DE3606305A1 - Ultraschallbearbeitungswerkzeug - Google Patents

Description

Ultraschallbearbeitungswerkzeug

Werkzeuge gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sind durch Vor- >.<[' benutzung bekannt. Zur lösbaren Verbindung mit dem Verstärker weist dabei die Sonotrode bei einigen Ausführungsformen ein Aussengewinde auf, welches in ein Innengewinde des Verstärkers eingeschraubt ist. Zum Verbinden muss also die Sonotrode gegenüber dem Verstärker gedreht werden. Die gegenseitige Lage der beiden Elemente ist dabei vom Drehwinkel ab- -, hängig. Da zwischen die gegeneinander zu verdrehenden Flä- chen leicht Schleifmittel gelangt, ist keine präzise Zentrierung möglich, so dass das Werkzeug nach jedem Auswechseln der Sonotrode gegenüber dem Werkstück neu justiert werden muss.

Bei einer andern bekannten Ausführung ist die Sonotrode mit einer üeberwurfmutter am Verstärker befestigt. Damit ist eine Relativdrehung der beiden Teile beim Festschrauben nicht erforderlich. Eine Neujustierung ist aber wegen der fehlenden Zentrierung trotzdem nach jedem Sonotrodenwechse1 nötig. Ausserdem hat die üeberwurfmutter eine relativ grosse Masse, was

die Formgestaltung von Verstärker und Sonotrode erheblich erschwert und zu Leistungsverlusten führt. Zudem ist es schwierig, bei dieser Befestigungsart eine akustisch einwandfreie Schwingungsübertragung zu erreichen.

Bei der Ultraschallbearbeitung ist der Werkzeugverschleiss relativ hoch, so dass die Sonotroden häufig gewechselt werden müssen. Da bei den bekannten Werkzeugen nach jedem Wechsel neu ausgerichtet werden muss, ist der Zeitaufwand zum Justieren im Verhältnis zur Bearbeitungszeit hoch, die Maschine also schlecht ausgenutzt.

Lj Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, obige Nachteile zu beseitigen. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Ultraschallbearbeitungswerkzeug, und

Fig. 2 das Detail A nach Fig. 1 in vergrössertem Massstab.

/-> Das Werkzeug gemäss Fig. 1 umfasst einen Wandler 1 , einen Verstärker 2 und eine Sonotrode 3, an welcher stirnseitig eine Bearbeitungskrone befestigt wird. Der Wandler 1 ist symmetrisch aufgebaut und hat einen piezoelektrischen Schwingungswandler 12, der elektrisch mit einer Frequenz von etwa 20 kHz erregt wird. Beidseitig ist an den Schwingungswandler 12 je ein zylindrischer Schwingkörper 13, 14 durch eine zentrale Hohlschraube 15 angepresst. Die Länge dieser Schwingkörper 13, 14 beträgt 1/4 der WellenLänge. Durch den Wandler

1 erstreckt sich eine maximale Bohrung 18. Der obere Schwingkörper 13 hat eine Querbohrung 17 mit einem Spülluftanschluss 19.

Mittels eines am Verstärker 2 angeformten, in das Gewinde 16 des Schwingkörpers 14 eingreifenden Gewindezapfens 20 ist der Verstärker 2 auf den Wandler 1 aufgeschraubt. Der Verstärker

2 besteht aus einem Zylinder 22 von gleichem Durchmesser wie die Schwingkörper 13, 14 und einem weiteren Zylinder 23 geringeren Durchmessers. In seinem Schwingungsknoten weist er einen Flansch 21 zur Befestigung an der Bearbeitungsmaschine auf. Durch die Durchmesserreduktion wird eine Verstärkung der Schwingungsamplitude erreicht. Der Verstärker 2 weist ebenfalls eine durchgehende Axialbohrung 2 8 auf, die am dünneren Ende in eine Gewindebohrung 27 übergeht. Der Verstärker 2 hat eine ebene Stirnfläche 2 6 und eine koaxiale Ansenkung 2 4 mit einer zylindrischen Zentrierungsschulter 25.

Die Sonotrode 3 ist ebenfalls gegen ihr Ende hin verjüngt. Sie hat an der dem Verstärker 2 zugewandten Stirnseite eine ebene Stirnfläche 33 zur Anlage an der Fläche 26, einen Ansatz 35 mit zylindrischer Schulter 34 zur Zentrierung in der Schulter 25, sowie eine axiale Gewindebohrung 32, deren Steigung grosser ist als jene des Gewindes 27, und deren Aussendurchmesser höchstens ebenso gross wie der Kerndurchmesser des Gewindes 27 ist.

