VORRICHTUNG ZUR ÜBERTRAGUNG VON ULTRASCHALL

Abstract

 Eine Vorrichtung zur Übertragung von Ultraschall umfasst einen gekrümmt ausgebildeten Schwingkörper mit einer Koppelfläche zur Ankopplung eines Konverters, wobei der Schwingkörper gekrümmt ausgebildet ist und eine Einziehung aufweist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Ultraschall. Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und dienen unter anderem zur Amplitudentransformation bzw. zur Amplitudenverstärkung der von einem Konverter auf eine Sonotrode übertragenen Ultraschallschwingungen.

[0002] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Übertragung von Ultraschall zu schaffen, die bei beengten oder komplexen Platzverhältnissen eine kompakte Bauweise ermöglicht.

[0003] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Vorrichtung einen gekrümmt ausgebildeten Schwingkörper mit einer an einem Ende vorgesehenen Koppelfläche zur Ankopplung eines Konverters aufweist, wobei der Schwingkörper insbesondere in Form eines U, eines S oder eines J gekrümmt ausgebildet ist. Weiterhin weist der Schwingkörper zwischen der Koppelfläche und dem zu dieser entgegengesetzten Ende zumindest eine über den Umfang des Schwingkörpers verlaufende Einziehung auf. Mit einem derart ausgebildeten Schwingkörper lassen sich trotz der gekrümmten Ausbildung aufgrund der über den Umfang des Schwingkörpers verlaufenden Einziehung sehr gute Ergebnisse erzielen, wobei aufgrund der gekrümmten Ausbildung des Schwingkörpers eine Montage der gesamten Anordnung auch bei sehr komplexen oder beengten Platzverhältnissen problemlos erfolgen kann.

[0004] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.

[0005] Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann der Schwingkörper abgesehen von der Einziehung eine im Wesentlichen gleichbleibende Querschnittsform aufweisen. Dies bedeutet, dass der Schwingkörper über seinen wesentlichen Verlauf gleichförmig ausgebildet ist und abgesehen von der Einziehung oder von einem Sockel für Koppelflächen die gleichen Querschnittsform aufweist.

[0006] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Schwingkörper zu beiden Seiten der Einziehung viertelkreisförmige Teilabschnitte aufweisen, so dass mit jedem Teilabschnitt eine Umlenkung um 90° in der gleichen Ebene oder in unterschiedlichen Ebenen erreicht ist. Ein solcher Aufbau aus viertelkreisförmigen Teilabschnitten, zwischen denen sich eine Einziehung befindet, hat in Versuchen gute Resultate erzielt.

[0007] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Einziehung im Querschnitt gekrümmt ausgebildet sein, beispielsweise als umlaufende Ringnut.

[0008] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann an dem der Koppelfläche gegenüberliegenden Ende eine weitere Koppelfläche für eine Sonotrode vorgesehen sein. Auf diese Weise kann durch einen modularen Aufbau der Schwingkörper mit unterschiedlichen Sonotroden und Konvertern bestückt werden.

[0009] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann an dem der Koppelfläche gegenüberliegenden Ende eine Sonotrode einstückig angeformt sein. Mit einem solchen sehr kompakt bauenden Bauteil lassen sich komplizierte Einbausituationen bewerkstelligen und aufgrund eines unterbrechungsfreien Materialübergangs zwischen Sonotrode und Schwingkörper lassen sich Verluste minimieren.

[0010] Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zwischen der Sonotrode und dem Schwingkörper ebenfalls eine Einziehung vorgesehen ist, da hierdurch das Schwingungsverhalten der Gesamtvorrichtung verbessert werden kann.

[0011] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Schwingkörper einen rechteckigen oder einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Im Gegensatz zu anderen oder auch zu unsymmetrischen Querschnitten lässt sich hierdurch ein besonders gleichmäßiges Schwingungsverhalten erzielen.

[0012] Ein ähnlicher Vorteil kann erzielt werden, wenn der Schwingkörper zu beiden Seiten der Einziehung einen konstanten Krümmungsradius aufweist.

[0013] Weiterhin konnten gute Ergebnisse mit einem Schwingkörper erzielt werden, dessen Krümmung zumindest einen Wendepunkt und insbesondere genau einen Wendepunkt aufweist.

[0014] Für komplexe Formen des Schwingkörpers kann es vorteilhaft sein, wenn der Schwingkörper mehrteilig ausgebildet ist.

[0015] Grundsätzlich kann der Schwingkörper in beliebigen Ebenen gekrümmt ausgebildet sein, was bei komplexen Einbausituationen von Vorteil sein kann. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, den Schwingkörper lediglich innerhalb einer Ebene gekrümmt auszubilden. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform kann dadurch gebildet sein, dass der Schwingkörper in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen gekrümmt ausgebildet ist.

[0016] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die biegefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

einen Schwingkörper in Form eines U;

Fig. 2

einen Schwingkörper in Form eines S;

Fig. 3

einen Schwingkörper in Form eines J; und

Fig. 4

einen in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen gekrümmt ausgebildeten Schwingkörper.

[0017] Fig. 1 zeigt eine erste Vorrichtung zur Übertragung von Ultraschall auf eine Sonotrode, die einen gekrümmt ausgebildeten Schwingkörper 10 mit einer an einem Ende 12 ausgebildeten Koppelfläche 14 zur Ankopplung eines Konverters zeigt. Der Schwingkörper 10 ist in Form eines (umgedrehten) U ausgebildet und weist an dem der Koppelfläche 14 entgegengesetzten Ende 16 eine weitere Koppelfläche 18 für eine Sonotrode auf. Beide Koppelflächen 14 und 18 sind kreisringförmig ausgebildet und über einen Sockel 20 bzw. 22 an den Schwingkörper 10 angeformt.

