EP0152144A2 - Vorrichtung für ein Vibrationsgerät, das mittels eines Einphasensynchronmotors angetrieben wird - Google Patents

Vorrichtung für ein Vibrationsgerät, das mittels eines Einphasensynchronmotors angetrieben wird Download PDF

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EP0152144A2
EP0152144A2 EP85200139A EP85200139A EP0152144A2 EP 0152144 A2 EP0152144 A2 EP 0152144A2 EP 85200139 A EP85200139 A EP 85200139A EP 85200139 A EP85200139 A EP 85200139A EP 0152144 A2 EP0152144 A2 EP 0152144A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cam
angle
lever
stator
pressure roller
Prior art date
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EP85200139A
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English (en)
French (fr)
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EP0152144A3 (en
EP0152144B1 (de
Inventor
Gerhard Diefenbach
Hugo Dr. Schemmann
Romuald Leander Bukoschek
Frans Ir. V. Beukering
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication of EP0152144A2 publication Critical patent/EP0152144A2/de
Publication of EP0152144A3 publication Critical patent/EP0152144A3/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26B—HAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B26B19/00—Clippers or shavers operating with a plurality of cutting edges, e.g. hair clippers, dry shavers
    • B26B19/28—Drive layout for hair clippers or dry shavers, e.g. providing for electromotive drive
    • B26B19/282—Motors without a rotating central drive shaft, e.g. linear motors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18288—Cam and lever

Definitions

  • the invention relates to a vibration device, in particular a small household appliance, such as a dry shaver, which is driven by means of a single-phase synchronous motor, the shaft of which carries at least one cam, on which spring pressure means act.
  • a vibration device in particular a small household appliance, such as a dry shaver, which is driven by means of a single-phase synchronous motor, the shaft of which carries at least one cam, on which spring pressure means act.
  • EP-OS 45 107 It is also known from EP-OS 45 107 (description of FIG. 4) to use springs in this arrangement in order to design and coordinate an oscillating system consisting of the knife and the springs.
  • these springs are not used to rotate the rotor from a parallel position and thus do not constitute a start-up aid in the case of high friction loads.
  • Claim 1 of this EP-OS specifically requires that the knife be in one of the maximum deflected positions when the rotor is parallel. In these positions, the springs cannot exert a twisting moment on the rotor because the line of action of the spring force runs through the contact point of the cam and roller and through the rotor axis.
  • the springs are not primarily used to maintain contact between the grooves and the roller. Rather, contact is maintained by clamping two cams between two rollers.
  • a drive system is also known from FIG. 5 of EP-OS 45 107, a cam driving a vibrating lever.
  • FIG. 5 of EP-OS 45 107 a cam driving a vibrating lever.
  • a pressure roller is provided on a lever which is mounted on a pivot bearing and which sets a vibrating part to be driven in vibration, which scans the contour of the cam, and that a pressure spring against the lever with the pressure roller acts, which presses the pressure roller in the direction of the cam.
  • a pressure roller is mounted on a first lever arm of an at least double-armed lever that can be pivoted between the arms about a pivot bearing, that a second lever arm enclosing an angle £ with the first lever arm sets a vibrating part to be driven in vibration and that a pressure spring acts against the lever arm with the pressure roller and presses the pressure roller in the direction of the cam.
  • Such a transmission device is easy to create and reliable.
  • the connecting line of the pressure roller axis and pivot bearing and the center line of the second lever arm enclose an angle E of approx. 140 0 with each other, the break point coinciding with the center of the pivot bearing, and that the direction of action of the pressure spring runs through the shaft of the single-phase synchronous motor when the lever is in the center, which then simultaneously perpendicular to the connecting line of the pivot axis and Roller axis stands.
  • this construction leads to a flat, narrow and not too long device.
  • the device is simple and therefore economical to manufacture.
  • the pressure spring rotates the rotor in the de-energized motor state from the parallel position, in which the rotor field and stator field are parallel, in the positive direction of rotation, that is to say clockwise.
  • the oscillation frequency of the knife is twice as high as the rotation frequency of the motor.
  • the cam has a 180 ° symmetry, and the vibration amplitude depends on half the difference in the length of the longer cam axis and the shorter cam axis.
  • the angle beta between the axis of magnetization of the rotor and the longer cam centerline about 40 to 70 0, preferably 60 °. This leads to a smooth run and roughly the same running noise in both directions of rotation. The device starts up reliably.
  • Another advantage is that the pressure spring supports start-up with higher friction values, because the adhesive torque and spring torque work together in the same direction in parallel. The device starts reliably.
  • the spring line of action is approximately perpendicular to the connecting line of the contact roller axis and pivot bearing when the lever is in the middle position.
  • a contact roller 13 presses against the cam 7 and is mounted in a double-armed lever 15 in a roller bearing 19.
  • the double-armed lever 15 has two lever arms 16 and 17 which between a common pivot bearing 18 rule's two lever arms 16 and 17 are pivotable.
  • the pressure roller 13 is mounted in the lever arm 16 by means of a roller axis 19.
