DE2248758A1 - Elektrischer vibratormotor - Google Patents

Description

PHN.5777. WIJ/EVH.

Dipl.-In*. F.-J. T-UrF^
ν,,.-.. .-.WuH

Anmewsr: N. V. Philips' Gtoeügmpenfabrielcen

Akte No, PHN™ 5777
Anmeldung vom; 3* Okt* 1.97?

"Elektrischer Vibratormotor".

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Vibratormotor mit einem Ständer, einem gegenüber demselben schwingbaren und zusammen mit einer oder mehreren Schraubenfedern ein Massenfedersystem bildenden Anker, einem ersten aus einer Einstellschraube mit einem Federteller bestehenden Einstellmittel, mit dem die Ruhelage der Ankerpole gegenüber den Ständerpolen eingestellt werden kann indem das vom Anker . abgewandte Ende einer der Federn in Richtung der Mittellinie der Feder durch Verdrehung der Einstellschraube verschoben werden kann und einem zweiten Einstellmittel, das zum Einstellen der Schwingungsfrequenz des Massenfedersystems dient.

°^^!!"^UMiPECTED 3098 16/0789

- 2 - PHN,5777

Ein derartiger Vibratormotor ist aus der französischen Patentschrift 1,280.472 bekannt. Dies© Patentschrift beschreibt einen Vibratormotor, bei dem ein U»förmi§e.e Stinder«· blechpaket eine Spule trägt und. auf einer Montageplatte.' angeordnet ist. Senkrecht zur Ebene dee U ist,.a.u.f der Montageplatte eine steckaohse angeordnet, um we lohe dei*_: Anker schwingen kann. Auf beiden Seiten, de· Anker· befinden sich die schraubenförmig gewickelten Feder»_t dies,· ruhen mit einem Ende auf dem Anker und mit dem anderen Ende gegen mit der Montageplatte verbundene Federteller*. Biner <tie»er Feder· teller ist ortsfest, wahrend der andere in Richtung 4er Mittellinie der Feder durch Verdrehung einer fin«teiiiehrau1fc>e verschoben werden kann. Infolge der Tatsache, dass die schraubenförmig gewickelten Federn eine garn® Animhl von Windungen aufweisen oder wenigstens annähernd eine ganze Anzahl ist es möglich, unabhängig von der Hin·teilung der Ruhelage des Ankers die Sehwingungafreque.n» 4.·· Ma»eenfedtr«- systems einzustellen und »war. durch Verdrehung? der Federn um ihre Achse, Bei diesem bekannten Motor bilden die beiden Federn einen Winkel miteinander,' wodurch die Verdrehung einer Feder zu einer kleinen Aentfernung der wirksamen Federkonstante derselben führt.

Es ist allgemein bekannt, dass Vibratormotoren »um Gebrauch in Rasierapparaten, Massageapparaten usv. nicht mit einer derartigen Genauigkeit hergestellt werden können, dass auf Mittel zum Einstellen der Ruhelage des Ankers und ■ der Schwingungs frequenz des Massenfeder sy st ein« völlig verzichtet werden kann. Dies findet seine Ursache in, der Tatsache,

309816/0789

- 3 - PHN.5777

dass die unterschiedlichen Teile, die zusammen den Vibratormotor bilden, nicht mit einer derart genauen Toleranz in bezug auf die Abmessungen und die Eigenschaften derselben hergestellt werden können, dass auch ein Erzeugnis entsteht, das immer die daran zu stellenden Anforderungen ohne ,weiteres erfüllt. Die Einstellmittel, die also notwendigerweise im Motor eingebaut werden müssen, erhöhen selbstverständlich den Gestehungspreis des Motors. Ein noch ungünstigerer Einfluss auf den Gestehungspreis des Motors wird jedoch durch die Einstellarbeit gebildet, die bei der Herstellung des Motors durchgeführt werden muss. Es besteht deswegen bei Fabrikanten dieser Art von Vibratormotoren das allgemeine Bestreben, derartige Einstellmittel im Motor vorzusehen, dass das Einstellen des Motors möglichst leicht erfolgen kann und möglichst wenig Zeit erfordert. Dabei ist von grosser Bedeutung» dass die Resultate der Einstellarbeiten immer auf ihre Wirksamkeit geprüft werden müssen. Die einzustellenden Parameter, um die es letzten Endes geht, sind die dynamische Mitte der Bewegung des Ankers, worunter die Lage mitten zwischen den Aussersten,zwischen denen sich der Anker bewegt, die Grosse des Hubes des Ankers und die Grosse des durch den Motor fliessenden elektrischen Stromes verstanden wird. Die ersten zwei Parameter sind bei einem Trockenrasierapparat, der bei Verwendung eines Vibratormotors nahezu immer mit einer Scherfolie ausgestattet ist_r deswegen von Bedeutung, weil der Messersatz, der durch den Vibratormotor hin- und herbewegt wird, etwa symmetrisch gegenüber der Mitte der Scherfolie bewegen muss und zugleich mit einem Hub,

