DE2045152C3

DE2045152C3 - Schwingmotor mit bilaminaren Biegeschwingern für elektrisch angetriebene Trockenrasierapparate

Info

Publication number: DE2045152C3
Application number: DE2045152A
Authority: DE
Inventors: Christian 6374 Steinbach Cobarg; Erich 8035 Gauting Fenner; Max Dr. 8000 Muenchen Guntersdorfer; Walter Prof. Dr. 8011 Neukeferloh Heywang; Franz 8000 Muenchen Otto; Rudolf Dr. 8019 Ebersberg Schoefer; Helmut Dr. 8000 Muenchen Thomann
Original assignee: Braun GmbH; Siemens AG
Current assignee: Braun GmbH; Siemens AG
Priority date: 1970-09-11
Filing date: 1970-09-11
Publication date: 1975-02-06
Also published as: ES394954A1; CS173584B2; GB1348564A; IT940451B; CA959640A; US3750279A; DE2045152A1; TR16983A; CH544626A; IL37681A0; AU456238B2; DE2045152B2; FR2112951A5; BR7105951D0; AT313747B; IL37681A; ZA716092B; SU449477A3; PL83219B1; JPS536586B1

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 Scherbzw. Antriebssystems.

Das Schersystem herkömmlicher Trockenrasierapparate besteht aus einem mit Löchern oder Schlitzen versehenen, gewöhnlich ruhenden Obermesser - ir Form einer Scherfolie oder Kammleiste - als äußerem Schneidteil und einem mit Messerlamellen besetzten oder mit Schneid, ι versehenen Untermesser - ir Form eines Messerblockes oder Messerkammes - als innerem Schneidteil, welches in lineare Schwingbewe-

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gungen in Richtung seiner Längsachse oder in Drehschwingungen um diese Achse versetzt wird; beide sind federnd gegeneinander angedrüctct. Man unterscheidet bei diesem Schersystem auch noch zwischen dem eben beschriebenen »geschlossenen« Scherteil und einem »offenen« Scherteil für das Scheren langer Haare, der durch je eine an dem Obermesser und dem Untermesser ansetzende Schneidzahnreihe 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 3it einer oder mehreren Federn einen mit der doppelten Netzfrequenz schwingenden mechanischen Schwinger und ist über einen Schwinghebel als Übertragungsglied mit dem Untermesser des Schersystems gekuppelt.

Der elektromagnetische Schwingankermotor hat zwar einen verhältnismäßig guten Wirkungsgrad, 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 rTinzipien 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 ist ein Antrieb für die Klinge eines Naßrasierapparates bekanntgeworden, bei dem zwei klassische Piezokristalle (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 929 363). 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 Ooermesser (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 899 770). Eine Eigentümlichkeit dieser »bilaminaren 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 bei elektromagnetischen Schwingankermotoren oder

magnetostriktiven Schwingern. Mit ihnen lassen sich kleine Vibrationsmotoren, z. B. als Uhrantriebe, betreiben (»Steuerungstechnik«, 1969, Seite 289), da sie gegenüber klassischen Piezokrisiallen mit einer um zwei Zehnerpotenzen kleineren Anregungsspannung

ίο auskommen.

Ein solcher Biegeschwinger ist jedoch als Schwingmotor für den Antrieb des bewegten Schneidteils eines Trockenrasierapparates nicht geeignet, weil seine nutzbare mechanische Ausgangsleistung in Anbetracht der vorgeschriebenen, sehr niedrigen mechanischen Resonanzfrequenz zu klein ist.

Diese Beschränkung läßt sich überwinden, wenn gemäß der Lehre der Erfindung mehrere Biegeschwinger zu einem Paket zusammengefaßt werden, das durch die Zahl seiner Elemente auf die verlangte Leistung ausgelegt werden kann und den Schwingkörper eines ferroelektrischen Schwingmotors bildet. • Demgemäß ist ein für einen elektrisch angetriebenen Trockenrasierapparat zu verwendender Schwingmo-

»5 tor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die bilaminaren Biegeschwinger zu mehreren in Abständen parallel nebeneinander angeordnet und mechanisch parallel geschaltet, zu mindestens einem Schwingkörper zusammengefaßt sind, der unmittelbar

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 mehr als Doppclplatten ausgebildete Torsionsschwinger also keine Biegeschwinger - zusammen mit elastischen Zwischenschichten übereinander zu einem Paket aufeinandergeschichtet, um die hohe Eigenfrequenz derartiger Torsionsschwinger herabzusetzen und zugleich ihr Widerstandsmoment gegen störende Biegeschwingungen zu erhöhen, oder es werden nach der bereits erwähnten deutschen Patentschrift 899 770 die beiden Streifen eines Biegeschwingers in mehrere Schichten unterteilt, um die Kapazität der gesamten Anordnung so zu steigern, daß ihre kapazitive Belastung durch die elektrischen Anschlüsse vernachlässigt werden kann. - Bei diesen Beispielen aus der Elektroakustik wsrd die Paketierung nicht aus Gründen reiner Leistungssteigerung vorgenommen, und insbesondere werden die Biegeschwinger nicht in Abständen nebeneinander angeordnet und dann mechanisch parallel geschaltet.

