CN108747345A - 一种用于医用换能器的装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于医用换能器的装配装置。装配装置的控制器根据压电片上的电荷量控制液压机的轴向运动，实现自动给换能器施加预紧力的目的。同时，控制器根据压电片上的电荷增量控制电动机运动，电动机通过传动机构带动蜗杆运动，蜗杆带动涡轮做圆周直线运动，从而带动磁性扳手做圆周直线运动，将换能器预紧螺栓旋入螺纹孔至预设位置。可见，本发明提供的装配装置能够极大地节省人力资源，提高生产效率，降低生产成本。进一步地，本发明提供的装配装置，液压机给换能器施加的预紧力的大小及预紧螺栓施加的预紧力均由压电片产生的电荷量控制，能够有效避免盲目施加力导致压电片破损的情况出现，进一步提高了夹心式换能器的成品率。

Description

一种用于医用换能器的装配装置

技术领域

本发明涉及换能器装配领域，特别是涉及一种用于医用换能器的装配装置。

背景技术

换能器是声能和电能互换的重要部件，其具有大功率、效率高、高声强等特点，广泛运用于工业、农业、医疗、军事等行业。尤其是在医用领域，换能器性能关乎整台超声仪器的性能，而换能器的装配好坏很大程度上决定了换能器的性能好坏，目前大尺寸换能器的装配方法主要有人工装配和机械装配。人工装配过程步骤繁琐，效率低下，且装配成本较高。现有的机械装配机构为液压马达和油缸搭配使用的立式装配机，装配机结构复杂，装配成本高，装配效率低。

因此，如何提供一种低成本、高效率的换能器装配装置，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于医用换能器的装配装置，不仅结构简单，便于操作，而且能够自动给夹心式换能器施加设定预紧力，并能够自动将换能器的预紧螺栓旋合到换能器的螺纹孔中，从而极大地节省人力资源，提高生产效率，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于医用换能器的装配装置，所述装配装置用于装配夹心式换能器，所述夹心式换能器包括：换能器后盖板、换能器压电片、换能器电极片、换能器前盖板和换能器预紧螺栓，所述换能器前盖板设置有与所述换能器预紧螺栓匹配的螺纹孔；所述装配装置包括：基座、换能器夹具、电压信号传感器、定位板、反作用力压板、液压机、电动机、传动机构、蜗杆、涡轮、磁性扳手、转动轴和分别与所述液压机、所述电动机和所述电压信号传感器连接的控制器，其中，

所述换能器夹具设置在所述基座上，所述换能器夹具用于夹持所述夹心式换能器，所述电压信号传感器固设于所述换能器夹具的内壁上，所述电压信号传感器上设置有电压采集槽，其中，所述夹心式换能器的所述换能器后盖板、所述换能器压电片和所述换能器前盖板依次设置在所述换能器夹具中，相邻的所述换能器压电片之间设置有所述换能器电极片，且所述换能器电极片设置在所述电压采集槽中；

所述液压机对应所述换能器后盖板固设于所述基座上；所述定位板与所述换能器前盖板对应设置，且所述定位板上设置有与所述换能器前盖板的外锥面的锥度匹配的锥形孔；所述反作用力压板对应所述定位板固设于所述基座上，所述反作用力压板对应所述锥形孔设置有通孔，所述换能器预紧螺栓能够穿过所述通孔；

所述电动机与所述传动机构连接，所述传动机构与所述蜗杆连接，且所述蜗杆的轴线平行于所述基座的下底面，所述电动机通过所述传动机构带动所述蜗杆运动；所述涡轮通过固定键固定在所述转动轴上，且所述转动轴的轴线与所述蜗杆的轴线在同一水平面，靠近所述反作用力压板的所述转动轴的一端设置有用于夹持所述换能器预紧螺栓的所述磁性扳手，所述涡轮与所述蜗杆啮合连接；

