超高频电动振动工具及切割设备

技术领域

本发明属于切割技术领域，涉及一种振动刀具，特别是一种超高频电动振动工具及切割设备。

背景技术

切割刀具是用以对于纸板或者布料等柔性材料进行切割，而高频振动切割刀具是在切割刀具的基础上赋予其高频振动,而该高频振动来源于电机的输出。即通过电机输出端的转动实现切割刀具上下振动，以此达到切割的目的。随着转速的提高，切割刀具的振动频率相应增大，转速与振动频率之间为正比例关系。

但是，根据现有技术可知，电机的最大转速是恒定的，当电机达到最大转速时，切割刀具达到最大振动频率。此时如果还想进一步提高切割刀具的振动频率，就需要更换电机，这样就会增加切割成本，而且电机如果始终处于最大转速的运转，容易造成电机的损坏，影响电机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够在不更换电机的情况下提高振动频率，并且具有较长使用寿命的超高频振动刀具。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种超高频电动振动工具，包括：

振动支架，作为载体；

电机，安装于振动支架上，作为动力源；

转轴，与电机的输出端呈上下平行设置，且转轴与电机的输出端之间通过带轮结构相连，其中，带轮结构包括连接于电机输出端的主动带轮，和连接于转轴上的从动带轮以及分别连接主动带轮和从动带轮的皮带，且转轴上沿转轴的轴线方向依次设置有第一轴段、第二轴段以及第三轴段，其中，第一轴段的轴线与第三轴段的轴线共线设置，第二轴段的轴线与第一轴段或者第三轴段的轴线平行设置；

切割刀，内置有连杆，且连杆的一端嵌套于第二轴段上，连杆的另一端连接有刀头；

配重组件，包括第一配重结构和第二配重结构，且第一配重结构连接于第一轴段和第三轴段上，第二配重结构连接于连杆上，其中，通过第一配重结构平衡连杆在上下往复运动时竖直上下方向的振动，通过第二配重结构平衡连杆在上下往复运动时水平前后方向的振动。

在上述的超高频电动振动工具中，当连杆进行往复运动时，第一配重结构与连杆在竖直方向上形成作用力与反作用力，且方向相反，大小相等；第二配重结构与连杆在水平前后方向上形成作用力与反作用力，且方向相反，大小相等。

在上述的超高频电动振动工具中，第一配重结构包括位于连杆两侧的第一配重块和第二配重块，且第一配重块、第二配重块分别嵌套于第一轴段、第三轴段上，其中，第一配重块与第一轴段之间，第二配重块与第二轴段之间呈同轴设置，且第一配重块的质心与第二配重块的质心连线与第一轴段或者第三轴段的轴线呈平行设置。

在上述的超高频电动振动工具中，当连杆进行往复运动，且第一配重块、第二配重块的质心连线位于第一轴段或者第三轴段的轴线下方时，连杆受到竖直向上的作用下，且第一配重块、第二配重块受到竖直向下的反作用力；当连杆进行往复运动，且第一配重块、第二配重块的质心连线位于第一轴段或者第三轴段的轴线上方时，连杆受到竖直向下的作用力，且第一配重块、第二配重块受到竖直向上的反作用力。

在上述的超高频电动振动工具中，第一配重块与第二配重块的结构相同，且第一配重块、第二配重块的边缘均设置有缺口，当第一配重块、第二配重块分别嵌套于第一轴段、第三轴段上时，第一配重块、第二配重块在同一竖直平面内的投影相重合。

在上述的超高频电动振动工具中，第一配重块、第二配重块中的其中一个配重块与转轴呈一体设置，另一个配重块与转轴呈分体设置，其中，当第一配重块与转轴上的第一轴段呈一体设置时，第二配重块与第三轴段之间通过紧固件完成两者之间的连接；当第二配重块与转轴上的第三轴段呈一体设置时，第一配重块与第一轴段之间通过紧固件完成两者之间的连接。

在上述的超高频电动振动工具中，转轴上与配重块分体设置的一侧设置有台阶，且该台阶与转轴上从动带轮一端的端面之间设置有连接平面，其中，与转轴分体设置的配重块位于台阶与从动带轮之间。

在上述的超高频电动振动工具中，第二配重结构呈C型设置，且第二配重结构开口端的两侧分别通过紧固件与连杆相连，第二配重结构封闭端沿远离开口端的方向延伸形成凸部，其中，连杆上朝向第二配重结构的一侧设置有凸起，且该凸起插入第二配重结构中，并与第二配重结构的封闭端相抵。

在上述的超高频电动振动工具中，当连杆进行往复运动，且第二轴段的轴线位于水平方向的前侧，第一轴段或者第三轴段的轴线位于水平方向的后侧时，连杆受到水平向前的作用力，且第二配重结构受到水平向后的反作用力；当连杆进行往复运动，且第二轴段的轴线位于水平方向的后侧，第一轴段或者第三轴段的轴线位于水平方向的前侧时，连杆受到水平向后的作用力，且第二配重结构受到水平向前反作用力。

