[實用新型]一種超大寬度的超聲波裁刀

有效

• 申請號: 201320150732.X
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN203171689U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 袁承斌;花榮強;隋宏艷
• 申請（專利權）人: 上海驕成機電設備有限公司
• 主分類號: B26D1/06
• 分類號: B26D1/06
• 代理公司: 上海藍迪專利事務所 31215
• 代理人: 王騮

技術領域

本實用新型涉及切割刀具技術領域，具體地說是一種用于裁切輪胎的超大寬度的超聲波裁刀。

背景技術

超聲波切割刀具是一種基于聲學振動分析的裁切刀，超聲波刀具裁切的表面光滑，效率高，能耗低，越來越多的行業諸如橡膠、食品和汽車內飾開始使用超聲裁切替代傳統的的切割方式。一般使用的超聲波刀具，其裁刀的寬度在200mm以內，隨著超聲波切割刀具的廣泛使用，裁刀的寬度已超過200mm，300mm以上的超聲刀應用也越來越廣泛，甚至已經需要有400mm寬的超聲刀，這樣對超聲刀的設計和制造工藝提出了更高的要求。

目前，超聲波刀具采用結構分析的設計方法，這種方法相對簡易和成熟。但對于大尺寸的超聲刀有一定的局限性，主要表現在無法真實模擬超聲刀的工作狀態。超聲波由于本身波長的局限性，刀的尺寸越大，超聲在金屬介質中的傳遞模態就越復雜，尤其是對超聲刀有害的橫向振動，會變得越發得明顯，所以大尺寸的超聲裁刀結構一直是設計的難點。現有技術的大尺寸超聲裁刀主要存在的問題是：振動方向的一致性變得無序，超聲刀更容易產生中間開裂；二次諧振很難拉開，對實際需要的主頻產生有害影響；刀口振動幅度不均勻，造成被切產品斷口質量不一致，而且超聲刀工作時噪音和功率損耗增大。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足而設計的一種超大寬度的超聲波裁刀，利用ANSYS軟件對超聲刀進行聲學振動的仿真分析，在刀具的超聲連接部位設置了臺階口和刀體上設置與刀刃垂直的細槽，極大的改善了刃口輸出振幅的均勻性，振動方向一致，彌補了超聲刀結構設計上的不足，提高了切口質量和使用壽命，降低了超聲刀工作的噪音、功率損耗和生產成本，極大的滿足了超聲技術的市場應用需求，使超聲刀的設計有了新的發展。

實現本實用新型目的的具體技術方案是：一種超大寬度的超聲波裁刀，包括由刀座、刀體和刀刃組成的超聲波切割刀具，其特點是所述刀座頂端設有階梯狀的臺階口，臺階口兩側設有“U”形開口的細槽；所述刀體為上寬下窄的階梯結構，其上設有數個與刀刃垂直的通槽；所述通槽為兩端半圓的細長通孔，其兩端分別設置在刀座和刀刃的根部；所述刀體與刀座設有圓弧過渡結構。?

本實用新型與現有技術相比具有結構合理，切口整齊，極大的改善了刃口輸出振幅的均勻性且振動方向一致，彌補了結構設計上的不足，較好的解決了超聲刀易開裂的問題，使用壽命可提高25%左右，產品的切口質量大大提高，進一步降低了超聲刀工作的噪音、功率損耗和生產成本，經濟效益顯著。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖

圖2為圖1的A-A剖面圖

圖3為實施例圖

具體實施方式

參閱附圖1~附圖2，本實用新型由刀座1、刀體2和刀刃3組成的超聲波切割刀具，所述刀座1頂端設有階梯狀的臺階口4，臺階口4兩側設有“U”形開口的細槽8；所述刀體2為上寬下窄的階梯結構7，其上設有數個與刀刃3垂直的通槽5；所述通槽5為兩端半圓的細長通孔，其兩端分別設置在刀座1和刀刃3的根部；所述刀體2與刀座1設有圓弧過渡結構6。

參閱附圖3，本實用新型最佳的刀片寬度W為300～400mm，細槽8的寬度D₂優選為1.3～2.7mm；細槽8的長度D₃優選為10～18mm；通槽5的寬度L優選為6～7.5mm；臺階口4的階梯高度H優選為0.5～4mm；細槽8的槽底與通槽5頂端的間距D₄為2～7mm；臺階口4的寬度D₇以下式（a）計算；臺階口4的階梯寬度D₅以下式（b）計算：?

D₇=5(W+L)/7?????????????（a）

D₅=(W+L)/?7?????????????（b）

本實用新型運用ANSYS軟件對超聲刀進行聲學振動的仿真分析，在刀座1頂端（即在超聲連接方向）設置了臺階口4和刀體2上設置與刀刃3垂直的細槽8，極大的改善和調整了刀刃3輸出振幅的均勻性，振動方向一致，彌補了現有技術在結構設計上的不足，傳統的設計方法在刀拉槽后會在實際需要的主頻附近有一個二次諧振，這個頻率的振動模態完全不同于主頻，用ANSYS分析軟件可以清楚地看到刀口呈現扭曲的擺動，這個二次諧振的頻率與主頻越接近，對超聲刀的損害越大。一般地超聲刀的頻差基本可達到500HZ以上，但隨著尺寸的不斷增大，這個頻差就會逐漸縮小，有時甚至會低于200HZ。本實用新型可以比較容易地將這些有害的二次諧振再次拉開，一般可增加頻差300HZ以上，從而根本解決了超聲刀易開裂的問題。

以上只是對本實用新型作進一步的說明，并非用以限制本專利，凡為本實用新型等效實施，均應包含于本專利的權利要求范圍之內。