DE102015106343A1

DE102015106343A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entgraten von Bauteilen mittels Ultraschall

Info

Publication number: DE102015106343A1
Application number: DE102015106343.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dreyer
Original assignee: Weber Ultrasonics GmbH
Current assignee: Weber Ultrasonics Ag De
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-10-27
Also published as: EP3285937A1; TWI669186B; TW201701995A; US20180354003A1; JP2018516770A; CN107666970A; WO2016169800A1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Entgraten von Bauteilen oder Werkstücken (7) mit Ultraschall unter Verwendung wenigstens einer Sonotrode (6), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Versorgen wenigstens eines Ultraschallwandlers (4) mit elektrischer Energie mittels wenigstens eines Ultraschallgenerators (2), so dass der Ultraschallwandler (4) zu mechanischen Schwingungen angeregt wird; b) Übertragen der Schwingungen an die mit dem Ultraschallwandler (4) mechanisch verbundene Sonotrode (6); c) Eintauchen der Sonotrode (6) mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche (6') in eine Flüssigkeit (M), so dass durch die mechanischen Schwingungen der Sonotrode (6) im Bereich dieser Sonotrodenfläche (6') Kavitation in der Flüssigkeit (M) erzeugt wird; d) Anordnen eines zu entgratenden Werkstücks (7) in der Nähe dieser Sonotrodenfläche (6'), wodurch das Werkstück (7) an wenigstens einer der Sonotrodenfläche (6') gegenüberliegenden Stelle, Seite oder Fläche entgratet wird. Weiterhin vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zum Entgraten von Bauteilen bzw. Werkstücken (7) mit Ultraschall.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgraten von Bauteilen oder Werkstücken mit Ultraschall unter Verwendung wenigstens einer Sonotrode sowie eine Vorrichtung zum Entgraten von Bauteilen mit Ultraschall.
Übliche Verfahren zum Entgraten von Bauteilen bzw. Werkstücken basieren zum einen auf der mechanischen Entfernung eines unerwünschten Grates mittels eines entsprechenden spanabhebenden Werkzeuges. Zum anderen werden Grate auf elektrochemische oder thermische Weise entfernt. Auch die Verwendung von Hochdruckwasserstrahlverfahren ist bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives, gut wirksames und effizientes Verfahren zum Entgraten von Bauteilen oder Werkstücken und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben. Die Begriffe „Bauteil” und „Werkstück” werden im Folgenden als Synonyme verwendet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie durch die Verwendung einer aus Ultraschall-Schweißanwendungen bekannten Sonotrode gemäß Anspruch 22.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entgraten von Bauteilen mit Ultraschall unter Verwendung wenigstens einer Sonotrode, beinhaltet zumindest folgende Verfahrensschritte:

a) Versorgen wenigstens eines Ultraschallwandlers mit elektrischer Energie mittels wenigstens eines Ultraschallgenerators, so dass der Ultraschallwandler zu mechanischen Schwingungen angeregt wird;
b) Übertragen der Schwingungen an die mit dem Ultraschallwandler mechanisch verbundene Sonotrode;
c) Eintauchen der Sonotrode mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche in eine Flüssigkeit, so dass durch die mechanischen Schwingungen der Sonotrode im Bereich dieser Sonotrodenfläche Kavitation in der Flüssigkeit erzeugt wird; und
d) Anordnen eines zu entgratenden Werkstücks in der Nähe der Sonotrodenfläche, wodurch das Werkstück an wenigstens einer der Sonotrodenfläche gegenüberliegenden Seite oder Fläche entgratet wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten von Bauteilen mit Ultraschall umfasst:

a) wenigstens einen Ultraschallwandler;
b) wenigstens einen Ultraschallgenerators, der zum Versorgen des Ultraschallwandlers mit elektrischer Energie ausgebildet ist, um den Ultraschallwandler zu mechanischen Schwingungen anzuregen;
c) wenigstens eine Sonotrode, die zum Übertragen der Schwingungen mit dem Ultraschallwandler mechanisch verbunden ist;
d) 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; und
d) eine Einrichtung zum definierten Anordnen eines zu entgratenden Werkstücks an einem Ort in der Nähe dieser Sonotrodenfläche.