[0018] In der Mitte zwischen den beiden Enden 12 und 16, d.h. zwischen der Koppelfläche 14 und der Koppelfläche 18 ist eine über den Umfang des Schwingkörpers verlaufende Einziehung 24 vorgesehen, die den Schwingkörper in zwei viertelkreisförmige Abschnitte A und B teilt.

[0019] Wie Fig. 1 verdeutlicht, weist der Schwingkörper 10 abgesehen von der Einziehung 24 und den Sockeln 20 und 22 mit den daran angeformten Koppelflächen 14 und 18 eine gleichbleibende, annähernd rechteckige Querschnittsform auf. Die Einziehung 24 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt konkav gekrümmt ausgebildet, so dass durch die Einziehung 24 insgesamt vier rechtwinklig zueinander verlaufende Rinnen am Außenumfang des Schwingkörpers 10 gebildet sind. Der Schwingkörper 10 von Fig. 1, der einstückig aus Metall hergestellt ist, weist zu beiden Seiten der Einziehung 24 einen konstanten Krümmungsradius auf, so dass sich insgesamt die Form eines U ergibt.

[0020] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schwingkörpers 30, wobei für gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Der Schwingkörper 30 von Fig. 2 unterscheidet sich von dem Schwingkörper 10 von Fig. 1 ausschließlich darin, dass die beiden gekrümmten Abschnitte A und B zu beiden Seiten der Einziehung 24 so orientiert sind, dass sich für den Schwingkörper die Form eines S (oder angenähert eines Z) ergibt. Auch hier weist der Schwingkörper zu beiden Seiten der Einziehung 24 einen konstanten Krümmungsradius auf. Jedoch besitzt die Krümmung des Schwingkörpers in dessen Mitte, d.h. im Bereich der Einziehung 24, einen Wendepunkt.

[0021] Der in Fig. 3 dargestellte Schwingkörper 40 entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau dem Schwingkörper 10 von Fig. 1. Allerdings weist der Schwingkörper 40 an seinem der Koppelfläche 14 gegenüberliegenden Ende 16 keinen Sockel und keine weitere Koppelfläche auf. Vielmehr ist an dem Ende 16 eine Sonotrode S einstückig angeformt, wobei zwischen der Sonotrode S und dem Abschnitt A des Schwingkörpers 40 eine weitere Einziehung 44 vorgesehen ist, die in ihrer Ausgestaltung in gleicher Weise wie die Einziehung 24 ausgebildet ist.

[0022] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schwingkörpers 50, der in seinem grundsätzlichen Aufbau dem Schwingkörper 30 von Fig. 2 entspricht, wobei jedoch die beiden Abschnitte A und B, die jeweils viertelkreisförmig ausgebildet sind, gegenüber der Ausführungsform von Fig. 2 um 90° verdreht sind. Hierdurch ist der Schwingkörper 50 in zwei rechtwinklig aufeinander stehenden Ebenen gekrümmt ausgebildet, d.h. die beiden Koppelflächen 14 und 18 verlaufen nicht in ein und derselben Ebene (Fig. 1) und auch nicht innerhalb von zwei parallelen Ebenen (Fig. 2). Vielmehr verlaufen bei dem Schwingkörper 50 die beiden Koppelflächen 14 und 18 in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen. Die Einziehung 24 ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 im Querschnitt ebenfalls gekrümmt ausgebildet.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Übertragung von Ultraschall, umfassend einen gekrümmt ausgebildeten Schwingkörper (10, 30, 40, 50) mit einer an einem Ende vorgesehenen Koppelfläche (14) zur Ankopplung eines Konverters, wobei der Schwingkörper insbesondere in Form eines U, eines S oder eines J gekrümmt ausgebildet ist und wobei der Schwingkörper zwischen der Koppelfläche (14) und dem zu dieser entgegengesetzten Ende (16) zumindest eine über den Umfang des Schwingkörpers verlaufende Einziehung (24) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwingkörper (10, 30, 40, 50), abgesehen von der Einziehung (24), eine im Wesentlichen gleichbleibende Querschnittsform aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwingkörper (10, 30, 40, 50) zu beiden Seiten der Einziehung (24) viertelkreisförmige Teilabschnitte aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einziehung (24) im Querschnitt gekrümmt ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem der Koppelfläche (14) gegenüberliegenden Ende (16) eine weitere Koppelfläche (18) für eine Sonotrode (S) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem der Koppelfläche (14) gegenüberliegenden Ende (16) eine Sonotrode (S) einstückig angeformt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Sonotrode (S) und dem Schwingkörper (10, 30, 40, 50) eine Einziehung (24) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwingkörper (10, 30, 40, 50) einen rechteckigen oder einen quadratischen Querschnitt aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwingkörper (10, 30, 40, 50) zu beiden Seiten der Einziehung (24) einen konstanten Krümmungsradius aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Krümmung des Schwingkörpers (30, 50) zumindest einen Wendepunkt und insbesondere genau einen Wendepunkt aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwingkörper (10, 30, 40, 50) mehrteilig ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwingkörper (10, 30, 40, 50) nur in einer Ebene gekrümmt ist ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwingkörper (10, 30, 40, 50) in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen gekrümmt ausgebildet ist.

Zeichnung