DE1482805B

DE1482805B - Electromagnetic vibration drive for the blade of a lawnmower with a mowing bar system

Info

Publication number: DE1482805B
Authority: DE
Inventors: Leo 7055 Stetten Brosch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt

Description

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Die Erfindung geht aus von einem elektromagne- frequenz einzustellen, weil sich hierbei bei AuftretenThe invention is based on an electromagnetic frequency to be set because this occurs when

tischen Schwingungsantrieb für das Messer eines von Dämpfung oder Belastung die Eigenfrequenz dertables vibration drive for the knife one of damping or loading the natural frequency of the

Rasenmähers mit Mähbalkensystem, bei dem der Antriebsfrequenz nähert und infolge der bekanntenLawn mower with cutter bar system, in which the drive frequency approaches and as a result of the known

Antrieb aus einem oder mehreren Elektromagneten Resonanzcharakteristik somit bei gleicher ZugkraftDrive from one or more electromagnets, resonance characteristics with the same tensile force

mit offenem Joch besteht, deren Anker an einem aus 5 die Amplitude erhöht wird, was zu einer Entkopp-with an open yoke, the armature of which is increased at one of 5, the amplitude, which leads to a decoupling

Blattfedern und dem beweglichen Messer bestehen- lung des Materials (z. B. bei feuchtem Gras) führt,Leaf springs and the movable knife result in the material being composed (e.g. in the case of damp grass),

den schwingungsfähigen System befestigt sind. Durch die Vorschaltung eines Gleichrichters wirdthe vibratory system are attached. By connecting a rectifier upstream

Ein solcher Messerantrieb ist aus der deutschen die Frequenz des erregenden Stromes halbiert, wobeiSuch a knife drive is halved from the German, the frequency of the exciting current, whereby

Patentschrift 873 916 bekannt. Hierbei ist ein frei- bei gleicher Masse und gleicher Kraft nahezu diePatent specification 873 916 known. Here, a free with the same mass and the same force is almost the

schwingendes horizontales Mähmesser mit glatter io vierfache Amplitude einer Schwingung mit Netzfre-vibrating horizontal mower knife with smooth io four times the amplitude of an oscillation with mains

oder gezahnter Schneide vorgesehen und im gezeig- quenz erreicht wird, wenn auch die Eigenfrequenzor serrated cutting edge and is reached in the gezequenz, even if the natural frequency

ten Beispiel durch einen periodisch erregten, seitlich der schwingenden Masse entsprechend halbiert wird,th example is halved by a periodically excited side of the oscillating mass,

offenen Magnetkern, dessen vor der Öffnung des Dies ist für den vorgesehenen Einsatz von entschei-open magnetic core, which, before the opening of the die, is decisive for the intended use of

Magnetkernes liegender Anker mit dem Mähmesser dendem Vorteil.Magnetic core lying anchor with the mower knife the advantage.

starr verbunden ist, angetrieben. Abgesehen davon, 15 An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeidaß bei dieser Antriebsäusbildung die Leistung be- spiele der Erfindung und ihre Wirkungsweise ergrenzt ist, so daß ein richtiges Mähbalkensystem, bei läutert.is rigidly connected, driven. Apart from that, 15 On the basis of the drawing, there are implementation two with this drive noise the performance of the invention and its mode of operation are limited is, so that a real cutter bar system, at purifies.

dem ein sägeartiger Mähbalken auf einem kammarti- Der von der Erfindung Gebrauch machende Rasengen festen Unterbalken ' hin- und hergleitet, kaum mäher gemäß F i g. 1 besteht aus einer Grundplatte 1, brauchbar ist, ist unvermeidlich, daß der Anker ent- 20 die gleichzeitig einen Messerkamm enthält,^der auch weder .gegen "die Schenkel des ,Magnetkernes an- auswechselbar bgfsstigt sein kann. An der Grundschlägt, oder ein anderer Daueranschlag zur Bewe- platte 1 befinden sich terner die Lauf räder 6 und 7, gungsbegrenzung konstruktiv vorgesehen wird, was der Bedienungsbügel 8 und das bzw. die bewickelten vor allem mit einem erheblichen ruhestörenden Lärm Jochteile 5.a saw-like cutter bar on a comb-type lawn saw making use of the invention fixed lower beam 'slides back and forth, hardly mower according to FIG. 1 consists of a base plate 1, is useful, it is inevitable that the anchor also contains a knife comb, which also neither can be interchangeably affixed to the legs of the magnetic core. or another permanent stop to the moving plate 1 are the wheels 6 and 7, supply limitation is provided constructively, what the control handle 8 and that or the wound especially with a considerable noise disturbing the rest of the yoke 5.

