DE2045152B2 - Schwingmotor mit bilaminaren Biegeschwingern für elektrisch angetriebene Trockenrasierapparate - Google Patents
Schwingmotor mit bilaminaren Biegeschwingern für elektrisch angetriebene TrockenrasierapparateInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung bilaminarer Biegeschwinger aus einem ferroelektrischen keramischen
Werkstoff, insbesondere Bariumtitanat oder Blei-Zirkonat-Titanat, als Schwingmotor für elektrisch
angetriebene Trockenrasierapparate mit mindestens einem in Schwingbewegungen versetzten
Scherteil seines Schersystems und des weiteren eine dieser Verwendung angepaßte Ausbildung des Scher-
bzw. Antriebssystems.
Das Schersystem herkömmlicher Trockenrasierapparate besteht aus einem mit Löchern oder Schlitzen
versehenen, gewöhnlich ruhenden Obermesser - in Form einer Scherfolie oder Kammleiste - als äußerem
Schneidteil und einem mit Messerlamellen besetzten oder mit Schneiden versehenen Untermesser - in
Form eines Messerblockes oder Messerkammes - als innerem Schneidteil, welches in lineare Schwinebewe-
gungen in Richtung seiner Längsachse oder in Drehschwingungen
um diese Achse versetzt wird; beide sind feuernd gegeneinander angedrückt, Man unterscheidet
bei diesem Schersystem auch noch zwischen dem eben beschriebenen »geschlossenen« Scherteü
und einem »offenen« Schertet! für das Scheren langer
Haare, der durch je eine an dem Obermesser und dem Untermesser ansetzende Scbneidzahnreihe gebildet
wird.
Die meist verwendeten Trockenrasierapparate dieser
Bauart sind für den Anschluß an ein Wechselstromnetz mit einem elektromagnetischen Schwingankermotor
ausgerüstet und in üblicher Weise durch Umschalten für die Spannungen 110/125 und 220/
250 Volt zu verwenden. Der gegenüber einem im Apparategehäuse fest eingebauten Elektromagneten
schwingende Anker bildet zusammen mit einer oder mehreren Federn einen mit der doppelten NetzfxequeiiZ
schwingenden mechanischen Schwinger und ist über einen Schwinghebel als Übertragungsglied mit
dem Untermesser des Schersystems gekuppelt.
Der elektromagnetische Schwingankermotor hat zwar einen verhältnismäßig guten Wii kungsgrad, aber
auch einen hohen Anteil am Volumen und Gewicht des Trockenrasierapparates. Außerdem verursacht er
in nicht unerheblichem Maße Vibrationen und Geräusche, die oft als störend empfunden werden.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, andere Prinzipien zur Umwandlung elektrischer Energie in
mechanische Arbeit auf ihre Eignung als Antrieb für Trockenrasierapparate der eingangs beschriebenen
Art am Wechselstromnetz zu untersuchen mit dem Ziel,'einen Schwingmotor aufzufinden, der kleiner,
leichter und vibrations- und geräuschärmer ist als die bekannten Schwingankermotoren.
Als eine Lösung dieser Aufgabe bietet sich die Ausnutzung
des als Elektrostriktion bekannten umgekehrten Piezoeffektes an.
So irt ein Antrieb für die Klinge eines Naßrasierapparates bekanntgeworden, bei dem zwei klassische
Piezokristall (z. B. Quarz) mit einer im Ultraschallbereich liegenden Frequenz gegenphasig zu Dickenschwingungen
angeregt werden, welche in einem mit der Netzfrequenz betriebenen Generator erzeugt wird
(französische Patentschrift 929363). Ein solcher Antrieb
ist jedoch wegen seiner außerordentlich hohen Frequenz und viel zu kleinen Amplitude für einen
Trockenrasierapparat der eingangs erwähnten Art nicht geeignet, bei dem die Barthaare Zeit haben müssen,
durch ein gelochtes oder geschlitztes Obermesser (Scherfolie) hindurchzutreten, und von einem mindestens
in den Abmessungen dieser öffnungen schwingenden Untermesser (Messerblock) abgeschert werden.
