JP6909981B2 - Hair cutting device - Google Patents
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Description
本発明は、体毛切断装置に関する。 The present invention relates to a hair cutting device.
従来、固定子及び可動子を有するリニアアクチュエータを備える電気かみそりやヘアトリマー等の体毛切断装置がある。可動子は、固定子又は可動子が有する電磁石に通電する電圧又は電流によって制御され、固定子に対して直線往復運動を行う。この可動子には、体毛を切断する刃が取り付けられることで、当該刃は、体毛を切断する(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there are hair cutting devices such as electric razors and hair trimmers equipped with linear actuators having a stator and a mover. The mover is controlled by a voltage or current that energizes the stator or the electromagnet of the mover, and makes a linear reciprocating motion with respect to the stator. A blade that cuts body hair is attached to this mover, and the blade cuts body hair (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示されているリニアアクチュエータは、電流供給時間を用いて、可動子の動きを制御している。そのため、可動子に供給する電流量等に過不足が発生すると、可動子の動作の安定性が低下する問題がある。このように、可動子に供給する電流量等に過不足が発生することで可動子の安定性が低下すると、可動子の振幅が低下することで、剃り味が損なわれる等の問題がある。 The linear actuator disclosed in Patent Document 1 controls the movement of the mover by using the current supply time. Therefore, if there is an excess or deficiency in the amount of current supplied to the mover, there is a problem that the stability of the operation of the mover is lowered. As described above, when the stability of the mover is lowered due to the excess or deficiency of the amount of current supplied to the mover, there is a problem that the amplitude of the mover is lowered and the shaving taste is impaired.
本発明は、動作の安定性を向上させる体毛切断装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hair cutting device that improves the stability of operation.
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る体毛切断装置は、第1の磁性ブロック、及び、体毛を切断する刃を連動させる第2の磁性ブロックを有し、前記第1の磁性ブロック及び前記第2の磁性ブロックのうちの一方が電磁石であり、他方が永久磁石又は電磁石であるリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータに通電させる電圧値又は電流値である制御量を制御することで、前記第2の磁性ブロックを往復運動させる制御部と、前記体毛を前記刃が切断する際に前記第2の磁性ブロックに加わる負荷量を、前記第2の磁性ブロックの往復運動における1周期ごとに検知する負荷検知部と、を備え、前記制御部は、前記負荷検知部が検知した前記負荷量に基づく第1フィードバック制御量に基づいて、前記制御量を変更する。 In order to achieve the above object, the body hair cutting device according to one aspect of the present invention has a first magnetic block and a second magnetic block in which a blade for cutting the body hair is interlocked, and the first magnetic block. By controlling a linear actuator in which one of the second magnetic blocks is an electromagnet and the other is a permanent magnet or an electromagnet, and a control amount which is a voltage value or a current value to energize the linear actuator. The control unit that reciprocates the second magnetic block and the amount of load applied to the second magnetic block when the blade cuts the hair are detected for each cycle in the reciprocating motion of the second magnetic block. The control unit is provided with a load detection unit for changing the control amount based on the first feedback control amount based on the load amount detected by the load detection unit.
