CH712990B1

CH712990B1 - Device for deburring workpieces with ultrasound.

Info

Publication number: CH712990B1
Application number: CH00133/18A
Authority: CH
Inventors: Dreyer Thomas
Original assignee: Weber Ultrasonics AG
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2020-05-29
Also published as: DE202015104150U1; WO2017025069A1; TW201706072A

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.A device for deburring workpieces with ultrasound is proposed, comprising: at least one ultrasound transducer (4); at least one sonotrode (6) which is mechanically connected to the ultrasound transducer (4) for transmitting the vibrations, the sonotrode (6) having at least one vibrating sonotrode surface (6 ') being immersed in a tank which can be filled or filled with a liquid; which is characterized in that the ultrasonic transducer (4) and sonotrode (6 ') are designed as a common hand-held or hand-held device.

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. The invention relates to a device for deburring workpieces with ultrasound according to the preamble of claim 1 and a corresponding system for deburring workpieces with ultrasound. Such a device typically comprises an ultrasound transducer and a sonotrode, which is mechanically connected to the ultrasound transducer for transmitting the vibrations. The sonotrode can be immersed in at least one vibrating sonotrode surface in a liquid tank.

[0002] Bei einer Vielzahl technischer Anwendungen ist es erforderlich, Werkstücke von unerwünschten Graten zu befreien, beispielsweise mittels elektrochemischer oder thermischer Verfahren oder auch Hochdruckwasserstrahlverfahren. In a large number of technical applications, it is necessary to free workpieces from undesirable burrs, for example by means of electrochemical or thermal processes or else high-pressure water jet processes.

[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. It is also possible to deburr workpieces using ultrasound. A corresponding device for deburring workpieces by means of ultrasound is described in German patent application No. 10 2015 106 343.3 by the applicant Weber Ultrasonics GmbH dated April 24, 2015.

[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. A disadvantage of the prior art mentioned is that the previously known devices are relatively large and expensive and are designed more for series treatment of the workpieces. Deburring individual workpieces or even just areas of individual workpieces is associated with a disproportionately large (cost) effort.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine alternative Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken vorzuschlagen, die kostengünstig und einfach einsetzbar ist. The present invention is therefore based on the object to propose an alternative device for deburring workpieces, which is inexpensive and easy to use.

[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 14. This object is achieved by a device with the features of claim 1 and by a system with the features of claim 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. Advantageous embodiments of the device according to the invention can be found in claims 2 to 13. An alternative to the system defined in claim 14 can be found in claim 15. The wording of all claims is hereby explicitly included in the description by reference.

[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.[0008] An apparatus according to the invention for deburring workpieces with ultrasound comprises: <tb> <SEP> at least one ultrasonic transducer and at least one sonotrode which is mechanically connected to the ultrasound transducer for transmitting the vibrations, the sonotrode having at least one vibrating sonotrode surface being immersed in a tank which can be filled or filled with a liquid.

[0009] Wesentlich ist, dass Ultraschallwandler und Sonotrode als ein gemeinsames, handgehaltenes respektive handhaltbares Gerät ausgebildet sind. It is essential that the ultrasonic transducer and sonotrode are designed as a common hand-held or hand-held device.

[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. It is generally known from applications for ultrasonic welding that cavitation occurs. This occurs preferentially at imperfections on the surface, since microscopic glass bubbles adhere there when immersed in the liquid. This can be the case, in particular, on ridges and in bores. According to the applicant's knowledge, this effect can be used for deburring metallic components by means of targeted cavitation, since the energy released when the individual gas bubbles collapse blows off any burrs that may be present. The workpiece to be deburred should be briefly exposed to intensive ultrasound-induced cavitation in order to carry out deburring. The underlying process of deburring with ultrasound is described in German patent application No. 10 2015 106 343.3 of the applicant Weber Ultrasonics GmbH dated April 24, 2015, the content of which is hereby explicitly incorporated by reference.