verbunden ist. 25 Ferner ist an der Grundplatte 1 die Halterung für Ein anderes bekanntes elektromagnetisches System die Blattfedern 3 angebracht. Am anderen Ende der zum Antrieb eines horizontalen Mähbalkenrasen- Blattfedern 3 befindet sich der zweite, bewegliche mähers (USA.-Patentschrift 2 492 290) macht von Messerkamm 2, an welchem der bzw. die Anker 4 einem in der Achse der Hin- und Herbewegung des befestigt sind. Diese gesamte Anordnung stellt ein Mähbalkens angeordneten, mit Wechselstrom erreg- 30 schwingungsfähiges Zwei-Massen-System dar. Die ten Elektromagneten Gebrauch. Auch in diesem Falle eine Masse wird durch die Teile 1, 5, 6, 7 und 8 geist ein lärmerzeugendes Zusammenschlagen der be- bildet und die zweite Masse durch die Teile 2 und 4. wegten mit den stillstehenden Teilen — zumindest bei Beide Massen sind durch die Federn 3 elastisch gebestimmten Belästungsverhältnissen — unvermeid- koppelt. Eine Schutzhaube kann alle beweglichen lieh. '■■■ 35 Teile bis auf die Messer abdecken. Die Schnitthöhe Zur Vermeidung jedes bewegungsbegrenzenden kann mit dem Rad 7 verstellt werden, an dessen Stelle An- bzw. Zusammenschlagens von Teilen und zur auch zwei Räder am Rand angeordnet sein können. Schaffung eines geringen und nicht störenden Lärm Bei jedem Zwei-Massen-Schwing-System ist die erzeugenden elektromagnetischen Schwingungsan- Schwingamplitude der beiden Massen umgekehrt protriebs der eingangs genannten Art wird erfindungsge- 4° portional zum Gewicht dieser beiden Massen. Wird maß vorgeschlagen, daß die Jochöffnung in Fahrt- also die Anordnung derart konstruiert, daß Teil 2 richtung weist und die Anker im Ruhezustand seit- wesentlich leichter ist als Teil 1 mit Teil 5 und 8, so lieh aus der Deckung mit dem Joch versetzt angeord- führt die Grundplatte 1 und damit auch der Bügel 8 net sind. praktisch eine sehr geringe Amplitude aus. Dem-Durch den Stromimpuls in der Wicklung des 45 gegenüber ist die Amplitude des Messers 2 sehr groß. Magnetkern-Jochs wird der seitlich versetzte Anker Dadurch treten keine Erschütterungen am Haltebügel gegen die Federkraft der Haltefedern quer zur Fahrt- auf.connected is. 25 Furthermore, the bracket for Another known electromagnetic system, the leaf springs 3 attached. At the other end of the to drive a horizontal mower bar lawn leaf springs 3 is the second, movable one mähers (U.S. Patent 2,492,290) makes knife comb 2 on which the anchor or anchor 4 one in the axis of reciprocation of the are fixed. This entire arrangement is setting Cutter bar arranged, with alternating current excitable 30 vibratory two-mass system represents th electromagnet use. Also in this case a mass is created by parts 1, 5, 6, 7 and 8 spirit a noise-producing knocking together of the forms and the second mass through parts 2 and 4. wegten with the stationary parts - at least both masses are elastic determined by the springs 3 Nuisance conditions - unavoidable. A protective cover can be all movable borrowed. '■■■ Cover 35 parts except for the knives. The cutting height To avoid any movement-limiting movement, the wheel 7 can be used to adjust it instead Attacking or striking together of parts and also two wheels can be arranged on the edge. Creation of a low and non-disturbing noise With every two-mass-oscillation-system the generating electromagnetic Schwing An- oscillation amplitude of the two masses reversed protedrive of the type mentioned at the beginning is proportional to the weight of these two masses according to the invention. Will suggested that the yoke opening in motion- so the arrangement is constructed in such a way that part 2 and the anchor in the idle state is significantly lighter than part 1 with parts 5 and 8, see above The base plate 1 and thus also the bracket 8 are arranged offset from the cover with the yoke are net. practically a very low amplitude. As a result of the current pulse in the winding of the 45, the amplitude of the knife 2 is very large. The laterally offset armature becomes the magnetic core yoke against the spring force of the retaining springs across the travel.

