專利名稱：振動(dòng)式線性致動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于振動(dòng)式線性致動(dòng)器，它利用一個(gè)往復(fù)式馬達(dá)，以電磁為動(dòng)力，相對(duì)于一個(gè)固定部件，同頻率、反相地往復(fù)驅(qū)動(dòng)多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件。
現(xiàn)有技術(shù)常用的振動(dòng)式線性致動(dòng)器可參見(jiàn)公知的法國(guó)專利No.1 151 307這種常用實(shí)例是設(shè)置成多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件用彈簧件支撐在一個(gè)固定部件上，所說(shuō)的運(yùn)動(dòng)部件則以電磁為動(dòng)力、同頻率反相地往復(fù)振動(dòng)，通過(guò)彼此反相振動(dòng)疊加來(lái)削弱整個(gè)振動(dòng)。
然而，這種振動(dòng)式線性致動(dòng)器基本是一彈性振動(dòng)系統(tǒng)，而不是一個(gè)能抵御外界干擾的穩(wěn)定系統(tǒng)。這種情況下，若有外力作用在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件中任何一個(gè)上。比如，用振動(dòng)式線性致動(dòng)器作為電動(dòng)剃刀的驅(qū)動(dòng)裝置而刮胡子時(shí)，負(fù)荷波動(dòng)的瞬時(shí)變化，就會(huì)影響到運(yùn)動(dòng)部件的振幅，結(jié)果就破壞了同其它部件的平衡，使用者會(huì)感到某些不舒服的振動(dòng)。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明在解決上述通常出現(xiàn)的問(wèn)題方面，已有所進(jìn)展。本發(fā)明的目的在于推出一個(gè)振動(dòng)式線性致動(dòng)器，它不會(huì)產(chǎn)生令人不舒服的振動(dòng)，不破壞與其它運(yùn)動(dòng)部件的平衡，在正常驅(qū)動(dòng)狀態(tài)甚至于在外力作用到運(yùn)動(dòng)部件中的任何一方也是這樣；還提供了驅(qū)動(dòng)方法。
為達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明，運(yùn)動(dòng)部件是彼此用機(jī)械連接以同頻率、反相位地由電磁驅(qū)動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以使一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)能傳給另一個(gè)，由此，以機(jī)械辦法保證了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件間的反相關(guān)系。更準(zhǔn)確地說(shuō)，當(dāng)有外力作用到一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件上，其振動(dòng)狀態(tài)變化了，由于振動(dòng)狀態(tài)的改變，傳到其它運(yùn)動(dòng)部件，該元件處于振動(dòng)變化方向正相反的狀態(tài)，所以就保持了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的反相關(guān)系，保障了這種振動(dòng)平衡。
此外，在考慮整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)包括反相關(guān)系的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件時(shí)，由于兩相位在絕對(duì)值是相等或成正比關(guān)系，那么振動(dòng)系統(tǒng)的振幅中心就保持不變，整個(gè)振動(dòng)是穩(wěn)定的。
作為連接兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件以保持其彼此反相關(guān)系的機(jī)構(gòu)說(shuō)，可以考慮各種機(jī)構(gòu)，比如，通過(guò)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定軸上的連接板，把兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件彼此連接起來(lái)。
最符合需要的是，連接板的支撐點(diǎn)和連接板與各運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)合點(diǎn)，被設(shè)置在同一直線上。
人們還期望，連接板的支撐點(diǎn)與各運(yùn)動(dòng)部件和連接板的結(jié)合點(diǎn)之間，各相應(yīng)距離之比值幾乎等于在沒(méi)有連結(jié)任何連接板的情況下，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件振幅值之比。
而且，所希望的是，連接板支撐點(diǎn)與各相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件和連接板的結(jié)合點(diǎn)間距的比值，幾乎等于兩運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量的反比。
大家希望，連接板與各自運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)合部是由軸和長(zhǎng)孔組成的，其中所說(shuō)的軸是插在長(zhǎng)孔里的。而且很合理的是，所說(shuō)長(zhǎng)孔的縱向邊緣成了約束運(yùn)動(dòng)部件振動(dòng)的限定區(qū)段，使之與軸的接觸在預(yù)定范圍之內(nèi)。
此外，在連接板和運(yùn)動(dòng)部件之間，還可添加一個(gè)輔助連接板。
另外，提供了一種具有彈性的彈性薄片的連接機(jī)構(gòu)。
希望設(shè)置一個(gè)彈性的壓縮彈簧式連接機(jī)構(gòu)，它彈性地促成連接機(jī)構(gòu)在一定轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
加之，振動(dòng)式線性致動(dòng)器應(yīng)設(shè)置成使彼此具有反向關(guān)系的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件分別裝上齒條。兩個(gè)齒條與一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地裝在固定軸上的一個(gè)齒輪相嚙合，以獲得反向驅(qū)動(dòng)。
