專利名稱：駐波型超聲振動精密給料裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種物料輸送裝置，特別涉及一種駐波型超聲振動精密給料裝置。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)裝備自動化程度的提高，少量或微量粉體物料的精密給料或輸送技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的粉體物料輸送裝置雖然有許多種，但輸送物料的精密度都很低，且給料量大，難以實現(xiàn)高精密度及微量給料的技術(shù)要求。近年來，隨著超聲電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們不斷拓展壓電致動器的應(yīng)用領(lǐng)域，對壓電致動器在粉體輸送方面加以研究和應(yīng)用，將行波超聲電機(jī)動子替換為粉體物料，借助固體表面的微米級超聲頻域的橢圓振動及對粉體的摩擦驅(qū)動力來驅(qū)動粉體顆粒向所要求的方向輸送，這一技術(shù)一般簡稱為行波型超聲粉體輸送技術(shù)。
行波型超聲粉體輸送的原理不同于傳統(tǒng)的低頻高幅振動輸送，它除了兼有超聲電機(jī)運(yùn)行安靜無噪聲、起動停止響應(yīng)快、可直接驅(qū)動、功率密度大、不受磁場影響、結(jié)構(gòu)形式微型化、多樣化等特點外，還因粉體的壓力小而不存在由于磨損導(dǎo)致的使用壽命短等問題。因此，行波型超聲粉體輸送技術(shù)非常適合于少量或微量粉體物料的精密給料或輸送，在化工、制藥、食品、材料制備等工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是一項可實現(xiàn)粉體輸送微型化、自動化、集成化的高新技術(shù)。
現(xiàn)有的行波型超聲粉體輸送裝置由壓電陶瓷和能量耗損系數(shù)較大的細(xì)管構(gòu)成，如圖11所示，壓電陶瓷套裝在細(xì)管的一端，在壓電陶瓷上輸入高頻電壓，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)在能量耗損系數(shù)較大的細(xì)管上產(chǎn)生衰減行波，如圖12所示，這一衰減行波導(dǎo)致細(xì)管內(nèi)壁產(chǎn)生微觀橢圓運(yùn)動，粉體憑借細(xì)管內(nèi)壁的軸向摩擦沿著軸向、以與行波方向B相反的方向A向前輸送。細(xì)管可資選用的振動模態(tài)有三種，分別為徑向?qū)ΨQ伸縮型、相對軸線彎曲型和相對軸線彎扭組合型。上述行波型超聲粉體輸送裝置存在的主要問題是由于行波超聲粉體輸送裝置必須在輸送體上產(chǎn)生行波，以及質(zhì)點的橢圓形運(yùn)動軌跡，因此，有限長輸送體的波動傳播形式成為設(shè)計的難點。單相的簡諧驅(qū)動電壓，通常只能激發(fā)輸送體的駐波振動，只有在能量耗損系數(shù)較大的材料上，才能產(chǎn)生衰減的行波，而行波衰減的范圍是有限的，這就使得輸送體的長度受到限制，既不能過長，也不能過短，過短時，行波的效果較差，過長時，輸送體末端的振幅過小，導(dǎo)致輸送速度過小，從而限制了物料輸送的長度。若采用多個輸送體銜接的方式加大輸送長度，又勢必導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，以及銜接處物料輸送速度的匹配等問題。如果選用其他類似直線行波超聲電機(jī)定子的振動模式，又將增加設(shè)計難度和兩相驅(qū)動電路的成本。此外，行波型超聲粉體輸送裝置的輸送體上質(zhì)點的振幅很不均勻，使得粉體物料的輸送速度在輸送長度上分配不均勻，從而降低了輸送或給料的精密度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置的輸送體受行波衰減要求限制、物料的輸送速度在輸送長度上分配不均勻等問題，提供一種輸送體上各質(zhì)點振幅一致、輸送體材料和長度不受限制、物料的輸送速度均勻一致的駐波型超聲振動精密給料裝置。
本實用新型采用朗之萬壓電振子作為激振體，朗之萬壓電振子固定在底座上，其特殊之處是，在朗之萬壓電振子上裝有物料輸送體，所述的物料輸送體傾斜設(shè)置，利用朗之萬壓電振子使物料輸送體做駐波型微米級超聲頻振動，物料憑借重力的分力，在超聲振動的物料輸送體內(nèi)向下滑動，實現(xiàn)微量、精密輸送或給料的目的。
所述的物料輸送體的橫截面形狀為槽形或圓管形。
所述的朗之萬壓電振子的壓電陶瓷環(huán)為兩個或多個。
所述的朗之萬壓電振子為一個或沿輸送方向并行設(shè)置多個。
所述的朗之萬壓電振子通過轉(zhuǎn)動支架與底座相連接，以便于調(diào)整物料輸送體的傾斜角度。