所述控制器用于

获取液压机启动信号和所述电压信号传感器采集的所述换能器电极片的电压信号，并根据所述液压机启动信号控制所述液压机的活塞推动所述液压机的端盖轴向运动以给所述换能器后盖板施加轴向预紧力，并当所述换能器电极片的电压信号达到第一设定阈值时，发出液压机停止指令及电动机启动指令，所述液压机停止指令用于控制所述液压机的活塞停止轴向运动，所述电动机启动指令用于控制所述电动机运动以带动所述磁性扳手将所述换能器预紧螺栓旋入所述螺纹孔至预设位置，所述预设位置为所述换能器电极片的电压信号达到第二设定阈值时所述换能器预紧螺栓在所述螺纹孔中的位置。

可选的，所述换能器夹具包括上定位座、下定位座、铰链和固定销，其中，

所述上定位座上设置有分别与所述换能器后盖板和所述换能器前盖板匹配的弧形凹槽，所述下定位座上设置有分别与所述换能器后盖板和所述换能器前盖板匹配的弧形凹槽，且所述下定位座的内侧壁上固设有所述电压信号传感器，所述上定位座与所述下定位座通过所述铰链活动连接，在所述上定位座和所述下定位座上且与所述铰链对应的一端处均设置有与所述固定销匹配的固定孔，所述固定销穿设在所述上定位座和所述下定位座的固定孔中以便通过所述上定位座和所述下定位座夹持所述夹心式换能器。

可选的，所述装配装置还包括固设在所述基座上的滑块，其中，所述换能器夹具和所述定位板均与所述滑块活动连接，所述换能器夹具的下表面和所述定位板的下表面可沿所述滑块的上表面水平移动。

可选的，所述传动机构具体包括：传动带、大带轮和固定键，其中，

所述电动机与所述传动带连接，所述传动带套设在所述大带轮上，所述大带轮通过所述固定键固定在所述蜗杆的一端。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

首先，本发明提供的装配装置，控制器获取液压机的启动信号和电压信号传感器采集的换能器电极片的实时电压信号，当换能器电极片的实时电压信号达到第一设定阈值时，说明换能器压电片上的电荷量已经达到设定值，控制器控制液压机的活塞停止轴向运动且使液压机继续保持压力，实现自动给夹心式换能器施加设定预紧力的目的，能够极大地节省人力资源，提高生产效率，降低生产成本。

同时，控制器发出电动机启动指令控制电机运动，电动机通过传动机构带动蜗杆运动，蜗杆带动与其啮合连接的涡轮做圆周直线运动，涡轮带动夹持有换能器预紧螺栓的磁性扳手做圆周直线运动，从而将换能器预紧螺栓旋入螺纹孔至预设位置。当电压信号传感器检测的换能器电极片的电压信号达到第二设定阈值时，说明预紧螺栓提供的预紧力已经达到设定值，此时控制器控制电动机停止转动。可见，本发明提供的装配装置能够自动将换能器的预紧螺栓旋合到换能器的螺纹孔中，进一步节省了人力资源，提高了生产效率，降低了生产成本。

进一步地，本发明提供的装配装置不仅结构简单，便于操作，液压机给换能器施加的预紧力的大小及预紧螺栓施加的预紧力均由压电片产生的电荷量控制，能够有效避免盲目施加力导致压电片破损的情况出现，进一步提高了夹心式换能器的成品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的用于装配夹心式换能器的装配装置的结构示意图；

图2为夹心式换能器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电压信号传感器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的换能器夹具的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的滑块与定位板的连接示意图；

图6为本发明实施例提供的蜗轮蜗杆传动示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于医用换能器的装配装置，不仅结构简单，便于操作，而且能够自动给夹心式换能器施加设定预紧力，并能够自动将换能器的预紧螺栓旋合到换能器的螺纹孔中，从而极大地节省人力资源，提高生产效率，降低生产成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的用于装配夹心式换能器的装配装置的结构示意图。图2为夹心式换能器的结构示意图。如图1和图2所示，一种用于医用换能器的装配装置，所述装配装置用于装配夹心式换能器1，其中，所述夹心式换能器1包括：换能器后盖板101、换能器压电片102、换能器电极片103、换能器前盖板104和换能器预紧螺栓105，所述换能器前盖板104设置有与所述换能器预紧螺栓105匹配的螺纹孔。所述装配装置包括：基座2、换能器夹具3、电压信号传感器4、定位板5、反作用力压板6、液压机7、电动机8、传动机构9、蜗杆10、涡轮11、磁性扳手12、转动轴13和分别与所述液压机7、所述电动机8和所述电压信号传感器4连接的控制器14、第一支板15、第二支板16、第二螺钉17、第二螺栓18和滑块19，其中，