還有，也能使人滿意的是，把運(yùn)動(dòng)部件可搖擺地用彈簧件支撐在固定部分上，而兩個(gè)彼此具有反相關(guān)系的運(yùn)動(dòng)部件是用聯(lián)結(jié)彈簧連接在一起的。
按照上述構(gòu)成的本發(fā)明，振動(dòng)式線性致動(dòng)器的振動(dòng)系統(tǒng)，能夠抗外界的干擾穩(wěn)定地工作，由外界干擾造成振動(dòng)的不平衡，可很快恢復(fù)到平穩(wěn)狀態(tài)，這樣可使整個(gè)振動(dòng)最小。然而，對(duì)連接機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其中兩個(gè)處于反相關(guān)系的運(yùn)動(dòng)部件。通過(guò)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定軸上的連接板，彼此連接起來(lái)。當(dāng)外力作用在有反相關(guān)系兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件中的任一個(gè)時(shí)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的振幅可相互調(diào)節(jié)，從而運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生不穩(wěn)定振動(dòng)的情況就能抑制。
再者，在線性致動(dòng)器里，連接板的支撐點(diǎn)和連接板與運(yùn)動(dòng)部件的各相應(yīng)結(jié)合點(diǎn)，都被設(shè)置在同一直線上，所以，在穩(wěn)定振動(dòng)下兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致連接板運(yùn)動(dòng)的量值，在整個(gè)運(yùn)作時(shí)間內(nèi)是不變的，這樣就不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)能量的負(fù)荷了。
而且，對(duì)線性致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，連接板支撐點(diǎn)和連接板與各自運(yùn)動(dòng)部件結(jié)合點(diǎn)間的各相應(yīng)距離之比，差不多等于沒(méi)有連接連接板的情況下兩運(yùn)動(dòng)部件振幅值之比。這說(shuō)明，連接板的存在與不存在，運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有變化，沒(méi)有外力經(jīng)過(guò)處于穩(wěn)定振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件施加到連接板上。
此外，對(duì)線性致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，其中連接板支撐點(diǎn)和連接板與各自運(yùn)動(dòng)部件結(jié)合點(diǎn)間的距離比，幾乎等于兩運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量反比，處于反相關(guān)系的運(yùn)動(dòng)部件振幅和質(zhì)量的乘積，在穩(wěn)定振動(dòng)條件下可能相同，以抵消穩(wěn)定振動(dòng)情況中的振動(dòng)。
在線性致動(dòng)器里，連接板與各自運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)合部位是由軸和長(zhǎng)孔組成的，其中所說(shuō)的軸插入孔中。兩運(yùn)動(dòng)部件以反相關(guān)系運(yùn)作，通過(guò)一簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的連接板相互連接起來(lái)。所述長(zhǎng)孔的縱向邊緣成為振幅的限定區(qū)段，以把運(yùn)動(dòng)部件的振幅限定在，軸所接觸的預(yù)定范圍以內(nèi)。倘若振幅變得太大，則軸就撞到振幅的限定區(qū)段上，從而限定振幅。
此外，對(duì)線性致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，其中在所說(shuō)的連接板和運(yùn)動(dòng)部件之間加入一個(gè)輔助連接件，連接板和輔助連接件的結(jié)合及輔助連接件和運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)合，都能用軸在孔中轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成，這樣一來(lái)在結(jié)合區(qū)域內(nèi)就消除了滑動(dòng)，也減少了磨損。
在線性致動(dòng)器內(nèi)，連接機(jī)構(gòu)是由帶有彈性功能的彈性薄片所組成，所有軸間距的變化皆可被上述彈性薄片所補(bǔ)償。
再進(jìn)一步說(shuō)，對(duì)線性致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，其中具有彈性的壓簧連接機(jī)構(gòu)，能促使該連接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)向，在全部運(yùn)作時(shí)間內(nèi)該連接機(jī)構(gòu)也能被壓在一定轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這樣，可防止結(jié)合部分的拍擊聲。
對(duì)線性致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，其中兩個(gè)彼此以反相關(guān)系存在的運(yùn)動(dòng)部件，各自裝配上齒條，兩個(gè)齒條又和可旋轉(zhuǎn)地安裝在固定軸上的小齒輪相嚙合，以形成反方向的驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)彼此具有反相關(guān)系的運(yùn)動(dòng)部件，能和一些簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)像齒輪齒條相連接，那么正因?yàn)樵邶X輪齒條機(jī)構(gòu)，所以消除了滑動(dòng)，減少了磨損。
