CN105235000B - 一种便携式超声波切刀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式超声波切刀，主要特征是压电陶瓷换能器通过高强螺丝与1/4波长变幅杆连接，半波长变幅杆大端连接1/4波长变幅杆的另一端，小端连接工具头，半波长变幅杆零振点的上下位置装有O型圈A，用紧固上环和紧固下环通过过盈配合夹紧，在零振点的相对位置有定位销A，1/4波长变幅杆零振点的上下位置装有O型圈B，通过压环将压电陶瓷换能器固定在换能器外壳内部，在零振点的相对位置有定位销B，换能器外壳的后端外表面做有地线接入口，换能器外壳的后端装有过盈配合的后盖，挡风板固定在后盖上，后盖有进风口和航插接线口，1/4波长变幅杆上做有出气孔。它有执行机构体积小、耗能低、使用广泛，可有效降低成本，提高生产效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种通用型超声波切割设备，它是一种便携式超声波切刀，适用于解决在食品行业软性、粘性和脆性材料与橡胶行业韧性、粘性材料难以加工的问题。
背景技术
目前，已有的超声波切割设备，主要有超声波驱动电源、压电陶瓷换能器、变幅杆和工具头构成，这种设备的压电陶瓷换能器通过压环的过盈配合固定在换能器外壳内，压电陶瓷换能器工作端通过变幅杆将振幅放大和传递，作用在工具头上，压电陶瓷换能器通过信号电缆线连接超声波驱动电源，驱动压电陶瓷换能器将电能转换成机械能，而工具头一方面是进一步的放大振幅，另一方面是输出超声波，利用刀刃的类似刃口，将超声波能量集中输出到被切割材料的切割部位，该部位在巨大的超声波能量的作用下，只要很小的切割力就可以达到切割材料的目的，但在长期作业下，因能量的长期作用的原因，使设备的温度升高、工具头震裂或崩边以致设备损坏，不但给设备带来损害给公司带来损失，如果不注意碎渣不能完全处理，将会给消费者带来很大的伤害。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术对于工具头发热、裂纹、崩边等问题，提供一种有高强度、高韧性的新型钛合金材料。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种便携式超声波切刀，主要由工具头、半波长变幅杆、1/4波长变幅杆、压电陶瓷换能器、压环、O型圈A、定位销A、换能器外壳、后盖、挡风板、固定螺丝、紧固上环、紧固下环、O型圈B、定位销B组成，其压电陶瓷换能器通过高强螺丝与1/4波长变幅杆连接，1/4波长变幅杆的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆的大端，半波长变幅杆的小端通过螺栓连接工具头，半波长变幅杆零振点的上下位置装有O型圈A，用紧固上环和紧固下环通过过盈配合将其加紧，在零 振点的相对位置当有定位销A，防止半波长变幅杆转动，1/4波长变幅杆零振点的上下位置装有O型圈B，通过压环将压电陶瓷换能器固定在换能器外壳的内部，在零振点的相对位置当有定位销B，换能器外壳的后端外表面做有地线接入口，换能器外壳的后端装有过盈配合的后盖，后盖上装有固定螺丝将挡风板固定，后盖上开有进风口和航插接线口，1/4波长变幅杆上做有出气孔，使冷却空气保持顺畅，航插接线口通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口。
本发明解决技术问题所采用的技术方案还可以是：
本发明所述的工具头(1)为带有不同圆弧和切刃带有不同角度，工具头(1)形状为切刀刃部、刀身薄面、刀身圆弧和底座，工具头(1)整体宽度设置为82.5或者是95、120、190.5、250、300、305、310、350、356毫米的新兴钛合金材料。
本发明的结构特点和工作原理如下：
