CN103612083A - 压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置 - Google Patents

压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置，包括圆锥滚子轴承，三爪卡盘，压电换能器，测量头，弹簧，压块，法兰，测量支架，转动轴，螺栓，测量架支撑板，轴承端盖，电机支架，电机，小带轮，夹持钳，皮带，大带轮，传动轴，支撑架，夹持气缸，夹持气缸支架，螺母，半圆键和连接元件。本发明实现自动化，可靠性高，高速，高效，方便快捷。

Description

压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置
技术领域
    本发明涉及一种压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置，属于自动装配领域。
背景技术
现今压电换能器广泛用于功率超声产品中。它由压电陶瓷片，电极，前端盖，后端盖，螺柱，螺母组成。
压电换能器现有的装配方法是通过扭矩扳手和液压扳手。这种传统的压电换能器装配方法转换效率很低，易发热，陶瓷片易碎，压电换能器易松开，压电换能器和超声发生器难以匹配等问题。
在国内压电换能器装配机还处在研制阶段，研制中的压电换能器装配机进行质量检测是应用电荷量检测法。根据压电陶瓷受力与产生电荷量的对应关系。因此在检测压电换能器装配质量时需要检测压电换能器电极上电荷量的多少，这就需要将测电夹夹持在压电换能器的电极上，目前，这项工作是由手工操作完成，这与实现压电换能器全自动装配的目标不相符合，因此需要发明一种装置实现压电换能器电极与检测夹头对准和接触。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置。
本发明提出了一种压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置，包括圆锥滚子轴承，三爪卡盘，压电换能器，测量头，弹簧，压块，法兰，第一测量支架，转动轴，第一螺栓，第二螺栓，测量架支撑板，轴承端盖，第三螺栓，第一电机支架，第一电机，第一小带轮，夹持钳，第一皮带，第一大带轮，传动轴，第二皮带，第二大带轮，第四螺栓，第二电机支架，第二小带轮，第二电机，支撑架，夹持气缸，第五螺栓，第六螺栓，夹持气缸支架，第一螺母，第七螺栓，第二测量支架，第一半圆键，第二半圆键，第三半圆键，第二螺母，第四半圆键，第五半圆键，第八螺栓和连接元件。
所述装置支撑板上开有一通孔，通孔内放置圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承下端外圈通过轴承端盖定位，上端内圈通过转动轴定位。轴承端盖通过第二螺栓与支撑板相连。转动轴为阶梯轴，且是空心轴，转动轴的一端与法兰通过第七螺栓连接，另一端通过第四半圆键与第一大带轮连接。法兰通过第八螺栓与三爪卡盘连接，压电换能器置于三爪卡盘之上。第一大带轮与第一小带轮通过第一皮带来传输转矩，第一小带轮通过第三半圆键与第一伺服电机的输出轴相配合。第一伺服电机通过第四螺栓固定在第一伺服电机支架上。第一伺服电机支架与支撑板的下底面通过第三螺栓连接。
传动轴通过转动轴中的通孔，一端与三爪卡盘内的齿轮通过第五半圆键连接，另一端通过第一半圆键与第二大带轮连接。第二大带轮与第二小带轮通过第二皮带来传输转矩，第二小带轮通过第二半圆键与第二伺服电机的输出轴相配合。第二伺服电机通过第四螺栓固定在第二伺服电机支架上。第二伺服电机支架与支撑板的下底面通过第三螺栓连接。
夹持气缸支架通过第六螺栓与支撑板的下底面连接，夹持气缸通过第五螺栓连接夹持气缸支架。夹持气缸上有个夹持杆，夹持杆与夹持钳尾部通过连接元件连接，并使用第二螺母固定。
测量架支撑板与支撑板的上底面通过第一螺栓连接。第一测量支架、第二测量支架通过第一螺母固定在测量架支撑板上底面，且第一测量支架与第二测量支架以压电换能器的中心轴对称。第一测量支架与第二测量支架的开口处分别安有两个测量头，并有压块一端压在开口处的斜坡处，压块的另一端用弹簧抵在第一测量支架上，第一测量支架与第二测量支架的开口方向应安置在压电换能器旋转时压电换能器的铜片的轨迹上。
本发明提出了一种压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置，该方法包括以下步骤：
首先，将压电换能器放入三爪卡盘，夹紧气缸带动夹持钳以夹紧转动轴，从而保持三爪卡盘的位置不变。然后开启第二伺服电机，通过传动轴带动三爪卡盘夹紧。
其次，通过夹紧气缸松开夹持钳，第一伺服电机通过转动轴带动三爪卡盘旋转，旋转过程中压电换能器上铜片的垂直面上垂直边与压块接触，并且使压块在水平方向滑动，因为测量架开口方向为弹性元件，因此在压块水平方向滑动时，测量架开口处会向内收缩，直至测量头与铜片的垂直面接触，plc内的电荷传感器能检测到铜片上的电荷量时，plc发出信号使第一伺服电机停止转动。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：实现自动化，可靠性高，高速，高效，方便快捷。
