专利名称：可调节电机速度的剃须装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有至少一个切割器的剃须装置，该切割器上装有一个带至少一个防发弯之开缝的外切割件和一个由电机驱动相对于外切割件转动的内切割件，该电机的速度可以通过一个电控制器来调节。
一个在开头这段中所述的这种剃须装置可以从欧洲专利申请0,386,999中了解到。该已知剃须装置的电机速度可以通过一个装在光源上的光学传感器，一个被固定在该剃须装置的外壳上靠近该电机的电机轴处的光敏器件和一个安装在该电机轴上的一个反射标记一起来测定，该已知剃须装置的控制器是一个带有一个比较器的反馈控制器，该比较器对由光学传感器测定的电机速度与一个电机速度参考值进行比较。该控制器对电机速度的调节应能使剃须时该电机速度持续地等于该参考值。因此该剃须装置在剃须时具有一个不受作用在切割器上的负载力影响的恒定速度。
该已知剃须装置的剃须性能即剃须过程的速度和剃须时所得到的皮肤平整度，剃须舒服程度即剃须时该已知剃须装置的用户所体验到的皮肤受刺激的程度以及该已知剃须装置的功率消耗都取决于电机的速度。剃须时保存在控制器内的电机速度的参考值应以这样的方式进行预定，即要能在剃须性能、剃须的舒服程度和功率损耗之间对于该已知剃须装置的一个预定的一般用户在一个预定的平均剃须时间内提供一个良好的平衡。
该已知剃须装置的一个缺点是，在剃须性能、剃须舒服程度及功率损耗之间的良好平衡对于该剃须装置的每个用户来说并不能得到。因为剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗都取决于许多个物理参数，而这些物理参数在剃须期间又会发生某些重要变化。此外电机速度根据参考值保持恒定并不能在剃须的全过程中提供在剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗之间的最佳平衡。
本发明的一个目的是提供一个在本文开始段所述的这种剃须装置，该剃须装置对剃须期间的剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗之间的平衡作了改进。
为此目的，本发明的特点在于，该电控制器是一个前馈控制器，它根据一个预定的控制尺改变作为至少一个通过转换器可以测量的物理量的函数的电机速度。该通过转换器测量的物理量是一个剃须期间发生变化并且能对剃须性能、剃须舒服程度及功率损耗发生影响的物理量。电机速度在剃须期间可以通过该控制器的一个适当的设计来调节，该控制尺应在该物理量发生变化时能保持或提供在剃须性能、剃须舒服程度及功率损耗之间可能的最佳平衡。
本发明剃须装置的一个特定的实施例的特点在于，该转换器能测定单位时间内由切割器切去的毛发数目。由于使用了该转换器，电机速度在剃须期间就可以通过控制器把它作为单位时间内由切割器切去的毛发数目的函数来调节。单位时间由切割器切去的毛发数目取决于单位皮肤表面的毛发数目(它是随剃须装置的用户的皮肤位置而变化的)，该数目对不同用户是变化很大的。由于剃须性能和用户体验到的剃须舒服程度取决于单位皮肤表面上的毛发数目，因而在剃须性能和剃须舒服程度之间的平衡就可以以适当的方式使电机速度作为单位时间内由切割器切去的毛发数目的函数来调节而得到改进。
本发明剃须装置的另一个实施例的特点在于，该转换器上装有一个能测定由切割器产生的声响信号的传声器和一个能从该声响信号中滤出切割频率的电滤波器。由该传声器和滤波器所测定的切割频率就是由切割器在单位时间内进行的毛发切割动作的数目，即单位时间由切割器切去的毛发数目。这种结构的转换器特别简单、可靠并且只需要有限的隔室空间。
本发明剃须装置的又一个实施例的特点在于，根据该控制尺电机速度随着所测定的单位时间内由切割器切去的毛发数目的增加而增加。当单位时间内由切割器切去的毛发数目(切割频率)比较多时，在所产生的切割力的作用下，内切割件就相对于外切割件发生位移，因而剃须性能变坏。由于在切割频率较高时电机速度也较高，内切割件在高切割频率时具有较大的机械角动量，所以内切割件相对于外切割个的转动比较稳定，在切割力作用下内切割件相对于外切割件的位移减少很多。由于在切割频率较低时电机速度也较低，剃须装置对皮肤的刺激程度和功率损耗在切割频率较低的情况下减小很多。
本发明剃须装置的一个特殊实施例的特点在于，该转换器能够测定剃须已化去的时间。由于使用了该转换器，电机速度在剃须期间就可以通过控制器把它作为剃须已化去时间的函数来调节。如果预先已决定了影响剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗的物理量在剃须期间的变化，那么在剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗之间的平衡就可以以适当方式使电机速度作为剃须已化去时间的函数来变化而得到进一步改进。
