EP0908278A2 - Verfahren zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP0908278A2 EP98114058A EP98114058A EP0908278A2 EP 0908278 A2 EP0908278 A2 EP 0908278A2 EP 98114058 A EP98114058 A EP 98114058A EP 98114058 A EP98114058 A EP 98114058A EP 0908278 A2 EP0908278 A2 EP 0908278A2
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pulses
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pass filter
cut
arrangement according
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Günther Bergk
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Braun GmbH
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    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
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    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
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    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/22—Safety devices specially adapted for cutting machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/27—Means for performing other operations combined with cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the amount of an electrically driven cutting tool cut material and a Circuit arrangement for performing the method.
  • the method according to the invention is suitable for cutting tools with which material to be cut in a plurality of individual cutting processes, and is intended especially for those their function after a certain operating time through the cut material is affected.
  • This method is preferably used, for example, for Measurement and display of the degree of contamination of an electrically powered shaver, Beard trimmer or the like ..
  • JP-A-02-241480 by means of a light barrier Measure the amount of accumulated shaving dust in the shaving head and after exceeding it a threshold value to indicate the need for cleaning.
  • a razor the degree of pollution according to one of the latter two Process is determined, necessarily contains appropriate in the shaving head Measuring devices. This increases compared to a razor without a contamination indicator the design effort is considerable.
  • a method for determining and displaying the Specify the degree of contamination of an electrically driven cutting tool It is also an object of the invention to provide a circuit arrangement for carrying out the specify method according to the invention.
  • the method according to the invention is based on the knowledge that the current consumption of an electrically driven cutting tool is subject to fluctuations that due to the changing load on the cutting tool when cutting the material to be cut are caused. According to the invention, these are by the individual Cutting processes fluctuations in the drive motor of the cutting tool recorded current recorded, evaluated and as a measure of the amount of cut material to be used.
  • the cut hair is inside the Accumulate the shaving head and impair the function of the device over time can be cleaned from time to time. According to a training of the Invention is therefore after reaching a certain reference value for the amount of cut material activated a display that the user on the Informed need for cleaning.
  • the invention is described below using a razor as an embodiment explained. However, the invention can also be used with other cutting tools, especially those that have to be freed from cutting material from time to time.
  • the first step of the method according to the invention is to detect the fluctuations in the current which is taken up by the drive motor of the shaving apparatus, ie to generate a corresponding measurement signal. This is done by a sensor, for example a resistor in the motor circuit, from which voltage fluctuations proportional to the current fluctuations are tapped. However, the current fluctuations can also be detected by inductive or other components.
  • the second step of the method according to the invention consists of filtering the measurement signal. As a result, all of the fluctuations detected are filtered out whose frequency does not lie within a specific frequency range. This can be done, for example, by a low-pass filter that suppresses higher-frequency interference pulses originating from the motor.
  • the third step of the method according to the invention consists of evaluating the pulses. In the two simplest cases, this is done by counting the number or adding up the length of the pulses. An integration of the impulses is more precise.
  • the fourth step of the method according to the invention consists of comparing the count value, the total length, or the integrated area of the pulses with a reference value that corresponds to a specific quantity of material to be cut. The reaching or exceeding of the reference value is then displayed. This can be done in a manner known per se by means of an optical, acoustic or other display. If necessary, intermediate steps, such as the amplification of the measurement signal and / or the pulses, are also inserted.
  • a circuit arrangement for carrying out the method according to the invention is shown in shown in the drawing.
  • This circuit arrangement is very general for evaluation of current fluctuations, and therefore not only for cutting tools usable. Further configurations are described in the description.
  • the circuit arrangement according to the invention contains a sensor, a filter circuit, an evaluation circuit and a Display device.
  • the sensor consists of a measuring resistor R1, which is in the circuit of a is switched via a switch S1 on / off direct current motor M, which is powered by a two-cell battery AC1, AC2.
  • the measuring resistor is part of a voltage divider consisting of three resistors R1, R2, R6 on which the voltage of the accumulator is present. This also serves to power the Filter circuit, evaluation circuit and the display device. In other versions a battery or a power supply unit serves as a power supply.
  • the filter circuit consists of an active bandpass filter, which is a first low-pass filter R3 / C1 with a first cut-off frequency and a second low-pass filter R4 / C2 with a second limit frequency and an operational amplifier A contains.
  • the second low pass filter R4 / C2 is between the connection point of the measuring resistor R1 with the next resistor R2 of the voltage divider and the non-inverting input of the Operational amplifier A, and the first low-pass filter R3 / C1 between the connection point of the next resistor R2 with the third resistor R6 of the voltage divider and the inverting input of operational amplifier A is switched.
