[实用新型]夹心式纵振换能器装配在线监测及施加预紧力装置

说明书

本实用新型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。本实用新型形成一个闭环，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。

技术领域：

本实用新型涉及一种超声振动的测量，特别是涉及一种夹心式纵振换能器装配在线监测及施加预紧力装置。

背景技术：

随着硬脆材料，特别是纳米复相陶瓷和金属基复合材料加工需求日益增多，功率超声加工技术得到广泛的应用。其中换能器是整个超声振动变幅器中的重点，其功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去，所以其自身的加工精度尤为重要。用紧固螺钉连接压电陶瓷片和变幅杆时，须严格计算其预紧力，只有合适的预紧力才能得到合格的、理想的导纳圆图、对数坐标图和谐振频率Fs、动态电抗R1、机械品质因素Qm。现有技术中没有监测预紧力的设备，造成监测不便，降低生产效率和监测精度。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构紧凑、方便拆卸、功效俱佳且满足装配要求的夹心式纵振换能器装配在线监测及施加预紧力装置。

本实用新型的技术方案是：

一种夹心式纵振换能器装配在线监测及施加预紧力装置，包括换能器和变幅杆，所述换能器和变幅杆采用一体式设计，并且分别进行1/4波长理论设计，所述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之间、其中一片压电陶瓷片与后端盖之间均设置有一片电极片，所述压电陶瓷片均沿厚度方向极化,且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；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，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。

各零件中接触面、圆周面进行精磨，达到粗糙度及跳动要求，相邻所述压电陶瓷片纵向极化方向相反，所述电极片均匀分布在所述压电陶瓷片之间。所述压电陶瓷片、电极片及各接触面进行净化处理，保证洁净度要求，所述压片的圆环端面上间隔设置有圆柱孔。

所述机械手臂的操作端保持和换能器的连接螺钉在同一水平面，保证变幅器只受到水平面的扭矩作用。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过对加扭过程产生的图像和数据的不断采集、处理、分析，以理想的图像和参数为标准，不断调整机械手臂的动作，自动寻找每个换能器所需的预紧力，使换能器的压制趋于自动化、精确化、高效化。

2、本实用新型由计算机控制的机械手臂对换能器施加扭矩，与铜电极片相连的阻抗分析仪将换能器在施加扭矩过程中的数据实时的传输到计算机上，计算机对数据进行分析、处理，再实时的控制机械手臂的运动，通过与理想数据作对比，以设定参数为标准，从而控制机械手臂的操作，使整套装置能准确的自动寻找出每个换能器所需的预紧力。

3、本实用新型设计一个带有两个成180度壁槽的圆筒形模具，两对电极片对称均匀分布在两槽内，与槽壁相接触，模具下方与变幅杆相连，变幅杆由三爪卡盘固定，由此可保证两对电极片在加扭的过程中，始终保持上下左右对齐。