EP3530425B1

EP3530425B1 - Schneidwerkzeug für eine ultraschallschneidvorrichtung und ultraschallschneidvorrichtung

Info

Publication number: EP3530425B1
Application number: EP18158735.3A
Authority: EP
Inventors: Albert Büttiker
Original assignee: Telsonic Holding AG
Current assignee: Telsonic Holding AG
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: EP3530425A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug für eine Ultraschallschneidvorrichtung und Ultraschallschneidvorrichtung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Gattungsgebend ist die EP 1 525 961 A1 .
Ultraschall-Schneidvorrichtungen zum Schneiden von Textilien, Folien, Kautschukverbunden, Lebensmitteln usw. sind seit langem bekannt. Für den Schneid-/Trenneffekt werden die von der schwingenden Einheit erzeugten hochfrequenten Ultraschallschwingungen genutzt. Beim Ultraschallschneiden wird mechanische, hochfrequente Schwingungsenergie zum Beispiel über ein linear angeregtes Schwingsystem auf ein Schneidwerkzeug übertragen.
Hierzu wird eine von einem Generator erzeugte Wechselspannung mit einer Ultraschallfrequenz an ein Schwingsystem weitergegeben. Das Schwingsystem kann aus einem Konverter, einem Booster oder Amplitudentransformationsstück und einer Sonotrode bestehen. In dem Konverter wird zumeist durch den Einsatz von Piezokeramiken elektrische in mechanische Energie umgewandelt. Die Schwingung wird an die Sonotrode weitergegeben. Die Sonotrode wandelt, ebenfalls bedingt durch ihre geometrische Auslegung, die Ausgangsamplitude des Konverters oder Amplitudentransformationsstücks in eine Arbeitsamplitude um.
Die Sonotrode wird mit einem Schneidwerkzeug, zum Beispiel einer Klinge oder einem Messer, in Kontakt mit dem zu trennenden Material gebracht. Das Schneidwerkzeug kann einteilig mit der Sonotrode ausgeführt sein. Das Werkzeug umfasst in der Regel ein Schneidende, welches sich abnutzt. Bevorzugt ist daher das Werkzeug als separates Teil an die Sonotrode montierbar, es kann zum Beispiel angeschraubt werden. Das Werkzeug kann dann als Verschleissteil ausgetauscht werden.
Beispielsweise kann eine axiale Schraubverbindung vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in EP 0277823 A1 gezeigt ist. An dem Schneidwerkzeug muss dazu ein Gewinde vorliegen. Für dieses ist üblicherweise ein anderes Material notwendig als für die eigentliche Klinge oder das eigentliche Messer. Das Schneidwerkzeug muss aus zwei unterschiedlichen Materialien gefertigt werden, wobei zudem üblicherweise das Gewindematerial schwerer ist als das eigentliche Werkzeugmaterial.
Eine andere Befestigungsmöglichkeit besteht darin, am frei schwingenden Ende der Sonotrode einen Schlitz anzubringen, in den ein Befestigungsende eines Schneidwerkzeugs eingeschoben wird. Das Schneidwerkzeug wird mit einer Schraube fixiert, die quer zur Einschubrichtung des Werkzeugs durch die Sonotrode geführt wird. Damit das Werkzeug gut gesichert ist, weist das Befestigungsende entweder ein Loch auf, durch welches die Schraube führen kann oder zumindest eine Ausnehmung, mit der es bis an die Schraube herangeführt werden kann. Das Befestigungsende des Werkzeugs und der Schlitz in der Sonotrode können dabei so geformt sein, dass ein Grossteil des Werkzeugs an der Innenfläche des Schlitzes anliegt, wie dies zum Beispiel in JP2000326291 (A ) offenbart ist. Das Befestigungsende muss dafür allerdings einen massgeblichen Teil des Werkzeugs bilden, was zu einem erhöhten Gewicht führt.
Die Druckschrift JP 2010167535 (A ) zeigt ein Schneidwerkzeug, bei dem der Kopf der Befestigungsschraube in der Sonotrode versenkt wird. Lateralschwingungen und Geräuschentwicklung können dadurch vermieden werden.
