DE10004060A1 - Torsionsschwinger - Google Patents
TorsionsschwingerInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Torsionsschwinger, umfassend ein vorderseitiges Element und ein rückseitiges Element, die auf beiden Seiten von elektrostriktiven Elementen mit Torsionsschwingungsbetriebsart verbunden sind, wobei eine Rückkopplungs/Gegenkopplungsbetriebsart auf wenigstens eines von dem vorderseitigen Element und dem rückseitigen Element aufgeprägt wird, indem dessen Durchmesser in der Richtung fort von den elektrostriktiven Elementen verringert wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwinger, der
zur Verwendung vorzugsweise in einer Vibrations- bzw. Schwing
schneidevorrichtung, einer Verbindungsvorrichtung, einer
Ultraschallwaschvorrichtung oder dergleichen vorgesehen ist.
Herkömmliche Torsionsschwinger vom Langevin-Typ umfassend ein
vorderseitiges Element und ein rückseitiges Element, die auf
beiden Seiten von elektrostriktiven Elementen mit Torsions
schwingungsbetriebsart verbunden sind. Im damit im Zusammenhang
stehenden Stand der Technik ist ein Befestigungsbolzen an der
Mittenachse im Inneren des Schwingers vorgesehen, um die
elektrostriktiven Elemente, das vorderseitige Element und das
rückseitige Element auf beiden Seiten davon zu verbinden. An
der Mittenachse an der Endseite des vorderseitigen Elements des
Schwingers ist ein Befestigungsbolzen vorgesehen, um einen die
Schwingung übertragenden Konus mit dem vorderseitigen Element
zu verbinden. Daher muß der Schwinger eine bestimmte Länge
aufweisen, die ausreichend ist, um die Befestigungsbolzen
anzubringen.
Bei Torsionsschwingern vom Langevin-Typ ist es auch möglich,
einen Klebstoff oder dergleichen zu verwenden, ohne daß die
Befestigungsbolzen zum Verbinden der elektrostriktiven Elemente
mit dem vorderseitigen Element und dem rückseitigen Element und
zur Verbindung des vorderseitigen Elements und des Schwingungs
übertragungskonus zu verwenden. Auch im Fall einer Verbindungs
anordnung mit einem Klebstoff müssen das vorderseitige Element
und das rückseitige Element eine bestimmte Länge (Dicke) in der
axialen Richtung aufweisen, um die Verbindungsfestigkeit
sicherzustellen. Der Schwinger muß eine bestimmte Länge auf
weisen, die ausreichend ist, um die Befestigungsbolzen anzu
bringen.
Die Resonanzfrequenz (f) des Schwingers ist umgekehrt propor
tional zur Länge des Schwingers (z. B. ist die Länge eine halbe
Wellenlänge: λ/2). Als Ergebnis ist im Fall, daß die Ultra
schallgeschwindigkeit a ist, a = fλ. Wenn daher eine höhere
Resonanzfrequenz zum Auslöschen des Rauschens der Schwingung
des Schwingers vorgesehen wird oder zum Erhöhen der Schwin
gungsgeschwindigkeit, wird die Wellenlänge kleiner und somit
muß die Länge des Schwingers ebenfalls kürzer werden. Die Länge
des Schwingers muß jedoch eine gewisse Länge aufweisen, um die
Verbindungsfestigkeit bei Verwendung der oben erwähnten Befe
stigungsbolzen oder dergleichen sicherzustellen, und sie kann
somit nicht drastisch verkürzt werden, so daß eine Beschränkung
darin besteht, eine hohe Resonanzfrequenz zu erreichen.
Überdies ergibt sich auch in dem Fall, in dem die Länge des
Schwingers nicht verkürzt werden kann, eine Begrenzung in der
Zunahme der Ausgangsleistung des Schwingers.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine hohe Resonanzfrequenz zu erreichen, ohne daß die Länge
eines Torsionsschwingers kurz ist, und eine Erhöhung der
Ausgangsleistung eines Torsionsschwingers zu erzielen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist bei einem
Torsionsschwinger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schwingers
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Torsionsschwinger umfaßt somit ein
vorderseitiges Element und ein rückseitiges Element, die auf
beiden Seiten von elektrostriktiven Elementen von der Torsions
schwingungsbetriebsart verbunden sind, wobei eine Rückkopp
lungs/Gegenkopplungsbetriebsart auf wenigstens eines von dem
vorderseitigen Element und dem rückseitigen Element ausgeübt
wird, indem dessen Durchmesser in der Richtung fort von den
elektrostriktiven Elementen verringert wird.