此外，運(yùn)動(dòng)部件用彈簧，擺動(dòng)式地支撐于一個(gè)固定部件而兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件以反相關(guān)系運(yùn)作，用連接彈簧連接在一起，可以抑制總的振動(dòng)的產(chǎn)生。


圖1是分解立體圖，表示本發(fā)明的一實(shí)施例。
圖2是表示了往復(fù)式電動(dòng)剃刀的主要部分的前剖視圖，其中剃刀使用圖1所示的線性驅(qū)動(dòng)往復(fù)式馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)部。
圖3表示圖2所示的往復(fù)式電動(dòng)剃刀的主要部分側(cè)剖視圖。
圖4(A)到圖4(E)是說(shuō)明上述電動(dòng)剃刀連接機(jī)構(gòu)的運(yùn)作程序圖。
圖5(A)到圖5(E)是說(shuō)明上述電動(dòng)剃刀連接機(jī)構(gòu)，另一具體方案的運(yùn)作程序圖。
圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例的分解立體圖。
圖7(A)是本發(fā)明的又一實(shí)施例分解立體圖。
圖7(B)是滾子的另一實(shí)施例的立體圖。
圖8是表示本發(fā)明的另一實(shí)施例的分解立體圖。
圖9是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的分解立體圖。
圖10(A)和10(B)是表示由連接板限制振幅的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖11是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的分解立體圖。
圖12是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的分解立體圖。
圖13是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的分解立體圖。
圖14是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的分解立體圖。
圖15是一個(gè)彈性振動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，其中運(yùn)動(dòng)部件用彈簧件連接并支撐在固定部件機(jī)架上，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件用一個(gè)連接彈簧連接在一起。
圖16是當(dāng)一個(gè)固定頻率的振動(dòng)激發(fā)力加到上述振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)有關(guān)各相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件振動(dòng)波形的線圖。
圖17是表示本發(fā)明的另一實(shí)施例的分解立體圖。
圖18是表示適應(yīng)于本發(fā)明馬達(dá)A的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的注釋圖。
圖19是說(shuō)明用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)A的信號(hào)的波形曲線。
最佳實(shí)施例下面，基于表示在附圖里具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的描述。圖1是線性驅(qū)動(dòng)往復(fù)式馬達(dá)A分解立體圖。圖2和圖3分別是正和側(cè)剖視圖，表示用一個(gè)線性驅(qū)動(dòng)往復(fù)式馬達(dá)A作為往復(fù)式電動(dòng)剃刀驅(qū)動(dòng)部分的主要部分，在這些圖中，代號(hào)2表示運(yùn)動(dòng)部件，它由永久磁鐵8和磁軛9(后側(cè)軛)組成。磁軛是用一種磁材料制作的，永久磁鐵與之固結(jié)在一起。代號(hào)1為固定部件，由磁性材料燒結(jié)體作的電磁元件，或者由磁性鋼板疊成，其上有線圈11。由電磁鐵構(gòu)成的固定部件和裝在運(yùn)動(dòng)部件2上的永久磁鐵8相對(duì)，它們之間有間隙12。代號(hào)13表示為保證所述間隙12的片狀彈簧件。彈簧件13的上端部用螺釘15緊固在機(jī)架7上，下端部同樣用螺釘15緊固在運(yùn)動(dòng)部件2上。機(jī)架7和運(yùn)動(dòng)部件2用所述的彈簧件13相連在一起。構(gòu)成固定部件1的電磁鐵用螺釘14緊固在機(jī)架7上。這樣，通過(guò)改變固定部件1的電磁鐵的電流方向，往復(fù)式馬達(dá)A也就是所說(shuō)的線性馬達(dá)就被安裝完成了，其中裝在運(yùn)動(dòng)部件2上的永久磁鐵8是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。
運(yùn)動(dòng)部件2包括幾個(gè)部分，附圖實(shí)施例里，有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2a和2b。中心部件部件2a的上表面有個(gè)凸出部分，在其兩個(gè)側(cè)面上又有兩個(gè)為支撐彈簧用的小突起16。所說(shuō)凸出部分的上表面，又有一個(gè)倒L狀的突起部分29。在凸出部分28的側(cè)面裝有傳感磁鐵23(應(yīng)指出，在機(jī)架上，運(yùn)動(dòng)部件2上傳感磁鐵23所在位置的對(duì)面位置，安裝著一個(gè)具有探測(cè)作用的探測(cè)傳感器4a，用所說(shuō)探測(cè)傳感器4a，運(yùn)動(dòng)部件2在運(yùn)動(dòng)方向上的位移、速度、加速度等等參數(shù)皆可測(cè)出)。另外，在所述凸出部分的上面，突出地設(shè)置驅(qū)動(dòng)件17。中心運(yùn)動(dòng)部件2a的凸出部分嵌入矩形孔27中，孔是由一對(duì)側(cè)運(yùn)動(dòng)部件2b的邊和一對(duì)連接件26所圍成；而裝著傳感磁鐵23的L形突出件28的側(cè)面被置位在側(cè)運(yùn)動(dòng)部件2b的凹槽內(nèi)29中，而且在凹槽29內(nèi)運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)連接件26作為彈性支承零件，這些連接零件26之間用以彈性支承零件，和在中心運(yùn)動(dòng)部件2a上的彈性支承部分16、連接彈簧5等每一部分都裝上了一個(gè)以自然頻率工作的定位彈簧。
