[发明专利]夹心式纵振换能器装配在线监测及施加预紧力方法及装置

摘要

本发明公开了一种夹心式纵振换能器装配在线监测及施加预紧力方法及装置，其变幅杆圆锥过渡段上开设螺旋结构的螺旋槽，所述换能器由四片压电陶瓷片、四片电极片、后端盖和连接螺栓组成，相邻两片压电陶瓷片的极化方向相反、正负性相同，电极片两两相连，正与正接、负与负接，形成180度对称分布的两对电极；两对电极片对称均匀分布在模具的上端的两个壁槽内，模具下方通过带有螺纹的压片将变幅杆的法兰与模具相连，两对电极片分别与阻抗分析仪的两个接线夹相连，计算机分别与阻抗分析仪和机械手臂相连，机械手臂的外端设置有力矩扳手。本发明形成一个闭环，数据不断生成、采集、处理、传输，从而不断优化各项参数、指令及动作，达到压制换能器的目标。

主权项

1.一种夹心式纵振换能器装配在线监测及施加预紧力方法，包括以下步骤：（1）.组装振动变幅器：将换能器和变幅杆进行一体式设计，将换能器部分和复合变幅杆部分分别进行1/4波长理论设计，并在1/4复合变幅杆圆锥过渡段上开设螺旋结构的螺旋槽，从而使原来的纵振转换为纵扭复合振动；换能器由四片压电陶瓷片、四片电极片、后端盖和连接螺栓组成，通过连接螺栓将换能器与复合变幅杆连接起来，形成一体式螺旋结构纵‑扭复合超声振动变幅器；（2）.连接电极：相邻两片纵振压电陶瓷片之间、其中一片纵振压电陶瓷片与后端盖之间均设置有一片电极片，压电陶瓷片均沿厚度方向极化,且相邻两片纵振压电陶瓷片的极化方向相反、正负性相同，电极片两两相连，正极与正极连接、负极与负极连接，形成两对电极且两对电极片成180度对称分布；（3）.安装模具：模具为台阶式筒状结构，在模具的上端侧壁上设置两个成180度的壁槽，两对电极片对称均匀分布在两个壁槽内，与槽壁相接触成180度，模具下方通过带有螺纹的压片将变幅杆的法兰与模具相连，使模具在加扭过程中保持静止，从而使两对电极片在加扭的过程中，保持上下左右对齐；（4）.安装监测部件：两对电极片分别与阻抗分析仪的两个接线夹相连，计算机分别与阻抗分析仪和机械手臂相连，机械手臂的外端设置有力矩扳手；（5）.在线监测：振动变幅器组装后，竖立放置三爪卡盘中，通过夹紧变幅杆而固定整个振动变幅器，且放置过程中需严格保证整个变幅器的垂直度；计算机指令机械手臂运动，通过力矩扳手给振动变幅器的连接螺栓施加扭矩而完成压电陶瓷片的压制，阻抗分析仪采集两对电极的参数，并传输给计算机生成图形；计算机将得到的数据进行图像和数据处理，生成导纳圆图和对数坐标图以及一系列参数，计算机再根据导纳圆图、对数坐标图和上述参数对压电陶瓷片的状态进行分析，将计算出的运动参数传输给机械手臂的控制中心，控制机械手臂做出相应的动作，从而使压电陶瓷片的各种参数趋于完善，使换能器的压制过程自动化、精确化、高效化。