本発明によれば、動作の安定性を向上させる体毛切断装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hair cutting device that improves the stability of operation.
以下では、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, the hair cutting device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of the components, steps and the order of steps shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention will be described as arbitrary components.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。 Further, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Further, in each figure, the same components are designated by the same reference numerals.
(実施の形態)
[概要]
まず、図1及び図2を参照して、実施の形態に係る体毛切断装置の概要について説明する。
(Embodiment)
[overview]
First, the outline of the hair cutting device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、実施の形態に係る体毛切断装置100を示す外観図である。図2は、実施の形態に係る外刃160及び内刃170の断面を肌とともに示す断面図である。
FIG. 1 is an external view showing a body
実施の形態に係る体毛切断装置100は、いわゆる電気カミソリ等の、髭等の体毛200を切断する装置である。図1には、本体110をユーザが片手で把持し、外刃160を顔等の肌面210に押し付けながら滑らせることで体毛200である髭を切断(剃る)する体毛切断装置100を例示している。体毛切断装置100は、外刃160のそれぞれの内側の面に沿って摺動する内刃170を備えている。
The body
本体110は、内刃170を駆動する駆動装置、駆動装置に電源を供給する電源装置、これらを制御する制御装置等を収容する。図1においては、本体110に、電源スイッチ130、及び、体毛切断装置100の状態を表示する表示部140等が設けられ、本体110は、さらに、ユーザが手に持つ部分である把持部120と、着脱自在に外刃160が取り付けられるヘッド部150とを備えている。ヘッド部150は、把持部120に対して自在に角度を変える(首を振る)ことができる構成となっている。
The
ヘッド部150の内方に収容される駆動機構は、可動刃である内刃170と連動するように連結され、外刃160に対して往復運動(具体的には、直線往復運動)することができる。このように、体毛切断装置100は、外刃160の内面に摺接させた内刃170を、外刃160に対して相対的に変位させることによって、外刃160に設けられた刃孔161内に挿入された体毛200を切断するように構成されている。
The drive mechanism housed inside the
[構成]
続いて、図3及び図4を参照して、リニアアクチュエータ10を駆動させるための具体的な構成例を説明する。
[Constitution]
Subsequently, a specific configuration example for driving the
図3は、実施の形態に係る体毛切断装置100の機能構成を示すブロック図である。図4は、実施の形態に係る体毛切断装置100の回路図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
図3に示すように、体毛切断装置100は、固定子(第1の磁性ブロック)11と、可動子(第2の磁性ブロック)12とを有するリニアアクチュエータ10を備えている。
As shown in FIG. 3, the
固定子11は、フレーム13に固定されている磁石である。固定子11は、例えば、電磁石又は永久磁石である。
The
可動子12は、固定子11に対して可動な磁石である。可動子12は、ばね14を介してフレーム13に固定され、往復運動ができる構成となっている。可動子12は、例えば、電磁石又は永久磁石である。
The
また、固定子11及び可動子12の少なくとも一方は、電磁石である。なお、本実施の形態においては、固定子11が電磁石を有し、可動子12が永久磁石12aを有する場合について例示している。電磁石は、例えば、磁性材料の焼結体、又は、磁性材料の鉄板を積層したものに巻線11aが巻回された電磁石によって構成されている。
Further, at least one of the
固定子11の電磁石と可動子12の永久磁石12aとは、離間して且つ対向して配置される。また、固定子11の電磁石と可動子12の永久磁石12aとは、往復運動方向に平行な方向に着磁されている。
The electromagnet of the
なお、本実施の形態では、第1の磁性ブロックを位置が固定された固定子11とし、第2の磁性ブロックを第1の磁性ブロックに対して往復運動可動な可動子12として説明する。しかしながら、第1の磁性ブロックを固定子11とし、第2の磁性ブロックを第1の磁性ブロックが可動子12とする必要はない。第1の磁性ブロック及び第2の磁性ブロックのうち、少なくとも一方が可動子であればよく、例えば、第1の磁性ブロック及び第2の磁性ブロックは、いずれも可動子でもよい。
In the present embodiment, the first magnetic block will be described as a