Die Erfindung wird im folgenden weiter aus der untenstehend
gegebenen detaillierten Beschreibung und aus den begleitenden
Zeichnungen ersichtlich, die jedoch nicht die Erfindung ein
schränken sollen, sondern lediglich zu deren Erläuterung und
Verständnis dienen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das die Ultraschall-
Schwingungsschneidevorrichtung zeigt;
Fig. 2A und 2B schematische Diagramme, die das Ultraschall
schwingelement zeigen;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm, das einen Torsionsschwin
ger zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Durch
messerverhältnis und dem Resonanzfrequenzverhältnis
in der Rückkopplungs- bzw. Gegenkopplungsbetriebsart
zeigt; und
Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Durch
messerverhältnis und dem Ausgangsleistungsverhältnis
in der Rückkopplungsbetriebsart zeigt.
Es wird im folgenden ein erstes Ausführungsbeispiel einer er
findungsgemäßen Ultraschall-Schwingungsschneidevorrichtung an
hand von Fig. 1 bis 7B beschrieben. Die Ultraschall-Schwin
gungsschneidevorrichtung ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10
bezeichnet und es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, handelt es sich bei der Ultraschall-
Schwingungsschneidevorrichtung 10 um eine Fräsmaschine vom
Analogtyp, bei der ein Tisch 12 von einer Säule 11 sowie von
einer Schneidgerätbasis 13 getragen wird, die so gehaltert ist,
daß die Schneidgerätbasis 13 ein Ultraschallschwingelement 14
vom Torsionsschwingungstyp bzw. mit einer Torsionsschwingungs
betriebsart (das von einem später beschriebenen Torsionsschwin
ger 21 angetrieben wird) ist, wobei ein Schneidgerät bzw.
Fräsmesser 15 abnehmbar am Spitzenteil bzw. vorderen Endteil
des Ultraschallschwingelements 14 angebracht ist. Mit dem
Bezugszeichen 1 ist ein aus Metall, Harz, Kautschuk oder
dergleichen hergestelltes Werkstück bezeichnet.
Bei der Ultraschall-Schwingungsschneidevorrichtung 10 wird ein
Mittel zum Aufbringen einer Schneidebewegung dienendes Mittel
zum Bewegen des Schneidgeräts bzw. Fräsmessers 15 zum Schneiden
des Werkstücks 1 lediglich durch Schwingung des Ultraschall
schwingelements 14 zur Verfügung gestellt. Daher wird bei der
Ultraschall-Schwingungsschneidevorrichtung 10 keine Hauptachse
zum Drehen des Fräsmessers 15 mit hoher Geschwindigkeit
(Schnittgeschwindigkeit v) für die Schneidebewegung benötigt,
was bei einer herkömmlichen Fräsmaschine als Mittel zum Auf
bringen der Schneidebewegung notwendig war.
Überdies umfaßt bei der Ultraschall-Schwingungsschneidevor
richtung 10 das Mittel für die Zuführbewegung zum Bewegen des
Fräsmessers 15 zum neuen Schneidebereich des Werkstücks 1 einen
Motor 16 zum Antreiben der X-Achse des Tischs 12, einen Motor
17 zum Antreiben Z-Achse des Tischs 12, einen Motor 18 zum An
treiben der Y-Achse der Schneidgerätbasis 13 und einen Motor 19
zum Antreiben der θ-Achse (Drehwinkel) des Fräsmessers 15. Mit
dem Bezugszeichen 20 ist ein NC-Bedienungspult bezeichnet.