在驅(qū)動(dòng)件17上，安置了一個(gè)上下方向可動(dòng)的活動(dòng)刀片，而活動(dòng)刀片3又被強(qiáng)制地用上推彈簧18往上推，以使它和網(wǎng)狀刀21彈性的緊密接觸。此外，代號(hào)22表示一個(gè)切屑刀片，而代號(hào)3a是個(gè)與前述切屑刀片配對(duì)的活動(dòng)刀片，它由驅(qū)動(dòng)件17a驅(qū)動(dòng)、以實(shí)現(xiàn)與裝在一驅(qū)動(dòng)件17上的切屑刀片配合。本實(shí)施例中，有兩個(gè)刀片架H，各由活動(dòng)刀片3和網(wǎng)狀刀片21組成，還有一個(gè)特殊的刀架H，它切屑刀片22和網(wǎng)狀刀片3a組成，網(wǎng)狀刀片與切屑刀配合。所以總起來(lái)有三個(gè)刀架。還有，在本實(shí)施例里，對(duì)應(yīng)于各個(gè)刀架H的運(yùn)動(dòng)部件永久磁鐵的磁極要做成彼此不同，其結(jié)果可使各相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方向相反，如此即可減緩振動(dòng)。
構(gòu)成往復(fù)式馬達(dá)A驅(qū)動(dòng)方法的一個(gè)例子描述在附圖18和19里。裝在運(yùn)動(dòng)部件2上的永久磁鐵8通過(guò)預(yù)定的間隙，在上下方向面對(duì)所述的固定部件運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)部件的往復(fù)方向上即被磁化了。像圖18中所示，根據(jù)電流進(jìn)入固定部件1上線圈11的方向，運(yùn)動(dòng)部件2左右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使彈簧5和13變形。在適當(dāng)時(shí)刻改變進(jìn)入線圈11電流方向，運(yùn)動(dòng)部件就成為往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
此外，裝在運(yùn)動(dòng)部件2a上永久磁鐵8的磁極方向與裝在運(yùn)動(dòng)部件2b上永久磁鐵8的磁極方向相反，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2a和2b進(jìn)行在相位上彼此相差180°的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，彈簧件5、5壓縮或伸張，由片彈簧13和螺圈彈簧5組成的彈性系統(tǒng)表示于圖18(嚴(yán)格地說(shuō)，彈力一定的部件，由于磁性拉力的作用，彈力會(huì)有所增加)。
順便說(shuō)一下，在談及具有這種彈性系統(tǒng)的振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)狀況時(shí)，最好是，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定振動(dòng)和減少使該系統(tǒng)以固有頻率發(fā)生共振的振動(dòng)能量，即為使振動(dòng)系統(tǒng)共振。在運(yùn)動(dòng)部件2上安裝用于檢測(cè)的磁鐵23，其中磁極的布置需按運(yùn)動(dòng)部件2的往復(fù)方向，而每個(gè)由傳感線圈組成的傳感器4a安裝在機(jī)架7上的固定座上，以使控制信號(hào)輸出部分C能控制進(jìn)入線圈11的電流，該電流的控制是基于沿著運(yùn)動(dòng)部件2振動(dòng)方向進(jìn)入傳感器4a的電流(電壓)值而進(jìn)行的。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，傳感器4a感生電流的電壓，如圖19所示，是隨著運(yùn)動(dòng)部件振幅和位置、振動(dòng)的速度和振動(dòng)的方向而變化的。即，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件2到達(dá)往復(fù)運(yùn)動(dòng)振幅一側(cè)的終點(diǎn)時(shí)，磁鐵23的運(yùn)動(dòng)停止，磁通變化為零，結(jié)果傳感器4a沒(méi)有輸出信號(hào)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件2到達(dá)振幅的中點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件C的速度變成最大，而傳感器4a的輸出電壓也最大。因此，通過(guò)檢測(cè)最大電壓，可檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)部件2的最大速度。上面所說(shuō)的零點(diǎn)可作為運(yùn)動(dòng)反向點(diǎn)(死點(diǎn)、倒點(diǎn))檢測(cè)出，并且根據(jù)傳感器4a輸出信號(hào)的極性，能檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)部件2的運(yùn)動(dòng)方向。
當(dāng)傳感器4a的輸出電壓按正弦曲線變化時(shí)，在由放大電路(未示出)放大后，這個(gè)輸出電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字值(其中A/D轉(zhuǎn)換電路未示出)，使得從零輸出電壓到經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間(比如t)后的電壓波測(cè)出，處于振幅中點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)部件3的最大速度，也能用測(cè)定從零輸出電壓到零輸出電壓之間的最大電壓方法得到，運(yùn)動(dòng)方向上的轉(zhuǎn)折時(shí)刻能從輸出電壓為零的時(shí)間點(diǎn)測(cè)得，此外，電流方向要隨運(yùn)動(dòng)部件2(磁鐵23)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向而變化，運(yùn)動(dòng)部件2往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程，可由輸出電壓的極性測(cè)到。
這里，當(dāng)控制輸出部分C測(cè)定運(yùn)動(dòng)部分2所需測(cè)定的速度時(shí)，例如，因負(fù)荷增加而振幅減小，則控制輸出部分C就要維持振幅在一定的數(shù)值，所用的方法是加大驅(qū)動(dòng)電流的數(shù)值(在所介紹的例子中，是指延長(zhǎng)供電時(shí)間和加大最大電流值)。需指出，所說(shuō)例子中，驅(qū)動(dòng)電流值的控制是PWM控制，而電流的大小被設(shè)置成事先儲(chǔ)存的與被測(cè)速度有關(guān)脈寬的PWM輸出信號(hào)。需指出，既然速度、位移和加速度相關(guān)，那么，位置或加速度自然可由速度來(lái)檢測(cè)。
