一种超声波裁切设备及安装和拆卸方法与流程

1.本发明属于超声波裁切领域，具体涉及一种超声波裁切设备及安装和拆卸方法。


背景技术：

2.超声波裁切技术通过在机架上平行安装的刀头组件和刀座将超声波能量汇聚在材料的局部，实现切割加工。在超声波切割过程中，不需要锋利的刀口，也不需要对刀头施加压力，因此对刀头及设备的磨损小。同时，超声波切割能够避免切口处的材料崩碎和毛刺，在切割粘性、弹性或脆性材料时具有显著优势。
3.为此，发明人在公布号为cn 112756696 a的专利申请中提出了一种超声波裁切装置，包括带有作为节点定位结构的夹持卡扣的刀头组件，以实现对加工材料的超声波裁切。然而，在实际应用中，发明人发现，此裁切装置的切割效果还不够理想，切割效率与切面效果与理论状态尚存在一定差距。


技术实现要素：

4.经过发明人的大量分析和验证工作，发现导致超声裁切设备效果不够理想的原因，在于安装与拆卸刀头组件时，设置在刀头组件上的节点定位结构过度承力发生变形，影响了其夹持与定位效果。
5.本发明提供一种超声波裁切设备及安装和拆卸方法，目的在于改善超声波裁切设备的切割效果，快速实现超声波裁切设备刀头的安装与拆卸。
6.根据本发明实施例的一个方面，提供一种超声波裁切设备，包括机架、刀头组件和刀座，所述刀头组件包括定位结构，刀头组件与刀座之间为裁切工作区。其中，刀头组件包括刀头和刀架，所述定位结构是设置在所述刀头上的节点定位块；所述刀架包括框体、支撑板和中介支撑结构，所述刀头通过所述支撑板安装在所述框体上，所述支撑板配置为所述刀头的承力结构。所述框体设置有夹持部，用于对所述节点定位块进行夹持定位，所述节点定位块为设置在刀头声学节点上的声学结构，具有声学减震结构。所述中介支撑结构设置在所述框体与所述刀头之间，用于在刀头安装或拆卸时，代替所述支撑板对刀头进行支撑。
7.中介支撑结构能够在刀头的安装与拆卸过程中对刀头进行支撑，避免定位结构在刀头调平过程中过度承力，起到了实现了辅助刀头快速调平和保护定位结构的作用，进而改善超声波裁切的切割效率与切面效果。同时，中介支撑结构能够在安装过程中起到对刀头的粗定位作用，进一步提升安装效率。
8.作为优选，所述中介支撑结构的长度可以调节。通过调节中介支撑结构的长度，实现对刀头位置的调整。
9.作为可选，所述中介支撑结构为弹簧。
10.作为可选，所述中介支撑结构为伸缩撑杆。
11.作为优选，所述中介支撑结构至少有2个，以实现对刀头的稳定支撑，且便于对刀头位置进行调整。
12.作为优选，所述超声波裁切设备还包括连接所述机架与所述刀头组件的传动装置，所述传动装置带动所述刀头组件运动，以对所述裁切工作区进行调整，使裁切设备能够方便地对厚度不同的材料进行切割。
13.作为优选，所述框体包括贯穿的槽形结构，以容许所述刀头组件安装在所述槽形结构中。在所述槽形结构的两端还设置有导向机构，用于防止所述传动机构带动所述刀头组件运动时发生偏移。
14.根据本发明实施例的另一个方面，提供一种如上所述超声波裁切设备的安装方法，其步骤包括：预安装步骤，设置中介支撑结构，并将所述刀头组件以中介支撑结构支撑；定位步骤，调整所述刀头的位置，并使所述刀头的节点定位块被所述框体的夹持部夹持定位，以使所述刀头组件与刀座之间的水平度达到作业要求；固定步骤，安装所述支撑板，将所述刀头位置固定，由所述支撑板支撑所述刀头。在所述安装方法中，所述定位结构只作为定位导向件，不作为所述刀头组件的结构支撑件。
15.所述安装方法能够快速实现对刀头的安装，并确保超声波裁切设备工作面的平行度，同时保护定位结构不因过度承力而发生损坏，保护了其正常的定位作用与声学功能，达到提高切割效率改善切面效果的作用。
16.根据本发明实施例的又一个方面，提供一种如上所述超声波裁切设备的拆卸方法，其步骤包括：预拆卸步骤，拆除所述支撑板，使所述中介支撑结构代替所述支撑板对所述刀头组件进行支撑；拆卸刀头步骤，移开所述刀头组件，使所述刀头组件与所述刀架分离；拆卸中介支撑结构步骤，将所述中介支撑结构从所述刀架上移除。在所述拆卸方法中，所述定位结构不作为所述刀头组件的结构支撑件。
17.所述拆卸方法能够快速实现对刀头的拆卸，同时在拆卸过程中保护定位结构，避免其发生损坏。
附图说明
18.图1为超声波裁切设备结构示意图；
19.图2为超声波裁切设备刀头组件与刀座结构示意图；
20.图3为超声波裁切设备刀头结构示意图。
21.上述附图目的在于对本发明的技术构思作出具体说明，并不构成对本发明实施方式的限定。附图仅包括与本发明技术构思相关的技术内容，并未严格按照实际比例画出完整的设备及全部细节。
