具有找尋其從動系統部分的共振的驅動系統的往復式工件設備的製作方法

2023-05-28 09:41:36

專利名稱：具有找尋其從動系統部分的共振的驅動系統的往復式工件設備的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及具有往復式工件的電動設備，諸如電動牙刷，其 在共振或者接近共振的狀態下操作，並且更具體地涉及這樣的設備， 其包括找尋相關往復式從動系統共振頻率的驅動系統。
背景技術：
共振操作對於具有往復式運動工件的電動設備而言是實用並且 理想，這要歸因於這樣的設備在共振或者接近共振的狀態下操作時所 具有的內在效率。在這樣的情況下，包括工件的設備的從動組件/系統 部分在其共振頻率或者接近共振頻率處被驅動。這需要設備的設備驅 動系統部分的驅動頻率與設備從動系統部分的共振頻率基本上相匹 配。除了牙刷以外，工件還可以包括剃鬚刀、磨砂機、電動刀具和其 他往復式工具。在大量生產的那些產品中，共振系統(從動系統)的容限要仔細 地控制。在組裝時需要對設備進行調諧或者使用自適應的驅動系統， 但是這通常比較乏味而且昂貴，增加了成本並引發了質量控制問題。 因此，儘管共振操作往往具有優勢，但是這樣的設備通常被設計為不 具有共振操作以降低製造成本。另一方面，非共振系統通常在相對較 高操作速度下存在效率問題和高噪音水平問題，這要歸因於這樣系統 的驅動聯動部分的正常操作。發明內容因此，希望一種具有往復式工件的電動設備，該電動設備包括驅 動系統/從動系統組合，該驅動系統/從動系統組合在共振狀態下操作
但不需要針對另行所需的從動系統的嚴格操作容限。因此，本發明是具有往復式動作的工件系統，包括驅動組件， 其產生包括周期性力脈衝的輸出驅動信號，在驅動組件操作過程中使驅動頻率從零開始增加；和從動件組件，其上通過回位彈簧組件裝配有工件，該從動件組件具有共振頻率，其中，隨著驅動頻率從零開始 增加，該驅動頻率將會接近從動組件的共振頻率，其中大約在所述共 振頻率處，馬達組件產生的至少基本一部分能量傳遞至工件的移動， 從而產生有效的工件動作。


圖1是結合本發明一個實施方式的牙刷的透視圖。圖2是本發明共振操作設備一個實施方式的分解圖。 圖3 .是圖2另一實施方式的示意圖。 圖4是圖1系統的扭矩對時間示意圖。圖5和圖6是圖1系統的阻抗和動力傳遞對頻率的示意圖，其中 該系統具有約為260 Hz的共振頻率。圖7A和圖7B是從圖1系統操作開始起馬達速度和工件振幅對時 間的圖示。圖8到圖IO是本發明另外實施方式部分的分解圖。
具體實施例方式
參照圖l和圖2，在此示出並描述的本發明實施方式包括具有 驅動組件12和從動組件14的牙刷10，該驅動組件12例如可以包括 DC馬達，驅動組件12和從動組件14通過磁性連接設置連接在一起， 該磁性連接設置的一部分位於驅動組件12中，另一部分位於從動組 件14中。從動組件14的遠(外側)端是工件組件16,作為示例工件 組件16可以包括牙刷18，但是其還可以包括具有往復式運動的大量 其他工件。
所示實施方式中示出的驅動組件12和從動組件14位於手持外殼
20中，該外殼20包括開啟/關閉按鈕22並可以包括用於才是供設備各 種操作方面的視覺表示的顯示器23。在圖2中具體示出的驅動組件 12由電池24和功率控制電3各26供電。如在以下更具體地描述，該i殳 備的操作由開啟/關閉按鈕22啟動。驅動組件輸出軸的頻率從啟動時 開始增加，直到達到從動系統的共振頻率，在該共振頻率點上隨著驅 動系統的旋轉，從動系統受到來自驅動系統能量的激發，以一個振幅 進行往復式運動，這種往復式運動產生了用於特定工件操作的有效動 作，諸如刷牙。