3 09816/0789

- 4 - PHN.5777

der der Längsabmessung der Scherfolie entspricht.

Es dürfte einleuchten, dass im Hinblick des Obenstehenden man immer nach derartigen Einstellmitteln bestrebt ist, dass die Einstellungen an einem arbeitenden Vibratormotor vorgenommen werden können. Nur dann ist ja ständig der Effekt der Einstellarbeiten immer prüfbar. Ein weiterer Punkt, der immer für äusserst wichtig gehalten wird ist die Möglichkeit, die Einstellung des einen Parameters ohne gleichzeitige Beeinflussung des anderen Parameters stattfinden lassen zu können, mit anderen Wörtern das Fehlen einer Interaktion zwischen den beiden Einstellungen wird als wünschenswert betrachtet.

Der obengenannte bekannte Vibratormotor weist eine Anzahl Nachteile auf. So ist die Einstellung der Schwingungsfrequenz des Massenfedersystems, das durch den Anker und die beiden Federn gebildet wird, im Betrieb des Motors nicht möglich. An zweiter Stelle sind immer Federn notwendig, mit einer ganzen oder wenigstens nahezu ganzen Anzahl von Windungen, was bestimmte fertigungstechnische Probleme herbeiführt, weil Schraubenfedern ziemlich schwierig mit einer engen Toleranz, was die Anzahl Windungen betrifft, hergestellt werden können.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile auszuschalten und wird dadurch gekennzeichnet, dass die beiden genannten Einstellmittel zusammen ein einziges kombiniertes Einstellmittel bilden, indem die Achse des genannten Federtellers nicht mit der Mittellinie der Einstellschraube zusammenfällt.

3098 16/0789

·· i ■· PHN.5777

Vorzugsweise wird eine Ausführungsform der Erfindung verwendet, die dadurch gekennzeichnet wird, dass die Achse des Federtellers sich parallel zur Mittellinie der Einstellschraube erstreckt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es Beigen*

Pig» 1 eine Vorderansicht eines für einen Trockenrasierapparat gemeinten elektrischen Vibratormotor mit einem kombinierten Einstellmittel, wobei bestimmte Teile einer Montageplatte und ein mit dem Ankerbleohpaket verbundener Hebel deutlichkeitshalber fortgelassen sind, Pig» 2 eine Seitenansicht des Vibratormotors nach Pig. 1,

Pig, 3 eine Seitenansicht der im Vibratormotor nach Pig. 1 und 2 verwendeten Einstellschraube,

Pig, Iy eine Ansicht der der zugehörenden Feder des Vibratormotors zugewandten Seite der Einstellschraube nach Fig, 3»

Pig, 5 und 6 eine Seitenansicht bssw. Vorderansicht eines separaten auf der Einstellschraube der Pig. 3 und k anzubringenden Federtellers,

Fig. 7 eine graphische Darstellung, aus der der Einfluss der Verdrehung der Einstellschraube nach den Pig. 3 und k auf den vom Vibratormotor nach den Fig. 1, und 2 durchgeführten Hub und den zugehörenden aufgenommenen Strom hat.

Fig. 8 und 9 eine Darstellung entsprechend den Fig. und h einer Einstellschraube nach einer anderen AusfUhrungsform.

3 09816/0789

In den Figuren sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen angedeutet.