  • the lever arms 16 and 17 are rigidly connected to one another, and the center line 37 and the connecting line 36 between the roller bearing 19 and the pivot bearing 18 form an angle ⁇ of approximately 140 ° with one another.
  • a pressure spring 21 presses against the lever arm 16, the pretensioning of which can be adjusted with the aid of an adjusting screw 23.
  • the center line 35 of the pressure spring 21 runs through the motor shaft 5 when the lever 15 is in the center position and perpendicular to the connecting line 36 of the pivot bearing 18 and the roller axis 19.
  • the angle ⁇ between the center lines 35 and 37 is approximately 50 °.
  • the lever arm 17 is provided with a driver 25, which is encompassed by grippers 27 of a lower knife 8.
  • the lower knife 8 is displaceable in the direction of a double arrow 33 with the aid of indicated bearings 31.
  • the pressure roller 13 is pressed with its surface 32 against the surface 9 of the cam 7.
  • the pressing force is dimensioned such that on the one hand the pressing roller 13 cannot lift off the cam 7 at any time, but on the other hand the pressing force does not become so great that the rotating movement of the rotor is impaired.
  • the rotational coordinate of the rotor 4 is indicated by an angle 0. This should be zero if no torque is exerted on the rotor 4 by the stator field.
  • the line 38 is then also pivoted in the positive direction of rotation.
  • a magnetic reluctance torque acts on the rotor 4 even in the case of de-energized stator coils, hereinafter referred to as the adhesive torque.
  • the asymmetry angle ⁇ is dependent on the configuration of the pole arcs and the air gap 39 between the stator 40 and rotor 4 and on the geometric and magnetic rotor data and is ultimately also influenced by the other stator conditions; it should be larger than about 50 , but can also be considerably larger, up to 45 °. A value of around 22 ° is preferably selected. The angle could only be small or even zero if the friction values that act on the rotor are very small or if additional mechanical, magnetic or electrical starting aids are provided.
  • the frictional torque acting on the motor shaft 5 has a minimum in such motion converters at the moment in which the movement of the knife reverses, that is to say in the maximally deflected state of the lower knife 8, regardless of whether the deflection is positive or negative.
  • the cam longitudinal axis 41 falls at the moment of reversal of movement, as can be seen from the slight pivoting movement of the spring action line when the lever 15 is pivoted from the central position, together with the spring action line 35 or is perpendicular to it. In these positions, however, the torque exerted by the pressure spring 21 on the cam 7 is zero.
  • a stand has proven to be particularly favorable in which the lower knife 8 has just passed the end position and thus the minimum friction, but the friction is still small when the rotor comes to the parallel stand rotating in the positive direction.
  • the adhesive torque and the spring torque then turn the rotor out of the parallel position in a positive direction.
  • the lower knife position x is sinusoidal dependent on the double cam angle 2 ⁇ , namely From the zero position shown in FIG. 1, the lower knife moves to the right when the rotor 4 is rotating in the positive direction.
  • the angle ⁇ must lie between the following limits The angle ⁇ should preferably be as small as possible within these limits. If the adhesive torque is sufficient for starting with low friction values, then should be.
  • Fig. 2 shows a one-armed lever drive for a vibration device with a contact roller scanning a cam.
  • a synchronous motor 103 with its permanently magnetic rotor 104 is fastened to an assembly part 101 of a dry shaving apparatus.
  • a cam 107 is arranged on the drive shaft 105, which has a contour 109 such that the lower knife 108 of the vibrating device experiences a sinusoidal deflection depending on the angle of rotation of the cam 107 when the cam 107 rotates.
  • the longer center line of the cam 107 is designated 141.
  • a contact roller 113 presses against the cam 107 and is mounted in a single-arm lever 115 in a roller bearing 119.
  • the one-armed lever 115 can be pivoted about a pivot bearing 118.
  • the connecting line C between the roller bearing 119 and the drive shaft 105 forms an angle o of 50 ° with the lever center line 137 in the middle position of the lever.
  • a pressure spring 121 presses against the lever 115, the pretension of which can be adjusted with the aid of an adjusting screw 123.
  • the center line 135 of the pressure spring 121 runs perpendicular to the center line 137 of the lever 115 when the lever 115 is in the center position.
  • a driver 125 of the lever 115 is surrounded by grippers 127 of the lower knife 108.
  • the lower knife 108 can be displaced in the direction of a double arrow 133 with the aid of indicated bearings 131.
  • the pressure roller 113 is pressed with its surface 132 against the surface 109 of the cam 107.
  • the pressing force is such that, on the one hand, the pressure roller 113 cannot lift off the cam 107 at any time, but on the other hand the The pressing force does not become so great that the orbital movement of the rotor 104 is impaired.
  • the rotational coordinate of the rotor 105 is indicated by an angle 0. This should be zero if no torque is exerted on the rotor 104 by the stator field.
  • a magnetic reluctance torque acts on the rotor 104 even when the stator coils are de-energized.