所述换能器夹具3设置在所述基座2上，所述换能器夹具3用于夹持所述夹心式换能器1。图3为本发明实施例提供的电压信号传感器的结构示意图。如图3所示，所述电压信号传感器4上设置有电压采集槽41和螺栓孔42。所述电压信号传感器4固设于所述换能器夹具3的内壁上。所述夹心式换能器的所述换能器后盖板101、所述换能器压电片102和所述换能器前盖板104依次设置在所述换能器夹具3中，相邻的所述换能器压电片102之间设置有所述换能器电极片103，且所述换能器电极片103设置在所述电压采集槽41中。

所述液压机7通过第一螺栓74对应所述换能器后盖板101固设于所述基座2上；所述定位板5与所述换能器前盖板104对应设置，且所述定位板5上设置有与所述换能器前盖板104的外锥面的锥度匹配的锥形孔，两锥面角度互补，使换能器前盖板104的锥面和定位板5中心处的锥形孔的锥面能紧密贴合。所述反作用力压板6对应所述定位板5垂直固设于所述基座2上，所述反作用力压板6对应所述锥形孔设置有通孔，所述换能器预紧螺栓105能够穿过所述通孔。

所述电动机8与所述传动机构9连接，所述传动机构9与所述蜗杆10连接，且所述蜗杆10的轴线平行于所述基座2的下底面，所述电动机8通过所述传动机构9带动所述蜗杆10运动；所述涡轮11通过固定键固定在所述转动轴13上，且所述转动轴13的轴线与所述蜗杆10的轴线在同一水平面，靠近所述反作用力压板6的所述转动轴17的一端设置有用于夹持所述换能器预紧螺栓105的所述磁性扳手12，所述涡轮11与所述蜗杆10啮合连接。本实施例中，第一支板15和第二支板16垂直固设在基座2的上端面。

所述控制器14用于获取液压机启动信号和所述电压信号传感器4采集的所述换能器电极片103的电压信号，并根据所述液压机启动信号控制所述液压机7的活塞71推动所述液压机的端盖72轴向运动以给所述换能器后盖板101施加轴向预紧力。其中，液压机的端盖72通过第一螺钉固定在液压机的活塞71上。

同时，控制器14还用于当所述换能器电极片103的电压信号达到第一设定阈值时，发出液压机停止指令及电动机启动指令，所述液压机停止指令用于控制所述液压机7的活塞71停止轴向运动，所述电动机启动指令用于控制所述电动机8运动以带动所述磁性扳手12将所述换能器预紧螺栓105旋入所述螺纹孔至预设位置，所述预设位置为所述换能器电极片103的电压信号达到第二设定阈值时所述换能器预紧螺栓105在所述螺纹孔中的位置。

图4为本发明实施例提供的换能器夹具的结构示意图。如图4所示，所述换能器夹具3包括上定位座31、下定位座32、铰链33、固定销34、第三螺栓35和第四螺栓36，其中，

所述上定位座31上设置有分别与所述换能器后盖板11和所述换能器前盖板104匹配的弧形凹槽，所述下定位座32上设置有分别与所述换能器后盖板101和所述换能器前盖板104匹配的弧形凹槽，且所述下定位座32的内侧壁上固设有所述电压信号传感器4，所述上定位座31与所述下定位座32通过所述铰链33活动连接，在所述上定位座31和所述下定位座32上且与所述铰链33对应的一端处均设置有与所述固定销34匹配的固定孔，所述固定销34穿设在所述上定位座31和所述下定位座32的固定孔中以便通过所述上定位座31和所述下定位座32夹持所述夹心式换能器1。可见，本发明的换能器夹具夹持的是换能器的各个组成部分，装配过程中换能器夹具夹持整个换能器，能够保证换能器各部件的同轴度。

