一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置的制作方法

本发明属于压电悬臂梁成型设备技术领域，尤其涉及一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置。

背景技术：

压电材料是一种理想的机电能量转换材料，响应速度快，成本较低，结构简单，其具有很高的能量密度，峰值能量密度可达100～10000kw/kg，因此，可通过能量回收装置对压电材料产生的能量进行采集回收。

目前压电式振动能量采集结构多采用悬臂梁结构，为了增加其能量转换效率，通常采用压电波纹型悬臂梁，现有的压电波纹型悬臂梁的成型设备不能对悬臂梁所成波纹型的角度和高度进行调整，从而使得单一形状的波纹悬臂梁不能够满足不同应用条件下的需求，此外，压电带材是在波纹悬臂梁成型后进行粘贴的，增加了工序的复杂度，降低效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置，可根据需求调节压电波纹悬臂梁的成型角度、高度及波纹之间的间距，以满足不同条件下的应用需求，并且在成型过程中可以直接将压电材料与铜带条粘合。

本发明是这样实现的，一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置，包括框体，所述框体中设置固定装置、剪切机构、上角度调节机构、下角度调节机构、传动机构；所述固定装置设置于框体中的支撑台上，所述固定装置包括沿原料运行方向依次设置的原料辊轴、夹持辊轴，第一导向辊轴、第二导向辊轴，所述夹持辊轴的下方设置高度可调的胶水盒；

所述剪切机构包括第一步进电机、第一凸轮导轨、摆杆、剪切刀，所述第一步进电机的输出端与第一凸轮导轨连接，所述第一凸轮导轨通过连接杆与摆杆连接，所述摆杆与剪切刀连接；

所述上角度调节机构包括第二步进电机、凸轮、伸缩件、上角度调节板、上角度成型板，所述第二步进电机的输出端与凸轮连接，所述凸轮的下边缘与伸缩件的上端接触，所述伸缩件的下端固定于上角度调节板上，所述上角度调节板下方安装上角度成型板，所述上角度调节板上设有调节上角度成型板角度的第一调节件；

所述下角度调节机构包括转轴、第一伞齿轮、第二伞齿轮、第二凸轮导轨、凸轮导轨盘、下角度调节板、下角度成型板，所述转轴上固定第一伞齿轮，所述第一伞齿轮啮合连接第二伞齿轮，所述第二伞齿轮与第二凸轮导轨连接，第二凸轮导轨安装于凸轮导轨盘中，所述第二凸轮导轨通过柱销与下角度调节板连接，所述下角度调节板上沿原料运行方向依次安装多个下角度成型板，所述下角度调节板上设有调节下角度成型板角度的第二调节件；

所述传动机构包括第三步进电机、齿轮、齿条，所述第三步进电机的输出端与齿轮连接，所述齿轮啮合连接齿条；

所述剪切刀设置于原料辊轴与夹持辊轴之间，所述下角度调节板的前端固定有夹持板，所述上角度成型板置于所述下角度成型板的上方，所述齿条固定于下角度调节板上，且所述下角度调节板沿所述齿条的长度方向运行。

优选地，所述胶水盒的上方设置胶水槽，所述胶水槽的底部固定有短杆，所述短杆上固定有第一限位板，所述第一限位板下方的短杆部分套接有第一弹簧，所述胶水盒的侧面设有上下两个插片孔，其中一个插片孔中插有插片。

优选地，所述凸轮导轨盘中安装多个同心且大小不同的所述第二凸轮导轨，所述下角度调节板上设置多个与各第二凸轮导轨相对应的柱销。

优选地，所述伸缩件包括下端固定于上角度调节板上的固定杆和上端与凸轮下边缘接触的承压板，所述固定杆上固定有第二限位板，所述第二限位板上方的固定杆部分套接有第二弹簧，所述第二弹簧的上端固定于承压板的底部。

优选地，所述第一调节件为螺钉螺母，所述上角度调节板上沿上角度成型板的角度开合方向设有长通槽，所述上角度成型板的两个角度板上端分别设有能置于长通槽中的第一凸销，所述螺钉螺母安装于两个角度板的第一凸销外侧的长通槽上。

