不断拓展压电致动器的应用领域，对压电致动器在粉体输送方面加以研究和应用，将行波超声电机动子替换为粉体物料，借助固体表面的微米级超声频域的椭圆振动及对粉体的摩擦驱动力来驱动粉体颗粒向所要求的方向输送，这一技术一般简称为行波型超声粉体输送技术。
行波型超声粉体输送的原理不同于传统的低频高幅振动输送，它除了兼有超声电机运行安静无噪声、起动停止响应快、可直接驱动、功率密度大、不受磁场影响、结构形式微型化、多样化等特点外，还因粉体的压力小而不存在由于磨损导致的使用寿命短等问题。因此，行波型超声粉体输送技术非常适合于少量或微量粉体物料的精密给料或输送，在化工、制药、食品、材料制备等工业领域具有广阔的应用前景，是一项可实现粉体输送微型化、自动化、集成化的高新技术。
现有的行波型超声粉体输送装置由压电陶瓷和能量耗损系数较大的细管构成，如图11所示，压电陶瓷套装在细管的一端，在压电陶瓷上输入高频电压，利用压电陶瓷的逆压电效应在能量耗损系数较大的细管上产生衰减行波，如图12所示，这一衰减行波导致细管内壁产生微观椭圆运动，粉体凭借细管内壁的轴向摩擦沿着轴向、以与行波方向B相反的方向A向前输送。细管可资选用的振动模态有三种，分别为径向对称伸缩型、相对轴线弯曲型和相对轴线弯扭组合型。上述行波型超声粉体输送装置存在的主要问题是由于行波超声粉体输送装置必须在输送体上产生行波，以及质点的椭圆形运动轨迹，因此，有限长输送体的波动传播形式成为设计的难点。单相的简谐驱动电压，通常只能激发输送体的驻波振动，只有在能量耗损系数较大的材料上，才能产生衰减的行波，而行波衰减的范围是有限的，这就使得输送体的长度受到限制，既不能过长，也不能过短，过短时，行波的效果较差，过长时，输送体末端的振幅过小，导致输送速度过小，从而限制了物料输送的长度。若采用多个输送体衔接的方式加大输送长度，又势必导致系统结构复杂化，以及衔接处物料输送速度的匹配等问题。如果选用其他类似直线行波超声电机定子的振动模式，又将增加设计难度和两相驱动电路的成本。此外，行波型超声粉体输送装置的输送体上质点的振幅很不均匀，使得粉体物料的输送速度在输送长度上分配不均匀，从而降低了输送或给料的精密度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有行波型超声粉体输送装置的输送体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，提供一种输送体上各质点振幅一致、输送体材料和长度不受限制、物料的输送速度均匀一致的驻波型超声振动精密给料装置。
本发明采用朗之万压电振子作为激振体，朗之万压电振子固定在底座上，其特殊之处是，在朗之万压电振子上装有物料输送体，所述的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。
所述的物料输送体的横截面形状为槽形或圆管形。
所述的朗之万压电振子的压电陶瓷环为两个或多个。
所述的朗之万压电振子为一个或沿输送方向并行设置多个。
所述的朗之万压电振子通过转动支架与底座相连接，以便于调整物料输送体的倾斜角度。
所述的朗之万压电振子倾斜或者垂直设置。
所述的朗之万压电振子的中部或者端部与底座固定在一起。
本发明与现有技术相比具有如下优点1、物料输送体安装在朗之万压电振子的端部，当朗之万压电振子产生纵向伸缩振动时，物料输送体即随之做驻波型微米级超声频振动，且各质点的振动频率及振动幅度相同，物料凭借重力的分力，在超声振动的输送体内向下滑动，以重力驱动的原理向前输送，而且，驻波型超声振动输送体上的质点只做往复直线运动而无需按椭圆轨迹运动，同时，不存在行波衰减的问题，因而，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。
2、给料速度易于调整，调节激励的频率或电压幅值即可精确的控制物料的输送速度，此外，还可以通过调节输送体的倾斜角度，实现对物料流量的宏观粗调。
3、应用范围宽，对粉体物料、大颗粒块状散体物料都可以进行精确的输送或给料，尤其适合于少量或微量散体物料的精密输送或给料，并易于实现输送系统的微型化、自动化、集成化。
4、输送体没有行波型超声输送装置的振动模态及行波衰减等要求的限制，输送体的材料和长度不受限制。
5、结构形式多样化，且易于设计，便于与其他工业生产设备相衔接。
图1是本发明的结构示意图；图2是图1的左视图；图3、图4、图5和图6、图7、图8、图9是本发明其他实施方案的结构示意图；图10是本发明压电振子的激振及一阶纵向振动振型示意图；图11是现有行波型超声粉体输送装置的结构示意图；图12是现有行波型超声粉体输送装置输送管中行波衰减曲线的示意图。
具体实施例方式
