CH712990B1 - Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall. - Google Patents

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CH712990B1 CH00133/18A CH1332018A CH712990B1 CH 712990 B1 CH712990 B1 CH 712990B1 CH 00133/18 A CH00133/18 A CH 00133/18A CH 1332018 A CH1332018 A CH 1332018A CH 712990 B1 CH712990 B1 CH 712990B1
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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall, aufweisend: wenigstens einen Ultraschallwandler (4); wenigstens eine Sonotrode (6), die zum Übertragen der Schwingungen mit dem Ultraschallwandler (4) mechanisch verbunden ist, wobei die Sonotrode (6) mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche (6') in einen mit einer Flüssigkeit füllbaren oder gefüllten Tank eintauchbar ist; welche sich dadurch auszeichnet, dass Ultraschallwandler (4) und Sonotrode (6') als ein gemeinsames, handgehaltenes respektive handhaltbares Gerät ausgebildet sind.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes System zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall. Eine solche Vorrichtung umfasst typischerweise einen Ultraschallwandler sowie eine Sonotrode, die zum Übertragen der Schwingungen mit dem Ultraschallwandler mechanisch verbunden ist. Die Sonotrode ist mit zumindest einer schwingenden Sonotrodenfläche in einen Flüssigkeitstank eintauchbar.
[0002] Bei einer Vielzahl technischer Anwendungen ist es erforderlich, Werkstücke von unerwünschten Graten zu befreien, beispielsweise mittels elektrochemischer oder thermischer Verfahren oder auch Hochdruckwasserstrahlverfahren.
[0003] Außerdem ist es möglich, Werkstücke mittels Ultraschall zu entgraten. Eine entsprechende Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mittels Ultraschall ist in der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2015 106 343.3 der Anmelderin Weber Ultrasonics GmbH vom 24. April 2015 beschrieben.
[0004] Nachteilig an dem genannten Stand der Technik ist, dass die vorbekannten Vorrichtungen relativ groß und teuer und eher auf eine Serienbehandlung der Werkstücke ausgelegt sind. Einzelne Werkstücke oder auch lediglich Bereiche einzelner Werkstücke zu entgraten, ist mit einem unverhältnismäßig großen (Kosten-) Aufwand verbunden.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine alternative Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken vorzuschlagen, die kostengünstig und einfach einsetzbar ist.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 13. Eine Alternative zu dem im Patentanspruch 14 definierten System findet sich in Anspruch 15. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche explizit per Referenz in die Beschreibung einbezogen.
[0008] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall umfasst: <tb><SEP>wenigstens einen Ultraschallwandler und wenigstens eine Sonotrode, die zum Übertragen der Schwingungen mit dem UIraschallwandler mechanisch verbunden ist, wobei die Sonotrode mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche in einen mit einer Flüssigkeit füllbaren oder gefüllten Tank eintauchbar ist.
[0009] Wesentlich ist, dass Ultraschallwandler und Sonotrode als ein gemeinsames, handgehaltenes respektive handhaltbares Gerät ausgebildet sind.
[0010] Aus Anwendungen für das Ultraschall-Schweißen ist grundsätzlich bekannt, dass Kavitation auftritt. Diese tritt bevorzugt an Fehlstellen der Oberfläche auf, da sich dort mikroskopische Glasbläschen beim Eintauchen in die Flüssigkeit anhaften. Insbesondere an Graten und in Bohrungen kann dies daher der Fall sein. Nach Erkenntnis der Anmelderin lässt sich dieser Effekt zur Entgratung von metallischen Bauteilen durch gezielte Kavitationswirkung nutzen, da die bei dem Kollaps der einzelnen Gasbläschen frei werdende Energie eventuell vorhandene Grate absprengt. Dabei soll das zu entgratende Werkstück kurzzeitig intensiver ultraschallinduzierter Kavitation ausgesetzt werden, um eine Entgratung durchzuführen. Der zugrundeliegende Prozess des Entgratens mit Ultraschall ist in der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2015 106 343.3 der Anmelderin Weber Ultrasonics GmbH vom 24. April 2015 beschrieben, deren Inhalt hiermit explizit per Referenz einbezogen wird.