所述的朗之萬壓電振子傾斜或者垂直設(shè)置。
所述的朗之萬壓電振子的中部或者端部與底座固定在一起。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1、物料輸送體安裝在朗之萬壓電振子的端部，當(dāng)朗之萬壓電振子產(chǎn)生縱向伸縮振動時，物料輸送體即隨之做駐波型微米級超聲頻振動，且各質(zhì)點的振動頻率及振動幅度相同，物料憑借重力的分力，在超聲振動的輸送體內(nèi)向下滑動，以重力驅(qū)動的原理向前輸送，而且，駐波型超聲振動輸送體上的質(zhì)點只做往復(fù)直線運(yùn)動而無需按橢圓軌跡運(yùn)動，同時，不存在行波衰減的問題，因而，在整個輸送長度上，輸送速度均勻一致，提高了輸送或給料的精密度。
2、給料速度易于調(diào)整，調(diào)節(jié)激勵的頻率或電壓幅值即可精確的控制物料的輸送速度，此外，還可以通過調(diào)節(jié)輸送體的傾斜角度，實現(xiàn)對物料流量的宏觀粗調(diào)。
3、應(yīng)用范圍寬，對粉體物料、大顆粒塊狀散體物料都可以進(jìn)行精確的輸送或給料，尤其適合于少量或微量散體物料的精密輸送或給料，并易于實現(xiàn)輸送系統(tǒng)的微型化、自動化、集成化。
4、輸送體沒有行波型超聲輸送裝置的振動模態(tài)及行波衰減等要求的限制，輸送體的材料和長度不受限制。
5、結(jié)構(gòu)形式多樣化，且易于設(shè)計，便于與其他工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備相銜接。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3、圖4、圖5和圖6、圖7、圖8、圖9是本實用新型其他實施方案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實用新型壓電振子的激振及一階縱向振動振型示意圖；圖11是現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置輸送管中行波衰減曲線的示意圖。
具體實施方式
實施例1如圖1和圖2所示，本實用新型采用朗之萬壓電振子作為激振體，所述的朗之萬壓電振子是超聲振動技術(shù)領(lǐng)域中的常用元件，它由壓電陶瓷環(huán)6和金屬彈性體7構(gòu)成；本實施例采用一個朗之萬壓電振子，朗之萬壓電振子上的壓電陶瓷環(huán)6為兩個，并用螺栓4、螺母2和彈性墊片3將壓電陶瓷環(huán)6與金屬彈性體7固定在一起；兩個壓電陶瓷環(huán)6通過銅片5與驅(qū)動電路相連接，驅(qū)動電路的電壓頻率為20kHz～100kHz，為現(xiàn)有常用驅(qū)動電路；所述的朗之萬壓電振子通過銅片5固定在底座1上，銅片5安裝在兩個壓電陶瓷環(huán)6之間，使朗之萬壓電振子的中部與底座1固定在一起，該振子的振動模態(tài)為兩端自由的桿件的一階縱向伸縮振動，如圖10所示；在銅片5的上面和下面均裝有絕緣片9，也可以在銅片5的上面和下面涂上絕緣漆，使銅片5與底座1絕緣；在朗之萬壓電振子上裝有物料輸送體8，物料輸送體8的橫截面形狀為槽形，所述的物料輸送體8粘接在朗之萬壓電振子的上端，并在物料輸送體8與朗之萬壓電振子的相互接觸處涂上絕緣漆，使兩者絕緣；所述的物料輸送體8和朗之萬壓電振子傾斜設(shè)置，即物料輸送體8與朗之萬壓電振子的中心線相互垂直，物料輸送體8相對于水平方向按一定角度傾斜設(shè)置，該傾斜角度根據(jù)具體物料的物理特性、輸送或給料的速度確定；利用朗之萬壓電振子使物料輸送體8做駐波型微米級超聲頻振動，物料憑借重力的分力，在超聲振動的物料輸送體8內(nèi)向下滑動，從而實現(xiàn)微量、精密輸送或給料的目的。
實施例2如圖3所示，其結(jié)構(gòu)如實施例1，不同之處在于，物料輸送體10的橫截面形狀為圓管形，即物料輸送體10為管狀體，以便于在封閉的狀態(tài)下輸送物料；物料輸送體10也可以采用橫截面為其他形狀的管子，如矩形或橢圓形等等；在本實施例中，朗之萬壓電振子的壓電陶瓷環(huán)6為四個，比采用兩個壓電陶瓷環(huán)6提供的功率更大些，壓電陶瓷環(huán)6用螺栓4、螺母2和彈性墊片3固定在兩個金屬彈性體7之間，并位于銅片5的兩邊，該振子的振動模態(tài)與實施例1中振子的振動模態(tài)相同，為兩端自由的桿件的一階縱向伸縮振動。
實施例3如圖4所示，其結(jié)構(gòu)如實施例1，不同之處在于，所述的朗之萬壓電振子為沿輸送方向并行設(shè)置三個，實際使用時，也可以設(shè)置二個、四個或更多個，根據(jù)物料輸送的距離來確定。