Andererseits ist es bekannt, aus ferroelektrischen keramischen Werkstoffen wie Bariumtitanat oder
Blei-Zirkonat-Titanat Biegeschwinger in der Form herzustellen, daß zwei dünne, mit Elektroden belegte,
entgegengesetzt polarisierte Keramikstreifen fest miteinander oder mit einem etwa gleich starken Metallstreifen
verbunden und einseitig oder beidseitig in einem Schwingungsknoten eingespannt werden. Wird
eine Wechselspannung angelegt, so wird das Element zu erzwungenen Biegeschwingungen angeregt
(deutsche Patentschrift 899770). Eine Eigentümlichkeit dieser »bilaniinaren Biegeschwinger« ist ihre
elektrische Polarisation in Richtung ihrer Dicke. Diese Polarisation hat zur Folge, daß die Frequenz
der angeregten mechanischen Biegeschwingung gleich derjenigen der an die Elektroden angelegten Anregungsspannung
und nicht das Doppelte ist, wie be elektromagnetischen Schwingankermovoren odei
magnetostriktiven Schwingern. Mit ihnen lassen siel
kleine Vibrationsmotoren, z. B. als Uhrantriebe, betreiben (»Steuerungstechnik«, 1969, Seite 289), d?
sie gegenüber klassischen Piezokristallen mit einer uir zwei Zehnerpotenzen kleineren Anregungsspannunf
ίο auskommen.
Ein solcher Biegeschwinger ist jedoch als Schwingmotor für den Antrieb des bewegten Schneidteils eine;
Trockenrasierapparates nicht geeignet, weil seine nutzbare mechanische Ausgangsleistung in Anbetracht
der vorgeschriebenen, sehr niedrigen mechanischen Resonanzfrequenz zu klein ist.
Diese Beschränkung ;äßt sich überwinden, wenr
gemäß der Lehre der Erfindung mehrere Biegeschwinger zu einem Paket zusammengefaßt werden
das durch die Zahl seiner Elemente auf die verlangte
Leistung ausgelegt werder kann und den Schwingkörper eines ferroelektrischen Schwingmotors bildet
Demgemäß ist ein für einen elektrisch angetriebener Trockenrasierapparat zu verwendender Schwingmo-
tor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, da£ die bilaminaren Biegeschwinger zu mehreren in Abständen
parallel nebeneinander angeordnet und mechanisch parallel geschaltet, zu mindestens einerr
Schwingkörper zusammengefaßt sind, der unmittelbaj
oder über ein Übertragungsglied mit dem von ihm angetriebenen Scherteil gekuppelt ist.
Es ist zwar bereits bekannt, mehrere bilaminare piezoelektrische Schwinger mechanisch und elektrisch
zu einem Paket zusammenzuschalten: So werden nach der deutschen Patentschrift 946 820 zwei oder mehl
als Doppelplatten ausgebildete Torsionsschwinger also keine Biegeschwinger - zusammen mit elastischen
Zwischenschichten übereinander zu einem Paket aufeinandergeschichtet, um die hohe Eigenfrequenz
derartiger Torsionsschwinger herabzusetzer und zugleich ihr Widerstandsmoment gegen störende
Biegeschwingungen zu erhöhen, oder es werden nach der bereits erwähnten deutschen PatentschrilFi
899 770 die beiden Streifen eines Biegeschwingers ir mehrere Schichten unterteilt, um die Kapazität dei
gesamten Anordnung so zu steigern, daß ihre kapazitive Belastung durch die elektrischen Anschlüsse vernachlässigt
werden kann. - Bei diesen Beispielen au; der Elektroakustik wird die Paketierung nicht au;
Gründen reiner Leistungssteigerung vorgenommen und insbesondere werden die Biegeschwinger nicht ir
Abständen nebeneinander angeordnet und dann mechanisch parallel geschaltet.
Für die Ausführung des Schwingmotors nach dei
Erfindung im einzelnen ergeben sich je nach der An des Schersystems des Trockenrasierapparates ver
schieden-; Möglichkeiten.
Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Bie geschwinger mit ihren Enden in je eine Schiene fesi
eingespannt, von denen die eine im Gehäuse gehalteir
und die andere mit dem Messerblock des Scher?ystem;
über das Übertragungsglied gekuppelt ist. Diese Ausführungsform eignet sich sowohl für Schersysteme mil
linear schwingendem Messerblock wie für solche mil
Drehschwingungen ausführendem Messerblotk. Im
ersteren Falle werden die Biegeschwinger mit einander zugewendeten Flächen nebeneinander angeordnet,
und der Schwingkörper schwingt parallelogramm·
artig in seiner eigenen Ebene, im anderen Falle werden die Biegeschwinger mit einander zugewendeten
Längskanten nebeneinander angeordnet, und der Schwingkörper bildet eine Biegefläche, die aus ihrer
Mittcllage seitlich herausschwingt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind die Biegeschwinger beidseitig in einem Rahmen gelagert,
der im Gehäuse gehalten ist, während ihre schwingenden Mitten miteinander verbunden und über das
Übertragungsglied mit dem MesseYblock gekuppelt «o
sind. Diese Ausführungsform eignet sich vorzugsweise für Schersysteme mit einem drehschwingenden Messerblock.
