JP4259447B2

JP4259447B2 - Massage machine

Info

Publication number: JP4259447B2
Application number: JP2004299805A
Authority: JP
Inventors: 大輔塚田; 元治武藤; 聡梶山; 誠之鈴木; 弘幹井上; 孝欣谷澤; 裕一西堀
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: JP2006110036A

Description

本発明は、施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させてさまざまな施療を行うマッサージ機に関する。 The present invention relates to a massage machine that performs various treatments by driving a treatment element so as to draw a three-dimensional trajectory.

もみ球と呼ばれる略球状の施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させるマッサージ機では、例えば独立して駆動される３つのモータを用い、施療子の椅子の背もたれに沿った上下動、椅子の幅方向の往復動（幅調節）及び椅子の背もたれに略直交する面での旋回動（前後動）を組み合わせて、指圧、もみ及び背筋伸ばしなどの施療を行っている。さらに、近年では、施療子の３次元動作（手技と呼ばれる）が複雑になり、それに伴って、モータを短時間のうちに低速回転と高速回転の間で切り換えたり、頻繁に正転と反転を切り換えたりする必要が生じている。 In a massage machine that drives a substantially spherical treatment element called a rice ball to draw a three-dimensional trajectory, for example, three motors that are driven independently are used to move up and down along the back of the chair of the treatment element, A combination of reciprocating motion (width adjustment) in the width direction of the chair and swiveling motion (back and forth motion) in a plane substantially perpendicular to the backrest of the chair is used to perform treatments such as shiatsu, fir tree, and back muscle stretching. Furthermore, in recent years, the three-dimensional operation (called a procedure) of the treatment element has become complicated, and accordingly, the motor is switched between a low speed rotation and a high speed rotation in a short time, and the normal rotation and the reverse rotation are frequently performed. There is a need to switch.

このようなマッサージ機の負荷は人体ということになるが、ユーザの体格や座り方などにより負荷が大きく変動する。さらに、施療中にユーザが体を動かしたりすると、それに伴って体重移動が起こるので、施療中における負荷変動も大きい。そのため、従来から、短時間のうちに回転速度や正転／反転の切り替えが可能であり、かつ高トルクのモータとして、ＤＣモータ、特にブラシ付きＤＣモータが広く用いられていた。一般的に、高トルクのブラシ付きＤＣモータは、その外形が大きく、かつ重量も重くなるという性質を有している。そのため、マッサージ機自体の小型軽量化は困難であった。また、小型のブラシ付きＤＣモータを用いたマッサージ機も存在するが、モータのトルクが小さく、十分な施療効果が得られにくいという問題がある。 The load of such a massage machine is a human body, but the load varies greatly depending on the user's physique and how to sit down. Furthermore, when the user moves his / her body during treatment, weight shift occurs accordingly, so the load fluctuation during treatment is large. Therefore, conventionally, DC motors, particularly brushed DC motors, have been widely used as high-torque motors capable of switching between rotational speed and forward / reverse in a short time. In general, a high-torque brushed DC motor has the property that its outer shape is large and its weight increases. Therefore, it is difficult to reduce the size and weight of the massage machine itself. There is also a massage machine using a small brushed DC motor, but there is a problem that the torque of the motor is small and it is difficult to obtain a sufficient treatment effect.

