CN203602150U - 一种线材输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线材输送装置，包括：外壳（5）；基座（3），内有一导线孔（31），且有与拉夹机构对应且与导线孔相贯的夹线槽（32）；其特征在于，还包括：至少一组拉夹机构，所述拉夹机构采用双作用弯曲压电振子（4）作为动力源，所述双作用弯曲压电振子固定端（41）与基座（3）连接且运动端（44）通过基座上的夹线槽（32）可与线材（1）接触与分离，且在所述固定端（41）与所述运动端（44）之间有压电陶瓷和基板粘接构成的夹紧部（42）和推送部（43），当夹紧部（42）弯曲带动运动端（44）夹紧线材而推送部（43）弯曲带动运动端（44）运动时，运动端会带动线材（1）同步位移，构成一种重量轻、体积小、成本低的线材输送机构。

Description

一种线材输送装置

技术领域

本发明属于机械工程的先进制造领域，涉及一种利用双作用弯曲压电振子构成的新型线材输送装置。

背景技术

线材输送装置作为先进制造设备中的一类功能性装置在三维成形设备、弹簧制作设备、电子线加工设备及焊接设备中广泛使用。目前市场上各类设备中的线材输送装置主要采用步进电机进行驱动。

如图1所示一般设备中的旋转式线材输送机构2由两个滚轮21构成，且滚轮21外周面210上有一沿着其径向凹陷的环状夹持面211，该输送装置2输送线材1时，是将该线材1穿过两个轮21的夹持面211构成的间隙而被夹持，通过滚轮21分别沿着箭头11、12所示方向转动，将线材1持续向与线材轴线平行的箭头101方向或102方向运动。由于采用了步进电机结构，该设备的体积和质量难以减小，成本难以降低。本发明利用压电陶瓷作为驱动力源，发挥其质量轻、体积小、成本低的特点，构成成一种新型的线材输送机构。

发明内容

一种线材输送装置，包括：外壳5；基座3，内有一导线孔31，有与双作用压电振子自由端对应且与导线孔相贯的夹线槽32；其特征在于，还包括：至少一组拉夹机构40，所述拉夹机构40采用双作用弯曲压电振子4作为动力源，所述双作用弯曲压电振子固定端41与基座3连接且运动端44通过基座上的夹线槽32可与线材1接触与分离，且在所述固定端41与所述运动端44之间有压电陶瓷和基板401粘接构成的夹紧部42和推送部43，所述夹紧部42在电压作用下发生弯曲变形，带动所述双作用弯曲压电振子4的运动端44相对于线材1发生沿线材1径向方向为主的运动；所述推送部43在电压作用下发生弯曲变形，带动双作用弯曲压电振子4的运动端44相对于线材1发生沿线材轴向为主的运动，所述拉夹机构通过分、回、夹、拉四个动作循环带动线材沿其轴线方向前进或后退。

输送线材时弯曲压电振子的工作可分为4个阶段：分，是夹紧部42弯曲带动运动端44沿着线材径向方向向外运动，放松线材1；回，是推送部43弯曲带动运动端44沿着线材轴向与线材运动方向相反的方向运动；夹，是夹紧部42反向弯曲，运动端与线材1接触并夹紧线材1；拉，是推送部43弯曲带动运动端44及线材1沿着线材轴向与线材运动方向运动。通过一个周期的运动，线材1在拉夹机构40的带动下沿着线材轴向向设定的运动方向101行进了一个步长，通过运动顺序的调整可实现线材沿着轴线两个方向的定向运动。

为了增加输送线材1的能力，可采用增加弯曲压电振子4数量的方式：一种方法是一组拉夹机构40中包括多个弯曲压电振子4，其中各振子4初始状态相同，且驱动信号相位差为零（即同步驱动）；另一种方法是采用多组拉夹机构40，各组拉夹机构的初始状态可以不同，各组拉夹机构驱动信号相位差可以是任何一固定值。

附图说明

图1是一般线材输送装置输送一线材的侧视图；

图2是本发明的双作用弯曲压电振子结构；其中图2a是一种典型的弯曲压电振子的基本结构用以说明弯曲压电振子的构成，图2b是夹紧部与推送部锐角布置的结构，图2c是夹紧部与推送部钝角布置的结构，图2d是夹紧部与推送部布置在一曲面上的结构；图2e是夹紧部和推送部同时采用双侧布置功能材料的形式形成的拉夹增强型弯曲压电振子，图2f是夹紧部采用单侧布置功能材料而推送部采用双侧布置功能材料的方式，图2g是夹紧部采用双侧布置功能材料推送部采用单侧布置功能材料的方式。

图3是本发明的一个基本实施例。

图4是本发明的一个改进实施例。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施实例对本发明结构及原理做进一步详细描述。