附图说明
图1是压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置的主视图；
图2是压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置的俯视图；
图3是压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置的下视图；
图4（a）是压电换能器电极与检测夹头未接触时的状态图；
图4（b）是压电换能器电极与检测夹头未接触时的局部状态图；
图5（a）是压电换能器电极与检测夹头接触时的状态图；
图5（b）是压电换能器电极与检测夹头接触时的局部状态图。
图1中圆锥滚子轴承1，三爪卡盘2，压电换能器3，法兰7，第一测量支架8，转动轴9，第一螺栓10，第二螺栓11，测量架支撑板12，轴承端盖13，第三螺栓14，第一电机支架15，第一电机16，第一小带轮17，夹持钳18，第一皮带19，第一大带轮20，传动轴21，第二皮带22，第二大带轮23，第四螺栓24，第二电机支架25，第二小带轮26，第二电机27，支撑架28，夹持气缸29，第五螺栓30，第六螺栓31，夹持气缸支架32，第一螺母33，第七螺栓34，第二测量支架35；图2中测量头4，弹簧5，压块6；图3中第一半圆键36，第二半圆键37，第三半圆键38，第二螺母39
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明提出了一种压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置，包括圆锥滚子轴承1，三爪卡盘2，压电换能器3，测量头4，弹簧5，压块6，法兰7，第一测量支架8，转动轴9，第一螺栓10，第二螺栓11，测量架支撑板12，轴承端盖13，第三螺栓14，第一电机支架15，第一电机16，第一小带轮17，夹持钳18，第一皮带19，第一大带轮20，传动轴21，第二皮带22，第二大带轮23，第四螺栓24，第二电机支架25，第二小带轮26，第二电机27，支撑架28，夹持气缸29，第五螺栓30，第六螺栓31，夹持气缸支架32，第一螺母33，第七螺栓34，第二测量支架35，第一半圆键36，第二半圆键37，第三半圆键38，第二螺母39，第四半圆键，第五半圆键，第八螺栓，连接元件
所述装置支撑板28上开有一通孔，通孔内放置圆锥滚子轴承1，圆锥滚子轴承1下端外圈通过轴承端盖13定位，上端内圈通过转动轴9定位。轴承端盖13通过第二螺栓11与支撑板28相连。转动轴9为阶梯轴，且是空心轴，转动轴9的一端与法兰7通过第七螺栓34连接，另一端通过第四半圆键与第一大带轮20连接。法兰7通过第八螺栓与三爪卡盘2连接，压电换能器3置于三爪卡盘2之上。第一大带轮20与第一小带轮17通过第一皮带19来传输转矩，第一小带轮17通过第三半圆键38与第一伺服电机16的输出轴相配合。第一伺服电机16通过第四螺栓24固定在第一伺服电机支架15上。第一伺服电机支架15与支撑板18的下底面通过第三螺栓14连接。
传动轴21通过转动轴9中的通孔，一端与三爪卡盘2内的齿轮通过第五半圆键连接，另一端通过第一半圆键36与第二大带轮23连接。第二大带轮23与第二小带轮26通过第二皮带22来传输转矩，第二小带轮26通过第二半圆键37与第二伺服电机27的输出轴相配合。第二伺服电机27通过第四螺栓24固定在第二伺服电机支架25上。第二伺服电机支架25与支撑板28的下底面通过第三螺栓14连接。
夹持气缸支架32通过第六螺栓31与支撑板28的下底面连接，夹持气缸29通过第五螺栓30连接夹持气缸支架32。夹持气缸29上有2个夹持杆，夹持杆与夹持钳18尾部通过连接元件连接，并使用第二螺母39固定。
测量架支撑板12与支撑板28的上底面通过第一螺栓10连接。第一测量支架8、第二测量支架35通过第一螺母33固定在测量架支撑板12上底面，且第一测量支架8与第二测量支架35以压电换能器3的中心轴对称。第一测量支架8与第二测量支架35的开口处分别安有两个测量头4，并有压块6一端压在开口处的斜坡处，压块6的另一端用弹簧抵在第一测量支架8上，第一测量支架8与第二测量支架35的开口方向应安置在压电换能器3旋转时压电换能器的铜片的轨迹上。
装配时，根据图4（a）、4（b），首先，将压电换能器3放入三爪卡盘2，夹紧气缸29带动夹持钳18以夹紧转动轴9，从而保持三爪卡盘2的位置不变。然后开启第二伺服电机27，通过传动轴21带动三爪卡盘2夹紧。其次，通过夹紧气缸29松开夹持钳18，第一伺服电机16通过转动轴9带动三爪卡盘2旋转，旋转过程中压电换能器3上铜片的垂直面上垂直边与压块6接触，并且使压块6在水平方向滑动，因为第一测量支架8与第二测量支架35开口方向为弹性元件，因此在压块6水平方向滑动时，第一测量支架8与第二测量支架35开口处会向内收缩，直至测量头4与铜片的垂直面接触，如图5（a）、5（b）所示。plc内的电荷传感器能检测到铜片上的电荷量时，plc发出信号使第一伺服电机16停止转动。

