DE10004060A1 - Torsionsschwinger - Google Patents

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.