基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置及方法，送料装置包含底座、第一至第四弹簧片、第一至第二连接块、压电换能器、顶盘、压电双晶片、第一至第三挡件、以及M+N+P个调节螺栓；工作时，对压电换能器施加正弦激励信号，可以激发出压电换能器的二阶纵振模态，从而诱导出弹簧片的往复弯曲振动，带动顶盘产生水平和垂直方向的运动。放置于顶盘中的物料在料槽中随顶盘向前上方运动。当弹簧片运动到极限位置时，储存在弹簧片中的弹性势能带动顶盘往回运动，此时物料在惯性作用下呈抛物线继续向前运动并下落。在此周期性运动下，实现物料在顶盘中的运输。本发明专利技术结构简单、加工装配容易。工装配容易。工装配容易。

【技术实现步骤摘要】
基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置及方法


[0001]本专利技术涉及压电送料器、物料输送和微颗粒运输领域，尤其涉及一种基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置及方法。

技术介绍

[0002]振动物料输送装置是一种自动包装中常用的送料设备，其功能是形成物料的整列、排序与定向输送，在现代精密半导体器件的测封环节、表面组装技术、微小机械等需要自动化精密输送的生产领域具有重要应用价值。
[0003]振动物料输送装置按照振动激励源可以分为电磁式振动物料输送装置和压电式振动物料输送装置。采用电磁铁作为驱动源的送料装置在生产线上得到了广泛应用，但是这种电磁式振动送料器存在噪声大、能源转换率低、不适合精密物料输送等缺点。随着压电技术的发展，以压电材料作为驱动源的新型驱动器越来越受到研究者关注。
[0004]1977年，日本特殊陶业株式会社科研人员首次提出利用矩形压电陶瓷片作为驱动源的压电式振动送料器。日本研究人员研制的直线型压电振动送料器主要由底座、压电振子、弹簧片、顶板等组成。工作原理是当压电振子受到交变激励信号激励时，由于逆压电效应，弹簧片在压电陶瓷激励下产生往复弯曲变形，诱导顶板产生椭圆运动，从而输送物料。由于采用贴片式压电陶瓷片激励，上述压电振动送料器的振幅较小，输送效果较差。
[0005]目前市面上常见的压电送料装置是在上述压电式振动送料器的基础上加上质量块，通过质量块附加的惯性提高顶盘的振幅，从而提高输送效果。由于贴片式压电振动送料器主要利用的是压电陶瓷的d31效应，而压电陶瓷的d31相比于d33小很多，因此贴片式压电振动送料器的效率低于夹心式压电振动送料器。而质量块的引入对装置的加工装配提出更高要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置及方法。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置，包含底座、第一至第四弹簧片、第一至第二连接块、压电换能器、顶盘、压电双晶片、第一至第三挡件、以及M+N+P个调节螺栓，M、N、P均为大于等于1的自然数；所述压电换能器包含前梁、中梁、后梁、第一压电单元、第二压电单元、第一预紧螺栓和第二预紧螺栓；所述前梁、后梁结构相同，均包含端部、放大部和根部，其中，所述端部、根部均为圆柱体，且端部端面的面积小于根部端面的面积；所述放大部为一端端面形状和端部端面形状相同、另一端端面形状和根部端面形状相同的圆台，且放大部面积较小的一端和端部的一端同轴固连、面积较大的一端和根部的一端同轴固连；所述端部另一端的端面中心沿
其轴线设有贯穿端部、放大部、根部的沉头通孔；所述中梁为横截面和前梁根部端面形状相同的圆柱体，中梁两端端面的中心均设有预紧螺纹盲孔；所述第一压电单元、第二压电单元结构相同，均包含2Q个圆环形压电陶瓷片，Q为大于等于1的自然数；所述2Q个圆环形压电陶瓷片依次层叠，均沿厚度方向极化，且相邻压电陶瓷片极化方向相反；所述第一预紧螺栓从前梁的沉头通孔依次穿过所述前梁、第一压电单元后和所述中梁一端的预紧螺纹盲孔螺纹相连，将前梁、第一压电单元、中梁夹紧使其同轴；所述第二预紧螺栓从后梁的沉头通孔依次穿过所述后梁、第二压电单元后和所述中梁另一端的预紧螺纹盲孔螺纹相连，将后梁、第二压电单元、中梁夹紧使其同轴；所述顶盘为矩形板；所述第一至第四弹簧片均为矩形弹簧片，第一、第二弹簧片结构相同，第三、第三弹簧片结构相同；所述第一、第二弹簧片平行设置，其下端均和所述底座固连，上端分别和所述第一连接块、第二连接块固连；所述第三、第四弹簧片平行设置，其下端分别和所述第一连接块、第二连接块固连，上端分别和所述顶盘的两端固连，使得顶盘水平设置，且第三弹簧片和水平面之间的夹角不等于90