一方で、メンテナンス性、耐久性及び小型化の面から、ブラシレスＤＣモータの使用も検討されている。ブラシレスＤＣモータは、小型で高トルク（大出力）のモータを実現することができる反面、負荷変動の大きなマッサージ機に使用すると新たな問題が生じる。具体的には、３相４極の一般的なブラシレスモータの場合、コギングによるトルク変動が大きいので、１２０度通電矩形波駆動を行うと、モータの騒音が大きくなる。この騒音は施療子を介して人体に伝わるため、特に首筋や肩など頭部に近い部分に施療する場合に、ユーザに不快感を与えることになる。一方、低騒音、低振動を重視する場合、正弦波駆動を行うことも考えられるが、ブラシレスＤＣモータのロータの回転角度を高精度に検出しなければならず、エンコーダなどを必要とするため、コストダウン及び小型軽量化を妨げる要因となる。また、正弦波駆動でブラシレスＤＣモータの制御を行う場合、電気角で１８０度刻みに通電しなければならないが、上記のようにマッサージ機に使用した場合は負荷が一定でないため、正弦波駆動ではブラシレスＤＣモータを起動させることができないか又はスムーズに起動させることが困難である。特に、モータの正転と反転の切り替えがスムーズに行われない場合、施療子の動きが瞬間的に停止するが、ユーザは敏感に施療子が停止したことを認識する。さらに、施療子が所定の３次元的軌跡を描くように駆動する場合、３つのモータを同期させて駆動させなければならないが、負荷変動などによってモータの出力軸の回転速度（以下、単にモータの回転速度とする）が所定の速度から外れると、施療子が本来の軌跡と異なる軌跡を描くように駆動される。そのため、ユーザにとって気持ちのよいマッサージ効果が得られない可能性がある。 On the other hand, the use of a brushless DC motor is also being studied from the viewpoints of maintainability, durability, and miniaturization. The brushless DC motor can realize a small and high-torque (high output) motor, but has a new problem when used in a massage machine with a large load fluctuation. Specifically, in the case of a general three-phase, four-pole brushless motor, torque fluctuation due to cogging is large, and therefore, when 120-degree conduction rectangular wave driving is performed, motor noise increases. Since this noise is transmitted to the human body through the treatment element, it gives an unpleasant feeling to the user, particularly when treating a part close to the head such as the neck or shoulder. On the other hand, if importance is placed on low noise and low vibration, it is conceivable to perform sine wave drive, but the rotation angle of the brushless DC motor rotor must be detected with high accuracy, and an encoder or the like is required. This is a factor that hinders cost reduction and reduction in size and weight. In addition, when controlling a brushless DC motor with sine wave drive, it is necessary to energize the electrical angle in increments of 180 degrees. However, when used in a massage machine as described above, the load is not constant. The brushless DC motor cannot be started or is difficult to start smoothly. In particular, when the forward / reverse switching of the motor is not smoothly performed, the movement of the treatment element stops instantaneously, but the user recognizes that the treatment element has stopped sensitively. Furthermore, when the treatment element is driven so as to draw a predetermined three-dimensional trajectory, the three motors must be driven in synchronism with each other. When the rotation speed deviates from a predetermined speed, the treatment element is driven to draw a trajectory different from the original trajectory. Therefore, there is a possibility that a massage effect pleasant to the user cannot be obtained.

なお、特許文献１は、省エネルギー化を目的として、空気調和機の圧縮機を高効率で駆動するためのブラシレスＤＣモータの駆動方法について開示している。だたし、空気調和機は、マッサージ機に比べて負荷変動が非常に小さいため、上記のような問題は生じない。
特開２０００−３３３４６５号公報 Patent Document 1 discloses a driving method of a brushless DC motor for driving a compressor of an air conditioner with high efficiency for the purpose of energy saving. However, since the air conditioner has a very small load fluctuation as compared with the massage machine, the above problem does not occur.
JP 2000-333465 A

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、特に重負荷がかかる駆動軸を駆動するために小型高トルクのブラシレスＤＣモータを用いたマッサージ機において、エンコーダなどを用いることなく低コストで、かつモータの回転速度に応じて最適な駆動方法を選択してブラシレスＤＣモータを駆動することにより、モータの騒音による不快感を低減して、気持ちのよいマッサージ効果が得られるマッサージ機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in particular, in a massage machine using a small high-torque brushless DC motor for driving a heavy load driving shaft, without using an encoder or the like. A massage machine that reduces the discomfort caused by the noise of the motor and provides a pleasant massage effect by driving the brushless DC motor by selecting an optimal driving method according to the rotational speed of the motor at low cost The purpose is to provide.