Daher kann mittels der Ultraschall-Schwingungsschneidevor
richtung 10 ein Schneidevorgang bewerkstelligt werden, indem
das Werkstück 1 durch die Schneidebewegung, die durch Schwin
gung des Ultraschallschwingelements 14 durch den Antrieb des
später beschriebenen Torsionsschwingers 21 erzeugt wird, wobei
das Fräsmesser 15 mit dem Werkstück 1 in Kontakt tritt, sowie
ferner durch eine einfache Zuführbewegung des Fräsmessers 15
durch das Zuführbewegungsmittel der Motoren 16 bis 19 geschnit
ten wird, wobei lediglich die relative Positionsbeziehung in
bezug auf das Werkstück 1 zu betrachten ist, um eine bestimmte
Bearbeitungsgestalt für das Werkstück 1 vorzusehen.
Da die Ultraschall-Schwingungsschneidevorrichtung 10 keine
Hauptdrehachse benötigt, die bei einer herkömmlichen Fräsma
schine erforderlich war, kann des weiteren eine einfache
Konfiguration dadurch erzielt werden, daß das Ultraschall
schwingelement 14 am vorderen Ende eines frei tragenden Arms
eines Roboters vom Skalartyp vorgesehen wird.
Es wird als nächstes das Ultraschallschwingelement 14 anhand
von Fig. 2A und 2B beschrieben.
Wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, ist beim Ultraschallschwing
element 14 ein Arm 23 mit der Vorderseite eines Torsionsschwin
gers 21 über einen Schwingungsübertragungskonus 22 verbunden,
ggf. auch verklebt oder verschweißt, wobei das oben erwähnte
Fräsmesser 15 am Schneidgerätmontageteil der vorderen Außen
umfangsseite des Arms 23 abnehmbar angebracht ist. Der Tor
sionsschwinger 21 und der Konus 22 sind mittels eines Befesti
gungsbolzens 24 verbunden, der an der Mittenachse vorgesehen
ist, und der Konus 22 und der Arm 23 sind mittels eines an der
Mittenachse vorgesehenen Befestigungsbolzens 25 verbunden. Das
Ultraschallschwingelement 14 erzeugt eine Resonanzschwingung
mit einer Amplitudenverteilung der Torsionsschwingung durch den
Antrieb des Torsionsschwingers 21, wie sie in Fig. 2A gezeigt
ist, wobei das Fräsmesser 15 an einer Position entsprechend
einer Schwingungsschleife vorgesehen ist, so daß es ausreichend
in Schwingung versetzt wird, um einen Schwingschneidevorgang
auszuführen.
Das Ultraschallschwingelement 14 umfaßt einen Flansch 22A an
einem Teil entsprechend einem Schwingungsknoten des Konus 22,
wobei der Flansch 22A mittels eines Befestigungsbolzens 26
durch eine Montagespann- bzw. Koordinatenvorrichtung 27 an der
Schneidgerätbasis 13 gehalten ist. Demgemäß wird eine nachtei
lige Wirkung vermieden, die sonst durch die Schwingeigenschaf
ten des Ultraschallschwingelements 14 durch die Anbringung und
das Halten des Ultraschallschwingelements 14 an der Schneidge
rätbasis 13 herbeigeführt würde.
Ein Halteelement 28 zum Halten des Arms 23 wird mittels des
Konus 22 gehaltert, um eine hohe Steifigkeit des Arms 23 im
Ultraschallschwingelement 14 zu erzielen. Das Halteelement 28
besteht aus hochsteifem bzw. hochfestem Material wie gehärtetem
Stahl. Der Basisendmontageteil 28A des Halteelements 28 ist
mittels eines Bolzens 29A am oben erwähnten Flansch 22A be
festigt, der sich an der Schwingungsknotenfläche des Konus 22
befindet. Der vordere Endmontageteil 28B des Halteelements 28
ist mittels eines Bolzens 29B an der vorderen Endfläche des
Arms 23 auf der Mittenachse gehalten, die der feststehende bzw.
unbewegliche Punkt der Schwingung ist.
Es wird nun der Torsionsschwinger 21 unter Bezugnahme auf Fig.