richtung vor die Öffnung des Jochs gezogen, kann je- F i g. 2 zeigt die schematische Draufsicht eines Ausdoch infolge seiner Aufhängung nicht den magne- führungsbeispiels der. Erfindung, bei welcher zwei betischen Kräften folgend auf das Joch aufschlagen und 50 wickelte Jochteile 5' und 5" und zwei entsprechende einen Lärm erzeugen. Anker 4' und 4" zusammenwirken, wobei die Anker 4' Durch die Anordnung von zwei nebeneinanderlie- und 4" im Ruhezustand in entgegengesetzter Richgenden offenen Elektromagneten, deren an dem tung aus der Deckung mit dem jeweiligen Joch verschwingungsfähigem System befestigte Anker in ent- setzt angeordnet sind.direction pulled in front of the opening of the yoke, can each- F i g. 2 shows the schematic top view of a dig due to its suspension, it does not match the magnet guide example of the. Invention in which two betisch Following forces hit the yoke and 50 wrapped yoke parts 5 'and 5 "and two corresponding ones make a noise. Anchors 4 'and 4 "work together, the anchors 4' By arranging two side by side and 4 ″ in opposite directions when at rest open electromagnets, whose device is vibrating out of congruence with the respective yoke System fastened anchors are arranged in relieved.

gegengesetzter Richtung' seitlich versetzt sind, kann 55 Die Erzeugung der niederfrequenten Schwingung gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken die er- bei relativ guter Energiebilanz erläutert die F i g. 4 zielbare Leistung wesentlich erhöht und insbesondere unter Rückbeziehung auf die Draufsicht des Beider Einfluß der Dämpfung durch das Schneiden des spiels gemäß F i g. 2.opposite direction 'are laterally offset, can 55 The generation of the low-frequency oscillation According to a further idea of the invention which is explained in FIG. 1 with a relatively good energy balance. 4th Targeted performance significantly increased and especially with reference to the top view of both Influence of damping by cutting the game according to FIG. 2.

Grases in den Messern vermindert werden. Die F i g. 4 zeigt den einen Anker eines Magnet-Grass in the knives are reduced. The F i g. 4 shows one armature of a magnet

Die Eigenfrequenz der schwingenden Masse wird 60 Systems mit dem zugehörigen Magneten in derThe natural frequency of the oscillating mass is 60 with the associated magnet in the system

in bei elektromagnetischen Schwingsystemen üblicher Ruhelage. Durch die Befestigung des Ankers an denin the normal position of rest in electromagnetic oscillating systems. By attaching the anchor to the

Weise auf eine Frequenz etwas oberhalb der Fre- Blattfedern 3 wird der Anker in seiner BewegungWay at a frequency slightly above the Fre leaf springs 3, the armature is in its movement

quenz des Erregerstromes abgeglichen, so daß eine zum Magneten zwangsweise parallel geführt und des-frequency of the excitation current so that one is forced to run parallel to the magnet and therefore

resonanzüberhöhte kontinuierliche Schwingung ent- sen Schwerpunkt wandert infolge gleichbleibenderContinuous oscillation with excessive resonance from the center of gravity moves as a result of constant

steht. ⁶5 Länge der Federn etwa auf einem Kreisbogen. In denstands. ⁶ 5 Length of the springs roughly on an arc of a circle. In the

