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.The invention relates to a cleaning method according to the Preamble of claim 1 and a device for Execution of the procedure.

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. Adherent surface contamination on workpieces, such as by precipitation from Steaming in operations in high temperature ranges such as Soldering can occur, the later functionality of the workpiece significantly. So z. B. the high voltage strength of a contaminated component be significantly affected by precipitation on the Surface or surface parts of insulating bodies. It is necessary in such cases, the surface parts, whose purity is essential for the function, from the impurities to free.

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.Where chemical processes such as etching or dissolving the contaminants excluded due to sensitivity of the workpiece or for other reasons So far, the pollution caused by sandblasting or, mostly manually, using abrasives, removed as far as possible. While sandblasting the danger of Embedding grinding wheels in the workpiece is disadvantageous the effort involved in scrubbing is considerable and the reproducibility questionable.

Aus der Druckschrift DE 27 47 082 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken mittels Ultraschall bekannt.DE 27 47 082 A1 describes a method and a method Device for cleaning workpieces using ultrasound is known.

Die derartige Vorrichtung ist im wesentlichen aus einem Werkstückträger, einer Sonotrode und einer Förderungspumpe mit einem Schlauch an der Austrittsöffnung aufgebaut.The device of this type essentially consists of a workpiece carrier, a sonotrode and a delivery pump with a hose built up at the outlet opening.

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.The sonotrode has essentially the same diameter or a larger diameter than the workpiece to be machined, so that it covers its entire surface. This workpiece is then in the cleaned with a detergent in the stationary state Free space is introduced between the sonotrode and the workpiece surface becomes.

Mittels dieser Vorrichtung können fest anhaftende Verunreinigungen, wie z. B. Bedampfungen, im allgemeinen nicht entfernt werden.With this device, firmly adhering impurities, such as B. vapor deposition, generally not removed.

Ferner ist aus der Druckschrift US 31 75 567 bekannt, das Reinigungsmittel durch die Sonotrode zur Reinigung von Baugruppen hindurch zu fördern.Furthermore, the cleaning agent is known from US 31 75 567 through the sonotrode for cleaning assemblies to promote.

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.Furthermore, DE 26 24 369 A1 describes a method for Clean material strips described that are exposed to vibrations are generated by opposing energy converters.

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.The object of the present invention is a method and a Specify device for performing the method by which the Cleaning surfaces of the workpiece (hereinafter only partial surface called) residue-free and reproducible with little effort can be done.

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.The method according to the invention can be found in patent claim 1 will. The inventive device for performing the method is described in claim 2. Subclaims 3 to 8 contain particularly advantageous designs and further developments the device according to the invention.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildung noch eingehend veranschaulicht.The invention is hereinafter with reference to the Illustration still illustrated in detail.

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.Ultrasound vibrations are transmitted via a sonotrode 1 from an ultrasound exciter ( not shown) to the workpiece 3 arranged on the end face of the sonotrode. The partial surface 4 of the workpiece to be cleaned and the tool-side end surface 2 of the sonotrode are arranged at a small mutual distance from one another. The workpiece shown in the example could, for. B. have a flat dielectric disc as a dielectric insulating body with two oppositely arranged metal connectors. The narrow space between the partial surface 4 to be cleaned and the workpiece-side end face 2 of the sonotrode 1 is completely filled with an abrasive suspension 6 . The abrasive suspension between the sonotrode and the workpiece is excited to vibrate essentially in the direction of sound propagation 5 by the ultrasonic energy transmitted via the sonotrode. According to the invention, this direction of vibration should be directed essentially perpendicular to the partial surface 4 to be cleaned. As a result, the effect of surface cleaning is optimal due to the abrasive particles that vibrate in the abrasive suspension. For this purpose, the workpiece is arranged in the receptacle in such a way that the partial surface to be cleaned is oriented essentially perpendicular to the direction of sound transmission 5 .

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.According to an advantageous development of the cleaning method according to the invention, the abrasive suspension is conveyed over the surface to be cleaned. On the one hand, the removed impurities are washed away with the suspension, and on the other hand, depletion of abrasives on the working surface is avoided, which increases the cleaning effect and shortens the processing time. In the example shown in the figure, both the partial surface 4 to be cleaned and the opposite end surface 2 of the sonotrode are shown flat. Of course, the invention can also be used advantageously for cleaning curved surfaces. It is particularly advantageous to form the workpiece-side end surface of the sonotrode approximately as a counter surface to the partial surface to be cleaned. Further z. B. by the bevel of the sonotrode end surface in the edge area, as shown, can be achieved that in this area the sound transmission direction in the suspension is also directed against the side surfaces of the center plate of the workpiece 3 and these side surfaces are also cleaned.

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.To convey the abrasive suspension above the work surface, pump devices are provided, with the aid of which abrasive suspension is constantly sucked off and / or supplied to the work surface. In the example shown, suction takes place through the sonotrode. The conveyance of the abrasive with the aid of a peristaltic pump 7 is particularly advantageous because, on the one hand, the processing time can be shortened due to the pulsating conveyance of the abrasive suspension caused by the peristaltic pump, and because the amount of abrasive used can be kept low, the pump with the abrasive suspension does not directly Contact has, the structure can be carried out to save space, among other things. An advantageous embodiment of the arrangement according to the invention provides that the abrasive suspension is circulated in a pump circuit. Advantageously, this pump circuit can be expanded by means 8 for removing impurities, in particular the impurities removed from the surface.

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.It is particularly favorable to design the receptacle 9 for the workpiece 3 in a container-like manner and to always supply abrasive suspension 7 to the container-like receptacle in such an amount that the workpiece is always covered to the level of the partial surface of the abrasive suspension to be cleaned. A suitable combination of carrier medium and abrasive of the suspension, which is matched to the workpiece to be cleaned, makes it possible to largely avoid undesired rubbing of the workpiece surface and to remove the removed contaminants in the cleaning devices 8 in a simple manner. This means that the same abrasive suspension can be used over a longer period of time.

Claims

1. Ultrasonic cleaning method for removing impurities on parts of the surface of a workpiece by means of an ultrasound-excited cleaning agent which completely covers the surface of the workpiece to be cleaned, which is arranged on the end face of a sonotrode acted upon by an ultrasound exciter, characterized in that as cleaning agent ( 6 ) an abrasive suspension is used which is conveyed through the sonotrode ( 1 ) and that the vibrations of the ultrasound exciter are transmitted to the workpiece ( 3 ) via the sonotrode.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that the ultrasound-transmitting sonotrode ( 1 ) with its workpiece-side end face ( 2 ) is arranged at a short distance from the part surface to be cleaned ( 4 ), that the part surface to be cleaned ( 4th ) is oriented substantially perpendicular to the direction of sound transmission ( 5 ), and that the space between the sonotrode and partial surface ( 4 ) is completely filled with the abrasive suspension ( 6 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the workpiece-side end surface ( 2 ) of the sonotrode is shaped approximately as a counter surface to the partial surface to be cleaned ( 4 ).

4. Apparatus according to claim 2 or claim 3, characterized by pumping devices ( 7 ) for the constant supply of abrasive suspension and / or for suctioning off abrasive suspension from the partial surface ( 4 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the pumping devices have a peristaltic pump ( 7 ).

6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that a pump circuit for circulating the abrasive suspension is provided is.

7. The device according to claim 6, characterized in that means ( 8 ) for removing contaminants from the abrasive suspension are provided in the pump circuit.

8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that that the workpiece is arranged in a container-like receptacle is.