DE102009048696B3 - Sonotrode arrangement for e.g. plastic machining and processing tools used in ultrasonic welding of workpiece, has fitting groove arranged in end region that lies opposite to clamping position of slot - Google Patents

Sonotrode arrangement for e.g. plastic machining and processing tools used in ultrasonic welding of workpiece, has fitting groove arranged in end region that lies opposite to clamping position of slot Download PDF

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Abstract

The arrangement has a circular ring shaped bearing surface arranged concentric to a through hole. A sonotrode thread side clamping shell (3) comprises screw holes and a fixing pin borehole, which corresponds to a threaded hole and fixing pin hole in a sonotrode mold surface side clamping shell (2) i.e. cylindrical plane disk. The sonotrode (1) is clamped only at outer sonotrode ring in an end region of slot. A fitting groove is arranged in an end region, which lies opposite to a clamping position of the slot.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonotrodenanordnung zum Einsatz in Kunststoffbearbeitungswerkzeugen, wie zum Ultraschallschweißen, -schneiden, -stanzen u. ä. oder in Kunststoffverarbeitungswerkzeugen, wie z. B. in Spritzgießwerkzeugen, wo der Ultraschall zur Beeinflussung der Kunststoffschmelze genutzt wird.The invention relates to a sonotrode arrangement for use in plastic processing tools, such as ultrasonic welding, cutting, punching u. Ä. Or in plastic processing tools, such. B. in injection molds, where the ultrasound is used to influence the plastic melt.

Die Sonotrodenanordnung ist in den Kunststoffbe- und -verarbeitungswerkzeugen verbaut und soll gewährleisten, dass die Sonotrode in Longitudinal- und Transversalrichtung frei schwingen kann und neben einer Sonotrodenanpresskraft auch noch zusätzliche auf die Sonotrodenformfläche wirkende Kräfte, wie sie beim Spritzgießen durch den Spritzdruck entstehen, aufnehmen kann.The sonotrode arrangement is installed in the plastic processing and processing tools and is intended to ensure that the sonotrode can swing freely in the longitudinal and transverse direction and in addition to a Sonotrodenanpresskraft also acting on the Sonotrodenformfläche forces, such as those arising during injection molding by the injection pressure record ,

Aus der DE 29503122.0 U1 ist eine Sonotrode zur Durchführung von Ultraschallschweißarbeiten bekannt, bei der die Ultraschallleistung des Konverters möglichst verlustarm auf das zu schweißende Werkstück übertragen werden soll und die die Dreh- und Kippmomente, wie sie beim Aufsetzen der Sonotrode auf das Werkstück entstehen, kompensieren soll. Dazu wird die Sonotrode von zwei oder mehr Transformationsstücken, die auf der Oberseite der Sonotrode verteilt angeordnet sind getragen, die die Biege-, Dreh- und Kippmomente der Sonotrode beim Aufsetzen auffangen.From the DE 29503122.0 U1 is a sonotrode for performing ultrasonic welding work known in which the ultrasound performance of the converter should be transmitted as low loss on the workpiece to be welded and to compensate for the turning and tilting moments as they arise when placing the sonotrode on the workpiece. For this purpose, the sonotrode is supported by two or more transformation pieces, which are arranged distributed on the top of the sonotrode, which absorb the bending, turning and tilting moments of the sonotrode during placement.

Im Schwingungsknoten des rotationssymmetrischen Transformationsstückes ist ein massereicher, umlaufender, ringförmiger Bund angeordnet, der einstückig über einen dünnen im Querschnitt L-förmigen Steg mit dem Transformationsstück verbunden ist. Zum Einspannen wird die Sonotrode am umlaufenden, ringförmigen Bund des Transformationsstückes in der Trägereinrichtung geklemmt. Die Ultraschallschwingungen können sich von der Sonotrode über den dünnen L-förmigen Steg nur schwer auf die Trägereinrichtung ausbreiten, wodurch sich eine Entkoppelung zwischen der Sonotrode und der Trägereinrichtung ergibt.In the vibration node of the rotationally symmetrical transformation piece a massive, circumferential, annular collar is arranged, which is integrally connected via a thin cross-sectionally L-shaped web with the transformation piece. For clamping the sonotrode is clamped to the circumferential, annular collar of the transformation piece in the support device. The ultrasonic vibrations are difficult to propagate from the sonotrode through the thin L-shaped web to the support means, resulting in a decoupling between the sonotrode and the support means.

Nachteilig bei dieser Sonotrodenhalterung ist, dass sie außer einer geringen Sonotrodenanpresskraft keine größeren auf die Sonotrodenformfläche wirkenden Kräfte aufnehmen kann, sondern dadurch in ihrer Funktion eingeschränkt oder gar zerstört wird.A disadvantage of this sonotrode mount is that they can absorb a large Sonotrodenanpresskraft not greater acting on the Sonotrodenformflächen forces, but thereby limited in their function or even destroyed.

Darüber hinaus ist eine präzise Führung und Justierung der Sonotrode im μ-Bereich in einem Kunststoffverarbeitungswerkzeug nicht möglich.In addition, a precise guidance and adjustment of the sonotrode in the μ range in a plastic processing tool is not possible.

In der DE 29601393 U1 wird eine Ultraschall-Sonotrode mit schwingungsfreiem Flansch zur Beschallung von Flüssigkeiten in einem Gefäß beschrieben, wobei eine flüssigkeits- und luftdichte sowie druckfeste Abdichtung zwischen der Sonotrode und dem Gefäß gewährleistet sein soll.In the DE 29601393 U1 An ultrasound sonotrode with vibration-free flange for sonicating liquids in a vessel is described, with a liquid and airtight and pressure-tight seal between the sonotrode and the vessel should be guaranteed.

Durch die Ausbildung eines dünnwandigen, federelastischen Bereiches am Flansch der Sonotrode und dessen Anordnung im Schwingungsknoten der Sonotrode soll erreicht werden, dass radiale und auch longitudinale Restschwingungen in diesem Bereich abgefedert werden, so dass eine Entkopplung von Ultraschallwellen erfolgt und damit eine zuverlässige Dichtung zwischen Sonotrode und Gefäß erreicht wird. Der Flansch wird über eine Gummidichtung mit dem Gefäß verschraubt.By forming a thin-walled, elastic region on the flange of the sonotrode and its arrangement in the vibration node of the sonotrode is to be achieved that radial and longitudinal residual vibrations are cushioned in this area, so that a decoupling of ultrasonic waves and thus a reliable seal between sonotrode and Vessel is reached. The flange is screwed to the vessel via a rubber seal.

Diese stabförmige Sonotrode ist nur zur Einleitung von Ultraschallwellen in fluide Medien geeignet und kann keinerlei Kräfte aufnehmen oder kompensieren. Die Anwendung und der Einsatz in einem Kunststoffbe- oder -verarbeitungswerkzeug sind ausgeschlossen.This rod-shaped sonotrode is suitable only for the introduction of ultrasonic waves in fluid media and can absorb or compensate for any forces. The application and use in a plastic processing or processing tool are excluded.

Weiterhin ist aus der DE 10153706 B4 eine Vorrichtung zur Einkopplung von Ultraschall in ein Spritzgießwerkzeug bekannt. Hier erfolgt die direkte, lokale Einkopplung von Ultraschall in die Kavität des Spritzgießwerkzeuges und soll durch eine kurzzeitige, partielle Aufheizung der Schmelze zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Formteile, insbesondere im Bindenahtbereich und zur Verbesserung des Fließverhaltens der Kunststoffschmelze während des Formgebungsprozesses beitragen.Furthermore, from the DE 10153706 B4 a device for coupling of ultrasound in an injection mold known. Here, the direct, local coupling of ultrasound into the cavity of the injection mold and is to contribute by a brief, partial heating of the melt to improve the mechanical properties of the moldings, especially in Bindenahtbereich and to improve the flow behavior of the plastic melt during the molding process.