  • the asymmetry angle ⁇ is again dependent on the configuration of the pole arcs and the air gap 139 between the stator 140 and the rotor 104; 1, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, it should be greater than approximately 50 , although variations according to the parameters of the angle ⁇ according to FIG. 1 are possible.
  • the frictional torque acting on the motor shaft 105 also has this. Fall a minimum at the moment when the movement of the knife reverses, that is, in the maximally deflected state of the lower knife 108, regardless of whether the deflection is positive or negative.
  • the spring action line 135 is perpendicular to the lever center line 137, except for slight pivoting movements of the spring action line when the lever 115 is pivoted from the center position.
  • a cam stand has proven to be particularly favorable, in which the lower knife 108 has just passed the end position and thus the friction minimum, but the friction is still small when the rotor comes to the parallel stand rotating in the positive direction. In the parallel connection, the adhesive torque and the spring torque then turn the rotor out of the parallel position in a positive direction.
  • cam contours are obtained which no longer have 180 ° symmetry, but whose symmetry is determined by the multiplication factor.
  • a semi-axis must then be selected analogously to the above, instead of the longitudinal axis of the cam, which is no longer defined here, the length of which is maximum and which accordingly brings the knife into extreme deflection.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für ein Vibrationsgerät, insbesondere für kleines Haushaltsgerät, wie einen Trockenrasierapparat, das mittels eines Einphasensynchronmotors (3) angetrieben wird, dessen Welle (5) wenigstens einen Nocken (7) trägt, auf den federnd Andruckmittel (21) einwirken. An einem ersten Hebelarm (16) eines wenigstens doppelarmigen, zwischen den Armen um ein Schwenklager (18) schwenkbaren Hebels ist eine Andruckrolle (13) gelagert. Der zweite Hebelarm (17) versetzt ein anzutreibendes Vibrationsteil (8) in Vibration. Erster und zweiter Hebelarm schließen miteinander einen Winkel ε ein. Eine Andruckfeder (21) drückt die Andruckrolle in Richtung auf den Nocken (7). Die Vorrichtung kann auch mit einem Hebel arbeiten.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsgerät, insbesondere ein kleines Haushaltsgerät, wie Trockenrasierapparat, das mittels eines Einphasensynchronmotors angetrieben wird, dessen Welle wenigstens einen Nocken trägt, auf den federnd Andruckmittel einwirken.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 13 007 bekannt. Gegen den Nocken werden aus entgegengesetzten Richtungen Andruckrollen gedrückt, die auf Schiebern gegeneinander und voneinander weg verschieblich sind. Diese Vorrichtung stellt hier eine zusätzliche Anlaufhilfe dar und hat mit dem eigentlichen Antrieb nichts zu tun. Mittels der federbelasteten Druckrollen wird der Nocken nach dem Entregen des Stators auch bei großen Reibungswerten den Rotor so verdrehen, daß ein Anlauf immer gewährleistet ist, oder anders ausgedrückt, daß die Hauptmagnetisierungsrichtung des Rotors aus der Hauptstatorfeldrichtung so verdreht wird, daß beide Richtungen einen Winkel miteinander einschließen. Würden beide Magnetisierungsrichtungen zusammenfallen, dann wäre ein Anlauf des Motors nicht möglich.
  • Es ist weiterhin bekannt, Vibrationsgeräte, beispielsweise Vibrationstrockenrasierer, mit Hilfe von Rotationsmotoren anzutreiben (EP-OS 45 107). Auf der Rotorwelle sind dabei zwei Nockenscheiben angeordnet, die über ein Hebelgelenksystem das Untermesser des Trockenrasierers antreiben. Dieses Hebelgelenksystem ist anfällig, weil es mit Filmgelenken zwischen den einzelnen Gelenkteilen gebildet ist oder bei der Ausbildung als Kurbeltrieb störende Geräusche verursacht.
  • Es ist weiterhin aus der EP-OS 45 107 (Beschreibung zu Fig. 4) bekannt, bei dieser Anordnung Federn einzusetzen, um ein schwingendes System, bestehend aus dem Messer und den Federn, zu gestalten und abzustimmen. Diese Federn dienen jedoch nicht der Verdrehung des Rotors aus dem Parallelstand und stellen somit keine Anlaufhilfe bei großer Reibungsbelastung dar. Im Anspruch 1 dieser EP-OS wird nämlich verlangt, daß sich das Messer bei Parallelstand des Rotors in einer der maximal ausgelenkten Positionen befindet. In diesen Positionen können die Federn kein verdrehendes Moment auf den Rotor ausüben, weil die Wirkungslinie der Federkraft durch den Kontaktpunkt von Nocken und Rolle und durch die Rotorachse läuft. Auch dienen die Federn nicht primär der Aufrechterhaltung des Kontaktes zwischen Nuten und Rolle. Der Kontakt wird vielmehr durch die Einspannung von zwei Nocken zwischen zwei Rollen aufrecht erhalten.