Für die Ausführung des Schwingmotors nach der Erfindung im einzelnen ergeben sich je nach der Art des Schersystems des Trockenrasierapparates verschiedene Möglichkeiten.

Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Biegc^chwinger mit ihren Enden in je eine Schiene fest eingespannt, von denen die eine im Gehäuse gehalten und die andere mit dem Messerblock des Schersystems über das Übertragungsglied gekuppelt ist. Diese Ausführungsform eignet sich sowohl für Schersysteme mit linear schwingendem Messerblock wie für solche mit Drehschwingungen ausführendem Messsrblock. Im ersteren Falle werden die Biegeschwinger mit einander zugewendeten Flächen nebeneinander angeordnet, und der Schwineköroer schwinet Parallelogramm-

artig in seiner eigenen Ebene, im anderen Falle werden die Biegeschwinger irit einander zugewendeten Längskanten nebeneinander angeordnet, und der Schwingkörper bildet eine Biegefläche, die aus ihrer Mittellage 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 Messe*rblock gekuppelt 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 z. B. zwei Schwingkörper unterteilt wird, deren Biegeschwinger so polarisiert bzw. elektrisch geschaltet sind, daß die Schwingkörper unter der angelegten Wechselspannung gegenläufige Schwingbewe- »o gungen 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 Schwingmotors in Ruhe bleibt.

Schwingmotoren der beschriebenen Art arbeiten dann besonders wirksam, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung nicht nur der mittlere Metallstreifen der bilaminaren Biegeschwinger, sondern auch die Keramikstreifen an den Einspannsteüen eingespannt sind. Dadurch wird eine größtmögliche and kräftige Auslenkung infolge der elektrostriktiven Kräfte bewirkt, and zwar gerade auch am Ort der Emspannung.

Diesem Vortal würde eine erhöhte Belastung des keramischen Werkstoffes mit der Gefahr einer Herabsetzung seiner Dauerbiegefestigkeit gegenüberstehen, wenn nicht for einen allmählichen Übergang zwischen der freien Länge des Biegeschwmgers und seiner Einspannstefle gesorgt wird. Dies läßt sich auf eine fertigungstechnisch vorteifliafte Weise dadurch erreichen, daß die Enden der Biegeschwinger 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

Fip. I 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,

Fig. 3 bis 9 Ausführungsbeispiele von Schwingmotoren für Trockenrasierapparate, und zwar

Fig. 3 einen Schwingmotor für einen unter einer Scherfolie linear hin- und herschwingenden Messerblock,

Fig. 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 Schwmgmotor eines Trokkenrasierapparatesähnlich Fig. 3 mit zwei gegenläufig schwingenden, einzeln durch die beiden Schwingkorper des Schwingmotors angetriebenen Messerblöcken,

Fig. 7 Scherkopf und Motor eines Trockenrasierapparates nach Fig. 4 nrit drei gegenläufig schwingenden, einzeln durch drei Schwingkörper angetriebenen Messerblöcken,

F i g. 8 einen Trockenrasierapparat nach F i g. 6 mit nur einem Schwmgmotor zum Antrieb beider Messerblöcke,

Fig. 9 Scherkopf and 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 Metaflzunge 1 ist beidseitig mit dünnen Streifen 2 eines ferroelektrischen keramischen Werkstoffes belegt. Auf diese Keramiksirei-

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 Einspannstelle 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 zwischen 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 Gießhaiz 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 Biegeschwingern oder einen anzutreibenden Bauteil je nach Anwendungsfall ausgebildet sein.

Die beiden Keramikstreifen 2 sind in Richtung ihrer Dicke polarisiert, und ihre Polarisationsrichtungen sind 50 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 Lange und Dicke der Keramikstreifen 2 und den Eigenschaften der verwendeten 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, Hegt. 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-a unterbrochen, 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 Biegelinie mit einem Wendepunkt im Bereich der Symmetrielinie a-a auslenken, deren beide Äste unverändert senkrecht in die Schienen 4, 4' einmünden.

Der Schwinger nach Fig. 2a 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 anzutreibenden Bauteil kuppeln zu können.

F i g. 3 zeigt (stark vereinfacht) einen Trockenrasierapparat mit einem sogenannten Siebscherkopf. In einem vom Gehäuse 21 abziehbaren Scherkopfrahmen 22 ist eine siebförmige, zylindrisch gewölbte Scherfolie 23 leicht auswechselbar befestigt. Unter ihr führt ein mit bogenförmigen Messerlamellen 241 besetzter Messerblock 24 eine hin- und hergehende Schwingbewegung in Richtung des Doppelpfeiles F aus und wird von (nicht dargestellten) Schraubenfedern mit seinen Messerlamellen 241 von unten gegen die Scherfolie 23 gedruckt. Er ist mit einem als Antriebzapfen 25 ausgebildeten Übertragungsglied leicht lösbar gekuppelt.