本发明剃须装置的另一个实施例的特点在于，该控制器装有一个用来计算前面的多次剃须所化时间的平均剃须时间，该控制器决定剃须已化去时间与所计算出的平均剃须时间之比值。由于该控制器决定了剃须已化去时间与所计算出的平均剃须时间的比值，电机速度就可以由控制器来这样调节，只要剃须发生在该平均剃须时间内，用户就能获得在剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗之间的最佳平衡。因此在剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗之间尽可能好的平衡就既提供给使用较长平均剃须时间的用户，也提供给使用较短平均剃须时间的用户。
本发明剃须装置的又一个实施例的特点在于，根据控制尺，该电机速度随着剃须已化去时间的增加而减少。在剃须的开始阶段，待切去的毛发还比较长，因而毛发开始被切短，而在剃须的结束阶段，通过进一步切短毛发，理想的平整度被就获得。由于在该结束阶段电机速度下降，而此时用户为了获得理想的平整度，通常比开始阶段还要更紧地把切割器贴在皮肤上，因而在结束阶段，皮肤的受刺激程度大大减少。
本发明剃须装置的一个特定实施例的特点在于，该转换器能够测定作用在切割装置上的皮肤接触力。由于使用了该转换器，电机速度就可以在剃须期间通过控制器把它作为作用在切割器上的皮肤接触力的函数来调节，该接触力取决于用户使用该剃须装置压在皮肤上的力。由于剃须性能、剃须舒服程度和电机的功率消耗取决于该皮肤接触力的大小，因而在剃须性能、剃须舒服程度和功率消耗之间的平衡就可以以适当的方式使电机速度作为由该转化器测定的皮肤接触力的函数来调节而得到改进。
本发明剃须装置的另一个实施例的特点在于，能够测定单位时间内由切割器切去的毛发数目的转换器是连接在该控制器的第一电气输入装置上的该剃须装置的第一转换器，能够测定剃须期间已化去时间的转换器是连接在该控制器的第二电气输入装置上的该剃须装置的第二转换器，该控制器具有一个用来提供一个输出信号的电气输出装置，该输出信号与根据该控制尺决定的一个电机速度相对应。由于使用了两个转换器和两个电气输入装置，电机速度可以通过该控制器把它作为剃须已化去的时间和单垃时间内由切割器切去的毛发数目的函数来调节，因此在剃须期间就能保持或提供在剃须装置的剃须性能、剃须舒服程度和功率消耗之间的最佳平衡，此时的电机速度能高度适应用户的特殊习惯。
本发明剃须装置的又一个实施例的特点在于，对于所不测定的在单位时间内由切割器切去的毛发数目的一个预定的增加，根据控制尺，当剃须已化去的时间比较短时，电机速度增加比较小，而当剃须已化去时间比较长时，电机速度增加较多。由于当剃须已化去时间比较长时，电机速度随所测定的单位时间内由切割器切去的毛发数目的增加而大大增加，因此对于那些每次只剃出一小部分平整皮肤，然后再剃出另一部分的用户(在这种情况下剃须过程中所测定的切割频率变化较大并且在剃须的结束阶段中仍能测出较高的切割频率)也能提供一个在剃须性能和剃须舒服程度之间的良好的平衡。
本发明剃须装置的一个特定的实施例的特点在于，能够测定单位时间内由切割器切去的毛发数目的转换器是连接在该控制器的第一电气输入装置上的该剃须装置的第一转换器，能够测定作用在切割器上的皮肤接触力的转换器是连接在该控制器的第二电气输入装置上的该剃须装置的第二转换器，该控制器具有一个用来提供一个输出信号的电气输出装置，该输出信号与根据控制尺确定的一个电机速度相对应。由于使用了两个转换器和两个电气输入装置，电机速度可以通过控制器把它作为单位时间内由切割器切去的毛发数目和作用在切割器上的皮肤接触力的函数来调节，因此就可以保持或提供剃须期间在剃须性能、所体验到的剃须舒服程度和电机的功率损耗之间的最佳平衡，此时的电机速度能高度适应用户的特殊习惯。
本发明剃须装置的另一个实施例的特点在于，根据控制尺当作用在切割器上的皮肤接触力增加时，电机速度降低。当作用在切割器上的皮肤作用力增加时，皮肤将更深地陷入内切割件的防发弯开缝中，因此毛发被切得更短并且剃须性能提高。但是，当皮肤更深地陷入防发弯开缝中时，皮肤与正在转动着的内切割件相接触的危险也增加了。根据该控制尺，由于电机速度随皮肤接触力的增加而减少，取决于内切割件的速度的该内切割件与皮肤之间的接触数目就减少了，因此在皮肤接触力增加的情况下保持了最佳的剃须舒服程度，此外还有功率损耗的降低。
本发明剃须装置的又一个实施例的特点在于，能够测定剃须期间已化去时间的转换器是连接在该控制器的第一电气输入装置上的该剃须装置的第一转换器，能够测定作用在切割器上的皮肤接触力的转换器是连接在该控制器的第二电气输入装置上的该剃须装置的第二转换器，该控制器具有一个用来提供一个输出信号的电气输出装置，该输出信号与根据该控制尺决定的一个电机速度相对应。由于使用了两个转换器和两个电气输入装置，电机速度可以通过控制器把它作为剃须期间已化去时间和作用在切割器上的皮肤接触力的函数来调节，因此剃须期间就可以在剃须装置的剃须性能、剃须舒服程度和功率损耗之间保持或提供一个最佳的平衡，此时的电机速度能高度适应用户的特殊习惯。
