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Vibrationsmotor für Sieherheitsrasierapparate.
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Vibrationsmotor für Sicherheitsrasierapparate.
Es ist bekannt, dem die Klinge tragenden Kopf eines Sicherheitsrasierapparates eine Vibrations- bewegung zu erteilen, welche wenigstens eine Hauptkomponente besitzt, die parallel zur Schneidkante der Klinge verläuft. Weiters ist es bekannt, für diesen Zweck einen Elektromagneten zu verwenden, dessen beweglicher Teil (Armatur) in Schwingungen versetzt wird, wobei die Schwingungen des beweg- lichen Teiles den festen Teil (welcher den Kopf mit der Rasierklinge trägt) in Vibration versetzt.
Elektrische Einrichtungen dieser Art erfordern entweder Zuleitungen von einer Batterie oder vom Netz oder eine gewöhnlich in den Handgriff eingebaute Trockenbatterie. Im ersteren Falle erweisen sich die Zuleitungen als lästig, im letzteren Falle wurde der Apparat übermässig gross und schwer, da eine verhältnismässig grosse und schwere Batterie für den Betrieb des Motors erforderlich war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Sicherheitsrasierapparat zu schaffen, bei welchem diese Nachteile vermieden oder mindestens wesentlich verringert sind. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Erregerspule auf der Armatur angeordnet ist und mit dieser um eine Achse schwingt, die annähernd durch den Armaturschwerpunkt hindurchgeht, so dass die Wirkungsweise des Motors durch Veränderung der Lage desselben nicht wesentlich beeinflusst wird. Hiedurch wird sowohl die Schneidwirkung als auch die Leistungsfähigkeit des Vibrationsmotors vergrössert. Dadurch ist es möglich, mit einem geringeren Gewicht der einzelnen Teile, insbesondere des Vibrationsmotors und der Batterie, das Auslangen zu finden.
Die Armatur ist hiebei der freie Teil, welcher den die Klinge tragenden Kopf des Rasierapparates (welcher an dem andern Motorteil befestigt ist) durch Reaktionskräfte in Vibration versetzt. Durch die Anbringung der Erregerspulen auf der Armatur ist es möglich, den Massen der beiden Eisenteile, welche von den magnetischen Kraftlinien durchflossen werden, nämlich der Armatur samt der Erregerspule, und des andern Motorteiles (welcher den Kopf trägt) ungefähr die gleiche Grösse zu erteilen.
Die günstigsten Ergebnisse werden nämlich erzielt, wenn diese beiden Massen einander gleich sind.
Gegenüber der bisher üblichen Massenverteilung, bei welcher die Masse jenes Teiles, der den Kopf trägt, erheblich grösser ist wie die Masse der Armatur, wird jedoch auch schon dann ein wesentlicher Vorteil erreicht, wenn die Masse der Armatur nicht weniger als die Hälfte der Masse des andern Motorteiles beträgt, was durch die erwähnte Anbringung der Erregerspulen auf der Armatur leicht erreicht werden kann. Trotzdem ist die Wirkungsweise des Motors fast unabhängig von der Stellung, in welcher er gehalten wird.
Es wurde gefunden, dass die Schneidwirkung vergrössert werden kann, wenn die Schneidkante in stossweise Vibrationen von hoher Frequenz versetzt wird, um ein Nachgeben des Haares und der Haut zu vermeiden. Es ist klar, dass, wenn die Schneidkante genügend rasch und ruckweise oder stossweise bewegt wird (wie z. B. beim Mähen), das Haar abgeschnitten wird, bevor es Zeit hat, unter dem Stoss der Schneidkante auszuweichen. Weiters wird, wie später erläutert werden wird, der Bruchteil der Gesamtzeit, während welcher die Klinge eine nur geringfügige Quer-oder Gleitbewegung ausführt, vermindert, wenn die Vibration eine stossweise ist.
