EP2853364A1 - Handheld tool for machining a process material - Google Patents
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- EP2853364A1 EP2853364A1 EP20130186554 EP13186554A EP2853364A1 EP 2853364 A1 EP2853364 A1 EP 2853364A1 EP 20130186554 EP20130186554 EP 20130186554 EP 13186554 A EP13186554 A EP 13186554A EP 2853364 A1 EP2853364 A1 EP 2853364A1
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Definitions
- the invention relates to a hand tool for processing, in particular for cutting a process material using ultrasound energy and a device with at least one such knife.
- a process material is also to be processed manually. For example, to inspect a product, cuts are made through a processed process good to determine the quality. In a shop, for example in a bakery or a butchery, a process good, such as bread, meat or cheese, but also manually very fine and precise cut can be what often fails with conventional knives, even if the process material is clamped.
- the present invention is therefore based on the object to provide an improved hand tool, with which a process material can advantageously be processed manually using ultrasound energy, in particular cut or atomized.
- the hand tool should be compact and easy to handle. Nevertheless, relatively large process material, in particular bread, meat, cheese and vegetables can be processed precisely and with little effort with the hand tool.
- the hand tool should work efficiently, so that it can work with an external or a local power supply unit and has only a relatively low weight even in autonomous operation.
- the ultrasound energy should be transferable to a sonotrode with virtually no losses. Furthermore, if necessary, sufficient ultrasonic energy is available, so that even mechanically solid process material can be processed. Furthermore, the hand tool should also be constructed stably, so that mechanically solid process material can be processed over a longer period of time without the occurrence of signs of wear.
- the hand tool comprises a tool part, which is held in a preferably wooden-cylindrical housing body of a housing part and which comprises an ultrasound transducer provided with at least one piezo element, which serves to deliver ultrasound energy to a blade provided on the tool part.
- a plurality of piezo elements separated by contact elements are provided, each having a transfer opening through which a transducer rod is passed, which is integrally or directly or indirectly connected to a coupling rod which is integrally connected to the blade and that one connected to the transducer rod Pressing element is provided, by means of which the piezo elements are pressed against a stop and mechanically coupled to the coupling rod.
- the coupling rod and the transducer rod or the coupling rod and the connecting cylinder are welded together so that a virtually one-piece connection between the transducer rod and the coupling rod and optionally provided therebetween connecting pieces, such as the connecting cylinder and the connecting bolt results.
- the transducer rod is aligned coaxially with the facing first part of the coupling rod, so that the provided with the ultrasonic transducer part of the tool part can be arranged with little space in a cylindrical housing body, which is suitable as a handle.
- the transducer rod and the coupling rod preferably form a uniform metal body, so that a lossless coupling and a still compact design can be achieved.
- the tool part of the ultrasonic transducer can be provided with larger powerful piezoelectric elements, preferably wood cylindrical or annular plates and still has compact dimensions.
- the annular piezoelectric disks can have an outer diameter, which is a Has multiple of the inner diameter or the diameter of the transducer rod, so that ultrasonic waves can be transmitted with high energy to the coupling rod and the sonotrode.
- the contact elements preferably brass plates, cover the piezoelectric elements preferably over the entire surface and have connection contacts.
- the piezoelectric elements and the contact elements which are seated on the transducer rod and which are preferably separated from the transducer rod by an insulation tube are pressed by the pressure element against a stop surface which is provided at the end of the connecting cylinder or the coupling rod facing the ultrasonic transducer.
- the abutment surface is preferably an annular surface that is congruent with the end face of the adjacent piezoelectric element.
- the transducer rod preferably has an external thread, of which the provided with an internal thread pressing member is held. By turning the pressing element, the transducer block held between the pressing element and the stop surface can be pressed together.
- the coupling rod has a circular, triangular, rectangular or polygonal cross-section, which is advantageous adapted to the range of operating frequencies used.
- temperature sensors are provided which are provided in openings in the coupling rod, in the connecting bolt, and / or in the transducer rod.
- the connection lines of the sensors used are preferably arranged in a cable channel which extends coaxially through the transducer rod. Based on the temperature sensors, the temperature of the coupling rod and the transducer rod can be measured.
- the ultrasonic generator can be advantageously controlled in order to reduce or completely avoid the emission of ultrasonic energy to the tool part under unfavorable working conditions. In this way, it is possible to detect an unfavorable operating behavior and to avoid damage to the tool part.
- an additional piezoelectric element is provided, which can scan the vibrations on the transducer rod, on the connecting cylinder or on the coupling rod.
- the advantageous construction of the tool part is thus allowed to build this together in a simple manner and to integrate into the housing part.
- the transducer rod or the connecting cylinder or the coupling rod is preferably provided or connected to an outer flange, which is held by an inner flange which projects into the cross-section of the wood-cylindrical housing body.
- the housing body preferably has an internal thread which holds a threaded element provided with an external thread, such as a castellated nut, which can press the outer flange provided on the tool part against the inner flange provided on the housing part.
- the threaded element is inserted into the wood-cylindrical housing body and screwed into the internal thread until the outer flange and the inner flange abut each other with the desired pressure.
- an elastic element between the inner flange and the outer flange is provided, which acoustically decouples the tool part and the housing part from each other.
- the inner flange is provided on the front side of the housing body.
- the tool part is therefore held on the front side in the housing body, which is why the back of the housing part relatively much space is available in which further device units can be arranged.
- an ultrasonic generator is arranged there, to which a supply voltage can be supplied and which can deliver electrical ultrasonic signals in the frequency range from 25 kHz to 50 kHz.
- a controllable ultrasonic generator is provided, which can if necessary generate the desired frequencies.
- electrical ultrasonic signals can also be supplied via a connection cable.
- a power supply unit for example a battery or an accumulator may be provided, which provides the electrical energy required for the hand tool.
- the supply voltage for example, a DC voltage, but can also be supplied via a connecting cable.
- a printed circuit board with electrical and electronic components is preferably arranged, by means of which a control and regulation of the hand tool is possible.
- the electrical modules of the ultrasonic generator can be advantageously arranged on the circuit board.
- a flexible circuit board is used, which at least partially surrounds the transducer block or the connecting cylinder. In this way, the circuit board takes up little space and can be coupled in preferred embodiments with metal elements of the tool part.
- an insulated metal substrate is used as a flexible printed circuit board, by means of which the heat loss of the electrical and electronic components removed and preferably to a metal body, such as the connecting cylinder, can be discharged.
- an operating ring is preferably provided, which encloses the housing body and is rotatably supported by this.
- the operating ring which preferably comprises magnetic elements, electrical switching elements can be actuated to set a desired operating state of the hand tool.
- a cooling coil is preferably additionally provided, through which a cooling medium flows.
- the cooling coil can be advantageously connected to the metal substrate of the circuit board in order to cool it.
- the coupling rod and the blade are adapted to the needs of the user.
- the coupling rod preferably extends arcuately and is preferably perpendicular to the tail on the back of the blade, resulting in an optimal coupling of the ultrasonic energy.
- the blade can be aligned with the cutting edge as needed forward, to the side or backwards.
- the hand tool can therefore be adapted to any work process. If necessary, it can also be provided that the sonotrode or the blade can be replaced.
- FIG. 1 shows a hand tool 10 according to the invention in a preferred embodiment.
- the hand tool 10 comprises a tool part 1, which is held within a housing part 2, which comprises a wood-cylindrical housing body 21.