[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. A particularly intensive cavitation can be achieved on the surface of ultrasonic frequency vibrating sonotrodes which are immersed in a liquid medium. Sonotrodes are generally tools for ultrasonic welding, which are set in motion by the introduction of high-frequency mechanical vibrations (ultrasound). They typically establish the connection between the ultrasound generator and the workpiece and introduce the vibrations into it.

[0012] Der Grund für die intensive Kavitation ist die gegenüber üblichen Schallwandlern für die Reinigungstechnik bei Sonotroden deutlich höhere Amplitude der mechanischen Auslenkung. The reason for the intensive cavitation is that compared to conventional sound transducers for cleaning technology in sonotrodes, the amplitude of the mechanical deflection is significantly higher.

[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. The device according to the invention thus differs in essential aspects from previously known devices: ultrasonic transducer and sonotrode are designed as a hand-held or hand-held device, i. H. that the ultrasonic transducer and the sonotrode are designed as a common element which is guided by a user by hand when deburring workpieces with ultrasound. The ultrasonic transducer and sonotrode are rigidly connected to one another in order to transmit the mechanical vibrations from the ultrasonic transducer to the sonorode.

[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. This results in particular in the advantages that the device can be used individually and also areas which are difficult to reach of a workpiece to be deburred are subjected to ultrasound with the hand-held device and can thus be freed from troublesome burrs. Another advantage is that the design of the ultrasonic transducer and sonotrode as a hand-held device enables a compact and inexpensive implementation that is also suitable for occasional and individual use.

[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. Particularly in hard-to-reach areas, such as bores or angles, it is possible in a simple manner with the hand-held device to remove unwanted burrs and to rework these areas locally until the desired result is obtained.

[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. In a preferred embodiment of the invention, a mechanical transformer (booster) for increasing or reducing the mechanical amplitude is arranged between the ultrasonic transducer and the sonotrode. The transformer preferably acts as a reinforcing element and can thus lead to a higher amplitude of the mechanical deflection of the sonotrode, which in turn leads to an increased generation of cavitation in the liquid and thus to increased deburring. The use of such transformers is basically known from applications for ultrasonic welding.

[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. According to a development of the invention, the device comprises a spacer for setting a constant distance between the at least one vibrating sonotrode surface and the workpiece to be deburred. The spacer can be used to ensure that the intensive cavitation that occurs on the vibrating sonotrode surface leads to the removal of burrs on the surface of the workpiece. The spacer is advantageously adjustable such that the constant distance of the above-mentioned sonotrode surface from the workpiece is at least 0.1 mm, but is smaller or at most the same size as an acoustic wavelength in the liquid. The spacer can therefore be used to ensure that the workpiece is not damaged by the sonotrode, even in the case of the hand-held device, and that defective deburring only occurs due to the excessive distance between the sonotrode and the workpiece to be deburred.

[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. A further preferred embodiment comprises a monitoring device which is designed to continuously monitor compliance with a constant distance between the sonotrode surface and the workpiece. The monitoring device can be designed with a feedback device for a user. A signal is preferably sent to the user when the distance between the sonotrode surface and the workpiece to be deburred lies outside a desired, preferably presettable, range.

[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. A further advantageous embodiment of the device comprises a weight compensation for the hand-held device. The weight compensation is provided to compensate for the weight of the hand-held device (at least ultrasound transducer and sonotrode). The weight is balanced by an opposite force, which can be generated by, for example, a counterweight, a spring or an active drive. Without external influence, the weight balance adjusts to a balanced rest position. Depending on the frequency range of the ultrasound transducer and thus the size of the ultrasound transducer, the weight of the hand-held device of the device can be in the single-digit kilogram range. Here it is advantageous for a user for a stress-free and controlled use of the device if the weight of the hand-held device is compensated for by the weight compensation.

[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. In another preferred development of the device, the sonotrode is arranged interchangeably. The sonotrode and / or the transformer and / or the ultrasound transducer are preferably arranged interchangeably. This has the advantage that different ultrasound frequency ranges can be covered with a basic device by changing the parts mentioned. Furthermore, the exchangeable sonotrode allows the device to be adapted, for example, to different dimensions or geometries of the workpieces to be deburred and / or to different types of burrs etc.

