CN112756696A - 一种超声波裁切装置及超声波裁切方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波技术领域，公开一种超声波裁切装置及超声波裁切方法。所述超声波裁切装置包括超声波裁切刀、第一换能器、第二换能器、第一调幅器和第二调幅器，超声波裁切刀用于裁切工件；第一换能器连接于超声波裁切刀上，用于驱动超声波裁切刀振动；第二换能器连接于超声波裁切刀上，用于驱动超声波裁切刀振动，第二换能器与第一换能器同相位且位于超声波裁切刀的同一侧；第一调幅器用于调整第一换能器的输出振幅；第二调幅器用于调整第二换能器的输出振幅。本发明切削阻力小，使用寿命长，速度快，质量稳定，无飞边毛刺和金属粉尘，工件表面外观无损伤，可切割更宽的极片，双换能器能量输出稳定。

Description

一种超声波裁切装置及超声波裁切方法

技术领域

本发明涉及超声波技术领域，尤其涉及一种超声波裁切装置及超声波裁切方法。

背景技术

目前在锂电池生产工艺中，一般要对电池作一致性处理，包括整形、裁切等，一般都是采用机械刀片来裁切正负极电池极片。无论是十几层还是上百层金属箔材，都用高硬度的模具钢甚至钨钢刀片做硬碰硬的机械裁切。

随着现在的锂电池能量密度越来越高，对电池安全性要求也相应提高。传统的采用机械式剪切的方式进行裁剪，易导致有飞边毛刺，易产生金属粉尘，粉尘会导致电池短路起火，有很大的安全隐患。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种超声波裁切装置，避免飞边毛刺质量问题，避免产生金属粉尘造成安全隐患。

本发明的目的还在于提供一种超声波裁切方法，避免飞边毛刺质量问题，避免产生金属粉尘造成安全隐患。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超声波裁切装置，包括：

超声波裁切刀，用于裁切工件；

第一换能器，连接于所述超声波裁切刀上，用于驱动所述超声波裁切刀振动；

第二换能器，连接于所述超声波裁切刀上，用于驱动所述超声波裁切刀振动，所述第二换能器与所述第一换能器同相位且位于所述超声波裁切刀的同一侧；

第一调幅器，设置于所述第一换能器与所述超声波裁切刀之间，用于调整所述第一换能器的输出振幅；

第二调幅器，设置于所述第二换能器与所述超声波裁切刀之间，用于调整所述第二换能器的输出振幅。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，所述超声波裁切刀的两侧设置有多个卡扣。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，所述超声波裁切刀沿其长度方向间隔设置有多个通槽。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，每个所述通槽沿所述超声波裁切刀的宽度方向延伸。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，所述超声波裁切刀的刀头间隔设置有两个刀刃。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，所述超声波裁切刀的刀头设置有U形槽，所述U形槽位于两个所述刀刃之间。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，所述超声波裁切刀的两侧设置有避让槽。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，所述避让槽为弧形。

作为本发明的超声波裁切装置的优选方案，所述超声波裁切刀的刀头厚度小于刀尾厚度。

一种超声波裁切方法，采用如上所述的超声波裁切装置，包括以下步骤：

第一换能器和第二换能器同时同相位对超声波裁切刀发射超声波；

超声波裁切刀振动；

通过第一调幅器和第二调幅器调节超声波裁切刀的振幅；

超声波裁切刀裁切工件。

本发明的有益效果为：

本发明提供的超声波裁切装置，通过在超声波裁切刀的同一侧连接同相位的第一换能器和第二换能器，驱动超声波裁切刀振动，实现超声波裁切刀的刀头均匀的振幅分布，保证极片裁切的稳定性，通过第一调幅器和第二调幅器调整超声波裁切刀的输出振幅，实现精确稳定的裁切。本发明提供的超声波裁切装置，切削阻力小，使用寿命长，速度快，质量稳定，无飞边毛刺和金属粉尘，工件表面外观无损伤，可切割更宽的极片，双换能器能量输出稳定。