フレーム13には外刃160が設けられ、可動子12には内刃170が取り付けられる。体毛200は、外刃160に形成されている刃孔161に導入され、固定された外刃160と往復運動する内刃170とに挟まれることで切断される。
The
駆動回路30は、可動子12を往復運動させるための回路である。駆動回路30は、巻線11aに電気的に接続されており、電源20からの電源電圧Vccに基づいて動作し、巻線11aに駆動電流Idを供給する。駆動回路30は、例えば、MOSFET(Metal Oxide SemiConductor Field Effect Transistor)等の複数のスイッチング素子からなるフルブリッジ回路である。
The
巻線11aは、複数のスイッチング素子間に電気的に接続されている。駆動回路30は、複数のスイッチング素子が選択的に制御出力部42からのPWM(Pulse Width Modulation)信号に基づいて交互にオンされることで、巻線11aに流す駆動電流Idの方向を切り替える。こうすることで、駆動回路30は、可動子12を往復運動させる。
The winding 11a is electrically connected between the plurality of switching elements. The
マイコン50は、駆動回路30を動作させるマイクロコンピュータである。マイコン50は、機能的には、図4に示すように、制御部40と、駆動量検知部60と、負荷検知部70と、フィルタ部80とを備える。
The
制御部40は、リニアアクチュエータ10に通電させる電圧値又は電流値を制御量として制御することで、可動子12を往復運動させる。具体的には、制御部40は、巻線11aに通電させる電圧値又は電流値である制御量を決定し、決定した制御量で駆動回路30に可動子12を往復運動させる。
The
制御部40は、リニアアクチュエータ10に通電させる電圧値又は電流値である制御量を制御することで、可動子12を往復運動させる。制御部40は、機能的には、振幅制御部41と、制御出力部42と、加算部43と、メモリ44と、フィルタ部80と、を備える。
The
振幅制御部41は、リニアアクチュエータ10に通電させる電圧値又は電流値である制御量を制御する。振幅制御部41は、さらに、リニアアクチュエータ10からの制御量の出力値を検出回路90から取得し、取得した当該出力値に対する予め定められた目標値とから算出される第2フィードバック制御量に基づいて、制御量を変更してもよい。つまり、振幅制御部41は、さらに、既知のPID(Proportional−Integral−Differential)制御を実行してもよい。なお、目標値は、予め任意に定められればよく、例えば、メモリ44に記憶されていてもよい。
The
制御出力部42は、振幅制御部41から取得した制御量に基づいて巻線11aへの駆動電流IdをPWM(Pulse Width Modulation)制御する、つまり、駆動回路30にPWM信号を出力する。制御出力部42は、可動子12の重量、ばね14のばね定数等によって決定されるリニアアクチュエータ10の機械的な共振周波数に同期した周波数で駆動電流Idが巻線11aに供給されるようにPWM信号を生成する。なお、制御出力部42には、電源20からの電源電圧Vccに基づき定電圧電源21にて生成された定電圧が動作電圧として供給される。
The
駆動電流Idが巻線11aに流れると、可動子12に設けられた永久磁石12aが、駆動電流Idの流れる方向に応じてばね14を撓ませつつ往復運動方向(図3における左右方向)に駆動される。そして、制御出力部42の制御によって駆動電流Idの流れる方向が適宜なタイミングで切り換えられることで、可動子12が往復運動される。
When the drive current Id flows in the winding 11a, the
加算部43は、駆動量検知部60で検知された可動子12の駆動量と、負荷検知部70及びフィルタ部80で決定した負荷量に基づいて制御量を変更するための第1フィードバック制御量を振幅制御部41へ出力する。
The
メモリ44は、検出回路90にて検出された可動子12の速度、振幅、等を記憶する。メモリ44は、例えば、RAM(Random Access Memory)により実現される。
The
駆動量検知部60は、可動子の変位、速度、及び、加速度のうちの少なくとも1つを駆動量として検知する。具体的には、巻線11aに電気的に接続されており、巻線11aに生じる誘導起電力(具体的には、誘導起電圧)を取得するための検出回路90から可動子12の振幅、速度、及び、変位を取得する。より具体的には、駆動量検知部60は、可動子12の往復運動により発生する誘導起電力を駆動量として検知する。例えば、駆動量検知部60は、可動子12の往復運動における1周期ごとに駆動量を検知する。
The drive
フィルタ部80は、負荷の値(負荷量)にゲインを乗じて振幅制御部41へ出力する。フィルタ部80は、例えば、負荷検知部70が検知した負荷量が予め定められた第1閾値を上回った場合、可動子12の往復運動の往復中心における速さが大きくなるように、制御量を変更する。また、例えば、フィルタ部80は、負荷検知部70が検知した負荷量が予め定められた第2閾値を下回った場合、可動子12の往復中心の速さが小さくなるように、制御量を変更する。
The
図5は、実施の形態に係る体毛切断装置100が備える駆動量検知部60が駆動量として誘導起電力(具体的には、誘導起電圧)を検知するタイミングを説明するための図である。具体的には、図5の(a)は、時間に対する可動子12の変位を示し、図5の(b)は、時間に対する駆動量検知部60が検知した誘導起電圧の変化を示し、図5の(c)は、時間に対する駆動電流Idの変化を示す。
FIG. 5 is a diagram for explaining the timing at which the drive
駆動量検知部60は、検出回路90から取得したリニアアクチュエータ10からの制御量の出力値に基づいて、誘導起電圧の増幅信号である増幅電圧が基準電圧(例えば、0V)と同電圧になった時間を検出し、その時間を可動子12の振幅の折り返し点として判断する。
In the drive