Die Erfindung erlaubt wegen des überaus einfachen
Aufbaues des Schwingmotors einen einfachen Ausgleich der bewegten Massen in der Weise, daß der
Motor in 2. B. zwei Schwingkörper unterteilt wird, deren Biegeschwinger so polarisiert bzw. elektrisch geschaltet
sind, daß die Schwingkörper unter der angelegten Wechselspannung gegenläufige Schwingbewegungen
ausführen. Die Schwingkörper können beide mit einem einzigen Messerblock oder jeder mit je einem
Messerblock gekuppelt sein, die - wie an sich bekannt - koaxial oder seitlich nebeneinander angeordnet
sind. »5
Bei einem Trockenrasierapparat mit zwei gegenläufig lineare Schwingbewegungen ausführenden
Messerblöcken kann man gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens auch mit einem einzigen
Schwingkörper auskommen, dessen Biegeschwinger mit ihren Enden in je eine Schiene fest eingespannt
sind, wie dies bereits angegeben wurde, wenn jede Schiene mit je einem Messerblock, vorzugsweise mit
je einem zu dessen schwingfähiger Halterung dienenden Gelenk- oder Federstab gekuppelt ist. Die einzelnen
Biegeschwinger haben jetzt ihre größte Ausbiegung aus der Ruhelage in der Mitte. Der Schwingkörper
als Ganzes führt also Kontraktionsschwingungen aus, und zwar mit der doppelten Netzfrequenz, die
sich unmittelbar auf die Untermesser übertragen. Dabei kann es von Vorteil sein, das Prinzip des Massenausgleichs
auch innerhalb des Schwingmotors anzuwenden derart, daß die Biegeschwinger abwechselnd
über den gesamten Schwingmotor oder in zwei getrennten Gruppen elektrisch so geschaltet sind, daß «
sie unter der angelegten Wechselspannung gegenläufige Schwingbewegungen ausführen, so daß das Massenzentrum
des Scnwingmotors in Ruhe bleibt.
Schwingmotoren der beschriebenen Axt arbeiten dann besonders wirksam, wenn gemäß einem weiteren
Merkmal def Erfindung nicht nur der mittlere Metallstreifen
der bilaminaren Biegeschwinger, sondern auch die Keramikstreifen am den Einspannstellen eingespannt
sind. Dadurch wird eine größtmögliche und kräftige Auslenkung infolge der elektrostriktiven
Kräfte bewirkt, und zwar gerade auch am Ort der Einspannung.
Diesem Vorteil würde eine erhöhte Belastung des keramischen Werkstoffes mit der Gefahr einer Herabsetzung
seiner Dauerbiegefestigkeit eegenüberstehen, werm nicht für einen allmählichen Übergang zwischen
der freien Länge des Biegeschwingers und seiner Einspannstelle gesorgt wird. Dies läßt sich auf
eine fertigungstechnisch vorteilhafte Weise dadurch erreichen, daß die Enden der Biegeschwmger in ihren
Halterungen durch Verguß mit Gießharz befestigt werden. Eine weitere Vereinfachung wird erreicht,
wenn auch die Halterungen selbst in einer Form, in welche die Enden der Biegeschwinger eingelegt werden,
aus Gießharz gegossen werden.
Die Biegebeanspruchung an den Einspannstellen wird aber auch auf andere Weise wesentlich kleiner,
wenn nämlich gemäß einer besonders bevorzugten dritten Ausführungsform der Erfindung Polarisation
oder Polung der einzelnen, beidseitig fest eingespannten Biegeschwinger auf den Hälften beiderseits ihrer
Mitte entgegengesetzt gewählt wird, so daß sie im Betrieb eine S-förmig gegenläufige Ausbiegung erfahren,
während die Enden der beiden Äste annähernd die Richtung ihrer Ruhestellung beibehalten. Diese
Ausführung hat einen besseren Wirkungsgrad als die Ausführungen mit Ausbiegung in nur einer Richtung.