Der in Fig. 1 dargestellte Vibratormotor enthalt ein U-f8rmiges Standerblechpaket 1, auf dem zwei Spulen 2 und 3 angeordnet sind. Der Anker ist durch J^ angedeutet und besteht aus einem Ankerblechpaket 5 und einem aus Kunststoff* hergestellten Hebel 6, mit dem das Ankerblechpaket 5 solide ver-

bunden ist. Auf beiden Seiten des Ständerblechpaketes 1 sind Montageplatten 7 und 8 mit Hilfe zweier Schrauben 9 und zugehörender Muttern 10 angeordnet, (siehe auch Fig. 2)· Der Anker h ist um die Welle 11, die zwischen den Montageplatten 7 und 8 angeordnet ist, schwingbar. Auf beiden Seiten des Ankers 4_ befinden sich schraubenförmig gewickelte Federn 12 und 13. Am linken Ende ruht die Feder 13 auf einem Federteller 1^, der mit dem Boden einer Ausnehmung im Kunststoffhebel 6 ein Ganzes bildet. Der Federteller Ik steht senkrecht auf der Achse der Feder 13· Am rechten Ende ruht die Feder 13 gegen einen Federteller 15» der am Ende der Einstellschraube J[6 angeordnet ist. Wie aus Fig. 3 deutlicher hervorgeht, besteht sie Einstellschraube Jj6 aus einem mit Gewinde versehenen Teil 17, einem ein Ganzes damit bildenden Stift und einem Schlitz 19 zum Aufnehmen des Endes eines Schraubenziehers. Die Einstellschraube JjS arbeitet mit der Verbindungsplatte 20 zusammen, die an den beiden Enden durch Vernietung an den Montageplatten 7 und 8 befestigt ist. Dies und jenes ist im Motor nach Fig. 1 derart angeordnet, dass die Mittellinie 21 der Einstellschraube -16 mit der Mittellinie 22 der

309816/0789

22Λ8758

Feder 13 zusammenfällt. Wird ein Schraubenzieher in den Schlitz 19 der Einstellschraube J_6 gesteckt, so kann durch Verdrehung der Einstellschraube J_6 der Federteller 15 in Richtung der Mittellinie 22 der Feder 13 verschoben werden, wodurch eine Einstellung der Ruhelage der Ankerpole 23 und 2k des Ankers *l· gegenüber den Ständerpolen 25 und 26 des Ständers 1 erhalten werden kann. Die Feder 12 drückt mit einem Ende gegen die Verbindungsplatte 27» die ebenso wie die Verbindungsplatte 20 durch Vernietung zwischen den Montageplatten 7 und 8 befestigt ist und unmittelbar als Federteller für die Feder 12 wirksam ist. Am rechten Ende ruht die Feder 12 auf einem in der Zeichnung nicht sichtbaren im Hebel 6 vorgesehenen Federteller, entsprechend dem Federteller lh für das linke Ende der Feder 13.

Die Mittellinie 28 des Stiftes 18 der Einstellschraube JjS fällt nicht mit der Mittellinie 21 des Gewindeteils 17 zusammen sondern erstreckt sich zu demselben parallel. Der Federteller 15» siehe dazu insbesondere Fig. 5 und 6, weist eine Oeffnung 29 auf, deren Durchmesser dem des Stiftes 18 entspricht, so dass der Federteller auf den Stift 28. passen befestigt werden kann, aber darauf drehbar ist. Beim Verdrehen der Einstellschraube jjS wird also das Ende der Feder 13 nicht nur in Richtung der Mittellinie 22 verschoben werden, sondern auch in einer Richtung senkrecht dazu. Bekanntlich wird die Federkonstante einer schraubenförmig gewickelten Feder geändert, wenn die Endflächen der Feder senkrecht auf der Mittellinie der Feder gegenüber

309816/0789

einander verschoben werden. Das bedeutet also, dass bei der Einstellung der Ruhelage des Ankers zugleich und gleichzeitig die Schwingungsfrequenz des Massenfedersystems, das durch den Anker h_ zusammen mit den beiden Federn 12 und gebildet wird, geändert wird. Bei weitergehender Verdrehung der Einstellschraube _1_6 wird die Ruhelage des Ankers eine kontinuierliche Aenderung erfahren, aber die Schwingungsfrequenz des Massenfedersystems wird sich periodisch ändern.

Es stellt sich nun heraus, dass diese gleichzeitige, nicht voneinander unabhängige Einstellung der beiden Parameter, völlig im Gegensatz zu bestehenden Auffassungen in der Fachwelt, gerade eine der interessanten Seiten der Erfindung ist.