實施例4如圖5和圖6所示，其結(jié)構(gòu)如實施例1，不同之處在于，朗之萬壓電振子通過轉(zhuǎn)動支架15與底座11相連接，所述的轉(zhuǎn)動支架15與銅片5固定在一起，在轉(zhuǎn)動支架15的兩側(cè)分別有一個回轉(zhuǎn)軸14，回轉(zhuǎn)軸14通過軸承13安裝在底座11上，以便于調(diào)整朗之萬壓電振子及物料輸送體8的傾斜角度；在轉(zhuǎn)動支架15的一個回轉(zhuǎn)軸14上裝有一個指針12，在與指針12對應(yīng)處的底座11上裝有角度盤16，轉(zhuǎn)動支架15以回轉(zhuǎn)軸14為中心轉(zhuǎn)動時，指針12就會在角度盤16上指示相應(yīng)的數(shù)值，顯示出物料輸送體8與水平方向的夾角，便于人們了解、掌握或記錄物料輸送體8的傾斜角度，對物料輸送體8的傾斜角度進(jìn)行微調(diào)，在實際應(yīng)用時，物料輸送體8的傾斜角度根據(jù)具體物料的物理特性及輸送速度的要求，預(yù)先做好調(diào)整，工作過程中一般處于鎖緊狀態(tài)不再即時調(diào)節(jié)。
實施例5如圖7所示，其結(jié)構(gòu)如實施例1，不同之處在于，所述的朗之萬壓電振子的端部與底座1固定在一起，該振子的振動模態(tài)為一端固定，另一端自由的桿件的一階縱向伸縮振動，同樣使物料輸送體8做駐波型微米級超聲頻振動，實現(xiàn)微量、精密輸送或給料的目的。
實施例6如圖8所示，其結(jié)構(gòu)如實施例1，不同之處在于，所述的朗之萬壓電振子垂直設(shè)置，物料輸送體8通過三角形支架17固定在朗之萬壓電振子的上端，在此狀態(tài)下，朗之萬壓電振子與物料輸送體8的中心線雖然不垂直，但同樣能使物料輸送體8做駐波型微米級超聲頻振動，實現(xiàn)微量、精密輸送或給料的目的。
實施例7如圖9所示，其結(jié)構(gòu)如實施例6，不同之處在于，所述的朗之萬壓電振子的端部與底座1固定在一起，該振子的振動模態(tài)為一端固定，另一端自由的桿件的一階縱向伸縮振動，可使物料輸送體8做駐波型微米級超聲頻振動，實現(xiàn)微量、精密輸送或給料的目的。
權(quán)利要求1.一種駐波型超聲振動精密給料裝置，它采用朗之萬壓電振子作為激振體，朗之萬壓電振子固定在底座上，其特征在于，在朗之萬壓電振子上裝有物料輸送體，所述的物料輸送體傾斜設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲振動精密給料裝置，其特征在于，所述的物料輸送體的橫截面形狀為槽形或圓管形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲振動精密給料裝置，其特征在于，所述的朗之萬壓電振子的壓電陶瓷環(huán)為兩個或多個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲振動精密給料裝置，其特征在于，所述的朗之萬壓電振子為一個或沿輸送方向并行設(shè)置多個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲振動精密給料裝置，其特征在于，所述的朗之萬壓電振子通過轉(zhuǎn)動支架與底座相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲振動精密給料裝置，其特征在于，所述的朗之萬壓電振子傾斜或者垂直設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲振動精密給料裝置，其特征在于，所述的朗之萬壓電振子的中部或者端部與底座固定在一起。
專利摘要一種駐波型超聲振動精密給料裝置，解決了現(xiàn)有行波型超聲粉體輸送裝置的輸送體受行波衰減要求限制、物料的輸送速度在輸送長度上分配不均勻等問題；本實用新型采用朗之萬壓電振子作為激振體，朗之萬壓電振子固定在底座上，其特殊之處是，在朗之萬壓電振子上裝有物料輸送體，所述的物料輸送體傾斜設(shè)置，利用朗之萬壓電振子使物料輸送體做駐波型微米級超聲頻振動，物料憑借重力的分力，在超聲振動的物料輸送體內(nèi)向下滑動，實現(xiàn)微量、精密輸送或給料的目的；優(yōu)點在于，駐波型超聲振動輸送體上的質(zhì)點只做往復(fù)直線運(yùn)動，不存在行波衰減的問題，因而，輸送體的材料和長度不受限制，且在整個輸送長度上，輸送速度均勻一致，提高了輸送或給料的精密度。
文檔編號B65G27/10GK2693714SQ20042003133
公開日2005年4月20日 申請日期2004年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月24日
發(fā)明者何勍, 王宏祥 申請人:遼寧工學(xué)院