Die Lage des Schneidwerkzeugs in der Sonotrode wird bei den bekannten Ultraschallschneidvorrichtungen im Wesentlichen durch den Anschlag des Befestigungsendes an der Schraube und durch den Kontakt des Befestigungsendes mit den Wänden des Schlitzes beschränkt. Dies legt die Position des Werkzeugs allerdings noch nicht eindeutig fest. Zudem kann das Schneidwerkzeug beispielsweise bei Erschütterungen oder bei nicht gleichmässigen Belastungen aus der Sonotrode herausrutschen oder eine Drehbewegung um die Schraube herum ausführen.
Die JP2011-125972 und JP2000326291 (A ) zeigen Sonotroden, bei welcher der Schlitz eine dem Werkzeugschaft angepasste Ausnehmung aufweist, so dass das Befestigungsende im montierten Zustand von allen Seiten eingefasst ist. Das Werkzeug kann dann nicht mehr um die Schraube herum drehen, aber immer noch aus dem Schlitz herausrutschen, sofern die Schraube nicht durch ein Loch im Befestigungsende führt.
Das Werkzeug weist aber verglichen mit der Sonotrode eine deutlich geringere Breite auf. Für ein Messer mit einer gewünschten Schneidkante muss also eine entsprechend breitere Sonotrode zur Verfügung gestellt werden, was sich ungünstig auf die zu bewegende Masse auswirken kann.
Es besteht die Aufgabe, ein Schneidwerkzeug und eine Ultraschallschneidvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Bekannten überwinden, und insbesondere dafür sorgen, dass es nicht zu einer Lockerung und Überhitzung des Schneidwerkzeugs kommt.
Die Aufgabe wird in Anspruch 1 gelöst durch ein Schneidwerkzeug für eine Ultraschallschneidvorrichtung. Das Schneidwerkzeug umfasst ein Schneidende und ein Befestigungsende zum Einschieben in einen Werkzeughalter oder eine Sonotrode. Das Schneidende wird bei Benutzung mit dem zu trennenden Werkstück in Kontakt gebracht. Es kann eine geschärfte Spitze und/oder eine oder mehrere geschärfte Kanten aufweisen.
Das Schneidende und das Befestigungsende können aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Bevorzugt ist das Schneidwerkzeug einteilig und/oder aus einem Material, wie zum Beispiel gehärteter Werkzeugstahl, Hartmetall oder Wolfram, gefertigt.
Das Befestigungsende, insbesondere das gesamte Schneidwerkzeug, ist im Wesentlichen als Blatt ausgeführt. Das heisst, das Befestigungsende besitzt einen Grundkörper, der in einer Richtung eine kleinere Ausdehnung als in den dazu senkrechten Richtungen, aufweist. In einer Längsrichtung, welche das Schneidende und das Befestigungsende miteinander verbindet, und in einer dazu senkrechten Breitenrichtung hat das Befestigungsende eine grössere Ausdehnung als in einer zu diesen Richtungen senkrechten Dickenrichtung. Die Länge und Breite sind also grösser als die Dicke des Schneidwerkzeugs.
Bei Benutzung führt das Schneidwerkzeug bevorzugt eine Linearschwingung in der Längsrichtung aus.
Erfindungsgemäss ist am Befestigungsende des Schneidwerkzeugs mindestens ein von mindestens einer Blattoberfläche des Befestigungsendes wegweisender Formschlussblock angeordnet. Der Formschlussblock weist insbesondere in die Richtung der kleinsten Ausdehnung der Befestigungsendes. Bevorzugt ist beidseitig mindestens je ein Formschlussblock vorgesehen. Die Formschlussblöcke erstrecken sich insbesondere von den gegenüber liegenden Blattoberflächen.
Bevorzugt ist auf einer Blattoberfläche genau ein Formschlussblock vorgesehen. Es kann aber auch eine Reihe von Formschlussblöcken auf einer Blattoberfläche angeordnet sein.
