BR102012033028A2 - Bigorna para usinagem ultrassônica - Google Patents

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BR102012033028A2
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Daniel Risch
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Ms Spaichingen Gmbh
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Abstract

BIGORNA PARA USINAGEM ULTRASSÔNICA. Uma bigorna para usinagem ultrassônica inclui uma parte de suporte suportada por ar que é flutuantemente suportada por intermédio de uma chumaceira de ar em uma parte carregadora, em que a parte de suporte e a parte carregadora estão conectadas entre si por meio pelo menos de uma guia linear.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "BIGORNA PARA USINAGEM ULTRASSÔNICA".
A presente invenção se refere a uma bigorna para usinagem ultrassônica, por exemplo, para corte ultrassônico, soldagem ultrassônica ou também soldagem por separação ultrassônica.
Quando materiais muito finos, por exemplo, filmes, são processados usando estes métodos de processamento, pode surgir um problema referente ao fato de que a vibração ultrassônica aplicada por um aparato ultrassônico, por exemplo, um sonotrodo, é introduzida predominantemente na bigorna, ou seja, no suporte de peça de trabalho, mas não no filme, 10 e que uma usinagem irregular ocorre devido a um desalinhamento mínimo do suporte de peça de trabalho.
É, portanto, o problema fundamental da invenção prover uma bigorna para usinagem ultrassônica com a qual mesmo materiais muito finos possam ser usinados apropriadamente.
Este objeto é satisfeito pelas características da reivindicação 1 e, em particular, por
uma bigorna para usinagem ultrassônica que inclui uma parte de suporte suportada por ar que é suportada flutuantemente em uma parte carregadora por meio de um apoio pneumático, em que a parte de suporte e a parte carregadora são conectadas uma a outra por meio de pelo menos um guiamento linear, e em que pelo menos um ímã permanente é 20 provido o qual gera uma força de repulsão entre a parte de suporte e a parte carregadora para formar o apoio pneumático.
Testes mostraram que um desacoplamento muito bom entre a parte carregadora e a parte de suporte é possível pelo aparato de acordo com a invenção, de modo que uma amplitude de vibração da parte carregadora não era mais mensurável em operação do 25 aparato ultrassônico com muitos 10 kHz. O desgaste das partes de suporte é minimizado por uso do apoio pneumático, e o desacoplamento entre a parte carregadora e a parte de suporte é otimizado. Ao mesmo tempo, tem-se como resultado um suporte autoalinhante, com o qual um paralelismo quase perfeito da parte de suporte pode ser atingido relativamente a uma ferramenta que é incidente relativamente ao suporte de peça de 30 trabalho.
Uma vez que a parte de suporte e a parte carregadora são conectadas entre si por intermédio de pelo menos uma guia linear, um suporte flutuante das duas partes é garantido, e ambas as partes são separadas uma da outra por meio de apoio pneumático para efetuar um bom desacoplamento de vibração. Uma vez que o apoio pneumático tem um ímã permanente, nenhuma alimentação elétrica é requerida.
Concretizações vantajosas da invenção estão descritas na descrição, no desenho e nas reivindicações dependentes. De acordo com uma primeira concretização vantajosa, pelo menos um ímã permanente está respectivamente disposto na parte de suporte e na parte carregadora, de tal modo que os polos iguais dos dois ímãs permanentes se voltam um para o outro. Desta maneira, um efeito de alta repulsão é mantido dentro do apoio pneumático por força 5 magnética. Ao mesmo tempo, este tipo de aparato pode ser manufaturado a baixo custo, de modo simples e rápido.
Pode ser vantajoso configurar a apoio pneumático de modo que uma pluralidade de pontos de suporte espacialmente determinados, ou seja, pontos de suporte descontínuos estão presentes, os quais estão espacialmente distanciados entre si, em particular, para 10 obter relações de pressão constantes com uma grande largura da peça de trabalho a ser usinada e na fixação de uma ferramenta para a bigorna ao longo do comprimento total ou superfície da usinagem que se encontra em execução.
De acordo com uma outra concretização vantajosa, um elemento de apoio do apoio pneumático pode estar integrado na parte de suporte e na parte carregadora respectivamente. Por exemplo, a parte de suporte e a parte carregadora podem cada uma ser provida com um recorte, por exemplo, com um furo cego ou similar, no qual partes do apoio pneumático são dispostas. Um desenho mais compacto e leve resulta desta maneira.