[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. In a further preferred embodiment, the hand-held device is liquid-tight. The device preferably comprises a housing for the ultrasound transducer, the sonotrode and the housing being connected to one another in a liquid-tight manner. This has the advantage that the sonotrode or the hand-held device can be immersed in the liquid without causing damage to the device. Even liquid splashes or the like cannot cause any damage to the device.

[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. [0022] In a further preferred embodiment, the device has a grip area which is ergonomically tapered. A user can thus handle the handheld device more easily. The device preferably comprises a housing for the ultrasound transducer, which housing is ergonomically tapered in the grip area. The ultrasonic transducer is thus arranged in the housing, so that a grip area on the ultrasonic transducer can be provided in a simple manner, which makes handling more convenient for the user and enables controlled guidance during deburring.

[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. In a further advantageous development of the invention, a button or switch for activating the ultrasonic vibrations is arranged on the hand-held device of the device. The button or switch is connected to the ultrasound generator. The button or switch activates the ultrasound generator, which supplies the ultrasound transducer with electrical energy in order to excite the ultrasound transducer to mechanical vibrations. A user can thus activate the ultrasound directly on the hand-held device.

[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. In an advantageous development, the device comprises active cooling for the ultrasound transducer, particularly preferably compressed air cooling or a fan integrated in the hand-held device.

[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. In a further advantageous embodiment, the device comprises at least one ultrasound generator, which is designed to supply the ultrasound transducer with electrical energy in order to excite the ultrasound transducer to mechanical vibrations. The ultrasound generator excites the ultrasound transducer to mechanical vibrations, and the ultrasound transducer further excites the sonotrode to vibrate in the ultrasound frequency range.

[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. Preferably, the ultrasonic generator is designed to generate an ultrasonic frequency of the vibrations of at least about 10 kHz and at most about 50 kHz, preferably about 18 kHz to about 35 kHz, most preferably about 20 kHz to about 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. [0027] The hand-held deburring device can be particularly advantageous for deburring bores. For this purpose, a long and narrow sonotrode is preferably inserted into the bore so that the cavitation bubbles can remove the burrs inside the bore. The hand-held deburring device is also particularly suitable for deburring other hard-to-reach areas of workpieces.

[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. Another aspect of the invention relates to a system for deburring workpieces with ultrasound. The system comprises at least one device according to the invention for deburring workpieces with ultrasound, an ultrasound generator which is designed to supply the ultrasound transducer with electrical energy in order to excite the ultrasound transducer to mechanical vibrations, and a tank which can be filled or filled with a liquid, so that the sonotrode is immersed in the liquid or can be immersed with at least one vibrating sonotrode surface. The device for deburring workpieces with ultrasound of the system is immersed with the sonotrode in the liquid of the tank and preferably guided at a defined distance along the areas of the workpiece to be deburred, so that the intensive cavitation that occurs there leads to the removal of the burrs.

[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. In another advantageous embodiment of the system for deburring workpieces with ultrasound, the device for deburring workpieces with ultrasound is designed with an ultrasound generator for generating an ultrasound frequency. The system accordingly comprises at least one corresponding device for deburring workpieces with ultrasound and a tank which can be filled or filled with a liquid, so that the sonotrode is immersed or immersed in the liquid with at least one oscillating sonotrode surface. The liquid is preferably a cleaning medium, as is known from previously known methods for cleaning with ultrasound.

[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. The device for deburring workpieces with ultrasound of the system is immersed with the sonotrode in the liquid of the tank and preferably guided at a defined distance along the areas of the workpiece to be deburred, so that the intensive cavitation occurring there leads to the removal of the burrs .

[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.Further preferred features and embodiments of the device and the system according to the invention are explained below with reference to exemplary embodiments and the figures. It shows: <tb> <SEP> Figure 1 with the partial images a, b and c, a first embodiment of a device according to the invention; <tb> <SEP> Figure 2 with the partial images a, b and c, a second embodiment of a device according to the invention with spacers.