- a connecting cylinder 14 protrudes from the housing body 21, which is connected to a first rod portion 121 of a coupling rod 12, the second rod portion 122 perpendicular to the Back 112 of a blade 11 is.
- the blade 11 has the shape of a circle segment and comprises a cutting edge 111 running along the circumference.
- the housing body 21 also has an operating ring 24 on the front, which can be conveniently rotated to change the operating mode of the hand tool 10.
- an ultrasonic generator can be switched on within the housing part 2.
- the frequency and the amplitude of the ultrasonic signals or preprogrammed modes can be selected.
- the hand tool 10 is provided with a connecting cable 7, via which a supply voltage or ultrasonic signals can be supplied.
- the terminating element 23 has a plug connector, to which a cable 7 can be connected, via which a supply voltage and / or data can be transmitted.
- the supply voltage for example, an accumulator can be charged.
- the hand tool can also be programmed to adapt it to the intended use. For example, frequencies or frequency intervals are selected which are optimal for the processing of a specific process material.
- the hand tool 10 has a compact design and despite the relatively large tool part 1 has a relatively small housing part 2, which can be easily held with one hand.
- the blade 11 now allows a process material to be cut easily and precisely using ultrasound energy or to finely atomize a pulverulent process material which is placed on the blade 11.
- FIG. 2a shows the hand tool 10 of FIG. 1 in an exploded view.
- the housing part 2 with the housing body 21, the annular operating part 24 and the termination part 23 are cut along the longitudinal axis.
- the tool part 1 comprises an ultrasonic transducer 15, which in FIG. 2a as a unit and in FIG. 2b shown in exploded view.
- the ultrasonic transducer 15 comprises six hollow-cylindrical or annular piezoelements 154, which are separated from one another by five annular contact elements or contact plates 155.
- the piezo elements 154 are configured disk-shaped and provided with a transfer opening 1541.
- piezo elements 154 are provided with a thickness in a range of 2 mm-8mm.
- the contact elements 155 are for example brass plates with a thickness in the range of 1 / 10mm-1 / 2mm and also have a transfer opening 1551 on.
- the contact elements 155 are provided with connection contacts. Through the transfer openings 1541, 1551 a transducer rod 151 and an insulating tube 153 are passed, which isolates the piezo elements 154 and the contact elements 155 relative to the metal transducer rod 151.
- the transducer rod 151 has an opening 1511 on the front side and an external thread on which a pressure element 152 is placed in order to clamp the piezo elements 154 and the contact elements 155 against each other.
- a temperature sensor 42 is used, by means of which the temperature of the ultrasonic transducer 15 can be measured.
- FIG. 2a is further shown that the transducer rod 151 is fixed by a press connection or screw in a first cylinder opening 141 which is provided on the ultrasonic transducer 15 facing the end of a connecting cylinder 14, as shown in FIG FIG. 4 shown in detail.
- a stop surface A is provided, which has approximately the same cross section as the piezzo element 154 resting thereon.
- the transducer block 158 with the piezo elements 154 and the intermediate contact elements 155 can thus be pressed by means of the pressing element 152 against the stop surface A, in order to achieve an optimal coupling.
- the transducer block 158 and the connecting cylinder 14 thus form a non-positively or positively connected unit, via which the ultrasonic waves can be optimally transmitted to the blade 11.
- the connecting cylinder 14 has a second cylinder opening 142, in which a second bolt part 132 of a connecting bolt 13 can be fixed by a press connection or screw connection.
- the connecting pin 13 also has a first pin part 131, which can be fixed in a rod opening 1210 of the first rod part 121 of the coupling rod 12 by a press connection or screw connection.
- the second rod portion 122 of the coupling rod 12 extends in an arc perpendicular to the back 112 of the blade 11 and is integrally connected thereto, preferably by welding.
- the elements of the transmission chain for the ultrasonic signals are stably connected to one another and, with a compact construction of the tool part 1, a low-loss transmission of the ultrasonic signals to the blade can be achieved.
- this transmission chain is further simplified and shortened, so that a more compact design of the tool part and a virtually optimal transmission of the ultrasonic signals can be achieved.
- the in FIG. 2a shown connecting cylinder 14 has an outer flange 144 which serves to mount the tool part 1 within the housing body 21, which has an inner flange 214 on the front side. Furthermore, the housing body 21 has an internal thread 210 into which a threaded element provided with an external thread 221, namely the illustrated crown nut 22, can be screwed.
- the outer flange 144 of the connecting cylinder 14 can be pressed against the inner flange 214 of the housing body 21 to fix the tool part 1 within the housing part 2, preferably between the inner flange 214 and the outer flange 144 is an elastic element which the two together mechanically holding connected parts and preventing the transmission of ultrasonic energy.
- FIG. 2a further shows a flexible printed circuit board 3 with electrical elements 31, 32, for example multi-color LEDs, which signal the operating state of the hand tool 10.
- the operating ring 24 can therefore be rotated until the LEDs 31, 32 indicate that the desired mode of operation has been achieved.
- the flexible printed circuit board 3, preferably a bendable insulated metal substrate IMS, is equipped with electrical and electronic components, which preferably perform the control and monitoring of the entire hand tool 10.
- the modules of the ultrasound generator 30 can be arranged on the printed circuit board 3.
- FIG. 2b shows that the ultrasonic generator 30 is connected via generator lines 150 to the terminal contacts of the contact elements 155, so that electrical alternating voltages in the ultrasonic range clamped to the Piezo elements 154 can be applied, whereby they are deformed accordingly.
- the ultrasound generator 30 is connected to a power supply unit 300, which is likewise arranged in the hand tool 10 in the form of a rechargeable battery or batteries. Alternatively, a supply voltage via a connecting line 7, as in FIG. 1 shown, are supplied.
- the ultrasound generator 30 is further connected to a control unit 350, by means of which the ultrasound generator 30 is preferably controllable such that ultrasound signals having the desired operating frequency and amplitude are emitted. Furthermore, intervals can be programmed by means of which the operating frequency is changed or keyed. As mentioned, the control unit 350 can be arranged on the flexible circuit board 3.
- the flexible circuit board 3 is preferably bent cylindrically with a radius which is slightly smaller than the inner radius of the wood-cylindrical housing body 21. In this way, a relatively large-scale circuit board with a small space requirement can be integrated into the housing body 21.
- FIG. 3a shows a side view of the hand tool 10 of FIG. 1 and a section line SS.
- FIG. 3b shows a section through the hand tool 10 along in FIG. 3a
- the generator lines 150 connected to five contact elements 155, two measuring lines 410 and 420, are the first and the second Temperature sensor 41, 42 are guided, and further electrical lines 310 shown. All schematically shown lines 150, 310, 410 and 420 can be led to a control unit 350 and / or to an ultrasonic generator 30, which are arranged on the flexible circuit board 3 or outside the hand tool 10.
- switches may be provided by means of which the lines 150, 310, 410 and 420 are interrupted or closed.
- a cooling coil 5 is shown through which a coolant can be passed to dissipate heat from the interior of the housing body 21.
- the cooling coil 5 encloses the ultrasonic transducer 15, so that its temperature can be regulated to an ideal value and heat loss can be dissipated.
- FIG. 4 shows a part of the hand tool 10 of FIG. 3a with a first section along the section line S - S through the connecting cylinder 14 and the housing body 21 and a second section perpendicular thereto through the castle nut 22, by means of the connecting cylinder 14 against the front provided on the housing body 21 inner flange 214 is pressed.