[0011] Eine besonders intensive Kavitation lässt sich an der Oberfläche von mit Ultraschallfrequenz schwingenden Sonotroden, die in ein flüssiges Medium eintauchen, erzielen. Sonotroden sind im Allgemeinen Werkzeuge für das Ultraschall-Schweißen, die durch das Einleiten von hochfrequenten mechanischen Schwingungen (Ultraschall) in Schwingung versetzt werden. Sie stellen typischerweise die Verbindung von Ultraschallgenerator zum Werkstück her und leiten die Schwingungen in dieses ein.
[0012] Der Grund für die intensive Kavitation ist die gegenüber üblichen Schallwandlern für die Reinigungstechnik bei Sonotroden deutlich höhere Amplitude der mechanischen Auslenkung.
[0013] Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich somit in wesentlichen Aspekten von vorbekannten Vorrichtungen: Ultraschallwandler und Sonotrode sind als ein handgehaltenes respektive handhaltbares Gerät ausgebildet, d. h. dass der Ultraschallwandler und die Sonotrode als ein gemeinsames Element ausgebildet sind, welches von einem Benutzer bei der Entgratung von Werkstücken mit Ultraschall händisch geführt wird. Ultraschallwandler und Sonotrode sind starr miteinander verbunden, um die mechanischen Schwingungen von dem Ultraschallwandler auf die Sonorode zu übertragen.
[0014] Hierdurch ergeben sich insbesondere die Vorteile, dass die Vorrichtung individuell einsetzbar ist und auch schwer erreichbare Bereiche eines zu entgratenden Werkstücks mit der handgehaltenen Vorrichtung mit Ultraschall beaufschlagt und so von störenden Graten befreit werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Ausgestaltung von Ultraschallwandler und Sonotrode als ein handgehaltenes Gerät eine kompakte und kostengünstige Realisierung ermöglicht, die auch für gelegentliche und individuelle Einsätze geeignet ist.
[0015] Insbesondere in schwer erreichbaren Bereichen, wie Bohrungen oder Winkeln, ist es mit der handgehaltenen Vorrichtung in einfacher Art und Weise möglich, unerwünschte Grate zu entfernen und diese Bereiche bis zu dem gewünschten Ergebnis lokal nachzubearbeiten.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein mechanischer Transformator (Booster) zur Vergrößerung oder Verringerung der mechanischen Amplitude zwischen dem Ultraschallwandler und der Sonotrode angeordnet. Der Transformator wirkt vorzugsweise als Verstärkungselement und kann so zu einer höheren Amplitude der mechanischen Auslenkung der Sonotrode führen, was wiederum zu einer vermehrten Erzeugung von Kavitation in der Flüssigkeit und dadurch zu einer verstärkten Entgratung führt. Die Verwendung derartiger Transformatoren ist aus Anwendungen für das Ultraschall-Schweißen grundsätzlich vorbekannt.
[0017] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Abstandhalter zum Einstellen eines konstanten Abstands zwischen der wenigstens einen schwingenden Sonotrodenfläche und dem zu entgratenden Werkstück. Mittels des Abstandhalters kann sichergestellt werden, dass die an der schwingenden Sonotrodenfläche auftretende intensive Kavitation zur Beseitigung von Graten an der Oberfläche des Werkstücks führt. Vorteilhafterweise ist der Abstandhalter derart einstellbar, dass der konstante Abstand der genannten Sonotrodenfläche von dem Werkstücks wenigstens 0,1 mm beträgt, dabei aber kleiner oder höchstens gleichgroß ist wie eine akustische Wellenlänge in der Flüssigkeit. Mit dem Abstandhalter kann daher sichergestellt werden, dass auch bei der handgeführten Vorrichtung weder das Werkstück durch die Sonotrode beschädigt wird, noch dass aufgrund eines zu großen Abstands zwischen Sonotrode und dem zu entgratenden Werkstück eine lediglich mangelhafte Entgratung erfolgt.
[0018] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform umfasst eine Überwachungseinrichtung, die zum kontinuierlichen Überwachen der Einhaltung eines konstanten Abstandes der Sonotrodenfläche zu dem Werkstück ausgebildet ist. Dabei kann die Überwachungseinrichtung mit einer Feedback-Einrichtung für einen Benutzer ausgebildet sein. Vorzugsweise ergeht dabei ein Signal an den Benutzer, wenn der Abstand zwischen der Sonotrodenfläche und dem zu entgratendem Werkstück außerhalb eines gewünschten, vorzugsweise voreinstellbaren, Bereiches liegt.