An Hand der in Fig. 7 dargestellten graphischen Darstellung wird dies bei der Einstellung eines Motors nach den Fig. 1 und 2 näher erläutert. Die graphische Darstellung dient im wesentlichen zur Erläuterung und ist deswegen nicht in allen Hinsichten eine genaue Wiedergabe des Vorganges, sondern nur eine weitgehende Annäherung,

Auf der horizontalen Achse des Achsenkreuzes ist die Anzahl ganzer durch die Einstellschraube J6 durchlaufener Wicklungen N, ausgehend von einer mittleren Ausgangsstellung aufgetragen. Auf der linkesten vertikalen Achse ist der vom Motor aufgenommene elektrische Strom I in Milliampere und auf der anderen vertikalen Achse der Hub S des angetriebenen Messersatzes eines Rasierapparates in Millimetern angegeben.

Mit einer horizontalen gestrichelten Linie ist die

Grenze I angegeben, welche der vom Motor aufgenommene max

309816/0789

ο-

Strom nicht überschreiten darf. Diese Grenze wird durch die Anforderung bestimmt, dass der Vibratormotor im Betrieb eine Temperatur von ca. 70⁰C nicht überschreiten darf.

Weiter ist durch die horizontale gezogene Linie angegeben, auf welchem Pegel der Nennhub S erreicht wird, * nom '

dieser beträgt für den obenstehend beschriebenen Fall "} _th mm. Durch zwei ebenfalls gezogene horizontale Linien auf beiden Seiten von S sind die Grenzen S . und S angegeben, d.h. der minimal und der maximal akzeptierbare Hub. Die

Werte von S . und S„__ liegen je 0,5 mm vom Wert von S mxn majc nom

In der graphischen Darstellung sind zwei Kurven gezeichnet. Die gestrichelte Kurve bezieht sich auf den Strom I und die gezogene Kurve auf den Hub S,

Beim Einstellen des Motors wird von einer Lage N=1 der Einstellschraube ausgegangen. Der Vibratormotor, der bereits im Gehäuse eines Rasierapparates eingebaut ist, wird an das elektrische Netz angeschlossen und weiter derart in eine geeignete Messanordnung aufgenommen, dass die im Betrieb auftretenden Parameter I und S des Motors ständig an Anzeigeinstrumenten abgelesen werden können.

Durch Verdrehung der Einstellschraube VS bei einem funktionierenden Motor werden ein Verlauf des Stromes I und des Hubes S etwa entsprechend den dargestellten Kurven wahrgenommen. Das Verdrehen der Schraube J1J> wird fortgesetzt, bis die Kurve des Hubes S die horizontale Linie S zum

nom

ersten Mal schneidet, dieser Schnittpunkt ist in der Figur der Punkt A.

309816/0789

Dem Punkt A entspricht der Wert N . der Veränderlichen N und weiter der Punkt B auf der I-Kurve,

Mit N . ist die optimale Einstellung des Vibratormotors erreicht, weil dieser Wert von N eine Motoreinstellung vertritt, bei der der Hub S bei einem möglichst niedrigen Wert von I erhalten wird. Bei fortgesetzter Verdrehung der Einstellschraube Jjj bis jenseits des Wertes N _. von K wird die Kurve des Hubes S zwar noch einige Male die zu S

■ . nom

gehörende horizontale Linie schneiden, aber dies immer bei höheren Werten des vom Motor aufgenommenen Stromes I, welcher Wert auf die Dauer sogar den zulässigen Wert I überschreitet.

Selbstverständlich ist in Fig, 7 jede Motoreinstellung akzeptierbar, bei der der Hub S zwischen den Worten S . und S „_w und der Strom I unterhalb des Wertes I_„_liegt,

IjIcLjC ■ IlIflLJC

Derartige zulässige Einstellungen treten beispielsweise bei NsN₁ und NsNp auf, während im Grunde eine unbegrenzte Anzahl anderer Einstellungen zulässig ist. Bei den'Einstellarbeiten am Motor braucht jedoch ausschliesslich das Kriterium der optimalen Einstellung beachtet zu werden, d.h. die Einstellschraube J_6 braucht nur solange gedreht zu werden, bis S den Wert S zum ersten Mal erreicht, wobei geprüft werden muss, ob I den Wert I nicht überschreitet.

max

Es ist denklich, dass in manchen Fällen die Kurve von S die zu S gehörende Linie nicht schneidet. In diesem Fall muss durch Rückdrehung der Einstellschraube 16 der höchste Wert von S im Bereich oberhalb S . gesucht werden, wobei I den Wert I noch nicht überschreitet. Ist dies

max

nicht möglich, so muss der Motor zurückgewiesen werden.