Claims (1)

1. 压电换能器电极与检测夹头对准和接触装置，包括圆锥滚子轴承，三爪卡盘，压电换能器，测量头，弹簧，压块，法兰，第一测量支架，转动轴，第一螺栓，第二螺栓，测量架支撑板，轴承端盖，第三螺栓，第一电机支架，第一电机，第一小带轮，夹持钳，第一皮带，第一大带轮，传动轴，第二皮带，第二大带轮，第四螺栓，第二电机支架，第二小带轮，第二电机，支撑架，夹持气缸，第五螺栓，第六螺栓，夹持气缸支架，第一螺母，第七螺栓，第二测量支架，第一半圆键，第二半圆键，第三半圆键，第二螺母，第四半圆键，第五半圆键，第八螺栓和连接元件；
其特征在于：所述装置支撑板上开有一通孔，通孔内放置圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承下端外圈通过轴承端盖定位，上端内圈通过转动轴定位；轴承端盖通过第二螺栓与支撑板相连；转动轴为阶梯轴，且是空心轴，转动轴的一端与法兰通过第七螺栓连接，另一端通过第四半圆键与第一大带轮连接；法兰通过第八螺栓与三爪卡盘连接，压电换能器置于三爪卡盘之上；第一大带轮与第一小带轮通过第一皮带来传输转矩，第一小带轮通过第三半圆键与第一伺服电机的输出轴相配合；第一伺服电机通过第四螺栓固定在第一伺服电机支架上；第一伺服电机支架与支撑板的下底面通过第三螺栓连接；
传动轴通过转动轴中的通孔，一端与三爪卡盘内的齿轮通过第五半圆键连接，另一端通过第一半圆键与第二大带轮连接；第二大带轮与第二小带轮通过第二皮带来传输转矩，第二小带轮通过第二半圆键与第二伺服电机的输出轴相配合；第二伺服电机通过第四螺栓固定在第二伺服电机支架上；第二伺服电机支架与支撑板的下底面通过第三螺栓连接；
夹持气缸支架通过第六螺栓与支撑板的下底面连接，夹持气缸通过第五螺栓连接夹持气缸支架；夹持气缸上有个夹持杆，夹持杆与夹持钳尾部通过连接元件连接，并使用第二螺母固定；
测量架支撑板与支撑板的上底面通过第一螺栓连接；第一测量支架、第二测量支架通过第一螺母固定在测量架支撑板上底面，且第一测量支架与第二测量支架以压电换能器的中心轴对称；第一测量支架与第二测量支架的开口处分别安有两个测量头，并有压块一端压在开口处的斜坡处，压块的另一端用弹簧抵在第一测量支架上，第一测量支架与第二测量支架的开口方向应安置在压电换能器旋转时压电换能器的铜片的轨迹上。
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