DE2245652A1

DE2245652A1 - Laengsschwinger in gestalt eines stabes aus piezokeramik

Info

Publication number: DE2245652A1
Application number: DE2245652A
Authority: DE
Inventors: Alfred Koehne; Horst Nink
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 1972-08-22
Filing date: 1972-09-16
Publication date: 1974-03-21
Also published as: JPS4960689A

Description

Längsschwinger in GestaLt eines Stabes aus Piezokeramik Die Erfindung betrifft eine fortschrittliche Arbeitsweise fur die Entfernung von Roststellen, insbesondere auf Lackierten MetaLL-oberflächen,mittels eines Längsschwingers nach der HauptanmeLdung P 2 241 189.8 durch eine zweckmäßige Ausführung und Betriebsart desselben. Der Längsschwinger nach der Hauptanmeldung in Gestalt eines Stabes besteht aus Piezokeramik, die zo B. dem Stoffsystem Bleititanot-Bleizirkonat angehören kann.
Dieser Längsschwinger ermöglicht durch die nachstehend angegebenen Maßnahmen die Erzielung einer besondersgroßen Amplitude der mechanischen Schwingung in der Längsrichtung. Hierfür ist der für den Schwinger vorgesehene Stab in eLektrischer Hinsicht etwa in der Hälfte unterteilt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist er mit 4 Elektroden versehen. Zwei ELektroden 1 und 2 bedecken die einander gegenüberliegenden größten Oberflächen des linken Stabteils.
Die dritte Elektrode 3 ist am stirnseitigen Ende des rechten Stabteils angebracht und umfaßt das Stabende nach Art einer Kappe. Die vierte Elektrode 4 umfaßt den Stab beispielsweise als schmaler Ring, vorzugsweise in geringem Abstand vor der Elektrode 3. Anstelle einer Ring form kann die Elektrode 4 auch die Gestalt einer kleinen Metallfläche auf dem rechten Stabteil besitzen.
Die notwendige Vorpolarisatich des Stabes ist zuerst in der Längsrichtung vorgenommen worden, indem die einander gegenüberstehenden ELektroden 1 und? des Linken StabteiZs elektrisch miteinander verbunden wurden und die Gleichspannung für die VorpoLarisation zwischen diesen beiden Elektroden einerseits und einer der Elektroden 3 oder 4 andererseits angelegt wurde. Danach wurde eine zweite Vorpotarisation in der Querrichtung vorgenommen, bei der die Gleichspannung zwischen den beiden gegenüberstehenden Elektroden 1 und 2 angelegt wurde. In Fig. 1 sind die Polarisationsrichtungen gestrichelt gezeichnet.
Der Längsschwinger nach der Hauptanmeldung ist für den Betrieb so geschaltet, daß die Elektrode 3 mit e i n e r der Elektroden 1 oder 2 verbunden ist.
Die Amplitude der mechanischen Schwingung in der Längsrichtung wird verstärkt, indom ein flaches oder rundes Anschlußstück 5 (Fig. 2), dessen Breite bzw. Durchmesser mit zunehmendem Abstand von der Anschlußstelle vermindert ist (sog. Horn), mit dem Schwingerstab mechanisch fest verbunden ist. Dieses Horn kann z. B. aus Aluminium bestehen.
Gemaß der Hauptanmeldung wird die Elektrode 4 zur Herstellung einer Rückkopplung verwendet, um optimale Schwingungsverhältnisse zu rreichen, indem z. 8. Jemperatureinflüsse ausgeglichen werden.
Der Längsschwinger nach der Hauptanmeldung dient für Arbeitsvorgange mit denen unerwünschte Schichten auf festen Körpern durch Schlag-, Stoß-und/oder Schabewirkung entfernt werden sollen, wobei für die Bearbeitung sehr kleiner Flächen ein zugespitztes Stoßteil 6 (Fig. 2) verwendet wird.
Versuche haben nun überraschenderweise ergeben, daß der Schwinger nach der Hauptanmeldung in hervorragendem Maße zur Entfernung von RoststelZen - insbesondere kleinen Flecken - geeignet ist. Hierzu gehören z. ß. Roststellen, die innerhalb der Lackierten Metalloberflächen von Fahrzeugen dadurch entstanden sind, daß harte, kleine BestandteiLe von der Straßenoberfläche auf die Lackschicht aufgeschlagen sind, sie durchstoßen und die Metalloberfläche freigelegt haben.
Erfindungsgemäß wird der Schwinger nach der Hauptanmeldung für die Entfernung von kleinen Roststellen, insbesondere innerhalb lackierter Metalloberflächen, verwendet. Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf vereinzelte kleine Flächen begrenzt, sondern kann vorteilhaft auch für die Entfernung von Rost auf zusammenhängende Streifen oder Flächen größerer Ausdehnung dienen.