优选地，所述第二调节件为锁扣，所述下角度调节板上沿下角度成型板的角度开合方向设有弧形通槽，所述下角度成型板的两个角度板下端分别设有能置于弧形通槽中的第二凸销，所述下角度成型板上靠近弧形通槽处设有多个固定销，所述固定销通过锁扣与第二凸销连接。

优选地，所述摆杆包括第一摆杆臂、第二摆杆臂和第三摆杆臂，所述连接杆与第一摆杆臂连接，所述第一摆杆臂上连接第二摆杆臂和第三摆杆臂，所述第二摆杆臂和第三摆杆臂分别连接剪切刀的第一剪切刀臂和第二剪切刀臂。

优选地，所述上角度调节板的下方设有定位柱，所述定位柱插入固定架上的柱孔中并能沿柱孔上下移动。

优选地，所述转轴的外端连接有手柄，所述手柄置于框体外，所述转轴上固定有固定盘，所述框体与转轴连接处设有固定螺母，所述固定盘通过固定螺母固定。

优选地，所述支撑台上设置支撑辊轴，所述支撑辊轴设置于原料辊轴与剪切刀之间。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明通过设置上角度调节板和下角度调节板，实现成型的波纹角度任意可调，可成型相同角度的波纹，也可成型不同角度的波纹，波纹的角度和高度均可根据需要进行调节，同时还可对波纹的间距进行调节；此外，本发明可以直接将压电材料与铜条粘合成型，提高压电波纹悬臂梁的成型效率，操作简单。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置的主视图。

图2是图1中a-a处的剖视图。

图3是图1中b-b处的剖视图。

图4是本发明实施例提供的一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置的左视图。

图5是图4中c-c处的剖视图。

图6是图4中d-d处的剖视图。

图7是图5中f处的剖视图。

图8是本发明实施例提供的一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置的俯视图。

图9是图8中e-e处的剖视图。

图10是本发明实施例提供的。

图11是本发明实施例提供的上角度成型板的结构示意图。

图12是本发明实施例提供的上角度调节板的结构示意图。

图13是本发明实施例提供的下角度成型板安装于下角度调节板上的结构示意图。

图中：1-框体；2-支撑台；3-原料辊轴；4-夹持辊轴；5-第一导向辊轴；6-第二导向辊轴；7-胶水盒；71-胶水槽；72-短杆；73-第一限位板；74-第一弹簧；75-插片孔；76-插片；8-第一步进电机；9-第一凸轮导轨；10-连接杆；11-摆杆；111-第一摆杆臂；112-第二摆杆臂；113-第三摆杆臂；12-剪切刀；121-第一剪切刀臂；122-第二剪切刀臂；13-第二步进电机；14-凸轮；15-伸缩件；151-固定杆；152-承压板；153-第二限位板；154-第二弹簧；16-上角度调节板；161-长通槽；17-上角度成型板；171-第一凸销；18-第一调节件；19-转轴；20-第一伞齿轮；21-第二伞齿轮；22-第二凸轮导轨；23-凸轮导轨盘；24-下角度调节板；241-弧形通槽；242-固定销；25-下角度成型板；251-第二凸销；26-柱销；27-第二调节件；28-第三步进电机；29-齿轮；30-齿条；31-夹持板；32-定位柱；33-固定架；34-手柄；35-固定盘；36-固定螺母；37-支撑辊轴；38-带材。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-图5，一种角度和高度可调的压电波纹悬臂梁成型装置，包括框体1，框体1中设置固定装置、剪切机构、上角度调节机构、下角度调节机构、传动机构。

参照图5、图8和图9，固定装置设置于框体1中的支撑台2上，固定装置包括沿原料运行方向依次设置的原料辊3、夹持辊轴4，第一导向辊轴5、第二导向辊轴6，夹持辊轴4的下方设置高度可调的胶水盒7。胶水盒7的具体结构参照图7所示，胶水盒7的上方设置胶水槽71，胶水槽71的底部固定有短杆72，短杆72上固定有第一限位板73，第一限位板73下方的短杆72部分套接有第一弹簧74，胶水盒7的侧面设有上下两个插片孔75，其中一个插片孔75中插有插片76。当需要通过胶水粘贴铜带材和压电带材时，插片76插入上方的插片孔75中，第一弹簧74伸长，推动第一限位板73上移，再通过与第一限位板73固定的短杆72推动顶端固定的胶水槽71上移，使胶水槽71中的胶水与夹持辊轴4的下辊轴接触，带材运行时，夹持辊轴4转动，其下辊轴会沾上胶水涂于带材上。不需要使用胶水时，下压胶水槽71，使插片76插入下方的插片孔75中，插片76通过第一限位板73压缩第一弹簧74，使胶水槽71中的胶水与夹持辊轴4的下辊轴不接触。