本发明剃须装置的一个特定的实施例的特点在于，根据该控制尺当剃须已化去时间比较短时，电机速度基本上与作用在切割器上的皮肤接触力无关，而当剃须已化去的时间比较长时，电机速度则随着作用在切割器上的皮肤接触力的增加而减少。在剃须的开始阶段，由于待切去毛发数目较大，因此需要较高的电机速度以便获得在外切割件内部的内切割件的稳定的转动，并且减少在切割力作用下内切割件相对于外切割件所作的移动。当皮肤接触力增加时，单位时间内由切割器切去的毛发数目也增加，因此为保持内切割件稳定所需要的电机速度也增加了。另一方面，随着皮肤接触力的增加，皮肤与内切割件之间的接触危险也增加了，因此只有当电机速度减少时才能保持剃须舒服程度。根据该控制尺，由于电机速度在剃须开始阶段基本上与皮肤接触力无关，因此当皮肤接触力变化时就能保持在剃须性能与剃须舒服程度之间的最佳平衡。在剃须的结束阶段，待切去的毛发已经减少，因此单位时间内由切割器切去的毛发数目基本上与皮肤接触力无关。由于在结束阶段的电机速度随皮肤接触力的增加而减少，根据该控制尺，在皮肤接触力增加和皮肤与内切割件之间的接触危险增加的情况下，剃须舒服程度也能尽可能多地保持。
本发明剃须装置的另一个实施例的特点在于，该控制器具有一个与一个操作件的电气输出装置相连接的电气输入装置，利用该操作件可以设定在剃须性能和剃须舒服程度之间的理想的平衡。剃须装置的用户可利用该操作件按他自己愿望来调整剃须性能与剃须舒服程度之间的平衡。该理想的平衡可以通过控制器以适当的方式在剃须过程中把电机速度作为所测定的一个或多个物理量的函数来调节而达到。
本发明剃须装置的又一个实施例的特点在于，该控制尺根据一个基本模糊逻辑的算法来调整电机速度。根据这个基于模糊逻辑的算法，控制尺的每个输入量的范围被分成若干等级，各等级中的一个等级的某个组成部分根据隶属函数被立即分配给每个输入量。控制尺的输出量的范围也被分成若干等级。输出量的瞬时等级应根据一个逻辑尺把它作为根据隶属函数决定的该输入量的瞬时等级的函数来决定。以这样的方式就能把该剃须装置的理想工作状态作为该输入量的函数以一个简单的方式贮藏在控制尺内。此外，如果对剃须装置的运转的认识和见解发生了变化或者如果需要其他输入量或补充输入量的话，该剃须装置的理想工作情况可以在设计阶段以简单而灵活的方式进行改变。
本发明剃须装置的一个特殊的实施例的特点在于，该控制器具有一个与能测定电机速度的传感器的电气输出装置相连接的电气输入装置。使用该传感器可使该控制器能够测出由该传感器测出的实际电机速度和根据控制尺由控制器决定的理想电机速度之间的差值。通过以某种适当的方式来调整电机，就可使该测量的电机速度和该理想速度相等，从而提供了一种精确的电机速度控制方法。
下面将参照附图对本发明进行更详细的说明，其中
图1示出了本发明剃须装置的第一、第二和第三实施例；图2是取自图1中II-II截面的剖面；图3是图1中剃须装置的第一实施例的控制器的框图；图4示出了根据图3中控制器的信息处理装置的输入信号和输出信号的模糊逻辑作出的隶属函数；图5是一个与图3控制器的信息处理装置的输入信号有关的表格，表中示出了根据逻辑尺所确定的输出信号的等级；图6是图1中剃须装置的第二实施例的控制器的框图；图7示出了根据图6中控制器的信息处理装置的输入信号和输出信号的模糊逻辑作出的隶属函数；图8是一个与图6控制器的信息处理装置的输入信号有关的表格，表中示出了根据逻辑尺所确定的输出信号的等级；图9是图1中剃须装置的第三实施例的控制器的框图；图10示出了根据图9中控制器的信息处理装置的输入信号和输出信号的模糊逻辑作出的隶属函数；以及图11是一个与图9控制器的信息处理装置的输入信号有关的表格，表中示出了根据逻辑尺所确定的输出信号的等级。
在图1～11中以及在随后的说明中，分别对该剃须装置1、101、201的第一、第二和第三实施例中的对应零件给出相同的标号。
如图1所示，本发明剃须装置1、101、201的第一、第二和第三实施例有一个外壳3，该外壳上带有一个供该剃须装置1、101、201的用户使用的手柄5。外壳3有一个其上具有成三角形布置的三个圆孔的支架7。支架7的每个孔9中装有一个圆形切割器11。每个切割器11有一个外切割件13，该切割件装有一个带防发弯之开缝17的环形缘15。如图2所示，切割器11还包括一个带切刀21的承垫的内切割件19，这些切刀装在外切割件13的环形缘15内。内切割件19通过装在外壳3内的电机23可以相对于外切割件13转动，该电机有一个装有小齿轮27的输出轴25并且被固定在安装板29上。3个支承销31也被固定在安装板29上。3个齿轮33通过这3个支承销支承在安装板29上。3个齿轮33与电机23的输出轴25上的小齿轮27处于啮合状态，每个齿轮33与一个空心传动轴35相连接用来传动一个内切割件19。如图2所示，传动轴35可沿平行于轴向X的方向相对于齿轮33移动。一个机械的螺旋弹簧37被固定在每个齿轮33及其传动轴35之间，因而内切割件19在螺旋弹簧37的预张紧力的作用下被保持在外切割件13内，而外切割件13则在螺旋弹簧37的预张紧力作用下通过边缘39压靠在支架7的内侧41上。应当指出，图2中只在剖面中示出了一个外切割件13，一个内切割件19，一个支承销31，一个齿轮33，一个传动轴35及一个螺旋弹簧37。