Der Formschlussblock kann mit einer komplementären Formschlussöffnung zusammenwirken. Während üblicherweise das Schneidwerkzeug nur mittels einer Klemmung oder Verschraubung befestigt wird, sorgt der Formschlussblock für eine zusätzliche Sicherung, die zum Beispiel verhindern kann, dass sich das Schneidwerkzeug freiruckelt und aus der Fassung an einem Werkzeughalter oder einer Sonotrode herausrutscht und/oder gegenüber der Fassung dreht.
Der Formschlussblock weist insbesondere eine Stossfläche auf, mit einer Richtungskomponente in Längsrichtung.
Der Formschlussblock befindet sich am Befestigungsende, in einem Bereich, wo typischerweise ohnehin Klemmkräfte auf das Schneidwerkzeug wirken. Die Schwingung des Schneidwerkzeugs wird also nicht gestört.
In einer vorteilhaften Ausführung erstreckt sich der mindestens eine Formschlussblock über die gesamte Breite der Blattoberfläche. Im Zusammenspiel mit einer komplementären Formschlussöffnung kann so das Verdrehen des Schneidwerkezeugs verhindert werden. Hat der Formschlussblock einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt über die Breite, so ist die Masse des Formschlussblocks zudem gleichmässig über die Breite des Schneidwerkzeugs verteilt.
Vorteilhafterweise erstreckt sich der mindestens eine Formschlussblock in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung, welche das Schneidende und das Befestigungsende verbindet. Der Formschlussblock kann dann ein Herausrutschen und ein Drehen des Schneidwerkzeugs verhindern. Das Schneidwerkzeug kann zudem seitlich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung in eine entsprechende Aufnahme an einem Werkzeughalter oder in einer Sonotrode geschoben werden.
Beim Einsetzen nimmt das Schneidwerkzeug eine eindeutige Position ein, es erfolgt also eine Selbstzentrierung.
Eine einmal gewählte Position wird auch unter Beanspruchung beibehalten, so dass nur noch ein minimales Risiko für einen Ermüdungsbruch besteht. Ebenso verhindert der feste Sitz, dass es zu einer unerwünschten Überhitzung kommt, welche zu einem vorzeitigen Verschleiss des Schneidwerkzeugs führen könnte und einen negativen thermischen Einfluss auf das Schnittgut haben könnte.
Der feste Sitzt erlaubt auch das Schneiden mit höheren Amplituden.
Die Erlangung des festen Sitzes mit einem Formschlussblock ist eine einfach durchzuführende Massnahme und benötigt typischerweise keine höheren Herstellungskosten, da die Anformung des Formschlussblocks je nach Profil ohne grösseren Aufwand erreicht werden kann.
Der mindestens eine Formschlussblock kann am Rand eine Abschrägung aufweisen, die ein Einführen des Schneidwerkzeugs in eine Aufnahme erleichtert.
Formschlussblöcke können spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sein. Dabei können insbesondere zwei auf gegenüberliegenden Blattoberflächen angeordnete Formschlussblöcke spiegelsymmetrisch zueinander sein. Insbesondere ist das gesamte Schneidwerkzeug bis auf das Schneidende spiegelsymmetrisch ausgebildet.
Die Spiegelsymmetrie besteht bezüglich mindestens einer Ebene, die parallel zu der Längsrichtung verläuft, also der Richtung, welche das Schneidende und das Befestigungsende verbindet.
Bevorzugt besteht die Spiegelsymmetrie bezüglich zweier senkrecht zueinander stehender Ebenen, wobei eine der Spiegelebenen parallel zur Längsrichtung und zur Breitenrichtung ist und eine der Spiegelebenen parallel zur Längsrichtung und zur Dickenrichtung ist.
Damit ergibt sich eine günstige Massenverteilung für Längsschwingungen und das Risiko von Transversalschwingungen wird minimiert.
Bevorzugt weist der mindestens eine Formschlussblock einen trapezförmigen Querschnitt auf.
Der Querschnitt ergibt sich vorzugsweis in einer Ebene entlang der Längsrichtung, welche das freie Ende und das Befestigungsende verbindet, und bevorzugt senkrecht zu der Breitenrichtung, also in einer Ebene parallel zur Dickenrichtung, in welcher das Befestigungsende bevorzugt die geringste Ausdehnung aufweist.