Grundsätzlich ist aus Anwendungen zur Reinigung von Bauteilen in einem Ultraschallbad mit einer Flüssigkeit oder einem flüssigen Medium bekannt, dass die dort in der Flüssigkeit auftretende Kavitation die Oberflächen zu reinigender Bauteile beschädigen kann. Diese Schäden entstehen durch an der Oberfläche kollabierende Kavitationsblasen. Diese Kavitationsblasen treten bevorzugt an Fehlstellen der Oberfläche auf, da sich dort mikroskopische Gasbläschen beim Eintauchen in die Flüssigkeit anhaften. Insbesondere an Graten und in Bohrungen kann dies der Fall sein. Dies lässt sich nach Erkenntnis der Anmelderin zur Entgratung von metallischen Bauteilen durch gezielte Kavitationswirkung nutzen, da die bei dem Kollaps der einzelnen Gasbläschen frei werdende Energie eventuell vorhandene Grate gleichsam absprengt. Dabei soll das zu entgratende Bauteil (Werkstück) kurzzeitig intensiver ultraschallinduzierter Kavitation ausgesetzt werden, um eine Entgratung durchzuführen. Die in üblichen Ultraschallreinigungsbädern auftretende Kavitationsintensität ist dabei nach Erkenntnis der Anmelderin unzureichend, so dass eine erhöhte Kavitationsintensität, wie sie beim Gegenstand der Erfindung realisiert ist, notwendig ist.
Es ist ferner grundsätzlich bekannt, dass sich sehr intensive Kavitation an der Oberfläche von mit Ultraschallfrequenz schwingenden Sonotroden, die in ein flüssiges Medium eintauchen, erzielen lässt. Sonotroden sind im Allgemeinen Werkzeuge für das Ultraschall-Schweißen, die durch das Einleiten von hochfrequenten mechanischen Schwingungen (Ultraschall) in Schwingungen versetzt werden. Sie stellen die Verbindung vom Ultraschallgenerator zum Werkstück her und leiten die Schwingungen in dieses ein. Die durch die entstehende Reibung erzeugte Wärme führt zum Aufschmelzen und zum Verbinden des Werkstücks. Sonotroden haben als einziges Bauteil einer Ultraschall-Schweißmaschine direkten Kontakt zum Schweißteil.
Der Grund für diese intensive Kavitation ist die gegenüber üblichen Schallwandlern für die Reinigungstechnik bei Sonotroden deutlich höhere Amplitude der mechanischen Auslenkung. Derart hohe Amplituden lassen sich durch Verwendung entsprechend geeigneter Schallwandler, Verstärkungselemente (Booster, nachfolgend auch als Transformator bezeichnet) und geeigneter Geometrien der Sonotrode erreichen bzw. zu verstärken. Dies ist aus Anwendungen für das Ultraschallschweißen grundsätzlich bekannt.
Erfindungsgemäß ist demnach wenigstens eine Sonotrode in ein mit einer (Reinigungs-)Flüssigkeit gefülltes Behältnis (Tank) eingebracht bzw. einbringbar. Weiterhin wird diese Sonotrode gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von einem Ultraschallwandler mit einer Ultraschallfrequenz zwischen 10 und 50 kHz, vorzugsweise etwa 18 kHz bis etwa 35 kHz, höchst vorzugsweise etwa 20 kHz bis etwa 30 kHz, betreiben, so dass sich intensive Kavitation nahe an einer schwingenden Fläche der Sonotrode (vorliegend auch als Sonotrodenfläche bezeichnet) ausprägt.
Eine entsprechende Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass der Ultraschallgenerator zum Erzeugen einer Ultraschallfrequenz der Schwingungen von wenigstens etwa 10 kHz und höchstens etwa 50 kHz ausgebildet ist, vorzugsweise etwa 18 kHz bis etwa 35 kHz, höchst vorzugsweise etwa 20 kHz bis etwa 30 kHz.