  • Es ist weiterhin aus Fig. 5 der EP-OS 45 107 ein Antriebssystem bekannt, wobei ein Nocken einen schwingenden Hebel antreibt. Auch hier gilt in bezug auf die Federn das zuvor Gesagte.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mittels der auf sehr stabile und geräuscharme Weise die Umdrehung eines Einphasensynchronmotors mit einer bestimmten Frequenz in eine Vibrationsbewegung eines Vibrationsteiles mit doppelter oder mehrfacher Frequenz übersetzt wird und mit der auch bei größeren Reibungsbelastungen ein Anlauf möglich ist.
  • Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem Hebel, der an einem Schwenklager gelagert ist und der ein anzutreibendes Vibrationsteil in Vibration versetzt, eine Andruckrolle vorgesehen ist, die die Kontur des Nockens abtastet, und daß gegen den Hebel mit der Andruckrolle eine Andruckfeder wirkt, die die Andruckrolle in Richtung auf den Nocken drückt.
  • Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an einem ersten Hebelarm eines wenigstens doppelarmigen, zwischen den Armen um ein Schwenklager schwenkbaren Hebels eine Andruckrolle gelagert ist, daß ein zweiter, einen Winkel £ mit dem ersten Hebelarm einschließender Hebelarm ein anzutreibendes Vibrationsteil in Vibration versetzt und daß gegen den Hebelarm mit der Andruckrolle eine Andruckfeder wirkt, die die Andruckrolle in Richtung auf den Nocken drückt.
  • Die Übersetzung der Rotationsbewegung in eine Vibrationsbewegung bei gleichzeitiger geradzahliger Frequenzvervielfachung erfolgt lediglich mit Hilfe eines um eine mittige Lagerung schwingenden Hebels, der mit einer am Hebelarm gelagerten Rolle die Kontur des umlaufenden Nockens abfährt und das Vibrationsteil betätigt, auf das gegebenenfalls der zweite Hebelarm einwirken kann.
  • Eine solche Übertragungsvorrichtung ist einfach erstellbar und betriebssicher.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verbindungslinie von Andruckrollenachse und Schwenklager und die Mittellinie des zweiten Hebelarmes einen Winkel E von ca. 1400 miteinander einschließen, wobei der Knickpunkt mit dem Zentrum des Schwenklagers zusammenfällt, und daß die wirkungsrichtung der Andruckfeder bei Mittenstellung des Hebels durch die Welle des Einphasensynchronmotors hindurch verläuft, wobei diese dann gleichzeitig senkrecht auf der Verbindungslinie von Schwenkachse und Rollenachse steht. Anordnungsmäßig führt dieser Aufbau zu einem flachen, schmalen und nicht zu langen Gerät. Das Gerät ist einfach und damit wirtschaftlich herstellbar.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Andruckfeder den Rotor im entregten Motorzustand aus der Parallelstandsstellung, in der Rotorfeld und Statorfeld parallel sind, in positiver Drehrichtung, also im Uhrzeigersinn, verdreht. Im Falle der Frequenzverdoppelung ist die Schwingfrequenz des Messers doppelt so groß wie die Umdrehungsfrequenz des Motors. Der Nocken weist hierbei eine 180° Symmetrie auf, und die Schwingamplitude hängt ab von der halben Differenz der Länge der längeren Nockenachse und der kürzeren Nockenachse. Es ist nun vorgesehen, daß der Winkel ß zwischen der Magnetisierungsachse des Rotors und der längeren Nockenmittellinie etwa 40 bis 700, vorzugsweise 60°, beträgt. Dies führt zu einem ruhigen Lauf und etwa gleichen Laufgeräuschen in beiden Drehrichtungen. Das Gerät läuft zuverlässig an.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Andruckfeder den Anlauf bei größeren Reibungswerten unterstützt, weil Klebemoment und Federmoment also im Parallelstand in gleicher Richtung zusammenwirken. Das Gerät läuft damit zuverlässig an.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federwirklinie bei Mittelstellung des Hebels annähernd senkrecht auf der Verbindungslinie von Kontaktrollenachse und Schwenklager steht. Beim Schwingen wird bei diesem Aufbau die Feder nach beiden Seiten gleich gekrümmt, und die Belastung ist symmetrisch. Die Federkonstante wird damit linearisiert und weniger abhängig von der Federstellung.
  • Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem doppelarmigen Hebel,
    • Fig. 2 eine Vorrichtung mit einem einarmigen Hebel.
    • Fig. 1 zeigt einen doppelarmigen Hebelantrieb für ein Vibrationsgerät mit einer einen Nocken abtastenden Kontaktrolle. An einer Montagewand 1 eines Trockenrasierapparates ist ein Synchronmotor 3 mit seinem dauermagnetischen Rotor 4 befestigt. Die Antriebswelle 5 des Synchronmotors steht senkrecht aus ihm hervor und weist nach oben aus der Zeichenebene heraus. Auf der Antriebswelle 5 ist ein Nocken 7 angeordnet, der eine derartige Kontur 9 aufweist, daß ein Untermesser 8 des Vibrationsgerätes bei Drehung des Nockens 7 eine sinusförmig vom Verdrehungswinkel des Nockens abhängige Auslenkung erfährt. Die längere Mittellinie des Nockens 7 ist mit 41 bezeichnet.
