EP2051837B1 - Verfahren zur bestimmung der verschmutzung eines elektrisch angetriebenen schneidwerkzeugs und haarschneidegerät - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der verschmutzung eines elektrisch angetriebenen schneidwerkzeugs und haarschneidegerät Download PDF

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EP2051837B1
EP2051837B1 EP07801454.5A EP07801454A EP2051837B1 EP 2051837 B1 EP2051837 B1 EP 2051837B1 EP 07801454 A EP07801454 A EP 07801454A EP 2051837 B1 EP2051837 B1 EP 2051837B1
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EP
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cutting tool
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motor
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Braun GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26B—HAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B26B19/00—Clippers or shavers operating with a plurality of cutting edges, e.g. hair clippers, dry shavers
    • B26B19/38—Details of, or accessories for, hair clippers, or dry shavers, e.g. housings, casings, grips, guards
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    • B26B19/3873—Electric features; Charging; Computing devices
    • B26B19/388—Sensors; Control

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the contamination of an electrically driven cutting tool and a hair trimmer with a device for determining the contamination of its electrically driven cutting tool.
  • this method finds favored application for determining and indicating the degree of soiling of a cutting tool that performs a reciprocating motion and is driven by, for example, an oscillating electric motor or a linear motor.
  • Hair trimmers with such a cutting tool are, for example, electric shavers, beard trimmers or the like.
  • a method of controlling an oscillating electric motor provided for, for example, driving an electric shaver or an electric toothbrush is known.
  • an electric current is supplied to a coil of the electric motor at a certain time to form a magnetic field emanating from a first engine component and acting on a second engine component such that the second engine component is vibrated relative to the first engine component.
  • At the time when a current is supplied to the coil at least one electrical characteristic of the coil is determined, which is related to the state of movement of the first or the second engine component, for example, the voltage applied to the coil and / or the current flowing through the coil and / or the temporal change of the current flowing through the coil.
  • the future power supply to the coil ie the control of the oscillating electric motor is dependent on the / the determined characteristic / n. Furthermore, in the DE 10229319 A1 describes how the vibration frequency and the vibration amplitude of the engine components can be determined.
  • a razor which has a vibration sensor in the form of a piezoelectric element for determining the contamination.
  • An output signal proportional to the amplitude of the vibration is supplied to a control circuit which determines the thickness of a bar from the signal.
  • the shaver operating time is detected and an indication is activated when the product of beard thickness and operating time exceeds a threshold.
  • the shaver is driven by a rotating DC motor whose rotational speed can be controlled depending on the thickness of the beard.
  • the US 2005/0144784 A1 describes a razor that can be switched by means of a switch between a normal drive mode and a cleaning drive mode.
  • the drive unit can be designed as a linear motor or rotary motor.
  • the drive frequency of the drive unit is adjusted by a control signal depending on the status of an on / off signal of the switch from a controller.
  • the shaver may further include an indicator indicating the need for cleaning.
  • the controller sends a signal that the drive unit is operated in the normal drive mode to an integration timer. This integration timer can integrate the time in which the drive unit is operated in the normal drive mode. If the total time exceeds a threshold TS, the indicator can be activated via a signal to the controller.
  • the parameter is, cf. for example DE 10229319 A1 , According to the invention determined as a function of continuous measurements of the motor current and / or the motor voltage and / or the temporal changes of the motor current.
  • the control of the oscillating electric motor or linear motor causes the cutting tool driven by the oscillating electric motor or linear motor always moves with the correct frequency and / or amplitude even with load fluctuations, ie with the frequency and / or amplitude to which the cutting tool tuned with its drive is.
  • the inventive method is based on the finding that changes in the characteristic are caused by changes in the current load of the cutting tool, these load fluctuations both by changing the operating state (idling, cutting, on or off the drive, etc.) as well as by each Cutting event can be caused.
  • the cutting tool performs a reciprocating motion and is driven by an oscillating electric motor or linear motor.
  • the shaver contains a clog indicator, which is activated as necessary to allow the shaver to be cleaned in due course.
  • the following method steps are carried out continuously, wherein in a shaver, the vibration frequency of the engine components, for example, 400 Hz, and preferably at least during each half-oscillation, a characteristic is determined, which is related to the respective state of motion of the cutting tool.
  • the first step of the method is to obtain a characteristic related to the respective amplitude of movement of the cutting tool.
  • This can, for example, in the from the DE 10229319 A1 done known manner.