Die Sonotrode ist in eine Werkzeugplatte des Spritzgießwerkzeuges integriert und wird an ihrem umlaufenden Befestigungsring im Schwingungsknoten zwischen zwei Distanzringen gehalten und mit einem Klemmring fest gespannt, wobei die Sonotrode unmittelbar bis an die Kavität reicht und die Stirnfläche gleichzeitig einen Teil der Kavitätswandung bildet.The sonotrode is integrated in a tool plate of the injection mold and is held at its circumferential mounting ring in the node between two spacers and clamped tightly with a clamping ring, the sonotrode extends directly to the cavity and the end face simultaneously forms part of the Kavitätswandung.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass die Sonotrode durch die starre, feste Einspannung am Sonotrodenbund in ihrem Schwingungsverhalten, insbesondere in ihrem transversalen Schwingungsverhalten gestört und massiv behindert wird und damit das Übertragungsverhalten von Ultraschallenergie verschlechtert wird.A disadvantage of this device is that the sonotrode is disturbed by the rigid, fixed clamping on Sonotrodenbund in their vibration behavior, in particular in their transverse vibration behavior and massively hindered and thus the transmission behavior of ultrasonic energy is deteriorated.

Darüber hinaus ist die Zentrierung der Sonotrode unzureichend und der gleichmäßige, umlaufende Schwingspalt, der zwischen der Sonotrode und der Kavität notwendig ist, kann nicht eingehalten werden. Die während der fortlaufenden Spritzgießzyklen durch den Spritzdruck auf die Sonotrodenformfläche wirkenden Kräfte bewirken Kipp-, Dreh- und Biegemomente, die die Sonotrode sukzessive verschieben, bis sie an der Kavität anliegt und damit in ihrem longitudinalen Schwingungsverhalten stark eingeschränkt ist bzw. was im Berührungsbereich bis zur Materialzerstörung führen kann.In addition, the centering of the sonotrode is insufficient and the uniform, circumferential vibration gap, which is necessary between the sonotrode and the cavity, can not be met. The forces acting on the sonotrode molding surface during the continuous injection molding cycles due to the injection pressure cause tilting, turning and bending moments, which successively displace the sonotrode until it rests against the cavity and thus strongly in its longitudinal oscillation behavior is limited or what can lead to material destruction in the contact area.

Weitere Befestigungs- und Haltevorrichtungen für Schwingungsglieder oder Vibrationselemente sind aus dem EP 667 189 A2 , der DE 1 203 498 A und der DE 2 034 928 A bekannt.Other fastening and holding devices for vibration elements or vibrating elements are from the EP 667 189 A2 , of the DE 1 203 498 A and the DE 2 034 928 A known.

In der EP 667 189 A2 wird eine Halterung für eine freistehende Sonotrode zum Ultraschallschweißen von Kunststoffformteilen aus Thermoplast beschrieben. Mit dieser Sonotrodenhalterung soll hier schwingungstechnisch eine Entkopplung zwischen dem Schwingungsglied und der Halterung erreicht werden, um den Verlust an Schwingungsenergie durch die Übertragung von Schwingungen auf die Halterung und Transmission auch auf weitere Teile der Schweißvorrichtung zu unterbinden bzw. zu minimieren. Dazu besitzt die Sonotrode im Schwingungsknoten einen umlaufenden dünnen, elastischen, ringförmigen Flansch, an dem sie zwischen zwei Dehnungsringen mit radialem Spiel eingefasst, und mit diesen wiederum zwischen zwei miteinander verschraubten, im Querschnitt L-förmigen Klemmringen axial eingespannt wird. Die Klemmringe dienen gleichzeitig zur Aufnahme der Sonotrode in ein Vorrichtungsgehäuse.In the EP 667 189 A2 a holder for a freestanding sonotrode for ultrasonic welding of plastic molded parts made of thermoplastic is described. With this sonotrode mount here a decoupling between the vibration member and the holder is to be achieved in terms of vibration technology in order to prevent or minimize the loss of vibration energy through the transmission of vibrations to the holder and transmission to other parts of the welding device. For this purpose, the sonotrode in the vibration node has a circumferential thin, elastic, annular flange on which it is bordered between two expansion rings with radial play, and this in turn is clamped axially between two screwed together, in cross-section L-shaped clamping rings. The clamping rings also serve to accommodate the sonotrode in a device housing.

Die DE 1 203 498 A betrifft eine Halterung für einen Schwingungsgeber zur Übertragung von mechanischen Schwingungen auf ein Werkstück zum Zweck der Ultraschall-Werkstoffprüfung. Die Halterung besteht aus einer zylindrischen, rohrförmigen Aufnahmehülse, in der eine piezoelektrische Scheibe als Schwingungsgeber gegen eine Federkraft längsverschiebbar angeordnet ist.The DE 1 203 498 A relates to a holder for a vibration transmitter for transmitting mechanical vibrations to a workpiece for the purpose of ultrasonic material testing. The holder consists of a cylindrical, tubular receiving sleeve in which a piezoelectric disc is arranged as a vibration generator against a spring force longitudinally displaceable.

Diese Halterung soll ermöglichen, dass bei der Handhabung des Gerätes ein Schwingungszustand der piezoelektrischen Scheibe erreicht wird, bei dem ein festes Anliegen der Scheibe auf dem zu prüfenden Werkstück gewährleistet wird, während die Scheibe selbst nahezu frei, d. h. ungedämpft, innerhalb der Halterung schwingen kann und so eine einwandfreie Werkstoffprüfung erfolgt.This holder is to allow that in the handling of the device a vibration state of the piezoelectric disk is achieved, in which a firm concern of the disc is ensured on the workpiece to be tested, while the disc itself is almost free, d. H. undamped, can swing within the holder and so a perfect material testing is done.

Dazu ist konzentrisch in der Aufnahmehülse ein ebenfalls zylindrischer, rohrförmiger Haltekörper mit drei gleichmäßig am Umfang verteilten hakenartigen Stegen angeordnet, die mit ihren umgebogenen Enden in die, in der Mantelfläche der piezoelektrischen Scheibe eingearbeiteten Längsnuten eingreifen und die Scheibe so in axialer Richtung führen, womit die Scheibe sich selbst einstellend innerhalb der Halterung gelagert ist. Aus der DE 2 034 928 A ist ein Ultraschallgenerator mit einer Sonotrodenhalterung bekannt, bei der eine Schwingungsentkopplung zwischen Sonotrode und Halterung erreicht werden soll. Die freistehende Sonotrode ist dazu zentrisch mit einer dünnen, kreisförmigen Platte verschraubt und wird von dieser gehalten. Die Halteplatte ihrerseits ist am Rand mit der Halterung verschraubt. In der Halteplatte sind, konzentrisch um die Sonotrode herum schlitzförmige sich überlappende Durchbrüche angeordnet, die alle geraden Schallwege von der Sonotrode her zur Halterung unterbrechen. Die zwischen den Durchbrüchen verbleibenden Stege, die die Sonotrode mit der Halterung verbinden, verlaufen im Wesentlichen zickzackförmig und bilden damit für die von der Sonotrode ausgehenden Schwingungen ungeradlinige Schallwege, wodurch die zur Halterung noch übertretenden Schwingungen verringert werden.For this purpose, a cylindrical, tubular holding body is concentrically arranged in the receiving sleeve with three evenly distributed on the circumference hook-like webs, which engage with their bent ends in the, incorporated in the lateral surface of the piezoelectric disc longitudinal grooves and thus guide the disk in the axial direction, whereby the Disc is self-adjusting stored within the holder. From the DE 2 034 928 A an ultrasonic generator with a sonotrode holder is known in which a vibration decoupling between sonotrode and holder is to be achieved. The free-standing sonotrode is centric to a thin, circular plate screwed and held by this. The retaining plate in turn is bolted to the edge of the bracket. In the holding plate, slit-shaped, overlapping apertures are arranged concentrically around the sonotrode and interrupt all straight sound paths from the sonotrode to the holder. The remaining between the apertures webs that connect the sonotrode with the holder, extending substantially zigzag and thus form for the vibrations emanating from the sonotrode uneven-line sound paths, whereby the still exceeding for holding vibrations are reduced.