Ferroelektrische Schwingmotoren aus Paketen von bilaminaren Biegeschwingern sind auch für den elektrischen
Antrieb anderer Kleingeräte geringen Leistungsbedarfs geeignet, bei denen Teile hin- und hergehende
Schwingbewegungen ausführen: auf dem Gebiet der Körper- und Schönheitspflege z. B. für
Zahnbürsten, Massagebürsten, Vibratoren, Manikürgeräte u. dgl.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Beschreibung
einiger Beispiele näher erläutert, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. In dieser zeigen
Fig. 1 und 2 einzelne bilaminare Biegeschwinger, und zwar
Fig. 1 einen einseitig eingespannten Biegeschwinger
a) in der Draufsicht und
b) in der Ansicht gegen eine Kante, mit seiner Einspannung
im Schnitt,
Fig. 2 einen beidseitig eingespannten Biegeschwinger mit S-förmiger Auslenkung
a) ähnlich Fig. Ib,
b) ähnlich Fig. la,
F i g. 3 bis 9 Ausführungsbeispiele von Schwingmotoren für Trockenrasierapparate, und zwar
Fig. 3 einen Schwingmotor für einen unter einer Scherfolie linear hin- und herschwingenden Messerblock,
F i g. 4 einen Schwingmotor für einen unter einer Scherfolie Drehschwingungen ausführenden Messerblock,
Fig. 5 eine andere Ausführung eines Schwingmotors
nach Fig. 4,
Fig. 6 Scherkopf und Schwingmotor eines Trokkenrasierapparates
ähnlich Fig. 3 mit zwei gegenläufig schwingender», einzeln durch die beiden Schwingkörper
des Sehwmgffiötörs angetriebenen Messerblöcken,
Fig. 7 Scherkopf und Motor eines Trockenrasierapparates
nach Fig. 4 mit drei gegenläufig schwingenden, einzeln durch drei Schwingkörper angetriebenen
Messerblöcken,
Fi g. 8 einen Trockenrasterapparat nach Fig. 6 mit
nur einem Schwingmotor zum Antrieb beider Messerblöcke,
Fig. 9 Scherkopf und Schwingmotor eines Trokkenrasierapparates
nach Fig. 3 mit einem Messerblock, der von zwei gegenläufig schwingenden
Schwingkörpern des Motors angetrieben wird.
In Fig. 1 ist ein bilaminarer Biegeschwinger herkömmlicher
Art in vergrößertem Maßstab in zwei Ansichten dargestellt. Eine Metallzunge 1 ist beidseitig
mit dünnen Streifen 2 eines ferroelektrischen keramischen
Werkstoffes belegt. Auf diese Keratnikstrei-
fen 2 sind Elektroden 3 aufgebracht, die gerade so dick sind, wie dies zu einer ausreichenden Leitfähigkeit
erforderlich ist. Auf die Elektroden 3 sind nahe der Einsp&nnstelle des Schwingers Anschlußdrähte
aufgelötet, die zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Die Dicken von Metallzunge 1 und
Keramikstreifen 2 sind etwa gleich groß und liegen tischen 0,1 und 0,3 mm. Sie werden vorteilhaft so
gewählt, daß ein einzelner Biegeschwinger mit 110 bis 125 Volt Wechselspannung optimal erregt werden
kann. Zwei elektrisch in Reihe geschaltete Biegeschwinger benötigen dann 220 V Wechselspannung.
Durch eine einfache Umschaltung kann ein derartig aufgebauter Schwingmotor demnach mit 110/125
Volt oder mit 220/250 Volt Wechselspannung betrieben werden -, wie man dies von herkömmlichen
Schwingankermotoren gewöhnt ist.
Der Biegeschwinger ist in eine Ausnehmung einer Halterung, z. B. einer Schiene 4 eingesetzt und durch
Eingießen mit einem Gießharz befestigt (Fig. Ib). Dieses Gießharz stellt eine feste, aber nicht völlig unelastische
und daher bruchsichere Einspannung des Biegeschwingers in seiner Halterung her. Dabei zieht
sich das Gießharz oberhalb der Einspannstelle (bei 51) etwas an den Elektroden 3 empor und bildet eine
Art Knickschutz. Die Metallzunge 1 ragt oben etwas über die Keramikstreifen 2 hinaus und kann in diesem
Teil 11 zur Kupplung mit benachbarten Biegeschwini]ern
oder einem anzutreibenden Bauteil je nach Anwendungsfall ausgebildet sein.
Die beiden Keramikstreifen 2 sind in Richtung ihrer Dicke polarisiert, und ihre Polarisationsrichtungen
sind so gewählt, daß sie elektrisch in Serie betrieben werden können. Unter der Wirkung einer an seine
Elektroden 3 angelegten Wechselspannung schwingt der Biegeschwinger wie ein einseitig eingespannter
Stab mit seiner mechanischen Grundresonanzfrequenz. Die Resonanz hängt im wesentlichen von
Länge und Dicke der Keramikstreifen 2 und den Eigenschaften der /erwendeten Werkstoffe ab und wird
zweckmäßig so gewählt, daß die Grundresonanzfrequenz des schwingenden Systems 2 bis 10, vorzugsweise
3 bis 5 Hz über der Betriebsfrequenz, das ist im Regelfall die Netzfrequenz von 50 bzw. 60 Hz,
liegt. Sie kann in bekannter Weise durch Verändern der freien Länge der Biegeschwinger genau abgestimmt
werden.