Das zu entgratende Werkstück wird nun manuell oder durch eine spezielle Vorrichtung (d. h. Einrichtung zum definierten Anordnen eines zu entgratenden Werkstücks) in einen definierten Abstand bezüglich eben dieser schwingenden Fläche positioniert, so dass die dort auftretende intensive Kavitation zur Beseitigung von Graten führt. Die Positionierung ist vorteilhaft so ausgeführt oder einstellbar, dass der minimale Abstand zur schwingenden Fläche wenigstens 0,1 mm beträgt, dabei aber kleiner oder höchstens gleich groß ist wie eine akustische Wellenlänge im Reinigungsmedium oder in der (Reinigungs-)Flüssigkeit.
Eine entsprechende Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass ein Abstand des Werkstückes von der Sonotrodenfläche derart einstellbar ist, dass er wenigstens etwa 0,1 mm beträgt und höchstens etwa einer akustischen Wellenlänge der Flüssigkeit entspricht, vorzugsweise durch eine entsprechende Verstellbarkeit der Einrichtung.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein mechanischer Transformator zur Vergrößerung oder Verringerung der mechanischen Amplitude zwischen dem Ultraschallwandler und der Sonotrode angebracht wird.
Entsprechend kann in Weiterbildung der Vorrichtung vorgesehen sein, dass ein mechanischer Transformator zur Vergrößerung oder Verringerung der mechanischen Amplitude zwischen dem Ultraschallwandler und der Sonotrode angebracht ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann weiterhin eine Einrichtung vorgesehen sein, die die zu entgratenden Werkstücke kontinuierlich oder diskontinuierlich über die schwingende Sonotrodenfläche führt, vorzugsweise etwa parallel zu dieser. Vorteilhaft kann dies durch Vorsehen einer Schleppkette oder eines anderen geeigneten Transportsystems realisiert sein. Ein Merkmal ist dabei die Einhaltung eines konstanten, jedoch einstellbaren Abstandes zur schwingenden Fläche der Sonotrode, was vorzugsweise kontinuierlich überwacht wird.
Bei einer entsprechenden Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung in Form einer Transporteinrichtung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zuführung von Werkstücken mittels mit einstellbarem Abstand zur schwingenden Fläche der Sonotrode ausgebildet ist. Die kann eine Überwachungseinrichtung aufweisen, die zum kontinuierlichen Überwachen der Einhaltung eines konstanten Abstandes zur Sonotrodenfläche ausgebildet ist.
Bei wieder einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mittels der Transporteinrichtung oder des Transportsystems eine Hubbewegung im Wesentlichen senkrecht zu der Sonotrodenfläche durchgeführt wird, so dass eine Positionierung der Werkstücke über der schwingenden Fläche erreicht wird.
Bei einer entsprechenden Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Transporteinrichtung zum Ausführen einer Hubbewegung im Wesentlichen senkrecht zu der Sonotrodenfläche ausgebildet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung umfasst eine Aufnahmevorrichtung für die zu entgratenden Werkstücke, die mittels einer Positioniereinrichtung an die schwingende Fläche der Sonotrode geführt wird bzw. führbar ist. Auch hier kann eine Vorrichtung zur Einhaltung eines konstanten Abstandes zur schwingenden Fläche der Sonotrode vorgesehen sein. Diese Vorrichtung kann zur Ultraschall-Distanzmessung, zur optischen Distanzmessung, zur induktiven Distanzmessung oder zur Distanzmessung über den Weg bzw. Hub ausgebildet sein, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mehr als eine Sonotrode derart in die Flüssigkeit eingebracht und zum Schwingen angeregt werden, dass gleichzeitig mehr als eine Seite des Werkstückes mit Ultraschall beaufschlagt wird bzw. beaufschlagbar ist.
Vorrichtungstechnisch kann entsprechend vorgesehen sein, dass mehr als eine Sonotrode derart angeordnet und in die Flüssigkeit eingebracht oder einbringbar und zum Schwingen angeregt oder anregbar sind, dass gleichzeitig mehr als eine Seite des Werkstückes mit Ultraschall beaufschlagbar ist.
Bei einer wieder anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Sonotroden mit zumindest teilweise unterschiedlichen Abmessungen und/oder Geometrien der jeweiligen Sonotrodenfläche verwendet werden.