Eine weitere und rein geometrische Überlegung ergibt, dass es nicht notwendig ist, dass die Amplitude der der Schneidkante erteilten Vibration wesent-
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zahnungen der Schneidkante sind jene, welche bekanntlich beobachtet werden können, wenn irgendeine
Schneidkante unter dem Mikroskop betrachtet wird. Es werden daher zur Erlangung des besten
Ergebnisses gemäss der Erfindung Mittel vorgesehen, die eine stossweise Vibration erreichen, deren
Amplitude etwas grösser ist als das Mass dieser sägeförmigen Auszahnung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch einen Vibrationsmotor gemäss der Erfindung. Fig. 2 zeigt den Einbau des Motors nach Fig. 1 in ein Gehäuse, welches die Batterie enthält und den Kopf des
Rasierapparates trägt, Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Fig. 2 in Ansicht und teilweisem Schnitt, die
Fig. 4,5 und 6 sind Diagramme zur Erläuterung eines Merkmales der Erfindung, die Fig. 7 und 8 zeigen in zwei senkrecht zueinander geführten Schnitten eine andere Ausführungsform des Motors gemäss der Erfindung, und die Fig. 9 und 10 sind schematische Querschnitte durch die Einrichtung, welche die Justierung derselben erläutern.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist in dem rohrförmigen, eisernen Motorteil eine Armatur 2 angeordnet, welche Polstücke 3 und 4 aufweist. Die Armatur 2 ist auf Drehzapfen J gelagert, um die sie schwingen oder vibrieren kann. Die Schwingungsachse ist so angeordnet, dass sie annähernd durch den Schwerpunkt der Armatur hindurchgeht, so dass die Vibration der Armatur gegenüber dem Motorteil1 ! durch die Schwerkraft und daher durch die Lage, in welcher der Apparat gehalten wird, nur wenig beeinflusst wird. Die Armatur weist einen Fortsatz 6 auf, welcher zwischen zwei Anschläge 7 und 8 hineinreicht, welche justierbar in den Motorteil 1 eingesehraubt sind. Eine schwache Feder 9 hält den Fortsatz 6 der Armatur in Kontakt mit dem Anschlag 8.
Auf der Armatur sind Erregerspulen 10 angeordnet, welche mit dieser vibrieren und die Masse des Armaturteiles ver- grössern. Der Anschlag ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als elektrischer Kontakt eines Unterbrechers ausgebildet und durch eine Isolationshülse 11 von dem Motorteil 1 isoliert. Der Gegenkontakt 12 an dem Fortsatz 6 ist in ähnlicher Weise durch Isolationsmaterial von dem Fortsatz 6 isoliert. Die Spulen 10 sind miteinander in Serie verbunden und das eine Ende der oberen Spule ist bei 14 mit der Armatur verbunden (und daher durch die Drehzapfen 5 mit dem Motorteil ), während das freie Ende der andern Spule durch die Leitung 15 mit dem Kontakt 12 verbunden ist.
Die Klemme 16 ist vom Motorteil isoliert und mit dem Anschlag 8 leitend verbunden, welcher letztere, wie bereits erwähnt, vom Motorteil1 ? isoliert ist. Wenn nun, wie dargestellt, eine Batterie an die Klemme 16 und an den Motorteil j ! angelegt wird, und der Kontakt 12 mit dem Anschlag 8 in Berührung ist, fliesst ein Strom von der Batterie über die Kontakte 8, 12, Leitung 15 durch die Spulen 10 und über die Leitung 14, Armatur 2 und Motorteil zurück zur Batterie. Die Polstüeke 3 und 4 nähern sich unter Überwindung der Kraft der Feder 9 dem Motorteil ; da aber hiedurch die Verbindung zwischen 8 und 12 unterbrochen wird, wird die Armatur in Vibration versetzt.
Die Kontaktflächen an den Anschlägen 7 und 8 und an dem Fortsatz 6 sind aus hartem Material, z. B. Hartmetall, hergestellt. Der Ausschlag der Armatur 2 ist bestimmt durch den Zwischenraum zwischen den Anschlägen 7 und 8 und durch die Dicke des Fortsatzes 6, welche in der Zeichnung mit s und t bezeichnet sind. Diese Distanz s-t ist sehr klein, z. B. 1/3 mm oder noch weniger. Unter diesen Bedingungen ist die natürliche Frequenz der Vibration höher als jene, welche die Feder 9 in Abwesenheit der Anschläge 7 und 8 verursachen würde, diese Frequenz ist bestimmt durch die Natur der Anschlagflächen und die Distanz s-t. Die Vibrationsfrequenz kann eingestellt werden durch Einstellung dieser Distanz s-t durch Verdrehung einer der Anschlagsehrauben 7 oder 8.
