JPS6341593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明は、たとえば電気かみそりや電気バリ
カンあるいは芝刈機等の剪断装置に関するもので
ある。

発明の技術的背景及びその問題点 従来の電気かみそりや電気バリカンは可動刃を
動かすためにモータや電磁石を用いているが、い
ずれも鉄心やコイルを必要とするため重量が嵩み
大型化する。可動刃を直線方向に往復動させるも
のは回転運動を直線運動に変換するためにクラン
ク等の動力変換部を必要とし、出力損失も大き
い。

発明の目的 この発明は上述のような点に鑑みなされたもの
で、小型軽量化及び構造の簡略化を図りコストダ
ウンを図りうる剪断装置をうることを目的とする
ものである。

発明の概要 この発明は、圧電素子の湾曲運動により可動刃
を往復動させ、したがつて、モータや電磁石を省
略して小型軽量化及び構造の簡略化を図り、ま
た、圧電素子を交流電源により駆動する場合には
交流電源電圧の変化に応じて定電圧用抵抗素子の
抵抗を変化させ、したがつて、常に一定の電圧を
圧電素子に印加して世界各国の商用電源で使用し
うるようにし、あるいは、圧電素子を直流電源に
より駆動する場合には、圧電素子を極性切換スイ
ツチによつて交互に極性を切換えつつ直流電源に
接続し、または直流―交流変換回路の出力によつ
て圧電素子を駆動し、したがつて、直流電源を用
いた場合でも可動刃を連続的に振動させるように
し、さらに、直流―交流変換回路の出力側に出力
可変部を設け、あるいは実際の圧電素子の振幅量
を検出して出力制御部から直流―交流変換回路に
出力可変信号を出力させ、これにより、常に出力
を所望の値に定めて可動刃を最適の振幅をもつて
振動させ、さらに、位相差交流電源により複数の
圧電素子を交互に湾曲させ、これにより、二枚の
可動刃を相対方向にスライドさせ、小さな振幅で
有効に剪毛しうるように構成したものである。

発明の実施例 この発明の第一の実施例を第１図ないし第３図
に基いて説明する。１は電気かみそりのケース
で、このケース１には外刃２を有する外刃ケース
３が着脱自在に取付けられている。ケース１の内
部には可動刃である内刃５をスプリング４により
外刃２に圧接させつつ保持する作動体６がガイド
（図示せず）によつてスライド自在に保持されて
いる。さらに、ケース１内には三つの圧電素子７
が支持板８に挾持されて設けられている。これら
の圧電素子７は中央電極９の両面にたとえば板状
のセラミツク１０を密着させ、これらのセラミツ
ク１０の両外側面に中央電極９と極性を異にする
電極１１を形成した公知のバイモルフ構造のもの
である。中央電極９の自由端側は作動体６に形成
した凹部１２に係合されている。各圧電素子７の
中央電極９は交流電源１３の一極に接続され、電
極１１は導電性の支持板８を介して交流電源１３
の他極に接続されている。

このような構成において、圧電素子７は交流電
源１３の電圧を印加したときに湾曲するが交流電
源１３の交番作用により湾曲方向が変わる。すな
わち、圧電素子７は交流電源１３の周波数と一致
する周波数をもつて振動し、内刃５を左右方向に
振動させ。外刃２の刃を形成する細孔に入つた毛
は内刃５の振動により剪断される。この場合、交
流電源１３の周波数と圧電素子７を含む可動部分
の共振点とを一致させておくことにより、圧電素
子７の振幅が負荷により減衰することなく効率よ
く剪毛が行なわれる。共振点を50Hz又は60Hz定め
ると日本国内で使用する場合に好都合である。と
くに、中間の55Hz付近で共振させたり、共振点が
50Hzの可動部分と60Hzの可動部分とを併用するこ
とにより、日本国内では東西を問わず効率よく剪
毛することができる。

ついで、この発明の第二の実施例を第４図に基
いて説明する。前記実施例と同一部分は同一符号
を用い説明も省略する（以下同様）。交流電源１
３には固定抵抗１４と定電圧用抵抗素子である電
圧制御抵抗１５とが直列に接続され、この電圧制
御抵抗１５の両極に圧電素子７の中央電極９と電
極１１とが接続されている。