[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. In Figures 1 and 2, the same reference numerals designate the same or equivalent elements. All dimensions are to be understood as examples and do not contain any restrictions beyond the protection claims.

[0033] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Ansichten a, b und c. Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the device according to the invention in three views a, b and 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. Figure 1a shows a device with a hand-held device 1 and a weight compensation 10. The device comprises a housing 5 in which an ultrasonic transducer 4 for converting electrical vibrations into mechanical vibrations and a booster (transformer) 3 for increasing the mechanical deflection are arranged, shown in Figure 1c. The housing 5 is formed with an ergonomically shaped grip area 8. A sonotrode 6 is arranged on the housing 5 with a vibrating surface of the sonotrode (vibrating sonotrode surface) 6 '. The individual components 4-6 are connected to each other by screw connections and are therefore interchangeable.

[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. The ultrasonic transducer 4 is connected via the cable 7 in a signaling connection with an ultrasonic generator (not shown) and is supplied with electrical energy by the latter. The ultrasound generator has a control system which regulates the mechanical amplitude of the ultrasound transducer 4 and enables this amplitude to be set in a range of, for example, 10 to 100% based on a maximum mechanical amplitude. In the present case, the ultrasonic transducer 4 is designed - without limitation - for a maximum oscillation frequency in the range of 35 kHz. Such ultrasonic generators are known to the person skilled in the art and are used, for example, in devices for ultrasonic welding.

[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. The sonotrode 6 is immersed in a tank filled with liquid medium (not shown). When the sonotrode 6 is operated with ultrasound, intensive cavitation occurs on the surface of the sonotrode 6 in the region of at least the sonotrode surface 6 ′. If the sonotrode 6 is now guided with the sonotrode surface 6 ′ at a (defined) distance along the areas of a workpiece to be deburred, the intensive cavitation that occurs there eliminates the burrs.

[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. Figure 1b shows the device of Figure 1a in a view rotated by 90 degrees. The weight compensation 10 is arranged on the hand-held device 1 so that the weight of the hand-held device 1 is compensated for and the cable 7 is not subjected to tension. The weight compensation 10 is designed here as a counterweight.

[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. Figure 1c shows a sectional view through the plane A - A shown in Figure 1a. The device comprises as a handheld device 1, a sonotrode 6 and an ultrasonic transducer 4. Between sonotrode 6 and ultrasonic transducer 4 is a transformer or booster 3 to increase the mechanical Deflection arranged. As can be seen in FIG. 1 c, the ultrasound transducer 4 is arranged in the housing 5 in such a way that the housing 5 forms a handle for the hand-held device 1. The housing 5 is ergonomically tapered in a central region 8, so that a user can comfortably grip and guide the hand-held device.

[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. Figure 2a shows a schematic representation of a second embodiment. 2b shows the view from FIG. 2a rotated by 90 degrees. FIG. 2c shows a sectional illustration of the second exemplary embodiment through the plane A - A identified in FIG. 2a. In order to avoid repetitions, the differences between the figures are mainly dealt with below.

[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. The device comprises as a hand-held device 1 a sonotrode 6 and an ultrasonic transducer 4. Between the sonotrode 6 and ultrasonic transducer 4, a transformer (booster) 3 is arranged to increase the mechanical deflection. As can be seen in FIG. 2 c, the ultrasound transducer 4 is arranged in the housing 5 in such a way that the housing 5 forms a handle for the hand-held device 1. The housing 5 is ergonomically tapered in a central region 8, so that a user can comfortably grip and guide the hand-held device.

[0041] Der Ultraschallwandler 4 ist vorliegend - ohne Beschränkung - für eine maximale Schwingungsfrequenz im Bereich von 20 kHz ausgelegt. In the present case, the ultrasonic transducer 4 is designed - without limitation - for a maximum oscillation frequency in the range of 20 kHz.

