CH361154A - Ultraschall-Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

      Ultraschall-Werkzeugmaschine       Die Erfindung bezieht sich auf eine     Ultraschall-          Werkzeugmaschine    mit einem elektromechanischen  Wandler zum Antrieb eines in Schwingung zu     ver-          setzenden    Werkzeuges, welcher Wandler zu Teilen  gehört, die am Rahmen der Maschine angebracht  und gegenüber demselben geradlinig längs einer ver  tikalen Führungsbahn bewegbar sind.  



  Bei den     Ultraschall-Werkzeugmaschinen    erfolgt  die Bearbeitung gewöhnlich über eine Reibflüssigkeit,  wobei harte und spröde Stoffe, z. B. Glas und Quarz,  geschnitten, gebohrt und eingeritzt werden können.  Die Schwingungen werden gewöhnlich durch die  Umwandlung elektrischer in mechanische Schwin  gungen mittels eines elektromechanischen Wandlers  erzeugt. Bei einem kleinen Wandler, der 50 W elek  trische Energie mit einer Frequenz von 20     kHz    auf  nimmt, ist die mittlere, auf die Arbeitsfläche des  Werkzeuges wirkende Kraft verhältnismässig gering,  wobei eine sorgfältige Einstellung des Werkzeug  druckes auf das Werkstück besonders im Falle dün  ner, spröder Gegenstände wichtig ist.

   Ein zu hoher  Druck dämpft die Schwingungen und ein zu niedriger       Druck        vermindert    die Wirkung des Reibmittels, so  dass die Bearbeitung sich langsamer     vollzieht.    Es ist  daher wichtig, dass während des ganzen Arbeits  vorganges der optimale Werkzeugdruck aufrecht  erhalten wird. Bei einer Maschine     vorerwähnter    Art  erzielt man gute Ergebnisse mit einem Werkzeug  druck von etwa 2 kg pro     cm2    der Werkzeugfläche,  zur Bearbeitung der Glasplatten.  



  Eine wirkungsvolle Bearbeitung zerbrechlicher  Materialien und eine grosse Genauigkeit der Bearbei  tung, z. B. beim Bohren kleiner Löcher mit einem  Durchmesser von etwa 0,075 bis 0,13 mm,     erfordert     auch eine sehr genaue     Führung    der     beweglichen     Teile.    Bei einer Maschine, deren Werkzeug in senk  rechter Richtung verschiebbar ist, ist der Werkzeug  druck auf das Werkstück durch das gesamte Gewicht  der mit dem Werkzeug sich senkrecht bewegenden  Teile, zu denen im allgemeinen auch der Wandler  gehört, bestimmt. Dies     trifft    nur zu, wenn die sich  senkrecht bewegenden Teile nur eine geringe Reibung  an den feststehenden     Führungen    aufweisen.

   Der auf  diese Weise auf das Werkstück ausgeübte Werkzeug  druck ist viel zu gross, und es ist daher üblich,  diesen Druck mittels einer Feder oder eines Gegen  gewichtes auszugleichen.  



  Die Anwendung einfacher Ausgleichsmittel bei       Ultraschall-Werkzeugmaschinen    hat den Nachteil,  dass diese Mittel keinen konstanten Druck bei der  Verschiebung des anzutreibenden Werkzeuges längs  der senkrechten     Führungen    ermöglichen. Bei einer  Maschine, bei der das Gewicht der sich senkrecht  bewegenden Teile durch Federkraft ausgeglichen  wird, tritt ein verschieden grosser Werkzeugdruck  auf, je nach der Höhenlage des Werkzeuges.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine bessere       Ausbalancierung    der senkrecht beweglichen Massen  bei     Ultraschall-Werkzeugmaschinen    zu schaffen.  



  Die     erfindungsgemässe        Ultraschall-Werkzeug-          maschine    ist dadurch     gekennzeichnet,    dass einstell  bare Ausgleichsmittel vorgesehen sind, die derart  ausgebildet sind, dass ein bestimmter Werkzeugdruck  einstellbar ist und dieser in allen Lagen der gegen  über der     Führungsbahn    beweglichen Teile praktisch  konstant bleibt.  



  Ein     Ausführungsbeispiel    der Erfindung wird  nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.  In der Figur ist 1 eine in senkrechter Richtung ver  schiebbare Achse, an deren unterem Ende ein Bügel  2 befestigt ist, welcher einen elektromechanischen       Wandler    und ein Werkzeug trägt (beide nicht dar-      gestellt). Das mit dem Maschinenrahmen fest ver  bundene Gehäuse 3 enthält senkrecht verlaufende  Führungen für die Achse 1, wobei das Gewicht der  mit der Achse 1 beweglichen Teile durch Federn 4  ausgeglichen wird, die eine nach oben gerichtete  Kraft auf den Nocken 5 ausüben, der sich um den  am Maschinenrahmen gelagerten Zapfen 6 drehen  kann.

