纵扭推挽式压电振子制造技术

本发明专利技术公开了纵扭推挽式压电振子，包括工具头和预紧机构，该工具头包括一焊头和两分别固设在焊头两端的调幅器；该工具头两端对称设有由内往外依序布置的纵扭夹心式换能器和齿轮转子，且通过预紧机构将纵扭夹心式换能器和齿轮转子装接在工具头；该纵扭夹心式换能器包括一变幅前盖板、N片压电陶瓷片、N片电极和一模态转换后盖板，该变幅前盖板与调幅器接触，该模态转换后盖板和齿轮转子接触，该N片压电陶瓷片和N片电极交错布置且设于变幅前盖板和模态转换后盖板间；该模态转换后盖板外周壁具有回转壁且回转壁上周向均匀分布有多个凹腔。它具有如下优点：实现固结与传动的双重功能，并且分时复用。

【技术实现步骤摘要】
纵扭推挽式压电振子
本专利技术涉及驱动机构，尤其涉及一种纵扭推挽式压电振子。
技术介绍
超声金属固结技术广泛应用于航空航天、生物医疗和智能材料等领域，在制备特殊金属叠层复合材料和纤维复合材料起着关键性的作用。推挽式双换能器与工具焊头组成的压电振动系统称为压电振子，它具有功率大、输出振幅大和工作稳定等优点，是实现金属箔固结的最佳设备。由于在金属固结过程中，压电振子通过夹持机构由步进电机所控制，金属箔材放置在下基板上，下基板由导向机构控制，固结金属箔的压电振子与下基板需要两个电机来控制，并且各为两个系统。在金属固结时，由于压电振子的固结时间与金属基板的移动速度无法达到绝对的同一，存在一定的误差，导致固结时金属箔表面会由于不一致性而产生刮痕或裂纹，无法保证金属箔的固结质量。
技术实现思路
本专利技术提供了纵扭推挽式压电振子，其克服了
技术介绍
中压电振子所存在的不足。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案是：纵扭推挽式压电振子，包括工具头和预紧机构，该工具头包括一焊头和两分别固设在焊头两端的调幅器；该工具头两端对称设有由内往外依序布置的纵扭夹心式换能器和齿轮转子，且通过预紧机构将纵扭夹心式换能器和齿轮转子装接在工具头；该纵扭夹心式换能器包括一变幅前盖板、N片压电陶瓷片、N片电极和一模态转换后盖板，该变幅前盖板与调幅器接触，该模态转换后盖板和齿轮转子接触，该N片压电陶瓷片和N片电极交错布置且设于变幅前盖板和模态转换后盖板间；该模态转换后盖板外周壁具有回转壁且回转壁上周向均匀分布有多个凹腔。一实施例之中：该回转壁为圆柱壁，该凹腔为螺旋槽。一实施例之中：该螺旋槽沿周向展开后与圆柱壁的轴线的夹角为40-50°。一实施例之中：该回转壁为圆柱壁，该凹腔为凹孔。一实施例之中：该预紧机构包括预紧弹簧、固定螺栓和预紧螺母，该固定螺栓一端固接工具头且压电陶瓷片、电极、模态转换后盖板和齿轮转子都滑动套在固定螺栓上，该预紧螺母连接在固定螺栓另一端且预紧弹簧顶抵设于齿轮转子和预紧螺母间。一实施例之中：该焊头横截面为正多边形，该齿轮转子的齿顶圆直径与焊头横截面正多边形的外接圆的直径一致。一实施例之中：该焊头横截面为正多边形，该调幅器和焊头端面面接触并固接。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：模态转换后盖板外周壁周向均匀分布有多个凹腔，换能器在纵振的过程中伴有扭转振动，从而推动齿轮转子旋转，齿轮转子通过齿条与下基板连接，从而带动下基板产生一定位移，以实现固结与传动的双重功能，并且分时复用。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1为本具体实施方式的纵扭推挽式压电振子的结构示意图；图2为本具体实施方式的纵扭推挽式压电振子的分解结构示意图；图3为本具体实施方式的纵扭推挽式压电振子的剖面示意图。标号说明：焊头1，调幅器11、12，变幅前盖板21、22，压电陶瓷片31、32，电极41、42，模态转换后盖板51、52，齿轮转子61、62，预紧弹簧71、72，锁紧螺母81、82，固定螺栓91、92。