[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. A button (11) for activating the ultrasonic vibrations is arranged on the hand-held device (1) of the device. The button (11) is connected to the ultrasound generator (not shown) via the cable 7. The button (11) enables an ultrasound to be activated by a user directly on the hand-held device (1).

[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. The device additionally comprises a spacer 12. This embodiment is particularly suitable for deburring bores. The spacer 12 lies with the surface 12 'on a workpiece and thus ensures a maximum depth of penetration into the bore. This prevents damage to the workpiece.

[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. The spacer 12 can also be arranged on the device 1 such that a constant distance between the vibrating surface of the sonotrode 6 'and the workpiece is at least 0.1 mm and is at most the same size as an acoustic wavelength in the Liquid.

Claims

1. Device for deburring workpieces with ultrasound, comprising: at least one ultrasonic transducer (4); at least one sonotrode (6) which is mechanically connected to the ultrasound transducer (4) for transmitting vibrations, the sonotrode (6) having at least one vibrating sonotrode surface (6 ') being immersed in a tank which can be filled or filled with a liquid; characterized, that the ultrasonic transducer (4) and the sonotrode (6 ') are designed as a common, handheld device (1).

2. Device according to claim 1, characterized, that a mechanical transformer (3) for increasing or reducing the mechanical amplitude between the ultrasonic transducer (4) and the sonotrode (6) is attached.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the device comprises a spacer (12) for setting a constant distance between the at least one vibrating sonotrode surface (6 ') and a workpiece to be deburred.

4. The device according to claim 3, characterized, that the spacer is adjustable such that the constant distance of the at least one vibrating sonotrode surface (6 ') from the workpiece to be deburred is at least 0.1 mm and corresponds at most to an acoustic wavelength in the liquid.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the device comprises a monitoring device which is designed to continuously monitor compliance with a constant distance between the sonotrode surface (6 ') and a workpiece to be deburred.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the device comprises a weight compensation (10) for the handheld device.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the sonotrode (6) is arranged interchangeably, preferably that a mechanical transformer (3) and / or the ultrasonic transducer (4) are also arranged interchangeably.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the hand-held device (1) is liquid-tight, particularly preferably that the device comprises a housing (5) for the ultrasonic transducer (4) and the sonotrode (6) and the housing (5) are liquid-tight.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the device has a handle area (8) which is ergonomically designed, in particular tapered, preferably that the device comprises a housing (5) for the ultrasound transducer (4) and the housing (5) in the handle area (8) is ergonomically designed, in particular is rejuvenated.

10. Device according to one of the preceding Claims, characterized, that the device comprises active cooling for the ultrasound transducer (4), particularly preferably compressed air cooling.

11. Device according to one of the preceding Claims, characterized, that the device comprises a button (11) for activating the ultrasonic vibrations, which button (11) can preferably be activated by a user of the handheld device (1).

12. Device according to one of the preceding Claims, characterized, that the device additionally comprises at least one ultrasound generator which is designed to supply the ultrasound transducer (4) with electrical energy in order to excite the ultrasound transducer (4) to mechanical vibrations.

13. The apparatus of claim 12, characterized, that the ultrasound generator is designed to generate an ultrasound frequency of the vibrations of at least 10 kHz and at most 50 kHz, preferably 18 kHz to 35 kHz, most preferably 20 kHz to 30 kHz.

14. System for deburring workpieces with ultrasound, comprising: at least one device for deburring workpieces with ultrasound according to one of claims 1 to 11, an ultrasound generator, which is designed to supply the ultrasound transducer (4) with electrical energy, to excite the ultrasound transducer (4) to mechanical vibrations and a tank which receives the workpiece and can be filled or filled with a liquid, so that the sonotrode (6) is immersed or immersed in the liquid with at least one vibrating sonotrode surface (6 ').

15. A system for deburring workpieces with ultrasound, comprising: at least one device for deburring workpieces with ultrasound according to claim 12 or 13 and a tank, which receives the workpiece and can be filled or filled with a liquid, so that the sonotrode (6) is immersed or immersed in the liquid with at least one vibrating sonotrode surface (6 ').