  • Gegen den Nocken 7 drückt eine Kontaktrolle 13, die in einem doppelarmigen Hebel 15 in einem Rollenlager 19 gelagert ist. Der doppelarmige Hebel 15 weist zwei Hebelarme 16 und 17 auf, die um ein gemeinsames Schwenklager 18 zwischen beiden Hebelarmen 16 und 17 verschwenkbar sind. Die Andruckrolle 13 ist mittels einer Rollenachse 19 in dem Hebelarm 16 gelagert. Die Hebelarme 16 und 17 sind starr miteinander verbunden, und die Mittellinie 37 und die Verbindungslinie 36 zwischen Rollenlager 19 und Schwenklager 18 schließen einen Winkel ε von ca. 140° miteinander ein.
  • Gegen den Hebelarm 16 drückt eine Andruckfeder 21, deren Vorspannung mit Hilfe einer Stellschraube 23 einstellbar ist. Die Mittellinie 35 der Andruckfeder 21 verläuft bei Mittenstellung des Hebels 15 durch die Motorwelle 5 hindurch und senkrecht zur Verbindungslinie 36 von Schwenklager 18 und Rollenachse 19. Der Winkel δ zwischen den Mittellinien 35 und 37 beträgt ca. 50°.
  • Der Hebelarm 17 ist mit einem Mitnehmer 25 versehen, der von Greifern 27 eines Untermessers 8 umfaßt wird. Das Untermesser 8 ist mit Hilfe von angedeuteten Lagern 31 in Richtung eines Doppelpfeiles 33 verschieblich. Die Andruckrolle 13 wird mit ihrer Oberfläche 32 gegen die Oberfläche 9 des Nockens 7 gedrückt. Die Andruckkraft ist dabei so bemessen, daß einerseits die Andruckrolle 13 zu keiner Zeit von dem Nocken 7 abheben kann, daß andererseits die Andruckkraft aber nicht so groß wird, daß die Umlaufbewegung des Rotors beeinträchtigt wird.
  • Die Drehkoordinate des Rotors 4 wird angegeben durch einen Winkel 0. Dieser soll gleich Null sein, wenn vom Statorfeld kein Moment auf den Rotors 4 ausgeübt wird. In der Zeichnung soll die 6 = 0°-Richtung gegeben sein durch die Linie 38; sie hängt ab von der Anordnung des Stators im Gerät und schließt im dargestellten Fall einen Winkel von etwa 90° mit der Mittellinie 37 des Vibrationsteils antreibenden Hebelarms 17 ein, wenn sich dieser Hebelarm und damit das Vibrationsteil in Mittelstellung befindet, wie es in der Abbildung angenommen ist. Die 9 = 0°-Richtung wird im übrigen in zweiter Näherung auch durch die Unsymmetrie der Statorbohrung beeinflußt und in positiver Drehrichtung verschoben. Abhängig von der Stator- und Rotorgeometrie kann sie um bis etwa 10 Winkelgrade von der Horizontalen abweichen. Die Linie 38 wird dann ebenfalls in positiver Drehrichtung verschwenkt.
  • Auf den Rotor 4 wirkt auch bei stromlosen Statorspulen ein magnetisches Reluktanzmoment, im folgenden Klebemoment genannt. Durch geeignete Formgebung der Polbögen des Stators läßt sich in bekannter Weise erreichen, daß das Klebemoment den Rotor in positiver Drehrichtung, also in der Zeichnung im Uhrzeigersinn, aus der Parallelstellung bei 6 = 0° (Linie 38, Statorhauptfeldrichtung) zu drehen versucht und tatsächlich verdreht bis zu einem positiven Winkel 8 = γ, also in die durch die Linie 45 angegebene Position, in der das Klebemoment gleich Null wird. Der Asymmeteriewinkel γ ist abhängig von der Ausgestaltung der Polbögen und dem Luftspalt 39 zwischen Stator 40 und Rotor 4 sowie von den geometrischen und magnetischen Rotordaten und wird schließlich auch noch von den übrigen Statorgegebenheiten beeinflußt; er sollte größer sein als etwa 50, kann aber auch wesentlich größer sein, bis zu 45°. Vorzugsweise wird ein Wert um 22° gewählt. Nur wenn die Reibungswerte, die auf den Rotor wirken sehr klein sind, oder wenn man zusätzliche mechanische, magnetische oder elektrische Starthilfen vorsieht, könnte der Winkel klein oder sogar gleich Null sein.
