Способ определения количества материала, срезаемого электроприводным режущим инструментом, и устройство для осуществления способа

 

Способ и устройство могут быть использованы для измерения и индикации степени загрязнения электрической бритвы, ножниц для подрезки бороды и т.п. Способ заключается в том, что определяют и оценивают колебания тока, потребляемого в процессе резания электроприводом режущего инструмента, для определения количества срезанного материала. Устройство содержит электрическую схему оценки колебаний тока для определения количества срезанного материала, которая включает измерительный приемник, выполненный с возможностью создания измерительного сигнала для тока, использованного приводным механизмом, схему фильтрования измерительного сигнала и схему обработки для оценки отфильтрованного измерительного сигнала. Предложенные способ и устройство обеспечивают точное измерение количества срезанного материала без воздействия на конструкцию режущего инструмента. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу определения количества материала, срезаемого электроприводным режущим инструментом, а также к электрической схеме для осуществления способа. Способ согласно изобретению подходит для режущих инструментов, с помощью которых срезанный материал срезается в несколько отдельных процессов резания, и, в частности, подразумевается его применение для таких инструментов, функционирование которых через определенное время работы ухудшается срезаемым материалом. Предпочтительное применение такой способ находит, например, для измерения и индикации степени загрязнения электрической бритвы, ножниц для подрезки бороды или т.п.

Из US-A 5111580 известно, что в качестве характеристики загрязнения электробритвы следует считать количество процедур. Кроме того, известен способ, в котором в зависимости от времени работы дается указание на необходимость очистки электробритвы. Так как количество пыли, собирающейся при бритье в режущей головке, отличается в зависимости от толщины растущих волос бороды и т.п. и индивидуальных привычек каждого бреющегося в течение заданного времени или количеств процедур бритья, с помощью такого способа можно относительно неточно указать момент, при котором появляется необходимость очистки.

Кроме того, из JP-A 02-241480 известно измерение количества пыли, собирающейся в режущей головке при бритье с помощью светового фотоэлектрического барьера при переходе порогового значения с выдачей указания о необходимости очистки. Данный аналог, как и предыдущий, не обладает точностью определения момента для очистки.

Из DE-A-19606719 известен способ, в котором путем оценки шумов, создаваемых, по меньшей мере, одним подвижным нижним лезвием или верхним лезвием режущей головки электробритвы, определяется загрязнение и, в случае необходимости, бреющемуся дается указание об очистке.

Электрическая бритва, степень загрязнения которой определяется по одному из указанных способов, содержит в режущей головке соответствующее, необходимое для этого измерительное устройство.

Помимо неточности в определении момента для очистки, в указанных аналогах значительно повышаются расходы на конструкцию по сравнению с электрическими бритвами без сигнализатора загрязнения.

Поэтому задачей изобретения является создание способа определения количества материала, срезаемого электроприводным режущим инструментом, который реализуется без воздействия на конструкцию режущего инструмента и обеспечивает очень точное измерение количества материала. В частности, задачей изобретения является создание способа определения и индикации степени загрязнения электроприводного режущего инструмента.

Поставленная задача решается тем, что регистрируют и оценивают колебания тока, потребляемого в процессе резания приводом режущего инструмента.

Желательно, чтобы колебания тока преобразовывались в колебания напряжения.

Желательно, чтобы из зарегистрированный колебаний отфильтровывали все колебания, частота которых не лежит внутри определенного диапазона частот, благодаря чему оценивали бы только импульсы, характерные для процесса резания.

Желательно, чтобы при оценке импульсов подсчитывали количество импульсов.

Желательно, чтобы при оценке импульсов суммировали длину импульсов.

Желательно, чтобы при оценке импульсов их интегрировали.

Желательно, чтобы оценивали только те импульсы, амплитуда которых превосходила определенное пороговое значение.

Желательно, чтобы после определения определенного порогового значения для количества срезаемого материала, вводили в действие индикаторное устройство для информации пользователя о необходимости очистки.

Кроме того, задачей изобретения является создание электрической схемы для осуществления способа согласно изобретению.

Поставленная задача решается тем, что содержит измерительный приемник для выработки измерительного сигнала для тока, потребляемого приводом, устройство для фильтрования измерительного сигнала и устройство для оценки отфильтрованного измерительного сигнала.

Желательно, чтобы измерительный приемник состоял из сопротивления (R1).

Желательно, чтобы устройство фильтрования содержало бы один фильтр низких частот или один пропускающий полосовой фильтр.

