CN211343852U - 一种带减振机构的近场超声悬浮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及特种材料超声悬浮技术领域，具体公开了一种带减振机构的近场超声悬浮装置，包括超声振子和悬浮板，所述超声振子安装在悬浮板上，悬浮板上设有悬浮板减振机构，悬浮板减振机构上开设有固定螺纹孔，所述超声振子包括拉杆、压帽和超声变幅杆，压帽和超声变幅杆均安装在拉杆上，压帽和超声变幅杆之间设有声反馈压电陶瓷和激振压电陶瓷，声反馈压电陶瓷位于靠近压帽的一侧。该带减振机构的近场超声悬浮装置通过悬浮板减振机构的S型支架可以有效减小悬浮板振动的传导，最大限度减小固定结构对悬浮板固有模态的影响；同时最大限度提升悬浮板减振机构上的紧固螺钉的寿命。

Description

一种带减振机构的近场超声悬浮装置

技术领域

本实用新型涉及特种材料超声悬浮技术领域，具体是一种带减振机构的近场超声悬浮装置。

背景技术

随着超声技术的日渐成熟，超声波逐渐应用在各个领域中。当前，超声波的应用场景较为成熟的领域有超声无损检测、超声加工、旋转超声加工等。其中，超声无损检测主要通过超声波与被检测元件相互作用，就对反射波、散射波等进行特性研究，从而对被检测元件进行宏观缺陷检测、力学性能表征、几何特性测量等，并在特定场合中对元件进行评价；超声加工是通过超声频振动的工具与工件之间进行不间断的锤击作用，使工件表面逐步碎裂的特种加工技术；旋转超声加工是在超声加工的基础上，增加高速旋转，以达到材料的高精度磨削加工效果。

近年来由于超声振动的表面声场相关研究的增多，超声悬浮技术逐步进入我们的视线。超声悬浮是通过超声振子高频振动信号的带动，驱动超声悬浮设备产生高频振动，进而在悬浮设备表面产生一层超声频的近场悬浮力，并实现相应物体的悬浮。其中，超声频振动的超声悬浮设备往往采用直接与工作台固连的方式进行固定，该方式对超声悬浮设备的固有模态影响较大，且对固定所用的紧固螺钉的损耗较严重。因此，采用一种带减振结构的近场超声悬浮装置对超声悬浮的悬浮效果、设备使用寿命均有较大的帮助。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带减振机构的近场超声悬浮装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种带减振机构的近场超声悬浮装置，包括超声振子和悬浮板，所述超声振子安装在悬浮板上，悬浮板上设有悬浮板减振机构，悬浮板减振机构上开设有固定螺纹孔，超声振子作为超声频能量的输出端，对悬浮板进行高频超声振动信号激励；

所述超声振子包括拉杆、压帽和超声变幅杆，压帽和超声变幅杆均安装在拉杆上，压帽和超声变幅杆之间设有声反馈压电陶瓷和激振压电陶瓷，声反馈压电陶瓷位于靠近压帽的一侧；通过拉杆连通压帽和超声变幅杆，实现超声振子的装配；压电陶瓷共计五片，包括一片声反馈压电陶瓷和四片激振压电陶瓷，其中四片激振压电陶瓷用于将高频超声电信号转化为高频超声振动信号，另外一片声反馈压电陶瓷用于声反馈，以确保超声振子工作在最佳状态；超声变幅杆可以将激振压电陶瓷传导的高频振动信号进行放大，输出至悬浮板。

作为本实用新型进一步的方案：所述悬浮板减振机构包括S型支架，悬浮板宽度方向两侧分别固连了5个S型支架。

作为本实用新型进一步的方案：所述S型支架内侧的半径为3mm，S型支架的宽度为20mm，当悬浮板被驱动进行超声频振动时，所述悬浮板减振机构上的S型支架将减缓振动向外传导，保证超声能量集中在悬浮板上，同时最大程度地减小超声悬浮装置上的固定螺纹孔对悬浮板超声模态的影响。

作为本实用新型进一步的方案：所述悬浮板的尺寸为600mm×150mm，悬浮板内部镂空结构的尺寸为500mm×50mm，悬浮板厚度为3mm；悬浮板内部采用镂空结构，用于避免超声能量过多在悬浮板内损耗，使得超声能量可以最大限度传递至悬浮板的末端。

作为本实用新型进一步的方案：所述压帽的直径为28mm，厚度为25mm，且压帽底部开设有1mm×1mm的倒角，声反馈压电陶瓷的直径为25mm，声反馈压电陶瓷上开设有供拉杆穿过的直径为10mm的孔。

作为本实用新型进一步的方案：所述悬浮板上螺纹安装有紧固螺钉，超声振子位于超声变幅杆的一端端面上开设有与紧固螺钉配合的螺纹孔，通过紧固螺钉将超声振子固定在悬浮板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.该带减振机构的近场超声悬浮装置通过悬浮板减振机构的S型支架可以有效减小悬浮板振动的传导，最大限度减小固定结构对悬浮板固有模态的影响；同时最大限度提升悬浮板减振机构上的紧固螺钉的寿命。

2.该带减振机构的近场超声悬浮装置通过超声振子的高频振动信号带动悬浮板进行超声频振动，并在悬浮台表面激发出近场悬浮声场，进而实现规则物体如硅片、毛玻璃等的悬浮。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例。

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中超声振子的组合结构示意图。

图中：1-超声振子，2-悬浮板，3-悬浮板减振机构，4-拉杆，5-压帽，6-声反馈压电陶瓷，7-激振压电陶瓷，8-超声变幅杆，9-固定螺纹孔，10-S型支架，11-紧固螺钉。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种带减振机构的近场超声悬浮装置，包括超声振子1和悬浮板2，所述超声振子1安装在悬浮板2上，悬浮板2上设有悬浮板减振机构3，悬浮板减振机构3上开设有固定螺纹孔9，超声振子1作为超声频能量的输出端，对悬浮板2进行高频超声振动信号激励；