Fig. 2a zeigt einen beidseitig in Schienen 4,4'eingespannten
Biegeschwinger in der Ansicht gegen eine Kante. Die Elektroden sind im Bereich der Symmetrielinie
a^tmtefbroehen» so daß jeder Keramikstreifen
2 zwei Elektroden 31 bzw. 32 trägt. Durch Vertauschen der Anschlüsse an die Wechselspannungsquelle,
also der Polung, bzw. durch Umkehrung der Polarisationsrichtung in den Keramikstreifen 2 beiderseits
der Symmetrielinie a-a läßt sich der Biegeschwinger
in eine S-förmige Biegelirrie mit einem Wendepunkt im Bereich der Symmetrielinie a-a auslenken,
deren beide Äste unverändert senkrecht in die Schienen 4, 4' einmünden.
Der Schwinger nach F i g. 2 a kann auch - bei über die ganze Länge durchgehenden Elektroden und unbeweglichen
Schienen 4,4' - als Fall eines beidseitig eingespannten Biegeschwingers aufgefaßt werden,
dessen größe Ausbiegungen dann in der Symmetrielinie
a-a auftreten. Die mittlere Metallzunge 1 muß dann in dieser Zone mit einer seitlich vortretenden
Nase 12 (Fig. 2b) versehen sein, um den Biegeschwinger mit anderen Schwingern oder mit dem an
zutreibenden Bauteil kuppeln zu können.
Fig. 3 zeigt (stark vereinfacht) einen Trockenra
sierapparat mit einem sogenannten Siebscherkopf. Ir einem vom Gehäuse 21 abziehbaren Scherkopfrah
men 22 ist eine siebförmige, zylindrisch gewölbte Scherfolie 23 leicht auswechselbar befestigt. Unter ihi
führt ein mit bogenförmigen Messerlamellen 241 be setzter Messerblock 24 eine hin- und hergehend«
ίο Schwingbewegung in Richtung des Doppelpfeiles /
aus und wird von (nicht dargestellten) Schraubenfedern mit seinen Messerlamellen 241 von unten geger
die Scherfolie 23 gedrückt Er ist mit einem als Antriebzapfen
25 ausgebildeten Übertragungsglied leich lösbar gekuppelt.
Im Gehäuse 21 isl ein ferroelektrischer Schwing
motor 26 untergebracht, der aus einem Paket von ir Abständen nebeneinander zwischen zwei Schienen 4
4' eingespannten, aus Metallzungen 1, Keramikstreifen 2 und Elektroden 3, wie vorerwähnt bestehender
Biegeschwingern (vgl. Fig. 1 bzw. Fig. 2) zusammengesetzt
ist. Die untere Schiene 4 sitzt fest in derr Gehäuse 21, die obere Schiene 4' trägt den Antriebszapfen 25. der Motor 26 schwingt mit Netzfrequenz
Die Steckdose 27 für den Anschluß der Netzleitunf sitzt im Boden des Gehäuses 21.
F i g. 4 zeigt in gleicher Darstellung ebenfalls einer Trockenrasierapparat mit einer zylindrisch gewölbter
Scherfolie 43 in einem Scherkopfrahmen 42, jedoch mit einem mit länglichen Messerlamellen 441 besetzten,
etwa halbzylindrischen Messerblock 44. dei Drehschwinguns'en um eine in den Stirnseiten des
Scherkopfrahmens 42 gelagerte Achse 442 in den Richtungen des Doppelpfeiles G ausführt. Der Unterseite
des Messerblocks 44 ist eine nach unten offene U-förmige Rippe 443 angeformt.