Pode ser vantajoso prover a parte de suporte e/ou a parte carregadora com pelo menos um pacote de ímã. Assim resulta a possibilidade de variar as forças a serem compensadas dentro do apoio pneumático na medida em que os componentes do pacote de ímã são variados.
De acordo com uma outra concretização vantajosa, os ímãs do apoio pneumático são suportados de uma maneira de vibração desacoplada, ou seja, os ímãs dispostos na parte de suporte e na parte carregadora não são rigidamente conectados à respectiva parte, 25 mas, ao contrário, eles têm um suporte amortecido. Constatou-se nomeadamente que pode ocorrer uma despolarização dos ímãs sob condições operacionais específicas se eles forem dispostos a vibrações na faixa ultrassônica ao longo do tempo. De acordo com a invenção, os ímãs usados podem, por conseguinte, por exemplo, ser fundidos em uma composição plástica, de modo que um desacoplamento de vibração ocorra pela composição plástica.
De acordo com uma outra concretização vantajosa, a parte de suporte pode ser
guiada em um recorte da parte carregadora. Assim, resulta uma disposição compacta, em que guias adicionais entre a parte de suporte e a parte carregadora podem ser dispensadas, uma vez que as margens do recorte podem ser usadas como uma guia.
Pode ser vantajoso se a guia linear incluir pelo menos dois rolamentos de esferas lineares paralelos, uma vez que, neste caso, uma guia livre de inclinação da parte de suporte é garantida.
De acordo com uma outra concretização vantajosa, a parte de suporte pode incluir uma roda de bigorna ajustávei. Este tipo de roda de bigorna ajustável pode ser rotacionada um pouco após um determinado tempo operacional, se aparecer um desgaste na superfície da roda de bigorna.
De acordo com uma outra concretização vantajosa, a apoio pneumático na parte 5 carregadora e na parte de suporte pode incluir um número igual de uma pluralidade de ímãs permanentes. Desta maneira, as forças de repulsão entre a parte de suporte e a parte carregadora podem ser homogeneizadas, por um lado. Por outro lado, a força de repulsão entre a parte de suporte e a parte carregadora pode ser aumentada e também ajustada, se forem providos uma pluralidade de pares de ímãs permanentes.
Pode ser vantajoso para um guiamento livre de inclinação da parte de suporte na
parte carregadora se uma pluralidade de ímãs permanentes for disposta em uma fila.
De acordo com uma outra modalidade vantajosa, a parte de suporte e a parte carregadora são, cada uma, formada na forma de uma placa. Desta maneira, um suporte mais vantajoso é garantido que impede uma inclinação da parte de suporte em relação à 15 parte carregadora. Uma disposição particularmente compacta pode ser atingida na medida em que a parte de suporte e a parte carregadora são dispostas na forma coplanar. Se o ímã permanente ou os ímãs permanentes são dispostos de modo que a força de repulsão estenda-se paralela ao plano das placas, um apoio pneumático guiado estavelmente pode ser atingido com a ajuda de apenas duas guias lineares laterais.
A parte de suporte e/ou a parte carregadora podem ser formadas de acordo com a
invenção de material não magnetizável, por exemplo, de alumínio, titânio ou também plástico. Alternativamente, também é possível projetar a parte de suporte e/ou a parte carregadora como uma placa magnética ou como um elemento magnético.
A presente invenção será descrita a seguir unicamente por meio de exemplo, com referência a concretizações vantajosas e aos desenhos anexos.
A fig. 1 mostra uma vista em planta de uma bigorna para usinagem ultrassônica.
A fig. 2 mostra uma vista lateral parcialmente seccionada da bigorna da fig. 1.
A fig. 3 mostra uma vista lateral parcialmente seccionada da bigorna das figs. 1 e 2.
A fig. 4 mostra uma vista lateral de uma outra concretização de uma bigorna.
A concretização de uma bigorna para usinagem ultrassônica nas figs. 1 -3 inclui uma
parte de suporte superior (nas figs. 2 e 3) com uma superfície de suporte superior, dita parte de suporte sendo flutuantemente suportada por meio de um apoio pneumático em uma parte carregadora 12 (uma parte de suporte inferior nas figs. 2 e 3). Tanto a parte de suporte 10 como a parte carregadora 12 são projetadas na forma de placas e substancialmente 35 retangulares em uma vista em planta. A superfície de suporte pode ser formada como planar ou curvada. Para impedir qualquer desvio da parte de suporte 10 em relação à parte carregadora 12 e permitir um suporte autoalinhante, as guias lineares 14, 16, 18 e 20 são dispostas nos respectivos cantos do suporte de peça de trabalho. Cada guia linear inclui um parafuso 22 que é rosqueado na parte carregadora 12, e que é provido em sua seção superior com uma seção de haste cilíndrica que é inserida com mínima folga em um furo da parte de suporte. Desta maneira, a parte de suporte 10 pode ser deslocada em uma direção 5 paralela ao eixo do parafuso 22 relativamente à parte carregadora 12, com uma rotação ou um desvio sendo excluídos.