Weiterhin kann durch einen Wechsel von Sonotroden mit abstrahlenden Flächen unterschiedlicher Geometrie eine Anpassung an veränderte Werkstückabmessungen erreicht werden. Es kann auf Seiten der Vorrichtung auch vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Sonotroden vorgesehen sind, die zumindest teilweise unterschiedliche Abmessungen ihrer jeweiligen Sonotrodenfläche aufweisen.
Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass ein Schwingsystem, umfassend den Ultraschallwandler, die Sonotrode und ggf. den Transformator, in einem Bereich minimaler mechanischer Auslenkung (Schwingungsknoten) an dem Tank fixiert ist, vorzugsweise im Bereich desjenigen Schwingungsknotens, welcher der Sonotrodenfläche am nächsten liegt. Hierdurch kann die Eintauchtiefe des Schwingsystems bzw. der Sonotrode in die Flüssigkeit minimiert werden, was sich günstig auf das erforderliche Flüssigkeitsvolumen und die Tankgröße auswirken kann.
Bei einer anderen Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Schwingsystemen, umfassend jeweils den Ultraschallwandler, die Sonotrode und ggf. den Transformator, jeweils in einem Bereich minimaler mechanischer Auslenkung an dem Tank fixiert ist, so dass die jeweiligen Sonotrodenflächen an unterschiedlichen Stellen relativ zu dem Ort angeordnet sind, damit mehr als eine Seite des zu entgratenden Werkstückes beschallt werden kann.
Bei wieder einer anderen Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zum Anordnen des Werkstücks oder der Werkstücke derart ausgebildet ist, dass eine zu entgratende Stelle des Werkstücks nicht abgedeckt und frei in die Flüssigkeit eintauchbar ist, um eine möglichst effiziente Entgratung zu ermöglichen.
Nachfolgend werden weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
1 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 zeigt schematisch den ortsabhängigen Schwingungsverlauf bei einem Ultraschall-Schwingsystem mit einer Sonotrode;
3 zeigt schematisch eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 zeigt schematisch eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5 zeigt eine mögliche Anordnung mehrerer Sonotroden gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
6 zeigt unterschiedlich geformte Sonotroden zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. In einem mit flüssigem Reinigungsmedium M gefüllten Tank 1 ist ein Ultraschallschwingsystem 3 montiert. Das Ultraschallschwingsystem 3 umfasst einen Ultraschallwandler (oder auch Konverter) 4 zur Umwandlung von elektrischen Schwingungen in mechanische Schwingungen, einen Booster (Transformator) 5 zur Erhöhung der mechanischen Auslenkung, sowie eine Sonotrode 6. Bezugszeichen 6' bezeichnet eine Schwingungen abstrahlende Fläche der Sonotrode (alternativ auch als „schwingende Fläche der Sonotrode” oder „Sonotrodenfläche” bezeichnet). Die einzelnen Komponenten 4–6 des Schwingsystems 3 sind dabei durch (nicht gezeigte) Schraubverbindungen miteinander verbunden und somit auswechselbar. Der Konverter 4 steht in Wirkverbindung mit einem Ultraschallgenerator 2 und wird durch diesen mit elektrischer Energie versorgt. Dabei verfügt der Ultraschallgenerator 2 über eine Regelung, welche die mechanische Amplitude des Konverters 4 regelt und eine Einstellung dieser Amplitude in einem Bereich von beispielsweise 10 bis 100% bezogen auf eine maximale mechanische Amplitude ermöglicht. Solche Ultraschallgeneratoren sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in Einrichtungen zum Ultraschallschweißen verwendet.
Ein zu entgratendes Werkstück 7 ist gemäß 1 in einem Abstand von mindestens 0,1 mm und höchstens einer akustischen Wellenlänge der Reinigungsflüssigkeit M bei der abstrahlende Fläche 6' der Sonotrode positioniert und für eine bestimmte Zeit beschallt, welche von der Art des Werkstücks 7 sowie der vorhandenen Menge an Graten etc. abhängt und beispielsweise aus entsprechenden Vorversuchen ermittelt werden kann.