3 bis 5 beschrieben.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der oben erwähnte Torsions
schwinger 21 ein mittels eines Bolzens befestigter Torsions
schwinger vom Langevin-Typ mit einer Torsionsschwingungsbe
triebsart vom Scheibentyp, bei dem sich ein vorderseitiges
Element 33 und ein rückseitiges Element 34 auf beiden Seiten
von elektrostriktiven Elementen 31, 32 befinden, wobei sich
eine Elektrodenplatte 35 zwischen den elektrostriktiven Elemen
ten 31, 32 befindet und jeweils Elektrodenplatten 36, 37
außerhalb der elektrostriktiven Elemente 31, 32 angeordnet
sind, so daß sämtliche Elemente mittels eines an den Mitten
achsen vorgesehenen Befestigungsbolzens 38 verbunden sind. Die
elektrostriktiven Elemente 31, 32 sind so angeordnet, daß sie
dieselbe Polarität in bezug auf die Elektrodenplatte 35 auf
weisen.
Der Torsionsschwinger 21 wird durch Schrumpfen der Durchmesser
des vorderseitigen Elements 33 und des rückseitigen Elements 34
in der von den elektrostriktiven Elementen 31, 32 fort weisen
den Richtung mit einer Rückkopplungs- bzw. Gegenkopplungs
betriebsart verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt
es sich bei dem vorderseitigen Element 33 und dem rückseitigen
Element 34 um Stufensäulen, deren Durchmesser sich am Teil mit
dem großen Durchmesser (∅D) und am Teil mit dem kleinen Durch
messer (∅nD), wobei das Durchmesserverhältnis n < 1 ist (und
auf dieses im folgenden als n Bezug genommen wird) allmählich
und diskontinuierlich ändert und der Stufenteil mit einem
Radius R (R = D(1 - n)/2) versehen ist. Überdies hat der Tor
sionsschwinger 21 dieses Ausführungsbeispiels am breiten Teil
(∅D) eine Länge mL (wobei das axiale Längenverhältnis m = Teil
mit großem Durchmesser/Achsenlänge ist und im folgenden auf das
axiale Längenverhältnis als m Bezug genommen wird) in bezug auf
die Gesamtlänge L, wobei beide Seiten der elektrostriktiven
Elemente 31, 32 symmetrisch eben in bezug auf die Richtung nach
rechts und links sind.
Bei dem Torsionsschwinger 21 kann eine hohe Resonanzfrequenz
des Torsionsschwingers 21 erreicht werden, wobei eine konstante
Länge L des Torsionsschwingers 21 sichergestellt ist. Das
heißt, Fig. 4 zeigt das Torsionsresonanzfrequenzverhältnis
(f/f0, wobei f0 die Resonanzfrequenz ist, wenn n = 1) des Tor
sionsschwingers 21 in bezug auf das Durchmesserverhältnis n in
der Rückkopplungsbetriebsart, wenn das axiale Längenverhältnis
m = 0,5 ist. Gemäß Fig. 4 ist festzustellen, daß das Resonanz
frequenzverhältnis größer als 1 sein kann, d. h. es kann eine
hohe Frequenz dadurch erreicht werden, daß in der Rückkopp
lungsbetriebsart des Torsionsschwingers 21 ein kleines Durch
messerverhältnis n vorgesehen wird. In dem Fall, daß die
Gesamtlänge des Torsionsschwingers 21 L = 80 mm ist und der
Durchmesser am Teil mit großem Durchmesser D = 50 mm ist, wobei
das axiale Längenverhältnis m = 0,5 und das Durchmesserverhält
nis n = 0,7 sind, kann beispielsweise die Resonanzfrequenz 27
kHz sein und ist höher als im Fall einer gerade verlaufenden
Gestalt mit 20 kHz.