Es muss nicht nur dafür Sorge getragen werden, dass die Anschlagflächen hart sind, sondern auch dafür, dass die Verbindung dieser Flächen mit der Armatur bzw. mit dem andern Motorteil eine genügend feste ist, so dass die Wellenform der Armaturbewegung sehr spitz wird.
Da der beschriebene Motor dazu dient, eine Rasierklinge, welche auf dem einen Motorteil befestigt ist, durch Reaktionskräfte anzutreiben, ist es notwendig, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, dass die wirksame Masse der Armatur in einem gewissen Verhältnis zu jener des andern Motorteiles steht. Hauptsächlich um die Masse der Armatur, das ist des hämmernden Teiles des von den magnetischen Kraftlinien durchflossenen Eisens, zu vergrössern, ohne die Masse des Apparates als Ganzes zu vergrössern, sind die Spulen 10 auf der Armatur angebracht.
Befriedigende Ergebnisse können gewöhnlich solang erreicht werden, als die Masse des magnetischen Kreises des Motors, das sind jene Teile, welche den magnetischen Fluss aufnehmen, und die Erregerspulen so unterteilt sind, dass die Masse der Armatur 2 und der Spulen 10 (das ist des freien oder hämmernden Teiles der von den magnetischen Kraftlinien durehflossenen Masse) nicht kleiner ist als die Hälfte der Masse des ändern Motorteiles (das ist der Teil des magnetischen Kreises, welcher mit der in Vibration zu versetzenden Einrichtung verbunden ist).
Mit Rücksicht auf die verhältnismässig grossen Massen des Armaturteiles soll die Wichtigkeit der Lagerung der Armatur in einer Linie, welche gemäss der Erfindung annähernd durch deren Schwerpunkt geht, erläutert werden.
Die Amplitude der Vibration ist gewöhnlich sehr klein, nicht nur um die gewünschte hohe Frequenz der Vibration zu erreichen, sondern auch damit die Luftspalte im magnetischen Stromkreis
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möglichst eng sind, wodurch das erforderliche starke Magnetfeld mit wenigen Amperewindungen und daher mit geringem Stromverbrauch erreicht wird. Alle diese Massnahmen zusammen bewirken, dass die Konstruktion eines leichten und wirksamen elektrischen Rasierapparates ermöglicht wird.
Erforderlichenfalls können die Anschläge 7 und 8 anstatt am gleichen Ende der Armatur auch an den entgegengesetzten Enden und auf derselben Seite der Armatur angeordnet werden.
Der Vorteil der Erteilung einer stossartigen Bewegung an die Schneidkante soll an der Hand der Fig. 4-6 erläutert werden, in welchen in Form von Kurven die Querverschiebung D, welche der Schneidkante erteilt wird, in Relation zur Zeit T dargestellt ist. In Fig. 4 verläuft die Vibrationsbewegung sinusförmig, und während eines Drittels der halben Periode (mit Ti bezeichnet) ist die Geschwindigkeit der Querbewegung geringer als die Hälfte der Maximalgeschwindigkeit. Der ideale Fall ist in Fig. 5 dargestellt, wo zu keinem Zeitpunkt die Geschwindigkeit der Querbewegung unter das Maximum fällt, ausgenommen an den Umkehrpunkten a.
Einen praktischen Fall zeigt die Fig. 6, wo die Zeit T, während welcher die Quergeschwindigkeit kleiner ist als die Hälfte des Maximums kleiner ist, und vorzugsweise wesentlich kleiner als 30% der totalen Dauer einer halben Periode.
In Fig. 2 ist der Motor gemäss Fig. 1 in ein Gehäuse 18 eingesetzt, welches den Handgriff eines Sicherheitsrasierapparates bildet. In dem Handgriff ist eine Trockenbatterie angeordnet. Ein mit Gewinde versehener Fortsatz 19 des einen Motorteiles reicht durch eine Öffnung am Ende des Gehäuses18.