[0019] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung umfasst einen Gewichtausgleich für das handgehaltene Gerät. Der Gewichtausgleich ist zur Kompensation des Gewichts des handgehaltenen Geräts (zumindest Ultraschallwandler und Sonotrode) vorgesehen. Der Gewichtsausgleich erfolgt durch eine entgegengesetzte Kraft, die durch beispielsweise ein Gegengewicht, eine Feder oder einen aktiven Antrieb erzeugt werden kann. Ohne Fremdeinwirkung stellt der Gewichtsausgleich eine ausgeglichene Ruhelage ein. Das Gewicht von dem handgehaltenen Gerät der Vorrichtung kann abhängig von dem Frequenzbereich des Ultraschallwandlers und damit der Größe des Ultraschallwandlers im einstelligen Kilogrammbereich liegen. Hier ist es für einen Benutzer für eine belastungsfreie und kontrollierte Benutzung der Vorrichtung von Vorteil, wenn durch den Gewichtsausgleich das Gewicht des handgehaltenen Geräts kompensiert wird.
[0020] Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Sonotrode auswechselbar angeordnet. Vorzugsweise sind Sonotrode und/oder der Transformator und/oder der Ultraschallwandler auswechselbar angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mit einem Basisgerät durch den Wechsel der genannten Teile verschiedene Ultraschall-Frequenzbereiche abgedeckt werden können. Weiter ist die Vorrichtung durch die austauschbare Sonotrode beispiels- weise an unterschiedliche Abmessungen oder Geometrien der zu entgratenden Werkstücke und/oder an unterschiedliche Grattypen etc. anpassbar.
[0021] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das handgehaltene Gerät flüssigkeitsdicht ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse für den Ultraschallwandler, wobei die Sonotrode und das Gehäuse flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Sonotrode oder das handgehaltene Gerät in die Flüssigkeit eingetaucht werden können, ohne dass Schäden an der Vorrichtung entstehen. Auch Flüssigkeitsspritzer oder Ähnliches können dadurch keinen Schaden an der Vorrichtung verursachen.
[0022] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Griffbereich auf, der ergonomisch verjüngt ist. Ein Benutzer kann somit das handgehaltene Gerät leichter handhaben. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse für den Ultraschallwandler, welches Gehäuse in dem Griffbereich ergonomisch verjüngt ist. Der Ultraschallwandler ist somit in dem Gehäuse angeordnet, so dass in einfacher Art und Weise ein Griffbereich an dem Ultraschallwandler vorgesehen werden kann, der die Handhabung für den Benutzer komfortabler macht und eine kontrollierte Führung beim Entgraten ermöglicht.
[0023] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an dem handgehaltenen Gerät der Vorrichtung ein Taster oder Schalter zur Aktivierung der Ultraschallschwingungen angeordnet. Der Taster oder Schalter ist mit dem Ultraschallgenerator verbunden. Mittels des Tasters oder Schalters erfolgt eine Aktivierung des Ultraschallgenerators, der den Ultraschallwandler mit elektrischer Energie versorgt, um den Ultraschallwandler zu mechanischen Schwingungen anzuregen. Die Aktivierung des Ultraschalls kann somit durch einen Benutzer direkt an dem handgehaltenen Gerät erfolgen.
[0024] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Vorrichtung eine aktive Kühlung für den Ultraschallwandler, insbesondere bevorzugt eine Druckluftkühlung oder einen in das handgehaltene Gerät integrierten Lüfter.
[0025] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung wenigstens einen Ultraschallgenerator, der zum Versorgen des Ultraschallwandlers mit elektrischer Energie ausgebildet ist, um den Ultraschallwandler zu mechanischen Schwingungen anzuregen. Der Ultraschallgenerator regt den Ultraschallwandler zu mechanischen Schwingungen an, wobei weiter der Ultraschallwandler die Sonotrode im Ultraschallfrequenzbereich zu Schwingungen anregt.