本发明还提供一种切割设备，包括所述的超高频电动振动工具。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）、本发明提供的一种超高频电动振动工具，通过带轮结构增加电动振动刀具的振动频率，进而提高裁切质量，另外，通过设置第一配重结构和第二配重结构，能够有效减弱连杆在高频率上下往复运动时所产生的噪音，从而改善操作车间的工作环境；

（2）、通过在转轴上设置台阶，严格控制配重块与连杆之间在轴线方向上的间隙，保证两块配重块分别与连杆之间的间隙相等，从而避免由于装配间隙的不均匀而导致的受力不均，进而减小连杆在往复运行过程中产生的噪音，另外，通过设置连接平面，作为配重块与转轴相连时的定位，避免通过紧固件在紧固配重块与转轴时，两者发生相对转动，以此导致连杆在往复运行过程中使得两块配重块的受力不在同一平面内而增加噪音。

附图说明

图1是本发明一种超高频电动振动工具的结构示意图。

图2是本发明一种超高频电动振动工具的局部结构示意图。

图3是本发明一较佳实施例中第一配重块、转轴一体设置的结构示意图。

图4是本发明一较佳实施例中第二配重块的结构示意图。

图5是本发明一较佳实施例中连杆的结构示意图。

图中，100、振动支架；200、电机；300、转轴；310、第一轴段；320、第二轴段；330、第三轴段；340、台阶；350、连接平面；360、第一轴承；370、第二轴承；400、带轮结构；410、主动带轮；420、从动带轮；430、皮带；500、切割刀；510、连杆；511、凸起；600、第一配重结构；610、第一配重块；620、第二配重块；630、缺口；700、第二配重结构；710、凸部。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1至图5所示，本发明提供的一种超高频电动振动工具，包括：

振动支架100，作为载体；

电机200，安装于振动支架100上，作为动力源；

转轴300，与电机200的输出端呈上下平行设置，且转轴300与电机200的输出端之间通过带轮结构400相连，其中，带轮结构400包括连接于电机200输出端的主动带轮410，和连接于转轴300上的从动带轮420以及分别连接主动带轮410和从动带轮420的皮带430，且转轴300上沿转轴300的轴线方向依次设置有第一轴段310、第二轴段320以及第三轴段330，其中，第一轴段310的轴线与第三轴段330的轴线共线设置，第二轴段320的轴线与第一轴段310或者第三轴段330的轴线平行设置；

切割刀500，内置有连杆510，且连杆510的一端嵌套于第二轴段320上，连杆510的另一端连接有刀头；

配重组件，包括第一配重结构600和第二配重结构700，且第一配重结构600连接于第一轴段310和第三轴段330上，第二配重结构700连接于连杆510上，其中，通过第一配重结构600平衡连杆510在上下往复运动时竖直上下方向的振动，通过第二配重结构700平衡连杆510在上下往复运动时水平前后方向的振动。

本发明提供的一种超高频电动振动工具，通过带轮结构400增加电动振动刀具的振动频率，进而提高裁切质量，另外，通过设置第一配重结构600和第二配重结构700，能够有效减弱连杆510在高频率上下往复运动时所产生的噪音，从而改善操作车间的工作环境。

值得一提的是，第二轴段320的轴线与第一轴段310的轴线之间的间距或者第二轴段320的轴线与第三轴段330的轴线之间的间距均为0.5mm。

在本实施例中，由于第二轴段320与第一轴段310或者第二轴段320之间形成偏心，从而实现连杆510的上下往复运行，而且第二轴段320的轴线与第一轴段310的轴线之间的间距为0.5mm，使得连杆510从最低位置转至最高位置时的行程为1mm。

进一步，主动带轮410的轮径大于从动带轮420的轮径，从而使得在电机200输出端的转速不变的情况下，提高转轴300的转速，进而提高电动振动工具的切割频率。

优选地，第一配重结构600包括两块配重块，分别为第一配重块610和第二配重块620，且第一配重块610、第二配重块620分别嵌套于第一轴段310和第三轴段330上，其中，第一轴段310与第一配重块610之间，第三轴段330与第二配重块620之间为同轴设置，且第一配重块610的质心与第二配重块620的质心连线与第一轴段310或者第三轴段330的轴线之间呈平行设置。

值得一提的是，在连杆510往复运动的方向上，当第一配重块610、第二配重块620的质心连线位于第一轴段310或者第三轴段330的轴线下方时，连杆510受到竖直向上的作用力，且第一配重块610、第二配重块620受到竖直向下的反作用力，从而实现连杆510在竖直方向上的受力平衡，以此降低连杆510在竖直方向上产生的噪音；反之，当第一配重块610、第二配重块620的质心连线位于第一轴段310或者第三轴段330的轴线上方时，连杆510受到竖直向下的作用力，且第一配重块610、第二配重块620受到竖直向上的反作用力，从而实现连杆510在竖直方向上的受力平衡，以此降低连杆510在竖直方向上产生的噪音。