  • the voltage applied to a coil of the electric motor and / or the current flowing through the coil and / or the time change of the current flowing through the coil are detected, and from this a parameter for the amplitude of the movement of the Determined cutting tool.
  • the determined parameter is stored, and a subsequently determined parameter is compared with the previously stored parameter.
  • a thus determined change in the characteristic may have a positive or negative sign, and is caused during shaving by load fluctuations, which may be due to the individual cutting operations or may be caused by varying degrees of pressing the shaving head to the skin.
  • the detection rate of the parameters for controlling the oscillating motor which oscillates at about 400 Hz, takes place at 800 Hz, since in the described exemplary embodiment a parameter is detected at each half-oscillation.
  • the evaluation of the parameters for determining the pollution does not have to be done at the same rate. For example, only every second parameter can be used for the evaluation. A stored parameter would thus be compared with the next but one parameter.
  • the frequency of the evaluation of the parameter for determining the contamination can thus be lower than the frequency with which the parameter is detected.
  • the characteristic change is compared with at least one threshold value.
  • a negative characteristic change is compared with a first threshold value and a positive characteristic change with a second threshold value.
  • a positive characteristic change arises, for example, in that the contact pressure decreases while the shaving head is guided over the skin during shaving or lifted off the skin.
  • the second threshold value is preferably selected such that, on the one hand, at least one lifting of the shaving head from the skin and the associated relief of the drive can be detected and, on the other hand, if necessary, small positive characteristic changes caused by disturbing influences are suppressed.
  • Positive characteristic changes, which are greater than the second threshold thus mean that the shaving head Had contact with the skin, and therefore, for example, is contaminated by skin fat.
  • a negative characteristic change arises, for example, in that at least a certain number of whiskers were cut and thereby the cutting tool was decelerated. Negative characteristic changes, the amount of which is greater than the first threshold, thus means that whiskers were cut, and therefore the shaving head is polluted by whitewash.
  • the pulses generated due to negative characteristic changes are more weighted when counting up the pollution counter than the pulses generated due to positive characteristic changes, since the pollution by whitewash requires cleaning of the shaving head rather than contamination by skin fat.
  • the magnitude of the first threshold value may also be selected differently than the magnitude of the second threshold value.
  • the count of the contamination counter is compared with a reference value corresponding to a certain contamination of the cutting tool.
  • the reaching or exceeding of the reference value is then displayed. This can be done in a conventional manner by a visual, audible or other indication.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Verschmutzung eines elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeugs und ein Haarschneidegerät mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Verschmutzung seines elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeugs. Bevorzugte Anwendung findet dieses Verfahren beispielsweise zur Bestimmung und Anzeige des Verschmutzungsgrads eines Schneidwerkzeugs, das eine hin- und hergehende Bewegung ausführt und von beispielsweise einem oszillierenden Elektromotor oder Linearmotor angetrieben wird. Haarschneidegeräte mit einem derartigen Schneidwerkzeug sind beispielsweise elektrische Rasierapparate, Bartschneider oder dgl.
  • Aus der EP 0908278 B1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts bekannt, das auf der Erkenntnis beruht, dass die Stromaufnahme eines das Schneidwerkzeug antreibenden Gleichstrommotors Schwankungen unterworfen ist, die durch die einzelnen Schneidvorgänge bedingt sind. Diese Stromschwankungen werden erfasst, ausgewertet und als Maß für die Menge des geschnittenen Schneidguts verwendet. Bei Anwendung dieses Verfahrens in einem Haarschneidegerät wird außerdem nach Erreichen eines bestimmten Referenzwerts für die Menge des geschnittenen Schneidguts eine Anzeigeeinrichtung aktiviert, die den Benutzer über die Notwendigkeit einer Reinigung des Haarschneidegeräts informiert.