Insbesondere liegt die längere Grundlinie an der Blattoberfläche an und die kürzere Grundlinie weist von der Blattoberfläche weg.
Der Querschnitt hat bevorzugt die Form eines gleichschenkligen Trapezes.
Insbesondere schliessen die Schenkel des Trapezes mit der Blattoberfläche einen Winkel von 90° oder 45° ein.
Das Schneidwerkzeug kann dann ohne grösseren Aufwand hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausbildung des Schneidwerkzeugs ist an dem Ende des Befestigungsendes eine Ausnehmung vorgesehen ist, die insbesondere in Längsrichtung weist. Diese erlaubt, dass das Schneidwerkzeug nah an eine Befestigungsschraube in einer Sonotrode oder in einem Werkzeughalter gebracht werden kann. Die Ausnehmung weist zum Beispiel eine runde Kontur auf, um sich an den runden Durchmesser der Schaube anzupassen. Beidseitig der Ausnehmung verbleiben Klemmflächen.
Die Länge des Schneidwerkzeugs beträgt beispielsweise zwischen 20 und 30 mm.
Die Breite des Schneidwerkzeugs beträgt beispielsweise 7-12 mm.
Die Dicke des Schneidwerkzeugs beträgt beispielsweise 0.05-3mm.
Der mindestens eine Formschlussblock erstreckt sich beispielsweise 1-3mm von der Blattoberfläche weg.
In einer vorteilhaften Ausführungsform verjüngt sich die Breite des Schneidwerkzeugs am Übergang von dem Befestigungsende zu dem Schneidende, bevorzugt um 0.5-1mm. Die Dicke verjüngt sich bevorzugt um 0.25-0.45mm.
Die Aufgabe wird ausserdem gelöst durch eine Ultraschallschneidvorrichtung mit einer Sonotrode und einem Schneidwerkzeug, insbesondere wie oben beschrieben.
Das Schneidwerkzeug umfasst ein Schneidende und ein Befestigungsende.
Die Sonotrode weist mindestens ein Schraubloch auf, das zum Aufnehmen einer Schraube zum Fixieren des Schneidwerkzeugs an der Sonotrode dient.
Vom Befestigungsende des Schneidwerkzeugs erstreckt sich mindestens ein Formschlussblock weg und an der Sonotrode ist mindestens eine komplementäre Formschlussausnehmung vorgesehen. Der Formschlussblock bildet mit der Formschlussausnehmung einen Formschluss, wenn das Schneidwerkzeug in der Sonotrode montiert ist. Der Formschluss wirkt zumindest in einer Längsrichtung, welche das Schneidende und das Befestigungsende verbindet.
Der Formschlussblock weist insbesondere eine Anschlagfläche auf mit einer Richtungskomponente in Längsrichtung, und die Formschlussöffnung weist insbesondere eine dazu komplementäre Anschlagsfläche auf.
Während die Schraube ein Halten oder Klemmen bewirkt, legt die Formschlussverbindung die Lage des Schneidwerkezeugs in der Sonotrode zumindest bezüglich der Längsrichtung eindeutig fest. Bevorzugt sind der Formschlussblock und die Formschlussausnehmung so ausgebildet, dass auch eine relative Winkelausrichtung zwischen Sonotrode und Schneidwerkzeug bezüglich der Schraubachse festgelegt wird. Dazu erstrecken sich Formschlussblock und die Formschlussausnehmung beispielweise in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung.
Die Sonotrode kann eine Anlegefläche aufweisen, an welcher das Schneidwerkzeug angelegt wird und mit einer Schraube fixiert wird.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Sonotrode an einem Ende zwei Schenkel auf, die einen Schlitz bilden, in welchen das Befestigungsende des Schneidwerkzeugs einschiebbar ist.
In den Schenkeln sind Schraublöcher angeordnet zum Aufnehmen einer Schraube, die für eine Klemmkraft der Schenkel sorgt.
An den Innenseiten der Schenkel der Sonotrode ist die mindestens eine komplementäre Formschlussausnehmung vorgesehen.
In dieser Ausführung bilden Sonotrode und Schneidwerkzeuge eine symmetrische Anordnung. Das Befestigungsende des Schneidwerkzeugs ist von den Schenkeln der Sonotrode eingefasst.