誘導起電力は、可動子12の往復運動の際に生じる磁束の変化に応じた正弦波状の出力であり、可動子12の振幅、振動の速度、及び、振動の方向等に応じて変化する。可動子12の往復運動の折り返し地点で振動方向が変化する際、すなわち可動子12の振幅(速度)がゼロになった際には、磁束の変化がなくなるため誘導起電力はゼロになる。駆動量検知部60は、このゼロ点を基準電圧と比較することで折り返し地点を特定し、繰り返し検知される誘導起電力のゼロ点の時間間隔から、可動子12の振幅、速度、変位の少なくとも一つを算出する。例えば、駆動量検知部60は、可動子12の往復運動の1周期中における駆動電流Idがゼロのときのいずれかの任意のタイミング(時間区間)で選択的に誘導起電力を取得してもよい。
The induced electromotive force is a sinusoidal output corresponding to a change in magnetic flux generated during the reciprocating motion of the
負荷検知部70は、体毛200を刃(内刃170)が切断する際に可動子12に加わる負荷量を、可動子12の往復運動における1周期ごとに検知する。具体的には、負荷検知部70は、駆動量検知部60が検知した駆動量及び制御量から、可動子12の往復運動における1周期ごとに負荷量を検知(つまり、算出)する。
The
例えば、負荷検知部70は、制御出力部42より駆動回路30を介して巻線11aに入力された制御量と駆動量検知部60で検出した駆動量とに基づいて、体毛切断装置100の切断部(例えば、図2に示す刃孔161)に体毛200が導入された際に生じる負荷(負荷量)を、往復運動する可動子12の1周期ごとに検知する。
For example, the
具体的には、往復運動する可動子12の1周期中に印加される負荷量は、往復運動する可動子12の1周期中に可動子12を動かすために与えられた力(つまり、可動子12に加わる外力)と、ばね14に蓄えられる力又はばね14から放出される力と、ばね14の損失、空気抵抗にともなう可動子12の往復運動を減衰させる力等に依存する粘性力とから求めることができる。より具体的には、可動子12を動かすために与えられた力は、負荷検知部70が検知した負荷量より算出することができる。また、ばね14に蓄えられる力又はばね14から放出される力は、ばね14のばね定数と現在の周期の振幅と一つ前の周期の振幅との差分から算出することができる。さらに、ばね14の粘性損失、空気抵抗にともなう可動子12の往復運動を減衰させる等に依存する粘性力は、粘性係数と振幅とから算出することができる。
Specifically, the load applied during one cycle of the
変更後の制御量は、既知のPID制御による第2フィードバック制御量と、負荷量から算出される第1フィードバック制御量とから算出される。振幅制御部41は、検出回路90を介して取得したリニアアクチュエータ10からの制御量の出力値と、取得した出力値に対する予め定められた目標値とから第2フィードバック制御量を算出する。
The changed control amount is calculated from the second feedback control amount by the known PID control and the first feedback control amount calculated from the load amount. The
また、第1フィードバック制御量は、例えば、可動子12に加わる外力を示す量、つまり負荷量と、ばね14に蓄えられる力又はばね14から放出される力と、ばね14の粘性損失、空気抵抗等に関する粘性力との和から算出される。
The first feedback control amount is, for example, an amount indicating an external force applied to the
負荷検知部70は、駆動量検知部60から取得した誘導起電圧から、負荷量を可動子12の往復運動における1周期ごとに算出する。また、駆動量検知部60は、検出回路90から取得した誘導起電圧から、ばね14に蓄えられる力又はばね14から放出される力と、ばね14の粘性損失、空気抵抗等に関する粘性力とを算出する。また、加算部43は、負荷検知部70及び駆動量検知部60から取得した負荷量と、ばね14に蓄えられる力又はばね14から放出される力と、ばね14の粘性損失、空気抵抗等に関する粘性力との値を加算し、加算した値を第1フィードバック制御量として振幅制御部41へ可動子12の往復運動における1周期ごとに出力する。振幅制御部41は、加算部43により算出された第1フィードバック制御量と、第2フィードバック制御量との和から、出力制御部42に可動子12の次の周期に出力する制御量を変更する。このように、振幅制御部41は、可動子12の往復運動における1周期ごとに可動子12の往復運動(具体的には、変位、速度、及び、加速度のうちの少なくともいずれか)の目標値となっているかを比較して、制御量を変更する。
The
検出回路90は、リニアアクチュエータ10からの制御量の出力値(つまり、電流値及び電圧値の少なくとも一方)と、可動子12の往復運動により発生する誘導起電力とを検出する回路である。検出回路90は、駆動回路30と巻線11aとを接続する電力線と接続され、誘導起電力を検出する。検出回路90は、例えば、増幅回路91と、比較回路92、93とを備える。なお、検出回路90は、可動子12の変位、速度、及び、加速度の少なくとも1つを検出するための光学センサ等により構成されてもよい。
The
増幅回路91は、巻線11aの両端電圧、つまり巻線11aに生じる誘導起電力を増幅し、その増幅後の増幅電圧を比較回路92及び比較回路93に出力する。
The
比較回路92は、例えば、基準電圧と増幅電圧とを比較し、その比較結果(例えば、電圧差)を振幅制御部41に出力する。振幅制御部41は、比較回路92を介して、可動子12の往復運動における1往復のタイミングを取得する。
The
比較回路93は、基準電圧よりも所定電圧低い基準電圧と増幅電圧とを比較し、比較結果(例えば、電圧差)を駆動量検知部60に出力する。駆動量検知部60は、比較回路93から出力された比較結果(例えば、電圧差)から、可動子12の駆動量を算出することで、駆動量を検知する。なお、基準電圧、及び、所定電圧は、予め任意に設定されてよい。
The
[処理手順]
続いて、図6を参照して、実施の形態に係る体毛切断装置100が実行する体毛200を切断する際の処理手順について説明する。
[Processing procedure]
