阅读说明：本技术 一种超声振动给料器 (Ultrasonic vibration feeder ) 是由 李志荣 郭建东 陈记牢 王利博 廖庆华 郄伟 尹瑞峰 于 2019-04-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超声振动给料器。该超声振动给料器包括：超声波发生器和给料主体；超声波发生器与给料主体电连接；超声波发生器用于为给料主体施加超声频率的交流电压；给料主体包括弹性体头部、弹性体中部、弹性体尾部、第一组压电陶瓷片、第二组压电陶瓷片、第三组压电陶瓷片和工作面；弹性体头部的第一端与工作面固定连接,第二端通过第一组压电陶瓷片与弹性体中部的第一端固定连接；弹性体中部的第二端依次通过第二组压电陶瓷片和第三组压电陶瓷片与弹性体尾部的第一端固定连接。本发明能够降低振动和噪声,提高在处理颗粒或粉状物料时,给料量的精确度。(The invention discloses an ultrasonic vibration feeder. The ultrasonic vibration feeder includes: an ultrasonic generator and a feed body; the ultrasonic generator is electrically connected with the feeding main body; the ultrasonic generator is used for applying an alternating voltage with ultrasonic frequency to the feeding body; the feeding main body comprises an elastomer head, an elastomer middle part, an elastomer tail part, a first group of piezoelectric ceramic pieces, a second group of piezoelectric ceramic pieces, a third group of piezoelectric ceramic pieces and a working surface; the first end of the head of the elastic body is fixedly connected with the working surface, and the second end of the head of the elastic body is fixedly connected with the first end of the middle part of the elastic body through the first group of piezoelectric ceramic plates; the second end of the middle part of the elastic body is fixedly connected with the first end of the tail part of the elastic body through the second group of piezoelectric ceramic pieces and the third group of piezoelectric ceramic pieces in sequence. The invention can reduce vibration and noise and improve the accuracy of feeding quantity when processing granular or powdery materials.)

一种超声振动给料器

技术领域

本发明涉及振动给料器技术领域，特别是涉及一种超声振动给料器。

背景技术

振动给料器是将物料从贮料设备均匀或定量的供给到受料设备中，其广泛应用于冶金、矿山、化工、粮食、机械等行业。目前，通常采用的振动给料器是电磁式振动给料器，电磁式振动给料器工作在音频范围内，因此振动大、噪声高，并且体积较大，尤其是在处理颗粒或粉状物料时，给料量的精确度有限。

发明内容

基于此，有必要提供一种超声振动给料器，以降低振动和噪声，提高在处理颗粒或粉状物料时，给料量的精确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超声振动给料器，包括：超声波发生器和给料主体；所述超声波发生器与所述给料主体电连接；所述超声波发生器用于为所述给料主体施加超声频率的交流电压；

所述给料主体包括弹性体头部、弹性体中部、弹性体尾部、第一组压电陶瓷片、第二组压电陶瓷片、第三组压电陶瓷片和工作面；所述弹性体头部的第一端与所述工作面固定连接，第二端通过所述第一组压电陶瓷片与所述弹性体中部的第一端固定连接；所述弹性体中部的第二端依次通过所述第二组压电陶瓷片和所述第三组压电陶瓷片与所述弹性体尾部的第一端固定连接。

可选的，所述弹性体头部的第二端与所述第一组压电陶瓷片的上极面固定连接；所述弹性体中部的第一端与所述第一组压电陶瓷片的下极面固定连接。

可选的，所述第一组压电陶瓷片的上极面的极性为正极。

可选的，所述弹性体中部的第二端与所述第二组压电陶瓷片的上极面固定连接；所述第二组压电陶瓷片的下极面与所述第三组压电陶瓷片的上极面固定连接；所述第三组压电陶瓷片的下极面与所述弹性体尾部的第一端固定连接。

可选的，所述第二组压电陶瓷片的上极面包括第一分区和第二分区；所述第一分区和所述第二分区通过第一分区线进行划分；所述第一分区的极性为正极，所述第二分区的极性为负极；