Bei dem Torsionsschwinger 21 kann überdies die Ausgangsleistung
des Torsionsschwingers 21 erhöht werden, wobei eine konstante
Länge L des Torsionsschwingers 21 sichergestellt ist. Das
heißt, Fig. 5 zeigt das Ausgangsleistungsverhältnis (w/w0,
wobei w0 die Ausgangsleistung ist, wenn n = 1) des Torsions
schwingers 21 in bezug auf das Durchmesserverhältnis n in der
Rückkopplungsbetriebsart, wenn das axiale Längenverhältnis m =
0,5 ist. Gemäß Fig. 5 ist festzustellen, daß das Ausgangslei
stungsverhältnis größer als 1 sein kann, das heißt, es kann
dadurch vergrößert werden, daß ein kleines Durchmesserverhält
nis n kleiner als 1 in der Rückkopplungsbetriebsart des Tor
sionsschwingers 21 vorgesehen wird. In dem Fall, daß die Ge
samtlänge des Torsionsschwingers 21 L = 80 mm und der Durch
messer an dem Teil mit großem Durchmesser D = 50 mm ist, wobei
das axiale Längenverhältnis m = 0,5 und das Durchmesserverhält
nis n = 0,7 sind, kann beispielsweise die Ausgangsleistung um
35% in bezug auf den Fall mit einer geradlinigen Gestalt ver
größert werden.
Bei dem Torsionsschwinger 21 sind die elektrostriktiven Ele
mente 31, 32, das vorderseitige Element 33, das rückseitige
Element 34 oder dergleichen nicht notwendigerweise mittels des
Befestigungsbolzens 38 verbunden, sondern können auch durch
einen Eindrückstift, Klebstoff oder dergleichen verbunden sein.
Überdies kann die auf den Torsionsschwinger 21 aufgeprägte
Rückkopplungsbetriebsart bei asymmetrisch vorgesehenem vor
derseitigem Element 33 und rückseitigem Element 34 erreicht
werden oder kann lediglich bei einem von dem vorderseitigen
Element 33 oder dem rückseitigen Element 34 vorgesehen sein.
Des weiteren wird der Durchmesser nicht notwendigerweise
allmählich und diskontinuierlich in zwei oder mehr Stufen
geändert, sondern kann auch eine lineare Gestalt, beispiels
weise eine sich verjüngende Gestalt, haben oder sich in der
Gestalt bzw. Form fortlaufend ändern, wie dies bei einer
gekrümmten Form ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die folgenden Wirkungen
erzielt werden, die nun für die Ultraschall-Schwingungsschnei
devorrichtung 10 angegeben werden.
- 1. Die Schneidebewegung des Fräsmessers 15 wird lediglich durch die Schwingung des Schwingelements 14 erzeugt. Daher hängt die Schnittbewegung des Fräsmessers 15 nicht notwendiger weise von der Drehbewegung oder der linearen Bewegung (Schnitt geschwindigkeit v) des Werkstücks 1 (oder des Fräsmessers 15) ab und somit kann die Schneidevorrichtung 10 einfacher und kleiner ausgeführt werden.
- 2. Da eine Begleitung der Drehbewegung oder der linearen Bewegung (Schnittgeschwindigkeit v) des Werkstücks 1 (oder des Fräsmessers 15) für die Schneidebewegung des Fräsmessers 15 nicht erforderlich ist, ist eine einfache Zuführbewegung des Fräsmessers 15 lediglich unter Berücksichtigung der relativen Positionsbeziehung in bezug auf das Werkstück 1 ausreichend, um dem Werkstück 1 eine konstante Bearbeitungsgestalt zu geben, und somit kann eine komplizierte Bearbeitungsgestalt leicht bewältigt werden.