图5为本发明实施例提供的滑块与定位板的连接示意图。如图5所示。本发明的滑块包括第一滑块191、第二滑块192、第三滑块193。所述换能器夹具3和所述定位板5均与所述滑块19活动连接，所述换能器夹具3的下表面和所述定位板7的下表面可沿所述滑块19的上表面水平移动。

图6为本发明实施例提供的蜗轮蜗杆传动示意图。如图6所示，控制器14安装在基座2上表面。传动机构9设置在基座2的带轮槽21中，所述传动机构9具体包括：大带轮91、传动带92和固定键，其中，所述电动机8与所述传动带92连接，所述传动带92套设在所述大带轮91上，所述大带轮91通过所述固定键固定在所述蜗杆12的一端。控制器14通过电动机启动指令控制电机8运动，电动机8运动带动传动带92运动，传动带92运动带动大带轮91转动，与大带轮91键连接的蜗杆10做圆周运动，带动涡轮11做圆周直线运动，由于涡轮11与固定有磁性扳手12的转动轴13连接，因此会带动磁性扳手12做圆周直线运动，从而将换能器预紧螺栓105旋入螺纹孔至预设位置，磁性板手12在转动过程中，换能器预紧螺栓105不会松动。

给换能器1施加一定的轴向预紧力有两个用途：(1)防止换能器预紧螺栓15在旋合换能器1组件时，组件出现错位或移动；(2)保证换能器1部件之间无间隙，保障换能器1的使用性能。

液压机1通过液压盖4向换能器5施加一定的轴向预紧力，反作用力压板6通过定位板5给换能器1施加反向作用力。液压机7对换能器1压紧时或磁性扳手12对换能器1进行预紧时，换能器压电片102上聚集正负电荷，分布在换能器电极片103上，换能器电极片103上的电荷通过电压采集槽41采集，并由电压信号传感器4转换并输出给控制器14上，控制器14用于控制液压机7和电动机8的动作。

本发明提供的装配装置的工作过程如下：

打开换能器夹具3的盖板，将换能器前盖板104、换能器电极片103、换能器压电片102、换能器后盖板101按着顺序紧密摆放在换能器夹具3的下定位座上32上，换能器电极片103分别进入到电压采集槽41中，盖上换能器夹具3的盖板，并用固定销34锁紧换能器夹具3。

液压机7向换能器1施加轴向预紧力，该过程包括两个阶段：

第一阶段：按压液压机7的启动按钮，控制器14收到液压机启动信号，液压机的活塞71推动液压盖72水平运动，液压机7的液压盖72顶住换能器1，推动换能器夹具3沿着第一滑块91向第三滑块93水平移动，直到不能运动，此时换能器1的前端盖锥面和定位板5的中心处的锥形孔的锥面贴合。此阶段的过程也可以由手动完成，由人工提前进行定位。液压机可直接进入第二阶段。

第二阶段：液压机7的活塞71推动液压盖72水平运动，液压盖72顶住换能器1施加一定的轴向预紧力，当电压采集槽41采集到换能器压电片102上产生的电荷量为A时，控制器14向液压机7发出液压机停止指令，使液压机7停止轴向运动，并保持当前的压力值。其中，电荷量A由待装配的换能器的尺寸大小决定。

控制器14向液压机7发出液压机停止指令的同时，控制器14向电动机8发出电动机启动指令，电动机8带动蜗杆10转动，蜗杆10带动涡轮11做直线圆周运动，转动轴13带动磁性扳手12做直线圆周运动，预紧螺栓15在磁性扳手12的作用下旋合到换能器1的换能器前端盖104中。当电压采集槽41采集到换能器压电片102上产生的电荷增量为B时，控制器14向电动机8发出电动机停止指令，并向液压机7发出回程指令。电荷增量B由待装配的换能器尺寸大小和频率决定。

最后，取出换能器1，按压电动机8的复位按钮，电动机8逆向反转使磁性扳手12复位。

本实施例中，反作用力压板6的中心圆孔直径比定位板5的中心圆孔的直径大，定位板5中心圆孔比磁性扳手12的最大外圆直径大。换能器夹具3的上定位座31和下定位座32及定位板5可根据待装配的换能器的尺寸进行调整或更换。