In einer vorteilhaften Ausführung ist das Befestigungsende, insbesondere das gesamte Schneidwerkzeug, im Wesentlichen als Blatt ausgeführt. Bevorzugt erstrecken sich von den Blattoberflächen beidseitig Formschlussblöcke weg, die weiter bevorzugt, wie oben beschrieben, einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. An den Innenseiten der Schenkel befinden sich dazu komplementäre Formschlussöffnungen.
Der Schlitz in der Sonotrode ist dann ebenso symmetrisch ausgebildet wie das Befestigungsende des Schneidwerkzeugs, was sich günstig auf die Stabilität der Linearschwingungen auswirkt.
Vorteilhafterweise weist der Schlitz am festen Ende der Schenkel eine Aufweitung auf. Die Länge und Breite der Aufweitung bestimmt die Flexibilität der Schenkel. Diese sollen einerseits ein leichtes Einschieben des Schneidwerkzeugs erlauben, andererseits erlauben, dass eine zuverlässige Klemmkraft von der Schraube aufgebracht werden kann. Bevorzugt besitzt die Aufweitung eine abgerundete Innenkontur, um Einkerbungen zu verhindern.
An den freien Enden besitzen die Schenkel innenseitig Anlageflächen, an denen die Blattoberfläche des Schneidwerkzeugs anliegen kann.
Einer der Schenkel kann weniger Masse als der andere Schenkel besitzen. Insbesondere weist der leichtere Schenkel an der Aussenseite eine Abflachung auf, so dass die Anlagefläche und der Kontakt zwischen Schneidwerkzeug und Sonotrode nicht beeinträchtigt wird.
Die Massendifferenz trägt bevorzugt zur Kompensation des Gewichtes des Schraubenkopfes bei, so dass die Längsschwingung durch die Asymmetrie einer Befestigungsschraube, die ein Gewinde und einen in der Regel verdickten Kopf aufweist, nicht gestört wird.
Ein Schenkel kann ein Schraubloch mit einer Schraubenkopfsenkung aufweisen. Die Schraubenkopfsenkung trägt zur Massenreduktion bei und kompensiert ebenfalls zumindest einen Teil des Gewichtes des Schraubenkopfs.
Insbesondere ist das Schraubloch mit Schraubenkopfsenkung an einem leichteren Schenkel vorgesehen. Der Schraubenkopf kann dann teilweise versenkt werden, sodass noch ein Rest des Kopfes mit einer äusseren Angriffsfläche für ein Werkzeug von der Sonotrode absteht.
Bevorzugt weist mindestens ein Schraubloch ein Innengewinde auf. Es ist somit keine Mutter zum Befestigen der Schraube notwendig. Bevorzugt befindet sich nur ein Gewinde in dem Schraubloch an einem schwereren Schenkel. Ein Schraubloch an einem schweren Schenkel dient zum Halten der Schraube, ein Schraubloch an einem leichteren Schenkel zum Anlegen und/oder Versenken des Schraubkopfes.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Ultraschallschneidvorrichtung erstrecken sich der Formschlussblock und die Formschlussausnehmung in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung, sodass das Schneidwerkzeug seitlich in die Sonotrode einschiebbar ist.
Bevorzugt umfasst die Ultraschallschneidvorrichtung eine Schraube zum Einführen in die Schraublöcher und zum Erzeugen einer Klemmkraft zwischen den Schenkeln. Die Schraube besitzt insbesondere einen Kopf, der bevorzugt eine Ausnehmung aufweist.
Vorteilhafterweise ist der Kopf verjüngt, insbesondere konisch, ausgeführt. Die Schraube kann dann einen festen Sitz in dem Schraubenloch einnehmen, womit Reibung und damit Wärmentwicklung weitgehend verhindert wird.