   Ein biegsamer Metallstreifen 7 liegt längs  einem von der     Nockenstellung    abhängigen Bereich  auf dem     Nockenumfang    auf und ist am Punkt 8  an diesem befestigt. Das andere Ende des Streifens 7  ist an dem sich senkrecht bewegenden Bügel 2 be  festigt. Die veränderliche Kraft, die durch die Hebel  wirkung der Federkräfte 4 am Befestigungspunkt 9  gegenüber dem Gelenk 6 beim Entspannen und Zu  sammenziehen der Federn 4 auf den Nocken aus  geübt wird, wird über den Streifen 7 durch geeignete  Wahl des     Nockenprofiles        derart    auf die Achse über  tragen, dass die auf sie wirkende Kraft bei ihrer  Verschiebung praktisch konstant bleibt.  



  Der Werkzeugdruck wird zunächst dadurch ein  gestellt, dass die Spannung der     Federn    variiert wird,  indem die Schraube 10 gedreht wird, die den Feder  block 11 nach oben oder nach unten bewegt. Die  Achse 1 ist im Führungsgehäuse 3 mittels Längs  nuten 12 geführt, die zusammen mit entsprechenden  Nuten 13 in der     Führung    Lagerflächen für die       Kugeln    14 bilden. Das     Führungsgehäuse    3 ist durch  die Nuten 13 in zwei Hälften geteilt, um die Einstel  lung der gewünschten Reibung im Kugellager zu  ermöglichen.

   Die Achse 1 ist ausserdem mit einer  Längsfläche auf der Vorderseite versehen, auf der  eine Skaleneinteilung 15 angebracht ist, die gemein  sam mit einer     Vergrösserungslinse    16 eine Präzisions  vorrichtung zum Messen kleiner, senkrechter Bewe  gungen der Achse 1 und des zugehörenden     Werk-          zeuges    schafft, so dass eine Reproduzierbarkeit des  Werkzeugdruckes erzielt wird, der sich bei einer be  stimmten Bearbeitung als geeignet erwiesen hat, bei  einer bestimmten Kombination des Wandlers und  des Werkzeuges, wodurch in jedem Fall für sich die  zweckdienlichste Einstellung erzielt und aufgezeich  net werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Ultraschall-Werkzeugmaschine mit einem elektro mechanischen Wandler zum Antrieb eines in Schwin- gung zu versetzenden Werkzeuges, welcher Wandler zu Teilen gehört, die am Rahmen der Maschine angebracht und gegenüber demselben geradlinig längs einer vertikalen Führungsbahn bewegbar sind, da durch gekennzeichnet, dass einstellbare Ausgleichs mittel vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, dass ein bestimmter Werkzeugdruck einstellbar ist und dieser in allen Lagen der gegenüber der Füh rungsbahn beweglichen Teile praktisch konstant bleibt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Ultraschall-Werkzeugmaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähn ten Ausgleichsmittel Kraftspeicher aufweisen, durch die eine Kraft auf einen, um eine rahmenfeste Achse drehbaren Nocken ausgeübt wird, wobei der Nocken über ein am Nockenprofil aufliegendes Kraftüber- tragungsorgan derart mit den bewegbaren Teilen ge kuppelt ist, dass eine nahezu konstante Ausgleichs kraft auf diese bei ihrer Bewegung längs der Füh rungsbahn ausgeübt wird.

   2. Ultraschall-Werkzeugmaschine nach Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähn ten Kraftspeicher durch mindestens eine Feder ge bildet sind, die an einem Ende über eine ihre Span nung einstellende Schraube am Maschinenrahmen befestigt sind, während das andere Ende mit dem Nocken verbunden ist. 3. Ultraschall-Werkzeugmaschine nach Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ge nannte Kraftübertragungsorgan aus einem biegsamen Metallstreifen besteht, der an der Arbeitsfläche des Nockens befestigt ist und an dessen Umfang aufliegt, während das andere Ende dieses Streifens an den beweglichen Teilen befestigt ist.

   4. Ultraschall-Werkzeugmaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beweg baren Teile auf einer senkrechten Achse befestigt sind, die in einem Führungsgehäuse frei verschieb bar ist, wobei diese Achse und das Gehäuse je mit mindestens zwei Führungsnuten versehen sind. 5. Ultraschall-Werkzeugmaschine nach Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die er wähnte Achse mit mindestens einer in ihrer Längs richtung sich erstreckenden Skaleneinteilung versehen ist.