CN105107704A - 一种无接触式永磁振动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无接触式永磁振动装置，包括水平的底盘、与底盘平行的上盘、位于底盘与上盘间且与底盘平行的下盘、三个位于底盘与上盘之间的板弹簧、固定于底盘上的下盘支架、固定于底盘上的电机、固定于上盘的料盘，下盘下端竖直下盘旋转轴通过轴承活动连接于下盘支架，下盘旋转轴通过联轴器与电机输出轴连接，板弹簧一端固定于底盘，另一端固定于上盘，多个板弹簧均布于底盘同一圆周上，上盘下端面沿同一圆周均布三个永磁体固定套，下盘上端面沿同一圆周均布有三个永磁体固定套，永磁体固定套内有永磁体。本发明可实现不同幅度振动,工作时无机械撞击，噪声小，能耗小，制造成本低，工作效率高，可实现无极调整振动频率。
Description
技术领域
本发明涉及一种无接触式永磁振动装置，适用于各种零件的排序、供料及需要振动的工作场合。
背景技术
振动装置通常用来为杂乱的零件定向排序供料，以方便零件的加工或装配。现有振动装置通常由电磁铁、衔铁、板弹簧、输料槽、底座等组成，其工作原理为交流电压经半波整流后输入到电磁线圈，在交变电流作用下，铁芯与衔铁之间产生高频率的吸、断动作。此类振动装置振动频率与振动幅度小且不可调、噪声大、能耗大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种无接触式永磁振动装置，可以实现不同幅度的振动,工作时无机械撞击，噪声小,能耗小，制造成本低，工作效率高,可以实现无极调整振动频率。
为实现上述目的，本发明的具体方案为：
一种无接触式永磁振动装置，包括水平的底盘、与底盘平行的上盘、位于底盘与上盘之间且与底盘平行的下盘、至少三个位于底盘与上盘之间的板弹簧、固定于底盘上的下盘支架、固定于底盘上的电机、固定于上盘的料盘，在下盘的下端设有竖直的下盘旋转轴，下盘旋转轴通过轴承活动连接于下盘支架，下盘旋转轴通过联轴器与电机的输出轴固定连接，板弹簧的一端固定于底盘，板弹簧的另一端固定于上盘，位于底盘与上盘之间的多个板弹簧均布于底盘的同一圆周上，在上盘的下端面沿同一圆周至少均布有三个永磁体固定套，在下盘的上端面沿同一圆周均布有与上盘的永磁体固定套数量相同的永磁体固定套，下盘的各永磁体固定套分别与上盘的各永磁体固定套对齐，在各永磁体固定套内分别固定有永磁体。
底盘、上盘、下盘皆为圆形盘体，板弹簧沿周向与底盘之间有夹角θ，0°<θ<90°。
在上盘的下端面及下盘的上端面分别沿周向均布有与板弹簧的数量相同的板弹簧固定块，板弹簧固定块的上、下表面皆与底盘平行，在板弹簧固定块的上表面设有接口槽，接口槽与板弹簧固定块的上表面之间的夹角与夹角θ相等，板弹簧的一端固定于底盘的板弹簧固定块的接口槽内，板弹簧的另一端固定于上盘的板弹簧固定块的接口槽内。
在上盘的上端面沿周向至少均布有三根竖直的料盘支柱，料盘固定于料盘支柱上。
为了避免永磁体与磁性材料之间的吸引力，永磁体固定套为硬塑料。
下盘的永磁体与上盘的永磁体之间竖直方向的距离为H，，H为正有理数，S为永磁体的磁极面积，B为永磁体的磁感应强度，F为永磁体间的排斥力。这里S=π(d/2)2，d为永磁体直径，B根据永磁体确定，F=k(m1+m2)g，其中m1为上盘、料盘支柱、料盘的质量之和，m2为料盘内所放零件质量之和，k为系数，一般取2～3。
永磁体为圆柱体，圆柱体的高度h等于圆柱体的直径d，h、d皆为正有理数。
板弹簧为长条形弹性钢板。
在永磁体固定套内设有台阶面，在永磁体的圆周表面设有凸台，永磁体通过凸台固定于永磁体固定套内，凸台的上端与永磁体固定套内的台阶面配合。这里设置凸台及台阶面是为了卡住永磁体，防止永磁体从永磁体固定套内脱落。
轴承为推力球轴承。
本发明利用永磁体同极相斥、异极相吸的特点，把多块圆柱形永磁体均匀分布在圆形上盘的下底面，例如三块圆柱形永磁体即相隔120°分布，上盘通过多个长条形薄片板弹簧支撑，例如若有三个板弹簧，即三个板弹簧相隔120°均匀分布在圆形底盘上，板弹簧沿周向与圆形底盘平面形成一定的夹角θ（0°<θ<90°）。下盘的上表面均匀分布有与上盘的圆柱形永磁体数量相同的圆柱形永磁体，下盘旋转轴与推力球轴承阶梯过盈连接，推力球轴承与下盘支架固定连接，电机输出轴通过联轴器与下盘旋转轴连接，电机与电机支架固定连接，电机支架与底盘固定连接。电机驱动下盘旋转运动，当下盘上表面的永磁体旋转到与上盘下底面的永磁体在竖直方向的投影重叠时，下盘上表面的永磁体与上盘下表面的永磁体相互排斥，排斥力拉动板弹簧弹性变形，产生使上盘竖直向上运动的力与旋转运动的力；当下盘的永磁体与上盘的永磁体交错时，板弹簧弹性变形恢复，如此循环就能使上盘产生竖直方向与旋转方向的振动。在上盘上面安装不同规格的料盘，可以完成零件排序及供料等工作。若通过单片机控制电机的转速，可以使料盘产生不同频率的振动；通过调整上盘永磁体与下盘永磁体之间的距离H，可以使料盘实现不同幅度的振动。