Para conectar a parte de suporte 10 e a parte carregadora 12 de modo cativo (ou seja, de uma maneira imperdível) uma à outra e, em assim fazendo, simultaneamente permitir um movimento de desacoplamento da parte de suporte 10 relativamente à parte 10 carregadora 12, dois parafusos 24 e 26 são rosqueados na parte carregadora 12 no centro dos lados estreitos e são conduzidos através da parte de suporte 10 e são presos por porcas 28 na parte carregadora 12.
O apoio pneumático acima descrito inclui um total de dez elementos de apoio 30 dispostos distanciados entre si na concretização mostrada, com um dos elementos de apoio 15 sendo capaz de ser reconhecido na seção longitudinal da fig. 2. Cada elemento de apoio 30 é formado adequadamente por dois pacotes de ímã 32 e 34, com cada pacote de ímã sendo disposto em um recorte da parte de suporte ou da parte carregadora na forma de olho cego e, desse modo, sendo integrado na parte respectiva.
Na concretização mostrada, cada pacote de ímã 32, 34 compreende um total de 20 quatro placas magnéticas em formato de disco que são ligadas ou presas, ou, de outro modo, fixadas no recorte na parte de suporte 10 ou na parte carregadora 12. Com relação a isto, as placas magnéticas individuais de um pacote são dispostas de modo que polos opostos respectivos repousam um no outro. Os dois pacotes de ímã 32 e 34 são, porém, dispostos na parte de suporte 10 e na parte carregadora 12 de modo que seus polos iguais 25 se voltam um para o outro.
Em outras palavras, os dois pacotes de ímã 32 e 24 se repelem entre si, e, desse modo, formam o elemento de apoio pneumático 30.
Como ilustrado na vista em planta da fig. 1, o elemento de apoio da concretização mostrada inclui duas filas paralelas de apoio pneumático 30 que são cada uma disposta ao longo dos lados longitudinais, e que cada inclui cinco elementos de apoio 30, com cada elemento de apoio incluindo um pacote de ímã 32 e um pacote de ímã 34.
As representações seccionadas das figs. 2 e 3 permitem que seja reconhecido que existe sempre um entreferro entre a parte de suporte 10 e a parte carregadora 12 no estado instalado, e que este entreferro também está presente entre os respectivos pacotes de ímã. Desta maneira, um bom suporte autoalinhante com desacoplamento excepcional é garantido.
A fig. 4 mostra uma outra concretização de uma bigorna para usinagem ultrassônica, com os mesmos números de referência sendo usados para os mesmos componentes.
A bigorna mostrada na fig. 4 por sua vez tem uma parte de suporte suportada por ar 10 que é flutuantemente suportada em uma parte carregadora 12 por intermédio de um apoio pneumático. Tanto a parte de suporte como a parte carregadora são formadas como 5 componentes do tipo placa, e têm aproximadamente as mesmas espessuras. A parte carregadora 12 é provida com um recesso em U aberto para cima 40 para guiar a parte de suporte 10 na parte carregadora 12. Além disso, a parte de suporte 10 e a parte carregadora 12 são conectadas entre si por meio de duas guias lineares paralelas 42 e 44, com cada guia linear 42 e 44 incluindo um rolamento de esferas lineares. Ranhuras do tipo canal 46 e 10 48 são respectivamente providas na parte de suporte 10 e na parte carregadora 12 para guiamento das esferas individuais dos dois rolamentos de esferas.
A parte de suporte em formato substancialmente de paralelepípedo 10 tem aproximadamente 2/3 da altura da parte carregadora 12 de modo que permanece um espaço livre, em que elementos de apoio do apoio pneumático são providos, dentro do 15 recesso 40 entre o lado inferior da parte de suporte 10 e do lado superior da parte carregadora 12. Na concretização mostrada, os elementos de apoio do apoio pneumático incluem duas filas paralelas de ímãs permanentes individuais 50 e 52, que são orientados de modo que uma força de repulsão é produzida entre as duas filas de ímãs permanentes para formar a apoio pneumático. Os ímãs permanentes 50, que são fixados à parte 20 carregadora 12, e os ímãs permanentes 52, que são fixados à parte de suporte 10, são assim dispostos de tal modo que cada um de seus pólos iguais se volta para o outro. Um entreferro L é assim formado entre as duas filas de ímãs permanentes 50 e 52.