  • Aus der DE 10229319 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines oszillierenden Elektromotors bekannt, der beispielsweise zum Antreiben eines elektrischen Rasierapparats oder einer elektrischen Zahnbürste vorgesehen ist. Bei diesem Verfahren wird einer Spule des Elektromotors zu einem bestimmten Zeitpunkt ein elektrischer Strom zur Ausbildung eines Magnetfelds zugeführt, das von einer ersten Motorkomponente ausgeht und auf eine zweite Motorkomponente derart einwirkt, dass die zweite Motorkomponente relativ zur ersten Motorkomponente in eine Schwingungsbewegung versetzt wird. Zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Stromzufuhr zur Spule erfolgt, wird wenigstens eine elektrische Kenngröße der Spule ermittelt, die mit dem Bewegungszustand der ersten oder der zweiten Motorkomponente zusammenhängt, beispielsweise die an der Spule anliegende Spannung und/oder der durch die Spule fließende Strom und/oder die zeitliche Änderung des durch die Spule fließenden Stroms. Die zukünftige Stromzufuhr zur Spule, d.h. die Steuerung des oszillierenden Elektromotors erfolgt abhängig von der/den ermittelten Kenngröße/n. Weiterhin ist in der DE 10229319 A1 beschrieben, wie die Schwingungsfrequenz und auch die Schwingungsamplitude der Motorkomponenten ermittelt werden können.
  • Aus der JP 4 314486 A ist ein Rasierapparat bekannt, der zur Bestimmung der Verschmutzung einen Vibrationssensor in Form eines piezoelektrischen Elements aufweist. Ein zur Amplitude der Vibration proportionales Ausgangssignal wird einer Steuerschaltung zugeführt, welche aus dem Signal die Dicke eines Barts bestimmt. Ferner wird die Betriebszeit des Rasierapparats erfasst, und eine Anzeige aktiviert, wenn das Produkt aus Bartdicke und der Betriebszeit einen Schwellwert übersteigt. Der Rasierapparat wird von einem rotierenden Gleichstrommotor angetrieben, dessen Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Bartdicke gesteuert werden kann.
  • Die US 2005/0144784 A1 beschreibt ein Rasierapparat, der mittels eines Schalters zwischen einem normalen Antriebsmodus und einem Reinigungsantriebsmodus umgeschaltet werden kann. Die Antriebseinheit kann als linearer Motor oder Rotationsmotor ausgebildet sein. Die Antriebsfrequenz der Antriebseinheit wird durch ein Kontrollsignal in Abhängigkeit des Status eines On/Off-Signals des Schalters von einem Controller eingestellt. Der Rasierapparat kann weiter einen Indikator aufweisen, der die Notwendigkeit einer Reinigung anzeigt. Dazu sendet der Controller ein Signal, dass die Antriebseinheit im normalen Antriebsmodus betrieben wird, an einen Integrations-Timer. Dieser Integrations-Timer kann die Zeit aufintegrieren, in der die Antriebseinheit im normalen Antriebsmodus betrieben wird. Wenn die Gesamtzeit einen Schwellwert TS überschreitet, kann über ein Signal an den Controller der Indikator aktiviert werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Verschmutzung eines Schneidwerkzeugs anzugeben, das von einem oszillierenden Elektromotor oder Linearmotor angetrieben wird und eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, sowie ein Haarschneidegerät mit einem derartigen Schneidwerkzeug anzugeben, das eine Einrichtung zur Bestimmung der Verschmutzung seines Schneidwerkzeugs aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 verwendet zur Bestimmung der Verschmutzung des von einem oszillierenden Elektromotor oder Linearmotor angetriebenen Schneidwerkzeugs mindestens eine Kenngröße, die in an sich bekannter Weise von einer Steuereinrichtung zur Steuerung des oszillierenden Elektromotors oder Linearmotors ermittelt wird, und die mit dem jeweiligen Bewegungszustand des Schneidwerkzeugs zusammenhängt. Die Kenngröße wird, vgl. beispielsweise DE 10229319 A1 , erfindungsgemäß in Abhängigkeit von fortlaufenden Messungen des Motorstroms und/oder der Motorspannung und/oder der zeitlichen Änderungen des Motorstroms ermittelt. Die Steuerung des oszillierenden Elektromotors oder Linearmotors bewirkt, dass sich das vom oszillierenden Elektromotor oder Linearmotor angetriebene Schneidwerkzeug auch bei Belastungsschwankungen immer mit der richtigen Frequenz und/ oder Amplitude bewegt, d.h. mit der Frequenz und/oder Amplitude, auf die das Schneidwerkzeug mit seinem Antrieb abgestimmt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass Änderungen der Kenngröße durch Änderungen der momentanen Belastung des Schneidwerkzeugs hervorgerufen werden, wobei diese Belastungsschwankungen sowohl durch Änderung des Betriebszustands (Leerlauf, Schneiden, Ein- oder Ausschalten des Antriebs, etc.) als auch durch jedes einzelne Schneidereignis hervorgerufen werden können.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Rasierapparats als Ausführungsbeispiel erläutert, dessen Schneidwerkzeug eine hin- und hergehende Bewegung ausführt und von einem oszillierenden Elektromotor oder Linearmotor angetrieben wird. Die Erfindung ist jedoch natürlich auch bei anderen Schneidwerkzeugen einsetzbar. Der Rasierapparat enthält eine Verschmutzungsanzeige, die erforderlichenfalls aktiviert wird, damit der Rasierapparat zu gegebener Zeit gereinigt werden kann. Die nachfolgend genannten Verfahrensschritte werden fortlaufend durchgeführt, wobei bei einem Rasierapparat die Schwingungsfrequenz der Motorkomponenten beispielsweise 400 Hz beträgt, und vorzugsweise zumindest während jeder Halbschwingung eine Kenngröße ermittelt wird, die mit dem jeweiligen Bewegungszustand des Schneidwerkzeugs zusammenhängt.