Diese genannten Befestigungs- und Haltevorrichtungen für Schwingungsglieder oder Sonotroden sind zur Übertragung von Ultraschallenergie in Kunststoffbe- oder -verarbeitungswerkzeuge gänzlich ungeeignet, da sie die Aufnahme großer Spannkräfte und eine präzise Halterung, Führung und Zentrierung der Sonotrode in x-, y- und z-Richtung nicht gewährleisten und auch die Aufnahme großer axialer Kräfte auf die Sonotrode, wie sie z. B. beim Spritzgießen durch den Spritzdruck entstehen, nicht erlauben.These mentioned mounting and holding devices for vibrators or sonotrodes are completely unsuitable for the transmission of ultrasonic energy in Kunststoffbe- or -verarbeitungswerkzeuge, as they take up large clamping forces and precise support, guidance and centering of the sonotrode in the x-, y- and z-direction not ensure and also the absorption of large axial forces on the sonotrode, as z. B. in injection molding caused by the injection pressure, do not allow.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sonotrodenanordnung zur verlustarmen Einbringung und Übertragung von Ultraschallenergie in Kunststoffver- oder -bearbeitungswerkzeuge zu schaffen, die eine geringe Schwingungsdämpfung und gleichzeitig hohe Spannkräfte im Spannbereich der Sonotrode ermöglicht, eine präzise Halterung, Führung und Zentrierung der Sonotrode in x-, y- und z-Richtung gewährleistet und die Aufnahme großer axialer Kräfte von der Sonotrodenformfläche her erlaubt.The object of the invention is to provide a sonotrode arrangement for low-loss introduction and transmission of ultrasonic energy in Kunststoffver- or -bearbeitungswerkzeuge that allows low vibration damping and high clamping forces in the clamping range of the sonotrode, precise mounting, guidance and centering of the sonotrode in x- , y and z direction and allows the absorption of large axial forces from the Sonotrodenformfläche forth.

Erfindungsgemäß ist die Sonotrodenanordnung aus einer Sonotrode, einer sonotrodenformflächenseitigen Spannschale und einer sonotrodengewindeseitigen Spannschale aufgebaut. Die Sonotrode wird wie in einem Gehäuse, welches durch die beiden Spannschalen gebildet wird, gehalten und zentriert. Dazu werden die sonotrodenformflächenseitige Spannschale von der Sonotrodenformfläche her und die sonotrodengewindeseitige Spannschale von der Sonotrodengewindeseite her auf die Sonotrode aufgeschoben und fest aber lösbar miteinander verbunden.According to the sonotrode arrangement of a sonotrode, a sonotrodenformflächenseitigen clamping shell and a sonotrodengewindeseitigen clamping shell is constructed. The sonotrode is held and centered as in a housing, which is formed by the two clamping shells. For this purpose, the sonotrodenformflächenseitige clamping shell from the Sonotrodenformfläche forth and the sonotrodengewindeseitige clamping shell are pushed from the Sonotrodengewindeseite forth on the sonotrode and firmly but releasably connected together.

Die Sonotrode besitzt im Schwingungsknoten einen umlaufenden Bund, der mit konzentrisch und radial zur Sonotrodenachse angeordneten Schlitzen versehen ist, die durch Stege in ihrem Verlauf unterbrochen werden. Dadurch wird der Bund in einen inneren und einen äußeren Ring geteilt, sodass der innere Ring damit einstückig mit der Sonotrode und der äußere Ring nur noch über die Stege mit dem inneren Ring der Sonotrode verbunden ist.The sonotrode has a circumferential collar in the vibration node, which is provided with slots arranged concentrically and radially to the sonotrode axis, which are interrupted by webs in their course. As a result, the collar is divided into an inner and an outer ring, so that the inner ring is thus integrally connected to the sonotrode and the outer ring only via the webs with the inner ring of the sonotrode.

Am Umfang des äußeren Sonotrodenringes befindet sich an definierter Stelle eine Passnut, die im Zusammenwirken mit einem Passstift in der sonotrodengewindeseitigen Spannschale eine reproduzierbare Lagefixierung der Sonotrode bei der Montage der Sonotrodenanordnung ermöglicht.At the periphery of the outer sonotrode ring is at a defined location a fitting groove, the in cooperation with a dowel pin in the sonotrodengewindeseitigen clamping shell allows a reproducible positional fixation of the sonotrode during assembly of the sonotrode arrangement.

Die sonotrodenformflächenseitige Spannschale ist eine im Wesentlichen zylindrische, plane Scheibe mit zwei oder mehr auf einem Teilkreis, nahe dem Außendurchmesser, gleichmäßig verteilt angeordneten Gewindebohrungen und einer Passstiftbohrung. Mittig in der Spannschale ist eine Bohrung zum Durchgang der Sonotrode angeordnet. Auf der Spannseite der Spannschale verläuft, ausgehend von den Gewindebohrungen, je eine erhabene rechteckförmige Klemmleiste konvergierend auf die Spannschalenmitte zu und endet in einem definierten Abstand vor der Durchgangsbohrung. Die Durchmesser der Durchgangsbohrung und der Sonotrode am formflächenseitigen Ende sind so aufeinander abgestimmt, dass ein gleichmäßiger, umlaufender Spalt entsteht, der nur so groß ist, dass die Sonotrode frei schwingen kann. Der Außendurchmesser der Spannschale ist so bemessen, dass sie spielfrei in eine äußere Ausnehmung der sonotrodengewindeseitigen Spannschale eintauchen kann und dort zentriert wird.The sonotrodenformflächenseitige clamping shell is a substantially cylindrical, flat disc with two or more on a pitch circle, close to the outer diameter, evenly distributed threaded holes and a dowel hole. In the middle of the clamping shell a hole for the passage of the sonotrode is arranged. On the clamping side of the clamping shell extends, starting from the threaded holes, each a raised rectangular terminal strip converging to the clamping cup center and ends at a defined distance in front of the through hole. The diameters of the through hole and the sonotrode at the mold surface side end are coordinated so that a uniform, circumferential gap arises, which is only so large that the sonotrode can swing freely. The outer diameter of the clamping shell is dimensioned so that it can dive into a free outer recess of the sonotrodengewindeseitigen clamping shell and is centered there.

Die sonotrodengewindeseitige Spannschale besitzt ebenfalls zentrisch eine Durchgangsbohrung für die Sonotrode, die in ihrem Durchmesser so auf den Durchmesser der Sonotrode am gewindeseitigen Ende abgestimmt ist, dass ebenfalls ein gleichmäßiger, umlaufender Spalt entsteht, der maßlich aber einer großzügigen Spielpassung entspricht.The sonotrodengewindeseitige clamping shell also has centrally a through hole for the sonotrode, which is tuned in its diameter to the diameter of the sonotrode at the threaded end, that also a uniform, circumferential gap is formed, which corresponds dimensionally but a generous clearance.