Im Gehäuse 41 ist ein ferroelektrischer Schwingmotor 46 untergebracht, der aus einem PaJcet in einer
Ebene angeordneter und an ihrem Fuß in eine Schiene 4 eingespannter, aus Metallzungen 1, Keramikstreifen
2 und Elektroden 3, wie vorerwähnt bestehenden Biegeschwinger (vgl. Fig. 1) zusammengesetzt
ist. Die Teile 11 der Metallzungen 1 der in Abständen nebeneinander aufgereihten Biegeschwinger
greifen form- oder kraftschlüssig in den Spalt der Rippe 443 ein. Der Motor 46 führt Biegeschwingungen
in Richtung des Doppelpfeiles G mit Netzfrequenz aus, die den Messerblock 44 Drehschwingungen
um seine Achse 442 ausführen lassen, Fig. 5 zeigt eine andere Ausführung eines
Schwingmotors 47 für einen Trockenfasieräpparat der
in Fig. 4 gezeigten Bauart. In einem Rahmen 471 etwa von der Breite des Messerblockes 44, der parallel
zur Messerblockgrundfläche im Gehäuse 41' gehalten ist, sind eine Anzahl gleichphasig schwingender, aus
Metallzungen 1, Keramikstreifen ZwuTElektroden 3,
wie vorerwähnt bestehenden Biegeschwinger beidseitig gelagert. Ihre Mitten, an denen die Schwingungsbäuche auftreten, sind über einen als Übertragungs-
glied dienenden kammartigen Steg 48, der auf seiner Oberseite einen oder mehrere Zähne 481 trägt, in einem
Verzahnungseingriff mit einer entsprechenden Zahnreihe 444 an der Unterseite des Messerblockes
44 gekuppelt. Es können auch zwei oder mehr solcher Motoren 47 (Fig. 5a) übereinander angeordnet und
über ihre Stege 48 parallel gekuppelt sein, um die nötige Leistung aufzubringen.
Mit dieser Anordnung läßt sich ein besonders nied-
riger Trockenrasierapparat bauen, dessen Gehäuse 41' in seiner äußeren Form einem Prisma mit stark
abgerundeten Kanten ähnelt (Fig. 5b) und sehr handlich ist.
In Fig. 6 und 7 sind schematisch Beispiele für Trockenrasierapparate mit beispielsweise zwei bzw.
drei gegenläufig bewegten Messerblöcken 24, 44, 64, die von einefm in eine entsprechende Anzahl Schwingkörper
unterteilten Schwingmotor angetrieben werden, dargestellt.
Fig. 6 zeigt ein Schersystem, bestehend aus einer
U-förmigen Kammleiste 63 mit Schlitzen 631 und zwei ebenfalls mit Schlitzen 641 versehenen Messerblökken
64,, 642, die von den gegenläufig schwingenden
Schwingkörpern 26,, 262 eines nach Fig. 3 ausgebildeten
Schwingmotors über Antriebszapfen 25 angetrieben werden.
Bei derartigen Motoren mit zwei Schwingkörpern kann die 110/220-Volt- Umschaltung auch durch Parallel-
bzw. Reihenschaltung der beiden Schwingkörper vorgenommen werden.
Fig. 7 zeigt einen Trockenrasierapparat nach Fig. 4 mit drei koaxial auf der Achse 442 drehbar
gelagerten Messerblöcken 44,, 442 und 44„ von denen
die beiden äußeren (44, und 44,), zusammen mit ihren Schwingkörpern 46, und 463 etwa dieselbe schwingende
Masse haben wie der mittlere Messerblock 442
mit seinem Schwingkörper 462, so daß die Vibrationsschwingungen vollkommen ausgeglichen werden. Die
Richtungen der Schwingbewegungen der drei Scliwingkörper während der beiden Halbwellen der
Netzspannung sind mit den ausgezogenen und gestrichelten Pfeilen dargestellt.
F i g. 8 zeigt schließlich noch eine besonders vorteilhafte Ausführung eines Schwingmotors für den
Antrieb zweier linear gegenläufig schwingenden Messerblöcke 74, und 742, die mit der doppelten Frequenz
des Motors 76 schwingen. Die beiden Messerblöcke 74, und 742 sind mit Parallelogrammlenkern aus Gelenk-
oder Federstäben 71, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur die äußeren, 7I1 und
7I2. dargestellt sind, über der Grundplatte 7 des (nicht
dargestellten) Gehäuses schwingfähig gelagert. Mit diesen äußeren Stäben ist der Schwingmotor 76 mittels
seiner Schienen 4,, 42 gekuppelt, zwischen denen die Biegeschwinger beidseitig fest eingespannt sind.
Die Ausbiegung dieser Biegeschwinger bei Erregung mit Wechselspannung wirkt sich in einer Verkürzung
des Abstandes der Schienen 4„ 4^ aus, so daß die Stäbe
71j, 7I4 gegeneinander gezogen werden, die ihre Bewegungen
auf die Messerblocke 74„ IA1 übertragen.
Diese Kontraktion findet bei jeder Halbwelle der Wechselspannung statt, während sich die Biegeschwinger
in Resonanz mit der Wechselspannung abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten ansbiegen
(Fig. 8b).
