[发明专利]一种贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置及方法

权利要求书

1.一种贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置，其特征在于，包含压电换能器、料盘和底座；

所述压电换能器包含金属基体以及第一至第四驱动单元；

所述金属基体包含振动部和连接部，所述振动部为竖直设置的正四棱柱；所述连接部为下底面形状和振动部上端面形状相同的正四棱柱，连接部的下底面和正四棱柱的上端面对应同轴固连，连接部的上底面面积小于下底面面积；

所述第一至第四驱动单元一一对应设置在所述振动部的四个侧面上，均包含第一至第五压电陶瓷片；所述第五压电陶瓷片设置在其所在驱动单元对应振动部侧面的中心；第一、第二压电陶瓷片等高设置在第五压电陶瓷片上方，第三、第四压电陶瓷片等高设置在第五压电陶瓷片下方，第一、第三压电陶瓷片关于第五压电陶瓷片对称设置，第二、第四压电陶瓷片关于第五压电陶瓷片对称设置；所述第一至第五压电陶瓷片均呈矩形且均沿其厚度方向极化，其中，所述第一、第二压电陶瓷片的极化方向相反，第三、第四压电陶瓷片的极化方向相反，第一、第三压电陶瓷片的极化方向相反；

所述第一至第四驱动单元中第五压电陶瓷片的极化方向均朝内或均朝外；

所述料盘呈圆盘状，其侧壁设有物料出口，下底面中心设有和所述连接部形状相同的凹槽；

所述压电换能器的金属基体的连接部和所述料盘下底面中心的凹槽对应固连，压电换能器的金属基体振动部的下端和所述底座固连。

2.根据权利要求1所述的贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置，其特征在于，所述第一至第四驱动单元中的第一至第五压电陶瓷片均通过环氧树脂胶粘贴金属基体上。

3.根据权利要求1所述的贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置，其特征在于，所述料盘中心设有通孔，所述连接部上端面中心设有螺纹盲孔，所述连接部和料盘通过螺栓螺纹固连。

4.根据权利要求1所述的贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置，其特征在于，所述底座为正方形板，其中心设有和所述振动部下端面相配合的凹槽，且底座凹槽的中心设有通孔；所述振动部下端面的中心设有螺纹盲孔；所述振动部和所述底座通过螺栓螺纹固连。

5.根据权利要求1所述的贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

对第一至第四压电驱动单元的第五压电陶瓷片同时施加简谐激励电压信号U1，对第一至第四压电驱动单元的第一至第四压电陶瓷片同时施加简谐激励电压信号U2，U1、U2频率相同且相位差为0，U1能够激励出换能器的一阶纵振模态，U2能够激励出换能器的一阶扭振模态，纵振和扭振叠加可以激发出换能器的纵扭复合模态，使得料盘产生扭转方向和垂直方向的振动，放置于料盘中的物料在摩擦力作用下产生绕圆盘轴线的平动和垂直方向的运动；当物料运动至顶点时，各个驱动单元中第一弹簧片的弹性势能到达最大值，料盘开始往回运动，物料则由于惯性呈抛物线下落；周期性振动过程中，物料在料盘中实现旋转并从料盘的物料出口输出；

如果需要物料反向旋转，调整U1和U2的相位差为180°即可；

调节U1、U2信号电压大小的比值，能够调节料盘上水平振动和垂直振动的比值，进而调节料盘中物料的振动高度和运输速度。