Konzentrisch zur Durchgangsbohrung sind weiter eine ringförmige äußere Ausnehmung und darin eine weitere, tiefer liegende ringförmige innere Ausnehmung von der Spannseite her in diese Spannschale eingebracht. Aus dem Umfang dieser inneren Ausnehmung ragen, gleichmäßig am Umfang verteilt, zwei oder mehr leistenförmige Zentrierschultern heraus.Concentric to the through hole are further an annular outer recess and therein a further, lower-lying annular inner recess introduced from the clamping side in this clamping shell. From the circumference of this inner recess protrude, evenly distributed on the circumference, two or more strip-shaped centering out.

An diese Zentrierschultern anschließend verlaufen auf dem Boden der inneren Ausnehmung leistenförmige Klemmschultern, die in eine kreisringförmige Auflagefläche übergehen, die konzentrisch zur Durchgangsbohrung angeordnet ist. Die Klemmschultern und die kreisringförmige Auflagefläche sind ebenfalls erhaben und ragen aus dem Boden hervor. In der sonotrodengewindeseitigen Spannschale sind weiterhin, passend und korrespondierend zu den Gewindebohrungen in der sonotrodenformflächenseitigen Spannschale, zwei oder mehr Schraubenbohrungen und eine Passstiftbohrung eingebracht.At this Zentrierschultern then run on the bottom of the inner recess strip-shaped clamping shoulders, which merge into an annular bearing surface, which is arranged concentrically to the through hole. The clamping shoulders and the annular bearing surface are also raised and protrude from the ground. In the sonotrodengewindeseitigen clamping shell further, matching and corresponding to the threaded holes in the sonotrodenformflächenseitigen clamping shell, two or more bolt holes and a dowel hole are introduced.

Die Schraubenbohrungen, die Zentrierschultern und die Klemmschultern liegen auf den gleichen Linien, die vom Umfang der Spannschale konvergierend zum Mittelpunkt der Spannschale verlaufen. Die Zentrierschultern am Umfang der inneren Ausnehmung und die Klemmschultern am Boden der inneren Ausnehmung sitzen damit an derselben Winkelposition.The screw holes, the centering shoulders and the clamping shoulders lie on the same lines that converge from the circumference of the clamping shell to the center of the clamping shell. The centering shoulders on the circumference of the inner recess and the clamping shoulders on the bottom of the inner recess thus sit at the same angular position.

Der Durchmesser der kreisringförmigen Auflagefläche entspricht maßlich dem Durchmesser des inneren Sonotrodenringes.The diameter of the annular bearing surface corresponds to the diameter of the inner sonotrode ring.

Die Passstiftbohrung mit dem Passstift dient zur Verdrehsicherung und Positionierung der Spannschalen zueinander und der Lagefixierung der Sonotrode in den Spannschalen. Dazu ist die Passstiftbohrung so in die Spannschale eingebracht, dass sie die innere Ausnehmung in der Spannschale und den Umfang des äußeren Sonotrodenringes „anschneidet” und eine Nut hinterlässt.The dowel hole with the dowel pin serves to prevent rotation and positioning of the clamping shells to each other and the position fixation of the sonotrode in the clamping shells. For this purpose, the dowel hole is inserted into the clamping shell so that it "cuts" the inner recess in the clamping shell and the circumference of the outer sonotrode ring and leaves behind a groove.

Die Spannschalen sind dabei zueinander so ausgerichtet, dass sich die Klemmschultern der sonotrodengewindeseitigen Spannschale und die Klemmleisten der sonotrodenformflächenseitigen Spannschale genau gegenüberliegen, wobei die Sonotrode innerhalb der Spannschalen so justiert ist, dass der äußere Sonotrodenring jeweils in Höhe des Endbereiches eines Schlitzes paarweise von den Klemmschultern und Klemmleisten geklemmt wird und die Passnut am gegenüberliegenden Endbereich eines Schlitzes sitzt, da die Schwingungsenergie an den Endbereichen der Schlitze am geringsten ist.The clamping shells are aligned with each other so that the clamping shoulders of the sonotrodengewindeseitigen clamping shell and the terminal strips of sonotrodenformflächenseitigen clamping shell exactly opposite, the sonotrode is adjusted within the clamping shells so that the outer sonotrode each in height of the end portion of a slot in pairs of the clamping shoulders and Clamping terminals is clamped and the fitting groove sits on the opposite end portion of a slot, since the vibration energy is lowest at the end portions of the slots.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich am äußeren Sonotrodenring in den Endbereichen der Schlitze begrenzte schwingungsfreie Bereiche ergeben. In diesen Bereichen setzen die Klemmschultern und Klemmleisten an und klemmen die Sonotrode nur an diesen schwingungsfreien Bereichen, so dass eine schwingungsdämpfungsarme Befestigung und Zentrierung erreicht wird.Surprisingly, it has been found that limited vibration-free regions result at the outer sonotrode ring in the end regions of the slots. In these areas, the clamping shoulders and clamping strips start and clamp the sonotrode only at these vibration-free areas, so that a low-vibration mounting and centering is achieved.

Der Passstift im Zusammenwirken mit den Passstiftbohrungen in den Spannschalen justiert die Spannschalen und die Sonotrode reproduzierbar in dieser Lage.The dowel pin in conjunction with the dowel holes in the clamping shells adjusts the clamping shells and the sonotrode reproducibly in this position.

Zur Komplettierung der Sonotrodenanordnung werden die Spannschalen auf die Sonotrode aufgeschoben und fest, aber lösbar miteinander verbunden, z. B. verschraubt und halten und justieren die Sonotrode quasi wie in einem Gehäuse. Die sonotrodenformflächenseitige Spannschale taucht dabei spielfrei in die äußere Ausnehmung der sonotrodengewindeseitigen Spannschale ein und wird zentriert.To complete the sonotrode arrangement, the clamping shells are pushed onto the sonotrode and fixed, but releasably connected together, z. B. screwed and hold and adjust the sonotrode almost like in a housing. The sonotrodenformflächenseitige clamping shell dives without play in the outer recess of the sonotrodengewindeseitigen clamping shell and is centered.

Die Sonotrode liegt mit ihrem äußeren Sonotrodenring auf den Klemmschultern am Boden der inneren Ausnehmung der sonotrodengewindeseitigen Spannschale auf und wird durch die Zentrierschultern am Umfang der inneren Ausnehmung zentriert. Der innere Sonotrodenring liegt vollständig an der kreisringförmigen Auflagefläche am Boden der inneren Ausnehmung an und wird dort abgestützt. Die Klemmleisten der sonotrodenformflächenseitigen Spannschale spannen die Sonotrode nur am äußeren Sonotrodenring, sodass die Sonotrode quasi im äußeren Sonotrodenring „hängt” und frei schwingen kann. Eine auf die Sonotrodenformflächenseite wirkende Kraft wird durch die kreisringförmige Auflagefläche für den inneren Sonotrodenring kompensiert.The sonotrode rests with its outer sonotrode ring on the clamping shoulders on the bottom of the inner recess of the sonotrodengewindeseitigen clamping shell and is characterized by the Centering shoulders centered on the circumference of the inner recess. The inner sonotrode ring lies completely against the annular bearing surface on the bottom of the inner recess and is supported there. The clamping strips of the sonotrodenformflächenseitigen clamping shell clamp the sonotrode only on the outer sonotrode ring, so that the sonotrode quasi in the outer sonotrode ring "hangs" and can swing freely. A force acting on the Sonotrodenformflächenseite force is compensated by the annular bearing surface for the inner sonotrode ring.