[0026] Vorzugsweise ist der Ultraschallgenerator zum Erzeugen einer Ultraschallfrequenz der Schwingungen von wenigstens etwa 10 kHz und höchstens etwa 50 kHz ausgebildet, vorzugsweise etwa 18 kHz bis etwa 35 kHz, höchst vorzugsweise etwa 20 kHz bis etwa 30 kHz.
[0027] Die handgehaltene Entgratungsvorrichtung kann insbesondere vorteilhaft sein zum Entgraten von Bohrungen. Dafür wird vorzugsweise eine lange und schmale Sonotrode in die Bohrung eingeführt, so dass die Kavitationsblasen die Grate im Inneren der Bohrung entfernen können. Die handgehaltene Entgratungsvorrichtung eignet sich auch besonders zum Entgraten anderer schwer erreichbarer Bereiche von Werkstücken.
[0028] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall. Das System umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall, einen Ultraschallgenerator, der zum Versorgen des Ultraschallwandlers mit elektrischer Energie ausgebildet ist, um den Ultraschallwandler zu mechanischen Schwingungen anzuregen, und einen Tank, der mit einer Flüssigkeit füllbar oder gefüllt ist, so dass die Sonotrode mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche in die Flüssigkeit eintaucht oder eintauchbar ist. Die Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall des Systems wird mit der Sonotrode in die Flüssigkeit des Tanks eingetaucht und vorzugsweise in einem definierten Abstand an den zu entgratenden Bereichen des Werkstücks entlanggeführt, so dass die dort auftretende intensive Kavitation zur Beseitigung der Grate führt.
[0029] Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Systems zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall ist die Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall mit einem Ultraschallgenerator zum Erzeugen einer Ultraschallfrequenz ausgebildet. Das System umfasst demnach wenigstens eine entsprechende Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall und einen Tank, der mit einer Flüssigkeit füllbar oder gefüllt ist, so dass die Sonotrode mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche in die Flüssigkeit eintaucht oder eintauchbar ist. Die Flüssigkeit ist vorzugsweise ein Reinigungsmedium, wie aus vorbekannten Verfahren zum Reinigen mit Ultraschall bekannt.
[0030] Die Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall des Systems wird mit der Sonotrode in die Flüssigkeit des Tanks eingetaucht und vorzugsweise in einem definierten Abstand an den zu entgratenden Bereichen des Werkstücks entlanggeführt, so dass die dort auftretende intensive Kavitation zur Beseitigung der Grate führt.
[0031] Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Systems werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt: <tb><SEP>Figur 1 mit den Teilabbildungen a, b und c ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; <tb><SEP>Figur 2 mit den Teilabbildungen a, b und c ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Abstandhalter.
[0032] In den Figuren 1 und 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Alle Maßangaben sind exemplarisch zu verstehen und enthalten keine über die Schutzansprüche hinausgehende Beschränkung.
[0033] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Ansichten a, b und c.
[0034] Figur 1a zeigt eine Vorrichtung mit einem handgehaltenen Gerät 1 und einem Gewichtausgleich 10. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 5, in dem ein Ultraschallwandler 4 zur Umwandlung von elektrischen Schwingungen in mechanische Schwingungen und ein Booster (Transformator) 3 zur Erhöhung der mechanischen Auslenkung angeordnet sind, dargestellt in Figur 1c. Das Gehäuse 5 ist mit einem ergonomisch ausgeformten Griffbereich 8 ausgebildet. An dem Gehäuse 5 ist eine Sonotrode 6 angeordnet mit einer Schwingungen abstrahlenden Fläche der Sonotrode (schwingende Sonotrodenfläche) 6'. Die einzelnen Komponenten 4-6 sind dabei durch Schraubverbindungen miteinander verbunden und somit auswechselbar.
[0035] Der Ultraschallwandler 4 steht über das Kabel 7 in signaltechnischer Wirkverbindung mit einem Ultraschallgenerator (nicht dargestellt) und wird durch diesen mit elektrischer Energie versorgt. Dabei verfügt der Ultraschallgenerator über eine Regelung, welche die mechanische Amplitude des Ultraschallwandlers 4 regelt und eine Einstellung dieser Amplitude in einem Bereich von beispielsweise 10 bis 100% bezogen auf eine maximale mechanische Amplitude ermöglicht. Der Ultraschallwandler 4 ist vorliegend - ohne Beschränkung - für eine maximale Schwingungsfrequenz im Bereich von 35 kHz ausgelegt. Solche Ultraschallgeneratoren sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in Einrichtungen zum Ultraschallschweißen verwendet.