- the connecting cylinder 14 against the front provided on the housing body 21 inner flange 214 is pressed.
- the close coupling of the ultrasonic transducer 15 which is pressed by means of the pressing element 152, for example a press nut with an internal thread, against the connecting cylinder 14.
- FIG. 5a shows a section along the section line SS of FIG. 3a by the ultrasonic transducer 15 and the transducer rod 151 and the connecting cylinder 14 and the connecting bolt 13, which connects the connecting cylinder 14 with the first rod portion 121 of the coupling rod 12.
- FIG. 5b shows in the sectional view of FIG. 5a the connecting cylinder 14, the connecting bolt 13 and the first Rod part 121 of the coupling rod 12, which are detached from each other.
- FIG. 6a shows the hand tool 10 of FIG. 3a in a further preferred embodiment with a section along the section line SS.
- the use of the in FIG. 4 omitted connecting bolt 13 is omitted.
- a rod pin 1211 is formed, which is inserted into the front-side cylinder opening 142 of the connecting cylinder 14.
- the rod pin 1211 is preferably connected to the connecting cylinder 14 by a press connection and / or a screw connection and / or a welded connection.
- FIG. 6a shows a view of the front side of the connecting cylinder 14, a weld 6, which connects the connecting cylinder 14 with the first rod portion 121 of the coupling rod 12.
- the orientation of the blade 11 in the manner of a Kebab knife with backward cutting edge 111 is further observed.
- the embodiment shows that by means of the inventive hand tool 10, by appropriate alignment of the blade 11, virtually all manually possible cutting operations can be advantageously realized.
- FIG. 6b shows in the sectional view of FIG. 6a the connecting cylinder 14 and the first rod part 121 of the coupling rod 12, which are detached from each other.
- Figure 7a shows a preferably designed connecting cylinder 14 and a mating coupling rod 12, which are separated from each other.
- the connecting cylinder 14 has a wood-cylindrical connecting bolt 143, which can be inserted into a rod opening 1210 in the first rod part 121 of the coupling rod 12.
- This embodiment has the advantage that measuring cables can be guided to the coupling rod 12 in order to contact a sensor provided in the rod opening 1210, for example a temperature sensor 41 or also an ultrasonic sensor or a piezoelement. Again, this results in a close coupling of the ultrasonic transducer 15 to the blade 11th
- FIG. 7b shows a sectional view of the coupling cylinder 14 connected to the coupling rod 12 of Figure 7a ,
- FIG. 8 shows a sectional view of a preferably designed coupling rod 12, the first rod portion 121 forms the connecting cylinder 14 and the second rod portion 122 holds a blade 11 which is aligned in a plane perpendicular to the first rod portion 121.
- the first rod part 121 is thus formed at the end as a connecting cylinder 14.
- the example in the FIGS. 2a, 2b and 4 shown transducer rod 151 can thus be connected directly to the coupling rod 12.
- the transducer block 158 is thereby pressed directly against the stop surface A on the first rod part 121, so that a nearly optimal coupling results.
- FIG. 9 shows a further preferably designed coupling rod 12, the first rod portion 121 forms the transducer rod 151 and the second rod portion 122 holds a blade 11 which is aligned in a plane parallel to the first rod portion 121, which has a round cross-section.
- the first rod part 121 of the coupling rod 12 forms an end thus at the same time the transducer rod 151, which preferably has the same dimensions as the transducer rod 151 of FIG. 2a .
- the transducer block 158 is thus coupled with the piezo elements 154 directly to the coupling rod, which is why a direct coupling takes place without transmission losses.
- the cross section of the piezo elements 154 is adapted to the cross section of the stop surface A provided on the coupling rod, or vice versa.
- the Figures 9, 10a, 10b and 10c show that the coupling rod 12 may have a matched to the operating frequencies and to the application cross-section.
- FIG. 9 shows a coupling rod 12 with a round cross-section.
- FIG. 10a shows a coupling rod 12 with triangular cross-section.
- FIG. 10b shows a coupling rod 12 with a rectangular cross-section.
- FIG. 10c shows a coupling rod 12 with octagonal cross-section.
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Abstract
Das Handwerkzeug (10) umfasst ein Werkzeugteil (1), das in einem vorzugsweise holzzylindrischen Gehäusekörper (21) eines Gehäuseteils (2) gehalten ist und das einen mit wenigstens einem Piezoelement (154) versehenen Ultraschallwandler (15) umfasst, der zur Abgabe von Ultraschallenergie an eine am Werkzeugteil (1) vorgesehene Klinge (11) dient. Erfindungsgemäss sind mehrere durch Kontaktelemente (155) voneinander getrennte Piezoelemente (154) vorgesehen, die je eine Transferöffnung (1541) aufweisen, durch die ein Wandlerstab (151) hindurch geführt ist, der einstückig oder direkt oder indirekt mit einem Kopplungsstab (12) verbunden ist, welcher einstückig mit der Klinge (11) verbunden ist und dass ein mit dem Wandlerstab (151) verbundenes Anpresselement (152) vorgesehen ist, mittels dessen die Piezoelemente (154) an einen Anschlag (A) angepresst und mechanisch mit dem Kopplungsstab (12) gekoppelt sind.The hand tool (10) comprises a tool part (1), which is held in a preferably wooden-cylindrical housing body (21) of a housing part (2) and which comprises an ultrasound transducer (15) provided with at least one piezo element (154) and capable of emitting ultrasonic energy to a provided on the tool part (1) blade (11) is used. According to the invention, a plurality of piezoelements (154) are provided which are separated from one another by contact elements (155) and each have a transfer opening (1541) through which a transducer rod (151) passes, which is connected in one piece or directly or indirectly to a coupling rod (12) which is integrally connected to the blade (11) and in that a pressure element (152) connected to the transducer rod (151) is provided, by means of which the piezo elements (154) are pressed against a stop (A) and mechanically connected to the coupling rod (12). are coupled.
Description
Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug zum Bearbeiten, insbesondere zum Schneiden eines Prozessguts unter Anwendung von Ultraschallenergie sowie eine Vorrichtung mit wenigstens einem solchen Messer.The invention relates to a hand tool for processing, in particular for cutting a process material using ultrasound energy and a device with at least one such knife.
In zahlreichen industriellen Anwendungen, insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie, sind Produkte mit vorgesehenen Abmessungen bereitzustellen. Oft werden Brot, Fleischwaren, insbesondere Wurstwaren, oder Käse in Tranchen aufgeteilt und verpackt. Dazu werden Schneidewerkzeuge verwendet, mittels denen das Prozessgut unter Anwendung von Ultraschallenergie aufgeteilt wird. Vorrichtungen dieser Art sind aus der
Oft ist ein Prozessgut auch manuell zu bearbeiten. Beispielsweise sind zur Prüfung eines Produkts Schnitte durch einen bearbeitetes Prozessgut durchzuführen, um die Qualität zu ermitteln. In einem Verkaufslokal, beispielsweise in einer Bäckerei oder einer Metzgerei, soll ein Prozessgut, wie Brot, Fleisch oder Käse, hingegen auch manuell besonders fein und präzise geschnitten werden können, was mit herkömmlichen Messern oft selbst dann nicht gelingt, wenn das Prozessgut eingespannt ist.Often a process material is also to be processed manually. For example, to inspect a product, cuts are made through a processed process good to determine the quality. In a shop, for example in a bakery or a butchery, a process good, such as bread, meat or cheese, but also manually very fine and precise cut can be what often fails with conventional knives, even if the process material is clamped.