在运转期间，当用户把剃须装置贴紧在其皮肤上时，皮肤上的毛发就穿入外切割件13的防发弯的开缝17中，并且通过防发弯开缝17的边缘与在外切割件13中旋转的内切割件19的切刀21之间的合作，毛发随后就被切去。在用户所施加的皮肤与外切割件13之间的皮肤接触力的作用下，切割器11克服了螺旋弹簧37的预张紧力将相对支架7作移动。当该皮肤接触力相当大时，在该皮肤接触力的作用下，切割器11将移动到一个位置上，在该位置外切割件13基本上退入支架7内。在相当大的皮肤接触力的情况下，以这种方式使皮肤鼓胀进入防发弯开缝17中为止，从而防止皮肤受到正在转动中的切刀21的损伤。
剃须装置1，101，201的第一、第二和第三实施例的每个实施例中都装有一个在运转期间能以下述方式调整电机23的速度的电控制器43、103、203。剃须装置1，101，201的剃须性能即剃须过程的速度和剃须运转时所能达到的平整度，剃须的舒适程度即在剃须运转时用户所经受的刺激大小以及电机23的功率损耗等都与电机23的速度有关。在以较高的电机速度运转时，单位时间所切去毛发的数量较大。但是在以较高的电机速度运转时，单位时间内切刀21和鼓胀进入防发弯开缝中去的皮肤的接触次数也比较多，因而皮肤受刺激比较大并且舒服程度也比较低。此外，在较高速度下运转，马达的功率损耗也比较大。在以较低的电机速度运转时，单位时间内所切去的毛发数量较少，因而剃须效率较低。但是在以较低的电机速度运转时，单位时间内切刀21和鼓胀进入防发弯开缝中去的皮肤的接触次数也比较少，因此皮肤受刺激较少并且剃须的舒服程度也比较高。在较低的电机速度下运转，电机23的功率损耗也比较低。此外，剃须性能、剃须的舒服程度和功率损耗还取决于某些物理量，例如用户的某些特殊习惯，它们在剃须运转期间是变化的并且在不同用户之间是各不相同的。电机23的速度作为某些物理量的一个函数由控制器43、103、203进行调整，这些物理量将在下面以这样一种方式进行更详细的描述，即在剃须期间为用户保持或实现在剃须性能、剃须的舒服程度和功率损耗之间的一种最佳平衡而不管所述物理量的变化。
如图3、6和9中所示，剃须装置1、101、201的第一、第二和第三实施例的控制器43、103、203中的每一个都具有用来供给电气输出信号UR的电气输出装置45，该输出信号与由控制器43、103、203决定的电机23的某个理想速度相对应。输出信号UR提供给一个众所周知的一般电机23的电源装置47。电源装置47包括一个对输出信号UR和信号URR进行比较的比较器，该信号URR形成比较器49的输入信号并且由一个如图2所示的用来测量电机23的输出轴25的速度的众所周知的一般传感器51来传输。电源装置47还包括一个众所周知的调节器53，该调节器应这样来调节电机23的电源电压或电流，以使得由比较器49传输过来的差示信号δUR＝UR－URR变成等于零，并使已测到的电机23的速度变成等于由控制器43、103、203决定的理想电机速度。应当指出，比较器49和调节器53可以两者择一地包括在控制器43、103、203中。在这种情况下，控制器43、103、203的输出信号就是调节器53的输出信号。
作为某些物理量的函数的剃须装置1的第一实施例的电机23的速度受到控制器43的调节，这些物理量是剃须过程中已化去的时间(T)和单位时间内被切割器11切去的毛发数目(切割频率F)。如图3所示，为此目的剃须装置1的第一实施例的控制器43具有用来接受第一电气输入信号UT的第一电气输入装置55(该信号UT与剃须过程中已化去的时间T相对应)和用来接受第二电气输主信号UF的第二电气输入装置57(该信号UF与切割频率F即单位时间内被切割器11切去的毛发数目)。控制器43以依赖两个输入信号UT和UF来调整电机23的速度的方式(这在下面还要进一步说明)可以使得在剃须装置1的剃须性能、剃须舒服程度和功率消耗之间的一个特别有利的平衡在剃须过程中得以保持或达到，并且电机23的速度也能高度适合用户的某些特殊习惯。
第一电气输入信号UT由构成剃须装置1的第一个转换器的计时器59提供，该计时器测定从用户通过用开关61(在图1中可见)使剃须装置合上电门那时起所化去的时间。为此目的该计时器59包括一人与开关相连接的电气输入装置63。输入信号UT被提供给控制器43的计算装置65。计算装置65有一个存储器67，以前的多次(例如10次)剃须的总剃须时间都储存在该存储器中。该算装置65可计算出前面几次剃须的平均剃须时间。计算装置65的输出信号U％T与一次剃须所化去的时间(输入信号UT)和所计算出的平均剃须时间之商相对应。
第二电气输入信号UF由构成剃须装置1的第二个转换器的探测器69提供，该探测器能够测定单位时间内由切割器11切去的毛发数目。为此目的该探测器69包括一个装在安装板29上的传声器71(在图2中可见)例如一个众所周知的一般的驻极体传声器。该传声器71传输一个与噪音大小对应的声响信号UN，该噪音是切割器11运转时切割穿过防发弯开缝17的毛发时产生的。该声响信号UN作用在探测器69的一个众所周知的一般电滤波器73上，该滤波器从声响信号UN滤出切割频率(输入信号UF)，即单位时间被切割器11切去的毛发数目。