Die Spannschalen, die Sonotrode und die Passstiftbohrung mit dem Passstift sind so zueinander angeordnet, dass sich die Klemmschultern und die Klemmleisten gegenüber liegen und die Sonotrode jeweils im Endbereich eines Schlitzes spannen und dass die Passstiftbohrung mit dem Passstift am gegenüberliegenden Endbereich eines Schlitzes liegt.The clamping shells, the sonotrode and the dowel hole with the dowel pin are arranged to each other, that the clamping shoulders and the terminal strips are opposite and tension the sonotrode each in the end of a slot and that the dowel hole is located with the dowel pin on the opposite end of a slot.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Es wird eine Sonotrodenanordnung zum Einsatz in einem Spritzgießwerkzeug beschrieben. Hier kann die Einleitung von Ultraschallenergie in die Kavität eines Spritzgießwerkzeuges während des Formgebungsprozesses zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Spritzgießformteilen, insbesondere im Bindenahtbereich oder zur Verbesserung des Fließverhaltens der Kunststoffschmelze beitragen.A sonotrode arrangement for use in an injection molding tool is described. Here, the introduction of ultrasonic energy into the cavity of an injection mold during the molding process to improve the mechanical properties of injection moldings, especially in Bindenahtbereich or to improve the flow behavior of the plastic melt contribute.

Es zeigen:Show it:

1 Sonotrodenanordnung im Längsschnitt 1 Sonotrode arrangement in longitudinal section

2 Sonotrode in der Draufsicht 2 Sonotrode in top view

3 Längsschnitt der Sonotrode gemäß der Linie A-A 3 Longitudinal section of the sonotrode along the line AA

4 sonotrodenformflächenseitige Spannschale 4 Sonotrodenformflächenseitige clamping shell

5 Längsschnitt der Spannschale gemäß der Linie A-A 5 Longitudinal section of the clamping shell according to the line AA

6 sonotrodengewindeseitige Spannschale 6 sonotrode thread-side clamping shell

7 Längsschnitt der Spannschale gemäß der Linie A-A 7 Longitudinal section of the clamping shell according to the line AA

Die Sonotrodenanordnung ist aus der Sonotrode 1, der sonotrodenformflächenseitigen Spannschale 2 und der sonotrodengewindeseitigen Spannschale 3 aufgebaut, 1. Die Spannschale 2 wird vom formflächenseitigen Ende auf die Sonotrode 1 aufgeschoben und kommt am Bund der Sonotrode 1 zur Anlage. Vom gewindeseitigen Ende der Sonotrode 1 her wird die Spannschale 3 auf die Sonotrode 1 aufgeschoben, wobei der Bund der Sonotrode 1 und die Spannschale 2 jeweils in ringförmige Ausnehmungen in der Spannschale 3 eintauchen und dort zur Anlage kommen. Die Spannschalen 2 und 3 werden fest miteinander verschraubt ohne sich an den Stirnseiten zu berühren und spannen so die Sonotrode 1. Zwischen den Stirnseiten verbleibt ein Spalt.The sonotrode arrangement is from the sonotrode 1 , the sonotrodenformflächenseitigen clamping shell 2 and the sonotrode thread side clamping cup 3 built up, 1 , The clamping shell 2 is from the mold surface end to the sonotrode 1 deferred and comes on the Bund of the sonotrode 1 to the plant. From the thread end of the sonotrode 1 here is the clamping shell 3 on the sonotrode 1 deferred, with the fret of the sonotrode 1 and the clamping shell 2 each in annular recesses in the clamping shell 3 dive in and come to the plant. The clamping shells 2 and 3 are firmly screwed together without touching each other at the end faces and thus tension the sonotrode 1 , Between the end faces remains a gap.

Die Sonotrode 1 besitzt im Schwingungsnullpunkt einen Bund, der mit drei um 120° versetzt, konzentrisch und radial angeordneten Schlitzen 4 versehen ist, die durch Stege 5 in ihrem radialen Verlauf unterbrochen werden, so dass ein äußerer Sonotrodenring 6 und ein innerer Sonotrodenring 7 entstehen, wobei der innere Sonotrodenring 7 vollständig mit der Sonotrode 1 und der äußere Sonotrodenring 6 nur noch über drei Stege 5 mit dem inneren Sonotrodenring 7 und damit mit der Sonotrode 1 verbunden ist, 2 und 3.The sonotrode 1 has at the oscillation zero point a collar, with three offset by 120 °, concentric and radially arranged slots 4 is provided by webs 5 be interrupted in their radial course, so that an outer sonotrode ring 6 and an inner sonotrode ring 7 arise, with the inner sonotrode ring 7 completely with the sonotrode 1 and the outer sonotrode ring 6 only three bridges 5 with the inner sonotrode ring 7 and thus with the sonotrode 1 connected is, 2 and 3 ,

Am Umfang des äußeren Sonotrodenringes 6 ist eine Passnut 8 an definierter Stelle angeordnet.At the circumference of the outer sonotrode ring 6 is a passport 8th arranged at a defined location.

Nach den 4 und 5 ist die Spannschale 2 eine zylindrische, abgesetzte, plane Scheibe mit drei auf einem Teilkreis nahe dem Außendurchmesser um 120° versetzt angeordnete Gewindebohrungen 9. Ebenso ist eine Passstiftbohrung 10 in die Spannschale 2 eingebracht, die zur lagegerechten Fixierung der Sonotrode 1 innerhalb der Spannschalen 2 und 3 und der beiden Spannschalen 2 und 3 zueinander dient.After the 4 and 5 is the clamping cup 2 a cylindrical, stepped, flat disc with three on a pitch circle near the outer diameter offset by 120 ° threaded holes 9 , Likewise is a dowel hole 10 in the clamping shell 2 introduced, for the correct position fixation of the sonotrode 1 inside the clamping shells 2 and 3 and the two clamping shells 2 and 3 serves each other.

Ausgehend von den Gewindebohrungen 9 verlaufen je eine erhabene, rechteckförmige Klemmleiste 11 konvergierend auf die Mitte der Spannschale 2 zu und enden in einem definierten Abstand vor der Durchgangsbohrung 12 in der Spannschale 2. Die Klemmleisten 11 sind auf der dem Sonotrodenbund zugewandten Seite der Spannschale 2 angeordnet.Starting from the threaded holes 9 each run a raised, rectangular terminal block 11 converging on the middle of the clamping shell 2 to and ends at a defined distance in front of the through hole 12 in the clamping shell 2 , The terminal strips 11 are on the Sonotrodenbund facing side of the clamping shell 2 arranged.

Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 12 in der Spannschale 2 und der Durchmesser der Sonotrode 1 am formflächenseitigen Ende sind so aufeinander abgestimmt, dass ein gleichmäßiger, umlaufender Spalt entsteht, der so groß ist, dass die Sonotrode 1 frei schwingen kann, aber so klein ist, dass ein Eindringen von Kunststoffschmelze, selbst unter hohem Druck, z. B. dem Spritzdruck, nicht möglich ist.The diameter of the through hole 12 in the clamping shell 2 and the diameter of the sonotrode 1 At the mold-side end are coordinated so that a uniform, circumferential gap is formed, which is so large that the sonotrode 1 can vibrate freely, but is so small that an intrusion of plastic melt, even under high pressure, z. B. the injection pressure, is not possible.