具体实施方式请查阅图1至图3，纵扭推挽式压电振子，包括工具头和预紧机构，该工具头包括一焊头1和两分别固设在焊头1两端的调幅器11、12；该工具头两端对称设有由内往外依序布置的纵扭夹心式换能器和齿轮转子61、62，且通过预紧机构将纵扭夹心式换能器和齿轮转子61、62装接在工具头；该纵扭夹心式换能器包括一变幅前盖板21、22、N片压电陶瓷片31、32、N片电极41、42和一模态转换后盖板51、52，该变幅前盖板21、22与调幅器11、12接触，该模态转换后盖板51、52和齿轮转子61、62接触，该N片压电陶瓷片31、32和N片电极41、42交错布置且设于变幅前盖板21、22和模态转换后盖板51、52间；该模态转换后盖板51、52为金属杆，金属杆外周壁具有圆柱壁且圆柱壁上周向均匀分布有12个凹腔，该凹腔为螺旋槽511、521，该螺旋槽沿周向展开后与圆柱壁的轴线的夹角为45°。该N为大于2的自然数，该压电陶瓷片31、32如为PZT8型带孔纵振压电陶瓷片，该电极41、42如为铜电极；该焊头横截面为正多边形，且该齿轮转子的齿顶圆直径与焊头横截面正多边形的外接圆的直径一致。该压电振子呈相对焊头轴向对称结构。该焊头在固结过程中与金属箔为面接触。该预紧机构包括预紧弹簧71、72、固定螺栓91、92和预紧螺母81、82，该固定螺栓91、92一端固接工具头的调幅器且压电陶瓷片、电极、模态转换后盖板和齿轮转子都滑动套在固定螺栓上，该预紧螺母连接在固定螺栓另一端且预紧弹簧套接固定螺栓，顶抵设于齿轮转子和预紧螺母间，以通过预紧将纵扭夹心式换能器和齿轮转子61、62装接在工具头。该预紧螺母81、82如六角螺母。当给左右两换能器的压电陶瓷片31、32施加相同激励时，左右两相纵振压电陶瓷片极化方向相反，左侧换能器伸长时右侧换能器则缩短，实现一种推挽式的振动模式。后盖板开有螺旋槽511、521，沿与轴线平行传播的纵波经过模态转换后盖板的作用后，将转换成沿与轴线夹角为45°的螺旋线传播的主应力波，主应力波分解为纵波与扭转波。压电振子在纵振的同时会在后盖板尾部产生一定的扭矩从而带动齿轮转子转动。由于纵振模态与扭转模态同时发生，此时需要在齿轮转子上装有制动机构，当一次固结(焊接)周期结束后松开制动机构带动齿轮转子转动，齿轮转子通过齿条与下基板相连(齿轮转子和齿条啮合，齿条和下基板固接，金属箔设于下基板上)，下基板传动一定位移带动金属箔前/后移动一个固结面，从而完成一个固结周期，以实现固结与传动的双重功能，并且分时复用。另一具体实施方式之中，它与上以具体实施方式不同之处在于：该凹腔为凹孔，共8列沿圆周均匀分布。以上所述，仅为本专利技术较佳实施例而已，故不能依此限定本专利技术实施的范围，即依本专利技术专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本专利技术涵盖的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纵扭推挽式压电振子，其特征在于：包括工具头和预紧机构，该工具头包括一焊头和两分别固设在焊头两端的调幅器；该工具头两端对称设有由内往外依序布置的纵扭夹心式换能器和齿轮转子，且通过预紧机构将纵扭夹心式换能器和齿轮转子装接在工具头；该纵扭夹心式换能器包括一变幅前盖板、N片压电陶瓷片、N片电极和一模态转换后盖板，该变幅前盖板与调幅器接触，该模态转换后盖板和齿轮转子接触，该N片压电陶瓷片和N片电极交错布置且设于变幅前盖板和模态转换后盖板间；该模态转换后盖板外周壁具有回转壁且回转壁上周向均匀分布有多个凹腔。/n

【技术特征摘要】
1.纵扭推挽式压电振子，其特征在于：包括工具头和预紧机构，该工具头包括一焊头和两分别固设在焊头两端的调幅器；该工具头两端对称设有由内往外依序布置的纵扭夹心式换能器和齿轮转子，且通过预紧机构将纵扭夹心式换能器和齿轮转子装接在工具头；该纵扭夹心式换能器包括一变幅前盖板、N片压电陶瓷片、N片电极和一模态转换后盖板，该变幅前盖板与调幅器接触，该模态转换后盖板和齿轮转子接触，该N片压电陶瓷片和N片电极交错布置且设于变幅前盖板和模态转换后盖板间；该模态转换后盖板外周壁具有回转壁且回转壁上周向均匀分布有多个凹腔。


2.根据权利要求1所述的纵扭推挽式压电振子，其特征在于：该回转壁为圆柱壁，该凹腔为螺旋槽。


3.根据权利要求2所述的纵扭推挽式压电振子，其特征在于：该螺旋槽沿周向展开后与圆柱壁的轴线的夹角为40...

【专利技术属性】
技术研发人员：王寅，陈紫嫣，李佳音，范伟，崔长彩，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35