特別地，仍然參照圖2,本實施方式包括DC馬達32。 DC馬達 32可以是普通的、廉價的、無需定製的(off-the-shelf)馬達，並可從 多個製造商獲取。DC馬達32在功率控制電路26的控制下由電池24 供電。DC馬達32驅動馬達軸27，該馬達軸27的前端35由兩個軸 承34和36來裝配，其中這兩個軸承位於軸承塊組件38中。軸承34 和36並不是必須的，它們用於吸收設備上的推力(thrust)負荷。軸 承塊組件38固定在外殼20上以幫助吸收推力。或者，軸承塊組件38 可以固定至馬達外殼。軸承塊組件38的前面(朝向工件)是用於支 撐軸27的軸環(collar )40。裝配在馬達軸27前端的是四極(four-pole ) 輪轂42。
本實施方式在驅動組件和從動組件之間具有磁性連接設置。輪轂 4 2在9 0 。間隔的間隙處緊固到四個磁體44 44上。在所示實施方式中， 磁體定向於NSNS極，面向驅動組件和從動系統間的空氣間隙。應 當知道，其他實施方式可以擁有具有其他極性設置(諸如，NNNN 或者SSSS)的更多或者更少的獨立磁體，它們提供了不同的乘數效 應。
磁體可以是不同的形狀，例如餅形，或者可以是具有交替磁性段 的環形》茲體。在一種設置中，可以只使用一個3爭過整個輪轂表面延伸 的磁體。在操作中，當DC馬達32隨著馬達軸27和輪轂42的操作 而轉動時，；茲體44也跟著轉動。驅動組件12和乂人動組件19之間通 常存在0.2 mm到6 mm級別的空氣間隙。對於非口腔保健設備，這 個間隙可以更大。仍然參照圖2，從動組件14包括細長的從動軸50。在軸50上遊 (upstream)端52 (朝向馬達)處是兩極(two-pole)輪穀54。定位 在輪轂54中且180。分離的是兩個磁體56 56,其中N N極性定位朝 向空氣間隙。根據特定環境，可以存在不同數量和不同極性設置的磁 體56。在一種設置中，可以使用單個磁體，該單個磁體跨過整個輪穀 延伸。輪轂54的下遊(朝向工件)是軸承塊58和支撐從動軸50的 軸承60。軸環62也支撐軸50。裝配在軸50進一步下遊的是螺旋彈 簧64和平衡質量(balance mass) 66。螺旋彈簧操作以便隨著軸50 在驅動組件12提供的驅動能量下旋轉時提供回位力。進一步下遊的 是另一個支撐軸環68和軸承70，它們都是常規的。工件組件16連接至從動軸50的末端。組件16包括工件頸部80， 其自由端上可以裝配有包括牙刷組件在內的各種工件，該牙刷組件在 此示出的實施方式中包括刷頭18。存在許多可替代的工件，其在操作 中具有往復式運動，即振動、擺動等動作，該工件包括各種剃鬚刀、 磨砂機、刷子、電動刀具和各種往復式工具以及其他個人護理產品和 口腔護理產品。在圖2實施方式的操作中，DC馬達32將基於開啟/關閉開關22 的啟動從0 RPM開始工作。隨著驅動磁體44依次通過從動組件的磁 體56,扭矩，即力，脈衝便產生了。從零開始的一個方向上的力脈衝 將會在驅動磁體恰好通過從動磁體之前產生，並且從零開始的另 一方 向上的力脈沖將會在恰好通過從動磁體之後產生。這些力脈衝還可以 認為是具有正半部分和負半部分的單個脈沖在相反方向上的兩個半 脈沖(每個都從零開始，以零結束)。圖4中所示力圖示出了相對於 驅動磁體的角轉動的力。當N(或S)極驅動磁體與從動磁體對齊時， 力為零。馬達的RPM乘以全(full)力脈衝次數(兩個半脈衝)的數目等 於用於設備的驅動頻率。當驅動頻率較低時，準確地說低於共振時， 工件移動振幅相當小。隨著驅動信號頻率的增加，由於馬達到達操作
