CN1827498A - 行波型超声振动精密输送装置 - Google Patents

Abstract

一种行波型超声振动精密输送装置，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；本发明采用长环型压电振子作为激振体，长环型压电振子由长环型金属环和压电陶瓷片构成，长环型压电振子通过弹性元件安装在支承杆上，支承杆安装在底座上，利用长环型压电振子体表面质点椭圆运动轨迹及摩擦力，驱动物料单向运动，实现粉体或块体物料的精密输送；优点在于，输送体没有行波衰减等要求的限制，输送体的材料和长度不受限制，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，给料速度易于调整，并可实现双向输送，压电振子与底座弹性连接，从而使设计简化。

Description

行波型超声振动精密输送装置

技术领域

本发明属于一种物料输送装置，特别涉及一种行波型超声振动精密输送装置。

背景技术

目前，在机械、化工、制药、食品、材料制备等自动加工及装配生产线上，物料或零部件的短距离传输与配送，一直沿用着传统的低频高幅电磁振动输送装置。这种输送装置工作时的噪声较大，配送精度低，不易于实现精确闭环控制，功率体积比小，这些问题一直制约着系统整体高性能指标的实现。

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、块体输送方面进行了大量的研究和应用。人们将行波超声电机动子替换为粉体、块体物料，借助固体表面的微米级超声频域的椭圆振动及对物料的摩擦驱动力驱动粉体、块体向所要求的方向输送，这种技术通常被称为行波型超声驱动输送技术。

行波型超声驱动输送的原理不同于传统的低频高幅振动输送，它具有安静无噪声、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。因此，行波型超声驱动输送技术非常适合于少量或微量粉体物料或小块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，是一项实现物料输送微型化、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14所示，压电陶瓷套装在细管的一端，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15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。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，输送体末端的振幅势必很小，使得输送体末端的输送速度很小，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的复杂化，以及衔接处物料输送速度的匹配等问题。此外，上述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行波型超声振动精密输送装置。

本发明采用长环型压电振子作为激振体，长环型压电振子由长环型金属环和压电陶瓷片构成，长环型压电振子通过弹性元件安装在支承杆上，支承杆安装在底座上，本发明用时间和空间相位分别相差90°、频率20kHz以上的交变电压，在长环型压电振子体内激励出面内弯曲振动行波，利用长环型压电振子体表面质点椭圆运动轨迹及摩擦力，驱动物料单向运动，实现粉体或块体物料的精密输送。

在底座上还装有与支承杆相配合的调整装置，以调整长环型压电振子与支承杆间的预压力。

在长环型压电振子的输送表面上有矩形凸齿、梯形凸齿或三角形的凸齿。

所述的长环型压电振子直梁段的横截面形状为矩形或槽形。

所述的长环型压电振子为一个或沿输送宽度方向并行设置多个。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、压电振子工作时，沿输送方向上各质点的振动频率及振动幅度相同，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，并且可实现双向输送。

3、压电振子与底座弹性连接，通过调整装置调整压电振子与支承杆间的预压力，既实现了对压电振子的支承，又不影响压电振子的工作模态，从而使设计简化。

4、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。

5、输送体没有行波衰减等要求的限制，输送体的材料和长度不受限制。

6、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。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3、图5、图7、图9、图11是本发明长环型压电振子的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图6是图5的左视图；

图8是图7的左视图；

图10是图9的左视图；

图12是图11的左视图；

图13是本发明另一实施方案的结构示意图；

图14是现有行波型超声粉体输送装置的结构示意图；

图15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。

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12所示，本发明采用长环型压电振子作为激振体，长环型压电振子由长环型金属环3和压电陶瓷片12构成，长环型金属环3由上、下两个直梁段和两个圆弧段构成；在长环型金属环3的输送表面可以粘贴摩擦材料，以提高输送效率；在长环型压电振子的上部装有料斗7，料斗7按照设定的参数向长环型压电振子上均匀输出物料；所述的长环型压电振子通过弹性元件1安装在支承杆2上，弹性元件1用橡胶或其他具有弹性的材料制作；支承杆2安装在底座5上，底座5为两个，分别位于长环型压电振子的两侧，以便于装配；在长环型压电振子的上部两侧还装有挡板4，以便于物料的输送，挡板4固定在底座5上；在底座5上还装有与支承杆2相配合的调整装置6，所述的调整装置6是一个内六角螺栓，调整装置6的前端顶在支承杆2上，旋转调整装置6，即可调整长环型压电振子与支承杆2间的预压力；在长环型金属环3的输送表面上有矩形凸齿8、梯形凸齿9或三角形凸齿10，如图6、图8、图10所示，以利于向前输送物料，所述的矩形凸齿8、梯形凸齿9或三角形凸齿10设置在长环型金属环3的一侧，也可以在长环型金属环3的两侧分别设置，在其一侧的凸齿磨损后，使用另一侧的凸齿；所述的长环型金属环3直梁段的横截面形状为矩形或槽形，槽形横截面即是在矩形横截面的两侧分别增加一个长条形挡板11，如图11和图12所示，以利于向前输送物料，两个长条形挡板11之间的凸齿为矩形凸齿8，也可能以采用梯形凸齿9或三角形凸齿10。

实施例2：

如图13所示，其结构如实施例1，不同之处在于，所述的长环型压电振子沿输送宽度方向并行设置二个，也可以沿输送宽度方向并行设置多个，以增大物料输送量。

Claims (5)

1、一种行波型超声振动精密输送装置，其特征在于，它采用长环型压电振子作为激振体，长环型压电振子由长环型金属环和压电陶瓷片构成，长环型压电振子通过弹性元件安装在支承杆上，支承杆安装在底座上。

2、根据权利要求1所述的行波型超声振动精密输送装置，其特征在于，在底座上还装有与支承杆相配合的调整装置。

3、根据权利要求1所述的行波型超声振动精密输送装置，其特征在于，在长环型压电振子的输送表面上有矩形凸齿、梯形凸齿或三角形凸齿。

4、根据权利要求1所述的行波型超声振动精密输送装置，其特征在于，所述的长环型压电振子直梁段的横截面形状为矩形或槽形。

5、根据权利要求1所述的行波型超声振动精密输送装置，其特征在于，所述的长环型压电振子为一个或沿输送宽度方向并行设置多个。

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