Bei industriellen Prozessen und im Gastgewerbe ist es zudem oft auch notwendig, einem Prozessgut ein Pulver fein zerstäubt zuzufügen, was meist nicht nach Wunsch gelingt, weshalb das zugefügte Pulver normalerweise durch Umrühren verteilt werden muss.In industrial processes and hospitality, it is also often necessary to add a powder finely atomized to a process material, which usually does not succeed as desired, so the added powder must normally be distributed by stirring.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Handwerkzeug zu schaffen, mit dem ein Prozessgut unter Anwendung von Ultraschallenergie vorteilhaft manuell bearbeitet, insbesondere geschnitten oder zerstäubt werden kann.The present invention is therefore based on the object to provide an improved hand tool, with which a process material can advantageously be processed manually using ultrasound energy, in particular cut or atomized.
Das Handwerkzeug soll kompakt aufgebaut und leicht handhabbar sein. Trotzdem soll mit dem Handwerkzeug relativ grosses Prozessgut, insbesondere Brot, Fleisch, Käse und Gemüse problemlos und mit geringem Kraftaufwand präzise bearbeitet werden können.The hand tool should be compact and easy to handle. Nevertheless, relatively large process material, in particular bread, meat, cheese and vegetables can be processed precisely and with little effort with the hand tool.
Das Handwerkzeug soll effizient arbeiten, so dass es mit einer externen oder einer lokalen Stromversorgungseinheit arbeiten kann und auch bei autonomem Betrieb nur ein relativ geringes Gewicht aufweist.The hand tool should work efficiently, so that it can work with an external or a local power supply unit and has only a relatively low weight even in autonomous operation.
Die Ultraschallenergie soll praktisch ohne Verluste an eine Sonotrode übertragbar sein. Ferner soll bedarfsweise genügend Ultraschallenergie zur Verfügung stehen, so dass auch mechanisch festes Prozessgut bearbeitet werden kann. Ferner soll das Handwerkzeug auch stabil aufgebaut sein, so dass mechanisch festes Prozessgut auch über längere Zeit bearbeitet werden kann, ohne dass Verschleisserscheinungen auftreten.The ultrasound energy should be transferable to a sonotrode with virtually no losses. Furthermore, if necessary, sufficient ultrasonic energy is available, so that even mechanically solid process material can be processed. Furthermore, the hand tool should also be constructed stably, so that mechanically solid process material can be processed over a longer period of time without the occurrence of signs of wear.
Diese Aufgabe wird mit einem Handwerkzeug gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a hand tool having the features specified in
Das Handwerkzeug umfasst ein Werkzeugteil, das in einem vorzugsweise holzzylindrischen Gehäusekörper eines Gehäuseteils gehalten ist und das einen mit wenigstens einem Piezoelement versehenen Ultraschallwandler umfasst, der zur Abgabe von Ultraschallenergie an eine am Werkzeugteil vorgesehene Klinge dient.The hand tool comprises a tool part, which is held in a preferably wooden-cylindrical housing body of a housing part and which comprises an ultrasound transducer provided with at least one piezo element, which serves to deliver ultrasound energy to a blade provided on the tool part.
Erfindungsgemäss sind mehrere durch Kontaktelemente voneinander getrennte Piezoelemente vorgesehen, die je eine Transferöffnung aufweisen, durch die ein Wandlerstab hindurch geführt ist, der einstückig oder direkt oder indirekt mit einem Kopplungsstab verbunden ist, welcher einstückig mit der Klinge verbunden ist und dass ein mit dem Wandlerstab verbundenes Anpresselement vorgesehen ist, mittels dessen die Piezoelemente an einen Anschlag angepresst und mechanisch mit dem Kopplungsstab gekoppelt sind.According to the invention, a plurality of piezo elements separated by contact elements are provided, each having a transfer opening through which a transducer rod is passed, which is integrally or directly or indirectly connected to a coupling rod which is integrally connected to the blade and that one connected to the transducer rod Pressing element is provided, by means of which the piezo elements are pressed against a stop and mechanically coupled to the coupling rod.
In vorzugsweisen Ausgestaltungen ist der Wandlerstab
- a) ein Teil des Kopplungsstabs und dadurch einstückig mit diesem verbunden; oder
- b) frontseitig durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung in einer Staböffnung im Kopplungsstab gehalten; oder
- c) frontseitig durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung in einer ersten Zylinderöffnung eines Verbindungszylinders gehalten, der mit dem Kopplungsstab verbunden ist.
- a) a part of the coupling rod and thereby integrally connected thereto; or
- b) held at the front by a press connection or screw connection in a rod opening in the coupling rod; or
- c) held at the front by a press connection or screw connection in a first cylinder opening of a connecting cylinder, which is connected to the coupling rod.
Der Verbindungszylinder, sofern vorgesehen,
- a) ist ein Teil des Kopplungsstabs und dadurch einstückig mit diesem verbunden ist; oder
- b) weist frontseitig eine zweite Zylinderöffnung auf, in der ein am Kopplungsstab vorgesehener Stabbolzen durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung gehalten ist; oder
- c) weist frontseitig einen massiven oder holzzylindrischen Zylinderbolzen auf, welcher durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung innerhalb der Staböffnung gehalten ist; oder
- d) weist frontseitig eine zweite Zylinderöffnung auf, in der ein erster Bolzenteil eines Verbindungsbolzens durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung gehalten ist und dass in der Staböffnung ein zweiter Bolzenteil des Verbindungsbolzens durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung gehalten ist.
- a) is a part of the coupling rod and is thereby integrally connected thereto; or
- b) has on the front side a second cylinder opening, in which a rod provided on the coupling rod is held by a press connection or screw connection; or
- c) has on the front side a solid or wood-cylindrical cylinder pin, which is held by a press connection or screw connection within the rod opening; or
- d) has on the front side a second cylinder opening, in which a first bolt part of a connecting bolt is held by a press connection or screw connection and that in the bar opening a second bolt part of the connecting bolt is held by a press connection or screw connection.
In vorzugsweisen Ausgestaltungen sind der Kopplungsstab und der Wandlerstab oder der Kopplungsstab und der Verbindungszylinder miteinander verschweisst, so dass eine praktisch einstückige Verbindung zwischen dem Wandlerstab und dem Kopplungsstab sowie gegebenenfalls dazwischen vorgesehenen Verbindungsstücken, wie dem Verbindungszylinder und dem Verbindungsbolzen, resultiert.In preferred embodiments, the coupling rod and the transducer rod or the coupling rod and the connecting cylinder are welded together so that a virtually one-piece connection between the transducer rod and the coupling rod and optionally provided therebetween connecting pieces, such as the connecting cylinder and the connecting bolt results.
In vorzugsweisen Ausgestaltungen ist der Wandlerstab koaxial zu dem zugewandten ersten Teil des Kopplungsstabs ausgerichtet, so dass der mit dem Ultraschallwandlers versehene Teil des Werkzeugteils mit wenig Raumbedarf in einem zylindrischen Gehäusekörper angeordnet werden kann, der als Handgriff geeignet ist.In preferred embodiments, the transducer rod is aligned coaxially with the facing first part of the coupling rod, so that the provided with the ultrasonic transducer part of the tool part can be arranged with little space in a cylindrical housing body, which is suitable as a handle.
