DE3208195C2

DE3208195C2 -

Info

Publication number: DE3208195C2
Application number: DE19823208195
Authority: DE
Inventors: Rainer 7900 Ulm De Schmieg
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: SCHMIEG, RAINER, 7900 ULM, DE
Priority date: 1982-03-06
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1992-01-02
Also published as: DE3208195A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Festhaftende oberflächliche Verunreinigungen auf Werkstücken, wie sie beispielsweise durch Niederschlag von Dämpfen bei Arbeitsgängen in hohen Temperaturbereichen wie Lötungen entstehen, können die spätere Funktionsfähigkeit des Werkstücks erheblich beeinträchtigen. So kann z. B. die Hochspannungsfestigkeit eines verunreinigten Bauteils erheblich beeinträchtigt werden durch Niederschlag auf der Oberfläche oder Oberflächenteilen von Isolierkörpern. Es ist in solchen Fällen erforderlich, die Oberflächenteile, deren Reinheit funktionswesentlich ist, von den Verunreinigungen zu befreien.

Wo chemische Verfahren wie Ätzen oder Auflösen der Verunreinigungen wegen Empfindlichkeit des Werkstücks oder aus anderen Gründen ausgeschlossen sind, wurden bisher die Verunreinigungen durch Sandstrahlung oder, größtenteils manuell, durch Anwendung von Scheuermitteln, soweit möglich, entfernt. Während beim Sandstrahlen die Gefahr der Einbettung von Schleifkörpern in das Werkstück nachteilig ist, ist beim Scheuern der Aufwand beträchtlich und die Reproduzierbarkeit fraglich.

Aus der Druckschrift DE 27 47 082 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken mittels Ultraschall bekannt.

Die derartige Vorrichtung ist im wesentlichen aus einem Werkstückträger, einer Sonotrode und einer Förderungspumpe mit einem Schlauch an der Austrittsöffnung aufgebaut.

Die Sonotrode besitzt im wesentlichen den gleichen Durchmesser oder einen größeren Durchmesser als das zu bearbeitende Werkstück, so daß sie dessen Gesamtoberfläche abdeckt. Dieses Werkstück wird danach im stationären Zustand mit einem Reinigungsmittel gesäubert, das in den Freiraum zwischen der Sonotrode und der Werkstückoberfläche eingeführt wird.

Mittels dieser Vorrichtung können fest anhaftende Verunreinigungen, wie z. B. Bedampfungen, im allgemeinen nicht entfernt werden.

Ferner ist aus der Druckschrift US 31 75 567 bekannt, das Reinigungsmittel durch die Sonotrode zur Reinigung von Baugruppen hindurch zu fördern.

Weiterhin ist in der Druckschrift DE 26 24 369 A1 ein Verfahren zum Reinigen von Materialstreifen beschrieben, die den Vibrationen ausgesetzt sind, die durch gegenüberliegende Energiewandler erzeugt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem die Reinigung von Oberflächen des Werkstückes (im weiteren nur Teiloberfläche genannt) rückstandsfrei und mit geringem Aufwand reproduzierbar erfolgen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dem Patentanspruch 1 entnommen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Patentanspruch 2 beschrieben. Die Unteransprüche 3 bis 8 enthalten besonders vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildung noch eingehend veranschaulicht.

Über eine Sonotrode 1 werden von einem nicht eingezeichneten Ultraschallerreger Ultraschallschwingungen zum an der Endfläche der Sonotrode angeordneten Werkstück 3 übertragen. Die zu reinigende Teiloberfläche 4 des Werkstücks und die werkzeugseitige Endfläche 2 der Sonotrode sind in geringem gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet. Das im Beispielsfall abgebildete Werkstück könnte z. B. eine flache dielektrische Scheibe als dielektrischen Isolierkörper mit zwei gegenüberliegend angeordneten Metallanschlußstücken aufweisen. Der enge Zwischenraum zwischen der zu reinigenden Teiloberfläche 4 und der werkstückseitigen Endfläche 2 der Sonotrode 1 ist vollständig mit einer Schleifmittelsuspension 6 ausgefüllt. Die Schleifmittelsuspension zwischen Sonotrode und Werkstück wird durch die über die Sonotrode übertragene Ultraschallenergie zu Schwingungen im wesentlichen in Schallausbreitungsrichtung 5 angeregt. Gemäß der Erfindung soll diese Schwingungsrichtung im wesentlichen senkrecht zu der zu reinigenden Teiloberfläche 4 gerichtet sein. Dadurch wird die Wirkung der Oberflächen-Reinigung durch die in der Schleifmittelsuspension mitschwingenden Schleifkörper optimal. Hierzu ist das Werkstück in der Aufnahme so angeordnet, daß die zu reinigende Teiloberfläche im wesentlichen senkrecht zur Schallübertragungsrichtung 5 ausgerichtet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens wird die Schleifmittelsuspension über die zu reinigende Fläche gefördert. Dabei werden zum einen die abgetragenen Verunreinigungen mit der Suspension weggeschwemmt, zum anderen wird eine Verarmung der Arbeitsfläche an Schleifmittel vermieden, wodurch die Reinigungswirkung erhöht und die Bearbeitungszeit verkürzt wird. In dem in der Abbildung gezeigten Beispiel sind sowohl die zu reinigende Teiloberfläche 4 als auch die gegenüberliegende Endfläche 2 der Sonotrode eben dargestellt. Selbstverständlich ist die Erfindung auch zur Reinigung gekrümmter Oberflächen vorteilhaft verwendbar. Besonders günstig ist es dabei, die werkstückseitige Endfläche der Sonotrode annähernd als Gegenfläche zu der zu reinigenden Teiloberfläche zu formen. Weiter kann z. B. durch die Abschrägung der Sonotroden-Endfläche im Randbereich, wie dargestellt, erreicht werden, daß in diesem Bereich die Schallübertragungsrichtung in der Suspension auch gegen die Seitenflächen der Mittenscheibe des Werkstücks 3 gerichtet ist und auch diese Seitenflächen mitgereinigt werden.