Die Schraube weist ausserdem bevorzugt einen zylindrischen Abschnitt auf, der einer optimalen Positionierung dient.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren gezeigten Beispielen erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: ein Schneidwerkzeug in perspektivischer Ansicht;
Fig. 2: das Schneidwerkzeug in einer ersten Draufsicht;
Fig. 3: das Schneidwerkzeug in einer zweiten Draufsicht;
Fig. 4: ein Befestigungsende in einer Schnittansicht;
Fig. 5: eine Ultraschallschneidvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
Fig. 6: ein freies Ende einer Sonotrode in einer ersten Draufsicht;
Fig. 7: das freie Ende der Sonotrode in einer Schnittansicht;
Fig. 8: eine Befestigungsschraube in Schnittansicht.

Figur 1 zeigt ein Schneidwerkzeug 1 für eine Ultraschallschneidvorrichtung 10 (siehe Figur 5) in perspektivischer Ansicht.
Das Schneidwerkzeug 1 umfasst ein Schneidende 2 und ein Befestigungsende 3 zum Einschieben in einen Werkzeughalter oder eine Sonotrode 11 (siehe Figur 5).
Das Schneidwerkzeug 1 ist im Wesentlichen als Blatt ausgeführt, wobei die Ausdehnungen in Längsrichtung 25, welche das Schneidende 2 und ein Befestigungsende 3 verbindet, und der dazu senkrechten Breitenrichtung 26 grösser als die Dicke 29 in einer zu beiden Richtungen 25, 26 senkrechten Dickenrichtung 27 sind.
Am Befestigungsende 3 des Schneidwerkzeugs 1 sind von den gegenüberliegenden Blattoberflächen 8 wegweisende Formschlussblöcke 4 angeordnet.
An dem von dem Schneidende 2 wegweisenden Ende des Befestigungsendes 3 ist eine Ausnehmung 7 vorgesehen, so dass das Schneidwerkzeug nah an eine Befestigungsschraube 15 (siehe Figur 5) geschoben werden kann.
Figur 2 zeigt das Schneidwerkzeug 1 in einer ersten Draufsichtsenkrecht zur Breitenrichtung 26 (siehe Figur 1).
Die Formschlussblöcke 4 sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Bis auf das Schneidende 2 ist das gesamte Schneidwerkzeug 1 spiegelsymmetrisch ausgebildet bezüglich einer Ebene 5, die parallel zu der Richtung 25 verläuft, welche das Schneidende 2 und das Befestigungsende 3 verbindet.
Die Dicke 29 des Schneidwerkzeugs 1 verjüngt sich an einem Übergang 31 von dem Befestigungsende 3 zum Schneidende 2.
Die Länge 35 des Schneidwerkzeugs 1 beträgt beispielsweise 20 bis 30 mm.
Die maximale Dicke 29 des Schneidwerkzeugs 1 beträgt beispielsweise 0.05 bis 3mm.
Figur 3 zeigt das Schneidwerkzeug 1 in einer zweiten Draufsicht. Die Formschlussblöcke 4 erstrecken sich über die gesamte Breite 30 der Blattoberfläche 8. An den Rändern befinden sich Abschrägungen 33, die das Einführen der Formschlussblöcke 4 in die Formschlussausnehmungen 17 (siehe Figur 5) erleichtern.
Die Breite des Schneidwerkzeugs 1 verjüngt sich am Übergang 31 von dem Befestigungsende 3 zum Schneidende 2.
Die maximale Breite 30 des Schneidwerkzeugs (1) beträgt 7 bis 12 mm.
Figur 4 zeigt ein Befestigungsende 3 in einer Schnittansicht. Die symmetrisch angeordneten Formschlussblöcke 4 haben jeweils einen Querschnitt 6 in Form eines Trapezes. Eine Seitenkante 9 definiert die Richtung einer Stossfläche 28 (siehe Figur 3) mit einer Komponente, die in Längsrichtung 25 weist. In Zusammenwirkung mit einer in der Figur nicht gezeigten komplementären Fläche entsteht ein Formschluss, der das Herausrutschen und das Verdrehen des Schneidwerkzeugs verhindert.
Figur 5 zeigt eine Ultraschallschneidvorrichtung 10 in perspektivischer Ansicht. Die Ultraschallschneidvorrichtung 10 umfasst ein Schneidwerkzeug 1 wie es in den Figuren 1-4 gezeigt ist und eine Sonotrode 11.