°
；所述压电换能器前梁、后梁的端部分别和所述第一连接块、第二连接块对应固连，且压电换能器的轴线和所述顶盘长度方向上的边平行；所述调节螺栓包含螺帽和螺柱；第一挡件、第二挡件、第三挡件的上表面分别设有M个、N个、P个调节凹槽，所述调节凹槽均为和所述顶盘垂直的条形凹槽，且调节凹槽均设有和所述顶盘垂直的条形通槽，所述调节凹槽的宽度大于所述调节螺栓的螺帽的直径，条形通槽的宽度小于调节螺栓的螺帽的直径且大于调节螺栓螺柱的直径；所述顶盘上表面上设有M+N+P个和所述第一挡件上M个、第二挡件上N个、第三挡件上P个调节凹槽一一对应的定位螺纹盲孔；所述M+N+P个调节螺栓一一对应从M+N+P个调节凹槽中穿过、和所述M+N+P个定位螺纹盲孔一一对应螺纹相连，将第一挡件、第二挡件、第三挡件固定在所述顶盘上，使得第一挡件和第二挡件之间形成送料槽，第一挡件和第三挡件之间形成出料槽，第二挡件和第三挡件之间形成回退槽；所述回退槽和出料槽之间的夹角为锐角；所述压电双晶片一端和所述第三挡件固连，另一端和所述第二挡件相抵，用于在非驱动状态下隔阻送料槽和回退槽使得送料槽和出料槽联通，在驱动状态下隔阻送料槽和出料槽使得送料槽和回退槽联通。
[0008]作为本专利技术基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置进一步的优化方案，所述前梁、中梁、后梁上均周向设有若干用于夹持的键。
[0009]作为本专利技术基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置进一步的优化方案，所述Q取1。
[0010]本专利技术还公开了一种该基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置的工作方法，包
括以下步骤：令送料槽位于第三弹簧片和出料槽之间，如果需要物料由送料槽到出料槽或回退槽运输，对压电换能器的第一、第二压电单元中所有压电陶瓷片均施加预设频率的简谐激励信号，激发出压电换能器的二阶纵振模态；压电换能器通过连接块将振动传递给第三、第四弹簧片，诱导出第三、第四弹簧片的弯曲振动；由于第三和第四弹簧片与水平面的夹角不是90
°
，因此在第三和第四弹簧片的弯曲振动带动下，顶盘产生水平方向和垂直方向的运动，进而带动物料在顶盘中由送料槽到出料槽或回退槽运输；如果需要送料槽和回退槽隔阻，送料槽和出料槽联通，不驱动压电双晶片即可；如果需要送料槽和出料槽隔阻，送料槽和回退槽联通，对压电双晶片输入预设的直流电信号，使得压电双晶片弯曲即可。
[0011]本专利技术还公开了另一种基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置，包含底座、第一至第四弹簧片、第一至第二连接块、压电换能器、顶盘、压电双晶片、第一至第三挡件、以及M+N+P个调节螺栓，M、N、P均为大于等于1的自然数；所述压电换能器包含梁体、第一压电单元和第二压电单元；所述梁体包含振动部、第一扩大部、第二扩大部、第一端部和第二端部，其中，所述第一端部、第二端部结构相同，均为圆柱体；所述振动部为横截面直径大于第一端部横截面直径的圆柱体；所述第一扩大部、第二扩大部结构相同，均为圆台，且面积较小一端端面的直径等于第一端部横截面的直径，面积较大一端端面的直径等于振动部横截面的直径；所述第一扩大部面积较小的一端和所述第一端部的一端同轴固连，面接较大的一端和振动部的一端同轴固连；所述第二扩大部面积较小的一端和所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置，其特征在于，包含底座、第一至第四弹簧片、第一至第二连接块、压电换能器、顶盘、压电双晶片、第一至第三挡件、以及M+N+P个调节螺栓，M、N、P均为大于等于1的自然数；所述压电换能器包含前梁、中梁、后梁、第一压电单元、第二压电单元、第一预紧螺栓和第二预紧螺栓；所述前梁、后