可见，本发明提供的液压机和涡轮蜗杆搭配使用的省力卧式装配装置结构简单，相对立式结构而言更便于人工操作，适用于各种尺寸型号的换能器，而且带轮和涡轮的直径越大，力矩越大，越省力。与传统的装配过程相比，不仅简化了装配机的结构，而且缩短了换能器的装配时间，极大的降低了生产成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种用于医用换能器的装配装置，其特征在于，所述装配装置用于装配夹心式换能器，所述夹心式换能器包括：换能器后盖板、换能器压电片、换能器电极片、换能器前盖板和换能器预紧螺栓，所述换能器前盖板设置有与所述换能器预紧螺栓匹配的螺纹孔；所述装配装置包括：基座、换能器夹具、电压信号传感器、定位板、反作用力压板、液压机、电动机、传动机构、蜗杆、涡轮、磁性扳手、转动轴和分别与所述液压机、所述电动机和所述电压信号传感器连接的控制器，其中，

所述换能器夹具设置在所述基座上，所述换能器夹具用于夹持所述夹心式换能器，所述电压信号传感器固设于所述换能器夹具的内壁上，所述电压信号传感器上设置有电压采集槽，其中，所述夹心式换能器的所述换能器后盖板、所述换能器压电片和所述换能器前盖板依次设置在所述换能器夹具中，相邻的所述换能器压电片之间设置有所述换能器电极片，且所述换能器电极片设置在所述电压采集槽中；

所述液压机对应所述换能器后盖板固设于所述基座上；所述定位板与所述换能器前盖板对应设置，且所述定位板上设置有与所述换能器前盖板的外锥面的锥度匹配的锥形孔；所述反作用力压板对应所述定位板固设于所述基座上，所述反作用力压板对应所述锥形孔设置有通孔，所述换能器预紧螺栓能够穿过所述通孔；

所述电动机与所述传动机构连接，所述传动机构与所述蜗杆连接，且所述蜗杆的轴线平行于所述基座的下底面，所述电动机通过所述传动机构带动所述蜗杆运动；所述涡轮通过固定键固定在所述转动轴上，且所述转动轴的轴线与所述蜗杆的轴线在同一水平面，靠近所述反作用力压板的所述转动轴的一端设置有用于夹持所述换能器预紧螺栓的所述磁性扳手，所述涡轮与所述蜗杆啮合连接；

所述控制器用于

获取液压机启动信号和所述电压信号传感器采集的所述换能器电极片的电压信号，并根据所述液压机启动信号控制所述液压机的活塞推动所述液压机的端盖轴向运动以给所述换能器后盖板施加轴向预紧力，并当所述换能器电极片的电压信号达到第一设定阈值时，发出液压机停止指令及电动机启动指令，所述液压机停止指令用于控制所述液压机的活塞停止轴向运动，所述电动机启动指令用于控制所述电动机运动以带动所述磁性扳手将所述换能器预紧螺栓旋入所述螺纹孔至预设位置，所述预设位置为所述换能器电极片的电压信号达到第二设定阈值时所述换能器预紧螺栓在所述螺纹孔中的位置。

2.根据权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述换能器夹具包括上定位座、下定位座、铰链和固定销，其中，

所述上定位座上设置有分别与所述换能器后盖板和所述换能器前盖板匹配的弧形凹槽，所述下定位座上设置有分别与所述换能器后盖板和所述换能器前盖板匹配的弧形凹槽，且所述下定位座的内侧壁上固设有所述电压信号传感器，所述上定位座与所述下定位座通过所述铰链活动连接，在所述上定位座和所述下定位座上且与所述铰链对应的一端处均设置有与所述固定销匹配的固定孔，所述固定销穿设在所述上定位座和所述下定位座的固定孔中以便通过所述上定位座和所述下定位座夹持所述夹心式换能器。

3.根据权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置还包括固设在所述基座上的滑块，其中，所述换能器夹具和所述定位板均与所述滑块活动连接，所述换能器夹具的下表面和所述定位板的下表面可沿所述滑块的上表面水平移动。

4.根据权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述传动机构具体包括：传动带、大带轮和固定键，其中，

所述电动机与所述传动带连接，所述传动带套设在所述大带轮上，所述大带轮通过所述固定键固定在所述蜗杆的一端。