如图3所示，控制器43还包括一个处理装置75，该装置决定输出信号UR，该信号UR作为计算装置65的输出信号U％T和第二输入信号UF的函数与电机23的理想转速相对应。另一个电滤波器77连接在第二电气输入装置57和处理装置75之间，该滤波器把输入信号UF中的较短周期的波动滤除，从而使电机23的速度不会对在所测定切割频率F中的快速的瞬时变化立即作出反应。理想的电机速度由处理装置根据控制尺来决定，根据控制尺，理想的电机速度(输出信号UR)随着所测定切割频率F的增加而增加。当运转时，内切割件19承担着切去毛发时发生的所谓切割力。该切割力不但在内切割件19的转动方向上有一个分力(因而电机23也承受该分力)，而且在轴向X上也有一个分力。由于该切割力的轴向分力的作用结果，使内切割件19克服螺旋弹簧37的预张紧力沿轴向相对于外切割件13产生位移，因而使切刀21和防发弯开缝17之间的间隙增加，剃须性能降低。由于根据控制尺，在较高的切割频率F时，电机23的速度也较高，在高切割频率F时，内切割件19的机械角动量也高，因此内切割件19的转动是比较稳定的，因而在切割力的作用下，内切割件19相对外切割件13的轴向位移就减少很多。在较低的切割频率F时，内切割件19所需要的稳定性是比较低的，因此根据控制尺，此时电机23的速度也就减小。在较低的切割频率F时，皮肤受刺激的程度和电机23的功率损耗因而也减少很多。
此外，根据该控制尺，电机23的速度随着剃须所化去时间的增加而减小。在剃须的开始阶段，待剃去的毛发还比较长并且它们只一次就被切短，而在剃须的结束阶段，毛发被进一步切短，理想的平整度将要实现。业已查明，一个普通用户在结束阶段比开始阶段更用力地把剃须装置1贴紧在他的皮肤上，因此对普通用户来讲，在该结束阶段时鼓胀入防发弯开缝17中的皮肤的受伤危险是比较大的。由于根据控制尺在结束阶段电机23的速度下降，因而在结束阶段皮肤的受刺激程度减少很多。
最后，根据控制尺，在一个给定的切割步率F增加量的情况下，当剃须已化去时间较短时，电机23的理想速度的增加量较小，而当剃须已化去的时间较长时，电机23的理想速度的增加量就较大。业已查明，对第一种用户来说，他在剃须的开始阶段就第一次剃了全部区域，随后又在剃须的结束阶段第二次剃了全部区域，这择就获得了理想的最后平整度。但是，还有第二种用户即所谓的局部剃须者，他每次只剃平整相当小的一部分，直到达到理想的最后平整度；然后再剃另外的一小部分皮肤，但还是有未剃平整的部分。在第二种用户剃须时，所测定的切割频率F波动很大，并且在剃须的后阶段电机23还必须周期地高速运转。因为根据控制尺，电机23的速度将随着在剃须后期所测定的切割频率的增加而强烈地增加，在剃须性能和剃须舒服程度之间提供的最佳平衡也是为这些第二种用户服务的。
因为该信号U％T与一次剃须已化去的时间和整个前面几次剃须时间的平均剃须时间之商相对应，只要剃须在该平均剃须时间内进行，电机23的理想速度可通过处理装置75决定，以使得用户所需的在剃须性能、剃须舒服程度和电机23的功率消耗之间的一个最佳平衡得以实现。因此对于需要较长平均剃须时间的用户和需要较短平均剃须时间的用户双方都可能实现最佳的剃须性能、剃须舒服程度和功率消耗之间的平衡。
该控制尺(控制器43根据它决定输出信号UR作为输入信号U％T和UF的一个函数)包括一个基于所谓模糊逻辑的算法。按照这个算法，每个输入信号U％T，UF和控制器43的处理装置75的输出信号UR的范围都被分成若干等级。图4示出了这类等级的一个实施例，其中输入信号U％T，UF和处理装置75的输出信号UR被分开3。如图4所示，输入信号U％T的范围被分成B(初始阶段)、M(中间阶段)和E(最后阶段)级，而输入信号UF的范围被分成L(低)、L/M(低到中)、M/H(中到高)和H(高)级。输出信号UR被分成1(最低速)至9(最高速)级。每个相关等级的每一个组成部分根据一个隶属函数由处理装置75连续地分配给每个输入信号U％T和UF。输入信号U％T和UF的隶属函数示于图4中。处理装置75把剃须时根据逻辑尺决定的输出信号UR各等级中的一个等级的某个组成部分分配给输出信号UR作为根据隶属函数决定的各个等级的输入信号U％T和UF的函数。图5是与分配给输入信号U％T和UF的等级有关的一个表格，表示示出了根据逻辑尺分配给输出信号UR的等级。应当指出，图5只示出了每个输入信号U％T和UF只属于按隶属函数定出的一个等级的情况。但是该输入信号U％T和UF还可以属于两个或更多个等级。例如图4示出了当输入信号U％T位于极限值U％T1和U％T3和UF之间时如何同时属于B级和M级的。在这些情况下，处理装置75也要以众所周知的方式用模糊逻辑决定输出信号UR属于那个等级或那几个等级。当该输出信号UR属于两个等级时，处理装置75还要以人们熟知的方式用模糊逻辑决定该输出信号UR的数值。
应当指出，处理装置75的输入信号U％T和UF以及输出信号UR的范围可以用另一种办法细分成比上述更多的等级，并且这些等级的分范围也可以不同的分布。对电机23的理想速度的调节也可以用这种方式进一步改进。因此剃须装置1的理想工作状态可以用简单而直观的方式通过使用基于模糊逻辑的算法贮藏在分处理装置75的控制尺中。此外，如果对随电机23的速度而变的剃须装置的运转知识作出改变时，剃须装置1的理想工作状态也可以在设计阶段以简单而灵活的方式作出改变。