Bei allen Arten der Verbindung des Wandlerstabs mit dem Kopplungsstab resultiert ein kompakter Aufbau des Schneidewerkzeugs. Der Wandlerstab und der Kopplungsstab bilden vorzugsweise einen einheitlichen Metallkörper, so dass eine verlustfreie Ankopplung und ein noch kompakter Aufbau erreicht werden können.In all types of connection of the transducer rod with the coupling rod results in a compact design of the cutting tool. The transducer rod and the coupling rod preferably form a uniform metal body, so that a lossless coupling and a still compact design can be achieved.
Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung des Werkzeugteil kann der Ultraschallwandler mit grösseren leistungsfähigen Piezoelementen, vorzugsweise holzzylindrischen oder ringförmigen Platten versehen werden und weist trotzdem noch kompakte Abmessungen auf. Die ringförmigen Piezoscheiben können einen Aussendurchmesser aufweisen, welcher ein Mehrfaches des Innendurchmessers bzw. des Durchmessers des Wandlerstabs aufweist, so dass Ultraschallwellen mit hoher Energie auf den Kopplungsstab und die Sonotrode übertragen werden können.Due to the advantageous embodiment of the tool part of the ultrasonic transducer can be provided with larger powerful piezoelectric elements, preferably wood cylindrical or annular plates and still has compact dimensions. The annular piezoelectric disks can have an outer diameter, which is a Has multiple of the inner diameter or the diameter of the transducer rod, so that ultrasonic waves can be transmitted with high energy to the coupling rod and the sonotrode.
Vorzugsweise sind vier bis zehn ringförmige Piezoscheiben, die durch Kontaktelemente voneinander getrennt sind, in Serie geschaltet. Die Kontaktelemente, vorzugsweise Messingplatten, überdecken die Piezoelemente vorzugsweise ganzflächig und weisen Anschlusskontakte auf.Preferably, four to ten annular piezoelectric disks, which are separated from each other by contact elements, are connected in series. The contact elements, preferably brass plates, cover the piezoelectric elements preferably over the entire surface and have connection contacts.
Die Piezoelemente und die Kontaktelemente, die auf dem Wandlerstab sitzen und die vorzugsweise durch ein Isolationsrohr vom Wandlerstab getrennt sind, werden durch das Anpresselement gegen eine Anschlagfläche gedrückt, die an dem dem Ultraschallwandler zugewandten Ende des Verbindungszylinders oder des Kopplungsstabs vorgesehen ist. Die Anschlagfläche ist vorzugsweise eine Kreisringfläche, die kongruent zur Stirnfläche des benachbarten Piezoelements ist. Die von den Piezoelementen abgegebene mechanische Ultraschallenergie gelangt daher frontseitig über die Anschlagfläche zum Verbindungszylinder oder direkt zum Kopplungsstab und rückseitig über das Anpresselement und den Wandlerstab zum Verbindungszylinder oder direkt zum Kopplungsstab. Es erfolgt somit eine doppelte Einkopplung der Ultraschallenergie in den Kopplungsstab.The piezoelectric elements and the contact elements which are seated on the transducer rod and which are preferably separated from the transducer rod by an insulation tube are pressed by the pressure element against a stop surface which is provided at the end of the connecting cylinder or the coupling rod facing the ultrasonic transducer. The abutment surface is preferably an annular surface that is congruent with the end face of the adjacent piezoelectric element. The mechanical ultrasound energy emitted by the piezoelectric elements therefore reaches the front of the stop surface to the connecting cylinder or directly to the coupling rod and the back of the contact pressure and the transducer rod to the connecting cylinder or directly to the coupling rod. There is thus a double coupling of the ultrasonic energy in the coupling rod.
Der Wandlerstab weist vorzugsweise ein Aussengewinde auf, von dem das mit einem Innengewinde versehene Anpresselement gehalten ist. Durch Drehen des Anpresselements kann der zwischen dem Anpresselement und der Anschlagfläche gehaltene Wandlerblock zusammengepresst werden.The transducer rod preferably has an external thread, of which the provided with an internal thread pressing member is held. By turning the pressing element, the transducer block held between the pressing element and the stop surface can be pressed together.
Der Kopplungsstab weist einen kreisförmigen, dreieckigen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt auf, der vorteilhaft an den Bereich der verwendeten Arbeitsfrequenzen angepasst ist.The coupling rod has a circular, triangular, rectangular or polygonal cross-section, which is advantageous adapted to the range of operating frequencies used.
In vorzugsweisen Ausgestaltungen sind Temperatursensoren vorgesehen, die in Öffnungen im Kopplungsstab, im Verbindungsbolzen, und/oder im Wandlerstab vorgesehen sind. Die Anschlussleitungen der verwendeten Sensoren sind vorzugsweise in einem Kabelkanal angeordnet, welcher koaxial durch den Wandlerstab verläuft. Anhand der Temperatursensoren kann die Temperatur des Kopplungsstabs und des Wandlerstabs gemessen werden. In Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen kann der Ultraschallgenerator vorteilhaft gesteuert werden, um bei ungünstigen Arbeitsbedingungen die Abgabe von Ultraschallenergie an das Werkzeugteil zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden. Auf diese Weise gelingt es, ein ungünstiges Betriebsverhalten zu erkennen und Schäden am Werkzeugteil zu vermeiden. Vorzugsweise wird ein zusätzliches Piezoelement vorgesehen, welches die Schwingungen am Wandlerstab, am Verbindungszylinder oder am Kopplungsstab abtasten kann. Durch Auswertung der Amplituden der Schwingungen in den jeweiligen Frequenzbereichen, gelingt es, optimale Arbeitsfrequenzen einzustellen und Arbeitsfrequenz zu vermeiden, bei denen keine optimale Energieübertragung auf die Sonotrode oder das bearbeitete Produkt erfolgt.In preferred embodiments, temperature sensors are provided which are provided in openings in the coupling rod, in the connecting bolt, and / or in the transducer rod. The connection lines of the sensors used are preferably arranged in a cable channel which extends coaxially through the transducer rod. Based on the temperature sensors, the temperature of the coupling rod and the transducer rod can be measured. Depending on the measured temperatures, the ultrasonic generator can be advantageously controlled in order to reduce or completely avoid the emission of ultrasonic energy to the tool part under unfavorable working conditions. In this way, it is possible to detect an unfavorable operating behavior and to avoid damage to the tool part. Preferably, an additional piezoelectric element is provided, which can scan the vibrations on the transducer rod, on the connecting cylinder or on the coupling rod. By evaluating the amplitudes of the oscillations in the respective frequency ranges, it is possible to set optimum operating frequencies and to avoid operating frequency at which no optimum energy transfer to the sonotrode or the processed product takes place.
Der vorteilhafte Aufbau des Werkzeugteil erlaubt ist somit, dieses in einfacher Weise zusammen zu bauen und in das Gehäuseteil zu integrieren.The advantageous construction of the tool part is thus allowed to build this together in a simple manner and to integrate into the housing part.
Dazu ist der der Wandlerstab oder der Verbindungszylinder oder der Kopplungsstab vorzugsweise mit einem Aussenflansch versehen oder verbunden ist, welcher von einem Innenflansch gehalten ist, der in den Querschnitt des holzzylindrischen Gehäusekörpers hinein ragt.For this purpose, the transducer rod or the connecting cylinder or the coupling rod is preferably provided or connected to an outer flange, which is held by an inner flange which projects into the cross-section of the wood-cylindrical housing body.