Im Gehäuse 21 ist ein ferroelektrischer Schwingmotor 26 untergebracht, der aus einem Paket von in Abständen nebeneinander zwischen zwei Schienen 4, 4' eingespannten, aus Metallzungen 1, Keramikstreifen 2 und Elektroden 3, wie vorerwähnt bestehenden Biegeschwingern (vgl. Fig. 1 bzw. Fig. 2) zusammengesetzt ist. Die untere Schiene 4 sitzt fest in dem Gehäuse 21, die obere Schiene 4' trägt den Antriebszapfen 25, der Motor 26 schwingt mit Netzfrequenz. Die Steckdose 27 für den Anschluß der Netzleitung sitzt im Boden des Gehäuses 21.

Fig. 4zeigt in gleicher Darstellung ebenfalls einen Trockenrasierapparal mit einer zylindrisch gewölbten Scherfolie 43 in einem Scherkopf rahme η 42, jedoch mit einem mit länglichen Messerlamellen 441 besetzten, etwa halbzylindrischen Messerblock 44, der Drehschwingungen 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 Paket 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 Trockenrasierapparat 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 2und"Elektroden 3, wie vorerwähnt bestehenden Biegeschwinger beidseitig gelagert. Ihre Mitten, an denen die Schwingungsbäuche auftreten, sind über einen als Übertragungsglied dienenden kammartigen Steg 48, der auf seinei Oberseite einen oder mehrere Zähne 481 trägt, in einem Verzahnungseingriff mit einer entsprechender Zahnreihe 444 an der Unterseite des Messerblockes 44 gekuppelt. Es können auch zwei oder mehr solche] 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-

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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 einem 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 Messerblök ken 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 44₃, von denen die beiden äußeren (44, und 44₃), zusammen mit ihren Schwingkörpern 46, und 46, 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 Schwingkörper während der beiden Halbwellen der Netzspannung sind mit den ausgezogenen und gestrichelten Pfeilen dargestellt.

Fig. 8 zeigt schließlich noch eine besonders vorteilhafte Ausführung eines Schwingmotors für den Antrieb zweier linear gegenläuiig schwingenden Messerblocke 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, 71, und 7I₂, dargestellt sind, über der Grundplatte 7des (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,, 4₂ aus, so daß die Stäbe 71,, 71, gegeneinander gezogen werden, die ihre Bewegungen auf die Messerblöcke 74,, 74₂ übertragen. Diese Kontraktion findet bei jeder Halbwelle der Wechselspannung statt, während sich die Biegeschwinger in Resonanz mit der Wechselspannung abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten ausbiegen (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 Massenkräfte innerhalb des Motors ausgleichen (Fig. 8c).

Das schwingende System wird vorteilhaft durch mindestens eine 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.

Die Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß der Bewegungsausschlag des Schwingmotors 76 im Verhältnis der Höhe α seiner Ankupplung über der Grundplatte 7 zur Länge der Gelenk- bzw. Federstäbe 71 übersetzt wird und dieses Übersetzungsverhältnis

ίο 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 Scherkopfrahmen 22 (Fig. 3) längsverschieblich 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

ao 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,

*5 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 Fig. 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 Ab-

triebs des gegenläufig zum Schwingkörper 86, schwingenden Schwingkörpers 82₂. 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

; Patentansprüche:

1. Verwendung bilaminarer Biegeschwinger aus einem ferro-elektrischen keramischen Werkstoff, insbesondere Bariumtitanat oder Blei-Zirkonat-Titanat, als Schwingmotor für elektrisch angetriebene Trockenrasierapparate mit mindestens einem in Schwingbewegungen versetzten Scherteil seines Schersystems in der Weise, daß die Biege- "> schwinger (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, »o 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 as einem hin- und hergehende Schwingbewegungen ausführenden Messerblock, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeschwinger mit einander zugewendeten Flächen nebeneinander angeordnet sind (Fig. 3).

4. Trockenrasierapparat nach Anspruch 1 mit einem unter einer zylindrisch gewölbten Scherfolie Drehschwingungen um die Zylinderachse ausführenden Messerblock, dadurch gekennzeichnet, daß die Hiegeschwinger mit einander zugewendeten Längskanten nebeneinander, vorzugsweise in der Symmetrieebene des Schersystems angeordnet sind (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 ihre 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) und 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 (71) ist (Fig. 8).

8. Trockenrasierapparat nach 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 (7I₁, 7I₂) gekuppelt ist (Fig. 8a).

9. Trockenrasierapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zwei oder mehr koaxial oder seitlich nebeneinander angeordneten, gegenläufige Schwingungen ausführenden Messerblöcken, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit je einem Schwingkorper (26, 46) gekuppelt sind deren Biegeschwinger so polarisiert bzw. elektrisch geschaltet sind, daß die Schwingkorper unter der angelegten Wechselspannung gegenläufige Schwingbewegungen ausfuhren (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 Schwingkorper (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 H), 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 Keramikbelegunger der Biegeschwinger erfaßt (Fig. Ib).

15. Trockenrasierapparat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß 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.