Es ist vorteilhaft, eine solche übersynchrone Ab- beiden anderen Richtungen besitzen die Blattfedern 3It is advantageous for the leaf springs 3 to have such a super-synchronous deflection in the two other directions

stimmmung deshalb zu wählen, d. h. die Eigenfre- eine sehr große Steifigkeit. Durch das Ausschwingentherefore choose mood, d. H. the natural fre- quency is very stiff. By swinging out

quenz des Systems über der stromerregten Schwing- in der Richtung X₁ wird eine große Zugkraft einmalsequence of the system via the energized oscillation in the direction X ₁ becomes a large tensile force once

dadurch erzielt, daß der Anker über den Polflächen zu stehen kommt und andererseits, daß der bei Mittellage herrschende Luftspalt (S₁ sich auf den Wert O₂ vermindert. Dies bringt auch eine günstigere Energiebilanz in bezug auf die Scheinleistungsaufnahme mit sich.achieved in that the armature comes to stand above the pole faces and on the other hand, that the air gap (S ₁ in the central position is reduced to the value O ₂₎ . This also results in a more favorable energy balance with regard to the apparent power consumption.

Beim Ausschwingen in die andere Richtung X₂ entfernt sich der Anker wieder weiter von den Polflächen, so daß die Zugkraft kleiner wird. Bei Anordnung von zwei Magnet-Systemen mit in Gegenrichtung versetzten Ankern, gemäß F i g. 2, wechseln die Zugkraftanstiege entsprechend der schwingungsbedingten Ankerannäherung an das zugehörige Joch.When swinging out in the other direction X ₂ , the armature moves further away from the pole faces, so that the tensile force becomes smaller. When arranging two magnet systems with anchors offset in the opposite direction, according to FIG. 2, the increases in tensile force change according to the vibration-related armature approach to the associated yoke.

Die Spulen der Magnet-Systeme 5' und 5" sind parallel geschaltet und werden beispielsweise netzseitig über einen Einweggleichrichter 9 gespeist. Wird diese Anordnung mit netzfrequenter Wechselspannung gespeist, so übt jeder der Magnete auf den zugehörigen Anker eine Zugkraft aus. Die Größe der Kräfte ist von der Stellung des Ankers zu den Polflächen abhängig. Wenn auch diese Anordnung völlig symmetrisch aufgebaut ist, ergeben sich fertigungsbedingte Unsymmetrien, die zur Folge haben, daß die Zugkraft eines Magneten größer ist als des zweiten Magneten. Dadurch schwingt nun das System bei Erregung der Magnetsysteme mit einer Wechselspannung in eine (durch die Unsymmetrie bevorzugte) Schwingrichtung ein.The coils of the magnet systems 5 'and 5 "are connected in parallel and are, for example, on the mains side fed via a half-wave rectifier 9. This arrangement is done with mains frequency AC voltage fed, each of the magnets exerts a tensile force on the associated armature. The size of the Forces depends on the position of the armature in relation to the pole faces. Even if this arrangement is completely is constructed symmetrically, there are production-related asymmetries that have the consequence that the Pulling force of one magnet is greater than that of the second magnet. As a result, the system now vibrates when excited of the magnet systems with an alternating voltage into a (preferred by the asymmetry) Vibration direction.

Durch das Ausschwingen des als beweglich bebezeichneten Ankerteiles wird die magnetische Leitfähigkeit bei beiden Systemen verändert, und zwar derart, daß sie bei dem System mit dem Ausschlag größer wird und beim anderen dementsprechend geringer. Die resultierende Kraft, die sich als Differenz zwischen beiden Zugkräften einstellt, ist die nutzbare Antriebskraft.The magnetic conductivity becomes due to the swinging out of the armature part, which is designated as movable changed in both systems, in such a way that in the system with the deflection becomes larger and correspondingly smaller in the other. The resulting force, which can be seen as the difference between the two tensile forces is the usable driving force.

Man muß also bestrebt sein, durch konstruktive Anordnung sowohl in elektrischer wie auch räumlicher Weise die Differenz der Zugkräfte möglichst hoch zu halten.One must therefore strive, through structural arrangement in both electrical and spatial terms Way to keep the difference in tensile forces as high as possible.