作为某些物理量的函数之剃须装置101的第二实施例的电机23的速度受到控制器103的调节，这些物理量是单位时间内被切割器11切去的毛发数目(切割频率F)和当剃须时在皮肤和切割器11之间作用的皮肤接触力。如图6所示，为此目的，控制器103包括一个用来接受与切割频率F相对应的第一电气输入信号UF的第一电气输入装置105和用来接受作用在切割器11上的皮肤接触力相对应的第二电气输入信号UC的第二电气输入装置107。第一电气输入信号UF由一个其上装有传声器71和电滤波器73的探测器69提供，该探测器69与上述剃须装置1的第一实施例中的探测器相对应。该探测器69构成剃须装置101的第一个转换器。第二电气输入信号UC由第一处理装置109提供。第一处理装置109从三个信号UC1、UC2和UC3算出其平均值，这三个信号分别与作用在切割器11中的一个上的皮肤接触力相对应，皮肤接触力由众所周知的一般应变仪传感器111来测量。如图2所示，每个应变仪传感器111被安装在片状机械弹簧113上，该弹簧被固定在3个外切割件13中的一个的边缘39和支架7之间。在一个皮肤接触力的作用下，当外切割件13克服螺旋弹簧37的预张紧力相对于支架7作移动时，片状弹簧113受到弹性变形。由于螺旋弹簧37和片状弹簧113的刚度是一个已知量，因而就可以根据由应变仪传感器111所测量的片状弹簧113的变形量推算出作用在单个切割器11上的皮肤接触力。应变仪传感器111构成剃须装置101的第二个转换器。应当指出，图2中只用虚线示出了一个应变仪传感器111和一个片状弹簧113。
图6中还示出控制器103包括一个决定输出信号UR的第二处理装置115，该信号UR作为第一输入信号UF和第二输入信号UC的函数，它与电机23的理想速度相对应。一个与上述剃须装置1的控制器43的电滤波器77相对应的电滤波器77被连接在第一电气输入装置105和第二处理装置115之间，而另一个电滤波器117则被连接在第二电气输入装置107和第二处理装置115之间。电滤波器117把输入信号UC中的较短周期的变化滤掉，因而使电机23的速度不会对在所测定的皮肤接触力中的快速的瞬时变化立即作出反应。
理想的电机速度由第二处理装置115根据控制尺决定，根据控制尺，该理想速度(输出信号UR)随着所测定的切割频率F(输入信号UF)的增加而增加，而根据控制尺，该理想速度随着所测定的皮肤接触力(输入信号UC)的增加而下降。由于该理想速度随着切割频率的增加而增加，当切割频率增加时，与剃须装置1一样，内切割件的转动具有较高的稳定性，因此在所产生的切割力的作用下，内切割件19的轴向位移减少了很多。由于根据控制尺该理想速度随着所测定的皮肤接触力的增加而减少，因此在皮肤(在强大接触力的情况下，该皮肤鼓胀进入防发弯开缝中比较深)与转动切刀21之间的接触数目就减少很多。因此在较大的皮肤接触力时也能保持最佳的舒服程度，同时在较高的接触力情况下电机23的功率损耗也降低了。
根据控制尺，控制器103决定作为输入信号UF和UC的函数的输出信号UR，该控制尺包括一个基于模糊逻辑的算法，如同剃须装置1的控制器43的控制尺一样。图7示出了第二处理装置115的输入信号UF和UC以及输出信号UR的分等级和隶属函数的一个实施例。输入信号UF和输出信号UR的这些等级和隶属函数与图4所示剃须装置1的处理装置75的输入信号UF和输出信号UR的等级和隶属函数相对应。输入信号UC同输入信号UF一样分成L(低)、L/M(低到中)、M(中)、M/H(中到高)和H(高)级。图8是一个与分配给输入信号UF和UC的等级有关的表格，表中示出了根据逻辑尺通过第二处理装置115分配给输出信号UR的等级。
作为某些物理量的函数的剃须装置201的第三实施例的电机23的速度受到控制器203的调节，这些物理量是剃须所化去的时间(T)和剃须时通过皮肤作用在切割器11上的皮肤作用力。如图1所示，该剃须装置201还包括一个剃须装置201的用户可用来按他自己的愿望调整剃须舒服程度和剃须性能之间的平衡的操作件205。在图1中用虚线表示的该操作件205装在剃须装置25的外壳3上，它包括一个选择滑动件207，用户可将该滑动件调定在几个位置上。如图9所示，控制器203有一个用来接受与剃须所化去的时间T相对应的第一电气输入信号UT的第一电气输入装置209和一个用来接受与作用在切割器11上的皮肤接触力相对应的第二电气输入信号UC的第二电气输入装置211，以及一个用来接受与用户调定的剃须性能和剃须舒服程度之间的理想平衡相对应并由操作件205提供的第三电气输入信号US的第三电气输入装置213。第一电气输入信号UT由计时器59提供，该计时器与上述剃须装置1的计时器59相对应并且构成剃须装置201的第一个转换器。控制器203还包括一个带有存储器67的计算装置65，该计算装置与剃须装置1的控制器43的计算装置65相对应，用来根据前面许多次剃须时间计算出一个平均剃须时间。计算装置65的输出信号U％T和剃须所化去的时间(输入信号UT)与该平均剃须时间的商相对应。剃须装置201同上述剃须装置101一样包括三个应变仪传感器111，该三个传感器就构成剃须装置201的第二个转换器并且其中的每一个传感器都被安装在一个片状机械弹簧113上。剃须装置201的应变仪传感器111和片状弹簧113与剃须装置101的应变仪传感器111和片状弹簧113相对应。控制器203的第二电气输入信号UC由第一处理装置109提供，该处理装置109与剃须装置101的第一处理装置109相对应，用来计算三个信号UC1、UC2和UC3的平均值，这三个信号中的每一个与作用在切割器11中的一个上的皮肤接触力相对应并且分别由一个应变仪传感器111测量。