Subsequently, with reference to FIG. 6, a processing procedure for cutting the
図6は、実施の形態に係る体毛切断装置100の処理手順を説明するフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of the
まず、制御部40は、任意の制御量で可動子12の駆動を開始させる(ステップS101)。具体的には、ステップS101において、振幅制御部41は、任意の制御量を制御出力部42に出力し、制御出力部42は、駆動回路30に駆動電流Idを通電させて可動子12の駆動を開始させる。ここで、可動子12は、往復運動を開始する。
First, the
次に、駆動量検知部60は、可動子12の駆動量を検知する(ステップS102)。具体的には、ステップS102において、駆動量検知部60は、検出回路90を介して、可動子12により発生した誘導起電力を駆動量として検知する。
Next, the drive
次に、負荷検知部70は、体毛200を内刃170が切断する際に可動子12に加わる負荷量を検知する(ステップS103)。具体的には、ステップS103において、負荷検知部70は、可動子12が検知した駆動量に基づいて、可動子12に加わった負荷量を検知する。
Next, the
次に、制御部40は、負荷検知部70が検知した負荷量と、制御出力部42から取得した制御量とに基づいて、制御量を予め任意に定められた目標値となるように変更する(ステップS104)。具体的には、ステップS104では、制御部40は、負荷検知部70が検知した負荷量に基づく第1フィードバック制御量、制御出力部42から取得した制御量、及び、検出回路90から取得したリニアアクチュエータ10からの制御量に出力値に基づく第2フィードバック制御量から、次の周期に制御出力部42が出力する制御量を予め任意に定められた目標値となるように変更する。
Next, the
[具体例]
続いて、図7〜図10を参照して、体毛切断装置100の具体的な動作について説明する。
[Concrete example]
Subsequently, the specific operation of the
<第1例>
図7は、実施の形態に係る体毛切断装置100の動作の第1例を示すタイミングチャートである。具体的には、図7の(a)は、制御量を変更しない場合における可動子12の速度(速さ)の変化を示すグラフであり、図7の(b)は、図7の(a)のように可動子12を往復運動させた場合における可動子12に加わる負荷の大きさ(言い換えると、負荷量)の変化を示すグラフであり、図7の(c)は、制御量を変更しない場合を示す比較例及び制御量を負荷量に基づいて変更した場合を示す実施例1における可動子12の振幅の変化を示すグラフである。なお、比較例及び実施例1のいずれも、PID制御は実行している。なお、図7に示す各グラフの横軸は可動子12の1往復の周期を示す。可動子12の1往復にかかる時間(つまり、1周期の時間)は、例えば、4ミリ秒であるが、特に限定されず、任意に設定されてよい。
<First example>
FIG. 7 is a timing chart showing a first example of the operation of the
図7の(a)に示すように、初期の周期における可動子12の速度は、目標値となっている。速度は、例えば、可動子12の往復中心の速度である。なお、図7、図9、及び、図10においては、(a)及び(c)のグラフの説明を速度で説明するが、加速度又は振幅でも同様のことがいえる。目標値は、駆動量検知部60が検知する変位(つまり、振幅)、速度(速さ)、又は、加速度に応じて、メモリ44等に予め記憶されていればよい。
As shown in FIG. 7A, the velocity of the
次に、図7の(b)に示すように、区間Aにおいて、可動子12と接続する内刃170には、体毛200を切断するために、体毛200による負荷が加わる。そのために、図7の(a)に示すように、区間Aにおいて、可動子12の速度は、体毛200による負荷のために、目標値より減衰される。
Next, as shown in FIG. 7B, in the section A, the
次に、図7の(b)に示すように、区間Bにおいて、可動子12と接続する内刃170には、体毛200を切断し終えたために、体毛200による負荷が無くなる。そのために、図7の(a)に示すように、区間Bにおいて、可動子12の速度は、体毛200による負荷が無くなるために、目標値に戻る。
Next, as shown in FIG. 7B, in the section B, the
これらのように、体毛切断装置100が制御量を変更しない場合には、区間A及び区間Bのような可動子12の速度の変化が、区間C及び区間D以降も繰り返される。そのため、内刃170が体毛200を切断する際に、内刃170に体毛200による負荷が加わるために、可動子12の速度が目標値より低下してしまい、内刃170(及び外刃160)による体毛200の切れ味もまた低下してしまう。
As described above, when the
そこで、負荷検知部70は、内刃170(つまり、可動子12)に加わる負荷量を検知し、制御部40は、負荷検知部70が検知した負荷量に基づいて、制御量を変更する。
Therefore, the
こうすることで、図7の(c)に示すように、負荷量に基づいて制御量を変更することにより、可動子12の速度の目標値からのずれを抑制することができる。
By doing so, as shown in FIG. 7C, by changing the control amount based on the load amount, it is possible to suppress the deviation of the speed of the
図8は、実施の形態に係る体毛切断装置100が備える可動子12の動きの具体例を示す図である。なお、図8に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は可動子12の振幅である。また、図8のグラフは、基準とした0秒より可動子12の往復運動の1周期前から、900mNの負荷量を可動子12に加えた場合の時間に対する可動子12の振幅の変化を示す。
FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the movement of the