Der Außendurchmesser der Spannschale 2 ist so bemessen, dass sie spielfrei in die äußere Ausnehmung 13 der Spannschale 3 eintauchen kann und dort zentriert wird, 1, 7.The outer diameter of the clamping shell 2 is sized so that it is free of play in the outer recess 13 the clamping shell 3 can dive in and be centered there, 1 . 7 ,

Die sonotrodengewindeseitige Spannschale 3, 6 und 7, besitzt eine Durchgangsbohrung 14 für die Sonotrode 1, wobei der Durchmesser der Durchgangsbohrung 14 und der Durchmesser der Sonotrode 1 am gewindeseitigen Ende so aufeinander abgestimmt sind, dass ein gleichmäßiger, umlaufender Spalt entsteht, der maßlich aber einer großzügigen Spielpassung entspricht, 1. The sonotrode thread side clamping shell 3 . 6 and 7 , has a through hole 14 for the sonotrode 1 , wherein the diameter of the through hole 14 and the diameter of the sonotrode 1 are matched at the thread-side end so that a uniform, circumferential gap is formed, which corresponds dimensionally but a generous clearance, 1 ,

Konzentrisch zur Durchgangsbohrung 14 sind von der dem Sonotrodenbund zugewandten Seite der Spannschale 3 her eine ringförmige äußere Ausnehnung 13 und eine weitere, tiefer liegende ringförmige innere Ausnehmung 15 angeordnet. Aus dem Umfang dieser inneren Ausnehmung 15 ragen drei um 120° versetzt angeordnete Zentrierschultern 16 für die Sonotrode 1 heraus. Passend und korrespondierend zu den Gewindebohrungen 9 in der Spannschale 2 sind in der Spannschale 3 drei um 120° versetzt angeordnete Schraubenbohrungen 17 und eine Passstiftbohrung 10' einbracht.Concentric to the through hole 14 are of the Sonotrodenbund facing side of the clamping shell 3 ago an annular outer Ausnehnung 13 and another, lower-lying annular inner recess 15 arranged. From the scope of this inner recess 15 protrude three arranged by 120 ° offset centering shoulders 16 for the sonotrode 1 out. Suitable and corresponding to the threaded holes 9 in the clamping shell 2 are in the clamping cup 3 three bolt holes offset by 120 ° 17 and a dowel hole 10 ' einbracht.

Auf dem Boden der inneren Ausnehmung 15 befinden sich drei um 120° versetzt angeordnete Klemmschultern 18 und eine kreisringförmige Auflagefläche 19, die konzentrisch zur Durchgangsbohrung 14 verläuft. Die Klemmschultern 18 und die Auflagefläche 19 sind erhaben und ragen aus dem Boden heraus.At the bottom of the inner recess 15 There are three offset by 120 ° offset clamping shoulders 18 and a circular bearing surface 19 , concentric to the through hole 14 runs. The clamping shoulders 18 and the bearing surface 19 are sublime and stick out of the ground.

Die Schraubenbohrungen 17, die Zentrierschultern 16 und die Klemmschultern 18 liegen jeweils auf den gleichen Linien, die konvergierend zum Mittelpunkt der Spannschale 3 verlaufen. Die Klemmschultern 18 schließen, am Boden verlaufend, an die Zentrierschultern 16 an und münden in die kreisringförmige Auflagefläche 19. Die Zentrierschultern 16 und die Klemmschultern 18 in der inneren Ausnehmung 15 sitzen damit an derselben Winkelposition.The screw holes 17 , the centering shoulders 16 and the clamping shoulders 18 lie respectively on the same lines that converge to the center of the clamping shell 3 run. The clamping shoulders 18 close, running on the ground, to the centering shoulders 16 on and open into the annular bearing surface 19 , The centering shoulders 16 and the clamping shoulders 18 in the inner recess 15 sit with it at the same angular position.

Der Durchmesser der Auflagefläche 19 entspricht maßlich dem Durchmesser des inneren Sonotrodenringes 7.The diameter of the support surface 19 corresponds dimensionally to the diameter of the inner sonotrode ring 7 ,

Die Passstiftbohrungen 10 und 10' in den Spannschalen 2 und 3 und der Passstift 20, 1, dienen zur Verdrehsicherung und Positionierung der Spannschalen 2 und 3 und der Sonotrode 1 zueinander.The dowel holes 10 and 10 ' in the clamping shells 2 and 3 and the dowel pin 20 . 1 , serve to prevent rotation and positioning of the clamping shells 2 and 3 and the sonotrode 1 to each other.

Zur Komplettierung der Sonotrodenanordnung wird die Sonotrode 1 mit ihrem gewindeseitigen Ende in die Spannschale 3 eingesteckt, wobei sie mit der Passnut 8 am Passstift 20 in der Spannschale 3 entlang geführt wird, so dass der äußere Sonotrodenring 6 dabei in die innere Ausnehmung 15 der Spannschale 3 eintaucht und spielfrei und in Form einer Presspassung an den Zentrierschultern 16 anliegt.To complete the sonotrode arrangement is the sonotrode 1 with its thread-side end in the clamping shell 3 plugged in, taking with the passport groove 8th at the passport 20 in the clamping shell 3 is guided along, so that the outer sonotrode ring 6 doing so in the inner recess 15 the clamping shell 3 immersed and play-free and in the form of a press fit on the centering shoulders 16 is applied.

Gleichzeitig liegt der äußere Sonotrodenring 6 nur auf den Klemmschultern 18 auf, die erhaben auf dem Boden der inneren Ausnehmung 15 verlaufen.At the same time lies the outer sonotrode ring 6 only on the clamping shoulders 18 on, raised on the floor of the inner recess 15 run.

Der innere Sonotrodenring 7 liegt vollständig auf der kreisringförmigen Auflagefläche 19 auf und wird dort abgestützt.The inner sonotrode ring 7 lies completely on the annular bearing surface 19 and is supported there.

Zur Fixierung der Sonotrode 1 wird die Spannschale 2 auf das formflächenseitige Ende der Sonotrode 1 aufgesteckt, wobei die Mantelfläche der Spannschale 2 in die äußere Ausnehmung 13 der Spannschale 3 spielfrei eintaucht und die Klemmleisten 11 nur den äußeren Sonotrodenring 6 klemmen.For fixing the sonotrode 1 becomes the clamping shell 2 on the mold-side end of the sonotrode 1 attached, wherein the lateral surface of the clamping shell 2 in the outer recess 13 the clamping shell 3 dips without play and the terminal strips 11 only the outer sonotrode ring 6 terminals.

Der innere Sonotrodenring 7 liegt ausschließlich an der kreisringförmigen Auflagefläche 19 der Spannschale 3 an und wird nicht geklemmt.The inner sonotrode ring 7 lies exclusively on the annular bearing surface 19 the clamping shell 3 on and will not be clamped.

Ebenso taucht der Passstift 20 in die Passstiftbohrung 10 der Spannschale 2 ein, wodurch eine winkelgetreue Positionierung der Spannschalen 2 und 3 zueinander erreicht wird.Likewise, the dowel dives 20 in the dowel hole 10 the clamping shell 2 a, whereby a true-to-scale positioning of the clamping shells 2 and 3 is achieved to each other.

Eine winkelgetreue Positionierung der Spannschalen 2 und 3 zueinander, d. h. dass sich die Klemmleisten 11 der Spannschale 2 und die Klemmschultern 18 der Spannschale 3 genau gegenüberliegen und nur den äußeren Sonotrodenring 6 an drei definierten Stellen klemmen.A true-to-scale positioning of the clamping shells 2 and 3 to each other, ie that the terminal strips 11 the clamping shell 2 and the clamping shoulders 18 the clamping shell 3 exactly opposite and only the outer sonotrode ring 6 clamp at three defined locations.

Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 12 in der Spannschale 2 und der Außendurchmesser der Sonotrode 1 an der Formflächenseite sind so aufeinander abgestimmt, dass ein umlaufender, gleichmäßiger, minimaler Spalt entsteht, der so groß ist, dass die Sonotrode 1 frei schwingen kann.The diameter of the through hole 12 in the clamping shell 2 and the outer diameter of the sonotrode 1 on the molding surface side are coordinated so that a circumferential, uniform, minimal gap is formed, which is so large that the sonotrode 1 can swing freely.

Durch diese Sonotrodenanordnung wird erreicht, dass auf die Formfläche der Sonotrode 1 einwirkende große Kräfte vom inneren Sonotrodenring 7 und auch zum Teil von den Klemmstellen am äußeren Sonotrodenring 6 im Bereich der Klemmschultern 18 aufgenommen werden.By this sonotrode arrangement is achieved that on the molding surface of the sonotrode 1 acting great forces from the inner sonotrode ring 7 and also partly from the terminal points on the outer sonotrode ring 6 in the area of the clamping shoulders 18 be recorded.

Um die Schwingungsdämpfung, die durch die Klemmung der Sonotrode 1 entsteht, zu minimieren, wird die Sonotrode 1 nur an ihrem äußeren Sonotrodenring 6 geklemmt und kann in allen anderen Bereichen, vor allem am kompletten inneren Sonotrodenring 7, frei schwingen.To the vibration damping caused by the clamping of the sonotrode 1 arises, to minimize, becomes the sonotrode 1 only on its outer sonotrode ring 6 clamped and can in all other areas, especially the complete inner sonotrode ring 7 , swing freely.

Dazu ist die Klemmfläche auf die im Bereich Klemmschultern 18 und Zentrierschultern 16 anliegenden Flächen begrenzt. Die Klemmstellen befinden sich auf dem äußeren Sonotrodenring 6 jeweils an den Endbereichen der Schlitze 4, wo die Klemmschultern 18 im Zusammenwirken mit den Klemmleisten 11 die Klemmwirkung und Fixierung der Sonotrode 1 bewirken.For this purpose, the clamping surface on the clamping shoulders in the area 18 and centering shoulders 16 limited to adjacent surfaces. The clamping points are located on the outer sonotrode ring 6 each at the end portions of the slots 4 where the clamping shoulders 18 in cooperation with the terminal strips 11 the clamping action and fixation of the sonotrode 1 cause.

Im Endbereich eines Schlitzes, einer Klemmstelle gegenüberliegend, ist am Umfang des äußeren Sonotrodenringes 6 die Passnut 8 eingearbeitet, die mit dem Passstift 20 korrespondiert.In the end region of a slot, a clamping point opposite, is on the circumference of the outer sonotrode ring 6 the passport 8th incorporated with the dowel pin 20 corresponds.

Die Anordnung und das Zusammenwirken der Passnut 8 und des Passtiftes 20 ermöglichen und sichern, dass die Sonotrode 1 beim Zusammenbau der Sonotrodenanordnung und in Funktion immer lagegenau in den Spannschalen 3 und 2 fixiert wird.The arrangement and the interaction of the fitting groove 8th and the pass pin 20 enable and secure that sonotrode 1 when assembling the sonotrode arrangement and in function always in the exact position in the clamping shells 3 and 2 is fixed.

Die erfindungsgemäße Lösung schafft eine Sonotrodenandordnung, bei der die Longitudinal- und Transversalschwingungen der Sonotrode nicht behindert werden und eine verlustarme Einbringung oder Übertragung der Schwingungsenergie in das Werkstück oder den Werkstoff möglich ist.The solution according to the invention provides a Sonotrodenandordnung in which the longitudinal and transverse vibrations of the sonotrode are not hindered and a low-loss introduction or transmission of the vibration energy in the workpiece or the material is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sonotrodesonotrode
22
sonotrodenformflächenseitige Spannschale sonotrodengewindeseitige SpannschaleSonotrodenformflächenseitige clamping shell sonotrodengewindeseitige clamping shell
44
Schlitzeslots
55
StegeStege
66
äußerer Sonotrodenringouter sonotrode ring
77
innerer Sonotrodenringinner sonotrode ring
88th
Passnutfitting groove
99
Gewindebohrungthreaded hole
10/10'10/10 '
PassstiftbohrungDowel pin hole
1111
Klemmleisteterminal block
1212
DurchgangsbohrungThrough Hole
1313
äußere Ausnehmungouter recess
1414
DurchgangsbohrungThrough Hole
1515
innere Ausnehmunginner recess
1616
Zentrierschultercentering
1717
Schraubenbohrungscrew hole
1818
Klemmschulterclamping shoulder
1919
kreisringförmige Auflageflächeannular bearing surface
2020
Passstiftdowel

Claims (2)