速度尤其是接近共振(通常在共振的幾個HZ範圍之內)時增大的RPM,從動組件將由於共振現象而激活，其中來自於處於該RPM處 馬達的能量傳遞到共振系統的來回振動中。工件振幅在此共振點上顯 著增長到有效值，即如果是牙刷共振系統，則該有效值是對於期待的 牙齒清潔而言的醫學有效值。即使馬達產生出了更多扭矩，馬達速度 的改變也很小，直到扭矩到達足夠使驅動頻率超過共振的那個點為 止，這個點稱為過速(overrun)。有些意外的是，存在顯著的操作窗 口，在該窗口中來自從動系統的增大的能量在接近共振值後轉換為振 幅。再次另人意外的是，其並不是狹窄的操作範圍。這稱為操作的"鎖 定"範圍。本發明的重要優勢在於其能夠自動適應從動系統隨時間改變的 共振頻率。圖7A示出了驅動速度(RPM)對時間的圖。馬達速度將 隨著時間的推移而在非共振系統中增大，直到其到達最大速度(如在 83處示出)為止。在共振系統中，速度將增加到接近共振，如85處 所示，而且並不會進一步增加直到達到足夠的扭矩值為止，這時共振 系統進入過速狀態，如87處所示。圖7B示出了與圖7A的速度/時間 圖相對應的用於共振系統的工件移動振幅。在過速點90處，振幅將 顯著下降。如上所述，本設置具有這樣的優勢，其能夠自動適應諸如由於老 化所引起的從動系統共振頻率的改變，或者可以自動適應於不同工 件，例如不同的牙刷頭。這些全部在所示系統中自動完成，而無需任 何電子控制。當設備在近似共振的狀態下操作時，振幅的進一步增大可以通過 使用功率控制電路26來完成，該電路26可以是滑動開關或者旋轉部 件或者其他操作者啟動裝置的形式，並控制到馬達的電池功率的應用。磁性連接可以被設置使得馬達的RPM和驅動頻率之間存在乘數 效應。乘數效應允許馬達以其最有效速度進行操作。例如，上述針對 驅動磁體而指定的設置(N S N S )和用於針對從動A茲體而指定的NN
設置產生了 2比1的優勢(驅動頻率/馬達RPM)。其他極性設置產 生出了其他乘數效應，這對於本領域技術人員是顯而易見的，例如，N N N N驅動磁體設置和N N ( 180°分離)從動f茲體設置產生4比1 的優勢。本實施方式還包括用於啟動設備的結構。通常，在平衡位置時， 驅動組件的磁體將與乂人動組件的》茲體對齊。在此位置中，要啟動驅動 輪轂的旋轉需要相對較大的力，以克服在驅動磁體和從動磁體之間的 磁力。圖2示出了啟動設置，其包括啟動塊81,該啟動塊81位於與 驅動組件輪轂和磁體44分離並處於稍微下遊的位置。啟動塊81緊固 至i殳備的外殼20。位於啟動塊81轂面上的是兩個磁體82 82,它們處於分隔180° 的位置並與從動組件中的f茲體56 56垂直，該；茲體具有朝向空氣間隙 的NN才及性。這兩個啟動》茲體也稱為平衡J茲體，它們的極性與驅動4侖 轂上與它們對等的磁體相反，並在兩個輪轂之間產生約為純零的^茲 力，從而產生針對輪轂42的較小力的啟動/旋轉。這只是啟動設置的 一個示例，對於本領域技術人員而言能夠減小完成啟動所需力的其他 啟動設置是顯而易見的。圖2的設置在操作中使從動組件按照所選定的弧進行旋轉。但是， 應當理解，從動組件的其他移動模式也可以實現。從動組件可以被裝 配以產生軸向(進和出)運動和來回運動，即側對側運動。根據從動 組件的裝配，其他運動也是可能的。進一步地，可以同時激發從動組件移動的兩種模式。例如，如果 軸向模式共振頻率是旋轉模式或者側對側模式的共振頻率的諧波，則 單個驅動頻率就可以在兩個模式中激發從動組件，使得產生組合的運 動，例如8字形運動。因此，根據從動組件各種移動模式的特定共振 頻率，可以產生各種工件移動。這是本發明系統的優勢所在。而且，在牙刷應用中，除了在一種或者兩種模式中移動諸如刷頭 的應用外，例如還可以使用驅動系統產生的磁場來驅動用於凝膠(gel) 或者口腔治療藥劑的泵。進一步地，來自輪轂42或者馬達驅動軸或