図8に示すように、0秒以降、比較例及び実施例1のいずれも振幅が小さくなっている。これは、可動子12に負荷が加えられたためである。ここで、比較例においては、0.01秒程度まで、言い換えると3周期程度まで振幅は±1.0mmから±0.2mm程度まで大きく下がるが、実施例1においては、振幅は±1.0mmから±0.5mm程度までしか下がらないことがわかる。これにより、制御部40が負荷量に基づくリニアアクチュエータ10の制御を実行することで、リニアアクチュエータ10の動作(具体的には、可動子12の往復運動)の安定性を向上させることができることがわかる。
As shown in FIG. 8, after 0 seconds, the amplitudes of both Comparative Example and Example 1 have become small. This is because a load is applied to the
<第2例>
図9は、実施の形態に係る体毛切断装置100の動作の第2例を示すタイミングチャートである。具体的には、図9の(a)は、制御量を変更しない場合における可動子12の速度の変化を示すグラフであり、図9の(b)は、図9の(a)のように可動子12を往復運動させた場合における可動子12に加わる負荷の大きさ(言い換えると、負荷量)の変化を示すグラフであり、図9の(c)は、制御量を変更しない場合を示す比較例、制御量を負荷量に基づいて変更した場合を示す実施例1、及び、実施例1の制御に加えてさらに第1閾値th1に基づいて制御量を変更した場合を示す実施例2における可動子12の振幅の変化を示すグラフである。なお、比較例、実施例1、及び、実施例2のいずれも、PID制御は実行している。なお、図9に示す各グラフの横軸は可動子12の1往復の周期を示す。また、図9の(a)及び(b)は、図7の(a)及び(b)と同じグラフのため、説明を省略する。
<Second example>
FIG. 9 is a timing chart showing a second example of the operation of the
実施例2では、制御部40(具体的には、フィルタ部80)は、負荷検知部70が検知した負荷量が予め定められた第1閾値th1を上回った場合、可動子12の往復運動の往復中心における速さが大きくなるように、制御量を変更する。なお、制御部40が変更する可動子12の速さは、特に限定されないが、例えば、制御部40は、可動子12の往復運動の往復中心における速さを1.5倍とするように、制御量を変更する。
In the second embodiment, the control unit 40 (specifically, the filter unit 80) reciprocates the
こうすることで、図9の(c)の例えば区間A及び区間Cに示すように、実施例2においては、実施例1よりも早く速度が目標値に戻っていることがわかる。 By doing so, as shown in, for example, section A and section C in FIG. 9C, it can be seen that in Example 2, the speed returns to the target value faster than in Example 1.
なお、第1閾値th1は予め任意に定められてよく、例えば、メモリ44に第1閾値th1が予め記憶されていればよい。
The first threshold value th1 may be arbitrarily determined in advance, and for example, the first threshold value th1 may be stored in the
<第3例>
図10は、実施の形態に係る体毛切断装置100の動作の第3例を示すタイミングチャートである。具体的には、図10の(a)は、制御量を変更しない場合における可動子12の速度の変化を示すグラフであり、図10の(b)は、図10の(a)のように可動子12を往復運動させた場合における可動子12に加わる負荷の大きさ(言い換えると、負荷量)の変化を示すグラフであり、図10の(c)は、制御量を変更しない場合を示す比較例、制御量を負荷量に基づいて変更した場合を示す実施例1の制御に加えてさらに第1閾値th1に基づいて制御量を変更した場合を示す実施例2、及び、実施例2の制御に加えてさらに第2閾値th2に基づいて制御量を変更した場合を示す実施例3、における可動子12の振幅の変化を示すグラフである。なお、比較例、実施例2、及び、実施例3のいずれも、PID制御は実行している。なお、図10に示す各グラフの横軸は可動子12の1往復の周期を示す。また、図10の(a)及び(b)は、図7の(a)及び(b)と同じグラフのため、説明を省略する。
<Third example>
FIG. 10 is a timing chart showing a third example of the operation of the
実施例3では、制御部40(具体的には、フィルタ部80)は、負荷検知部70が検知した負荷量が予め定められた第1閾値th1を上回った場合、可動子12の往復運動の往復中心における速さが大きくなるように、制御量を変更する。さらに、制御部40(具体的には、フィルタ部80)は、負荷検知部70が検知した負荷量が予め定められた第2閾値th2を下回った場合、可動子12の往復中心の速さが小さくなるように、制御量を変更する。なお、制御部40が変更する可動子12の速さは、特に限定されないが、例えば、制御部40は、可動子12の往復運動の往復中心における速さを0.5倍とするように、制御量を変更する。
In the third embodiment, the control unit 40 (specifically, the filter unit 80) reciprocates the
こうすることで、図9の(c)の例えば区間B及び区間Dに示すように、実施例3においては、実施例2よりも早く速度が目標値に戻っていることがわかる。 By doing so, as shown in, for example, section B and section D in FIG. 9C, it can be seen that in Example 3, the speed returns to the target value faster than in Example 2.