これにより、たとえば交流電源１３の電圧が
100Vの場合に電圧制御抵抗１５と圧電素子７と
に70Vの電圧が印加され、固定抵抗１４に30Vの
電圧が印加されるように固定抵抗１４の抵抗値と
電圧制御抵抗１５の特性を設定する。これによ
り、交流電源１３の電圧が270Vに達した場合に
は、固定抵抗１４に流れる電流を大きくしてこの
固定抵抗１４によつて分圧される電圧が大きくな
るように電圧制御抵抗１５の抵抗値が下がり、交
流電源１３の電圧が100〜270V程度の範囲であれ
ば常に70Vの電圧を圧電素子７に印加することが
でき、したがつて、商用電源電圧が異なる世界各
国において使用できる範囲が広くなり、旅行者に
とつてきわめて便利である。なお、定電圧用抵抗
素子は供給電圧が増大したときに抵抗が小さくな
る素子であればよく、サーミスタ等も利用される
ものである。

さらに、この発明の第三の実施例を第５図ない
し第７図に基いて説明する。本実施例はもみあげ
刃を駆動する実施例である。すなわち、もみあげ
刃は固定刃１６と可動刃１７とよりなり、この可
動刃１７はケース１８に設けたトグルプレート１
９の上端に連結されている。このトグルプレート
１９の下端は支持片２０に回動自在に保持されて
いる。支持板８に挾持された圧電素子７はトグル
プレート１９と同じ位置に存在し、圧電素子７の
中央電極９とトグルプレート１９との間には導電
性と弾性が優れたスプリング２１が張設されてい
る。しかして、トグルプレート１９の両面に固定
した可動接点２２と左右一対の固定接点２３，２
４とにより極性切換スイツチ２５が形成されてい
る。そして、ケース１８の両側には直流電源とし
て電池２６，２７が収納されている。圧電素子７
の電極１１は支持板８を介して電池２６の陰極と
電池２７の陽極とに接続され、中央電極９はスプ
リング２１によりトグルプレート１９に接続さ
れ、固定接点２３は電池２６の陽極に接続され、
固定接点２４は電池２７の陰極に接続されてい
る。

このような構成において、第６図及び第７図ａ
に示す状態は電池２６の陽極―固定接点２３―可
動接点２２―トグルプレート１９―スプリング２
１―中央電極９の間が閉路となる。すなわち、圧
電素子７は一方の電池２６により駆動されて左方
へ湾曲する。この瞬間に第７図ｂに示すようにト
グルプレート１９を引張り、極性切換スイツチ２
５は可動接点２２が左方の固定接点２４に接触す
る状態に切換り、今度は圧電素子７は左方の電池
２７に駆動されて第７図ａのように右方へ湾曲し
トグルプレート１９を右方へ倒す動作を順次繰り
返す。

したがつて、電池２６，２７を用いる場合であ
つても、可動刃１７を振動させることができる。
なお、極性切換スイツチは圧電素子７や可動刃１
７の動きを光電的に検出する光電式スイツチやリ
ードスイツチを用いてもよいものである。

さらに、この発明の第四の実施例を第８図に基
いて説明する。入力側が直流電源２８に接続され
出力側が圧電素子７に接続された直流―交流変換
回路であるプツユプル発振回路２９が設けられて
いる。すなわち、鉄心３０にコイル３１，３２，
３３，３４が巻回されている。コイル３１は二つ
のトランジスタ３５，３６のコレクタに接続され
るとともにコンデンサ３７に接続され、コイル３
２，３３の一端はトランジスタ３５，３６のベー
スに接続されコイル３２，３３の他端は抵抗３８
を介して直流電源２８の陰極に接続されている。
トランジスタ３５，３６のエミツタは直流電源２
８の陽極に接続されている。さらに、コイル３４
の一端は一方の出力端子３９に接続され、他端は
出力可変部であるスイツチ４１を介して他方の出
力端子４０に接続されている。また、コイル３１
の中間部は直流電源２８の陰極に接続されてい
る。

ついで、出力制御部４２が設けられている。こ
の出力制御部４２は、セラミツク発電素子４３
と、増幅・整流・積分回路４４と、コンパレータ
４５と、インピーダンス変換部４６とを順次接続
するとともに、前記直流電源２８に接続した可変
抵抗器による設定器４７をコンパレータ４５の入
力側に接続したものである。