者馬達後端的機械剝離件(takeoff)可以用於驅動泵或者諸如風扇的 其他部件。關於驅動系統，應當理解，除了 DC馬達之外的馬達設置也可以 用於驅動磁性連接設置。除了別的之外，這些馬達可以包括渦輪馬達、 空氣馬達、彈簧組件、飛輪和液壓馬達。另外，應當理解，磁性連接 儘管方便高效，卻不是必須的。其他的連接設置或者向從動組件產生 驅動脈衝的特定馬達，諸如齒槽(cogging)馬達也可以使用，驅動頻 率被控制以便從零開始增加，並再次使驅動頻率查找出從動組件的共 振頻率。其他驅動組件替代物包括具有偏心件和扭杆的馬達，該馬達具有 側對側移動模式。從動系統會加速到共振狀態，但是不會超過共振狀 態。其他替代物包括馬達驅動軸上偏心(lobbed)凸輪，通過彈簧連 接有凸輪從動件。刷頭附接到馬達外殼，在操作中產生"齒槽效應"的 反作用力。可以使用具有不同摩擦(粘性的)面積的兩個盤。當兩個 盤相對於另一個移動時，傳遞變化的力。圖8示出了涉及圓柱形配置的另一磁性連接設置。此實施方式包 括馬達和由馬達(未示出)驅動的輪轂150,輪轂150包括圓柱形外 殼152。多個磁體154 154緊固至圓柱形外殼152的內表面。》茲體 154-154被選擇並被設置以產生每轉所需數量的力脈衝。工件末端輪轂156包括在自由(外側)端60上的電樞軸158,該 電樞軸158定位在諸如用於牙刷的刷頭之類的工件上。軸158由軸承 164-164支撐。電樞軸158的內側端是多個疊片(lamination)(鋼或 鐵)168,它們圍繞電樞軸158進行裝配。所示連接系統隨磁體或者 疊片168-168進行操作，或者不用磁體或者疊片168-168進行操作。 但是，將磁體置於疊片168的暴露端上，這在系統刷子側的磁性連接 中產生了更大扭矩。其他連接實施方式涉及磁阻。如圖9所示，在此設置中，所示多 個磁體(四個正交磁體180-180)裝配在驅動端輪轂186的端面184 上，其中該輪轂186由馬達(未示出)的動作進行旋轉。刷子端輪轂188驅動刷柄和刷頭或者其他工件，該輪轂188包括單個碳鋼疊片190 來替代一個或者多個磁體。此設置在驅動輪轂186和刷子端輪轂188 之間產生磁阻連接，以便產生所期待的輪轂188和工件的旋轉動作。 其他磁體/疊片設置當然也可以使用。》茲體/疊片可以是不同的形狀， 諸如餅形，或者可以是環形。刷子側疊片將與驅動輪轂磁體的形狀相 匹配。圖10示出了粘性/齒槽連接系統的簡化設置，參見上述簡述。連 接結構包括兩個獨立的盤狀盤件90和92，它們裝配在外殼94中，然 後用粘性流體填滿該外殼94。盤中的一個(即，盤90)裝配在驅動 輪轂95上或者是驅動輪轂95的一部分，由馬達(未示出)驅動，而 另一盤(即，盤92)裝配到刷子端輪轂軸97上，該刷子端輪轂軸97 的一端裝配有諸如刷頭的工件部件。如圖所示，盤90和92相對於它 們裝配在其上的軸95和97而言是弧形的，並且位於外殼中使得它們 之間存在較小的空氣間隙。盤90和92的每一個分別具有多個間隔的 內部葉片98,在所示實施方式中為等距離間隔。馬達對盤中的一個(例 如，盤卯)的驅動將會引起另一盤92跟著運動。當各個盤中的葉片 通過另一個時，在第二個盤中產生扭矩脈衝。所得到的扭矩脈衝系列 產生了與以上詳細描述的磁性連接設置所帶來的相同操作結果。粘性 設置的效果將隨著盤的相對速度而增加，這會使盤間流體的剪切 (shear)速率變大。此設置並不具有需要克服的啟動扭矩。在所示和所描述各種設置中，成品可以包括用於多種不同功能的 顯示器23,這包括用於設備使用的計時器、可以確定壓力的壓力表和 電池充電狀態指示器。另外，在牙刷實施方式中，可以從刷頭中的傳 感器向用戶提供信息。低電量指示也可以顯示。圖3示出了圖2系統的變體，其中從動組件進行節狀(nodally) 裝配。在此實施方式中，替代了螺旋彈簧和平衡塊，彈簧組件包括兩 個扭簧100和102,它們串聯地進行定位以提供機械共振旋轉機構。 扭簧之間的連接點是"節點"部件104,其基本上保持靜止。節點部件 104在系統操作期間不動或者動得非常小。扭簧IOO和從動組件的上