    一种典型的弯曲压电振子如图2a所示，弯曲压电振子由基板401及粘接在其表面的压电陶瓷402和压电陶瓷403构成。基板一端有固定孔该端为固定端41；压电陶瓷402粘接在基板401上构成夹紧部42；压电陶瓷403粘接在结伴401上构成推送部43，推送部42与夹紧部43两平面间夹角404为锐角时构成如图2b所示类型振子，夹角404为钝角时构成如图2c所示类型振子；与固定端41对应的另一端为弯曲压电振子的运动端44，该端可直接与被输送线材接触。在空间要求特别或运动轨迹有特殊要求的情况下，弯曲压电振子可以是一特殊曲面，如图2d所示是夹紧部42与推送部43布置在一曲面形基板401上的情况。当对输送线材的驱动能力有更高的要求时可对弯曲压电振子进行改进：如图2e是增强后的结构，其夹紧部42包括两片与基板401粘接的压电陶瓷402，其推送部43包括两片与基板401粘接的压电陶瓷403；图2f是推送力增加的弯曲压电振子，其推送部43包括两片压电陶瓷403，而夹紧部42可以采用一片压电陶瓷402；图2g是夹紧力增强的弯曲压电振子，其夹紧部42包括两片压电陶瓷402，而推送部可采用一片压电陶瓷403。

参照图3，本发明的线材输送机构由一个将电能转化为机械能的双作用弯曲压电振子4作为驱动力源，弯曲压电振子的固定端41通过螺钉7安装在基座3上，其运动端44可以与穿过导线孔31的线材1接触，形成一组拉夹机构，并安装外壳5，构成线材输送机构。

    工作时，改变作用在弯曲压电振子上的电信号，依次完成4个动作实现线材沿着其轴向向101方向运动：首先是夹紧部42弯曲带动运动端44沿着线材径向方向向外运动，放松线材1；随后是推送部43弯曲带动运动端44沿着线材轴向向线材运动方向相反的方向102运动；之后夹紧部42反向弯曲，运动端44与线材接1触并夹紧线材1；最后是推送部43弯曲带动运动端44及线材1沿着线材轴向向线材运动方向101运动。通过一个周期的运动线材在拉夹机构的带动下沿着线材轴向向设定的运动方向行进了一个步长，通过运动顺序的调整可实现线材沿着轴线向101和102两个方向定向运动。

图4所示结构是本发明结构的一种典型的改进，为了增强驱动能力，该系统采用两个弯曲压电振子4并联安装在基座3上，两弯曲压电振子4的运动端44都可以与线材1接触，形成一组拉夹机构，同时又采用了两组拉夹机构串联工作的方案，即在拉夹机构的基础上增加了一组由两个弯曲压电振子4安装在基座3上所构成的拉夹机构，而且振子都采用了如图2e所示的拉夹增强型弯曲压电振子。

工作时，拉夹机构中的两个弯曲压电振子4同步工作，工作顺序与图3所示基本型的次序相同，另一组拉夹机构中的两个弯曲压电振子8同步工作，工作顺序与拉夹机构相同。使用中如需要较大的输送力则采用拉夹机构和拉夹机构同步工作即驱动信号相位相同的方式，如果需要较高的输送速度则采用拉夹机构与拉夹机构反相工作即驱动信号相位相差180度的方式。

要增强线材输送的能力，可采取多组拉夹机构串联的方式，其构成与图4所示方案类似，可采用2组以上的拉夹机构对线材进行驱动。

Claims (4)

1.一种线材输送装置，包括：外壳（5）；基座（3），内有一导线孔（31），有与双作用压电振子自由端对应且与导线孔相贯的夹线槽（32）；其特征在于，还包括：至少一组拉夹机构（40），所述拉夹机构（40）采用双作用弯曲压电振子（4）作为动力源，所述双作用弯曲压电振子固定端（41）与基座（3）连接且运动端（44）通过基座上的夹线槽（32）可与线材（1）接触与分离，且在所述固定端（41）与所述运动端（44）之间有压电陶瓷和基板（401）粘接构成的夹紧部（42）和推送部（43），所述夹紧部（42）在电压作用下发生弯曲变形，带动所述双作用弯曲压电振子（4）的运动端（44）相对于线材（1）发生沿线材（1）径向方向为主的运动；所述推送部（43）在电压作用下发生弯曲变形，带动双作用弯曲压电振子（4）的运动端（44）相对于线材（1）发生沿线材轴向为主的运动，所述拉夹机构通过动作循环带动线材沿其轴线方向前进或后退。

2.根据权利要求1所述的线材输送装置，其特征在于：所述拉夹机构（40）中包含一个弯曲压电振子（4）或多个并联布置且用同步信号驱动的弯曲压电振子（4）。

3.根据权利要求2所述的线材输送装置，其特征在于：双作用弯曲压电振子的夹紧臂（42）和推送臂（43）布置于平面折弯基板（401）上，所述平面折弯基板（401）的折弯夹角（404）是直角、锐角或钝角，或将夹紧臂（42）与推送臂（43）布置在一个曲面基板（405）上。

4.根据权利要求1所述的线材输送装置，其特征在于：双作用弯曲压电振子（4）的夹紧部（42）和推送部（43）可同时采用单侧布置压电陶瓷的单侧驱动结构或双侧布置压电陶瓷的符合驱动结构，也可以分别采用单驱动结构或复合驱动结构。

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