Ein Bügel 20, welcher den Kopf 21 des Rasierapparates trägt, weist an seinem unteren Ende eine Gabel auf, und diese Gabel umgreift den Fortsatz 19. Der Bügel 20 wird durch die Muttern 22 in seiner Stellung gehalten. Der Fortsatz 19 kann, wie in Fig. 3 dargestellt, abgeflacht ausgebildet sein, so dass der Kopf des Rasierapparates nur in der richtigen Stellung in bezug auf den Motor angebracht werden kann. Diese Stellung ist gewöhnlich jene, in welcher die Vibrationsachse der Armatur annähernd senkrecht zur Schneidkante verläuft, so dass der Sehneidkante eine Vibration erteilt wird, welche eine starke Komponente in der Längsrichtung der Schneidkante besitzt.
Der Motor kann lose in dem Gehäuse 18 sitzen, so dass die einzige Berührung desselben mit dem Gehäuse um den Fortsatz 19 herum stattfindet, oder erforderlichenfalls in einigen kleinen (nicht dargestellten) Fortsätzen, die an der Aussenseite des Motorteiles 1 oder an der Innenseite des Gehäuses 18 vorgesehen sein können. Diese Fortsätze dienen dazu, den Motor in dem Gehäuse zu zentrieren. Um zu verhindern, dass die Fortsätze eine freie Bewegung des Motors in dem Gehäuse ernstlich stören, können sie aus nachgiebigem Material hergestellt sein, oder sie können mit nachgiebigen Teilen des Gehäuses 18 in Kontakt stehen. Um die Grösse der Kontaktfläche zu verringern, kann das obere Ende des Motorteiles 1 leicht gewölbt ausgebildet sein.
Auf diese Weise ist es möglich, dass die Vibrationen von dem Motorteil durch die flexible Wand 18 A des Gehäuses 18 übertragen werden. Es ist auf diese Weise nicht notwendig, dass das Gehäuse 18 und die Batterie 17 in ihrer vollen Ausdehnung in Vibration versetzt werden. Die Batterie 17 kann lose im Gehäuse sitzen, so dass sie an ihrem gewölbten
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Zum Zwecke der Auswechslung der Batterie ist auf dem Gehäuse ein Deckel 23 aufgeschraubt, welcher gleichzeitig auch die Schaltvorrichtung für das Einschalten und Abstellen des Motors bilden kann. Wenn der Deckel 23 gelüftet wird, ist der Kontakt zwischen der Batterie und den andern Teilen unterbrochen. Der Motorteil gemäss Fig. 1 kann wasserdicht ausgebildet sein, um das Eindringen von Flüssigkeit, welche die Wirkung des Motors beeinträchtigen könnte, zu vermeiden.
Ferner kann auch das Gehäuse 18 gemäss Fig. 2 bis zu einem gewissen Grad wasserdicht sein, um einen Feuchtigkeit- übertritt zur Batterie möglichst zu verringern. Anstatt die Armatur auf Drehzapfen zu lagern, kann
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In den Fig. 7 und 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die gewünschte spitze Wellenform durch ein sehr kleines Spiel an den Drehzapfen erreicht. Die Vibrationsamplitude der Armatur 2 bei der Grundfrequenz ist durch verhältnismässig steife Federn 17A und 17B begrenzt.
Die Armatur vibriert jedoch nicht nur um die durch die Drehzapfen gehende Achse, sondern auch als Ganzes in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 8, wobei die Drehzapfen 5 die Funktion der Anschläge 7 und 8 der Fig. 1 übernehmen und spitz verlaufende Vibrationen von hoher Frequenz hervorgerufen werden, welche Vibrationen niedriger Frequenz überlagert sind. Der Wert s-t ist in diesem Falle gegeben durch die Distanz, durch welche sich die Armatur in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 8 tatsächlich bewegen kann. Diese Distanz ist natürlich durch das zugelassene Spiel bestimmt. Es kann so in Fig. 7 eine Seite 5 i
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Im vorliegenden Falle wird der Unterbrecher von dem Kontakt 24 gebildet, welcher an der Feder 26 angebracht ist und mit einem fixen Kontakt 2J zusammenarbeitet.
Die Armatur nimmt unter dem Einfluss der einseitigen magnetischen Impulse eine Mittelstellung ein, in welcher die Kontakte 24 und 2. 5
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klein ist.