本发明提供的超声波裁切方法，第一换能器和第二换能器同时同相位对超声波裁切刀发射超声波，超声波裁切刀振动，通过第一调幅器和第二调幅器调节超声波裁切刀的振幅，超声波裁切刀裁切工件。本发明提供的超声波裁切方法，切削阻力小，使用寿命长，速度快，质量稳定，无飞边毛刺和金属粉尘，工件表面外观无损伤，可切割更宽的极片，双换能器能量输出稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的超声波裁切装置的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的超声波裁切装置的爆炸示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的超声波裁切装置中超声波裁切刀的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的超声波裁切装置中超声波裁切刀的侧视图。

图中：

1-超声波裁切刀；2-第一换能器；3-第二换能器；4-第一调幅器；5-第二调幅器；6-螺栓；

11-卡扣；12-通槽；13-刀刃；14-U形槽；15-避让槽。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图4所示，本实施例提供一种超声波裁切装置，该超声波裁切装置包括超声波裁切刀1、第一换能器2、第二换能器3、第一调幅器4和第二调幅器5。

其中，超声波裁切刀1用于裁切工件。第一换能器2连接于超声波裁切刀1上，用于驱动超声波裁切刀1振动。第二换能器3连接于超声波裁切刀1上，用于驱动超声波裁切刀1振动，第二换能器3与第一换能器2同相位且位于超声波裁切刀1的同一侧。第一调幅器4设置于第一换能器2与超声波裁切刀1之间，用于调整第一换能器2的输出振幅。第二调幅器5设置于第二换能器3与超声波裁切刀1之间，用于调整第二换能器3的输出振幅。

需要说明的是，换能器能够将电能转换为高频机械振动的超声波能量。为避免超声波裁切刀1的横向振动，第一换能器2和第二换能器3的超声波振动传递均采用纵向波形式传递振动能量。超声波裁切刀1、第一换能器2、第二换能器3、第一调幅器4和第二调幅器5分别设置有螺纹孔，第一换能器2、第一调幅器4和超声波裁切刀1之间通过螺栓6连接，第二换能器3、第二调幅器5和超声波裁切刀1之间通过螺栓6连接。

通过在超声波裁切刀1的同一侧连接同相位的第一换能器2和第二换能器3，驱动超声波裁切刀1振动，实现超声波裁切刀1的刀头均匀的振幅分布，保证极片裁切的稳定性，通过第一调幅器4和第二调幅器5调整超声波裁切刀1的输出振幅，实现精确稳定的裁切。在裁切过程中，待裁切工件沿垂直于刃口的方向相对于裁刀运动，而裁刀沿其刃口延伸的方向振动，因此裁刀不会在振动过程中往复向工件切口较窄的一端挤压，工件的断面与裁刀的摩擦不会因为振动而变大，从而减小工件断面的损伤，避免工件断面出现颗粒状的划伤，提高裁切的工件良率。

可选地，超声波裁切刀1的两侧设置有多个卡扣11。通过在超声波裁切刀1的中间部位两侧设计卡扣11作为夹持位，可以实现超声波裁切刀1的刚性装夹，保证超声波裁切刀1与刀板之间的间隙。同时，降低了装夹结构的结构复杂程度，提高装配效率。在本实施例中，卡扣11的两侧均有凹槽，方便夹持。

为减少超声波裁切刀1的内应力，可选地，超声波裁切刀1沿其长度方向间隔设置有多个通槽12。为避免影响超声波的传递效率，可选地，每个通槽12沿超声波裁切刀1的宽度方向延伸。

为降低超声波裁切刀1的使用成本，可选地，超声波裁切刀1的刀头间隔设置有两个刀刃13。为避免应力集中，可选地，超声波裁切刀1的刀头设置有U形槽14，U形槽14位于两个刀刃13之间。