Os ímãs permanentes 50 e 52 podem ser fixados intercambiavelmente à parte de suporte 10 e à parte carregadora 12, de modo que a força de repulsão pode ser ajustada entre estes dois componentes. Os ímãs permanentes podem neste respeitante ser rebaixados, parcialmente integrados, unidos ou encravados nos componentes.
Para suportar uma roda de bigorna ajustável 54, a parte de suporte 10 tem um recesso aproximadamente circular 56 que é aberto para cima e para um lado da parte receptora 10. A roda de bigorna 54 é ajustavelmente fixada neste recesso por meio de um 30 parafuso de fixação 58, e a periferia externa da roda de bigorna 54 projeta-se além da parte de suporte 10. A roda de bigorna pode servir assim como um contra-suporte para o sonotrodo, e pode ser rotacionada um pouco após um desgaste descoberto na roda de bigorna.
Na concretização mostrada na fig. 4, a parte de suporte do tipo placa 10 e do mesmo modo a parte carregadora do tipo placa 12 são dispostas pelo menos substancialmente coplanares, de modo que um desenho compacto e simétrico esteja presente. A força de repulsão dos ímãs permanentes se estende com respeito a isso paralela ao plano dos componentes do tipo placa 10 e 12, de modo que um guiamento livre de inclinação e estável da parte de suporte 10 seja provido com apenas duas guias lineares 42 e 44.

Claims (15)

1. Bigorna para usinagem ultrassônica que tem uma parte de suporte suportada por ar (10) que é flutuantemente suportada por meio de uma chumaceira de ar em uma parte carregadora (12), caracterizada pelo fato de a parte de suporte (10) e a parte carregadora (12) estarem conectadas entre si por meio de pelo menos uma guia linear (14 - 20; 42, 44), e em que pelo menos um magneto permanente (32, 34; 50, 52) ser provido, o qual produz uma força de repulsão entre a parte de suporte (10) e a parte carregadora (12) para formar a chumaceira de ar.
2. Bigorna de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de em cada caso pelo menos um magneto permanente (32, 34; 50, 52) estar disposto na parte de suporte (10), bem como na parte carregadora (12), de tal modo que seus polos idênticos estão dispostos voltados um para o outro.
3. Bigorna de acordo com a reivindicação 1 ou reividindicação 2, caracterizada pelo fato de elementos de apoio (30) da chumaceira de ar estarem integrados na parte de suporte (10) e na parte carregadora (12).
4. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de a parte de suporte (10) e a parte carregadora (12) estarem providas com pelo menos um recorte em cujas partes da chumaceira de ar estão dispostas.
5. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de a parte de suporte (10) e/ou a parte carregadora (12) terem pelo menos um pacote de magneto (32, 34).
6. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o pelo menos um magneto permanente estar suportado de uma maneira de vibração desacoplada.
7. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de a parte de suporte (10) ser guiada em um recesso (40) da parte carregadora (12).
8. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de a guia linear (42, 44) incluir pelo menos dois rolamentos de esferas lineares paralelas.
9. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de a parte de suporte (10) incluir uma roda de bigorna ajustável (54).
10. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de a chumaceira de ar inclui um número igual de uma pluralidade de magnetos permanentes (32, 34; 50, 52) da parte carregadora (12) e na parte de suporte (10).
11. Bigorna de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de uma carreira de magnetos permanentes (32, 34; 50) estar disposta na parte carregadora (12) e uma carreira de magnetos permanentes (32, 34; 52) estar disposta na parte de suporte (10).
12. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 10 ou 11, caracterizada pelo fato de a força de repulsão entre a parte de suporte (10) e a parte carregadora (12) poder ser ajustada variando o número de magnetos permanentes (50, 52).
13. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de a parte de suporte (10) e a parte carregadora (12) serem cada uma confeccionada na forma de placas.
14. Bigorna de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de a parte de suporte (10) e a parte carregadora (12) estarem dispostas de uma maneira coplanar.
15. Bigorna de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizada pelo fato de a força de repulsão estender-se em paralelo ao plano das placas (10,12).
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