遊部分(朝向驅動組件)沿一個方向旋轉，而扭簧102和從動組件的下遊部分108沿另一方向旋轉。這樣減小了從動組件的振動。相對於此實施方式，參考本發明受讓人擁有的美國專利No.6，859,968,該專利的內容在此通過參考併入。定中(centering )彈 簧構件105與節點部件104—起提供了針對從動組件的定中力，從動 組件包括刷子部件110 (或者其他工件)。定中彈簧構件105連接至 外殼。在此實施方式中，包括馬達和磁性驅動輪轂的驅動組件112對 於其他實施方式保持相同。上述啟動器或者平衡磁體還可以用於驅動驅動鏈中的其他功能。通過節狀裝配驅動，從平衡磁體到刷子側可以使用剛性連接，其 中該節狀裝配驅動在刷側(下遊側)具有與從動側(上遊側)相反的 轉動。這將會向刷側增加衝擊，該沖擊等於來自從動側的脈衝並與其 反向，並且與節狀裝配的移動相匹配。在這種情況下，不應該將平tf 磁體裝配至手柄或者馬達外殼。它們還可以附接至以馬達或者手柄外殼為基礎的獨立共振系統， 該系統具有恰好高於從動系統頻率的共振頻率。這將允許馬達在超負 荷或者過衝(overshoot)的情況下鎖定在此共振頻率，防止馬達繼續 加速，有效地停止過沖。當釋放超負荷時，隨著馬達回落到平#^茲體 共振系統的頻率以下，其可以隨後鎖定在從系統共振頻率。當超載時， 這將會增加n次手柄振動，其會反饋給用戶。平衡磁體還可以附接到某個獨立功能組件，其中其自己的共振系 統調諧到主共振系統。這將會驅動諸如泵送、對刷牙移動進行計數等 功能。在本系統的操作中，隨著來自從動組件的驅動信號頻率接近從動 組件機械共振頻率時，從動組件的阻抗迅速降低，如圖5所示。接近 共振的阻抗的此突然降低指示來自馬達的能量如何在短時間內導致 振幅的顯著增大。當阻抗由於力脈沖中的能量傳遞給了工件而降低 時，從動組件被激勵，從而顯著增大了工件移動的振幅。因此，直到 驅動頻率接近共振時為止，振幅都相當小。隨著頻率接近共振，頻率
中的小增長會造成振幅的大變化。圖5示出了阻抗相對於扭矩的改變。 當應用的扭矩足夠將設備操作頻率增大到共振區域以上時，從動組件 的阻抗開始迅速增長。圖6示出了驅動頻率相對窄的頻帶，在該頻帶上力脈衝中的大量 能量傳遞至工件用於該工件的移動。如上所示，通過確保馬達中存在 不足以超過共振頻率的扭矩以便避免馬達"過速"是很重要的。當系統 正常操作時，能量傳遞到工件並且所得到的工件振幅很大，儘管從動 系統的阻抗處於最小值。上述系統通常在稍微小於共振的頻率下進行操作。驅動系統的頻 率從零增長到該點。或者，也可能驅動頻率最初過衝或者超過共振然 後"回落"，即減小到幾乎達到共振點為止，在共振點處，發生到工件 移動振幅的能量傳遞。本發明的系統具有幾個優勢，包括簡化的電子(或者無電子控制) 控制、操作期間較小的振動和較低的設備噪音。其具有相對較小的體 積，高效並且易於清潔。但是，更重要的是其消除了普通共振系統中 調諧要求和容限制造要求、以及質量控制要求。其還允許實現非常筒單、廉價卻仍然高效的電動牙刷，該牙刷例 如涉及馬達、電池、開啟-關閉開關和磁性連接，無需電子控制卻仍然能到達到所期待的清潔效果，並具有高於1.5米/秒的刷頭速度和美 國專利No.5，378,153中設定範圍內的頻率4乘作和振幅。儘管為了說明的目的示出了本發明的優選實施方式，但是應當知 道，在不脫離本發明精神的情況下，各種改變、修改和替換都應併入 實施方式中，本發明的精神由權利要求書進行定義。
權利要求