  • Der erste Schritt des Verfahrens besteht darin, eine Kenngröße zu gewinnen, die mit der jeweiligen Amplitude der Bewegung des Schneidwerkzeugs zusammenhängt. Dies kann beispielsweise in der aus der DE 10229319 A1 bekannten Weise erfolgen. Dazu wird zumindest während jeder Halbschwingung des Schneidwerkzeugs beispielsweise die an einer Spule des Elektromotors anliegende Spannung und/oder der durch die Spule fließende Strom und/oder die zeitliche Änderung des durch die Spule fließenden Stroms erfasst, und daraus eine Kenngröße für die Amplitude der Bewegung des Schneidwerkzeugs ermittelt.
  • In einem zweiten Schritt wird die ermittelte Kenngröße gespeichert, und eine nachfolgend ermittelte Kenngröße mit der zuvor gespeicherten Kenngröße verglichen. Eine dadurch ermittelte Änderung der Kenngröße kann ein positives oder negatives Vorzeichen haben, und wird während des Rasierens durch Belastungsschwankungen hervorgerufen, die durch die einzelnen Schneidvorgänge bedingt sein können oder durch unterschiedlich starkes Anpressen des Scherkopfs auf die Haut entstehen können. Die Erfassungsrate der Kenngrößen zur Steuerung des oszillierenden Motors, der etwa mit 400 Hz schwingt, erfolgt mit 800 Hz, da in der beschriebenen beispielhaften Ausführungsform bei jeder Halbschwingung eine Kenngröße erfasst wird. Die Auswertung der Kenngrößen zur Bestimmung der Verschmutzung muss allerdings nicht ebenfalls mit der gleichen Rate erfolgen. So kann beispielsweise nur jede zweite Kenngröße für die Auswertung herangezogen werden. Eine gespeicherte Kenngröße würde also erst mit der übernächsten Kenngröße verglichen werden. Die Frequenz der Auswertung der Kenngröße zur Bestimmung der Verschmutzung kann also niedriger sein als die Frequenz, mit der die Kenngröße erfasst wird.
  • In einem dritten Schritt wird die Kenngrößenänderung mit mindestens einem Schwellwert verglichen. Vorzugsweise wird eine negative Kenngrößenänderung mit einem ersten Schwellwert und eine positive Kenngrößenänderung mit einem zweiten Schwellwert verglichen. Eine positive Kenngrößenänderung entsteht beispielsweise dadurch, dass der Anpressdruck abnimmt, während der Scherkopf beim Rasieren über die Haut geführt oder von der Haut abgehoben wird. Der zweite Schwellwert ist vorzugsweise so gewählt, dass einerseits zumindest ein Abheben des Scherkopfs von der Haut und die damit verbundene Entlastung des Antriebs detektiert werden kann und andererseits ggf. durch Störeinflüsse hervorgerufene kleine positive Kenngrößenänderungen unterdrückt werden. Positive Kenngrößenänderungen, die größer sind als der zweite Schwellwert, bedeuten also, dass der Scherkopf Kontakt mit der Haut hatte, und daher beispielsweise durch Hautfett verschmutzt ist. Eine negative Kenngrößenänderung entsteht beispielsweise dadurch, dass zumindest eine bestimmte Anzahl von Barthaaren geschnitten und dadurch das Schneidwerkzeug abgebremst wurde. Negative Kenngrößenänderungen, deren Betrag größer ist als der erste Schwellwert, bedeuten also, dass Barthaare geschnitten wurden, und daher der Scherkopf durch Bartstaub verschmutzt ist.