Zum Fixieren des Schneidwerkzeugs 1 ist eine Schraube 15 vorgesehen.
Die Formschlussblöcke 4 des Schneidwerkzeugs bilden mit komplementären Formschlussausnehmungen 17 an der Sonotrode 11 einen Formschluss.
Die Sonotrode 11 weist an einem Ende zwei Schenkel 12a, 12b auf, die einen Schlitz 13 bilden, in welchen das Befestigungsende 3 des Schneidwerkzeugs 1 in einer Einschieberichtung 34, welcher der Breitenrichtung 26 entspricht (siehe Figur 1), einschiebbar ist.
Figur 6 zeigt ein freies Ende einer Sonotrode 11 in einer ersten Draufsicht.
Die Formschlussausnehmungen 17 sind an den Innenseiten 16 der Schenkel 12a, 12b vorgesehen.
Der Schlitz 13 weist an den festen Enden der Schenkel 12a, 12b eine Aufweitung 18 auf, die eine abgerundete Innenkontur 19 besitzt.
Einer der Schenkel 12a besitzt an der Aussenseite eine Abflachung 20, und weist somit weniger Masse als der andere Schenkel 12b auf. Bei einer eingesetzten Schraube 15 (siege Figur 5) wird so das Gewicht des Schraubenkopfes 23 (siehe Figur 8) kompensiert.
Figur 7 zeigt das freie Ende der Sonotrode 11 in einer Schnittansicht.
In den Schenkeln 12a, 12b sind Schraublöcher 14a, 14b angeordnet zum Aufnehmen einer Schraube 15 (siehe Figur 5), die für eine Klemmkraft der Schenkel 12a, 12b sorgt.
In dem Schenkel 12a, der aufgrund der Abflachung 20 weniger Masse aufweist, ist zusätzlich eine konische Schraubenkopfsenkung 21 vorgesehen, die in eine zylindrisch geformte Ausnehmung 36 übergeht. Die Form des Schraubenlochs 14a erlaubt eine genaue Zentrierung und Positionierung der Schraube.
Das Schraubloch 14b an dem schwereren Schenkel 12b weist ein Innengewinde 22 auf.
Figur 8 zeigt eine Befestigungsschraube 15 in Schnittansicht. Die Schraube 15 besitzt einen Kopf 23, in dem eine Ausnehmung 24 vorgesehen ist. An dem Ende der Befestigungsschraube 15, das dem Kopf 23 gegenüber liegt, ist ein Aussengewinde 31 vorgesehen. Die Schraube 15 weist einen konisch geformten Bereich 37 auf, der in einen zylinderförmigen Abschnitt 38 übergeht. Die Schraube 15 lässt sich damit gut zentrieren und positionieren.

Claims

Schneidwerkzeug (1) für eine Ultraschallschneidvorrichtung (10), wobei das Schneidwerkzeug (1) ein Schneidende (2) und ein Befestigungsende (3) zum Einschieben in einen Werkzeughalter oder eine Sonotrode (11) umfasst,
wobei das Befestigungsende (3), insbesondere das gesamte Schneidwerkzeug (1), im Wesentlichen als Blatt ausgeführt ist, und wobei sich die Dicke (29) des Schneidwerkzeugs (1) an einem Übergang (31) von dem Befestigungsende (3) zum Schneidende (2) verjüngt,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Befestigungsende (3) des Schneidwerkzeugs (1) mindestens ein von mindestens einer Blattoberfläche (8) des Befestigungsendes (3) wegweisender Formschlussblock (4) angeordnet ist, bevorzugt beidseitig je ein Formschlussblock (4).
Schneidwerkzeug (1) gemäss Anspruch 1, wobei sich der mindestens eine Formschlussblock (4) über die gesamte Breite (30) der Blattoberfläche (8) erstreckt.
Schneidwerkzeug (1) gemäss Anspruch 1 oder 2, wobei sich der mindestens eine Formschlussblock (4) in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung (25), welche das Schneidende (2) und das Befestigungsende (3) verbindet, erstreckt.
Schneidwerkzeug (1) gemäss Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Formschlussblöcke (4) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, insbesondere das Schneidwerkzeug (1) bis auf das Schneidende (2) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
Schneidwerkzeug (1) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formschlussblöcke (4) einen trapezförmigen Querschnitt (6) aufweisen.