In 2 ist der Aufbau des beispielhaften Schwingsystems 3 aus 1 zur Veranschaulichung nochmals dargestellt. Ebenfalls dargestellt ist der prinzipielle ortsabhängige Amplitudenverlauf der axialen mechanischen Auslenkung x(t) der jeweiligen Komponenten 4–6 des Schwingsystems 3, aus dem die beschriebene Verstärkung hervorgeht: Die Amplitude nimmt vom Konverter 4 zur Sonotrode 6 zu. Weiterhin existieren Bereiche, an denen die Auslenkung verschwindet, sogenannte Knotenpunkte K, x(K) = 0. Besonders vorteilhaft ist es nun, dieses Schwingsystem 3 eben in diesen Knotenpunkten K an weiteren Komponenten der Vorrichtung zu befestigen. Vorteilhafterweise wird ein Flansch (nicht gezeigt) zur Fixierung des Schwingsystems 3 an dem Tank 1 aus 1 in einem dieser Knotenpunkte K befestigt sein (vgl. 1).
Abweichend von der Darstellung in 1 kann auch vorgesehen sein, das Schwingsystem 3 im Bereich des obersten (vordersten) Knotenpunkts K gemäß 2 zu befestigen. Dadurch kann die Eintauchtiefe in das Medium M minimiert werden, was sich günstig auf das erforderliche Flüssigkeitsvolumen auswirken kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 3 dargestellt. Hierbei ist der Tank 1 mitsamt Schwingsystem 3 durch eine Vorrichtung 8 (Transportvorrichtung) für einen kontinuierlichen Transport von Werkstücken 7 erweitert. Die Transportvorrichtung 8 kann beispielsweise eine Gliederkette umfassen, in der die einzelnen Werkstücke 7 eingehängt bzw. einhängbar sind. Diese Gliederkette kann durch eine Antriebsvorrichtung 9, beispielsweise angetriebene Rollen oder Zahnräder, kontinuierlich oder diskontinuierlich über die schwingende Fläche 6 bzw. parallel zu dieser bewegt werden. Die Transportvorrichtung 8 umfasst weiterhin eine Einrichtung, durch die der Abstand der Werkstücke 7 zur Sonotrodenfläche 6' einstellbar ist, wie in 3 durch vertikale Doppelpfeile symbolisiert. Die Vorrichtung kann zur kontinuierlichen Überwachung und Einstellung dieses Abstands ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 4 dargestellt. Hierbei befindet sich über dem Tank 1 mit erfindungsgemäßem Schwingsystem 3 eine weitere Einrichtung 10 zur Aufnahme mehrerer Werkstücke 7. Bei dieser Einrichtung 10 kann es sich beispielsweise um einen Korb, einen Warenträger oder einen anderen, der Geometrie der Werkstücke angepassten Träger handeln. Vorteilhafterweise ist der Träger bzw. die Einrichtung 10 so gestaltet, dass die zu entgratende Fläche der Werkstücke 7 nicht abgedeckt ist und frei in das Reinigungsmedium M eintauchen kann. Der Warenträger bzw. die Einrichtung 10 ist weiterhin mit einen Hub- und Transportmechanismus 11 verbunden, durch den der Warenträger bzw. die Einrichtung 10 in das Reinigungsmedium M eingetaucht werden kann, wie dargestellt. Weiterhin besitzt der Hubmechanismus 11 vorzugsweise die Eigenschaft, dass der Abstand der Werkstücke 7 zur Sonotrodenfläche 6' selektiv einstellbar ist, wie in 4 durch einen vertikalen Doppelpfeil symbolisiert.