  • the output of the operational amplifier A is with the evaluation circuit IC and via a Resistor R5 connected to the positive pole of the accumulator.
  • the evaluation circuit consists of a microcontroller IC to which the display device D is connected. This has several segments that are used to display the Degree of contamination of the shaving head and the state of charge of the battery from Microcontroller IC can be controlled individually. The state of charge is shown in the the example shown in 20% increments. Of course, the clogging indicator also by means of a light emitting diode, an electroacoustic transducer or the like.
  • the microcontroller IC is connected to a device through which the count value and thus the contamination indicator are reset to zero can. This can be, for example, a switch S2, which switches on in a manner known per se
  • the shaving head is arranged so that when the shaving head is removed the reset is carried out automatically he follows.
  • the first low-pass filter R3 / C1 serves to suppress interference signals, which in particular are caused by the commutator of the DC motor M. It has one higher cut-off frequency than the second low-pass filter R4 / C2.
  • the bandpass characteristic of the Filter circuit results from the fact that a low-pass filter on the inverting Input and the other to the non-inverting input of the operational amplifier A is connected.
  • the resistance R6 of the voltage divider creates an amplitude threshold set for the measurement signal, so that only signals with a certain Minimum size can be filtered and evaluated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts. Erfindungsgemäß werden die Schwankungen des von einem Antriebsmotor aufgenommenen Stroms erfaßt, gefiltert und ausgewertet. Durch Vergleich mit einem Referenzwert kann die Verschmutzung des Schneidwerkzeugs mit Schneidgutresten bestimmt werden. Die Erfindung ist insbesondere bei Rasierapparaten anwendbar. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Schneidwerkzeuge geeignet, mit denen Schneidgut in einer Mehrzahl von einzelnen Schneidvorgängen geschnitten wird, und insbesondere für solche gedacht, deren Funktion nach einer gewissen Betriebszeit durch das geschnittene Schneidgut beeinträchtigt wird. Bevorzugte Anwendung findet dieses Verfahren beispielsweise zur Messung und Anzeige des Verschmutzungsgrads eines elektrisch angetriebenen Rasierapparats, Bartschneiders oder dgl..
Aus der US-A-5,111,580 ist es bekannt, als Maß für die Verschmutzung eines Rasierapparats die Anzahl der Rasuren zu zählen. Ferner ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem abhängig von der Betriebszeit die Notwendigkeit einer Reinigung des Rasierapparats angezeigt wird. Da je nach Stärke des Bartwuchses etc. und den Rasiergewohnheiten des jeweiligen Benutzers sich während einer vorgegebenen Zeit oder Anzahl von Rasuren unterschiedliche Mengen von Rasierstaub im Scherkopf ansammeln, kann mit derartigen Verfahren der Zeitpunkt für die Notwendigkeit einer Reinigung nur relativ ungenau angegeben werden.
Weiterhin ist es aus der JP-A-02-241480 bekannt, mittels einer Lichtschranke die Menge des angesammelten Rasierstaubs im Scherkopf zu messen und nach Überschreiten eines Schwellwerts einen Hinweis auf die erforderliche Reinigung auszugeben.
Aus der DE-A-19606719 ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch die Auswertung der von wenigstens einem bewegbaren Untermesser oder Obermesser eines Scherkopfs eines Rasierapparats ausgehenden Geräusche deren Verschmutzung bestimmt, und erforderlichenfalls dem Benutzer ein entsprechender Reinigungshinweis gegeben wird.
Ein Rasierapparat, dessen Verschmutzungsgrad nach einem der beiden letztgenannten Verfahren bestimmt wird, enthält im Scherkopf notwendigerweise entsprechende Meßeinrichtungen. Dadurch erhöht sich gegenüber einem Rasierapparat ohne Verschmutzungsanzeige der konstruktive Aufwand beträchtlich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts anzugeben, das ohne Eingriff in die Konstruktion des Schneidwerkzeugs realisierbar ist, und eine sehr genaue Mengenmessung ermöglicht. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung und Anzeige des Verschmutzungs- grads eines elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeugs anzugeben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß die Stromaufnahme eines elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeugs Schwankungen unterworfen ist, die durch die wechselnde Belastung des Schneidwerkzeugs beim Schneiden des Schneidguts hervorgerufen werden. Erfindungsgemäß werden diese durch die einzelnen Schneidvorgänge bedingten Schwankungen des vom Antriebsmotor des Schneidwerkzeugs aufgenommenen Stroms erfaßt, ausgewertet und als Maß für die Menge des geschnittenen Schneidguts verwendet.
Da beispielsweise bei einem Rasierapparat die geschnittenen Haare sich im Innern des Scherkopfs ansammeln und im Laufe der Zeit die Funktion des Geräts beeinträchtigen können, muß dieser von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Gemäß einer Fortbildung der Erfindung wird daher nach Erreichen eines bestimmten Referenzwerts für die Menge des geschnittenen Schneidguts eine Anzeigeeinrichtung aktiviert, die den Benutzer über die Notwendigkeit einer Reinigung informiert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Rasierapparats als Ausführungsbeispiel erläutert. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Schneidwerkzeugen einsetzbar, insbesondere solchen, die von Zeit zu Zeit von Schneidgutresten befreit werden müssen.
Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Schwankungen des Stroms zu erfassen, der vom Antriebsmotor des Rasierapparats aufgenommen wird, d.h. ein entsprechendes Meßsignal zu erzeugen. Dies erfolgt durch einen Meßaufnehmer, beispielsweise einen im Motorstromkreis befindlichen Widerstand, an dem den Stromschwankungen proportionale Spannungsschwankungen abgegriffen werden. Die Stromschwankungen können jedoch auch durch induktive oder andere Bauelemente erfaßt werden.
Der zweite Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus der Filterung des Meßsignals. Dadurch werden von den erfaßten Schwankungen alle die ausgefiltert, deren Frequenz nicht innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs liegt. Dies kann beispielsweise durch ein Tiefpaßfilter erfolgen, das vom Motor herrührende höherfrequente Störimpulse unterdrückt. Ferner müssen niederfrequente Schwankungen des Motorstroms, die beispielsweise durch eine schwankende Betriebsspannung hervorgerufen werden, unterdrückt werden. Außerdem werden vorzugsweise nur Schwankungen berücksichtigt, deren Amplitude einen voreinstellbaren Schwellwert übersteigt. Auf diese Weise werden aus dem Meßsignal nur für den Schneidvorgang charakteristische Impulse gewonnen.
Der dritte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus der Auswertung der Impulse. Dies erfolgt in den beiden einfachsten Fällen durch Zählen der Anzahl oder Aufsummieren der Länge der Impulse. Genauer ist eine Integration der Impulse. Der vierte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus dem Vergleich des Zählwerts, der aufsummierten Länge, oder der aufintegrierten Fläche der Impulse mit einem Referenzwert, der einer bestimmten Menge an geschnittenem Schneidgut entspricht. Das Erreichen oder Überschreiten des Referenzwerts wird dann angezeigt. Dies kann in an sich bekannter Weise durch eine optische, akustische oder sonstige Anzeige erfolgen.
Erforderlichenfalls werden noch Zwischenschritte, wie beispielsweise die Verstärkung des Meßsignals und/oder der Impulse eingefügt.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Diese Schaltungsanordnung ist ganz allgemein zur Auswertung von Stromschwankungen geeignet, und daher nicht nur bei Schneidwerkzeugen verwendbar. Weitere Ausgestaltungen sind in der Beschreibung beschrieben.
Wie in der einzigen Figur dargestellt ist, enthält die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einen Meßaufnehmer, eine Filterschaltung, eine Auswerteschaltung und eine Anzeigevorrichtung.
Der Meßaufnehmer besteht aus einem Meßwiderstand R1, der in den Stromkreis eines über einen Schalter S1 ein-/ausschaltbaren Gleichstrommotors M geschaltet ist, der durch einen zweizelligen Akkumulator AC1, AC2 mit Strom versorgt wird. Der Meßwiderstand ist Teil eines Spannungsteilers aus drei Widerständen R1, R2, R6, an dem die Spannung des Akkumulators anliegt. Dieser dient auch zur Stromversorgung der Filterschaltung, Auswerteschaltung und der Anzeigevorrichtung. Bei anderen Ausführungen dient eine Batterie oder ein Netzteil als Stromversorgung.
Die Filterschaltung besteht aus einem aktiven Bandpaßfilter, das ein erstes Tiefpaßfilter R3/C1 mit einer ersten Grenzfrequenz und ein zweites Tiefpaßfilter R4/C2 mit einer zweiten Grenzfrequenz sowie einen Operationsverstärker A enthält. Das zweite Tiefpaßfilter R4/C2 ist zwischen den Verbindungspunkt des Meßwiderstands R1 mit dem nächsten Widerstand R2 des Spannungsteilers und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers A, und das erste Tiefpaßfilter R3/C1 zwischen den Verbindungspunkt des nächsten Widerstands R2 mit dem dritten Widerstand R6 des Spannungsteilers und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers A geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers A ist mit der Auswerteschaltung IC und über einen Widerstand R5 mit dem Pluspol des Akkumulators verbunden.