このような構成において、出力端子３９，４０
には一定の周波数をもつて電圧が印加されるが、
トランジスタ３５，３６が交互にスイツチング作
用を示してコイル３１に流れる電流の方向が変わ
るので、圧電素子７に印加される電圧の極性も交
互に変わり、したがつて、直流電源２８を用いて
も内刃５を連続的に振動させることができる。ま
た、コンデンサ３７の容量を設定することにより
発振回路２９の振動周波数を圧電素子７を含む可
動部分の共振点に一致させて効率よく剪毛するこ
とができる。さらに、スイツチ４１を切換えるこ
とにより出力部３９，４０に出力される電圧を可
変して内刃５の振幅を変えることもできる。さら
に、直流電源２８の電圧は少しずつ変化し負荷も
変動するが、セラミツク発電素子４３は圧電素子
７の振幅に比例した起電力を増幅・整流・積分回
路４４にフイードバツクし、フイードバツクされ
たこの出力と設定器４７により設定した設定値と
はコンパレータ４５により比較され、コンパレー
タ４５の出力がインピーダンス変換部４６を経て
出力可変信号として発振回路２９に出力される。
すなわち、常に設定器４７によつて設定した通り
の出力をもつて圧電素子７を駆動することができ
る。

さらに、この発明の第五の実施例を第９図に基
いて説明する。本実施例は交流電源１３と圧電素
子７とトライアツク４８とを直列に接続し、交流
電源１３にインピーダンス変換部４９を接続し、
トライアツク４８のゲートにSBS５０を接続し、
インピーダンス変換部４９の設定値に基いて交流
電源１３の出力を制御するようにしたものであ
る。なお、圧電素子７の振幅に比例する出力をそ
の波形を整形してインピーダンス変換部４９の入
力端子５１に入力することにより、交流電源１３
の出力を自動的に制御することができる。

さらに、この発明の第六の実施例を第１０図に
基いて説明する。本実施例はこの発明をバリカン
に利用したものである。すなわち、二枚の可動刃
５２，５３が設けられている。これらの可動刃５
２，５３には支持板８に挾持された圧電素子７が
連結されている。二つの圧電素子７は同極性電圧
を印加したときに同方向へ湾曲するものである。
そして、これらの圧電素子７の中央電極９は位相
差交流電源５４の一極に接続され、電極１１は支
持板８を介して位相差交流電源５４の他極に接続
されている。

したがつて、二つの圧電素子７は同じタイミン
グで湾曲するが、一方が正の電圧で湾曲するとき
に他方が負の電圧で湾曲するので互いに反対方向
に湾曲する。これにより、二枚の可動刃１６，１
１７は相対的にスライドし、個々の振幅が小さく
ても相対的なスライド量が大きくなり、したがつ
て、一回の振動で剪断される毛の量も多い。した
がつて、バリカン等においてはきわめて利用価値
が高い。