- 3. Da die Schneidebewegung des Fräsmessers 15 durch die Ultra schallschwingung erzeugt wird, kann der Schnittwiderstand auf grund der extremen Verringerung des Spanableitwiderstandes merklich verringert werden, indem das Fräsmesser 15 durch die Trägheitsschneidefunktion vom Werkstück 1 getrennt wird, die sich durch die Verlagerung der zwischen dem Fräsmesser 15 und dem Werkstück 1 erzeugten Schwingung in der Plus-Richtung und anschließend in der Minus-Richtung ergibt. Die Verlagerung in der Plus-Richtung bedeutet, daß sich das Fräsmesser zum Werk stück hin bewegt, um das Werkstück zu schneiden. Die Verlage rung in der Minus-Richtung bedeutet, das Gegenteil zur Ver lagerung in der Plus-Richtung, das heißt, das Fräsmesser wird vom Werkstück fort bewegt. Aufgrund der bemerkenswerten Ver ringerung des Schnittwiderstandes können ein im Feinbereich ablaufender Bearbeitungsvorgang, mit dem ein Werkstück 1 mit kleiner Abmessung oder geringer Festigkeit ohne Deformation bearbeitet werden kann, ein komplizierter Bearbeitungsvorgang, bei dem eine Bearbeitung entsprechend der Zuführung des Fräs messers 15 sogar in dem Fall ausgeführt werden kann, daß die Schneidevorrichtung 10 geringe Festigkeit hat, ein Bearbei tungsvorgang für ein Material, das schwierig zu schneiden ist, hohe Viskosität oder Härte hat, ein Bearbeitungsvorgang, bei dem der Temperaturanstieg des Werkstücks 1 verzögert oder verhindert wird, ein Bearbeitungsvorgang ohne das Erfordernis von Schneidflüssigkeit oder dergleichen ausgeführt werden.
- 4. Da der Schwinger 21 eine Torsionsschwingung erzeugt, kann der Schwingungsübertragungsgrad des Schwingsystems ausgehend vom Schwinger 21 des Schwingelements 14 zum Fräsmesser 15 verbessert werden und somit kann eine große Schwingungsenergie für das Fräsmesser 15 zusammen mit einem verbesserten Wirkungs grad des Schneidvorgangs zur Verfügung gestellt werden. Das heißt, bei dem Schwingelement 14 mit Torsionsschwingung ist die Schwingung am Schwingungsknoten an der Oberfläche Null und somit kann durch Haltern der Fläche des Schwingungsknotens die Schwingung mit hohem Wirkungsgrad auf das Fräsmesser 15 über tragen werden, ohne daß eine nachteilige Auswirkung auf die Übertragung der Schwingung bewirkt wird.
Es werden im folgenden die Wirkungen des Ultraschallschwing
elements 14 beschrieben.
- 1. Eine hohe Steifigkeit des Arms 23 kann dadurch erzielt werden, daß der Arm 23 unter Verwendung des Halteelements 28 gehalten wird, das von dem am Torsionsschwinger 21 befestigten Schwingungsübertragungskonus 22 gehaltert wird. Das Halte element 28 ist an der Schwingungsknotenfläche am Konus 22 befestigt. Da es sich bei der Knotenfläche um einen ortsfesten Punkt (Schwingung Null) der Fläche des Konus 22 aufgrund der Torsionsschwingung handelt, wird keine nachteilige Wirkung auf die Schwingungseigenschaften des Schwingelements 14 ausgeübt, so daß der Schwingungsübertragungswirkungsgrad nicht ver schlechtert oder zunichte gemacht wird. Überdies wird das Halteelement 28 an der Mittenachse an der vorderen Endfläche des Arms 23 gehalten. Da die Mittenachse ein ortsfester Punkt (Schwingung Null) aufgrund der Torsionsschwingung ist, wird keine nachteilige Wirkung auf die Schwingungseigenschaften des Schwingelements 14 ausgeübt, so daß der Schwingungsübertra gungswirkungsgrad nicht verschlechtert bzw. zunichte gemacht wird. Daher kann eine hohe Steifigkeit bzw. Festigkeit des Arms 23 erzielt werden, ohne daß eine nachteilige Wirkung auf die Schwingungseigenschaften des Schwingelements 14 ausgeübt wird. Demgemäß kann eine durch die auf das am vorderen Endteil des Arms 23 vorgesehene Fräsmesser 15 ausgeübte externe Kraft (Last) bewirkte Durchbiegung verhindert bzw. verringert werden, so daß die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden kann.
Es werden nun die Wirkungen des Torsionsschwingers 21 beschrie
ben.