Nachdem der erste Kraftimpuls verklungen ist, schwingt das Teil 2 mit den beiden Ankern 4 zurück in die Mittellage. Infolge seiner großen Trägheit wird natürlich dieses System über die Mittellage hinaus schwingen. In diesem Augenblick trifft ein neuer Kraftimpuls ein, der von der nächsten Halbwelle herrührt. Durch die veränderte magnetische Leitfähigkeit schwingt nun das bewegliche System in der anderen Richtung aus. Es treten also Schwingungen mit Netzfrequenz bzw. bei entsprechender Abstimmung und Vorschaltung eines Gleichrichters mit halber Netzfrequenz auf.After the first force pulse has subsided, the part 2 with the two anchors 4 swings back in the middle position. Due to its great inertia, this system is of course beyond the central position swing. At this moment a new force impulse arrives, which comes from the next half-wave. Due to the changed magnetic conductivity, the moving system now vibrates in the other Direction off. So there are vibrations with mains frequency or with appropriate coordination and Upstream connection of a rectifier with half the line frequency.

Damit die richtige mechanische Abstimmung und damit eine gleichbleibende Einstellung der Eigenfrequenz unabhängig von Material- und Gewichtstoleranzen gewährleistet werden kann, wird die Einspannlänge der Blattfedern 3 z. B. durch die Anordnung gemäß F i g. 3 veränderbar gemacht. Die Blattfedern 3 werden durch zwei Laschen 11 eingespannt, die mit Langloch versehen sind und die durch Verschieben bei gleichen Einbauverhältnissen die wirksame Einspannlänge zu verändern gestatten.With it the correct mechanical coordination and thus a constant setting of the natural frequency can be guaranteed regardless of material and weight tolerances, the clamping length the leaf springs 3 z. B. by the arrangement according to F i g. 3 made changeable. The leaf springs 3 are clamped by two tabs 11, which are provided with an elongated hole and which by moving Allow the effective clamping length to be changed with the same installation conditions.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann noch verbessert werden gemäß Fig. 5. Hier sind die Anker 4 und der zugehörige Haltewinkel 15 über die Blattfedern 3 mit der Grundplatte 1, die auch das feststehende Schermesser enthält, verbunden. Das bewegliche Messer 2 ist über weitere Blattfedern 16 mit dem Winkel 15 verbunden. Das bewegliche Schermesser, in Verbindung mit der Feder 16, stellt ebenfalls ein eigenes schwingfähiges System dar, welches bei geeigneter Auslegung eine nochmalige Schwingfrequenzteilung gestattet.The arrangement according to the invention can be further improved according to FIG. 5. The anchors 4 are here and the associated bracket 15 over the leaf springs 3 with the base plate 1, which is also the fixed Includes cutter, connected. The movable knife 2 is via further leaf springs 16 with connected to the angle 15. The movable cutter, in conjunction with the spring 16, also provides represents its own oscillatable system, which, with a suitable design, divides the oscillation frequency again allowed.

Der Winkel 15 führt also Schwingungen mit halber Speisefrequenz aus. Demgegenüber kann das Scher-The angle 15 therefore carries out vibrations at half the feed frequency. In contrast, the shear

messer mit einem Viertel der Speisefrequenzlchwingen, wobei die wifkTäihe-Amplitude noch erhöht wird.Knife with a quarter of the feed frequency swing, whereby the wifkTäihe amplitude is further increased.

Claims

Patent claims:

1. Electromagnetic vibration drive for the blade of a lawn mower with a cutter bar system, in which the drive consists of one or more electromagnets with an open yoke, whose armature is attached to a vibratory one consisting of leaf springs and the movable knife System are attached, characterized in that the yoke opening in Direction of travel and the anchor (4; 4 ', 4 ") in the rest position laterally out of coincidence with the Yoke are arranged offset.

2. Knife drive according to claim 1, characterized in that two electromagnets (5 ', 5 "; 20) are attached next to each other to the base plate (1) of the lawnmower and the anchors (4; 4 ', 4 ") in the idle state in the opposite direction from coincidence with the respective yoke are arranged offset.

3. Knife drive according to claim 1 or 2, characterized in that the vibratory System is designed as a three-mass system, the anchors (4; 4 ', 4 ") by means of leaf springs (3) the base plate (1) and the knife (2) by means of further leaf springs (16) on the one carrying the armature Brackets (15) are attached.

4. Knife drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the drive frequency is equal to half the network frequency and the The natural frequency of the vibrating system is coordinated over-synchronously.

5. Knife drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the free cantilever length the leaf springs (3,16) can be changed.

1 sheet of drawings