Sonotrodenanordnung für Kunststoffbe- und -verarbeitungswerkzeuge wie zum Einsatz beim Ultraschallschweißen-, schneiden-, stanzen oder wie in Spritzgießwerkzeugen zur Beeinflussung der Kunststoffschmelze durch Ultraschall, mit der der Ultraschall verlustarm auf die zu bearbeitenden Werkstücke übertragen oder in die Kunststoffschmelze eingebracht werden kann, bestehend aus einer Sonotrode und Mitteln zum Einspannen der Sonotrode, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sonotrode (1) zwischen einer sonotrodenformflächenseitigen Spannschale (2) und einer sonotrodengewindeseitigen Spannschale (3), die fest aber lösbar miteinander verbunden sind, gespannt ist und dass die Sonotrode (1) im Schwingungsknoten einen Bund besitzt, der mit konzentrisch und radial angeordneten Schlitzen (4) versehen ist, die durch Stege (5) in ihrem radialen Verlauf unterbrochen werden, so dass ein äußerer Sonotrodenring (6) und ein innerer Sonotrodenring (7) gebildet werden und dass der innere Sonotrodenring (7) vollständig mit der Sonotrode (1) und der äußere Sonotrodenring (6) über Stege (5) mit dem inneren Sonotrodenring (7) verbunden ist und dass am Umfang des äußeren Sonotrodenringes (6) im Endbereich eines Schlitzes (4) eine Passnut (8) angeordnet ist, dass die sonotrodenformflächenseitige Spannschale (2) eine zylindrische, plane Scheibe mit zwei oder mehr auf einem Teilkreis, nahe dem Außendurchmesser, gleichmäßig verteilt angeordnete Gewindebohrungen (9) ist, dass die sonotrodenformflächenseitige Spannschale (2) eine Passstiftbohrung (10) besitzt und dass mittig in der sonotrodenformflächenseitigen Spannschale (2) eine Durchgangsbohrung (12) angeordnet ist, dass auf der Spannseite der sonotrodenformflächenseitigen Spannschale (2), ausgehend von den Gewindebohrungen (9) je eine erhabene Klemmleiste (11) konvergierend auf die Spannschalenmitte verläuft und in einem definierten Abstand vor der Durchgangsbohrung (12) endet und dass zwischen der Sonotrode (1) am formflächenseitigen Ende und der Durchgangbohrung (12) ein gleichmäßiger, umlaufender Spalt verbleibt, der nur so groß ist, dass die Sonotrode (1) frei schwingen kann und dass der Außendurchmesser der sonotrodenformflächigenseitigen Spannschale (2) so bemessen ist, dass die sonotrodenformflächenseitige Spannschale (2) spielfrei in eine äußere Ausnehmung (13) in der sonotrodengewindeseitigen Spannschale (3) eintauchen kann, dass die sonotrodengewindeseitige Spannschale (3) zentrisch eine Durchgangsbohrung (14) besitzt und zwischen der Sonotrode (1) am gewindeseitigen Ende und der Durchgangsbohrung (14) ein gleichmäßiger, umlaufender Spalt verbleibt, der einer großzügigen Spielpassung entspricht, dass konzentrisch zur Durchgangsbohrung (14) in der sonotrodengewindeseitigen Spannschale (3) von der Spannseite her eine ringförmige äußere Ausnehmung (13) und darin eine weitere, tiefer liegende ringförmige innere Ausnehmung (15) eingebracht sind, dass erhaben am Umfang der inneren Ausnehmung (15) gleichmäßig verteilt zwei oder mehr leistenförmige Zentrierschultern (16) angeordnet sind und sich an die Zentrierschultern (16), auf dem Boden der inneren Ausnehmung (15) verlaufend, erhabene leistenförmige Klemmschultern (18) anschließen, die in eine kreisringförmige Auflagefläche (19) münden und dass die kreisringförmige Auflagefläche (19) konzentrisch zur Durchgangsbohrung (14) angeordnet ist, dass die sonotrodengewindeseitige Spannschale (3) zwei oder mehr Schraubenbohrungen (17) und eine Passstiftbohrung (10') besitzt, die mit den Gewindebohrungen (9) und der Passstiftbohrung (10) in der sonotrodenformflächenseitigen Spannschale (2) korrespondieren und dass die Sonotrode (1) nur am äußeren Sonotrodenring (6) jeweils in einem Endbereich eines Schlitzes (4) geklemmt wird und die Passnut (8) in einem einer Klemmstelle gegenüber liegenden Endbereich eines Schlitzes (4) angeordnet ist.Sonotrode arrangement for Kunststoffbe- and -verarbeitungswerkzeuge such as for use in ultrasonic welding, cutting, punching or as in injection molds for influencing the plastic melt by ultrasound, with the ultrasound low-loss transferred to the workpieces to be machined or can be introduced into the plastic melt, consisting of a sonotrode and means for clamping the sonotrode, characterized in that a sonotrode ( 1 ) between a sonotrodenformflächenseitigen clamping shell ( 2 ) and a sonotrodengewindesendigen clamping shell ( 3 ), which are permanently but detachably connected to each other, is tensioned and that the sonotrode ( 1 ) has a collar in the vibration node, which with concentrically and radially arranged slots ( 4 ) provided by webs ( 5 ) are interrupted in their radial course, so that an outer sonotrode ring ( 6 ) and an inner sonotrode ring ( 7 ) and that the inner sonotrode ring ( 7 ) completely with the sonotrode ( 1 ) and the outer sonotrode ring ( 6 ) over bridges ( 5 ) with the inner sonotrode ring ( 7 ) and that at the periphery of the outer sonotrode ring ( 6 ) in the end region of a slot ( 4 ) a passport ( 8th ) is arranged that the sonotrodenformflächenseitige clamping shell ( 2 ) a cylindrical, flat disc with two or more on a pitch circle, close to the outer diameter, evenly distributed tapped holes ( 9 ) is that the sonotrodenformflächenseitige clamping shell ( 2 ) a dowel hole ( 10 ) and that in the middle in the sonotrodenformflächenseitigen clamping shell ( 2 ) a through hole ( 12 ) is arranged such that on the clamping side of the sonotrodenformflächenseitigen clamping shell ( 2 ), starting from the threaded holes ( 9 ) each a raised terminal block ( 11 ) converges on the clamping cup center and at a defined distance in front of the through hole ( 12 ) and that between the sonotrode ( 1 ) at the mold-side end and the passage bore ( 12 ) remains a uniform, circumferential gap, which is only so large that the sonotrode ( 1 ) can swing freely and that the outer diameter of the sonotrodenformflächigen side clamping shell ( 2 ) is dimensioned so that the sonotrodenformflächenseitige clamping shell ( 2 ) play in an outer recess ( 13 ) in the sonotrodengewindeseitigen clamping shell ( 3 ) can immerse that the sonotrodengewindesendige clamping shell ( 3 ) centrally has a through hole ( 14 ) and between the sonotrode ( 1 ) at the threaded end and the through hole ( 14 ) a uniform, circumferential gap remains, which corresponds to a generous clearance that concentric to the through hole ( 14 ) in the sonotrodengewindeseitigen clamping shell ( 3 ) from the clamping side an annular outer recess ( 13 ) and therein a further, lower-lying annular inner recess ( 15 ) are introduced, that raised at the periphery of the inner recess ( 15 ) evenly distributed two or more strip-shaped centering shoulders ( 16 ) are arranged and to the centering shoulders ( 16 ), on the bottom of the inner recess ( 15 ), raised strip-shaped clamping shoulders ( 18 ), which in an annular bearing surface ( 19 ) and that the annular bearing surface ( 19 ) concentric to the through hole ( 14 ) is arranged, that the sonotrodengewindeseitige clamping shell ( 3 ) two or more screw holes ( 17 ) and a dowel hole ( 10 ' ), which with the threaded holes ( 9 ) and the dowel hole ( 10 ) in the sonotrodenformflächenseitigen clamping shell ( 2 ) and that the sonotrode ( 1 ) only on the outside Sonotrode ring ( 6 ) in each case in an end region of a slot ( 4 ) is clamped and the passport ( 8th ) in a clamping area opposite end portion of a slot ( 4 ) is arranged. Sonotrodenanordnung für Kunststoffbe- und -verarbeitungswerkzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund der Sonotrode (1) drei um 120° versetzt, konzentrisch und radial angeordnete Schlitze (4) besitzt und dass der äußere Sonotrodenring (6) über drei Stege (5) mit dem inneren Sonotrodenring (7) verbunden ist, dass die sonotrodenformflächenseitige Spannschale (2) drei um 120° versetzt angeordnete Gewindebohrungen (9) und die sonotrodengewindeseitige Spannschale (3) drei um 120° versetzt angeordnete Schraubenbohrungen (17) besitzt, die miteinander korrespondieren, dass die sonotrodenformflächenseitige Spannschale (2) drei um 120° versetzt angeordnete Klemmleisten (11) besitzt und die sonotrodengewindeseitige Spannschale (3) drei um 120° versetzt angeordnete Zentrierschultern (16) und drei Klemmschultern (18) besitzt und dass der Durchmesser der kreisringförmigen Auflagefläche (19) dem Durchmesser des inneren Sonotrodenringes (7) entspricht.Sonotrode arrangement for plastic processing and processing tools according to claim 1, characterized in that the collar of the sonotrode ( 1 ) three slots offset by 120 °, concentric and radially arranged slots ( 4 ) and that the outer sonotrode ring ( 6 ) over three bridges ( 5 ) with the inner sonotrode ring ( 7 ), that the sonotrodenformflächenseitige clamping shell ( 2 ) three offset by 120 ° threaded holes ( 9 ) and the sonotrodengewindesige clamping shell ( 3 ) three offset by 120 ° arranged screw holes ( 17 ), which correspond to each other, that the sonotrodenformflächenseitige clamping shell ( 2 ) three offset by 120 ° arranged terminal strips ( 11 ) and the sonotrode thread-side clamping shell ( 3 ) three offset by 120 ° centering shoulders ( 16 ) and three clamping shoulders ( 18 ) and that the diameter of the annular bearing surface ( 19 ) the diameter of the inner sonotrode ring ( 7 ) corresponds.
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