309816/0789

In Fig. 7 sind nur zwei der obenstehend genannten drei bei einem Vibratormotor zum Gebrauch in Rasierapparaten einzustellenden Parameter:, nämlich die dynamische Mitte der erzeugten Bewegung, den Hub und den aufgenommenen Strom, auf vertikalen Achsen aufgetragen und zwar nur die zwei letztgenannten Parameter. Das erstgenannte Parameter, die dynamische Mitte, führt in der Praxis selten oder nie zu Schwierigkeiten, da die äusserst grossen Toleranzen in der Praxis angewandt werden können.

Ein grosser bisher nicht genannter Vorteil des Vibratormotors mit einem kombinierten Einstellmittel nach der Erfindung ist noch, dass die mit der Einstellung des Motors beauftragte Person nur eine Hand braucht, so dass die andere Hand für sonstige Arbeiten, wie das Halten des betreffenden Rasierapparates, das Betätigen der beim Einstellen verwendeten Messapparatur usw. verfügbar bleibt.

Bei einer genauen Bemessung des Motors wird eine optimale Einstellung in praktisch allen Fällen gewährleistet sein, so dass in Anbetracht der Einfalt des obengenannten Optimumkriteriums die Einstelltätigkeiten sehr schnell durchgeführt werden können. Im Grunde liegt dabei der Weg für eine mechanische und automatisch durchführbare Motoreinstellung mit Hilfe einer Maschine, die mit einem mit der Einstellschraube 16 zusammenarbeitenden Einstellwerkzeug versehen ist, dessen Einstellbewegung automatisch ausgeschaltet wird, sobald die ,verwendete Messapparatur den

¥ert S des Hubes S gemessen wird, offen, nom '

309816/0789

274 8758

Die Fig, 8 und 9 zeigen eine andere Ausführunpsform einer Einstellschraube J_6. Der Stift 18 steht dabei gegenüber dem Gewindeteil 17 schief, so dass die Mittellinie des Stiftes 18 mit der Mittellinie 21 des Gewihdeteiles einen Winkel bildet· Auch eine derartige Einstellschraube ist verwendbar. Wenn die Einstellschraube Jhß jedoch mit Hilfe einer Drehbearbeitung hergestellt werden muss, wird die Ausführungsform nach den Fig. 3 und k wegen der Parallelität der Mitellinien 21 und 28 in fertigungstechnischer Hinsicht bevorzugt.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Vibratormotoren, bei denen ein separater Federteller 15 verwendet wird; sie bezieht sich jedoch auch auf Vibratormotoren, bei denen das der zugehörenden Schraubenfeder zugewandte Ende der Einstellschraube _1_6 als mit der Einstellschraube ein Ganzes bildender Federteller wirksam ist.

3 09816/0789

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1 , ) Elektrischer Vibratormotor mit einem Ständer, einem gegenüber demselben schwingbaren und zusammen mit einer
   oder mehreren Schraubenfedern ein Massenfedersystem bildenden Anker, einem ersten aus einer Einstellschraube mit einem
   Federteller bestehenden Einstellmittel, mit dem die Ruhelage der Ankerpole gegenüber den Ständerpolen eingestellt werden kann indem das vom Anker abgewandte Ende einer der Federn
   in Richtung der Mittellinie der Feder durch Verdrehung der Einstellschraube verschoben werden kann und mit einem zweiten Einstellmittel, das zum Einstellen der Schwingungsfrequenz des Massenfedersystems dient, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einstellmittel zusammen ein einziges kombiniertes Einstellmittel bilden indem die Achse des genannten Federtellers nicht mit der Mittellinie der Einstellschraube zusammenfällt,

   2₀ Elektrischer Vibratormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Federtellers sich
   parallel zur Mittellinie der Einstellschraube erstreckt.

   3098 16/0789