Zum Verspannen der Sonotrode mit dem Verstärker 2 dient eine Differentialschraube 4, welche mit je einem Gewindeteil 45, 46 in die Muttergewinde 27, 32 eingreift. Die beiden Gewindeteile 45, 46 sind durch eine Kehle 43 voneinander getrennt. Dem Verstärker 2 zugewandt besitzt die Schraube 4 eine Bohrung 41 mit einer Sechskantansenküng 42.

Zum Lösen und Anziehen der Schraube 4 dient ein permanent im Werkzeug montierter Schlüssel 5 mit einem Sechskantansatz 50, der in der dargestellten Ruhestellung durch den Druck einer Feder 52 von der Schraube 4 abgehoben ist. Der Schlüssel 5 ist in einem gehäusefesten Lager 51 längsverschiebbar und drehbar. An seinem Ende ist ein Zahnrad 53 befestigt, gegen welches ein Stössel 57 eines Solenoids 56 wirkt. Das Zahnrad kämmt mit einem Ritzel 54 eines in beiden Richtungen antreib-

baren Motors 55. Zum Lösen der Schraube 4 wird das Solenoid erregt, so dass der Ansatz 50 in die Sechskantansenkung 42 eingreift. Hierauf wird das Ritzel derart gedreht, dass sich die Schraube 4 in Richtung zum Wandler 1 in das Gewinde 27 einschraubt, und damit aus dem Gewinde 32 ausschraubt. Das Anziehen erfolgt mit umgekehrter Drehrichtung, wobei durch die Differentialwirkung der Schraube 4 die Sonotrode 3 fest mit dem Verstärker 2 verspannt wird. Zur Uebertragung des Anzugs- und Lösedrehmomentes ist der Motor 55 kraftschlüssig mit dem Flansch 21 verbunden.

Ueber eine elastische Dichtung 11 ist der Schlüssel 5 gegenüber dem Schwingkörper 13 abgedichtet. Während des Lösens oder Anziehens der Schraube 4 kann damit über den Anschluss 19 Spülluft in die Längsbohrungen 18, 2 8 eingeblasen werden, welche über eine oder mehrere Längsnuten 47 in der Schraube dem Spalt zwischen den Stirnflächen 26, 33 von allfälligen Bohreiaulsionsrückständen befreit und somit für einen einwandfreien Sitz sorgt.

- Leerseite

Claims (8)

1. X- 28. Februar 1985 OM/rü

   Dieter Hansen AG 963 0 Wattwil

   Patentansprüche

   1 . Ultraschallbearbeitungswerkzeug mit einem Wandler (1), einem Verstärker (2) und einer Sonotrode (3), die mit dem Verstärker (2) verschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (2) und die Sonotrode (3) Zentrierschultern (25,34) aufweisen und durch eine zentrale Schraube (4) miteinander verschraubt sind, die ohne Relativbewegung zwisehen Verstärker (2) und Sonotrode (3) spannbar ist.
2. 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (4) ein Differentialgewinde mit einem ersten, in den Verstärker (2) eingeschraubten Gewindeteil (46) und einem zweiten, in die Sonotrode eingeschraubten Gewindeteil (45) unterschiedlicher Steigung aufweist.
3. 3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (1) und der Verstärker (2) eine durchgehende Längsbohrung (18,28) zur Aufnahme eines Schlüssels

   (5) aufweisen, und dass die Steigung im zweiten Gewindeteil

   (45) grosser ist als im ersten Gewindeteil (46).
4. 4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel (5) in der Längsbohrung (18,28) axial
   verschiebbar und drehbar permanent angeordnet ist und gegenüber dem Wandler (1) und dem Verstärker (2) Spiel aufweist.
5. 5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel (5) mittels eines Motors (55) drehbar ist, und dass zwischen dem Motor (5) und dem Verstärker (2) ein
   Kraftschluss besteht.
6. 6. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hälfte des Wandlers (1) einen Spülluftanschluss (19) und eine Abdichtung (11) gegenüber dem Schlüssel (5) besitzt.
7. 7. Werkzeug nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (4) am ersten Gewindeteil

   (46) eine Spülnut (47) aufweist.
8. 8. Sonotrode zur Verwendung in einem Werkzeug gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie an der einen Stirnseite eine Zentrierschulter (3 4) und eine
   zentrische axiale Bohrung mit einem Innengewinde (32) aufweist.