本发明的优点：
1）通过调整电机转速，可以实现无极调整振动频率；
2）通过调整上盘与下盘永磁体之间的距离，可以实现不同幅度的振动；
3）振动装置工作时无机械撞击，噪声小；
4）振动装置能耗小，制造成本低，工作效率高。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为下盘的结构示意图。
图3为上盘的结构示意图。
图4为板弹簧固定块的结构示意图。
图5为永磁体的结构示意图。
图6为永磁体与永磁体固定套配合的结构示意图。
图中：底盘1、板弹簧固定块2、接口槽2-1、上表面2-2、下表面2-3、板弹簧3、电机4、电机固定架5、下盘支架6、联轴器7、推力球轴承8、下盘9、下盘旋转轴9-1、永磁体固定套10、台阶面10-1、永磁体11、凸台11-1、上盘12、料盘支柱13、料盘14。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：参见附图1～附图6，一种新型无接触式永磁振动装置，包括水平的底盘1、与底盘1平行的上盘12、位于底盘1与上盘12之间且与底盘1平行的下盘9、三个位于底盘1与上盘12之间的板弹簧3、固定于底盘1上的下盘支架6、电机4、通过六根沿周向均布于上盘12上端面的竖直的料盘支柱13固定于上盘12的料盘14，在下盘9的下端设有竖直的下盘旋转轴9-1，下盘旋转轴9-1通过型号为51102的推力球轴承8活动连接于下盘支架6，具体安装为下盘旋转轴9-1与推力球轴承8内圈阶梯过盈连接，推力球轴承8外圈与下盘支架6固定连接，下盘旋转轴9-1通过联轴器7与电机4的输出轴固定连接，位于底盘1与上盘12之间的三个板弹簧3均布于底盘1的同一圆周上，在上盘12的下端面沿同一圆周相隔120°分布有三个永磁体固定套10，在下盘9的上端面沿同一圆周（半径为r）上相隔120°分布有三个永磁体固定套10，下盘9的各永磁体固定套10分别与上盘12的各永磁体固定套10对齐，在各永磁体固定套10内分别固定有永磁体11。
底盘1、上盘12、下盘9皆为圆形盘体，板弹簧3沿周向与底盘1之间有夹角θ，0°<θ<90°，本实施例θ=70°。
在上盘12的下端面及下盘9的上端面分别沿周向均布有三个板弹簧固定块2，板弹簧固定块2的上、下表面2-2、2-3皆与底盘1平行，在板弹簧固定块2的上表面2-2设有接口槽2-1，接口槽2-1与板弹簧固定块2的上表面2-2之间的夹角与夹角θ相等，板弹簧3的一端固定于底盘1的板弹簧固定块2的接口槽2-1内，板弹簧3的另一端固定于上盘12的板弹簧固定块2的接口槽2-1内。
永磁体固定套10材料为硬塑料，本实施例为POM。
下盘9的永磁体11与上盘12的永磁体11之间竖直方向的距离为H，由公式计算所得，H为正有理数，S为永磁体的磁极面积，S=π(d/2)2，d为永磁体直径，B为永磁体的磁感应强度，根据永磁体确定，F为永磁体间的排斥力，F=k(m1+m2)g，其中m1为上盘12、料盘支柱13、料盘14的质量之和，m2为料盘14内所放零件质量之和，k为系数，一般取2～3。
永磁体11为圆柱体，圆柱体的高度h等于圆柱体的直径d，本实施例h=d=20mm，通过计算本实施例H=2.5mm。
本实施例板弹簧3为0.5mm厚的长条形弹性钢板，材料为60Si2Mn。
在永磁体固定套10内设有台阶面10-1，在永磁体11的圆周表面设有凸台11-1，永磁体11通过凸台11-1固定于永磁体固定套10内，凸台11-1的上端与永磁体固定套10内的台阶面10-1配合。
在底盘1上设有电机固定架5，电机4固定于电机固定架5上。