1、本发明的结构特点：压电陶瓷换能器通过高强螺丝与1/4波长变幅杆连接，1/4波长变幅杆的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆的大端，半波长变幅杆的小端通过螺栓连接工具头，半波长变幅杆零振点的上下位置装有O型圈A，用紧固上环和紧固下环通过过盈配合将其加紧，在零振点的相对位置当有定位销A，防止半波长变幅杆转动，1/4波长变幅杆零振点的上下位置装有O型圈B，通过压环将压电陶瓷换能器固定在换能器外壳的内部，在零振点的相对位置当有定位销B，换能器外壳的后端外表面做有地线接入口，换能器外壳的后端装有过盈配合的后盖，后盖上装有固定螺丝将挡风板固定，后盖上开有进风口和航插接线口，1/4波长变幅杆上做有出气孔，使冷却空气保持通畅，航插接线口通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口。
其工具头所采用的材料是本公司与国家中科院合作，经过长时间的实验研究的一种新型钛合金，以TC11(Ti-13V-11Cr-3Al)为蓝本，研究出TC11-y(Ti-8V-11Cr-3Al-2Mo)的一种钛合金材料，不但成型性良好，具有一定的抗裂纹能力，且具有更高的强度，很好的解决了因材料强度不够而导致的温度升 高、工具头震裂或崩边的原因。
利用本发明超声波切割设备对主要应用于炼胶机输出的生胶分切、管子切割、冻肉、糖果、巧克力切割、食品加工行业等。
本发明的加工原理：超声波切割原理是通过超声波发生器将50/60HZ电流转换成20、30或40KHZ电能。被转换成为同等频率的机械振动，随后机械振动通过一套可以改变振幅的变幅杆传递到切割刀。切割刀将接收到的振动能量传递到待切割工具的切割面，在该区域，振动能量通过激活橡胶分子能，打开分子链的方式对胶料进行切割，由于切割刀在做超声波振动，摩擦阻力特别小，被切割材料不易粘在刀片上。这对粘性和弹性材料、冰冻材料，如食品，橡胶材料，不便加压力的物体等，特别有效。
一套超声波切割系统的主要组件包括超声波发生器(驱动电源)、超声波换能器、变幅杆、切割刀(工具头)及各输出线路、控制线路。超声波驱动电源将市电转换成高频高电压交流电流，输给超声波换能器。超声波换能器其实就相当于一个能量转换器件，它能将输入的电能转换成机械能，即超声波。其表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动。伸缩运动的频率等同于驱动电源供出的高频交流电流频率。变幅杆的作用一是固定整个超声波振动系统，二是将换能器的输出振幅放大。切割刀(工具头)一方面进一步放大振幅，聚焦超声波。另一方面是输出超声波，利用切割刀的类似刃口，将超声波能量集中输入到被切割材料的切割部位。该部位在巨大超声波能量的作用下，瞬间软化、熔化，强度大大下降。此时，只要施加很小的切割力，就可达到切割材料的目的。
本发明的有益效果：
一、在橡胶切割方面：
1.功率高，可长时间持续工作；
2.可靠性高，稳定性好，使用寿命长；
3.重量轻，便于携带；
4.切割精度高，胶料不变形。
5.易应用于自动化生产
6.切割面光洁度好，粘结性能好。
7.速度快，效率高，无污染。
二、在食品切割方面：
1、工作稳定，使用寿命长
2、重量轻，便于携带
3、不粘刀，切口平滑
4、无碎屑，无压缩变形
本发明的应用效果：
1.新型材料在产品加工成型时性能稳定，不易产生废品
2.新型材料增加其本身的强度和刚性，能量聚集的刃部有较大的剪裁抗性，不易产生裂纹
3.在加工受力的部位不会因受力不均产生崩裂，对设备本身或对消费者产生潜在的影响
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本实用图1的局部剖视图：
图3为图2的局部放大视图：
图4为图2的局部放大视图：
其中，1、工具头，2、半波长变幅杆，3、1/4波长变幅杆，4、压电陶瓷换能器，5、压环，6、O型圈A，7、定位销A，8、换能器外壳，9、后盖，10、挡风板，11、固定螺丝，12、紧固上环，13、紧固下环，14、O型圈B，15、定位销B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明