  • Das auf die Motorwelle 5 wirkende Reibungsmoment hat bei derartigen Bewegungsumformern ein Minimum in dem Augenblick, in dem die Bewegung des Messers umkehrt, also im maximal ausgelenkten Zustand des Untermessers 8, ganz gleich, ob die Auslenkung positiv oder negativ ist. Bei dem als Nocken-Rollen-Umformer zu betrachtenden Antrieb fällt im Augenblick der Bewegungsumkehr die Nockenlängsachse 41, sieht man von der geringen Schwenkbewegung der Federwirkungslinie beim Schwenken des Hebels 15 aus der Mittenstellung ab, mit der Federwirkungslinie 35 zusammen oder steht senkrecht dazu. In diesen Positionen ist das von der Andruckfeder 21 auf den Nocken 7 ausgeübte Drehmoment jedoch gleich Null. Für eine Anlaufunterstützung ist es also erforderlich, daß ein die Nockenposition kennzeichnender Winkel α bei Parallelstand des Rotors (6 = 0°) von diesen Stellungen abweicht, in denen das Drehmoment gleich Null ist. Diese Abweichung läßt sich durch Verdrehung des Nockens 7 auf dem Magnetrotor 4 erreichen.
  • Als besonders günstig hat sich ein Stand erwiesen, bei dem das Untermesser 8 gerade den Endstand und damit das Reibungsminimum durchlaufen hat, die Reibung aber noch klein ist, wenn der Rotor in positiver Richtung drehend in den Parallelstand kommt. Klebemoment und Federmoment drehen dann in der Parallelstellung zusammen den Rotor in positiver Richtung aus dem Parallelstand heraus. Zur Festlegung des Winkels β zwischen der Magnetisierungsrichtung a des Rotors 4 und der längeren Nockenmittellinie 41 wird davon ausgegangen, daß die Untermesserposition x sinusförmig abhängig von dem doppelten Nockenwinkel 2 α ist, nämlich
    Figure imgb0001
     Aus der in Fig. 1 gezeichneten Nullstellung heraus bewegt sich das Untermesser bei positiver Drehrichtung des Rotors 4 nach rechts. Entsprechend ist die α = 0°-Richtung, Linie b festgelegt. Sie ist gegen den Uhrzeigersinn um 450 gegenüber der Position verschoben, in der die längere Nockenmittellinie 41 in Richtung der Federwirkungslinie 35 verläuft. Zwischen der 9 = 0°-Richtung 38 und der α = 0°-Richtung b wird ein Winkel æ gebildet. Im dargestellten Fall ist dieser negativ. Für den Fall, daß die Linie 37 und 38 senkrecht aufeinander stehen, gilt die Beziehung
    Figure imgb0002
  • Anderenfalls muß der exakte Verlauf der 6 = 0°-Richtung mit berücksichtigt werden. Der Winkel æ wird dann stärker negativ. Im einzelnen muß stets auf den genauen Verlauf der Linien 38 und b geachtet werden.
  • Für eine gute Anlaufunterstützung ist es von Bedeutung, daß das Federhilfsmoment den Rotor 4 im gesamten Bereich von & = 0° bis θ = γ in positiver Richtung zu drehen versucht und damit das Klebemoment unterstützt. Hierzu muß der Winkel β zwischen den folgenden Grenzen liegen
    Figure imgb0003
    Vorzugsweise sollte der Winkel ß innerhalb dieser Grenzen so klein wie möglich sein. Reicht das Klebemoment bei kleinen Reibungswerten für den Anlauf aus, so sollte
    Figure imgb0004
    sein.
  • Die maximale Startunterstützung bei θ = 0° ergibt sich für
    Figure imgb0005
    Aus Symmetriegründen sollte ß nicht größer sein als wegen der Reibungswerte erforderlich. Bei kleinen æ -Werten und Reibungen ist vorzugsweise ein Wert anzustreben von
    Figure imgb0006
    Bei nicht zu großer Unsymmetrie gegenüber der 8 = 0°-Richtung schiebt hier die Feder in der θ = 0°-Position bereits in positiver Richtung und kann bei nicht zu großen Reibungswerten den Rotor zusammen mit dem Klebemoment aus dem Parallelstand drehen. Bei größeren æ-Werten kann β entsprechend der obigen Beziehung kleiner werden.
  • Aufgrund von Schwankungen der Reibungswerte und Toleranzen bei der Einstellung des Winkels β sollte β vorzugsweise etwa 60° betragen. In diesem Fall ist eine beträchtliche Startunterstützung vorhanden, und die Unsymmetrie gegenüber der θ = 0°-Richtung, die zu unterschiedlichen Momenten in positiver und negativer Drehrichtung und damit zu unterschiedlichen Geräusch- und Vibrationsverhältnissen führt, macht sich noch nicht zu stark bemerkbar.
  • Bei sehr großen Reibungswerten sollte β gegen den Wert
    Figure imgb0007
    anstreben. Für ein Optimum ist der exakte Reibungsverlust zu berücksichtigen.
  • Fig. 2 zeigt einen einarmigen Hebelantrieb für ein Vibrationsgerät mit einer einen Nocken abtastenden Kontaktrolle. An einem Montageteil 101 eines Trockenrasierapparates ist ein Synchronmotor 103 mit seinem dauermagnetischen Rotor 104 befestigt. Auf der Antriebswelle 105 ist ein Nocken 107 angeordnet, der eine derartige Kontur 109 aufweist, daß das Untermesser 108 des Vibrationsgerätes bei Drehung des Nockens 107 eine sinusförmige, vom Verdrehungswinkel des Nockens 107 abhängige Auslenkung erfährt. Die längere Mittellinie des Nockens 107 ist mit 141 bezeichnet.