実施例2においては、負荷量に基づいて可動子12の速さが大きくなるようにしか制御していなかったため、場合によっては、例えば、区間B及び区間Dにおいて、速度が下がりすぎてしまっている。そこで、制御部40は、例えば、第2閾値th2を下回った場合に可動子12の往復中心の速さが小さくなるようにするなどして、目標値に近づいているときは急激な変化を抑制することで、速度のアンダーシュート、及び/又は、オーバーシュートを抑制できる。
In the second embodiment, the speed of the
なお、第2閾値th2は予め任意に定められてよく、例えば、メモリ44に第2閾値th2が予め記憶されていればよい。
The second threshold value th2 may be arbitrarily determined in advance, and for example, the second threshold value th2 may be stored in the
[効果等]
以上のように、本実施の形態に係る体毛切断装置100は、固定子(第1の磁性ブロック)11、及び、体毛200を切断する刃(具体的には、内刃170)を連動させる可動子(第2の磁性ブロック)12を有し、固定子11及び可動子12のうちの一方が電磁石であり、他方が永久磁石又は電磁石であるリニアアクチュエータ10と、リニアアクチュエータ10に通電させる電圧値又は電流値である制御量を制御することで、可動子12を往復運動させる制御部40と、体毛200を内刃170が切断する際に可動子12に加わる負荷量を検知する負荷検知部70と、を備える。制御部40は、負荷検知部70が検知した負荷量に基づく第1フィードバック制御量に基づいて、制御量を変更する。
[Effects, etc.]
As described above, the body
このような構成によれば、負荷検知部70は、体毛切断装置100の刃孔161に導入された体毛200の負荷量を検出するため、制御部40は、検出した負荷量に応じた制御を行うことができる。これにより、体毛切断装置100によれば、負荷量に応じた第1フィードバック制御量に基づき制御量を変更できるため、髭等の体毛200が刃孔161に導入された際の応答性が向上し振幅(又は、速度)低下を抑制することができる。そのため、体毛切断装置100によれば、リニアアクチュエータ10の動作(具体的には、可動子12の往復運動)の安定性を向上させる。
According to such a configuration, the
例えば、体毛切断装置100は、さらに、可動子12の変位、速度、及び、加速度のうちの少なくとも1つを駆動量として検知する駆動量検知部60を備える。駆動量検知部60は、可動子12の往復運動における1周期ごとに駆動量を検知する。また、この場合、例えば、負荷検知部70は、駆動量検知部60が検知した駆動量及び制御量から可動子12の往復運動における1周期ごとに負荷量を検知する。
For example, the
このような構成によれば、駆動量の検出回数を抑制しつつ、且つ、簡便に可動子12に加わった負荷量を検出することができる。
According to such a configuration, the load amount applied to the
また、例えば、駆動量検知部60は、可動子12の往復運動により発生する誘導起電力を駆動量として検知する。
Further, for example, the drive
このような構成によれば、駆動量検知部60は、駆動量を検知するためのセンサ等を新たに備える必要なく、駆動量を検知することができる。そのため、このような構成によれば、体毛切断装置100は、小型化され得る。
According to such a configuration, the drive
また、例えば、制御部40は、負荷検知部70が検知した負荷量が予め定められた第1閾値th1を上回った場合、可動子12の往復運動の往復中心における速さが大きくなるように、制御量を変更する。
Further, for example, when the load amount detected by the
このような構成によれば、制御部40は、可動子12(具体的には、可動子12に連動する内刃170)が体毛200を切断する際に可動子12に負荷が加わり、減速された場合においても、可動子12をすぐに加速させることができる。これにより、体毛切断装置100で体毛200を切断する際に可動子12に加わる断続的な負荷に対する応答性が向上される。
According to such a configuration, when the mover 12 (specifically, the
また、例えば、制御部40は、負荷検知部70が検知した負荷量が予め定められた第2閾値th2を下回った場合、可動子12の往復中心の速さが小さくなるように、制御量を変更する。
Further, for example, when the load amount detected by the
このような構成によれば、制御部40は、可動子12が体毛200を切断する際に加わる負荷量が急激に減衰され、可動子12が急激に加速された場合においても、可動子12の速度を緩やかに減衰させることができる。これにより、体毛切断装置100で体毛200を切断する際に可動子12に加わる断続的な負荷に対する応答性がより向上される。
According to such a configuration, the
また、例えば、制御部40は、さらに、リニアアクチュエータ10からの制御量の出力値を取得し、取得した出力値に対する予め定められた目標値とから算出される第2フィードバック制御量に基づいて、制御量を変更する。
Further, for example, the
このような構成によれば、体毛切断装置100の動作の安定性が、より向上される。
According to such a configuration, the stability of the operation of the
(その他の実施の形態)
以上、本実施の形態に係る体毛切断装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
The body hair cutting device according to the present embodiment has been described above based on the above embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment.
上記実施の形態において、制御部40等の構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、或いは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)又はプロセッサ等のプログラム実行部が、HDD(Hard Disk Drive)又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
In the above embodiment, all or a part of the components such as the
また、制御部40等の構成要素は、1つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。1つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
Further, the components such as the
1つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、IC(Integrated Circuit)又はLSI(Large Scale Integration)等が含まれてもよい。IC又はLSIは、1つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、IC又はLSIと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又は、ULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるかもしれない。また、LSIの製造後にプログラムされるFPGA(Field Programmable Gate Array)も同じ目的で使うことができる。 The one or more electronic circuits may include, for example, a semiconductor device, an IC (Integrated Circuit), an LSI (Large Scale Integration), or the like. The IC or LSI may be integrated on one chip or may be integrated on a plurality of chips. Although it is called an IC or LSI here, the name changes depending on the degree of integration, and it may be called a system LSI, a VLSI (Very Large Scale Integration), or a ULSI (Ultra Large Scale Integration). Further, FPGA (Field Programmable Gate Array) programmed after manufacturing the LSI can also be used for the same purpose.