实施例1如图1和图2所示，本发明采用朗之万压电振子作为激振体，所述的朗之万压电振子是超声振动技术领域中的常用元件，它由压电陶瓷环6和金属弹性体7构成；本实施例采用一个朗之万压电振子，朗之万压电振子上的压电陶瓷环6为两个，并用螺栓4、螺母2和弹性垫片3将压电陶瓷环6与金属弹性体7固定在一起；两个压电陶瓷环6通过铜片5与驱动电路相连接，驱动电路的电压频率为20kHz～100kHz，为现有常用驱动电路；所述的朗之万压电振子通过铜片5固定在底座1上，铜片5安装在两个压电陶瓷环6之间，使朗之万压电振子的中部与底座1固定在一起，该振子的振动模态为两端自由的杆件的一阶纵向伸缩振动，如图10所示；在铜片5的上面和下面均装有绝缘片9，也可以在铜片5的上面和下面涂上绝缘漆，使铜片5与底座1绝缘；在朗之万压电振子上装有物料输送体8，物料输送体8的横截面形状为槽形，所述的物料输送体8粘接在朗之万压电振子的上端，并在物料输送体8与朗之万压电振子的相互接触处涂上绝缘漆，使两者绝缘；所述的物料输送体8和朗之万压电振子倾斜设置，即物料输送体8与朗之万压电振子的中心线相互垂直，物料输送体8相对于水平方向按一定角度倾斜设置，该倾斜角度根据具体物料的物理特性、输送或给料的速度确定；利用朗之万压电振子使物料输送体8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8内向下滑动，从而实现微量、精密输送或给料的目的。
实施例2如图3所示，其结构如实施例1，不同之处在于，物料输送体10的横截面形状为圆管形，即物料输送体10为管状体，以便于在封闭的状态下输送物料；物料输送体10也可以采用横截面为其他形状的管子，如矩形或椭圆形等等；在本实施例中，朗之万压电振子的压电陶瓷环6为四个，比采用两个压电陶瓷环6提供的功率更大些，压电陶瓷环6用螺栓4、螺母2和弹性垫片3固定在两个金属弹性体7之间，并位于铜片5的两边，该振子的振动模态与实施例1中振子的振动模态相同，为两端自由的杆件的一阶纵向伸缩振动。
实施例3如图4所示，其结构如实施例1，不同之处在于，所述的朗之万压电振子为沿输送方向并行设置三个，实际使用时，也可以设置二个、四个或更多个，根据物料输送的距离来确定。
实施例4如图5和图6所示，其结构如实施例1，不同之处在于，朗之万压电振子通过转动支架15与底座11相连接，所述的转动支架15与铜片5固定在一起，在转动支架15的两侧分别有一个回转轴14，回转轴14通过轴承13安装在底座11上，以便于调整朗之万压电振子及物料输送体8的倾斜角度；在转动支架15的一个回转轴14上装有一个指针12，在与指针12对应处的底座11上装有角度盘16，转动支架15以回转轴14为中心转动时，指针12就会在角度盘16上指示相应的数值，显示出物料输送体8与水平方向的夹角，便于人们了解、掌握或记录物料输送体8的倾斜角度，对物料输送体8的倾斜角度进行微调，在实际应用时，物料输送体8的倾斜角度根据具体物料的物理特性及输送速度的要求，预先做好调整，工作过程中一般处于锁紧状态不再即时调节。
实施例5如图7所示，其结构如实施例1，不同之处在于，所述的朗之万压电振子的端部与底座1固定在一起，该振子的振动模态为一端固定，另一端自由的杆件的一阶纵向伸缩振动，同样使物料输送体8做驻波型微米级超声频振动，实现微量、精密输送或给料的目的。
实施例6如图8所示，其结构如实施例1，不同之处在于，所述的朗之万压电振子垂直设置，物料输送体8通过三角形支架17固定在朗之万压电振子的上端，在此状态下，朗之万压电振子与物料输送体8的中心线虽然不垂直，但同样能使物料输送体8做驻波型微米级超声频振动，实现微量、精密输送或给料的目的。
实施例7如图9所示，其结构如实施例6，不同之处在于，所述的朗之万压电振子的端部与底座1固定在一起，该振子的振动模态为一端固定，另一端自由的杆件的一阶纵向伸缩振动，可使物料输送体8做驻波型微米级超声频振动，实现微量、精密输送或给料的目的。
权利要求
1.一种驻波型超声振动精密给料装置，它采用朗之万压电振子作为激振体，朗之万压电振子固定在底座上，其特征在于，在朗之万压电振子上装有物料输送体，所述的物料输送体倾斜设置。
2.根据权利要求1所述的驻波型超声振动精密给料装置，其特征在于，所述的物料输送体的横截面形状为槽形或圆管形。
3.根据权利要求1所述的驻波型超声振动精密给料装置，其特征在于，所述的朗之万压电振子的压电陶瓷环为两个或多个。
4.根据权利要求1所述的驻波型超声振动精密给料装置，其特征在于，所述的朗之万压电振子为一个或沿输送方向并行设置多个。
5.根据权利要求1所述的驻波型超声振动精密给料装置，其特征在于，所述的朗之万压电振子通过转动支架与底座相连接。
6.根据权利要求1所述的驻波型超声振动精密给料装置，其特征在于，所述的朗之万压电振子倾斜或者垂直设置。
7.根据权利要求1所述的驻波型超声振动精密给料装置，其特征在于，所述的朗之万压电振子的中部或者端部与底座固定在一起。
全文摘要
一种驻波型超声振动精密给料装置，解决了现有行波型超声粉体输送装置的输送体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；本发明采用朗之万压电振子作为激振体，朗之万压电振子固定在底座上，其特殊之处是，在朗之万压电振子上装有物料输送体，所述的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；优点在于，驻波型超声振动输送体上的质点只做往复直线运动，不存在行波衰减的问题，因而，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。
文档编号B65G27/16GK1569588SQ20041002046
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月24日 优先权日2004年4月24日
发明者何勍, 王宏祥 申请人:辽宁工学院