Ohne weitere Darstellung sind für den Fachmann auch Kombinationen oder Aneinanderreihungen der in 1, 3 und 4 offenbarten Ausführungsformen zu größeren Einrichtungen möglich und daher ebenfalls Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
Abhängig von der Geometrie der Bauteile bzw. Werkstücke 7 kann eine gleichzeitige Entgratung mehrerer Bauteilflächen bzw. Flächen der Werkstücke 7 aus Zeit- und/oder Kostengründen vorteilhaft sind. Hierzu ist beispielsweise die in 5 gezeigte Anordnung mehrerer Sonotroden 6a–6c höchst vorteilhaft. Beispielsweise lassen sich drei Sonotroden 6a, 6b und 6c so an einem Tank 1 montieren, dass gleichzeitig drei Seiten eines Werkstücks 7 erfindungsgemäß entgratet werden können. Die verwendeten Sonotroden 6a–6c müssen nicht identisch ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 6 dargestellt, in der verschiedene Ultraschallsonotroden 6d bis 6f mit unterschiedlichen Abmessungen und Geometrien der abstrahlenden Flächen dargestellt sind. Diese Sonotroden 6d–6f sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise austauschbar, so dass die Vorrichtung beispielsweise an unterschiedliche Abmessungen oder Geometrien der zu entgratenden Werkstücke 7 und/oder an unterschiedliche Grattypen etc. anpassbar ausgebildet sein kann.

Claims

Verfahren zum Entgraten von Werkstücken (7) mit Ultraschall unter Verwendung wenigstens einer Sonotrode (6; 6a, 6b, 6c), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Versorgen wenigstens eines Ultraschallwandlers (4) mit elektrischer Energie mittels wenigstens eines Ultraschallgenerators (2), so dass der Ultraschallwandler (4) zu mechanischen Schwingungen angeregt wird; b) Übertragen der Schwingungen an die mit dem Ultraschallwandler (4) mechanisch verbundene Sonotrode (6); c) Eintauchen der Sonotrode (6) mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche (6') in eine Flüssigkeit (M), so dass durch die mechanischen Schwingungen der Sonotrode (6) im Bereich dieser Sonotrodenfläche (6') Kavitation in der Flüssigkeit (M) erzeugt wird; d) Anordnen eines zu entgratenden Werkstücks (7) in der Nähe der Sonotrodenfläche (6'), wodurch das Werkstück (7) an wenigstens einer dieser Sonotrodenfläche (6') gegenüberliegenden Seite oder Fläche entgratet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine erzeugte Ultraschallfrequenz der Schwingungen wenigstens etwa 10 kHz und höchstens etwa 50 kHz beträgt, vorzugsweise etwa 18 kHz bis etwa 35 kHz, höchst vorzugsweise etwa 20 kHz bis etwa 30 kHz.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Abstand des Werkstücks (7) von der Sonotrodenfläche (6') derart gewählt wird, dass er wenigstens etwa 0,1 mm beträgt und höchstens etwa einer akustischen Wellenlänge der Flüssigkeit (M) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein mechanischer Transformator (5) zur Vergrößerung oder Verringerung der mechanischen Amplitude zwischen dem Ultraschallwandler (4) und der Sonotrode (6) angebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zuführung von Werkstücken (7) mittels einer Transporteinrichtung (8; 11) mit einstellbarem Abstand zur Sonotrodenfläche (6'), bei dem vorzugsweise die Werkstücke (7) in einem Bereich etwa parallel zur Sonotrodenfläche (6') geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem mittels der Transporteinrichtung (11) eine Hubbewegung im Wesentlichen senkrecht zu der Sonotrodenfläche (6') durchgeführt wird, so dass eine Positionierung der Werkstücke (7) über der Sonotrodenfläche (6') erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Einhaltung eines konstanten Abstandes zur Sonotrodenfläche (6') kontinuierlich überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem mehr als eine Sonotrode (6a, 6b, 6c) derart in die Flüssigkeit (M) eingebracht und zum Schwingen angeregt werden, dass gleichzeitig mehr als eine Seite des Werkstückes (7) mit Ultraschall beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine Mehrzahl von Sonotroden (6d, 6e, 6f) mit zumindest teilweise unterschiedlichen Abmessungen der jeweiligen Sonotrodenfläche (6') verwendet werden.
Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken (7) mit Ultraschall, aufweisend: a) wenigstens einen Ultraschallwandler (4); b) wenigstens einen Ultraschallgenerator (2), der zum Versorgen des Ultraschallwandlers (4) mit elektrischer Energie ausgebildet ist, um den Ultraschallwandler (4) zu mechanischen Schwingungen anzuregen; c) wenigstens eine Sonotrode (6), die zum Übertragen der Schwingungen mit dem Ultraschallwandler (4) mechanisch verbunden ist; d) einen Tank (1), der mit einer Flüssigkeit (M) füllbar oder gefüllt ist, so dass die Sonotrode (6) mit wenigstens einer schwingenden Sonotrodenfläche (6') in die Flüssigkeit (M) eintaucht oder eintauchbar ist; und d) eine Einrichtung (8, 9; 10, 11) zum definierten Anordnen eines zu entgratenden Werkstücks (7) an einem Ort in der Nähe dieser Sonotrodenfläche (6').
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Ultraschallgenerator (2) zum Erzeugen einer Ultraschallfrequenz der Schwingungen von wenigstens etwa 10 kHz und höchstens etwa 50 kHz ausgebildet ist, vorzugsweise etwa 18 kHz bis etwa 35 kHz, höchst vorzugsweise etwa 20 kHz bis etwa 30 kHz.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der ein Abstand des Werkstücks (7) von der Sonotrodenfläche (6') derart einstellbar ist, dass er wenigstens etwa 0,1 mm beträgt und höchstens etwa einer akustischen Wellenlänge der Flüssigkeit (M) entspricht, vorzugsweise durch eine entsprechende Verstellbarkeit der Einrichtung (8, 9; 10, 11).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der ein mechanischer Transformator (5) zur Vergrößerung oder Verringerung der mechanischen Amplitude zwischen dem Ultraschallwandler (4) und der Sonotrode (6) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der die Einrichtung in Form einer Transporteinrichtung (8; 11) zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zuführung von Werkstücken (7) mit einstellbarem Abstand zur Sonotrodenfläche (6') ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Transporteinrichtung (11) zum Ausführen einer Hubbewegung im Wesentlichen senkrecht zu der Sonotrodenfläche (6') ausgebildet ist oder bei der die Transporteinrichtung (8) zum Ausführen einer Bewegung im Wesentlichen parallel zu der Sonotrodenfläche (6') ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, mit einer Überwachungseinrichtung, die zum kontinuierlichen Überwachen der Einhaltung eines konstanten Abstandes des Werkstücks (7) zur Sonotrodenfläche (6') ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei der mehr als eine Sonotrode (6) derart angeordnet und in die Flüssigkeit (M) eingebracht oder einbringbar und zum Schwingen angeregt oder anregbar sind, dass gleichzeitig mehr als eine Seite des Werkstücks (7) mit Ultraschall beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei der eine Mehrzahl von Sonotroden (6a, 6b, 6c; 6d, 6e, 6f) vorgesehen sind, die zumindest teilweise unterschiedliche Abmessungen ihrer jeweiligen Sonotrodenfläche (6') aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der ein Schwingsystem (3), umfassend den Ultraschallwandler (4), die Sonotrode (6) und ggf. den Transformator (5) gemäß Anspruch 13, in einem Bereich (K) minimaler mechanischer Auslenkung (x(t)) an dem Tank (1) fixiert ist, vorzugsweise im Bereich eines Schwingungsknotens (K), welcher der Sonotrodenfläche (6') am nächsten liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, bei der eine Mehrzahl von Schwingsystemen (3), umfassend jeweils den Ultraschallwandler (4), die Sonotrode (6) und ggf. den Transformator (5) gemäß Anspruch 13, jeweils in einem Bereich (K) minimaler mechanischer Auslenkung (x(t)) an dem Tank (1) fixiert ist, so dass die jeweiligen Sonotrodenflächen (6') an unterschiedlichen Stellen relativ zu dem Ort angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, bei der die Einrichtung (8, 9; 10, 11) zum Anordnen des Werkstücks (7) oder der Werkstücke (7) derart ausgebildet ist, dass eine zu entgratende Stelle des Werkstücks (7) nicht abgedeckt und frei in die Flüssigkeit (M) eintauchbar ist.
Verwendung einer Sonotrode (6; 6a, 6b, 6c; 6d, 6e, 6f) zum Entgraten von Werkstücken (7), vorzugsweise gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.