图9中还示出该控制器203包括一个第二处理装置215，它用来决定与电机23的理想速度相对应的输出信号UR，该输出信号UR作为计算装置65的输出信号U％T、第二输入信号UC和第三输入信号US的函数。此外，一个电滤波器117被连接在第二电气输入装置211与第二处理装置215之间，该电滤波器117与剃须装置101的控制器103的电滤波器117相对应。电机的理想速度由第二处理装置根据控制尺来决定，根据该控制尺，电机的理想速度随剃须已化去时间的增加而减少。业已查明，剃须装置201的一个一般用户的单位皮肤表面上被切去的毛发数目在剃须的开始阶段要比剃须的结束阶段多。因此在开始阶段为了取得内切割件19的转动的足够稳定所需要的电机速度要大于结束阶段所需要的电机速度。此外根据控制尺，如果用户把操作件205调定在位置(P)上，说明用户希望较高的剃须性能和较低的剃须舒服程度，此时电机速度随着所测定的皮肤接触力的增加而增加。而如果用户把操作件205调定在位置(C)上，说明用户希望较低的剃须性能和较高的舒服程度，此时理想的电机速度随着所测定的皮肤接触力的增加而减少。当皮肤接触力增加时，皮肤将更深地进入外切割件13的防发弯开缝中去，因而单位时间内被切去的毛发数目就增加。此外，皮肤与转动着的内切割件19之间的接触危险也就增加。把操作件205调定在(P)位置，电机23的速度随着皮肤接触力地增加而增加，因此内切割件19转动的稳定性增加，并且该剃须性能的增加有损于剃须的舒服程度。把操作件调定在(C)位置，电机23的速度随着皮肤接触力的增加而降低，因此单位时间内内切割件19同皮肤接触的数目就减少，并且虽然皮肤接触力较高，剃须舒服程度仍然保持在比剃须性能更好的地位。如图1所示，还可以把操作件205调定在位置M上，此时用户希望在剃须性能与剃须舒服程度之间取得平衡。在操作件205的中间位置，根据控制尺，理想的电机速度与所测定的皮肤接触力大小无关，而只取决于剃须已化去的时间。
该控制尺包括一个基于模糊逻辑的算法，这与剃须装置1和101的控制器43和103的控制尺一样，控制器203根据该控制尺决定作为输入信号U％T、UC和US的函数的输出信号UR。图10示出了第二处理装置205的输入信号U％T、UC和US及输出信号UR的等级和隶属函数的一个实施例。输入信号U％T和输出信号UR的等级和隶属函数与图4中所示剃须装置1的处理装置75的输入信号U％T和输出信号UR相对应。该输入信号UC可再细分成L(低)、M(中)、H(高)级，而输入信号US可分成P(高剃须性能，低剃须舒服程度)、M(平均的剃须性能和剃须舒服程度)和C(低剃须性能，高剃须舒服程度)级。图11是一个与分配给输入信号U％T、UC和US的等级有关的表格，表中示出了第二处理装置215根据逻辑尺分配给输出信号UR的等级。
应当指出，上述剃须装置1，101，201中的每个装置上都装有三个带一个外切割件13和一个内切割件19(它在外切割件13中转动)的切割器11。但是，本发明还可以应用于只装有一个带有一个外切割件和一个内切割件(它相对于外切割件进行振动或摆动)的切割器的剃须装置中。此外，本发明还可以用于有不同数量的切割器(例如只有一个或两个)的剃须装置中。
还应当指出，一个与控制器43、103、203不同类型的控制器也可以用来调节电机23的速度。一个控制器可以不用建立在基于模糊逻辑的控制尺基础上的控制器43、103、203而采用建立在一般数学关系上的控制器。控制器43、103、203也可以包括不同的控制尺，即输入信号与输出信号之间的不同关系。
还应当指出，剃须装置1，101，201的速度可通过控制器43、103、203作为两个物理量的函数而进行调节。但是，根据本发明，该速度也可以只作为一个物理量的函数或作为两个以上物理量的函数来调节，同时还可以使用其他与上述实施例中的数量不用的物理量。此外，本发明剃须装置可以装也可以不装一个用来在剃须舒服程度和剃须性能之间调定理想平衡关系的操作件。
最后应当指出，在各实施例中所述的各个物理量可以通过不同类型的转换器来测量。例如在皮肤和外切割件之间的皮肤接触力也可以由一个测定外切割件相对于支架的位置的传感器来测量，在这种情况下，该皮肤力就可以通过所测定的位置和因位移而变形的机械弹簧的刚度而推算出来。
权利要求
1.一种具有至少一个切割器的剃须装置，该切割器上装有一个带至少一个防发弯之开缝的外切割件和一个由一个电机驱动相对于外切割件转动的内切割件，该电机具有可通过一个电控制器调节的速度，其特征在于该电控制器是一个前馈控制器，它根据预定的控制尺改变该电机速度，该电机速度是由转换器测定的至少一个物理量的函数。