  • Gegen den Nocken 107 drückt eine Kontaktrolle 113, die in einem einarmigen Hebel 115 in einem Rollenlager 119 gelagert ist. Der einarmige Hebel 115 ist um ein Schwenklager 118 verschwenkbar. Die Verbindungslinie C zwischen dem Rollenlager 119 und der Antriebswelle 105 bildet in der Mittenstellung des Hebels einen Winkel o von 50° mit der Hebelmittellinie 137.
  • Gegen den Hebel 115 drückt eine Andruckfeder 121, deren Vorspannung mit Hilfe einer Stellschraube 123 einstellbar ist. Die Mittellinie 135 der Andruckfeder 121 verläuft bei der Mittenstellung des Hebels 115 senkrecht zur Mittenlinie 137 des Hebels 115.
  • Ein Mitnehmer 125 des Hebels 115 wird von Greifern 127 des Untermessers 108 umfaßt. Das Untermesser 108 ist mit Hilfe von angedeuteten Lagern 131 in Richtung eines Doppelpfeiles 133 verschieblich. Die Andruckrolle 113 wird mit ihrer Oberfläche 132 gegen die Oberfläche 109 des Nockens 107 gedrückt. Die Andrückkraft ist dabei so bemessen, daß einerseits die Andruckrolle 113 zu keiner Zeit von dem Nocken 107 abheben kann, daß andererseits aber die Andruckkraft nicht so groß wird, daß die Umlaufbewegung des Rotors 104 beeinträchtigt wird.
  • Die Drehkoordinate des Rotors 105 wird angegeben durch einen Winkel 0. Dieser soll gleich Null sein, wenn vom Statorfeld kein Moment auf den Rotor 104 ausgeübt wird. In der Zeichnung soll die θ = 0°-Richtung gegeben sein durch die Linie 138. Sie hängt ab von der Anordnung des Stators 140 im Gerät und liegt in diesem Fall, wie oben geschildert, in erster Näherung parallel zu der Mittellinie 137 des Hebels 115.
  • Auf den Rotor 104 wirkt auch bei stromlosen Statorspulen wieder ein magnetisches Reluktanzmoment. Durch geeignete Formgebung der Polbögen des Stators läßt sich wieder in bekannter Weise erreichen, daß das Klebemoment des Rotors in positiver Drehrichtung, also in der Zeichnung im Uhrzeigersinn, aus der Parallelstellung bei 8 = 0° (Linie 138, Statorhauptfeldrichtung) zu drehen versucht und tatsächlich verdreht bis zu einem positiven Winkel 8 = γ, also in die durch die Linie 145 angegebene Position, in der das Klebemoment gleich Null wird. Der Asymmetriewinkel γ ist auch in diesem Fall wieder abhängig von der Ausgestaltung der Polbögen und dem Luftspalt 139 zwischen dem Stator 140 und dem Rotor 104; er sollte, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, größer sein als etwa 50, wobei aber Variationen entsprechend den Parametern des Winkels γ nach Fig. 1 möglich sind.
  • Das auf die Motorwelle 105 wirkende Reibungsmoment hat auch in diesem. Fall ein Minimum in dem Augenblick, in dem die Bewegung des Messers umkehrt, also im maximal ausgelenkten Zustand des Untermessers 108, ganz gleich, ob die Auslenkung positiv oder negativ ist. Bei dem Antrieb nach
  • Fig. 2 steht die Federwirklinie 135, wenn man von geringen Schwenkbewegungen der Federwirklinie beim Schwenken des Hebels 115 aus der Mittenstellung absieht, senkrecht auf der Hebelmittellinie 137.
  • Als besonders günstig hat sich ein Nockenstand erwiesen, bei dem das Untermesser 108 gerade den Endstand und damit das Reibungsminimum durchlaufen hat, die Reibung aber noch klein ist, wenn der Rotor in positiver Richtung drehend in den Parallelstand kommt. Klebemoment und Federmoment drehen dann in der Parallelschaltung zusammen den Rotor in positiver Richtung aus dem Parallelstand heraus.
  • Aufgrund der Drehung der Hebelanordnung gegenüber der Nullrichtung 138 des Statorhauptfeldes ergibt sich für den Winkel β zwischen der Magnetisierungsrichtung a des Rotors 104 und der längeren Nockenmittellinie 141 des Nockens 107 ein von Fig. 1 abweichender Wert. Die Nockenposition, in der der Hebel sich noch in der Mittenstellung befindet, sei durch die Gerade b angedeutet. Zwischen der 6 = 0°-Richtung 138 und der α = 0°-Richtung b wird wiederum der Winkel æ gebildet; er ist in dem dargestellten Fall negativ.