Schneidwerkzeug (1) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem von dem Schneidende (2) wegweisenden Ende des Befestigungsendes (3) eine Ausnehmung (7) vorgesehen ist.
Schneidwerkzeug (1) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Breite (30) des Schneidwerkzeugs (1) an einem Übergang (31) von dem Befestigungsende (3) zum Schneidende (2) verjüngt.
Ultraschallschneidvorrichtung (10) umfassend eine Sonotrode (11) und ein Schneidwerkzeug (1), insbesondere gemäss einem der Ansprüche 1-7, wobei das Schneidwerkzeug (1) ein Schneidende (2) und ein Befestigungsende (3) umfasst, wobei die Sonotrode (11) mindestens ein Schraubloch (14a, 14b) aufweist zum Aufnehmen einer Schraube (15) zum Fixieren des Schneidwerkzeugs (1) an der Sonotrode (11),
dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Befestigungsende (3) des Schneidwerkzeugs (1) mindestens ein Formschlussblock (4) wegerstreckt und an der Sonotrode (11) mindestens eine komplementäre Formschlussausnehmung (17) vorgesehen ist, so dass der Formschlussblock (4) mit der Formschlussausnehmung (17) einen Formschluss zumindest in einer Längsrichtung (25), welche das Schneidende (2) und das Befestigungsende (3) verbindet, bildet, wenn das Schneidwerkzeug (1) in der Sonotrode (11) montiert ist.
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss Anspruch 8, wobei die Sonotrode (11) an einem Ende zwei Schenkel (12a, 12b) aufweist, die einen Schlitz (13) bilden, in welchen das Befestigungsende (3) des Schneidwerkzeugs (1) einschiebbar ist, und wobei in den Schenkeln (12a, 12b) Schraublöcher (14a, 14b) angeordnet sind zum Aufnehmen einer Schraube (15), die für eine Klemmkraft der Schenkel (12a, 12b) sorgt, und wobei die mindestens eine komplementäre Formschlussausnehmung (17) an den Innenseiten (16) der Schenkel (12a, 12b) der Sonotrode (11) vorgesehen ist.
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss Anspruch 8 oder 9, wobei das Befestigungsende (3), insbesondere das gesamte Schneidwerkzeug (1), im Wesentlichen als Blatt ausgeführt ist und sich bevorzugt von den Blattoberflächen (8) beidseitig Formschlussblöcke (4) wegerstrecken.
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss Anspruch 9 oder 10, wobei der Schlitz (13) an den festen Enden der Schenkel (12a, 12b) eine Aufweitung (18) aufweist, bevorzugt mit einer abgerundeten Innenkontur (19).
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei einer der Schenkel (12a) weniger Masse als der andere Schenkel aufweist, insbesondere an der Aussenseite eine Abflachung (20) aufweist.
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Schraubloch (14a) an einem Schenkel eine, insbesondere konische, Schraubenkopfsenkung (21) und/oder eine zylindrische Ausnehmung (36) aufweist, insbesondere das Schraubloch (14a) an einem leichteren Schenkel (12a).
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei mindestens ein Schraubloch (14b) ein Innengewinde (22) aufweist, bevorzugt das Schraubloch (14b) an einem schwereren Schenkel (12b).
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der Formschlussblock (4) und die Formschlussausnehmung (17) sich in einer Richtung (26) senkrecht zur Längsrichtung (25) erstrecken, sodass das Schneidwerkzeug (1) seitlich in die Sonotrode (11) einschiebbar ist.
Ultraschallschneidvorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die Ultraschallschneidvorrichtung (10) eine Schraube (15) umfasst, zum Einführen in die Schraublöcher (14a, 14b) und zum Erzeugen einer Klemmkraft zwischen den Schenkeln (12a, 12b), insbesondere eine Schraube (15) mit Kopf (23), der bevorzugt eine Ausnehmung (24) aufweist, wobei die Schraube insbesondere einen konischen Bereich (37) aufweist, der in einen zylindrischen Bereich (38) übergeht.