为减少超声波裁切刀1与刀板的接触，可选地，超声波裁切刀1的两侧设置有避让槽15。可选地，避让槽15为弧形，采用圆弧过渡，避免了应力集中。避让槽15可以采用抛光处理，避免在振动过程中因表面粗糙产生裂纹，影响超声波裁切刀1的寿命。

为提高裁切稳定性，可选地，超声波裁切刀1的刀头厚度小于刀尾厚度。

本实施例提供的超声波裁切装置，在使用时，通过装夹结构夹持超声波裁切刀1的卡扣11，第一换能器2和第二换能器3的末端辅助夹持，在超声波裁切刀1的对面间隔设置机械刀板，第一换能器2和第二换能器3同时同相位对超声波裁切刀1发射超声波，通过第一调幅器4和第二调幅器5调节超声波裁切刀1的输出振幅，再由运动机构带动超声波裁切刀1相对机械刀板上下移动，完成极片的裁切。

本实施例提供的超声波裁切装置，切削阻力小，使用寿命长，速度快，质量稳定，无飞边毛刺和金属粉尘，工件表面外观无损伤，可切割更宽的极片，双换能器能量输出稳定。

本实施例还提供一种超声波裁切方法，采用上述的超声波裁切装置，包括以下步骤：

第一换能器2和第二换能器3同时同相位对超声波裁切刀1发射超声波；

超声波裁切刀1振动；

通过第一调幅器4和第二调幅器5调节超声波裁切刀1的振幅；

超声波裁切刀1裁切工件。

本实施例提供的超声波裁切方法，切削阻力小，使用寿命长，速度快，质量稳定，无飞边毛刺和金属粉尘，工件表面外观无损伤，可切割更宽的极片，双换能器能量输出稳定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种超声波裁切装置，其特征在于，包括：

超声波裁切刀(1)，用于裁切工件；

第一换能器(2)，连接于所述超声波裁切刀(1)上，用于驱动所述超声波裁切刀(1)振动；

第二换能器(3)，连接于所述超声波裁切刀(1)上，用于驱动所述超声波裁切刀(1)振动，所述第二换能器(3)与所述第一换能器(2)同相位且位于所述超声波裁切刀(1)的同一侧；

第一调幅器(4)，设置于所述第一换能器(2)与所述超声波裁切刀(1)之间，用于调整所述第一换能器(2)的输出振幅；

第二调幅器(5)，设置于所述第二换能器(3)与所述超声波裁切刀(1)之间，用于调整所述第二换能器(3)的输出振幅。

2.根据权利要求1所述的超声波裁切装置，其特征在于，所述超声波裁切刀(1)的两侧设置有多个卡扣(11)。

3.根据权利要求1所述的超声波裁切装置，其特征在于，所述超声波裁切刀(1)沿其长度方向间隔设置有多个通槽(12)。

4.根据权利要求3所述的超声波裁切装置，其特征在于，每个所述通槽(12)沿所述超声波裁切刀(1)的宽度方向延伸。

5.根据权利要求1所述的超声波裁切装置，其特征在于，所述超声波裁切刀(1)的刀头间隔设置有两个刀刃(13)。

6.根据权利要求1所述的超声波裁切装置，其特征在于，所述超声波裁切刀(1)的刀头设置有U形槽(14)，所述U形槽(14)位于两个所述刀刃(13)之间。

7.根据权利要求1所述的超声波裁切装置，其特征在于，所述超声波裁切刀(1)的两侧设置有避让槽(15)。

8.根据权利要求7所述的超声波裁切装置，其特征在于，所述避让槽(15)为弧形。

9.根据权利要求1所述的超声波裁切装置，其特征在于，所述超声波裁切刀(1)的刀头厚度小于刀尾厚度。

10.一种超声波裁切方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的超声波裁切装置，包括以下步骤：

第一换能器(2)和第二换能器(3)同时同相位对超声波裁切刀(1)发射超声波；

超声波裁切刀(1)振动；

通过第一调幅器(4)和第二调幅器(5)调节超声波裁切刀(1)的振幅；

超声波裁切刀(1)裁切工件。

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