进一步优选地，第一配重块610与第二配重块620的结构相同，且在配重块的边缘上设置有一个呈波浪形结构设置的缺口630，使得当第一配重块610、第二配重块620对应嵌套于第一轴段310、第三轴段330上时，第一配重块610的质心，第二配重块620的质心均不在对应第一轴段310、第三轴段330的轴线上，其中，第一配重块610与第二配重块620呈轴对称设置。

值得一提的是，配重块上缺口630所在的位置形成缺口圆角a，且该缺口圆角a对应缺口630位置处中间的波峰位置，其中，缺口圆角a的最高点与配重块的圆心之间形成偏心半径R，通过调节缺口圆角a和偏心半径R，改变配重块在运动过程中的反作用力，反作用力越小，则配重块的振幅越小，从而大大削弱连杆510在往复运动过程中竖直方向上的振动噪音。

进一步，根据软件模拟可知，当缺口圆角a的角度在71°，偏心半径R在9.4mm时，所能达到的反作用力振幅最小。

进一步优选地，第一配重块610、第二配重块620中的其中一个配重块与转轴300呈一体设置，另一个配重块与转轴300呈分体设置，其中，当第一配重块610与转轴300上的第一轴段310呈一体设置时，第二配重块620与第三轴段330之间通过紧固件完成两者之间的连接；当第二配重块620与转轴300上的第三轴段330呈一体设置时，第一配重块610与第一轴段310之间通过紧固件完成两者之间的连接。

值得一提的是，将两块配重块中的其中一块与转轴300呈一体设置，另一块与转轴300呈分体设置，从而减少装配零件，提高装配效率。

进一步优选地，转轴300上与配重块分体设置的一侧设置有台阶340，且该台阶340与转轴300上设置有从动带轮420一端的端面之间设置有连接平面350，其中，与转轴300分体设置的配重块位于台阶340与从动带轮420之间。

值得一提的是，通过在转轴300上设置台阶340，严格控制配重块与连杆510之间在轴线方向上的间隙，保证两块配重块分别与连杆510之间的间隙相等，从而避免由于装配间隙的不均匀而导致的受力不均，进而减小连杆510在往复运行过程中产生的噪音，另外，通过设置连接平面350，作为配重块与转轴300相连时的定位，避免通过紧固件在紧固配重块与转轴300时，两者发生相对转动，以此导致连杆510在往复运行过程中使得两块配重块的受力不在同一平面内而增加噪音。

另外，在本实施例中，第一配重块610与转轴300之间呈一体设置，第二配重块620与转轴300之间呈分体设置，且连杆510位于第一配重块610和第二配重块620之间，其中，在转轴300的两端分别嵌套有轴承，分别为第一轴承360和第二轴承370，且第一轴承360、第二轴承370均内嵌于振动支架100内，第一配重块610位于第一轴承360与连杆510之间，从动带轮420位于第二配重块620与第二轴承370之间。

优选地，第二配重结构700呈C型设置，且第二配重结构700开口端的两侧分别通过紧固件与连杆510相连，第二配重结构700封闭端沿远离开口端的方向延伸形成凸部710，其中，连杆510上朝向第二配重结构700的一侧设置有凸起511，且该凸起511插入第二配重结构700中，并与第二配重结构700的封闭端相抵。

值得一提的是，由于第二轴段320的轴线与第一轴段310或者第三轴段330的轴线不共线，即成偏心设置。当第二轴段320的轴线与第一轴段310或者第三轴段330的轴线沿竖直方向呈上下设置时，连杆510在竖直方向上的振动可以通过第一配重块610和第二配重块620来进行抵消，当第二轴段320的轴线与第一轴段310或者第三轴端的轴线沿水平方向呈前后设置时，连杆510在水平方向上的振动则不能通过第一配重块610和第二配重块620来进行抵消。此时，就需要通过第二配重结构700来实现水平方向上力的抵消。当第二轴段320的轴线与第一轴段310或者第三轴段330沿水平方向呈前后设置，且第二轴段320的轴线位于水平方向的前侧，第一轴段310或者第三轴段330的轴线位于水平方向的后侧，此时，连杆510受到水平向前的作用力，且第二配重结构700受到水平向后的反作用力，以此抵消连杆510在水平方向上的振动。当第二轴段320的轴线与第一轴段310或者第三轴段330沿水平方向呈前后设置，且第二轴段320的轴线位于水平方向的后侧，第一轴段310或者第三轴段330的轴线位于水平方向的前侧，此时，连杆510受到水平向后的作用力，且第二配重结构700受到水平向前反作用力，以此抵消连杆510在水平方向上的振动。

在本实施例中，第二配重结构700上凸部710的高度将影响连杆510在前后方向上的振动，因此，通过软件模拟可知，第二配重结构700上的凸部710高度为1.4mm。

值得一提的是，当第一配重结构600与第二配重700的振幅之和最小时，电动振动工具在工作时的噪音最小。

需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。