発明の効果 この発明は上述のように圧電素子の湾曲運動に
より可動刃を往復動させたことにより、モータや
電磁石を省略して小型軽量化及び構造の簡略化を
図ることができ、また、圧電素子を交流電源によ
り駆動する場合には、回路中に定電圧用抵抗素子
と固定抵抗とを直列に接続することにより交流電
源電圧が変化しても常に一定の電圧を圧電素子に
印加することができ、したがつて、世界各国の商
用電源で使用することができ、圧電素子を直流電
源で駆動する場合には、圧電素子を極性切換スイ
ツチによつて交互に極性を変えて直流電源に接続
することにより、あるいは、直流―交流変換回路
の出力によつて圧電素子を駆動することにより、
直流電源を用いても可動刃を連続的に振動させる
ことができ、さらに、直流―交流変換回路の出力
側に設けた出力可変部を操作したり、出力制御部
から出力可変信号を出力させることにより、常に
所望の出力により可動刃を振動させて大きな振幅
をもつて効率よく剪毛を行なうことができ、さら
に、二枚の可動刃を圧電素子とともに位相差交流
電源によつて駆動することにより、小さな振幅で
も可動刃の相対的なスライド量を拡大して一回の
振動で剪毛する毛の量を大幅に高めることできる
等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一実施例を示す斜視図、
第２図はその圧電素子及び内刃の駆動構造を回路
とともに示す正面図、第３図はその圧電素子と内
刃との連結状態を示す側面図、第４図はこの発明
の第二の実施例に係わるもので圧電素子を駆動す
る電気回路図、第５図はこの発明の第三の実施例
を示す側面図、第６図はその正面図、第７図はそ
の圧電素子及び極性切換スイツチの動作を回路と
ともに示す正面図、第８図はこの発明の第四の実
施例に係わるもので圧電素子の駆動構造及びその
電気回路図、第９図はこの発明の第五の実施例に
係わるもので圧電素子を駆動する電気回路図、第
１０図はこの発明の第六の実施例に係わるもので
圧電素子の駆動構造及びその電気回路図である。 ５…内刃（可動刃）、７…圧電素子、１３…交
流電源、１４…固定抵抗、１５…電圧制御抵抗
（定電圧用抵抗素子）、１７…可動刃、２５…極性
切換スイツチ、２６，２７…電池（直流電源）、
２８…直流電源、２９…プツシユプル発振回路
（直流―交流変換回路）、３７…コンデンサ、４１
…スイツチ（出力可変部）、４２…出力制御部、
５２，５３…可動刃、５４…位相差交流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定刃又は逆方向に動く可動刃に圧接されて
   摺動するように保持された可動刃と、一端が固定
   され他端が前記可動刃に連結されるとともに電圧
   が印加されることにより湾曲する圧電素子と、こ
   の圧電素子に交番的に電圧を印加する交流電源と
   よりなることを特徴とする剪断装置。 ２ 圧電素子を含む可動部分の共振点又はその付
   近の振動周波数と一致する周波数帯域の交流電源
   電圧を前記圧電素子に印加するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の剪断装
   置。 ３ 商用電源の周波数50Hz又は60Hzの付近で圧電
   素子を含む可動部分を共振させるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の剪断装
   置。 ４ 商用電源の周波数50Hzと60Hzとの中間で圧電
   素子を含む可動部分を共振させるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の剪断装
   置。 ５ 固定刃又は逆方向に動く可動刃に圧接されて
   摺動するように保持された可動刃と、固定抵抗と
   定電圧用抵抗素子とによる直列回路と、この直列
   回路に交番的に電圧を印加する交流電源と、一端
   が固定され他端が前記可動刃に連結されるととも
   に前記定電圧用抵抗素子の両極に接続されて電圧
   が印加されることにより湾曲する圧電素子とより
   なることを特徴とする剪断装置。 ６ 固定刃又は逆方向に動く可動刃に圧接されて
   摺動するように保持された可動刃と、一端が固定
   され他端が前記可動刃に連結されるとともに電圧
   が印加されることにより湾曲する圧電素子と、前
   記圧電素子の湾曲運動に連動してその圧電素子を
   交互に極性を変えて直流電源に接続する極性切換
   スイツチとよりなることを特徴とする剪断装置。 ７ 固定刃又は逆方向に動く可動刃に圧接されて
   摺動するように保持された可動刃と、一端が固定
   され他端が前記可動刃に連結されるとともに電圧
   が印加されることにより湾曲する圧電素子と、入
   力側が直流電源に接続され出力側が前記圧電素子
   に接続される直流―交流変換回路とよりなること
   を特徴とする剪断装置。 ８ 固定刃又は逆方向に動く可動刃に圧接されて
   摺動するように保持された可動刃と、一端が固定
   され他端が前記可動刃に連結されるとともに電圧
   が印加されることにより湾曲する圧電素子と、入
   力側が直流電源に接続され出力側が前記圧電素子
   に接続される直流―交流変換回路と、この直流―
   交流変換回路の出力側に接続された出力制御部と
   よりなることを特徴とする剪断装置。 ９ 固定刃又は逆方向に動く可動刃に圧接されて
   摺動するように保持された可動刃と、一端が固定
   され他端が前記可動刃に連結されるとともに電圧
   が印加されることにより湾曲する圧電素子と、入
   力側が直流電源に接続され出力側が前記圧電素子
   に接続される直流―交流変換回路と、この直流―
   交流変換回路に接続されて出力可変信号を出力す
   る出力制御部とよりなることを特徴とする剪断装
   置。 １０ 互いに往復動自在に重ねて設けられた二枚
   の可動刃と、一端が固定され他端が前記可動刃に
   それぞれ連結されるとともにそれぞれ同極性電圧
   を印加することにより同一方向へ湾曲する複数の
   圧電素子と、これらの圧電素子に接続された位相
   差交流電源とよりなることを特徴とする剪断装
   置。