[发明专利]一种应用于3D打印领域的超声波悬浮装置

权利要求书

1.一种应用于3D打印领域的超声波悬浮装置，其特征在于：包括框架、工作台、压电换能器、悬浮支撑机构和悬浮导向装置；

所述的框架为矩形体结构框架，包括四个立柱(2)、横向支架(3)和顶部支架(1)，所述的横向支架(3)为四个侧板围成的矩形支架，所述的四个立柱(2)的顶部固定安装顶部支架(1)，所述的横向支架(3)的四个垂直棱边固定安装在四个立柱(2)的中部；

所述的工作台包括打印工作平台(4)、两个驱动伺服电机(7)和支撑工作平台(5)；所述的打印工作平台(4)下侧设置N个圆柱形凸起，支撑工作平台(5)上侧设置N个圆柱形凹槽，所述的打印工作平台(4)下侧的圆柱形凸起与支撑工作平台(5)上侧的圆柱形凹槽紧密配合；所述的两个驱动伺服电机(7)分别固定在支撑工作平台(5)的两个相邻侧面上，形成X方向电机和Y方向电机，X方向电机和Y方向电机分别用来控制支撑工作平台(5)的微小移动，所述的打印工作平台(4)在支撑工作平台(5)的运动下，通过圆柱形凸起与圆柱形凹槽的相互作用实现打印工作平台(4)的微小移动；所述的支撑工作平台(5)的四个角固定于四个立柱(2)的下部；

所述的悬浮支撑机构有两个，所述的两个悬浮支撑机构沿前后方向并排安装在横向支架(3)内；每个悬浮支撑机构安装一个压电换能器，且一个压电换能器的中心线沿前后方向，另一个压电换能器的中心线沿左右方向，形成两个压电换能器的中心线相互正交的布局形式；

所述的悬浮支撑机构包括支撑台(13)、传动丝杠A(19)、导向杆A(18)、伺服电机A(16)、联轴器(15)和换能器固定装置(8)；所述的支撑台(13)包括支撑板、前挡板(14)、后挡板(20)和电机固定板(17)，所述的支撑板固定在横向支架(3)上，所述的前挡板(14)和后挡板(20)分别固定在支撑板上的前后两端，所述的电机固定板(17)固定于支撑板上的前挡板(14)和后挡板(20)之间，电机固定板(17)和后挡板(20)之间构成悬浮轨迹区间；所述的伺服电机A(16)固定在电机固定挡板上；所述的传动丝杠A(19)的一端通过联轴器(15)与伺服电机A(16)连接、另一端固定在后挡板(20)上；所述的换能器固定装置(8)通过螺纹连接方式与传动丝杠A(19)连接；所述的导向杆A(18)有两根，对称固定安装在传动丝杠A(19)的两侧，并同时穿过换能器固定装置(8)的两个导向孔；所述的换能器固定装置(8)用于固定压电换能器，在伺服电机A(16)传送给传动丝杠A(19)旋转力的作用下，换能器固定装置(8)沿着传动丝杠A(19)在悬浮轨迹区间内做往复运动，从而带动压电换能器在伺服电机A(16)的控制下，按照预先设定的轨迹做往复运动；

所述的压电换能器包括辐射头(24)、变幅杆(26)、绝缘套筒(29)、前盖板(30)、后盖板(27)和预紧力螺栓(28)；

所述的辐射头(24)的外端面为圆形平面、内端面为内凹圆弧面；辐射头(24)的外端与变幅杆(26)的内端通过螺栓连接；变幅杆(26)的外端带有法兰盘(25)；所述的预应力螺栓从外向内依次穿过后盖板(27)和绝缘套筒(29)后与变幅杆(26)外端连接；所述的法兰盘(25)上均布四个轴向通孔；所述的绝缘套筒(29)上嵌套陶瓷电极组件；所述的陶瓷电极组件由四个电极片和四个压电陶瓷片间隔串联组成；所述的压电陶瓷片为圆环体；所述的后盖板(27)与绝缘套筒(29)间隙配合；所述的后盖板(27)与变幅杆(26)紧密配合；所述的前盖板(30)位于后盖板(27)与变幅杆(26)之间，通过螺栓穿过绝缘套筒(29)固定；

所述的悬浮导向装置包括两个悬浮导向组件，所述的两个悬浮导向组件沿左右方向并排安装在在横向支架(3)内，并位于悬浮支撑机构的上方；

所述的悬浮导向组件包括伺服电机B(11)、电机固定件(9)、皮带(21)、转轮(22)、反射端固定板(12)、主动轮(32)、从动轮(31)和导向杆B(10)；

所述的电机固定件(9)固定安装在横向支架(3)上，所述的伺服电机B(11)与电机固定件(9)固定连接、保证传动过程输出动力的稳定性；所述的主动轮(32)安装在横向支架(3)上与伺服电机B(11)的同一侧，所述的从动轮(31)安装在横向支架(3)的另一侧，所述的伺服电机B(11)的输出轴与主动轮(32)连接，所述的转轮(22)固定安装在反射端固定板(12)上，所述的反射端固定板(12)分别通过两根导向杆B(10)固定在横向支架(3)上；所述的反射端固定板(12)用于安装反射端(23)，所述的反向端的反射方向与辐射头(24)的辐射方向相反；所述的转轮(22)位于主动轮(32)与从动轮(31)之间且位于同一条直线上，所述的皮带(21)环绕在主动轮(32)与从动轮(31)上、并同时与转轮(22)摩擦接触；所述的两根导向杆B(10)对称安装在皮带(21)的两侧；所述的反射端固定板(12)在皮带(21)的带动下沿着导向杆B(10)移动。