- 1. Wenn der Durchmesser wenigstens eines von dem vorderseiti gen Element 33 und dem rückseitigen Element 34 in der Richtung verringert wird, die von den elektrostriktiven Elementen 31, 32 fort weist, kann die Resonanzfrequenz des Torsionsschwingers 21 in bezug auf das vorderseitige Element 33 und das rückseitige Element 34 mit geradliniger Form höher sein und es kann eine gewisse Länge des Schwingelements 21 sichergestellt werden. Demgemäß kann die Resonanzfrequenz des Schwingers 21 von der hörbaren bzw. Tonfrequenz fort gelegt werden, um das Rauschen auszuschalten, oder die Schwingungsfrequenz bzw. -geschwindig keit kann erhöht werden, um die Stoßkraft (Bearbeitungskraft) zu vergrößern, die auf der Schwingung beruht.
- 2. Wenn bei dem Torsionsschwinger 21 der Durchmesser wenig stens eines von dem vorderseitigen Element 33 und dem rücksei tigen Element 34 in der Richtung fort von den elektrostriktiven Elementen 31, 32 geschrumpft wird, kann die Ausgangsleistung des Schwingers 21 in bezug auf das vorderseitige Element 33 und das rückseitige Element 34 mit gerader Form vergrößert werden, wobei eine gewisse Länge des Schwingers 21 sichergestellt ist.
Wie oben stehend erläutert wurde, sind Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben worden. Die speziellen Konfigurationen
der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die Ausführungsbei
spiele beschränkt, sondern es sind auch diejenigen mit einer
Abwandlung der Konstruktion im Bereich der vorliegenden Erfin
dung mit enthalten.
Wie oben stehend erwähnt wurde, besteht ein Ziel gemäß der
vorliegenden Erfindung darin, eine hohe Resonanzfrequenz ohne
kurze Länge eines Torsionsschwingers und eine Zunahme der Aus
gangsleistung eines Torsionsschwingers zu erzielen.
Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen: Sie liefert
einen Torsionsschwinger, umfassend ein vorderseitiges Element
und ein rückseitiges Element, die auf beiden Seiten von elek
trostriktiven Elementen mit Torsionsschwingungsbetriebsart
verbunden sind, wobei eine Rückkopplungs/Gegenkopplungsbe
triebsart auf wenigstens eines von dem vorderseitigen Element
und dem rückseitigen Element aufgeprägt wird, indem dessen
Durchmesser in der Richtung fort von den elektrostriktiven
Elementen verringert wird.
Obwohl die Erfindung in bezug auf mehrere exemplarische Aus
führungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben worden ist,
ist es für Fachleute selbstverständlich, daß das Vorstehende
und verschiedene weitere Änderungen, Fortlassungen und Zusätze
an der vorliegenden Erfindung ohne Verlassen von deren Umfang
ausgeführt werden können. Daher sollte die vorliegende Erfin
dung nicht beschränkt auf das oben dargelegte spezielle Aus
führungsbeispiel verstanden werden, sondern es sollte dahinge
hend verstanden werden, daß es sämtliche möglichen Ausführungs
beispiele umfaßt, die in einem Umfang verkörpert sind, der in
den Ansprüchen eingeschlossen ist und in Äquivalenten in bezug
auf die in den beigefügten Ansprüche dargelegten Merkmale ver
körpert ist.
Claims (3)
1. Torsionsschwinger (21), umfassend ein vorderseitiges
Element (33) und ein rückseitiges Element (34), die auf beiden
Seiten von elektrostriktiven Elementen (31, 32) mit Torsions
schwingungsbetriebsart verbunden sind, wobei auf wenigstens
eines von dem vorderseitigen Element und dem rückseitigen Ele
ment eine Rückkopplungs/Gegenkopplungsbetriebsart aufgeprägt
wird, indem der Durchmesser in der Richtung fort von den elek
trostriktiven Elementen verringert wird.
2. Ultraschallschwingelement, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Arm (23) gekuppelt mit dem Torsions
schwinger (21) nach Anspruch 1 vorgesehen ist.
3. Ultraschallschwingelement nach Anspruch 2, umfassend
einen Schneidmessermontageteil, der am Arm (23) vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11024189A JP2000218403A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | ねじり振動子 |
Publications (1)
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Family
ID=12131391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000104060 Withdrawn DE10004060A1 (de) | 1999-02-01 | 2000-01-31 | Torsionsschwinger |
Country Status (2)
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Publication number | Publication date |
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