Da die Richtung der Ausbiegung bei diesem Motor
76 keine Rolle spielt, kann sie durch entsprechende Polung zwischen benachbarten Schwingern oder zwischen
zwei Gruppen von Schwingern entgegengesetzt eingestellt werden, so daß sich auch die Massenkraft«,
innerhalb des Motors ausgleichen (Fig. 8c).
Das scfiwingende System wird vorteilhaft durch
mindestenseine zwischen den Gelenk- oder Federstäben 71 gespannte Feder 77 auf Resonanz abgestimmt,
soweit nicht die Stäbe 71 selbst als Federstäbe ausgebildet und dann in der Grundplatte 7 fest eingespannt
sind.
S Die Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß dei Bewegungsausschlag des Schwingmotors 76 im Verhältnis
der Höhe α seiner Ankupplung über dei Grundplatte 7 zur Länge der Gelenk- bzw. Federstäbe
71 übersetzt wird und dieses Übersetzungsverhältnis
\o wählbar ist, so daß der Motor 76 einerseits und das
Schersystem andererseits je für sich optimal ausgelegt
und abgestimmt werden können.
In einer Abwandlung der Anordnung nach Fig. 8 im Schersystem kann z. B. der Messerblock 742 durch
eine im Scherkopf rahmen 22 (Fig. 3) Iängsverschieblich
geführte Scherfolie 23 - bei entsprechendem Massenausgleich - ersetzt werden, während der Messerblock
74, über die ganze Rahmenlänge reicht (wie der Messerblock 24 in Fig. 3). In einem solchen
Schersystem schwingen sowohl Untermesser (Messerblock) als auch Obermesser (Scherfolie) relativ
zum Gehäuse. Dabei kann die Schwingungsamplitude der Scherfolie kleiner gehalten werden, und zwar auf
einem Wert, wie er nach Versuchen vorteilhaft ist, um die Bartstoppeln mit den Sieblöchern der Scherfolie
besser einzufangen als mit einer üblichen stillstehenden und nur von Hand über die Bartfläche bewegten
Scherfolie.
Schließlich kann in einer weiteren Abwandlung die
Anordnung nach Fig. 8 auch bei Trockenrasierapparaten
gemäß Fig. 3 angewendet werden, wenn der Motor 76 nur mit einer Gelenkstange, z. B. 71,. gekuppelt
ist, während die Schiene 42 unmittelbar mit der Innenwand des Gehäuses 7 fest verbunden ist
35(Fig.8d).
Fig. 9 zeigt, wie ein nach Fig. 6 in zwei Schwingkörper
86,, 862 unterteilter Schwingmotor auch ein
einziges Untermesser, im Beispiel einen Messerblock 24 nach F i g. 3 antreiben kann. Die beidseitig in
Schienen 4, 4' eingespannten Biegeschwinger-Pakete stehen auf einer Grundplatte 81 auf unterschiedlichen
Höhen, um bei gleicher Länge ihrer Biegeschwinger das Übertragungsglied 83 unterbringen zu können,
das den Schwingkörper 862 mit der am Schwingkörper 86, angesetzten Schubstange 82 kuppelt, die ihrerseits
über den Antriebszapfen 25 mit dem Messerblock 24 gekuppelt ist. Das Übertragungsglied 83 ist ein zweiarmiger,
um eine Achse 84 schwenkbarer Hebel und dient zur Umkehr der Bewegungsrichtung des Abtriebs
des gegenläufig zum Schwingkörper 86, schwingenden
Schwingkörpers 8I1. Die Achse 84 ist in einer
(nicht dargestellten) auf der Grundplatte 81 stehenden Gabel gelagert.
Mit einer solchen Anordnung können bei hin- und hergehendem Untermesser Vibrationsschwingungen
wirkungsvoll kompensiert werden. Die beiden gegenläufig schwingenden Massen 24-82-86, einerseits und
862 andererseits können durch unterschiedliche Paketstärken
der beiden Schwingkörper und/oder durch ein Ausgleichsgewicht an der oberen Schiene 4' des
Schwingkörpers 862 gleich groß gemacht werden.
Für die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 16 wird nur Schutz in Verbindung mit dem Hauptanspruch
und somit kein selbständiger Schutz beansprucht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
- Patentansprüche:I, Verwendung bilaminarer Biegeschwinger aus einem ierro-elektrischen keramischen Werkstoff, insbesondere Bariuratitanat oqer Blei-Zirkonat-Titanat, als Schwingmotor für elektrisch angetriebene Trockenrasierapparate mit mindestens einem in Schwingbewegungen versetzten Scherteil seines Schersystems in der Weise, daß die Biegeschwinger (1, 2,3) zu mehreren in Abständen parallel nebeneinander angeordnet und mechanisch parallel geschaltet, zu mindestens einem Schwingkörper (26; 46; 47; 76; 86) zusammengefaßt sind, der unmittelbar oder über ein Übertragungsglied (25; 71) mit dem von ihm angetriebenen Scherteil gekuppelt ist.