Zur Förderung der Schleifmittelsuspension über der Arbeitsfläche sind Pumpeinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe Schleifmittelsuspension ständig von der Arbeitsfläche abgesaugt und/oder dieser zugeführt wird. Im gezeigten Beispiel erfolgt die Absaugung durch die Sonotrode hindurch. Besonders vorteilhaft ist die Förderung des Schleifmittels mit Hilfe einer Schlauchpumpe 7, da zum einen aufgrund der durch die Schlauchpumpe bewirkten pulsierenden Förderung der Schleifmittelsuspension die Bearbeitungszeit verkürzt werden kann und da weiters dadurch die eingesetzte Schleifmittelmenge gering gehalten werden kann, die Pumpe mit der Schleifmittelsuspension keinen direkten Kontakt aufweist, der Aufbau platzsparend ausgeführt werden kann u. a. Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, daß die Schleifmittelsuspension in einem Pumpkreislauf umgewälzt wird. Vorteilhafterweise kann dieser Pumpkreislauf durch Einrichtungen 8 zum Entfernen von Verunreinigungen, speziell also die von der Oberfläche abgetragenen Verunreinigungen, erweitert werden.

Besonders günstig ist es, die Aufnahme 9 für das Werkstück 3 behälterartig auszubilden und Schleifmittelsuspension 7 der behälterartigen Aufnahme immer in einer solchen Menge zuzuführen, daß das Werkstück immer bis über die Höhe der zu reinigenden Teiloberfläche der Schleifmittelsuspension bedeckt ist. Durch eine geeignete, auf das zu reinigende Werkstück abgestimmte Kombination von Trägermedium und Schleifmittel der Suspension ist es möglich, unerwünschte Anreibungen der Werkstückoberfläche weitgehend zu vermeiden und die abgetragenen Verunreinigungen in den Reinigungseinrichtungen 8 auf einfache Weise auszuscheiden. Dadurch kann die gleiche Schleifmittelsuspension über einen längeren Zeitraum verwendet werden.

Claims

1. Ultraschall-Reinigungsverfahren zum Entfernen von Verunreinigungen auf Teilen der Oberfläche eines Werkstückes mittels eines ultraschallerregten Reinigungsmittels, welches die zu reinigende Oberfläche des Werkstückes vollständig bedeckt, das an der Endfläche einer durch einen Ultraschallerreger beaufschlagten Sonotrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Reinigungsmittel (6) eine Schleifmittelsuspension verwendet wird, welche durch die Sonotrode (1) hindurch gefördert wird, und daß die Schwingungen des Ultraschallerregers über die Sonotrode zum Werkstück (3) übertragen werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall übertragende Sonotrode (1) mit ihrer werkstückseitigen Endfläche (2) in geringem Abstand gegenüber der zu reinigenden Teiloberfläche (4) angeordnet ist, daß die zu reinigende Teiloberfläche (4) im wesentlichen senkrecht zur Schall-Übertragungsrichtung (5) ausgerichtet ist, und daß der Zwischenraum zwischen Sonotrode und Teiloberfläche (4) vollständig mit der Schleifmittelsuspension (6) ausgefüllt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die werkstückseitige Endfläche (2) der Sonotrode annähernd als Gegenfläche zu der zu reinigenden Teiloberfläche (4) geformt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, gekennzeichnet durch Pumpeinrichtungen (7) zur ständigen Zuführung von Schleifmittelsuspension und/oder zum Absaugen von Schleifmittelsuspension von der Teiloberfläche (4).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtungen eine Schlauchpumpe (7) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpkreislauf zur Umwälzung der Schleifmittelsuspension vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpkreislauf Einrichtungen (8) zum Entfernen von Verunreinigungen aus der Schleifmittelsuspension vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in einer behälterartigen Aufnahme angeordnet ist.