  • Jedesmal wenn der Betrag der Kenngrößenänderung größer ist als der erste bzw. zweite Schwellwert, wird ein Impuls erzeugt, der von einem Verschmutzungszähler gezählt wird. Vorzugsweise werden die aufgrund negativer Kenngrößenänderungen erzeugten Impulse beim Hochzählen des Verschmutzungszählers stärker gewichtet als die aufgrund positiver Kenngrößenänderungen erzeugten Impulse, da die Verschmutzung durch Bartstaub eher eine Reinigung des Scherkopfs erfordert als eine Verschmutzung durch Hautfett. Alternativ oder zusätzlich zur unterschiedlichen Wichtung der Verschmutzungsereignisse kann auch der Betrag des ersten Schwellwerts anders gewählt sein als der Betrag des zweiten Schwellwerts.
  • Wenn keine negativen Kenngrößenänderungen detektiert werden, allerdings positive Kenngrößenänderungen vorliegen, kann dies ein Indiz dafür sein, dass der Benutzer einen sehr weichen Bart hat, sodass das Schneiden der weichen Haare keine detektierbare Kenngrößenänderung hervorruft. Trotz fehlender negativer Kenngrößenänderungen kommt es dabei natürlich zu abgeschnittenen Barthaaren und damit zu einer Verschmutzung. Dies kann dann durch eine Anpassung der Wichtung der durch positive Kenngrößenänderung erzeugten Impulse berücksichtigt werden, sodass die tatsächliche Verschmutzung durch die weicheren Barthaare berücksichtigt wird. Geeignete Wichtungswerte können in einem Speicher abgelegt sein.
  • In einem vierten Schritt wird der Zählerstand des Verschmutzungszählers mit einem Referenzwert verglichen, der einer bestimmte Verschmutzung des Schneidwerkzeugs 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.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Verschmutzung eines elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeugs, das durch einen oszillierenden Elektromotor oder Linearmotor angetrieben wird und eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, wobei bei dem Verfahren eine Kenngröße für die Bewegung des Schneidwerkzeugs ausgewertet wird, die zur Steuerung des oszillierenden Elektromotors oder Linearmotors verwendet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße in Abhängigkeit von fortlaufenden Messungen des Motorstroms und/oder der Motorspannung und/oder der zeitlichen Änderungen des Motorstroms ermittelt wird,
    wobei fortlaufend Änderungen der Kenngröße erfasst und als Verschmutzungsereignis registriert werden, sofern der Betrag einer Änderung größer als ein Schwellwert ist,
    wobei ein erster und ein zweiter Schwellwert vorgesehen ist, und wobei negative Änderungen der Kenngröße mit dem ersten Schwellwert und positive Änderungen der Kenngröße mit dem zweiten Schwellwert verglichen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Kenngröße für die Amplitude der Bewegung des Schneidwerkzeugs verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Zähler zum Zählen der Verschmutzungsereignisse vorgesehen ist, und dass negative Änderungen der Kenngröße beim Zählen der stärker gewichtet werden als positive Änderungen der Kenngröße.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Fehlen von entweder negativen oder positiven Änderungen der Kenngröße dazu führt, dass die Wichtung der erfassten Änderungen der Kenngröße mit einem geänderten Wert erfolgt.
  5. Haarschneidegerät mit einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug, welches dazu eingerichtet ist, eine hin- und hergehende Bewegung auszuführen und einem oszillierenden Elektromotor oder Linearmotor, welcher dazu eingerichtet ist, das Schneidwerkzeug anzutreiben und Mittel zur Auswertung einer Kenngröße für die Bewegung des Schneidwerkzeugs, die zur Steuerung des oszillierenden Elektromotors oder Linearmotors verwendet wird, und wobei die Mittel eingerichtet sind, die Kenngröße in Abhängigkeit von fortlaufenden Messungen des Motorstroms und/oder der Motorspannung und/oder der zeitlichen Änderungen des Motorstroms zu ermitteln, wobei fortlaufende Änderungen der Kenngröße erfasst und als Verschmutzungsereignis registriert werden, sofern der Betrag einer Änderung größer als ein Schwellwert ist, wobei ein erster und ein zweiter Schwellwert vorgesehen ist und wobei negative Änderungen der Kenngröße mit dem ersten Schwellwert und positive Änderungen der Kenngröße mit dem zweiten Schwellwert verglichen werden.
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