Желательно, чтобы пропускающий полосовой фильтр содержал первый фильтр низких частот (R3/C1) с первой граничной частотой и второй фильтр низких частот (R4/C2) со второй граничной частотой, а также операционный усилитель (А), и фильтр низких частот подключен к инвертируемому, а второй фильтр низких частот к неинвертируемому входу операционного усилителя (А).

Желательно, чтобы устройство для оценки отфильтрованного измерительного сигнала содержало микроконтроллер (IC).

Желательно, чтобы имелось индикаторное устройство (D) для определения степени загрязнения, которое могло бы управлять микроконтроллером (IC).

Желательно, чтобы имелось устройство (S2) для обратной установки показаний загрязнения, соединенное с микроконтроллером (IC).

Желательно, чтобы имелось устройство для регулировки порогового значения (R6) для измерительного сигнала.

Способ согласно изобретению основан на том, что потребление тока электроприводным режущим инструментом подвержено колебаниям, которые вызываются меняющейся нагрузкой на режущий инструмент при резании материала. Согласно изобретению эти обусловленные отдельными процессами резания колебания тока, потребляемого от приводного двигателя режущим инструментом, регистрируются, оцениваются и применяются в качестве параметра для определения количества срезаемого материала.

Так, например, в электрической бритве срезанные волосы собираются внутри режущей головки и с течением времени обязательно воздействуют на функционирование прибора, поэтому последний должен время от времени подвергаться процессу чистки. Согласно следующему выполнению изобретения после достижения определенного базового значения количества срезанного материала включается индикаторное приспособление, которое информирует пользователя бритвой о необходимости очистки.

Ниже изобретение поясняется с помощью примера выполнения электрической бритвы. Однако изобретение может применяться и для других режущих инструментов, в особенности таких, которые время от времени должны очищаться от остатков срезаемого материала.

Первая операция способа согласно изобретению состоит в том, чтобы определить колебания тока, потребляемого приводным двигателем электробритвы, т. е. создание соответствующего измерительного сигнала. Это осуществляется с помощью измерительного приемника (датчика), например, сопротивления, находящегося в контуре тока двигателя, на которое воздействуют колебания напряжения, пропорциональные колебаниям тока. Колебания тока могут определяться также индуктивными или другими конструктивными элементами.

Вторая операция способа согласно изобретению заключается в фильтровании измерительного сигнала. За счет этого отфильтровываются все зарегистрированные колебания, частота которых не лежит внутри определенного диапазона частот. Это может осуществляться, например, с помощью фильтра низких частот, который подавляет импульсы тока высокой частоты, создаваемого двигателем. Кроме того, подавляются колебания тока двигателя, имеющие низкую частоту, вызываемые, например, колеблющимся рабочим напряжением. Помимо этого предпочтительно учитываются только те колебания, амплитуда которых превышает заранее установленное пороговое значение. Таким образом, из измерительного сигнала получают импульсы, характерные только для процесса резания.

Третьей операцией способа согласно изобретению является оценка импульсов. Это осуществляется в обоих простейших случаях подсчетом количества или суммированием длины импульса. Точнее это определяется интегрированием импульсов.

Четвертая операция способа согласно изобретению заключается в сравнении числового значения суммированной длины или интегрированной площади импульса с базовым значением, которое соответствует определенному количеству срезанного материала. Затем показывается достижение или превышение базового значения. Это может осуществляться известным самим по себе способом путем оптического, акустического или иного показания.

В случае необходимости используется еще одна промежуточная операция, например, усиление измерительного сигнала и/или импульса.

Электрическая схема для осуществления способа согласно изобретению показана на чертеже. Эта электрическая схема в общем виде подходит для оценки колебаний тока и поэтому может применяться не только для режущих инструментов. Другие формы выполнения содержатся в описании.

Как показано на чертеже, электрическая схема согласно изобретению содержит измерительный приемник (датчик), схему фильтрования, схему обработки сведений и индикаторное приспособление.

Измерительный приемник состоит из измерительного сопротивления R1, включенного в контур тока двигателя постоянного тока М, включаемого/выключаемого выключателем S1, который питается током с помощью двухячейкового аккумулятора АС1, АС2. Измерительное сопротивление является частью делителя напряжения из трех сопротивлений R1, R2, R6, к которому подводится напряжение аккумулятора. Он служит также для питания током фильтровальной схемы, схемы обработки сведений и индикаторного приспособления. В других выполнениях в качестве источника тока служит батарея или блок питания.