另外，只要向所檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)方向輸送電流，則就可防止因驅(qū)動(dòng)電流造成的卡止現(xiàn)象。因此，按所測(cè)運(yùn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換時(shí)間點(diǎn)，依照預(yù)定時(shí)間t定時(shí)供電，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件C所需的電流值就會(huì)因利用了彈性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)而減少。換言之，如果反向驅(qū)動(dòng)電流加在線圈11上，加入時(shí)間在運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換時(shí)間點(diǎn)以前，振動(dòng)會(huì)被制止。如果該運(yùn)動(dòng)方向上的電流，加在線圈11的時(shí)間是在運(yùn)動(dòng)部件已經(jīng)通過(guò)振幅中點(diǎn)之后，由于驅(qū)動(dòng)力因運(yùn)動(dòng)部件2振動(dòng)壓縮彈性系統(tǒng)而產(chǎn)生反彈力的存在而變?nèi)酰荒艿玫诫姶膨?qū)動(dòng)力和彈性系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力之驅(qū)動(dòng)而造成的疊加力量。因此，開(kāi)始向線圈11輸送電流的時(shí)間，應(yīng)處于從運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)折時(shí)間點(diǎn)到振動(dòng)到達(dá)中點(diǎn)時(shí)刻之間。振幅到達(dá)中點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)可用上述傳感器4a的輸出信號(hào)最大時(shí)的時(shí)間點(diǎn)測(cè)定。這里的時(shí)間t，其值可根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件2所檢測(cè)到的速度或加速度而進(jìn)行調(diào)整。
需指明的是，馬達(dá)A的驅(qū)動(dòng)方法，不僅適用上述實(shí)施例，這樣的驅(qū)動(dòng)方法還可用于下述各實(shí)施例。
現(xiàn)說(shuō)明連接機(jī)構(gòu)，在連接板54上，中心孔55處于中間位置，長(zhǎng)孔56在長(zhǎng)度方向上平行于連接板54且分置于兩端。連接板54上的中心孔55是用于可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝著軸52，軸52被緊固在軸座51上。這里，軸座51用螺釘53緊固在機(jī)架7上的固定孔59里，以使機(jī)架7和軸座51成為一體。軸57是垂直裝設(shè)在中心運(yùn)動(dòng)部件2a之下，軸58垂直裝設(shè)在側(cè)運(yùn)動(dòng)部件2b之下，軸57和58分別插入位于連接板54兩端的長(zhǎng)孔56中。按這樣的布置，中心運(yùn)動(dòng)部件2a和兩個(gè)處于反相關(guān)系的側(cè)邊運(yùn)動(dòng)部件2b，是通過(guò)連接板54而相互連在一起的。
圖4顯示連接板54的運(yùn)作，即連接板54按圖4A至4E的次序進(jìn)行。此外，連接板54僅相對(duì)于軸52可旋轉(zhuǎn)，為此，當(dāng)中心運(yùn)動(dòng)部件2a和兩個(gè)側(cè)邊運(yùn)動(dòng)部件2b中任一個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與軸57和58相連的連接板54都要圍繞軸52轉(zhuǎn)動(dòng)，而使其它運(yùn)動(dòng)部件以反向運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，即使加上外力，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2a和2b之振幅的差異也不會(huì)發(fā)生，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件以同方向運(yùn)動(dòng)的方式絕對(duì)能杜絕，引起不了使用戶的手感到不舒適的振動(dòng)。這種情況下，使用本方案即軸57和58在長(zhǎng)孔56內(nèi)表面滑動(dòng)，所以軸57和58的間距變化就會(huì)被吸收。
在圖4中的實(shí)施例中，軸52插在連接板54的中心孔55中，軸52又是裝在軸57和58的正中間位置上。即，如果設(shè)定從軸52到57的間距長(zhǎng)為B，軸52到58的間距長(zhǎng)為C，B、C相等。照這樣子令B＝C，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2a和2b間振動(dòng)的振幅可以相等。
此外，圖5所表明的一個(gè)例子中，中心孔55被安置在緊貼一側(cè)(運(yùn)動(dòng)部件2b的一側(cè))。在這種具體情況下，連接板運(yùn)作按圖5A至5E的次序進(jìn)行。為此，設(shè)定從軸52到軸57的間距長(zhǎng)為B，軸52到軸58的間距長(zhǎng)為C，B＞C，兩側(cè)邊運(yùn)動(dòng)部件2b振幅X1和中心運(yùn)動(dòng)部件2a的振幅X2不相等，而兩者振幅的比有可能等于內(nèi)軸距之比。即，X1∶X2＝B∶C。
希望在無(wú)連接板54的情況下，使得運(yùn)動(dòng)部件2a、2b的振幅比與軸52到軸57和58的內(nèi)軸距比相等(即B∶C)。這是因?yàn)?，穩(wěn)定的振動(dòng)不會(huì)受連接板54的負(fù)荷所影響，由連接板引起的負(fù)荷是很小的，沒(méi)有力加到軸57和58與長(zhǎng)孔56間各自的接觸部分上，故磨損可以減少。
進(jìn)而，中心運(yùn)動(dòng)部件2a與處于反相關(guān)系的兩側(cè)邊運(yùn)動(dòng)部件2b的質(zhì)量比，可以等于軸52和軸57、58軸間距的反比(即B∶C)。這是因?yàn)椋髯韵嗷シ聪嗟膬蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)部件2的質(zhì)量與振幅的乘積彼此相等，結(jié)果是，處于穩(wěn)定振動(dòng)情況的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的振幅，可以相互抵消，從而能有效地減少振動(dòng)。