Zudem weist der Gehäusekörper vorzugsweise ein Innengewinde auf, welches ein mit einem Aussengewinde versehenes Gewindeelement, wie eine Kronenmutter, hält, das den am Werkzeugteil vorgesehenen Aussenflansch an den am Gehäuseteil vorgesehenen Innenflansch andrücken kann. Das Gewindeelement wird in den holzzylindrischen Gehäusekörper eingeführt und in das Innengewinde eingedreht, bis der Aussenflansch und der Innenflansch mit dem gewünschten Druck aneinander anliegen. In besonders bevorzugten Ausgestaltungen wird ein elastisches Element zwischen dem Innenflansch und dem Aussenflansch vorgesehen, welches das Werkzeugteil und das Gehäuseteil akustisch voneinander entkoppelt.In addition, the housing body preferably has an internal thread which holds a threaded element provided with an external thread, such as a castellated nut, which can press the outer flange provided on the tool part against the inner flange provided on the housing part. The threaded element is inserted into the wood-cylindrical housing body and screwed into the internal thread until the outer flange and the inner flange abut each other with the desired pressure. In particularly preferred embodiments, an elastic element between the inner flange and the outer flange is provided, which acoustically decouples the tool part and the housing part from each other.
Vorzugsweise ist der Innenflansch frontseitig am Gehäusekörper vorgesehen. Das Werkzeugteil ist daher frontseitig im Gehäusekörper gehalten, weshalb rückseitig im Gehäuseteil relativ viel Raum vorhanden ist, in dem weitere Vorrichtungseinheiten angeordnet werden können. Beispielsweise wird dort ein Ultraschallgenerator angeordnet, dem eine Versorgungsspannung zuführbar ist und der elektrische Ultraschallsignale im Frequenzbereich von 25 kHz bis 50 kHz abgeben kann. Vorzugsweise ist ein steuerbarer Ultraschallgenerator vorgesehen, der bedarfsweise die gewünschten Frequenzen generieren kann. Alternativ können elektrische Ultraschallsignale auch über ein Anschlusskabel zugeführt werden. Ebenso kann innerhalb des Gehäusekörpers eine Stromversorgungseinheit, beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator vorgesehen sein, welche die für das Handwerkzeug benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt. Die Versorgungsspannung, beispielsweise eine Gleichspannung, kann jedoch auch über ein Anschlusskabel zugeführt werden.Preferably, the inner flange is provided on the front side of the housing body. The tool part is therefore held on the front side in the housing body, which is why the back of the housing part relatively much space is available in which further device units can be arranged. For example, an ultrasonic generator is arranged there, to which a supply voltage can be supplied and which can deliver electrical ultrasonic signals in the frequency range from 25 kHz to 50 kHz. Preferably, a controllable ultrasonic generator is provided, which can if necessary generate the desired frequencies. Alternatively, electrical ultrasonic signals can also be supplied via a connection cable. Likewise, within the housing body, a power supply unit, for example a battery or an accumulator may be provided, which provides the electrical energy required for the hand tool. The supply voltage, for example, a DC voltage, but can also be supplied via a connecting cable.
Innerhalb des Gehäusekörpers ist vorzugsweise eine Leiterplatte mit elektrischen und elektronischen Bauteilen angeordnet, mittels denen eine Steuerung und Regelung des Handwerkzeugs möglich ist. Auch die elektrischen Module des Ultraschallgenerators können vorteilhaft auf der Leiterplatte angeordnet werden.Within the housing body, a printed circuit board with electrical and electronic components is preferably arranged, by means of which a control and regulation of the hand tool is possible. The electrical modules of the ultrasonic generator can be advantageously arranged on the circuit board.
Vorzugsweise wird eine flexible Leiterplatte eingesetzt, die den Wandlerblock oder den Verbindungszylinder zumindest teilweise umschliesst. Auf diese Weise nimmt die Leiterplatte kaum Raum in Anspruch und kann in vorzugsweisen Ausgestaltungen auch mit metallenen Elementen des Werkzeugteils gekoppelt werden. Vorzugsweise wird ein isoliertes Metallsubstrat als flexible Leiterplatte verwendet, mittels dessen die Verlustwärme der elektrischen und elektronischen Bauteile abgeführt und vorzugsweise an einen Metallkörper, beispielsweise den Verbindungszylinder, abgegeben werden kann.Preferably, a flexible circuit board is used, which at least partially surrounds the transducer block or the connecting cylinder. In this way, the circuit board takes up little space and can be coupled in preferred embodiments with metal elements of the tool part. Preferably, an insulated metal substrate is used as a flexible printed circuit board, by means of which the heat loss of the electrical and electronic components removed and preferably to a metal body, such as the connecting cylinder, can be discharged.
Zur Bedienung des Handwerkzeugs ist vorzugsweise ein Bedienungsring vorgesehen, welcher den Gehäusekörper umschliesst und von diesem drehbar gehalten wird. Durch Drehen des Bedienungsrings, der vorzugsweise magnetische Elemente umfasst, können elektrische Schaltelemente betätigt werden, um einen gewünschten Betriebszustand des Handwerkzeugs einzustellen.To operate the hand tool, an operating ring is preferably provided, which encloses the housing body and is rotatably supported by this. By rotating the operating ring, which preferably comprises magnetic elements, electrical switching elements can be actuated to set a desired operating state of the hand tool.
Innerhalb des Gehäusekörpers wird vorzugsweise zusätzlich eine Kühlspirale vorgesehen, die von einem Kühlmedium durchflossen wird. Die Kühlspirale kann vorteilhaft mit dem Metallsubstrat der Leiterplatte verbunden werden, um dieses zu kühlen.Within the housing body, a cooling coil is preferably additionally provided, through which a cooling medium flows. The cooling coil can be advantageously connected to the metal substrate of the circuit board in order to cool it.
Der Kopplungsstab und die Klinge werden an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst. Der Kopplungsstab verläuft vorzugsweise bogenförmig und steht mit dem Endstück vorzugsweise senkrecht auf dem Rücken der Klinge, wodurch eine optimale Einkopplung der Ultraschallenergie resultiert.The coupling rod and the blade are adapted to the needs of the user. The coupling rod preferably extends arcuately and is preferably perpendicular to the tail on the back of the blade, resulting in an optimal coupling of the ultrasonic energy.