所述第三组压电陶瓷片的上极面包括第三分区和第四分区；所述第三分区和所述第四分区通过第二分区线进行划分；所述第三分区的极性为正极，所述第四分区的极性为负极；

所述第一分区线与所述第二分区线的夹角为90°。

可选的，所述超声波发生器为所述第一组压电陶瓷片施加第一超声频率的交流电压时，所述第一组压电陶瓷片产生一阶纵振模态；所述超声波发生器为所述第二组压电陶瓷片施加第二超声频率的交流电压时，所述第二组压电陶瓷片产生二阶弯振模态b；所述超声波发生器为所述第三组压电陶瓷片施加第三超声频率的交流电压时，所述第三组压电陶瓷片产生二阶弯振模态a。

可选的，所述第一超声频率、所述第二超声频率和所述第三超声频率的大小相同。

可选的，所述弹性体头部、所述弹性体中部和所述弹性体尾部的材料均为金属。

可选的，所述弹性体头部、所述弹性体中部和所述弹性体尾部的材料均为铜。

可选的，所述弹性体头部的材料为铜，所述弹性体中部和所述弹性体尾部的材料均为钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种超声振动给料器。该超声振动给料器包括：超声波发生器和给料主体；超声波发生器与给料主体电连接；超声波发生器用于为给料主体施加超声频率的交流电压；给料主体包括弹性体头部、弹性体中部、弹性体尾部、第一组压电陶瓷片、第二组压电陶瓷片、第三组压电陶瓷片和工作面；弹性体头部的第一端与工作面固定连接，第二端通过第一组压电陶瓷片与弹性体中部的第一端固定连接；弹性体中部的第二端依次通过第二组压电陶瓷片和第三组压电陶瓷片与弹性体尾部的第一端固定连接。本发明避免了现有的电磁式振动给料器工作在音频范围内，振动大、噪声高，并且体积较大，在处理颗粒或粉状物料时，给料量的精确度有限的缺点，该超声振动给料器工作频率为超声频率范围，无噪声，而且振幅是微米级的，几乎感觉不到振动，能够降低振动和噪声，提高在处理颗粒或粉状物料时，给料量的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例超声振动给料器的给料主体的结构示意图；

图2为本发明实施例给料主体、第一组压电陶瓷片、第二组压电陶瓷片和第三组压电陶瓷片在坐标轴中的结构示意图；

图3为本发明实施例二阶弯振模态a、二阶弯振模态b和一阶纵振模态c的模态示意图；

图4为本发明实施例二阶弯振模态a和一阶纵振模态c模态复合下的工件运输图；

图5为本发明实施例二阶弯振模态b和一阶纵振模态c模态复合下的工件运输图；

图6为本发明实施例超声振动给料器用于自动生产线上的工作状态图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例的超声振动给料器，包括：超声波发生器和给料主体；所述超声波发生器与所述给料主体电连接；所述超声波发生器用于为所述给料主体施加超声频率的交流电压。所述给料主体可看做为一个兰杰文振子。

图1为本发明实施例超声振动给料器的给料主体的结构示意图。参见图1，所述给料主体包括弹性体头部1、弹性体中部2、弹性体尾部3、第一组压电陶瓷片4、第二组压电陶瓷片5、第三组压电陶瓷片6和工作面7；所述弹性体头部1的第一端与所述工作面7固定连接，第二端通过所述第一组压电陶瓷片4与所述弹性体中部2的第一端固定连接；所述弹性体中部2的第二端依次通过所述第二组压电陶瓷片5和所述第三组压电陶瓷片6与所述弹性体尾部3的第一端固定连接。所述弹性体头部1、所述弹性体中部2、所述弹性体尾部3的作用是传递并放大压电陶瓷片所产生的形变，使得工作面7具有较大的位移或振幅。

本实施例中，所述弹性体头部1、所述弹性体中部2、所述弹性体尾部3、所述第一组压电陶瓷片4、所述第二组压电陶瓷片5、所述第三组压电陶瓷片6和所述工作面7通过螺栓8紧固在一起。

本实施例中，所述弹性体头部1的第二端与所述第一组压电陶瓷片4的上极面固定连接；所述弹性体中部2的第一端与所述第一组压电陶瓷片4的下极面固定连接。所述第一组压电陶瓷片4的上极面的极性为正极。

本实施例中，所述弹性体中部2的第二端与所述第二组压电陶瓷片5的上极面固定连接；所述第二组压电陶瓷片5的下极面与所述第三组压电陶瓷片6的上极面固定连接；所述第三组压电陶瓷片6的下极面与所述弹性体尾部3的第一端固定连接。