希望三個(gè)孔即中心孔55和分置兩端的長(zhǎng)孔56被設(shè)置在同一直線上。鑒于連接板54上所述三個(gè)孔，即中心孔55和位于兩端的長(zhǎng)孔56同在一條直線上，連接板54在穩(wěn)定振動(dòng)條件下，靠著一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2移動(dòng)量的大小和連接板54靠著另一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2移動(dòng)量的大小，可在全部運(yùn)作時(shí)間內(nèi)相等。結(jié)果，除旋轉(zhuǎn)力外再?zèng)]有其它力作用在連接板54的中心孔55中，這樣，發(fā)生多余負(fù)荷的情況即可被防止了。
此外希望把軸52和軸57、58(B、C)的內(nèi)軸距設(shè)置成至少兩倍于運(yùn)動(dòng)部件2振幅。鑒于上述把軸52和軸57、58設(shè)置成兩倍于運(yùn)動(dòng)部件2振幅以上的情況，因運(yùn)動(dòng)部件2振幅降低造成內(nèi)軸距的波動(dòng)量減少，結(jié)果是，連接板54上長(zhǎng)孔56相對(duì)于軸57、58的滑動(dòng)量減小，負(fù)荷和噪音都被減下來(lái)了。
如圖1的實(shí)施例，連接板54僅有孔而軸57、58裝在運(yùn)動(dòng)部件2上。這樣做，既然力的傳遞是在同一平面上進(jìn)行，那么動(dòng)作就會(huì)柔和，這對(duì)減少負(fù)荷和噪音是有效的。然而，也可以如圖6所示，把兩個(gè)軸61沿縱向裝在連接板54的兩端，而孔62分別位于兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2上，以彼此反相的方式把兩個(gè)軸61裝在上述兩個(gè)孔62中，和連接板54就連接起來(lái)。
圖7A表示本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中滾柱63安裝在軸57、58和長(zhǎng)孔56之間。更確切地說(shuō)，滾柱可旋轉(zhuǎn)地裝在軸57、58上，滾柱63還插入長(zhǎng)孔56中。這樣，軸57、58和長(zhǎng)孔56之間的滑動(dòng)即可變成滾動(dòng)，結(jié)果，負(fù)荷降低。滾柱63裝有一個(gè)法蘭盤(pán)64，以防滾柱脫離長(zhǎng)孔56。滾柱63的外形可為圖7B中所示的矩形。
圖8表示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。在本實(shí)施例里，軸座51和機(jī)架7成一體。軸52直接安裝于構(gòu)成軸座51的機(jī)架7的一部分上，如此就減少了零件的數(shù)量。
圖9也表示本發(fā)明的另一實(shí)施例，本實(shí)施例是，帶有軸52的凸起部分68由固定部件1整體地突出，藉著凸起部分68構(gòu)成了軸座51。
圖10表示通過(guò)連接板54來(lái)限制振幅的實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)，用這種類型的電機(jī)，由于運(yùn)動(dòng)部件2僅用彈簧零件13懸掛，振動(dòng)不會(huì)被限制。其結(jié)果，當(dāng)振幅變得過(guò)大就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即彈簧件13或連接彈簧5毀壞，造成電機(jī)功能失效。為防止這種惡果，長(zhǎng)孔56縱向邊緣制成為一個(gè)振幅限定區(qū)段56a，通過(guò)與軸接觸以把運(yùn)動(dòng)部件2的振幅限定在預(yù)定范圍內(nèi)。如此一來(lái)，位于連接板54上長(zhǎng)孔56的尺寸就應(yīng)使軸57、58和振幅限定區(qū)即長(zhǎng)孔56的縱向的邊緣之間的間隙66的數(shù)值適當(dāng)。按此布置，當(dāng)振幅變得過(guò)大時(shí)，軸57、59就要和振幅限定區(qū)接觸，也就是與如圖10(b)所示的連接板54長(zhǎng)孔56的縱向邊緣接觸以限制振幅。
圖11表示本發(fā)明的又一實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例里，在軸57、58和長(zhǎng)孔56間，由于接合部分的拍擊而引起的噪音，作為減輕噪音的方法，要裝上一個(gè)連接板壓緊簧70，在位于連接板壓緊簧70的中部的支撐孔72內(nèi)，插入設(shè)置于軸座51上的一支承軸75，而將位于連接板壓緊簧70一端的鎖定軸，放入軸座51的鎖定孔74中，而連接板壓緊簧70另一端的裝配軸部73，被放入連接板54側(cè)面裝配孔76內(nèi)。按此布置，連接板壓緊簧70會(huì)壓迫連接板54，在全部運(yùn)作時(shí)間內(nèi)會(huì)有一定轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能消除軸57、58和連接板54間的撞擊。
圖12表示本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中輔助連接板83置于連接板54和運(yùn)動(dòng)部件2之間。更準(zhǔn)確地說(shuō)，軸57、58被可旋轉(zhuǎn)地插入位于輔助連接板83一端的孔84中，而裝于輔助連接板83另一端的軸85，又被可旋轉(zhuǎn)地插入連接板54上的孔82里。此外，連接板54上的中心孔55里，可旋轉(zhuǎn)地安裝著位于軸座51上的軸52。據(jù)這樣的裝配方式，可消除長(zhǎng)孔56和軸57、58之間的滑動(dòng)，而完全被軸孔間的轉(zhuǎn)動(dòng)代替。因而，由滑動(dòng)、噪音、磨損和其它類別的負(fù)荷產(chǎn)生的影響，都能夠減少。
圖13表示本發(fā)明的又一實(shí)施例，其中一個(gè)彈簧薄片92設(shè)置在連接板54上。更確切地說(shuō)，在連接板54的兩端處設(shè)置有彈簧薄片92。在上述薄片92的頂頭有孔93，其中可旋轉(zhuǎn)地裝配軸57、58。在連接板54的中部有個(gè)突出部分95。在所述突出部分95的頂端設(shè)有一中心孔94，其中可旋轉(zhuǎn)地裝配著軸52。此外，兩孔93和中心孔94被設(shè)置在同一直線上。據(jù)此布置，隨運(yùn)動(dòng)部件2振動(dòng)而產(chǎn)生軸57和58內(nèi)軸距變化，可由彈簧薄片92所調(diào)節(jié)，結(jié)果減少了整個(gè)系統(tǒng)的零件數(shù)，同時(shí)又排除了當(dāng)連接板與長(zhǎng)孔配合時(shí)的滑動(dòng)，而且在與裝配輔助連接板相比，減少了配合零件數(shù)。這些布置都有效地減少了負(fù)荷和噪音。