梁结构相同，均包含端部、放大部和根部，其中，所述端部、根部均为圆柱体，且端部端面的面积小于根部端面的面积；所述放大部为一端端面形状和端部端面形状相同、另一端端面形状和根部端面形状相同的圆台，且放大部面积较小的一端和端部的一端同轴固连、面积较大的一端和根部的一端同轴固连；所述端部另一端的端面中心沿其轴线设有贯穿端部、放大部、根部的沉头通孔；所述中梁为横截面和前梁根部端面形状相同的圆柱体，中梁两端端面的中心均设有预紧螺纹盲孔；所述第一压电单元、第二压电单元结构相同，均包含2Q个圆环形压电陶瓷片，Q为大于等于1的自然数；所述2Q个圆环形压电陶瓷片依次层叠，均沿厚度方向极化，且相邻压电陶瓷片极化方向相反；所述第一预紧螺栓从前梁的沉头通孔依次穿过所述前梁、第一压电单元后和所述中梁一端的预紧螺纹盲孔螺纹相连，将前梁、第一压电单元、中梁夹紧使其同轴；所述第二预紧螺栓从后梁的沉头通孔依次穿过所述后梁、第二压电单元后和所述中梁另一端的预紧螺纹盲孔螺纹相连，将后梁、第二压电单元、中梁夹紧使其同轴；所述顶盘为矩形板；所述第一至第四弹簧片均为矩形弹簧片，第一、第二弹簧片结构相同，第三、第三弹簧片结构相同；所述第一、第二弹簧片平行设置，其下端均和所述底座固连，上端分别和所述第一连接块、第二连接块固连；所述第三、第四弹簧片平行设置，其下端分别和所述第一连接块、第二连接块固连，上端分别和所述顶盘的两端固连，使得顶盘水平设置，且第三弹簧片和水平面之间的夹角不等于90
°
；所述压电换能器前梁、后梁的端部分别和所述第一连接块、第二连接块对应固连，且压电换能器的轴线和所述顶盘长度方向上的边平行；所述调节螺栓包含螺帽和螺柱；第一挡件、第二挡件、第三挡件的上表面分别设有M个、N个、P个调节凹槽，所述调节凹槽均为和所述顶盘垂直的条形凹槽，且调节凹槽均设有和所述顶盘垂直的条形通槽，所述调节凹槽的宽度大于所述调节螺栓的螺帽的直径，条形通槽的宽度小于调节螺栓的螺帽的直径且大于调节螺栓螺柱的直径；所述顶盘上表面上设有M+N+P个和所述第一挡件上M个、第二挡件上N个、第三挡件上P个调节凹槽一一对应的定位螺纹盲孔；所述M+N+P个调节螺栓一一对应从M+N+P个调节凹槽中穿过、和所述M+N+P个定位螺纹盲孔一一对应螺纹相连，将第一挡件、第二挡件、第三挡件固定在所述顶盘上，使得第一挡件和第二挡件之间形成送料槽，第一挡件和第三挡件之间形成出料槽，第二挡件和第三挡
件之间形成回退槽；所述回退槽和出料槽之间的夹角为锐角；所述压电双晶片一端和所述第三挡件固连，另一端和所述第二挡件相抵，用于在非驱动状态下隔阻送料槽和回退槽使得送料槽和出料槽联通，在驱动状态下隔阻送料槽和出料槽使得送料槽和回退槽联通。2.根据权利要求1所述的基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置，其特征在于，所述前梁、中梁、后梁上均周向设有若干用于夹持的键。3.根据权利要求1所述的基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置，其特征在于，所述Q取1。4.根据权利要求1所述的基于压电换能器惯性驱动的直线送料装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：令送料槽位于第三弹簧片和出料槽之间，如果需要物料由送料槽到出料槽或回退槽运输，对压电换能器的第一、第二压电单元中所有压电陶瓷均施加预设频率的简谐激励信号，激发出压电换能器的二阶纵振模态；压电换能器通过连接块将振动传递给第三、第四弹簧片，诱导出第三、第四弹簧片的弯曲振动；由于第三和第四弹簧片与水平面的夹角不是90
°
，因此在第三和第四弹簧片的弯曲振动带动下，顶盘产生水平方向和垂直方向的运动，进而带动物料在顶盘中由送料槽到出料槽或回退槽运输；如果需要送料槽和回退槽隔阻，送料槽和出料槽联通，不驱动压电双晶片即可；如果需要送料槽和出料槽隔阻，送料槽和回退槽联通，对压电双晶片输入预设的直流电信号，使得压电双晶片弯曲即可。5.基于压电换能器惯性驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，娄旭，王鑫，李赛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：