本实施例中，所述第二组压电陶瓷片5的上极面包括第一分区和第二分区；所述第一分区和所述第二分区通过第一分区线进行划分；所述第一分区的极性为正极，所述第二分区的极性为负极。

所述第三组压电陶瓷片6的上极面包括第三分区和第四分区；所述第三分区和所述第四分区通过第二分区线进行划分；所述第三分区的极性为正极，所述第四分区的极性为负极。

所述第一分区线与所述第二分区线的夹角为90°。

为了更好的表示三组压电陶瓷片的分区和极化方向，通过坐标系来表示，图2为本发明实施例给料主体、第一组压电陶瓷片、第二组压电陶瓷片和第三组压电陶瓷片在坐标轴中的结构示意图。其中图2中的(a)部分表示给料主体在坐标轴中的结构示意图，图2中的(b)部分表示第一组压电陶瓷片在坐标轴中的结构示意图，图2中的(c)部分表示第二组压电陶瓷片在坐标轴中的结构示意图，图2中的(d)部分表示第三组压电陶瓷片在坐标轴中的结构示意图。

本实施例中，所述超声波发生器为所述第一组压电陶瓷片4施加第一超声频率的交流电压时，所述第一组压电陶瓷片4产生一阶纵振模态c；所述超声波发生器为所述第二组压电陶瓷片5施加第二超声频率的交流电压时，所述第二组压电陶瓷片5产生二阶弯振模态b；所述超声波发生器为所述第三组压电陶瓷片6施加第三超声频率的交流电压时，所述第三组压电陶瓷片6产生二阶弯振模态a。所述第一超声频率、所述第二超声频率和所述第三超声频率的大小相同，相同的超声频率作为超声振动给料器的工作频率。为了得到最佳的激振效果同时，所述第二组压电陶瓷片5和所述第三组压电陶瓷片6要置于二阶弯振振型的波峰或波谷平面处，所述第一组压电陶瓷片4要置于一阶纵振振型的节面处。二阶弯振模态a、二阶弯振模态b和一阶纵振模态c如图3所示。其中图3中的(a)部分表示二阶弯振模态a的模态示意图，图3中的(b)部分表示二阶弯振模态b的模态示意图，图3中的(c)部分表示一阶纵振模态c的模态示意图。

作为一种可选的实施方式，所述弹性体头部1、所述弹性体中部2和所述弹性体尾部3的材料均为金属。

作为一种可选的实施方式，所述弹性体头部1、所述弹性体中部2和所述弹性体尾部3的材料均为铜。

作为一种可选的实施方式，所述弹性体头部1的材料为铜，所述弹性体中部2和所述弹性体尾部3的材料均为钢。

下面对上述超声振动给料器的工作原理进行介绍。

当超声波发生器在第三组压电陶瓷片6和第一组压电陶瓷片4上同时施加超声频率(即模态频率或工作频率)相同、相位差为90°的激励电压时，就同时激发出二阶弯振模态a和一阶纵振模态c，如图3所示，这两个模态合成，就会在振动给料器的工作面7上形成椭圆运动，驱使工件(即被输送物料)沿y方向运动，实现了工件的输送(或给料)，如图4所示。同理，当在第二组压电陶瓷片5和第一组压电陶瓷片4上同时施加超声频率相同、相位差为90°的激励电压时，能实现工件沿x方向的输送(或给料)，如图5所示。因此，该超声振动给料器可以实现双向给料。

下面提供了超声振动给料器在实际应用中的一个应用实例。如图6所示，超声振动给料器可以理解为是应用在自动生产线上的。给料器将工件输送到传送带上，再由传送带将工件输送到下一个工位。

本实施例的超声振动给料器不仅能用于块状物料(如机械零件等)，也可以用于颗粒状和粉末状物料。本实施例中的给料器主题的结构，具有结构简单紧凑、响应快、控制性能好、不产生磁场也不受磁场干扰、低噪声运行等一系列优点，因而在各行各业有着广阔的应用前景。例如，若用于颗粒或粉末状物料的给料，由于给料器具有响应快、控制性能好的特点，可以实现精确给料。因此，使用若干台该种给料器，可以实现精确配料，在化工、医药等领域很有应用价值。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。