1.一種具有往復式動作的工件系統，包括驅動組件，其產生包括周期性力脈衝的輸出驅動信號，在所述驅動組件操作過程中使驅動頻率從零開始增長；和從動件組件，其上通過回位彈簧組件裝配有工件，該從動件組件具有共振頻率，其中，隨著所述驅動頻率從零開始增長，該驅動頻率將會接近該從動組件的該共振頻率，其中大約在所述共振頻率處，由驅動組件產生的至少基本一部分能量傳遞至所述工件的移動，從而產生有效的工件動作。
2. 根據權利要求l的系統，其中對於能量增長範圍，該驅動組件在所述接近共振頻率處所產生能量的進一步增長傳遞給該工件的移 動，從而將能量增長鎖定到工件移動的增長。
3. 根據權利要求l的系統，其中該驅動組件包括DC馬達，該 DC馬達具有在操作中旋轉的輸出軸。
4. 根據權利要求1的系統，其中該工件是個人護理設備。
5. 根據權利要求l的系統，其中該工件是口腔護理設備。
6. 根據權利要求4的系統，其中該口腔護理設備是牙刷。
7. 根據權利要求3的系統，其中該系統包括在該驅動系統和該從 動系統之間的磁連接設置。
8. 根據權利要求7的系統，其中該驅動系統包括第 一輪轂構件， 其附接至來自該DC馬達的輸出軸和裝配在其前表面上的至少一個》茲 體，並且其中該從動系統包括第二輪穀構件，其裝配在從動系統軸和 裝配在其背表面上的至少 一 個磁體上，使得當該第 一 輪轂構件旋轉 時，其上的磁體滑過該第二輪轂上的磁體，從而向該從動系統產生力 脈沖。
9. 根據權利要求8的系統，包括該第一輪轂構件上的多個磁體和 該第二輪轂構件上的多個磁體。
10. 根據權利要求7的系統，其中該驅動系統包括附接至來自該DC馬達的輸出軸的第 一 空心圓柱形輪轂構件和裝配在其內表面上的 多個磁體，並且其中該從動系統包括適配於該第 一輪轂構件的第二圓 柱形輪轂構件，該第二圓柱形輪轂構件包括在操作中導致連接該第一 輪轂和第二輪轂的電樞單元。
11. 根據權利要求10的系統，包括位於該電樞單元上的磁體。
12. 根據權利要求1的系統，其中該驅動系統包括附接至來自該 DC馬達的輸出軸的第一輪轂構件和裝配在其前表面上的至少一個》茲 體，並且其中該從動系統包括裝配在從動系統軸上的第二輪轂構件和 裝配在該從動系統軸上的鋼構件，在操作中在該驅動系統和從動系統 之間產生^t阻連接。
13. 根據權利要求1的系統，其中該系統包括在該驅動系統和從 動系統之間的粘性連接組件，該粘性連接組件包括具有間隔葉片的第 一構件和第二構件，並在具有粘性流體的外殼中彼此相對，使得當該 驅動系統移動具有葉片的 一 個構件時，由於該第 一 構件上的葉片在粘 性流體中滑過該第二構件上的葉片，該具有葉片的第二構件開始運 動。
14. 根據權利要求1的系統，其中該彈簧組件包括定中節點單元 和兩個扭簧，這兩個扭簧分別在其兩側並反向運動進行操作，其中該節點單元緊固至用於該工件系統的外殼。
15. 根據權利要求1的系統，其中該彈簧組件包括扭簧構件和平 衡塊，該扭簧緊固至用於該工件系統的外殼。
16. 根據權利要求3的系統，包括電源控制組件，其向該馬達提 供可調節水平的電源，從而提供了在該系統在接近共振狀態下操作時改變該工件組件運動糹展幅的能力。
17. 根據權利要求1的系統，其中該從動組件被裝配使得其具有 多於一種的移動模式，並且其中移動模式和其共振頻率被選擇並確定 為單個驅動頻率可以激發兩種移動模式。
18. 根據權利要求1的系統，其中該從動組件被裝配使得其上的 工件通過選定的弧進行旋轉。
19. 根據權利要求1的系統，其中該從動組件被裝配使得該工件 軸向移動。
20. 根據權利要求1的系統，其中該從動組件被裝配使得所述工 件通過選定的弧來回運動。
21. 根據權利要求11的系統，其中該移動模式包括軸向移動和旋 轉移動兩者。