Die Klinge kann mit der Schneide bedarfsweise nach vorn, zur Seite oder auch rückwärts ausgerichtet werden. Das Handwerkzeug kann daher an beliebige Arbeitsprozesse angepasst werden. Sofern erforderlich, kann auch vorgesehen werden, dass die Sonotrode bzw. die Klinge ausgetauscht werden kann.The blade can be aligned with the cutting edge as needed forward, to the side or backwards. The hand tool can therefore be adapted to any work process. If necessary, it can also be provided that the sonotrode or the blade can be replaced.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- in einer vorzugsweisen Ausgestaltung
ein erfindungsgemässes Handwerkzeug 10, welchesein Gehäuseteil 2 umfasst, indem ein Werkzeugteil 1 gehalten ist, das einen Kopplungsstab 12 aufweist, der frontseitig mit einerKlinge 11 verbunden ist; - Fig. 2a
das Handwerkzeug 10von Figur 1 in einer Explosionsdarstellung mit dem (entlang der Schnittlinie S-S vonFigur 3a ) aufgeschnittenen Gehäuseteil 2,einem Ultraschallwandler 15mit einem Wandlerstab 151, der über einen Verbindungszylinder 14 und einen Verbindungsbolzen 13 mit dem zugewandten ersten Stabteil 121 desKopplungsstabs 12 verbindbar und koaxial dazu ausgerichtet ist;- Fig. 2b
den Ultraschallwandler 15 in einer Explosionsdarstellungmit dem Wandlerstab 151,einem Isolationsrohr 153,ringförmigen Piezoelementen 154,ringförmigen Kontaktplatten 155 und einem Anpresselement 152;- Fig. 3a
- einer Seitenansicht des Handwerkzeugs 10
von Figur 1 ; - Fig. 3b
- einen Schnitt
durch das Handwerkzeug 10 entlang der inFigur 3a gezeigten Schnittlinie S--S; - Fig. 4
- einen Teil des Handwerkzeugs 10 von
Figur 3a mit einem ersten Schnitt entlang der Schnittlinie S--Sdurch den Verbindungszylinder 14 undden Gehäusekörper 21 und mit einem zweiten Schnitt senkrecht dazu durch eine Kronenmutter 22, mittels der der Verbindungszylinder 14 gegen einen frontseitigam Gehäusekörper 21vorgesehenen Innenflansch 214 angedrückt wird; - Fig. 5a
- einen Schnitt entlang der Schnittlinie S-S von
Figur 3a durch den Ultraschallwandler 15 undden Wandlerstab 151sowie den Verbindungszylinder 14 undden Verbindungsbolzen 13,welcher den Verbindungszylinder 14 mitdem ersten Stabteil 121 desKopplungsstabs 12 verbindet; - Fig. 5b
- in der Schnittdarstellung von
Figur 5a den Verbindungszylinder 14,den Verbindungsbolzen 13 unddas erste Stabteil 121 desKopplungsstabs 12, die voneinander gelöst sind; - Fig. 6a
das Handwerkzeug 10 vonFigur 3a in einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung mit einem Schnitt entlang der Schnittlinie S--S;- Fig. 6b
- in der Schnittdarstellung von
Figur 6a den Verbindungszylinder 14 unddas erste Stabteil 121 desKopplungsstabs 12, die voneinander gelöst sind; - Fig. 7a
- einen vorzugsweise ausgestalteten Verbindungszylinder 14 und einen dazu passenden Kopplungsstab 12, die voneinander getrennt sind;
- Fig. 7b
den Verbindungszylinder 14 undden Kopplungsstab 12 vonFigur 7a miteinander verbunden in Schnittdarstellung;- Fig. 8
- einen vorzugsweise ausgestalteten Kopplungsstab 12, dessen erstes Stabteil 121
den Verbindungszylinder 14 bildet und dessen zweites Stabteil 122eine Klinge 11 hält, die in einer Ebene senkrecht zum ersten Stabteil 121 ausgerichtet ist; - Fig. 9
- einen vorzugsweise ausgestalteten Kopplungsstab 12, dessen erstes Stabteil 121
den Wandlerstab 151 bildet und dessen zweites Stabteil 122eine Klinge 11 hält, die in einer Ebene parallel zum ersten Stabteil 121 ausgerichtet ist, welcher einen runden Querschnitt aufweist; - Fig. 10a
einen Kopplungsstab 12 mit dreieckigem Querschnitt;- Fig. 10b
einen Kopplungsstab 12 mit rechteckigen Querschnitt; und- Fig. 10c
einen Kopplungsstab 12 mit achteckigen Querschnitt.
- Fig. 1
- in a preferred embodiment, a hand tool according to the
invention 10, which comprises ahousing part 2, in which atool part 1 is held, which has acoupling rod 12 which is connected at the front with ablade 11; - Fig. 2a
- the
hand tool 10 ofFIG. 1 in an exploded view with the (along the section line SS ofFIG. 3a ) cuthousing part 2, anultrasonic transducer 15 with atransducer rod 151 which is connected via a connectingcylinder 14 and a connectingpin 13 with the facingfirst rod portion 121 of thecoupling rod 12 and aligned coaxially thereto; - Fig. 2b
- the
ultrasonic transducer 15 in an exploded view with thetransducer rod 151, an insulatingtube 153, annularpiezo elements 154,annular contact plates 155 and apressing member 152; - Fig. 3a
- a side view of the
hand tool 10 ofFIG. 1 ; - Fig. 3b
- a section through the
hand tool 10 along the inFIG. 3a shown section line S - S; - Fig. 4
- a part of the
hand tool 10 fromFIG. 3a with a first section along the section line S - S through the connectingcylinder 14 and thehousing body 21 and with a second section perpendicular thereto by acastle nut 22, by means of which the connectingcylinder 14 is pressed against a front side provided on thehousing body 21inner flange 214; - Fig. 5a
- a section along the section line SS of
FIG. 3a through theultrasonic transducer 15 and thetransducer rod 151 and the connectingcylinder 14 and the connectingbolt 13, which connects the connectingcylinder 14 with thefirst rod portion 121 of thecoupling rod 12; - Fig. 5b
- in the sectional view of
FIG. 5a the connectingcylinder 14, the connectingpin 13 and thefirst rod part 121 of thecoupling rod 12, which are disengaged from each other; - Fig. 6a
- the
hand tool 10 ofFIG. 3a in a further preferred embodiment with a section along the section line S - S; - Fig. 6b
- in the sectional view of
FIG. 6a the connectingcylinder 14 and thefirst rod part 121 of thecoupling rod 12, which are disengaged from each other; - Fig. 7a
- a preferably designed connecting
cylinder 14 and amating coupling rod 12, which are separated from each other; - Fig. 7b
- the connecting
cylinder 14 and thecoupling rod 12 ofFigure 7a interconnected in sectional view; - Fig. 8
- a preferably configured
coupling rod 12, thefirst rod part 121 of which forms the connectingcylinder 14 and thesecond rod part 122 of which holds ablade 11 which is aligned in a plane perpendicular to thefirst rod part 121; - Fig. 9
- a preferably designed
coupling rod 12 whosefirst rod part 121 forms thetransducer rod 151 and whosesecond rod part 122 holds ablade 11 which is aligned in a plane parallel to thefirst rod part 121, which has a round cross section; - Fig. 10a
- a
coupling rod 12 having a triangular cross section; - Fig. 10b
- a
coupling rod 12 having a rectangular cross section; and - Fig. 10c
- a
coupling rod 12 with octagonal cross-section.