工作过程：将零件放入料盘14，电机4驱动下盘9旋转，当下盘9上表面的永磁体11旋转到与上盘12下底面的永磁铁11在竖直方向投影重叠时，下盘9上表面的永磁体11与上盘12下表面的永磁体11相互排斥，排斥力拉动板弹簧3弹性变形，产生使上盘12竖直方向的力F1及旋转运动的力F2；当下盘9的永磁体11与上盘12的永磁体11交错时，排斥力消失，板弹簧3恢复弹性变形，如此循环就能使料盘14产生竖直方向与旋转方向的振动，完成零件定向排序及供料等工作。可以通过单片机STC12C5A60S2对电机4进行PWM无极调速，即可以使料盘14产生不同频率的振动；通过调整上盘12永磁体11与下盘9永磁体11之间的距离H，可以使料盘14实现不同幅度的振动。
当电机4的旋转方向与板弹簧3的倾斜方向相反时，振动效率会更高，因为当下盘9的永磁体11旋转到与上盘12的永磁体11在竖直方向的投影部分重叠时，上盘12永磁体11与下盘9永磁体11之间的排斥力可以推动上盘12旋转运动；当下盘9永磁体11旋转到与上盘12永磁体11完全重叠时，上盘12永磁体11与下盘9永磁体11之间的排斥力可以推动上盘12竖直运动；当下盘9永磁体11旋转离开上盘12永磁体11部分重叠时，上盘12的永磁体11与下盘9的永磁体11之间的排斥力可以推动板弹簧3恢复弹性变形，如此大大提高了振动装置的工作效率。
Claims (10)
1.一种无接触式永磁振动装置，其特征在于：包括水平的底盘、与底盘平行的上盘、位于底盘与上盘之间且与底盘平行的下盘、至少三个位于底盘与上盘之间的板弹簧、固定于底盘上的下盘支架、固定于底盘上的电机、固定于上盘的料盘，在下盘的下端设有竖直的下盘旋转轴，下盘旋转轴通过轴承活动连接于下盘支架，下盘旋转轴通过联轴器与电机的输出轴固定连接，板弹簧的一端固定于底盘，板弹簧的另一端固定于上盘，位于底盘与上盘之间的多个板弹簧均布于底盘的同一圆周上，在上盘的下端面沿同一圆周至少均布有三个永磁体固定套，在下盘的上端面沿同一圆周均布有与上盘的永磁体固定套数量相同的永磁体固定套，下盘的各永磁体固定套分别与上盘的各永磁体固定套对齐，在各永磁体固定套内分别固定有永磁体。
2.根据权利要求1所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：底盘、上盘、下盘皆为圆形盘体，板弹簧沿周向与底盘之间有夹角θ，0°<θ<90°。
3.根据权利要求2所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：在上盘的下端面及下盘的上端面分别沿周向均布有与板弹簧的数量相同的板弹簧固定块，板弹簧固定块的上、下表面皆与底盘平行，在板弹簧固定块的上表面设有接口槽，接口槽与板弹簧固定块的上表面之间的夹角与夹角θ相等，板弹簧的一端固定于底盘的板弹簧固定块的接口槽内，板弹簧的另一端固定于上盘的板弹簧固定块的接口槽内。
4.根据权利要求1或2或3所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：在上盘的上端面沿周向至少均布有三根竖直的料盘支柱，料盘固定于料盘支柱上。
5.根据权利要求1或2或3所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：永磁体固定套为硬塑料。
6.根据权利要求4所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：下盘的永磁体与上盘的永磁体之间竖直方向的距离为H，，H为正有理数，S为永磁体的磁极面积，B为永磁体的磁感应强度，F为永磁体间的排斥力。
7.根据权利要求6所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：永磁体为圆柱体，圆柱体的高度h等于圆柱体的直径d，h、d皆为正有理数。
8.根据权利要求3所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：板弹簧为长条形弹性钢板。
9.根据权利要求7所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：在永磁体固定套内设有台阶面，在永磁体的圆周表面设有凸台，永磁体通过凸台固定于永磁体固定套内，凸台的上端与永磁体固定套内的台阶面配合。
10.根据权利要求1或2或3所述的无接触式永磁振动装置，其特征在于：轴承为推力球轴承。
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