Nach weiterer Erfindung wird hierfür das zugespitzte Stoßtetl 6 so ausgebildet, daß es an der Spitze durch eine kLeine KreisfLäche begrenzt ist -(z. B. 1 mm #). Ggf. kann die Kreisfläche mit einer Metallbürste versehen sein. Als Werkstoff für die Spitze dient vorteilhaft Werkzeugstahl Nach weiterer Erfindung ist das zugespitzte StoßteiL gebogen ousgeführt, so daß es vorteilhaft für die Entfernung von Rost auf inneren Wandungen dienen kann.
Die Anordnung nach der Erfindung besitzt folgende VorteiLe gegenüber anderen entsprechenden Einrichtungen.
Im Gegensatz zu rotierenden Werkzeugen, wie z. B. Fräsern, Liegt die Richtung der Wirkung stets in derjenigen des Stoßes, also der Längsrichtung des schwingenden Stabes, so daß ein Ausgleiten des Werkzeugs und seiner Wirkung in der dazu senkrechten Richtung der zu bearbeitenden Fläche unterbleibt.
Beim Auftreffen auf Lackflächen wird ferner die Amplitude der me chanischen Schwingung durch Dämpfung erheblich vermindert, so daß keine Beschädigung der Lackfläche durch die schwingende Spitze eintreten kann.
Ebenso wie der Schwinger nach der HauptanmeLdung, kann auch der hier vorliegende mit Energiequellen geringer Leistung betrieben werden, z. B. mit einer GLeichspannung der Batterie von Automobilen, so daß die Anordnung nach der vorliegenden zusätzLichen Erfindung dem Besitzer eines Automobils die Entfernung der Roststellen innerhaLb der lackierten Metallflächen in einfachster Weise ermöglicht. Die Energiequellen geringer Leistung ergeben auch eine verminderte Unfallgefahr im Vergleich zur Energieentnahme aus dem Stromnetz und rmöglichen den Betrieb an frei wählbaren Orten.
Wie der Schwinger nach der Hauptanmeldung wird auch der Schwinger nach der vorliegenden zusätzlichen Erfindung so betrieben, daß durch eine Rückkopplung optimale SchwingungsverhäZtnisse erreicht werden.
Hierfür kann z. B. die Schaltung, die in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt ist, verwendet werden.
In Fig. 3, weiche die Schaltung der gesamten Anordnung darstellt, bedeuten 7 ... die Gleichspannungsquelle, 8 ... den Oszillator, 9 ... den Schwinger, 10 ... die Rückkopplung, Die WerkzeugteiLe 5 und 6 und damit auch die Elektrode 3 Liegen aus Sicherheitzgründen an Erde (vgl. Fig. 2).
Die Schaltung des Oszillators ist in Fig. 4 dargesteLLt und umfaßt einen Frequenzbereich von etwa 40 bis 100 kHz, je nach den Stoffeigenschaften und den Abmessungen des Schwingers.
Der technische Fortschritt, der mit dem Schwinger nach der vorliegenden Zusatzanmeldung erreicht wird, besteht darin, daß mit einfachen MitteLn in wirtschaftLicher Weise eine Rostentfernung in bisher nicht bekannter Art ermöglicht ist. Hervorgehoben sei noch, daß die gesamte gewichtmäßig Leichte Anordnung nach der vorLiegenden Erfindung sich in einem handlichen @solierrohr von beispielsweise 20 mm # und 120 mm Gesamtlänge unterbringen Läßt.
Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Längsschwinger in Gestalt eines Stabes aus Piezokeramik nach Patentanmeldung P 2 241 189.8 mit 4 Elektroden, der in an sich bekannter Weise bis etwa zur halben Stablänge in Querrichtung und im übrigen Stabteil in Längsrichtung vorpotarisiert ist und bei dem die kappenförmig gestaltete dritte Elektrode (3> das stirnseitige Ende des in Längsrichtung vorpotarisierten Stabteiles umfaßt und das gleiche Ende die vierte als Rückkopplungselektrode dienende ELektrode(4) trägt und die dritte Elektrode (3) mit einer der beiden vorangehend zum QuerpoLarisieren benutzten ersten oder zweiten ELektrode (1 oder 2) elektrisch und mit einem Anschlußstück, das ein zugespitztes Stoßteil aufweist, mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zugespitzte StoßteiL an der Spitze durch eine kleine Kreisfläche begrenzt ist.
2.) Längsschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugespitzte Stoßteil gebogen ist.
3.) Verwendung eines Längsschwingers nach Patentanmeldung P 2 241 189.8 oder vorliegender Zusatzanmeldung zur Entfernung von Roststellen, insbesondere innerhalb lackierter MetaLLoberfLächen.