参照图2，剪切机构包括第一步进电机8、第一凸轮导轨9、摆杆11、剪切刀12，第一步进电机8的输出端与第一凸轮导轨9连接，第一凸轮导轨9通过连接杆10与摆杆11连接，摆杆11与剪切刀12连接。如图2所示，摆杆11包括第一摆杆臂111、第二摆杆臂112和第三摆杆臂113，连接杆10与第一摆杆臂111连接，第一摆杆臂111上连接第二摆杆臂112和第三摆杆臂113，第二摆杆臂112和第三摆杆臂113分别连接剪切刀12的第一剪切刀臂121和第二剪切刀臂122。

参照图2、图3和图5，上角度调节机构包括第二步进电机13、凸轮14、伸缩件15、上角度调节板16、上角度成型板17，第二步进电机13的输出端与凸轮14连接，凸轮14的下边缘与伸缩件15的上端接触，伸缩件15的下端固定于上角度调节板16上，上角度调节板16下方安装上角度成型板17，上角度调节板16上设有调节上角度成型板17角度的第一调节件18。伸缩件15能在凸轮14转动过程中上下运动，当凸轮14的轴心与伸缩件15上端的距离较近时，伸缩件15处于伸展状态，当凸轮14的轴心与伸缩件15上端的距离较远时，伸缩件15处于压缩状态，通过伸缩件15的伸缩控制上角度成型板17的上下移动。如图2、图3、图5和图9所示，伸缩件15包括下端固定于上角度调节板16上的固定杆151和上端与凸轮14下边缘接触的承压板152，固定杆151上固定有第二限位板153，第二限位板153上方的固定杆151部分套接有第二弹簧154，第二弹簧154的上端固定于承压板152的底部。如图11和图12所示，第一调节件18为螺钉螺母，上角度调节板16上沿上角度成型板17的角度开合方向设有长通槽161，上角度成型板17的两个角度板上端分别设有能置于长通槽161中的第一凸销171，螺钉螺母安装于两个角度板的第一凸销171外侧的长通槽161上。通过调节同一长通槽161上固定的两螺钉螺母之间的距离近而调节上角度成型板17的角度。

参照图2、图3、图5、图6和图9，下角度调节机构包括转轴19、第一伞齿轮20、第二伞齿轮21、第二凸轮导轨22、凸轮导轨盘23、下角度调节板24、下角度成型板25，转轴19上固定第一伞齿轮20，第一伞齿轮20啮合连接第二伞齿轮21，第二伞齿轮21与第二凸轮导轨22连接，第二凸轮导轨22安装于凸轮导轨盘23中，第二凸轮导轨22通过柱销26与下角度调节板24连接，下角度调节板24上沿原料运行方向依次安装多个下角度成型板25，下角度调节板24上设有调节下角度成型板25角度的第二调节件27。如图13所示，第二调节件27为锁扣，下角度调节板24上沿下角度成型板25的角度开合方向设有弧形通槽241，下角度成型板25的两个角度板下端分别设有能置于弧形通槽241中的第二凸销251，下角度成型板25上靠近弧形通槽241处设有多个固定销242，固定销242通过锁扣与第二凸销251连接。通过将下角度成型板25的两个角度板下端分别设置的第二凸销251固定于弧形通槽241上方不同的固定销242上而调节下角度成型板25的角度和高度。为了在同一带材上成型出等间距或不等间距的波纹，凸轮导轨盘23中安装多个同心且大小不同的第二凸轮导轨22，下角度调节板24上设置多个与各第二凸轮导轨22相对应的柱销26(参照图5和图10)。当较小的第二凸轮导轨22与对应的柱销26连接而其它的第二凸轮导轨22不连接柱销26时，在第二凸轮导轨22的驱动下，下角度调节板24运动的距离较小，下角度成型板25之间的间距较小，则成型的波纹之间的间距较小；当较大的第二凸轮导轨22与对应的柱销26连接而其它的第二凸轮导轨22不连接柱销26时，在第二凸轮导轨22的驱动下，下角度调节板24运动的距离较大，下角度成型板25之间的间距较大，则成型的波纹之间的间距较大；因此，可通过选择特定大小的第二凸轮导轨22与对应的柱销26连接，通过第二凸轮导轨22的大小控制下角度调节板24的移动距离，从而调节多个下角度调节板24之间的距离，当不同的下角度调节板24上的柱销26连接的第二凸轮导轨22大小相同时，多个下角度调节板24之间的距离相同，当不同的下角度调节板24上的柱销26连接的第二凸轮导轨22大小不同时，多个下角度调节板24之间不等间距。调整好所需间距后，解除柱销26与第二凸轮导轨22之间的连接。