22. 根據權利要求1的系統，包括除了移動該從動組件外，使用 驅動組件的動作來泵送流向該工件的流體的裝置。
23. 根據權利要求1的系統，其中該系統自動適配於該從動組件 的共振頻率隨時間的改變。
24. 根據權利要求1的系統，其中該驅動系統適配於驅動除了其 上該裝配有工件的所述從動系統以外的其他單元。
25. 根據權利要求1的系統，其中該工件是牙刷。
26. 根據權利要求1的系統，其中該系統自動適配於該從動組件 的共振頻率的改變，包括該工件的改變。
27. —種具有往復式動作的工件系統，包括驅動組件，包括具 有輸出軸的DC馬達、附接至該輸出軸的第一輪轂構件和位於其第一 輪轂構件表面上的至少一個磁體；以及從動組件，具有裝配在其上的 工件，該從動組件包括裝配在從動系統軸上的第二輪轂構件和裝配在 其第二輪轂構件表面上的至少 一個磁體，使得當該第 一輪轂構件由於 該馬達的動作而旋轉時，該第 一輪轂構件表面上的磁體滑過該第二輪 轂構件表面上的》茲體，向該從動系統產生力脈衝。
28. 根據權利要求27的系統，包括該第一輪穀構件上的多個磁體 和該第二輪轂構件上的多個磁體。
29. 根據權利要求27的系統，其中該第一輪轂構件表面是前向 的，並且該第二輪轂構件表面是後向的。
30. 根據權利要求27的系統，其中該第一輪轂構件是空心圓柱， 並且該第 一輪轂構件表面是其內表面，並且其中該第二輪轂構件適配 於該第一輪轂構件，並且該第二輪轂構件表面是其外表面，使得該第 一輪轂構件表面上的磁體可以與該第二輪轂構件表面上的磁體對齊。
31. 根據權利要求27的系統，其中該工件是牙刷。
32. 根據權利要求27的系統，包括彈簧回位系統，其中該從動組 件包括間隔大約180。並具有相同極性的兩個磁體，其中該從動組件具 有四個間隔90。的》茲體，它們中的至少兩個間隔180。並具有與該從動 》茲體相同的4及性。
33. 根據權利要求27的工件系統，包括兩個啟動磁體，其裝配為 大約分隔180。並具有平衡了該第一輪轂上磁體極性的極性。
34. 根據權利要求27的系統，其中該第二輪轂上的磁體形成環， 該磁體環包括具有交替極性的各個磁體段。
35. —種用於清潔牙齒的口腔衛生設備，包括驅動組件，產生具有一定時間力脈沖的輸出驅動，使得在該驅動組件操作過程中產生 從零開始逐漸增長的驅動頻率，其中該驅動組件包括電池供電的DC馬達；以及從動部件，其上通過回位彈簧組件裝配有刷頭，該從動組 件具有共振頻率，並且其中隨著該驅動頻率從零開始增長，該驅動頻率將接近該從動組件的共振頻率，在該共振頻率點上，該馬達產生的 能量傳遞給該刷頭的運動，使得該刷頭刷毛的尖端以高於大約1.5米/ 秒的速率移動，該速度足夠在牙齒上產生清潔動作。
36. 根據權利要求35的設備，其特徵在於除了開啟-關閉開關外 不需要其他控制單元。
37. 根據權利要求35的設備，其中該電池是可更換的。
全文摘要
一種具有往復式運動的工件系統，包括用於產生具有周期性力脈衝的輸出驅動信號的馬達組件。該驅動信號通過磁性設置連接至從動件組件，其中該從動件組件具有通過回位彈簧組件裝配在其上的工件。從動件組件具有共振機械頻率。隨著馬達的RPM在啟動後從零開始增長，驅動信號頻率增加到與共振非常接近的點，在該點處，來自驅動信號的能量傳遞給從動組件的往復式運動，從而產生了有效的工件運動振幅。
文檔編號A61C17/34GK101212935SQ200680023659
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者J·W·佩斯, K·A·米勒, P·A·黑德斯特羅姆, W·F·本寧 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司