  • Stehen die Bewegungsrichtung 133 des Untermessers 108 und die Hauptstatorfeldrichtung 38, wie in Fig. 2 dargestellt, senkrecht aufeinander, so sollte der Winkel ß hier bei dem vorliegenden Winkel æ = -5° den Wert -450 haben. Im übrigen gelten die Grenzen, für größere æ-Werte und größere Reibung verdreht um -90°, analog zu den Winkelbeziehungen gemäß Fig. 1. Im übrigen sind bei beiden Ausführungen ähnliche Beziehungen gültig, wenn der Winkel ungleich 140° bzw. der Winkel δ ungleich 50° ist. Auch ist eine andere Anordnung von Bewegungsrichtung des Messers 33/133 und Statorfeldrichtung 38/138 denkbar.
  • Für den Fall, daß nicht eine Frequenzverdoppelung, sondern eine Vervielfachung um einen größeren, ganzen Faktor vorgenommen werden soll, erhält man Nockenkonturen, die nicht mehr eine 180° Symmetrie aufweisen, sondern deren Symmetrie durch den Vervielfältigungsfaktor bestimmt wird. Bei der Bestimmung der Winkel, insbesondere des Nockenverdrehungswinkels ß gegenüber der Magnetisierungsrichtung des Rotors muß dann analog zum oben gesagten anstelle der hier nicht mehr wie oben definierten Nockenlängsachse eine Halbachse gewählt werden, deren Länge maximal ist und die dementsprechend das Messer in eine extreme Auslenkung bringt.

Claims (13)

1. Vorrichtung für ein Vibrationsgerät, insbesondere für ein kleines Haushaltsgerät, wie Trockenrasierapparat, das mittels eines Einphasensynchronmotors angetrieben wird, dessen Welle wenigstens einen Nocken trägt, auf den federnd Andruckmittel einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Hebel (15, 115), der an einem Schwenklager (18, 118) gelagert ist und der ein anzutreibendes Vibrationsteil (8, 108) in Vibration versetzt, eine Andruckrolle (13, 113) vorgesehen ist, die die Kontur (9, 109) des Nockens (7, 107) abtastet, und daß gegen den Hebel (15, 115) mit der Andruckrolle (13, 113) eine Andruckfeder (21, 121) wirkt, die die Andruckrolle (13, 113) in Richtung auf den Nocken (7, 107) drückt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem ersten Hebelarm (16) eines wenigstens doppelarmigen, zwischen den Armen um ein Schwenklager (18) schwenkbaren Hebels (15) eine Andruckrolle (13) gelagert ist, daßrein zweiter, einen Winkel Emit dem ersten Hebelarm (16) einschließender Hebelarm (17) das anzutreibende Vibrationsteil (8) in Vibration versetzt und daß gegen den Hebelarm (16) mit der Andruckrolle (13) die Andruckfeder (21) wirkt, die die Andruckrolle in Richtung auf den Nocken (7) drückt (Fig. 1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie (36) von Andruckrollenachse (19) und Schwenklager (18) und die Mittellinie (37) des zweiten Hebelarmes (17) einen Winkel E von ca. 140° miteinander einschließen, wobei der Knickpunkt mit dem Zentrum des Schwenklagers (18) zusammenfällt, und daß die Wirkungsrichtung (Linie 35) der Andruckfeder (21) bei Mittenstellung des Hebels (15) durch die Welle (5) des Einphasensynchronmotors hindurch verläuft (Fig. 1).
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer die Motorfrequenz verdoppelnden Anordnung der Winkel β zwischen Magnetisierungsachse (a) des Rotors (4) und der längeren Nockenmittellinie (41) etwa 40° bis 70°, vorzugsweise 60°, beträgt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsrichtung (35) der Andruckfeder (21) senkrecht auf der Verbindungslinie (36) von Andruckr-ollenachse (19) und Schwenklager (18) steht (Fig. 1).
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie (37) des zweiten, das Vibrationsteil (8) antreibenden Hebelarmes (17) und die Hauptfeldrichtung (38) des Stators, bei der vom Statorfeld kein Moment auf den Rotor (4) ausgeübt wird, etwa senkrecht aufeinander stehen (Fig. 1).
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Hauptfeldrichtung (38) des Stators und der Mittellinie des Stators (b) ca. -5° beträgt (Fig. 1).
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel δ zwischen der Mittellinie (37) des Vibrationsteiles (8) und der Wirkrichtung (35) der Andruckfeder (21) etwa 50° beträgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung (133) des Untermessers (108) und die Hauptfeldrichtung (138) des Stators senkrecht zueinander stehen (Fig. 2).
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β zwischen der Magnetisierungsachse (a) des Rotors (104) und der längeren Nockenmittellinie (141) etwa -50° bis -20°, vorzugsweise -300, beträgt (Fig. 2).
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsrichtung (135) der Andruckfeder (121) etwa senkrecht zur Hauptfeldrichtung (138) des Stators (140) liegt (Fig. 2).
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel χ zwischen der Hauptfeldrichtung (138) des Stators (140) und der α = 0°-Richtung (b) ca. -5° beträgt (Fig. 2).
13. Vorrichtung nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung (33, 133) des Untermessers (8, 108) und die Hauptfeldrichtung (38, 138) des Stators (40, 140) einen Winkel, abweichend von etwa 0° und 900 miteinander einschließen.
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