Схема фильтра состоит из активного пропускающего полосового фильтра, который содержит первый фильтр низких частот R3/C1 с первой граничной частотой и второй фильтр низких частот R4/C2 со второй граничной частотой. Второй фильтр низких частот R4/C2 включен между точкой соединения измерительного сопротивления R1 с ближайшим сопротивлением R2 делителя напряжения и неинвертируемым входом операционного усилителя А, а первый фильтр низких частот R3/C1 между точкой соединения следующего сопротивления R2 с третьим сопротивлением RC делителя напряжения и инвертируемым входом операционного усилителя А. Выход операционного усилителя соединен со схемой обработки сведения 1С через сопротивление R5 с положительным полюсом аккумулятора.

Схема обработки сведений состоит из микроконтроллера IC, к которому подключено индикаторное приспособление D. Оно имеет несколько сегментов, которые могут управляться по отдельности для выдачи показаний степени загрязнения режущей головки и состояния зарядки аккумулятора от микроконтроллера IC. Состояние зарядки показывается в 20%-ные стадии в примере, показанном на чертеже. Естественно, показ загрязнения может также осуществляться с помощью светодиода, электроакустического преобразователя и т.п. Микроконтроллер IC соединен с устройством, с помощью которого числовое значение и тем самым показатель загрязнения можно снова вернуть на нуль. Это может быть, например, выключатель S2, который известным образом расположен на режущей головке таким образом, что при снятии режущей головки автоматически осуществляется обратная установка.

Первый фильтр низких частот R3/C1 служит для подавления сигналов помех, создаваемых, в частности, коммутатором двигателя М постоянного тока. Он имеет более высокую граничную частоту, чем второй фильтр низких частот R4/C2. Характеристика пропускающего полосового фильтра фильтрующей схемы получается за счет того, что один из фильтров низких частот подключен к инвертируемому входу, а другой - к неинвертируемому входу операционного усилителя А. Посредством сопротивления R6 делителя напряжения устанавливается пороговое значение амплитуды измерительного сигнала, благодаря чему фильтруются и оцениваются только сигналы с определенной наименьшей величиной.

В другом выполнении электрической схемы фильтр низких частот встроен в микроконтроллер.

Для подавления помех высокой частоты между входами операционного усилителя А может включаться конденсатор.

Формула изобретения

1. Способ определения количества материала, срезаемого электрическим режущим инструментом, при котором определяют колебания тока, потребляемого в процессе резания электроприводом режущего инструмента, отличающийся тем, что оценивают колебания тока для определения количества срезанного материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что колебания тока преобразуют в колебания напряжения.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что из зарегистрированных колебаний отфильтровывают все колебания, частота которых не лежит внутри определенного диапазона частот, благодаря чему оценивают только импульсы, характерные для процесса резания.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при оценке импульсов подсчитывают количество импульсов.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что при оценке импульсов суммируют длину импульсов.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что при оценке импульсов их интегрируют.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что оценивают только импульсы, амплитуда которых превосходит определенное пороговое значение.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что после достижения определенного порогового значения для количества срезаемого материала вводят в действие индикаторное устройство для информации пользователя о необходимости очистки.

9. Устройство для определения количества материала, срезаемого электроприводным режущим инструментом, отличающееся тем, что содержит электрическую схему оценки колебаний тока для определения количества срезанного материала, которая включает измерительный приемник, выполненный с возможностью создания измерительного сигнала для тока, использованного приводным механизмом, схему фильтрования измерительного сигнала и схему обработки для оценки отфильтрованного измерительного сигнала.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что измерительный приемник состоит из сопротивления (R1).

11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что схема фильтрования содержит один фильтр низких частот или один пропускающий полосовой фильтр.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что пропускающий полосовой фильтр содержит первый фильтр низких частот (R3/C1) с первой граничной частотой и второй фильтр низких частот (R4/C2) со второй граничной частотой, а также операционный усилитель (А), один из фильтров низких частот подключен к инвертируемому, а второй фильтр низких частот к неинвертируемому входу операционного усилителя (А).

13. Устройство по любому из пп.9-12, отличающееся тем, что схема обработки отфильтрованного измерительного сигнала содержит микроконтроллер (1С).

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что имеется индикаторное приспособление (D) для определения степени загрязнения, которое управляется микроконтроллером (1С).

15. Устройство по п.13 или 14, отличающееся тем, что содержит устройство (S2) для обратной установки показаний загрязнения, соединенное с микроконтроллером (1С).

16. Устройство по любому из пп.9-15, отличающееся тем, что содержит делитель напряжения с сопротивлением (R6) для установки порогового значения амплитуды измерительного сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1