Die Auswerteschaltung besteht aus einem Mikrokontroller IC, an den die Anzeigevorrichtung D angeschlossen ist. Diese besitzt mehrere Segmente, die zur Anzeige des Verschmutzungsgrads des Scherkopfs und des Ladezustands des Akkumulators vom Mikrokontroller IC einzeln angesteuert werden können. Der Ladezustand wird in dem in der Figur dargestellten Beispiel in 20%-Schritten angezeigt. Natürlich kann die Verschmutzungsanzeige auch durch eine Leuchtdiode, einen elektroakustischen Wandler oder dgl. erfolgen. Der Mikrokontroller IC ist mit einer Vorrichtung verbunden, durch die der Zählwert und damit die Verschmutzungsanzeige auf Null zurückgesetzt werden kann. Dies kann beispielsweise ein Schalter S2 sein, der in an sich bekannter Weise am Scherkopf angeordnet ist, sodaß bei Abnahme des Scherkopfs automatisch das Zurücksetzen erfolgt.
Das erste Tiefpaßfilter R3/C1 dient zur Unterdrückung von Störsignalen, die insbesondere vom Kommutator des Gleichstrommotors M hervorgerufen werden. Es besitzt eine höhere Grenzfrequenz als das zweite Tiefpaßfilter R4/C2. Die Bandpaßcharakteristik der Filterschaltung ergibt sich dadurch, daß das eine Tiefpaßfilter an den invertierenden Eingang und das andere an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers A angeschlossen ist. Durch den Widerstand R6 des Spannungsteilers wird ein Amplitudenschwellwert für das Meßsignal festgelegt, sodaß nur Signale mit einer bestimmten Mindestgröße gefiltert und ausgewertet werden.
Bei einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Filterschaltung in den Mikrokontroller integriert.
Zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen kann zwischen die Eingänge des Operationsverstärkers A ein Kondensator geschaltet sein.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schwankungen des während des Schneidvorgangs vom Antrieb des Schneidwerkzeugs aufgenommenen Stroms erfaßt und ausgewertet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stromschwankungen in Spannungsschwankungen oder dgl. umgewandelt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß von den erfaßten Schwankungen alle die ausgefiltert werden, deren Frequenz nicht innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs liegt, sodaß nur für den Schneidvorgang charakteristische Impulse ausgewertet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei der Auswertung der Impulse die Anzahl der Impulse gezählt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei der Auswertung der Impulse die Länge der Impulse aufaddiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei der Auswertung der Impulse die Impulse aufintegriert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß nur Impulse ausgewertet werden, deren Amplitude einen bestimmten Schwellwert übersteigt.
  8. Verwendung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung und Anzeige des Verschmutzungsgrads eines Schneidwerkzeugs, insbesondere eines Rasierapparats, Bartschneiders oder dgl.,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß nach Erreichen eines bestimmten Schwellwerts für die Menge des geschnittenen Schneidguts eine Anzeigeeinrichtung zur Information des Benutzers über die Notwendigkeit einer Reinigung aktiviert wird.
  9. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sie einen Meßaufnehmer zur Erzeugung eines Meßsignals für den vom Antrieb aufgenommenen Strom, eine Einrichtung zur Filterung des Meßsignals, und eine Einrichtung zur Auswertung des gefilterten Meßsignals aufweist.
  10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Meßaufnehmer aus einem Widerstand (R1) besteht.
  11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einrichtung zur Filterung mindestens ein Tiefpaßfilter oder ein Bandpaßfilter enthält.
  12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bandpaßfilter ein erstes Tiefpaßfilter (R3/C1) mit einer ersten Grenzfrequenz und ein zweites Tiefpaßfilter (R4/C2) mit einer zweiten Grenzfrequenz sowie einen Operationsverstärker (A) enthält, und daß das eine Tiefpaßfilter an den invertierenden und das andere Tiefpaßfilter an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (A) angeschlossen sind.
  13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einrichtung zur Auswertung des gefilterten Meßsignals einen Mikrokontroller (IC) enthält.
  14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sie eine Anzeigeeinrichtung (D) für den Verschmutzungsgrad aufweist, die vom Mikrokontroller (IC) ansteuerbar ist.
  15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sie eine Vorrichtung (S2) zum Zurücksetzen der Anzeige des Verschmutzungsgrads aufweist, die mit dem Mikrokontroller (IC) verbunden ist.
  16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sie eine Einrichtung zur Einstellung eines Schwellwerts (R6) für das Meßsignal aufweist.
EP98114058A 1997-10-04 1998-07-28 Verfahren zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts und Haarschneidegerät mit Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens Expired - Lifetime EP0908278B1 (de)

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