- 2.Trockenrasierapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeschwinger mit ihren Enden in je eine Schiene (4, 4') fest eingespannt sind, von denen die eine (4) im Gehäuse (21) gehalten und die andere (4') mit dem Messerblock (24) des Schersystems über das Übertragungsglied (25) gekuppelt ist (Fig. 3).
- 3. Trockenrasierapparat nach Anspruch 1 mit einem hin- und hergehende Schwingbewegungen ausführenden Messerblock, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeschwinger mit einander zugewendeten Flächen nebeneinander angeordnet sind (Fig. 3).
- 4. Trockcrasierapparat nach Anspruch 1 mit einem unter einer zylindrisch gewölbten Scherfolie Drehschwingungen um die Zylinderachse ausführenden Messerbluck, dadur h gekennzeichnet, daß die Biegeschwinger mit einander zugewendeten Längskanten nebeneinander, vorzugsweise in der Symmetrieebene des Schersystems angeordnet find (Fig. 4).
- 5. Trockenrasierapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeschwinger beidseitig in einem Rahmen (471) gelagert sind, der im Gehäuse (41) gehalten ist, während ihie schwingenden Mitten miteinander verbunden und über das Übertragungsglied mit dem Messerblock (44) gekuppelt sind (Fig. 5).
- 6. Trockenrasierapparat nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (471) parallel zur Zylinderachse (442) and senkrecht zur Mittelebene des Schersystems im Gehäuse (41) gehalten ist (Fig. 5).
- 7. Trockenrasierapparat nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied ein zur schwingfähigen Halterung des Messerblocks (74) dienender Gelenk- oder Federstab (7f) ist (Fig. 8).
- 8. Trockenrasierapparat luich den Ansprüchen 1, 2 und 7 mit zwei gegenläufig hin- und hergehende Schwingbewegungen ausführenden Messerblöcken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schiene (4,, 42) mit je einem zur schwingfähigen Halterung des Messerblocks (74) dienenden Gelenk- oder Federstab (7.1,, 7I2) gekuppelt ist (Fig. 8a).
- 9. Trockenrasierapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zwei oder mehr koaxial oder seitlich nebeneinandei angeordneten, gegenläufige Schwingungen ausführenden Messerblöcken, dadurch gekennzeichnet, daß diesemit je einem Schwingkörper (26, 46) gekuppelt sind, deren Biegeschwinger so polarisiert bzw. elektrisch geschaltet sind, daß die Schwingkörper unter der angelegten Wechselspannung gegenläufige Schwingbewegungen ausführen (Fig/6, 7).
- 10. Trockenrasierapparat nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeschwinger abwechselnd oder zu zwei Gruppen elektrisch so geschaltet sind, daß sie unter der angelegten Wechselspannung gegenläufige Schwingbewegungen ausführen.
- 11. Trockenrasierapparat nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkörper (26,46,86) über ein gemeinsames oder je ein Übertragungsglied (25, 443) mit dem angetriebenen Scherteil (Messerblock 24; 44, 64) gekuppelt sind und deren Biegeschwinger so polarisiert bzw. elektrisch geschaltet sind, daß sie unter der angelegten Wechselspannung gegenläufige Schwingbewegungen ausführen (Fig. 6, 7 und 9).
- 12. Trockenrasierapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz der mechanischen Grundschwingung der bilaminaren Biegeschwinger 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 5 Hz höher als die Netzfrequenz gewählt ist.
- 13. Trockenrasierapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Polarisation oder Polung der beidseitig fest eingespannten Biegeschwinger auf den Hälften beiderseits ihrer Mitten entgegengesetzt gewählt ist, so daß sie im Betrieb eine S-förmige Ausbiegung erfahren (Fig. 2a).
- 14. Trockenrasierapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannung auch die Keramikbelegungen der Biegeschwinger erfaßt (Fig. Ib).
- 15. Trockenrasierapparat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, duß die Enden der Biegeschwinger in kammartige Schienen (4) eingesetzt und in diesen durch Verguß mit Gießharz befestigt sind (Fig. Ib).
- 16. Trockenrasierapparat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Biegeschwinger in aus Gießharz gegossene Schienen eingegossen sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |