JP2003210492A - 電動歯ブラシ - Google Patents
電動歯ブラシInfo
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- JP2003210492A JP2003210492A JP2002010822A JP2002010822A JP2003210492A JP 2003210492 A JP2003210492 A JP 2003210492A JP 2002010822 A JP2002010822 A JP 2002010822A JP 2002010822 A JP2002010822 A JP 2002010822A JP 2003210492 A JP2003210492 A JP 2003210492A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 歯ブラシとして異なる重量のものを取り付け
ても特性変動を招くことがないものとする。 【解決手段】 軸方向の往復動が自在な駆動軸２を交番
電流が印加される電磁気回路によって往復駆動するリニ
アオシレータからなるアクチュエータＡを具備し、上記
駆動軸に歯磨き用の歯ブラシ１を着脱自在に装着した電
動歯ブラシである。駆動軸２の変位と駆動軸２の速度と
電磁気回路に流れる電流の少なくとも一つを検出する検
出手段と、該検出手段の検出出力に応じて電磁気回路へ
の供給電流を閉回路制御して駆動軸の振幅を一定に保つ
とともに電流の共振点の周波数にて駆動する制御手段Ｃ
とを備える。重さの異なる歯ブラシが装着された時に
も、一定振幅・一定消費電流での駆動を行うことができ
る。
ても特性変動を招くことがないものとする。 【解決手段】 軸方向の往復動が自在な駆動軸２を交番
電流が印加される電磁気回路によって往復駆動するリニ
アオシレータからなるアクチュエータＡを具備し、上記
駆動軸に歯磨き用の歯ブラシ１を着脱自在に装着した電
動歯ブラシである。駆動軸２の変位と駆動軸２の速度と
電磁気回路に流れる電流の少なくとも一つを検出する検
出手段と、該検出手段の検出出力に応じて電磁気回路へ
の供給電流を閉回路制御して駆動軸の振幅を一定に保つ
とともに電流の共振点の周波数にて駆動する制御手段Ｃ
とを備える。重さの異なる歯ブラシが装着された時に
も、一定振幅・一定消費電流での駆動を行うことができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は歯ブラシのバス駆動
（直線往復駆動）の駆動源としてリニアオシレータから
なるアクチュエータを備えている電動歯ブラシに関する
ものである。
（直線往復駆動）の駆動源としてリニアオシレータから
なるアクチュエータを備えている電動歯ブラシに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】電動歯ブラシの駆動源として、近年、軸
方向の往復動が自在な駆動軸を交番電流が印加される電
磁気回路によって往復駆動するリニアオシレータからな
るアクチュエータを備えたものが提供されている。図７
にその一例を示す。
方向の往復動が自在な駆動軸を交番電流が印加される電
磁気回路によって往復駆動するリニアオシレータからな
るアクチュエータを備えたものが提供されている。図７
にその一例を示す。
【０００３】リニアオシレータであるアクチュエータＡ
は、歯ブラシ１が一端に装着される駆動軸２に取り付け
られた円柱状で且つ鉄材などの磁性体にて形成されたプ
ランジャー３と、プランジャー３の廻りに配設した環状
のコイル１０と、シールドケース２２の内面に固定され
た上記コイル１０の軸方向両側に配されているとともに
コイル１０に対して対称に着磁された環状の永久磁石
８，１２とを主体とするもので、上記永久磁石８，１２
とコイル１０との間には環状の第１のヨーク９，１１が
配置され、永久磁石８，１２のヨーク９，１１と反対側
の位置には環状の第２のヨーク７，１３が配されてい
る。そして駆動軸２はシールドケース２２の両端の軸受
台４，１７に設けられたスラスト軸受５，１６によって
軸方向往復動自在に保持されている。また、軸受５とプ
ランジャー３との間にはばね１９が配されており、プラ
ンジャー３と軸受１６との間には、ばね２０と吸振錘１
８とばね２１とが配置されている。図中６，１５はばね
受け、１４は永久磁石１２とヨーク１１，１３の固定用
のケース、２３はシールドケース２２から突設されてケ
ース１４を固定している突片である。
は、歯ブラシ１が一端に装着される駆動軸２に取り付け
られた円柱状で且つ鉄材などの磁性体にて形成されたプ
ランジャー３と、プランジャー３の廻りに配設した環状
のコイル１０と、シールドケース２２の内面に固定され
た上記コイル１０の軸方向両側に配されているとともに
コイル１０に対して対称に着磁された環状の永久磁石
８，１２とを主体とするもので、上記永久磁石８，１２
とコイル１０との間には環状の第１のヨーク９，１１が
配置され、永久磁石８，１２のヨーク９，１１と反対側
の位置には環状の第２のヨーク７，１３が配されてい
る。そして駆動軸２はシールドケース２２の両端の軸受
台４，１７に設けられたスラスト軸受５，１６によって
軸方向往復動自在に保持されている。また、軸受５とプ
ランジャー３との間にはばね１９が配されており、プラ
ンジャー３と軸受１６との間には、ばね２０と吸振錘１
８とばね２１とが配置されている。図中６，１５はばね
受け、１４は永久磁石１２とヨーク１１，１３の固定用
のケース、２３はシールドケース２２から突設されてケ
ース１４を固定している突片である。
【０００４】コイル１０に電流を流していない時は、永
久磁石８，１２がヨーク７，９，１１，１３を介してプ
ランジャー３に及ぼす磁力とばね１９，２０，２１のば
ね力が釣合い、プランジャー３は静止している。
久磁石８，１２がヨーク７，９，１１，１３を介してプ
ランジャー３に及ぼす磁力とばね１９，２０，２１のば
ね力が釣合い、プランジャー３は静止している。
【０００５】コイル１０に一方向電流を流すと、２つの
永久磁石８，１２のうち一方の磁束が弱められるために
他方の磁石側に移動し、コイル１０に逆方向の電流を流
せば、今度は逆方向に移動することから、コイル１０に
交流電流が流れる時、プランジャー３（駆動軸２）は軸
方向の往復振動運動を行う。
永久磁石８，１２のうち一方の磁束が弱められるために
他方の磁石側に移動し、コイル１０に逆方向の電流を流
せば、今度は逆方向に移動することから、コイル１０に
交流電流が流れる時、プランジャー３（駆動軸２）は軸
方向の往復振動運動を行う。
【０００６】このとき、プランジャー３や駆動軸２及び
歯ブラシ１の可動部と吸振錘１８との軸方向運動に着目
すると、コイルばねで構成したばね１９，２０，２１の
存在により、３質点系の振動モデルと考えることがで
き、これを動作させたとき、可動部と吸振錘１８が同位
相で動く振動モード（１次の低次側の固有振動数）と可
動部と吸振錘１８が逆位相で動く振動モード（２次の高
次側の固有振動数）とがあるが、後者の逆位相を利用す
る時、可動部と吸振錘１８のそれぞれの慣性力が打ち消
しあうことになり、シールドケース２２等の固定部に伝
わる力は小さくなる。
歯ブラシ１の可動部と吸振錘１８との軸方向運動に着目
すると、コイルばねで構成したばね１９，２０，２１の
存在により、３質点系の振動モデルと考えることがで
き、これを動作させたとき、可動部と吸振錘１８が同位
相で動く振動モード（１次の低次側の固有振動数）と可
動部と吸振錘１８が逆位相で動く振動モード（２次の高
次側の固有振動数）とがあるが、後者の逆位相を利用す
る時、可動部と吸振錘１８のそれぞれの慣性力が打ち消
しあうことになり、シールドケース２２等の固定部に伝
わる力は小さくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このために、上記リニ
アオシレータであるアクチュエータＡを備えた電動歯ブ
ラシは、従来、図８に示すように、初期設定の固定周波
数のパルスで駆動して、上記逆位相による吸振動作が得
られるようにしていた。図中イは無負荷振幅、ロは負荷
振幅、ハは無負荷電流、ニは負荷電流である。
アオシレータであるアクチュエータＡを備えた電動歯ブ
ラシは、従来、図８に示すように、初期設定の固定周波
数のパルスで駆動して、上記逆位相による吸振動作が得
られるようにしていた。図中イは無負荷振幅、ロは負荷
振幅、ハは無負荷電流、ニは負荷電流である。
【０００８】この場合、歯ブラシ１として他の異なる形
態のものを使用した場合、可動部の重量が変化するため
に、図９あるいは図１０に示すように、振幅及び消費電
流が変化してしまうものであり、規定の特性を確保する
ことができない。
態のものを使用した場合、可動部の重量が変化するため
に、図９あるいは図１０に示すように、振幅及び消費電
流が変化してしまうものであり、規定の特性を確保する
ことができない。
【０００９】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは歯ブラシとして異なる
重量のものを取り付けても特性変動を招くことがない電
動歯ブラシを提供するにある。
であり、その目的とするところは歯ブラシとして異なる
重量のものを取り付けても特性変動を招くことがない電
動歯ブラシを提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、軸方
向の往復動が自在な駆動軸を交番電流が印加される電磁
気回路によって往復駆動するリニアオシレータからなる
アクチュエータを具備するとともに、上記駆動軸に歯磨
き用のブラシを着脱自在に装着した電動歯ブラシにおい
て、駆動軸の変位と駆動軸の速度と電磁気回路に流れる
電流の少なくとも一つを検出する検出手段と、該検出手
段の検出出力に応じて電磁気回路への供給電流を閉回路
制御して駆動軸の振幅を一定に保つとともに電流の共振
点の周波数にて駆動する制御手段とを備えていることに
特徴を有している。重さの異なる歯ブラシが装着された
時にも、一定振幅・一定消費電流での駆動を行うことが
できる。この時、無負荷時と負荷時とで同じ制御を行う
のはもちろんである。
向の往復動が自在な駆動軸を交番電流が印加される電磁
気回路によって往復駆動するリニアオシレータからなる
アクチュエータを具備するとともに、上記駆動軸に歯磨
き用のブラシを着脱自在に装着した電動歯ブラシにおい
て、駆動軸の変位と駆動軸の速度と電磁気回路に流れる
電流の少なくとも一つを検出する検出手段と、該検出手
段の検出出力に応じて電磁気回路への供給電流を閉回路
制御して駆動軸の振幅を一定に保つとともに電流の共振
点の周波数にて駆動する制御手段とを備えていることに
特徴を有している。重さの異なる歯ブラシが装着された
時にも、一定振幅・一定消費電流での駆動を行うことが
できる。この時、無負荷時と負荷時とで同じ制御を行う
のはもちろんである。
【００１１】検出手段としては、駆動軸の速度がゼロの
時点から所定時間経過時の速度を検出するものや、駆動
軸の変位からその振幅を検出するものを好適に用いるこ
とができる。
時点から所定時間経過時の速度を検出するものや、駆動
軸の変位からその振幅を検出するものを好適に用いるこ
とができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、上記のようなリニアオシレータか
らなるアクチュエータＡによって歯ブラシ１のバス駆動
を行うにあたり、図１に示すように、駆動用の電磁気回
路であるコイル１０に供給する入力電流を制御する制御
部Ｃ及び該制御部Ｃの出力に応じた入力電流をコイル１
０に供給する入力電流部Ｄを設けている。
基づいて詳述すると、上記のようなリニアオシレータか
らなるアクチュエータＡによって歯ブラシ１のバス駆動
を行うにあたり、図１に示すように、駆動用の電磁気回
路であるコイル１０に供給する入力電流を制御する制御
部Ｃ及び該制御部Ｃの出力に応じた入力電流をコイル１
０に供給する入力電流部Ｄを設けている。
【００１３】上記制御部Ｃは、駆動用の電磁気回路であ
るコイル１０に流れる電流を検出する電流検出部２６
と、この電流検出部２６の出力値に応じてコイル１０に
供給する入力電流を決定する入力電流判定部２７と、電
流検出部２６の出力から可動部の移動方向を検出する移
動方向検知部２８と、移動方向検知部２８の出力から入
力電流の方向（極性）を決定する入力電流方向判定部２
９とを備えたもので、入力電流判定部２７で決定された
値で且つ入力電流方向判定部２９で決定された極性の入
力電流が電流入力部Ｄによりコイル１０に供給される。
この時、コイル１０への駆動電流は電流の共振点（電流
の最小点）において与えられる。
るコイル１０に流れる電流を検出する電流検出部２６
と、この電流検出部２６の出力値に応じてコイル１０に
供給する入力電流を決定する入力電流判定部２７と、電
流検出部２６の出力から可動部の移動方向を検出する移
動方向検知部２８と、移動方向検知部２８の出力から入
力電流の方向（極性）を決定する入力電流方向判定部２
９とを備えたもので、入力電流判定部２７で決定された
値で且つ入力電流方向判定部２９で決定された極性の入
力電流が電流入力部Ｄによりコイル１０に供給される。
この時、コイル１０への駆動電流は電流の共振点（電流
の最小点）において与えられる。
【００１４】もちろん、上記のコイル１０に流れる電流
値に応じた入力電流（駆動電流）の閉回路制御動作は、
無負荷時だけでなく、負荷時においても行うものであ
り、電流の共振点の周波数で駆動することになるため
に、歯ブラシ１の重さが変わった時にも、一定振幅・一
定消費電流でのアクチュエータＡの駆動を行うことがで
きるものであり、また、負荷が加わった時の振幅の減少
を少なくすることができる。
値に応じた入力電流（駆動電流）の閉回路制御動作は、
無負荷時だけでなく、負荷時においても行うものであ
り、電流の共振点の周波数で駆動することになるため
に、歯ブラシ１の重さが変わった時にも、一定振幅・一
定消費電流でのアクチュエータＡの駆動を行うことがで
きるものであり、また、負荷が加わった時の振幅の減少
を少なくすることができる。
【００１５】図２に他例を示す。ここではアクチュエー
タＡ内に可動部の往復振動の速度に応じた電圧を出力す
る速度検知手段３１を配置し、制御部Ｃには速度検知手
段３１の出力電圧を基準電圧と比較してその差から可動
部の速度を判断する速度検知部３２と、速度検知部３２
で判断した速度から入力電流を決定する入力電流判定部
２７と、速度検知部３２の出力から可動部の移動方向を
検出する移動方向検知部２８と、移動方向検知部２８の
出力から入力電流の方向極性を決定する入力電流方向判
定部２９とを設けている。
タＡ内に可動部の往復振動の速度に応じた電圧を出力す
る速度検知手段３１を配置し、制御部Ｃには速度検知手
段３１の出力電圧を基準電圧と比較してその差から可動
部の速度を判断する速度検知部３２と、速度検知部３２
で判断した速度から入力電流を決定する入力電流判定部
２７と、速度検知部３２の出力から可動部の移動方向を
検出する移動方向検知部２８と、移動方向検知部２８の
出力から入力電流の方向極性を決定する入力電流方向判
定部２９とを設けている。
【００１６】そして図３に示すように、速度検知信号は
半周期毎に変化することから、速度がゼロ（往復振動の
折り返し点）から所定時間ｔ０が経過した時点での速度
を電圧Ｖ０として検出し、この電圧値Ｖ０に応じて時刻
ｔ１から時刻ｔ２までの間の電流入力時間幅（ｔ２−ｔ
１）を制御する。
半周期毎に変化することから、速度がゼロ（往復振動の
折り返し点）から所定時間ｔ０が経過した時点での速度
を電圧Ｖ０として検出し、この電圧値Ｖ０に応じて時刻
ｔ１から時刻ｔ２までの間の電流入力時間幅（ｔ２−ｔ
１）を制御する。
【００１７】図４に示すように、予め設定してある時刻
τ１から時刻τ２までの電流入力時間内に供給する電流
値Ａ０を電圧の大きさを変えることで制御するようにし
てもよい。
τ１から時刻τ２までの電流入力時間内に供給する電流
値Ａ０を電圧の大きさを変えることで制御するようにし
てもよい。
【００１８】なお、図５に示すように、速度Ｖ０が小さ
いほど電流入力時間幅（ｔ２−ｔ１）を長くしたり、電
流値Ａ０を大きくする制御を行う。また、最大速度時ｔ
３が電流入力時間内に入るように方形パルス状の電流入
力を行うことで、機械出力の効率低下が生じないように
しておく。この場合においても、無負荷時だけでなく、
負荷時においても同じ制御を行って、歯ブラシ１として
異なる重量のものが装着された時にも一定振幅・一定消
費電流でのアクチュエータＡの駆動を行う。
いほど電流入力時間幅（ｔ２−ｔ１）を長くしたり、電
流値Ａ０を大きくする制御を行う。また、最大速度時ｔ
３が電流入力時間内に入るように方形パルス状の電流入
力を行うことで、機械出力の効率低下が生じないように
しておく。この場合においても、無負荷時だけでなく、
負荷時においても同じ制御を行って、歯ブラシ１として
異なる重量のものが装着された時にも一定振幅・一定消
費電流でのアクチュエータＡの駆動を行う。
【００１９】図６に別の例を示す。ここではアクチュエ
ータＡ内に可動部の変位を検出する変位検知手段３３を
配置し、制御部Ｃには変位検知手段３３の出力から可動
部の変位を判断する変位検知部３４と、変位検知部３４
で判断した変位から入力電流を決定する入力電流判定部
２７と、変位検知部３４の出力から可動部の移動方向を
検出する移動方向検知部２８と、移動方向検知部２８の
出力から入力電流の方向極性を決定する入力電流方向判
定部２９とを設けている。ここでの入力電流判定部２７
は、変位検知部３４で検出される最大変位（振幅）が一
定となるように入力電流を決定するものであり、歯ブラ
シ１の重さが変わっても、また、無負荷時及び負荷時の
いずれにおいても上記閉回路制御がなされることで、可
動部の振幅は一定となる。
ータＡ内に可動部の変位を検出する変位検知手段３３を
配置し、制御部Ｃには変位検知手段３３の出力から可動
部の変位を判断する変位検知部３４と、変位検知部３４
で判断した変位から入力電流を決定する入力電流判定部
２７と、変位検知部３４の出力から可動部の移動方向を
検出する移動方向検知部２８と、移動方向検知部２８の
出力から入力電流の方向極性を決定する入力電流方向判
定部２９とを設けている。ここでの入力電流判定部２７
は、変位検知部３４で検出される最大変位（振幅）が一
定となるように入力電流を決定するものであり、歯ブラ
シ１の重さが変わっても、また、無負荷時及び負荷時の
いずれにおいても上記閉回路制御がなされることで、可
動部の振幅は一定となる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明においては、軸方向
の往復動が自在な駆動軸を交番電流が印加される電磁気
回路によって往復駆動するリニアオシレータからなるア
クチュエータを具備するとともに、上記駆動軸に歯磨き
用のブラシを着脱自在に装着した電動歯ブラシにおい
て、駆動軸の変位と駆動軸の速度と電磁気回路に流れる
電流の少なくとも一つを検出する検出手段と、該検出手
段の検出出力に応じて電磁気回路への供給電流を閉回路
制御して駆動軸の振幅を一定に保つとともに電流の共振
点の周波数にて駆動する制御手段とを備えているため
に、重さの異なる歯ブラシが装着された時にも、一定振
幅・一定消費電流での駆動を行うことができるものであ
り、この時、無負荷時と負荷時とで同じ制御を行うこと
により、負荷時においてもその振幅減少を少なくするこ
とができる。
の往復動が自在な駆動軸を交番電流が印加される電磁気
回路によって往復駆動するリニアオシレータからなるア
クチュエータを具備するとともに、上記駆動軸に歯磨き
用のブラシを着脱自在に装着した電動歯ブラシにおい
て、駆動軸の変位と駆動軸の速度と電磁気回路に流れる
電流の少なくとも一つを検出する検出手段と、該検出手
段の検出出力に応じて電磁気回路への供給電流を閉回路
制御して駆動軸の振幅を一定に保つとともに電流の共振
点の周波数にて駆動する制御手段とを備えているため
に、重さの異なる歯ブラシが装着された時にも、一定振
幅・一定消費電流での駆動を行うことができるものであ
り、この時、無負荷時と負荷時とで同じ制御を行うこと
により、負荷時においてもその振幅減少を少なくするこ
とができる。
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図で
ある。
ある。
【図２】同上の他例のブロック回路図である。
【図３】同上の動作を示すタイムチャートである。
【図４】同上の他の動作を示すタイムチャートである。
【図５】同上の制御の説明図である。
【図６】別の例のブロック回路図である。
【図７】アクチュエータの一例を示す断面図である。
【図８】従来例における特性図である。
【図９】同上の可動部質量が変化した時の特性図であ
る。
る。
【図１０】同上の可動部質量が変化した時の特性図であ
る。
る。
Ａ アクチュエータ
Ｃ 制御部
Ｄ 電流入力部
１ 歯ブラシ
２ 駆動軸
３ プランジャー
１０ コイル
フロントページの続き
(72)発明者 井上 弘幹
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
(72)発明者 山田 富男
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
Ｆターム(参考） 3B202 AA07 AB13 AB26 BC05 BD10
BE10 CB05 DB04
Claims (4)
- 【請求項１】 軸方向の往復動が自在な駆動軸を交番電
流が印加される電磁気回路によって往復駆動するリニア
オシレータからなるアクチュエータを具備するととも
に、上記駆動軸に歯磨き用のブラシを着脱自在に装着し
た電動歯ブラシにおいて、駆動軸の変位と駆動軸の速度
と電磁気回路に流れる電流の少なくとも一つを検出する
検出手段と、該検出手段の検出出力に応じて電磁気回路
への供給電流を閉回路制御して駆動軸の振幅を一定に保
つとともに電流の共振点の周波数にて駆動する制御手段
とを備えていることを特徴とする電動歯ブラシ。 - 【請求項２】 無負荷時と負荷時とで同じ制御を行うこ
とを特徴とする請求項１記載の電動歯ブラシ。 - 【請求項３】 検出手段が駆動軸の速度がゼロの時点か
ら所定時間経過時の速度を検出するものであることを特
徴とする請求項１または２記載の電動歯ブラシ。 - 【請求項４】 検出手段が駆動軸の変位からその振幅を
検出するものであることを特徴とする請求項１または２
記載の電動歯ブラシ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002010822A JP3945254B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 電動歯ブラシ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002010822A JP3945254B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 電動歯ブラシ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003210492A true JP2003210492A (ja) | 2003-07-29 |
| JP3945254B2 JP3945254B2 (ja) | 2007-07-18 |
Family
ID=27648454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002010822A Expired - Lifetime JP3945254B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 電動歯ブラシ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3945254B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007072365A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Adaptive drive system using current values for a personal care appliance |
| WO2008053441A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | System for adapting the resonant operation of a personal care appliance during the lifetime thereof |
| RU2444326C1 (ru) * | 2008-03-18 | 2012-03-10 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Электрическая зубная щетка |
| US8598817B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-12-03 | Koninklijke Philips N.V. | Adaptive drive system using current values for a personal care appliance |
| CN110288219A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-09-27 | 广州皓醒湾科技有限公司 | 一种电动牙刷的检测方法、装置、电动牙刷及存储介质 |
-
2002
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