圖14表示本發(fā)明另一方案。本方案中，齒條104相互間以反相關(guān)系，分別裝在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2上。齒輪101可旋轉(zhuǎn)地裝在固定于軸座51的軸52上。這里，代號(hào)103表示位于軸52上的凹槽，在凹槽103里裝有卡環(huán)，以防止齒輪101從軸52上脫出。兩個(gè)齒條104與齒輪101相嚙合，以使彼此成反方向驅(qū)動(dòng)。這樣的布置具有與連接板方案相同的功能。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件2中任一個(gè)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)上述齒輪101與兩個(gè)齒條104相嚙合，另一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2必將以反向運(yùn)動(dòng)著。
上述的每一個(gè)方案皆可安排成，相對(duì)于固定部件1兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件都是在同頻率反方向下驅(qū)動(dòng)的，以使馬達(dá)A的振動(dòng)能減弱，傳到手上的振動(dòng)也會(huì)很小。此外，上述每個(gè)方案都安排成，運(yùn)動(dòng)部件2僅用彈簧連接并支撐在固定部件機(jī)架7上，而兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2彼此是通過(guò)連接彈簧5連接起來(lái)的。這種構(gòu)造的示意圖表示于圖15上。在這個(gè)圖形中，存在兩種振動(dòng)波形，對(duì)正常驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，由于兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件都以驅(qū)動(dòng)方式f1驅(qū)動(dòng)，其中兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2處于反向運(yùn)動(dòng)，綜合起來(lái)不至于產(chǎn)生振動(dòng)。然而，由于在刮胡子和其它類型的情況時(shí)，負(fù)荷加到運(yùn)動(dòng)部件2上，盡管方向相反的振動(dòng)處于f1方式下，其中兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2同向運(yùn)動(dòng)的f1方式仍瞬時(shí)發(fā)生了。這就加大了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2間振幅的差。假設(shè)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量都為M。彈簧零件13的彈簧系數(shù)為k1，連接彈簧的彈簧系數(shù)為k2。則，f1(Hz)＝(1/2π)·[(k1+2k2)/M]1/2和f2(Hz)＝(1/2π)2(k1/M)1/2在加上某種頻率的振動(dòng)激發(fā)力后，代表各相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件2振動(dòng)振幅情況的圖線，表示于圖16中。由于f2方式中兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件瞬時(shí)發(fā)生同向運(yùn)動(dòng)，使馬達(dá)A在運(yùn)動(dòng)部件2運(yùn)動(dòng)方向上的振動(dòng)也傳給了整個(gè)電剃刀，因而造成一種振動(dòng)，引起電剃刀使用者的手部產(chǎn)生不舒適的感覺(jué)。然而，通過(guò)一種可旋轉(zhuǎn)地裝在固定軸52上的連接機(jī)構(gòu)，去連接兩個(gè)彼此具有反相關(guān)系的運(yùn)動(dòng)部件2的辦法來(lái)解決它，即使一個(gè)外力加到裝配成反相關(guān)系的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2中的任一個(gè)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2的振幅，彼此會(huì)被連接板54所調(diào)整。如此，就可阻止非穩(wěn)定振動(dòng)發(fā)生。
通過(guò)連接彈簧5把兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2連接在一起的例子，在上面所說(shuō)的各實(shí)施例里表明，現(xiàn)在一個(gè)例子是不裝調(diào)節(jié)自然頻率的連接彈簧，表示于圖17。因?yàn)閮蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)部件2間在本方案中是通過(guò)連接板54連接起來(lái)的，即使當(dāng)負(fù)荷加到兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2中的一個(gè)上時(shí)，因而另一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2的驅(qū)動(dòng)力量是通過(guò)連接板54傳過(guò)去的，甚至在都沒(méi)裝上能調(diào)節(jié)自然頻率的連接彈簧的情況下，也能保證刀片的銳利并且不需連接彈簧。這個(gè)方案，在體積、費(fèi)用和裝配容易性方面都有更多的優(yōu)越性。
此外，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件2用彈簧零件13裝在固定部分的例子，已在上述的實(shí)施例中示出，本發(fā)明適用于這種情況，其中兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件是以嚙合機(jī)構(gòu)為依托的，該機(jī)構(gòu)是在運(yùn)動(dòng)部件2和固定部分之間裝設(shè)軸承。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)式線性驅(qū)動(dòng)器，包括一個(gè)往復(fù)式馬達(dá)，它是由一個(gè)固定部件和多個(gè)能做往復(fù)振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件組成的，并能導(dǎo)致多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件作電磁振動(dòng)，相對(duì)于上述固定部件，彼此保持著同頻率反相位的關(guān)系；以及連接機(jī)構(gòu)與兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件相連接，后者彼此間設(shè)置成反相關(guān)系，以便使上述運(yùn)動(dòng)部件中一個(gè)的振動(dòng)，以反轉(zhuǎn)其振動(dòng)方向而傳遞給另一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1中所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，所述連接機(jī)構(gòu)，是用一個(gè)連接板可旋轉(zhuǎn)地裝配在一個(gè)固定軸上構(gòu)成的。
3.如權(quán)利要求2中所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，連接機(jī)構(gòu)的支撐點(diǎn)和連接機(jī)構(gòu)與各自運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)合點(diǎn)，設(shè)置于同一直線上。
4.如權(quán)利要求2中所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，連接機(jī)構(gòu)支撐點(diǎn)和連接機(jī)構(gòu)與各自運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)合點(diǎn)之間距比，幾乎與不裝連接機(jī)構(gòu)情況下各自運(yùn)動(dòng)部件振幅的比值相同。
5.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，連接機(jī)構(gòu)支撐點(diǎn)和連接機(jī)構(gòu)與各自運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)合點(diǎn)之間距比，幾乎與各自運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量之反比相等。
6.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件與連接機(jī)構(gòu)的結(jié)合部分是由軸和長(zhǎng)孔組成的，而所說(shuō)的軸是插在孔中的。
7.如權(quán)利要求6所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，各長(zhǎng)孔的縱向邊緣是由專為約束每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件振幅大小的振幅限定區(qū)段所形成，軸和所述的邊緣在一定范圍內(nèi)接觸。
8.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，輔助連接板裝在連接板和各相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件之間。
9.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，所述的連接板，設(shè)置有帶彈性的彈簧薄片。
10.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，設(shè)置有連接板壓簧，它彈性地強(qiáng)使連接板在一定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，所述的連接機(jī)構(gòu)是為了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，彼此具備反相關(guān)系而設(shè)置的，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部分各自裝有齒條，兩個(gè)齒條要同可旋轉(zhuǎn)地裝在一個(gè)固定軸上的齒輪相嚙合，以便成反方向驅(qū)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，所述的連接機(jī)構(gòu)裝配成使每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件用彈簧件搖擺式地支撐在固定軸上，而兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件用個(gè)連接彈簧連接，彼此被設(shè)置成具有反相關(guān)系。
13.一種振動(dòng)式線性致動(dòng)器，其中，包括一個(gè)固定部件和多個(gè)能進(jìn)行往復(fù)振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件，上述多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件被安排成，以電磁為動(dòng)力相對(duì)上述固定部件、以彼此同頻率反相位關(guān)系做往復(fù)振動(dòng)，而這兩個(gè)彼此處于反相位關(guān)系中的運(yùn)動(dòng)部件機(jī)械相連，改變振動(dòng)方向兩把振動(dòng)傳遞給到另外部件。
全文摘要
在振動(dòng)式線性致動(dòng)器里，為以同頻率、彼此反相位、往復(fù)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，使用一個(gè)往復(fù)式馬達(dá)。兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件機(jī)構(gòu)相連，由此改變方向把振動(dòng)傳遞到別的上。據(jù)此布置，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件間的反相關(guān)系被機(jī)械地保持著。由于保持住運(yùn)動(dòng)部件間的反相關(guān)系，即使加外界干擾，整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)仍能成為抗干擾的穩(wěn)定振動(dòng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B26B19/28GK1163586SQ9619079
公開(kāi)日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1996年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月26日
發(fā)明者柴武志, 大陽(yáng)孝, 棚橋正雄 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社