所述超声振子1包括拉杆4、压帽5和超声变幅杆8，压帽5和超声变幅杆8均安装在拉杆4上，压帽5和超声变幅杆8之间设有声反馈压电陶瓷6和激振压电陶瓷7，声反馈压电陶瓷6位于靠近压帽5的一侧；通过拉杆4连通压帽5和超声变幅杆8，实现超声振子1的装配；压电陶瓷共计五片，包括一片声反馈压电陶瓷6和四片激振压电陶瓷7，其中四片激振压电陶瓷7用于将高频超声电信号转化为高频超声振动信号，另外一片声反馈压电陶瓷6用于声反馈，以确保超声振子1工作在最佳状态；超声变幅杆8可以将激振压电陶瓷7传导的高频振动信号进行放大，输出至悬浮板2；优选的，所述超声变幅杆8设计成阶梯状，可以使振幅放大系数达到最大。

具体的，如图1所示，所述悬浮板2的尺寸为600mm×150mm，悬浮板2内部镂空结构的尺寸为500mm×50mm，悬浮板2厚度为3mm；悬浮板2内部采用镂空结构，用于避免超声能量过多在悬浮板2内损耗，使得超声能量可以最大限度传递至悬浮板2的末端。

如图1所示，所述悬浮板减振机构3包括S型支架10，悬浮板2宽度方向两侧分别固连了5个S型支架10。

具体的，所述S型支架10内侧的半径为3mm，S型支架10的宽度为20mm，单侧的S型支架10间隔均匀分布在悬浮板2上；当悬浮板2被驱动进行超声频振动时，所述悬浮板减振机构3上的S型支架10将减缓振动向外传导，保证超声能量集中在悬浮板2上，同时最大程度地减小超声悬浮装置上的固定螺纹孔9对悬浮板2超声模态的影响；悬浮板2和悬浮板减振机构3整体的制造方法是通过先在长板中预先开通S型支架10间所需的间隙，再通过压模成型的方法进行制造；因此上述悬浮板2、S型支架10及其所在的悬浮板减振机构3实际为一整体结构。

具体的，如图2所示，所述压帽5的直径为28mm，厚度为25mm，且压帽5底部开设有1mm×1mm的倒角，声反馈压电陶瓷6的直径为25mm，声反馈压电陶瓷6上开设有供拉杆4穿过的直径为10mm的孔。

本实用新型实施例的工作原理是：工作时，通过安装螺钉使该装置与固定工作台固连，超声振子1内部压电陶瓷可以将高频超声信号转化为高频的机械振动，超声变幅杆8所放大的振动信号驱动悬浮板2进行高频超声振动，在悬浮板2产生波纹状声波辐射，并在悬浮板2表面产生近场超声悬浮声场，该声场可以带动一般物体如硅片、LCD液晶屏、毛玻璃等物体的悬浮。由于悬浮板2与悬浮板减振机构3之间存在S型支架，悬浮板2的高频振动到悬浮板减振机构3上时会有较大的衰减，减少对悬浮台固有模态的影响的同时也减小了超声振动对螺钉孔内固定螺钉的疲劳损耗。

实施例2

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种带减振机构的近场超声悬浮装置，与实施例1不同的是，所述悬浮板2上螺纹安装有紧固螺钉11，超声振子1位于超声变幅杆8的一端端面上开设有与紧固螺钉11配合的螺纹孔，通过紧固螺钉11将超声振子1固定在悬浮板2上。

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

Claims (6)

1.一种带减振机构的近场超声悬浮装置，包括超声振子(1)和悬浮板(2)，其特征在于：

所述超声振子(1)安装在悬浮板(2)上，悬浮板(2)上设有悬浮板减振机构(3)，悬浮板减振机构(3)上开设有固定螺纹孔(9)；

所述超声振子(1)包括拉杆(4)、压帽(5)和超声变幅杆(8)，压帽(5)和超声变幅杆(8)均安装在拉杆(4)上，压帽(5)和超声变幅杆(8)之间设有声反馈压电陶瓷(6)和激振压电陶瓷(7)，声反馈压电陶瓷(6)位于靠近压帽(5)的一侧。

2.根据权利要求1所述的带减振机构的近场超声悬浮装置，其特征在于：

所述悬浮板减振机构(3)包括S型支架(10)，悬浮板(2)宽度方向两侧分别固连了5个S型支架(10)。

3.根据权利要求2所述的带减振机构的近场超声悬浮装置，其特征在于：

所述S型支架(10)内侧的半径为3mm，S型支架(10)的宽度为20mm。

4.根据权利要求1-3任一所述的带减振机构的近场超声悬浮装置，其特征在于：

所述悬浮板(2)的尺寸为600mm×150mm，悬浮板(2)内部镂空结构的尺寸为500mm×50mm，悬浮板(2)厚度为3mm。

5.根据权利要求4所述的带减振机构的近场超声悬浮装置，其特征在于：

所述压帽(5)的直径为28mm，厚度为25mm，且压帽(5)底部开设有1mm×1mm的倒角，声反馈压电陶瓷(6)的直径为25mm，声反馈压电陶瓷(6)上开设有供拉杆(4)穿过的直径为10mm的孔。

6.根据权利要求1所述的带减振机构的近场超声悬浮装置，其特征在于：

所述悬浮板(2)上螺纹安装有紧固螺钉(11)，超声振子(1)位于超声变幅杆(8)的一端端面上开设有与紧固螺钉(11)配合的螺纹孔。

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