[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

说明书

本发明公开了一种贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置及方法，包含压电换能器、料盘和底座；压电换能器包含金属基体以及第一至第四驱动单元；第一至第四驱动单元一一对应设置在压电换能器振动部的四个侧面上，均包含第一至第五压电陶瓷片；工作时，分别激励出换能器的一阶纵振模态和一阶扭振模态使其叠加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，使得物料在料盘中实现旋转并从料盘的物料出口输出。本发明结构简单，加工装配容易、驱动效果好。

技术领域

本发明涉及压电送料器、物料输送和微颗粒运输领域，尤其涉及一种贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置及方法。

背景技术

振动物料输送装置是一种常用的送料设备，其可以实现物料的单向定向输送，在现代的自动化生产、微小零件加工、半导体封测等领域具有重要应用价值。

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。

按照物料输送方式，压电振动物料输送装置可以分为直线型和旋转型。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直线型压电式振动送料器。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。后来在上述基础上，日本研究人员开发出了工作原理相同的旋转型物料输送装置。同样是采用压电陶瓷片作为驱动源，激励出弹簧片的往复弯曲变形，从而诱导顶盘的水平和垂直振动分量。在水平和垂直振动分量下，可以运输物料。但是上述旋转型物料输送装置由于结构固定、弹簧片角度无法调节，因此只能实现物料的单向运输。而且由于料盘的垂直分量和水平分量无法调整，因此只能输送单一种类的物料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置，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。

作为本发明一种贴片式压电驱动的纵扭复合型旋转送料装置进一步的优化方案，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。