2.如权利要求1中所述的剃须装置，其特征在于该转换器能测量单位时间内被该切割器切去的毛发数目。
3.如权利要求2中所述的剃须装置，其特征在于该转换器装有一个能测定由该切割器产生的声响信号的传声器和一个能从该声响信号中滤出切割频率的电滤波器。
4.如权利要求2或3中所述的剃须装置，其特征在于根据控制尺，该电机速度随所测定的单位时间内由切割器切去的毛发数目的增加而增加。
5.如权利要求1中所述的剃须装置，其特征在于该转换器能测定一次剃须过程化去的时间。
6.如权利要求5中所述的剃须装置，其特征在于该控制器装有一个用来计算前面多次剃须已化时间的一个平均剃须时间的计算装置，该控制器决定剃须化的时间与该计算出的平均剃须时间的比值。
7.如权利要求5或6中所述的剃须装置，其特征在于根据该控制尺，该电机速度随剃须已化去的时间的增加而降低。
8.如权利要求1中所述的剃须装置，其特征在于该转换器能测定作用在切割器上的一个皮肤接触力。
9.如权利要求2、3或4和5、6或7中所述的剃须装置，其特征在于能够测定单位时间内由切割器切去的毛发数目的转换器是连接在该控制器的第一电气输入装置上的该剃须装置的第一转换器，能够测定一次剃须过程所化的时间的转换器是连接在该控制器的第二电气输主装置上的该剃须装置的第二转换器，该控制器具有一个用来提供一个输出信号的电气输出装置，该输出信号与根据该控制尺决定的一个电机速度相对应。
10.如权利要求9中所述的剃须装置，其特征在于对于所测定的单位时间内由切割器切去的毛发数目的一个预定的增加，并当剃须已化去的时间较短时，根据控制尺，该电机速度增加较少，而当剃须已化去的时间较长时，则电机速度增加较多。
11.如权利要求2、3或4和8中所述的剃须装置，其特征在于能够测定单位时间内由切割器切去的毛发数目的转换器是连接在该控制器的第一电气输入装置上的该剃须装置的第一转换器，能够测定作用在该切割器上的一个皮肤接触力的转换器是连接在该控制器的第二电气输入装置上的该剃须装置的第二转换器，该控制器具有一个用来提供一个输出信号的电气输出装置，该输出信号与根据该控制尺决定的一个电机速度相对应。
12.如权利要求11中的剃须装置，其特征在于根据该控制尺，当作用在该切割器上的皮肤接触力增加时，该电机速度减少。
13.如权利要求5、6或7和8中所述的剃须装置，其特征在于能够测定一次剃须所化去的时间的转换器是连接在该控制器的第一电气输入装置上的该剃须装置的第一转换器，能够测定作用在该切割器上的一个皮肤接触力的转换器是连接在该控制器的第二电气输入装置上的该剃须装置的第二转换器，该控制器具有一个用来提供一个输出信号的电气输出装置，该输出信号与根据该控制尺决定的一个电机速度相对应。
14.如权利要求13中所述的剃须装置，其特征在于根据控制尺，当一次剃须已化去的时间比较短时，电机速度基本上与作用在该切割器上的皮肤接触力无关，当一次剃须已化去的时间比较长时，电机速度随着作用在该切割器上的皮肤接触力的增加而减少。
15.如前述各项权利要求任一项中所述的剃须装置，其特征在于该控制器具有一个与一个操作件的电气输出装置相连接的电气输入装置，利用该操作件可以在剃须性能与剃须舒服程度之间设定一个理想的平衡。
16.如前述各项权利要求任一项中所述的剃须装置，其特征在于该控制尺根据一个基于模糊逻辑的算法控制该电机速度。
17.如前述各项权利要求任一项中所述的剃须装置，其特征在于该控制器具有一个与一个传感器的电气输出装置相连接的电气输入装置，该传感器能够测定该电机的速度。
全文摘要
一种具有至少一个切割器(11)的剃须装置(1，101，201)，该切割器上装有一个带至少一个防发弯开缝(17)的外切割件(13)和一个由电机(23)驱动在外切割件(13)内转动的内切割件(19)。剃须时电机(23)的速度可以通过一个前馈控制器(43，103，203)把该速度作为至少一个物理量的函数来调节，该物理量剃须时可通过一个转换器(59，69，111)来测定。剃须装置(1)的第一个实施例包括一个用来测量剃须已化去的时间的计时器(59)，一个带有一个用来测量切割器(11)的切割频率的传声器(71)的探测器(69)，电机(23)的速度通过控制器(43)把该速度作为剃须已化去时间和切割频率的函数来调节。剃须装置(101)的第二个实施例包括一个用来测量作用在切割器(11)上的皮肤作用力的力探测器(111)和一个带有一个用来测量切割器(11)的切割频率的传声器(71)的探测器(69)，电机(23)的速度可通过控制器(103)把该速度作为皮肤接触力和切割频率的函数来调节。在一个特定的实施例中，控制器(43，103，203)根据一个基于模糊逻辑的算法来调节电机(23)的速度。剃须装置(1，101，201)给其用户提供了在剃须时的剃须性能，剃须舒服程度和电机(23)的功率消耗三者之间的最佳平衡。
文档编号B26B19/28GK1128970SQ95190494
公开日1996年8月14日 申请日期1995年5月31日 优先权日1994年6月1日
发明者A·J·C·范达波斯特, J·N·迪克, A·K·丹斯特拉, J·蒂辛加 申请人:菲利浦电子有限公司