[0036] Die Sonotrode 6 wird in einen mit flüssigem Medium gefüllten Tank (nicht dargestellt) eingetaucht. Beim Betreiben der Sonotrode 6 mit Ultraschall tritt an der Oberfläche der Sonotrode 6 im Bereich zumindest der Sonotrodenfläche 6'eine intensive Kavitation auf. Wird die Sonotrode 6 nun mit der Sonotrodenfläche 6' in einem (definierten) Abstand an den zu entgratenden Bereichen eines Werkstücks entlanggeführt, führt die dort auftretende intensive Kavitation zur Beseitigung der Grate.
[0037] Figur 1b zeigt die Vorrichtung aus Figur 1a in einer um 90 Grad gedrehten Ansicht. Der Gewichtsausgleich 10 ist an dem handgehaltenen Gerät 1 so angeordnet, dass das Gewicht des handgehaltenen Geräts 1 kompensiert wird und das Kabel 7 nicht auf Zug belastet ist. Der Gewichtsausgleich 10 ist vorliegend als Gegengewicht ausgebildet.
[0038] Figur 1c zeigt eine Schnittdarstellung durch die in Figur 1a gekennzeichnete Ebene A - A. Die Vorrichtung umfasst als handgehaltenes Gerät 1 eine Sonotrode 6 und einen Ultraschallwandler 4. Zwischen Sonotrode 6 und Ultraschallwandler 4 ist ein Transformator oder Booster 3 zur Erhöhung der mechanischen Auslenkung angeordnet. Wie in Figur 1c zu sehen ist, ist der Ultraschallwandler 4 so in dem Gehäuse 5 angeordnet, dass das Gehäuse 5 einen Griff für das handgehaltene Gerät 1 bildet. Das Gehäuse 5 ist in einem mittleren Bereich 8 ergonomisch verjüngt, sodass ein Benutzer das handgehaltene Gerät komfortabel greifen und führen kann.
[0039] Figur 2a zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt Figur 2b die Ansicht aus Figur 2a um 90 Grad gedreht. In Figur 2c ist eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels durch die in Figur 2a gekennzeichnete Ebene A - A gezeigt. Zur Vermeidung von Wiederholungen soll im Folgenden hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen den Figuren eingegangen werden.
[0040] Die Vorrichtung umfasst als handgehaltenes Gerät 1 eine Sonotrode 6 und einen Ultraschallwandler 4. Zwischen Sonotrode 6 und Ultraschallwandler 4 ist ein Transformator (Booster) 3 zur Erhöhung der mechanischen Auslenkung angeordnet. Wie in Figur 2c zu sehen ist, ist der Ultraschallwandler 4 so in dem Gehäuse 5 angeordnet, dass das Gehäuse 5 einen Griff für das handgehaltene Gerät 1 bildet. Das Gehäuse 5 ist in einem mittleren Bereich 8 ergonomisch verjüngt, sodass ein Benutzer das handgehaltene Gerät komfortabel greifen und führen kann.
[0041] Der Ultraschallwandler 4 ist vorliegend - ohne Beschränkung - für eine maximale Schwingungsfrequenz im Bereich von 20 kHz ausgelegt.
[0042] An dem handgehaltenen Gerät (1) der Vorrichtung ist ein Taster (11) zur Aktivierung der Ultraschallschwingungen angeordnet. Der Taster (11) ist über das Kabei 7 mit dem Ultraschallgenerator (nicht dargestellt) verbunden. Mittels des Tasters (11) ist eine Aktivierung des Ultraschalls durch einen Benutzer direkt an dem handgehaltenen Gerät (1) möglich.
[0043] Die Vorrichtung umfasst zusätzlich einen Abstandhalter 12. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders für die Entgratung von Bohrungen geeignet. Der Abstandhalter 12 liegt mit der Fläche 12' an einem Werkstück an und stellt somit eine maximale Eindringtiefe in die Bohrung sicher. So werden Beschädigungen des Werkstücks vermieden.