In der Detaildarstellung von
Der Gehäusekörper 21 weist frontseitig ferner einen Bedienungsring 24 auf, der bequem gedreht werden kann, um die Betriebsart des Handwerkzeugs 10 zu ändern. Beispielsweise kann ein Ultraschallgenerator innerhalb des Gehäuseteils 2 eingeschaltet werden. Weiterhin können vorzugsweise die Frequenz und die Amplitude der Ultraschallsignale oder vorprogrammierte Betriebsarten ausgewählt werden. Auf der Rückseite ist der Gehäusekörper 21 durch ein Abschlusselement 23 abgeschlossen. In dieser Ausgestaltung ist das Handwerkzeug 10 mit einem Anschlusskabel 7 versehen, über das eine Versorgungsspannung oder Ultraschallsignale zuführbar sind. Vorzugsweise weist das Abschlusselement 23 einen Steckverbinder auf, an denen ein Kabel 7 anschliessbar ist, über das eine Versorgungsspannung und/oder Daten übertragbar sind. Mittels der Versorgungsspannung kann beispielsweise ein Akkumulator geladen werden. Mittels der Daten hingegen kann das Handwerkzeug auch programmiert werden, um dieses an den Verwendungszweck anzupassen. Beispielsweise werden Frequenzen oder Frequenzintervalle gewählt, die für die Bearbeitung eines bestimmten Prozessguts optimal sind.The
Es ist ersichtlich, dass das Handwerkzeug 10 kompakt aufgebaut ist und trotz des relativ grossen Werkzeugteil 1 einen relativ kleinen Gehäuseteil 2 aufweist, der mit einer Hand leicht gehalten werden kann. Die Klinge 11 erlaubt es nun ein Prozessgut unter Anwendung von Ultraschallenergie leicht und präzise zu schneiden oder ein pulverförmige Prozessgut, das auf die Klinge 11 aufgesetzt wird, fein zu zerstäuben.It can be seen that the
Der Ultraschallwandler 15 umfasst sechs hohlzylindrische bzw. ringförmige Piezoelemente 154, die durch fünf ringförmige Kontaktelemente bzw. Kontaktplatten 155 voneinander getrennt sind. Die Piezoelemente 154 sind scheibenförmig ausgestaltet und mit einer Transferöffnung 1541 versehen. Beispielsweise sind Piezoelemente 154 mit einer Dicke in einem Bereich von 2 mm-8mm vorgesehen. Die Kontaktelemente 155 sind beispielsweise Messingplatten mit einer Dicke in einem Bereich von 1/10mm-1/2mm und weisen ebenfalls eine Transferöffnung 1551 auf. Zudem sind die Kontaktelemente 155 mit Anschlusskontakten versehen. Durch die Transferöffnungen 1541, 1551 werden ein Wandlerstab 151 und ein Isolationsrohr 153 hindurchgeführt, das die Piezoelemente 154 und die Kontaktelemente 155 gegenüber dem metallenen Wandlerstab 151 isoliert.The
Der Wandlerstab 151 weist frontseitig eine Öffnung 1511 und ein Aussengewinde auf, auf das ein Anpresselement 152 aufgesetzt wird, um die Piezoelemente 154 und die Kontaktelemente 155 gegeneinander zu verspannen. In die frontseitige Öffnung 1511 ist ein Temperatursensor 42 eingesetzt, mittels dessen die Temperatur des Ultraschallwandlers 15 gemessen werden kann.The
In
An dem der Klinge 11 zugewandten Endstück weist der Verbindungszylinder 14 eine zweite Zylinderöffnung 142 auf, in der ein zweites Bolzenteil 132 eines Verbindungsbolzens 13 durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung fixierbar ist. Der Verbindungsbolzen 13 weist zudem ein erstes Bolzenteil 131 auf, welches in einer Staböffnung 1210 des ersten Stabteils 121 des Kopplungsstabs 12 durch eine Pressverbindung oder Schraubverbindung fixierbar ist. Das zweite Stabteil 122 des Kopplungsstabs 12 verläuft in einem Bogen senkrecht zum Rücken 112 der Klinge 11 und ist einstückig, vorzugsweise durch Schweissen, mit diesem verbunden.At the end facing the
Es ist ersichtlich, dass die Elemente der Übertragungskette für die Ultraschallsignale stabil miteinander verbunden sind und bei kompaktem Aufbau des Werkzeugteils 1 eine verlustarme Übertragung der Ultraschallsignale hin zur Klinge erzielt werden kann. In vorzugsweisen Ausgestaltungen, die nachfolgend beschrieben sind, wird diese Übertragungskette noch weiter vereinfacht und verkürzt, so dass ein noch kompakter Aufbau des Werkzeugteils und eine praktisch optimale Übertragung der Ultraschallsignale erzielt werden kann.It can be seen that the elements of the transmission chain for the ultrasonic signals are stably connected to one another and, with a compact construction of the
Der in
Der Ultraschallgenerator 30 ist mit einer Stromversorgungseinheit 300 verbunden, die in Form eines Akkumulators oder Batterien ebenfalls im Handwerkzeug 10 angeordnet ist. Alternativ kann eine Versorgungsspannung über eine Anschlussleitung 7, wie in
Der Ultraschallgenerator 30 ist ferner mit einer Steuereinheit 350 verbunden, mittels der der Ultraschallgenerator 30 vorzugsweise derart steuerbar ist, dass Ultraschallsignale mit gewünschter Arbeitsfrequenz und Amplitude abgegeben werden. Ferner können Intervalle programmiert werden, mittels denen die Arbeitsfrequenz geändert oder umgetastet wird. Wie erwähnt, kann die Steuereinheit 350 auf der flexiblen Leiterplatte 3 angeordnet werden.The
Die flexible Leiterplatte 3 wird vorzugsweise zylindrisch gebogen mit einem Radius, der etwas kleiner ist als der Innenradius des holzzylindrischen Gehäusekörpers 21. Auf diese Weise kann eine relativ grossflächige Leiterplatte mit geringem Raumbedarf in den Gehäusekörper 21 integriert werden.The
In
In diesem Ausführungsbeispiel ist ferner die Ausrichtung der Klinge 11 in der Art eines Kebab-Messers mit rückwärtsgerichteter Schneide 111 zu beachten. Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass mittels des erfindungsgemässen Handwerkzeugs 10, durch entsprechende Ausrichtung der Klinge 11, praktisch alle manuell möglichen Schneidvorgänge vorteilhaft realisiert werden können.In this embodiment, the orientation of the
Die
- 11
- Werkzeugteiltool part
- 1010
- Handwerkzeughand tool
- 1111
- Klingeblade
- 111111
- Schneidecutting edge
- 112112
- Klingenrückenblade back
- 1212
- Kopplungsstabcoupling rod
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- 122122
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- erstes Bolzenteilfirst bolt part
- 132132
- zweites Bolzenteilsecond bolt part
- 1414
- Verbindungszylinderconnecting cylinder
- 141141
- erste Zylinderöffnungfirst cylinder opening
- 142142
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- 143143
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- 144144
- Aussenflanschouter flange
- 1515
- Ultraschallwandlerultrasound transducer
- 150150
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- 151151
- Wandlerstabconverter staff
- 15111511
- Aufnahmebohrunglocation hole
- 152152
- Anpresselementpresser
- 153153
- Isolationsrohrinsulating tube
- 154154
- Piezoelementepiezo elements
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- Transferöffnung im PiezoelementTransfer opening in the piezo element
- 155155
- Kontaktelementcontact element
- 15511551
- Transferöffnung im KontaktelementeTransfer opening in the contact elements
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- Wandlerblocktransducer block
- 22
- Gehäuseteilhousing part
- 2121
- Gehäusekörperhousing body
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- 2222
- Gewindeelement, KronenmutterThreaded element, castellated nut
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- 2323
- Abschlusselementtermination element
- 2424
- Bedienungsringoperation ring
- 33
- flexible Leiterplatteflexible circuit board
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- Ultraschallgeneratorultrasonic generator
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- StromversorgungseinheitPower supply unit
- 31, 3231, 32
- elektrische Elementeelectrical elements
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