参照图2、图3和图6，传动机构包括第三步进电机28、齿轮29、齿条30，第三步进电机28的输出端与齿轮29连接，齿轮29啮合连接齿条30。

参照图5和图6，剪切刀12设置于原料辊轴3与夹持辊轴4之间，下角度调节板24的前端固定有夹持板31用以夹持带材38，上角度成型板17置于下角度成型板25的上方，齿条30固定于下角度调节板24上，且下角度调节板24沿齿条30的长度方向运行。调节好上下角度成型板的角度后，通过齿轮齿条带动下角度调节板24及下角度成型板25运动，同时，下角度调节板24前端的夹持板31一同运动。

为了使上角度成型板17在上下往复运作过程中不发生偏离，在上角度调节板16的下方设有定位柱32，定位柱32插入固定架33上的柱孔中并能沿柱孔上下移动(参照图9)。

参照图1和图10，转轴19的外端连接有手柄34，手柄34置于框体1外，转轴19上固定有固定盘35，框体1与转轴19连接处设有固定螺母36，固定盘35通过固定螺母36固定。每次需要成型不同间距要求的波纹时，可通过手柄34调整需成型波纹的间距，调整好后通过固定螺母36进行固定。

为了保证剪切带材38时，带材38受力影响剪切过程，在支撑台2上设置支撑辊轴37，支撑辊轴37设置于原料辊轴3与剪切刀12之间(参照图5和图9)。

本发明的工作原理如下：

①根据压电波纹悬臂梁所需要成型的角度，调节好上下角度成型机构；

②将胶水盒的插片插在下方的插片孔中，使胶水与夹持辊轴的下辊轴不接触；

③将铜带材放于原料辊轴3上，铜带材的前端固定在夹持板上，第三步进电机带动齿轮齿条运动，带动下角度成型板运动，当前端的下角度成型板运动至上角度成型板下方的工位时，第三步进电机停止运动，第二步进电机带动凸轮运动，通过伸缩件下压上角度成型板，使上角度成型板下方的铜带材形成第一个波纹，如此重复；

④铜带材的波纹成型好后，通过剪切机构将铜带材剪断，成型的波纹铜带材留于下角度成型板上暂不取下；

⑤第三步进电机驱动齿轮齿条回到原位；

⑥将胶水盒的插片插在上方的插片孔中，使胶水槽中的胶水与夹持辊轴的下辊轴接触，对压电带材进行涂胶；

⑦打开夹持板，放入柔性压电带材，具体放入方法与铜带材相同，此时夹持板上夹持的压电带材位于已成型铜带材的上面，关闭夹持板；

⑧第三步进电机带动齿轮齿条工作，前端的下角度成型板运动至上角度成型板下方的工位时，第三步进电机停止运动，第二步进电机启动，上角度成型板下压，使压电带材形成第一个波纹，如此重复，压电带材压成波纹状。由于柔性压电带材涂有胶水，可与已经成型好的铜带材直接进行粘合；

⑨通过剪切机构剪断压电带材，取出粘合好的压电波纹悬臂梁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。