图1和图2所示：一种便携式超声波切刀，包括压电陶瓷换能器4通过高强螺丝与1/4波长变幅杆3连接，1/4波长变幅杆3的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆2的大端，半波长变幅杆2的小端通过螺栓连接工具头1，半波长变幅 杆2上有零振点位置(此处零振点位置表示在变幅杆没有振动的地方)，零振点的上下位置装有O型圈A6，用紧固上环12和紧固下环13通过过盈配合将其加紧，紧固上环12和紧固下环13是超声波切刀固定在设备上的位置，O型圈A6在压紧固定半波长变幅杆2的同时也将其内部的与紧固上环12和紧固下环13隔离，防止能量的泄露、发热，在零振点的相对位置当有定位销A7，防止半波长变幅杆2在紧固上环12和紧固下环13中转动，1/4波长变幅杆3零振点的上下位置装有O型圈B14，通过压环5将压电陶瓷换能器4固定在换能器外壳8的内部，压环5与换能器外壳8是过盈配合，在零振点的相对位置当有定位销B15，防止压电陶瓷换能器4在换能器外壳8中旋转或脱落，换能器外壳8的后端外表面做有地线接入口，换能器外壳8的后端装有过盈配合的后盖9，后盖9上装有固定螺丝11将挡风板10固定，后盖9上开有进风口和航插接线口，1/4波长变幅杆3上做有出气孔，使冷却空气保持顺畅流动，航插接线口通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口，通过电缆线与超声波驱动电源连接，实现设备的加工作业。
Claims (2)
1.一种便携式超声波切刀，主要由工具头(1)、半波长变幅杆(2)、1/4波长变幅杆(3)、压电陶瓷换能器(4)、压环(5)、O型圈A(6)、定位销A(7)、换能器外壳(8)、后盖(9)、挡风板(10)、固定螺丝(11)、紧固上环(12)、紧固下环(13)、O型圈B(14)、定位销B(15)组成，其特征在于：压电陶瓷换能器(4)通过高强螺丝与1/4波长变幅杆(3)连接，1/4波长变幅杆(3)的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆(2)的大端，半波长变幅杆(2)的小端通过螺栓连接工具头(1)，半波长变幅杆(2)上有零振点位置，此处零振点位置表示在变幅杆没有振动的地方，零振点的位置装有O型圈A(6)，用紧固上环(12)和紧固下环(13)通过过盈配合将半波长变幅杆(2)夹紧，紧固上环(12)和紧固下环(13)是超声波切刀固定在设备上的装卡位置，O型圈A(6)在零振点与紧固上环(12)和紧固下环(13)之间，在压紧固定半波长变幅杆(2)的同时也将半波长变幅杆(2)与紧固上环(12)和紧固下环(13)隔离，在零振点的相对位置有定位销A(7)，定位销A(7)在零振点上将紧固上环(12)和紧固下环(13)与半波长变幅杆(2)连接，1/4波长变幅杆(3)零振点的位置装有O型圈B(14)，通过压环(5)将压电陶瓷换能器(4)固定在换能器外壳(8)的内部，压环(5)与换能器外壳(8)是过盈配合，在零振点的相对位置有定位销B(15)，定位销B(15)将1/4波长变幅杆(3)和换能器外壳(8)连接，换能器外壳(8)的后端外表面做有地线接入口，换能器外壳(8)的后端装有过盈配合的后盖(9)，后盖(9)上装有固定螺丝(11)将挡风板(10)固定，后盖(9)上开有进风口和航插接线口，1/4波长变幅杆(3)上设置有出气孔，航插接口通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口。
2.根据权利要求1所述的一种便携式超声波切刀，其特征在于：所述的工具头(1)为带有不同圆弧和切刃带有不同角度的切刀，工具头(1)结构由切刀刃部、刀身薄面、刀身圆弧和底座组成，工具头(1)整体宽度设置为82.5或者是95、120、190.5、250、300、305、310、350、356毫米，工具头(1)所用材料为以TC11(Ti-13V-11Cr-3Al)为蓝本的新型钛合金材料TC11-y(Ti-8V-11Cr-3Al-2Mo)。
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