[0044] Der Abstandhalter 12 kann auch derart an dem Gerät 1 angeordnet sein, dass ein konstanter Abstand zwischen der Schwingungen abstrahlenden Fläche der Sonotrode 6'und dem Werkstück wenigstens 0,1 mm beträgt und dabei maximal gleich groß ist wie eine akustische Wellenlänge in der Flüssigkeit.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall, aufweisend: wenigstens einen Ultraschallwandler (4); wenigstens eine Sonotrode (6), die zum Übertragen von Schwingungen mit dem Ultraschallwandler (4) mechanisch verbunden ist, wobei die Sonotrode (6) mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche (6') in einen mit einer Flüssigkeit füllbaren oder gefüllten Tank eintauchbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler (4) und die Sonotrode (6') als ein gemeinsames, handhaltbares Gerät (1) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Transformator (3) zur Vergrößerung oder Verringerung der mechanischen Amplitude zwischen dem Ultraschallwandler (4) und der Sonotrode (6) angebracht ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Abstandhalter (12) zum Einstellen eines konstanten Abstands zwischen der wenigstens einen schwingenden Sonotrodenfläche (6') und einem zu entgratenden Werkstück umfasst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter derart einstellbar ist, dass der konstante Abstand der wenigstens einen schwingenden Sonotrodenfläche (6') von dem zu entgratenden Werkstück wenigstens 0,1 mm beträgt und höchstens einer akustischen Wellenlänge in der Flüssigkeit entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Überwachungseinrichtung umfasst, die zum kontinuierlichen Überwachen der Einhaltung eines konstanten Abstandes der Sonotrodenfläche (6') zu einem zu entgratenden Werkstück ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Gewichtsausgleich (10) für das handhaltbare Gerät umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (6) auswechselbar angeordnet ist, vorzugsweise, dass zudem ein mechanischer Transformator (3) und/oder der Ultraschallwandler (4) auswechselbar angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das handhaltbare Gerät (1) flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, insbesondere bevorzugt, dass die Vorrichtung ein Gehäuse (5) für den Ultraschallwandler (4) umfasst und die Sonotrode (6) und das Gehäuse (5) flüssigkeitsdicht ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Griffbereich (8) aufweist, der ergonomisch ausgebildet, insbesondere verjüngt ist, vorzugsweise dass die Vorrichtung ein Gehäuse (5) für den Ultraschallwandler (4) umfasst und das Gehäuse (5) in dem Griffbereich (8) ergonomisch ausgebildet, insbesondere verjüngt ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine aktive Kühlung für den Ultraschallwandler (4) umfasst, insbesondere bevorzugt eine Druckluftkühlung.
11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Taster (11) zur Aktivierung der Ultraschallschwingungen umfasst, welcher Taster (11) vorzugsweise durch einen Benutzer des handhaltbaren Geräts (1) aktivierbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zusätzlich wenigstens einen Ultraschallgenerator umfasst, der zum Versorgen des Ultraschallwandlers (4) mit elektrischer Energie ausgebildet ist, um den Ultraschallwandler (4) zu mechanischen Schwingungen anzuregen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator zum Erzeugen einer Ultraschallfrequenz der Schwingungen von wenigstens 10 kHz und höchstens 50 kHz ausgebildet ist, vorzugsweise 18 kHz bis 35 kHz, höchst vorzugsweise 20 kHz bis 30 kHz.
14. System zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall, aufweisend: wenigstens eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall nach einem der Ansprüche 1 bis 11, einen Ultraschallgenerator, der zum Versorgen des Ultraschallwandlers (4) mit elektrischer Energie ausgebildet ist, um den Ultraschallwandler (4) zu mechanischen Schwingungen anzuregen und einen Tank, welcher das Werkstück aufnimmt und mit einer Flüssigkeit füllbar oder gefüllt ist, so dass die Sonotrode (6) mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche (6') in die Flüssigkeit eintaucht oder eintauchbar ist.
15. System zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall, aufweisend: wenigstens eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall nach Anspruch 12 oder 13 und einen Tank, welcher das Werkstück aufnimmt und mit einer Flüssigkeit füllbar oder gefüllt ist, so dass die Sonotrode (6) mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche(6') in die Flüssigkeit eintaucht oder eintauchbar ist.
CH00133/18A 2015-08-07 2015-11-24 Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken mit Ultraschall. CH712990B1 (de)

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