Durch Justierungsmittel für das Spiel in den Drehzapfen 5 kann die Frequenz der Vibration der Armatur 2 zwischen den Anschlägen eingestellt werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Drehzapfen in dem Motorteil 7 einschraubbar sind, vorzugsweise sind aber die Drehzapfen 5 fix ange-
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bracht und die Justierung wird auf folgende Weise bewirkt : Der Motor besitzt dasselbe Aussehen wie jener gemäss Fig. 1 und dieser Motor, welcher kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist so angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Innenseite des Gehäuses 18 weist jedoch ovalen Querschnitt auf, wie dies in den Fig. 9 und 10 übertrieben dargestellt ist.
Wenn sich der Motor in der in Fig. 9 dargestellten
Stellung zum Gehäuse 18 befindet, welche durch die Lage der Drehzapfen 5 angedeutet ist, wird der Motorteil jf durch das Gehäuse. M so deformiert, dass die Entfernung zwischen den Drehzapfen 5 (und damit das Spiel) vergrössert wird. In der in Fig. 10 dargestellten Lage ist das Spiel ein Minimum. Der Wechsel der Stellung gemäss Fig. 9 in jene gemäss Fig. 10 erfolgt durch Verdrehung des Teiles 1 in dem Gehäuse 18 mittels des in Fig. 2 dargestellten Bügels 20. Auf diese Weise kann eine sehr feine Einstellung des Spieles erreicht werden. Die für diese Justierung erforderliche Deformation des Motorteiles 1 kann auch auf irgendeine andere Weise bewirkt werden.
Bei allen beschriebenen Ausführungen sind die Anschläge so justiert, dass noch ein kleiner Luftspalt im magnetischen Stromkreis verbleibt. Die Möglichkeit einer magnetischen Adhäsion ist somit vermieden. Die Entfernung zwischen den Anschlägen 7 und 8 gemäss Fig. 1 kann gegebenenfalls ebenfalls durch Deformation des Motorteiles 1 eingestellt werden, so wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 9 und 10 beschrieben wurde, oder auf irgendeine andere Weise. Bei den Einrichtungen gemäss der vorliegenden Erfindung, welche durch den Rückstoss zwischen der Armatur und dem ändern Motorteil und mit hoher Frequenz arbeiten, ist es notwendig, das Spiel sehr klein zu machen, und es ist daher oft schwierig, einen zufriedenstellend arbeitenden Unterbrecher für den Stromkreis des Elektromagnets zu erreichen.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, können die Kontakte des Unterbrechers auch so ausgeführt werden, dass sie während der sanften Bewegung der Armatur durch die ganze Amplitude der Bewegung, welche diese beim Arbeiten ausführt, miteinander in Kontakt bleiben, aber wenigstens einer der Kontakte federnd ausgebildet ist und die Masse des federnden Kontakts im Verhältnis zur Nachgiebigkeit der Federung und dem Kontaktdruck so bemessen ist, dass die Stösse eine Trennung der Kontakte hervorrufen und den Strom zu den Elektromagneten unterbrechen, wobei der Strom- schluss durch den Druck der Federung bewirkt wird. So z.
B. kann bei der Ausführung gemäss den Fig. 7 und 8 der Kontakt 24 (durch geeignete Wahl der schwachen Feder 26 und des ursprünglichen Druckes auf dieselbe) so ausgebildet sein, dass er mit dem Kontakt 25 in Kontakt bleibt, solange die Armatur 2 sich sanft hin und her bewegt, aber den Strom unterbricht, wenn bei normalem Gebrauch Stösse auftreten. Gegebenenfalls können die beiden Kontakte auf demselben Teil angeordnet werden, also entweder auf der Armatur oder auf dem andern Motorteil, wobei die Stösse, wie oben erwähnt, die Unterbrechung der Kontakte bewirken.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetischer Vibrationsmotor, welcher den die Klinge tragenden Kopf eines Sicherheitsrasierapparates in Vibration versetzt und aus einem Gehäuseteil besteht, welcher den Kopf trägt, und einer Armatur, welche gegenüber dem Gehäuse vibrieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule auf der Armatur angeordnet ist und mit dieser um eine Achse schwingt, die annähernd durch den Annaturschwerpunkt hindurchgeht.