また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。或いは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、HDD若しくは半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 In addition, general or specific aspects of the present invention may be realized by a system, an apparatus, a method, an integrated circuit or a computer program. Alternatively, it may be realized by a computer-readable non-temporary recording medium such as an optical disk, an HDD, or a semiconductor memory in which the computer program is stored. Further, it may be realized by any combination of a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program and a recording medium.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment within the range obtained by applying various modifications to each embodiment and the gist of the present invention. Forms are also included in the present invention.
本発明は、体毛を切断する電動バリカン、電気カミソリ等に利用可能である。 The present invention can be used for electric hair clippers, electric razors, etc. that cut hair.
10 リニアアクチュエータ
11 固定子(第1の磁性ブロック)
11a 巻線
12 可動子(第2の磁性ブロック)
12a 永久磁石
13 フレーム
14 ばね
20 電源
21 定電圧電源
30 駆動回路
40 制御部
41 振幅制御部
42 制御出力部
43 加算部
44 メモリ
50 マイコン
60 駆動量検知部
70 負荷検知部
80 フィルタ部
90 検出回路
91 増幅回路
92、93 比較回路
100 体毛切断装置
110 本体
120 把持部
130 電源スイッチ
140 表示部
150 ヘッド部
160 外刃
161 刃孔
170 内刃
200 体毛
210 肌面
A、B、C、D 区間
Id 駆動電流
th1 第1閾値
th2 第2閾値
10
11a winding 12 mover (second magnetic block)
Claims (5)
前記リニアアクチュエータに通電させる電圧値又は電流値である制御量を制御することで、前記第2の磁性ブロックを往復運動させる制御部と、
前記体毛を前記刃が切断する際に前記第2の磁性ブロックに加わる負荷量を、前記第2の磁性ブロックの往復運動における1周期ごとに検知する負荷検知部と、を備え、
前記制御部は、前記負荷検知部が検知した前記負荷量に基づく第1フィードバック制御量に基づいて、前記制御量を変更し、
さらに、前記第2の磁性ブロックの変位、速度、及び、加速度のうちの少なくとも1つを駆動量として検知する駆動量検知部を備え、
前記駆動量検知部は、前記第2の磁性ブロックの往復運動における1周期ごとに前記駆動量を検知し、
前記負荷検知部は、前記駆動量検知部が検知した前記駆動量及び前記制御量から、前記第2の磁性ブロックの往復運動における1周期ごとに前記負荷量を検知する
体毛切断装置。 It has a first magnetic block and a second magnetic block in which a blade for cutting body hair is interlocked, and one of the first magnetic block and the second magnetic block is an electromagnet and the other is permanent. A linear actuator that is a magnet or an electromagnet,
A control unit that reciprocates the second magnetic block by controlling a control amount that is a voltage value or a current value that energizes the linear actuator.
It is provided with a load detecting unit that detects the amount of load applied to the second magnetic block when the blade cuts the body hair at each cycle in the reciprocating motion of the second magnetic block.
The control unit changes the control amount based on the first feedback control amount based on the load amount detected by the load detection unit .
Further, a drive amount detecting unit that detects at least one of the displacement, velocity, and acceleration of the second magnetic block as a drive amount is provided.
The drive amount detecting unit detects the drive amount for each cycle in the reciprocating motion of the second magnetic block.
The load detection unit is a hair cutting device that detects the load amount for each cycle in the reciprocating motion of the second magnetic block from the drive amount and the control amount detected by the drive amount detection unit.
請求項1に記載の体毛切断装置。 The hair cutting device according to claim 1 , wherein the drive amount detecting unit detects an induced electromotive force generated by the reciprocating motion of the second magnetic block as the drive amount.
請求項1又は2に記載の体毛切断装置。 When the load amount detected by the load detection unit exceeds a predetermined first threshold value, the control unit increases the speed at the reciprocating center of the reciprocating motion of the second magnetic block. The hair cutting device according to claim 1 or 2 , wherein the control amount is changed.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の体毛切断装置。 When the load amount detected by the load detection unit falls below a predetermined second threshold value, the control unit controls the control amount so that the speed of the reciprocating center of the second magnetic block becomes small. The hair cutting device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の体毛切断装置。 The control unit further acquires an output value of the control amount from the linear actuator, and controls the control based on a second feedback control amount calculated from a predetermined target value with respect to the acquired output value. The hair cutting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount is changed.
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