22.附图标记的含义：
23.1-机架；2-刀头组件；3-刀座；4-裁切工作区；11-伺服电机；21-刀头；22-刀架；31-千分尺；211-刀身；212-调幅器；213-换能器；214-固定板；215-抱箍机构；216-定位杆；221-框体；222-支撑板；223-中介支撑结构；224-连接件；225-导向机构；2111-节点定位块。
具体实施方式
24.下面结合实施例和附图，对本发明的技术构思作进一步说明。
25.根据本发明实施例的一个方面，如图1所示，超声波焊接设备包括机架1、刀头组件2和刀座3，结合图2，刀头组件1与刀座3之间为裁切工作区4。刀头组件2包括刀头21和刀架
22，刀头21通过刀架22固定在机架1上。
26.如图3所示，刀头21包括刀身211，在刀身211侧面的声学节点位置设置有节点定位块2111，节点定位块2111设置有声学减震结构；刀头21还包括对称布置的两个换能器213，将电能转换为超声震动的机械能；每个换能器213与刀身211之间分别设置有调幅器212，能够对超声震动的幅度进行调节。刀架22包括框体221，框体221包括贯穿的槽形结构，刀头21穿过槽形结构安装，在槽形结构的内侧壁面上设置有与节点定位块2111对应的夹持部，当夹持部与节点定位块2111的夹持匹配时，刀头21与刀座3的平行度满足作业要求。千分尺31能够对裁切工作区4进行调节和测量。在超声波裁切设备工作时，声学节点位置震动最弱，而节点定位块上设置有减震结构，因此夹持部受到的震动与磨损在设计容许范围内。刀头21上设置有固定板214，通过抱箍机构215与调幅器212固定连接，定位杆216用于硬弹簧中介支撑结构223的安装，并协助确定固定板214的安装位置；两组支撑板222分别固定连接在固定板214的两端，作为承力结构对刀头21起支撑作用。在框体221中间位置设置有连接件224，结合图1，连接件224与机架1上的伺服电机11连接，使伺服电机11能够带动刀头组件2上下移动，调节裁切工作区4的距离，以适应不同厚度的待加工材料。导向机构225设置在框体221的槽形结构两端，用于在伺服电机移动时限制刀头组件2在水平方向上的移动，避免发生偏移，影响超声裁切的精度与效果。在每个固定板214与框体221之间对称设置有一对由硬弹簧制成的中介支撑结构223，用于在安装和拆卸过程中代替支撑板222对刀头21进行支撑。
27.在安装过程中：首先进行预安装步骤，将4条硬弹簧制成的中介支撑结构223安装到框体的预定位置，将刀头21放置到预定安装位置，由中介支撑结构223对刀头进行支撑；然后进行定位步骤，根据刀头21的实际位置，对硬弹簧中介支撑结构223进行适当压低或抬升，使节点定位块2111到达夹持位置，以便于框体221的夹持部夹持住节点定位块2111；最后进行固定步骤，利用螺栓将支撑板222与固定板214在定位位置固定，将螺栓紧固，完成固定。此时，由于节点定位块的定位作用，刀头21与刀座3平行，裁切工作区4的平行度符合超声波裁切设备的作业要求。在安装过程中，进行调节定位时，刀头的重量主要由硬弹簧中介支撑结构223承受，节点定位块2111仅作为定位导向件而不作为刀头21的承力结构，其受力很小，因此不会发生变形或损坏，保证了其定位功能的正常。同时，硬弹簧中介支撑结构223能够起到对刀头21粗定位的效果，能够进一步提高刀头21安装与调整的速度。
28.在拆卸过程中：首先进行预拆卸步骤，将支撑板222拆除，由硬弹簧中介支撑结构223承担刀头21的重量；然后进行拆卸刀头步骤，将刀头21从刀架22上移除；接下来可以换装其它刀头，或继续进行拆卸中介支撑结构步骤，将4根硬弹簧从框体221上拆除。在拆卸过程中，拆除支撑板222后，刀头21的重量由中介支撑结构223承受，节点定位块2111的受力很小，因此不会发生变形或损坏，保证了其定位作用和声学功能的正常，进而起到改善超声波裁切效率和切面效果的作用。
29.根据另一实施例，中介支撑结构223由伸缩撑杆制成，通过调节伸缩撑杆的长度实现对刀头21的安装定位。
30.进一步，中介支撑结构223的数量根据刀头21的结构和重量进行具体配置，刀身211长度越长、重量越重，配置的中介支撑结构223数量也相应增加。
31.需要理解，上述实施例是为了对本发明出更加详细的说明以便本领域技术人员能
够理解本发明的技术构思，并不构成对本发明具体实施方式的具体限定。在本发明权利要求的围内，任何对本发明的改进或对零件、操作步骤进行等效替换，以及在不发生结构冲突的情况下对不同实施例的结合，均落入本发明的保护范围。