上記目的を達成するために請求項１の発明はマッサージ機であって、椅子と、前記椅子の背もたれに設けられたガイドレールに沿ってそれ自体が上下動する駆動ユニットと、前記駆動ユニットを前記ガイドレールに沿って上下動させる第１モータと、前記駆動ユニットに設けられ、前記椅子の幅方向に沿って互いに逆方向に往復駆動される一対の施療子ベースと、前記一対の施療子ベースを互いに逆方向に往復駆動させる第２モータと、前記一対の施療子ベースにそれぞれ保持され、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交する面内で駆動される施療子と、前記施療子を、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交するように駆動させる第３モータと、前記第１モータ、第２モータ及び第３モータをそれぞれ独立して駆動する制御回路を備え、前記第１モータ、第２モータ及び第３モータの少なくとも１つはブラシレスＤＣモータであり、前記制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に略正弦波形の電流が流れるように通電する正弦波駆動方式を選択することを特徴とする。 An invention is a massage machine of claim 1 in order to achieve the above object, the a chair, and a drive unit itself moves up and down along a guide rail provided on the backrest of the chair, the drive unit A first motor that moves up and down along the guide rail, a pair of treatment element bases that are provided in the drive unit and are driven to reciprocate in opposite directions along the width direction of the chair, and the pair of treatment element bases A second motor that is reciprocally driven in opposite directions, a treatment element that is held by the pair of treatment element bases, and whose main component of operation is driven in a plane substantially orthogonal to the back of the chair; A third motor that drives the treatment element so that the main component of its operation is substantially orthogonal to the back of the chair, and the first motor, the second motor, and the third motor are independent of each other. And at least one of the first motor, the second motor, and the third motor is a brushless DC motor, and the control circuit detects a rotational speed of the brushless DC motor. And an energization method switching unit that selects and switches at least one of the energization methods of the brushless DC motor according to the rotation speed detected by the rotation speed detection unit. The energization method switching means employs a 120-degree energization rectangular wave drive system that energizes the motor windings with a 120-degree rectangular wave voltage from the start of the brushless DC motor until the rotational speed reaches a predetermined speed. After the rotation speed of the brushless DC motor reaches a predetermined speed, a substantially sinusoidal waveform is formed on the winding of the brushless DC motor. And selects a sine wave drive method of energizing the current to flow.

請求項２の発明は、マッサージ機であって、椅子と、前記椅子の背もたれに設けられたガイドレールに沿ってそれ自体が上下動する駆動ユニットと、前記駆動ユニットを前記ガイドレールに沿って上下動させる第１モータと、前記駆動ユニットに設けられ、前記椅子の幅方向に沿って互いに逆方向に往復駆動される一対の施療子ベースと、前記一対の施療子ベースを互いに逆方向に往復駆動させる第２モータと、前記一対の施療子ベースにそれぞれ保持され、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交する面内で駆動される施療子と、前記施療子を、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交するように駆動させる第３モータと、前記第１モータ、第２モータ及び第３モータをそれぞれ独立して駆動する制御回路を備え、前記第１モータ、第２モータ及び第３モータの少なくとも１つはブラシレスＤＣモータであり、前記制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に１２０度以上の矩形波電圧を通電する矩形波駆動方式を選択することを特徴とする。 Invention of Claim 2 is a massage machine, Comprising: The drive unit which moves up and down itself along the guide rail provided in the backrest of the said chair, The said drive unit is moved up and down along the said guide rail. A first motor to be moved; a pair of treatment element bases which are provided in the drive unit and are reciprocally driven in opposite directions along the width direction of the chair; and the pair of treatment element bases are reciprocated in opposite directions. A second motor to be operated, a treatment element that is held by the pair of treatment element bases, and whose main component of operation is driven in a plane substantially orthogonal to the backrest of the chair, and the operation element. And a control circuit for independently driving each of the first motor, the second motor, and the third motor. In addition, at least one of the first motor, the second motor, and the third motor is a brushless DC motor, and the control circuit detects a rotational speed of the brushless DC motor, and detects the rotational speed. An energization method switching means for selecting and switching at least one of the energization methods of the brushless DC motor according to the rotational speed detected by the means; Selects a 120-degree energizing rectangular wave drive system in which a 120-degree rectangular wave voltage is applied to the windings of the motor from the start of the brushless DC motor until the rotational speed reaches a predetermined speed, and the brushless DC motor is selected. After the rotation speed of the motor reaches a predetermined speed, a rectangular wave voltage of 120 degrees or more is applied to the winding of the brushless DC motor. And selects the rectangular wave drive system.

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のマッサージ機において、前記１２０度通電矩形波駆動時において、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に印加されるパルス幅変調されたパルス電圧のパルス幅を、所定時間を経過するごとに増大させていくことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the massage machine according to the first or second aspect, the pulse width of the pulse width modulated pulse voltage applied to the winding of the brushless DC motor at the time of the 120-degree conduction rectangular wave drive. Is increased every time a predetermined time elapses .

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載のマッサージ機において、前記回転速度検出手段により検出された現在の回転速度と目標回転速度の差が一定以上である場合に、前記通電方式切り換え手段は、通電方式を１２０度通電矩形波駆動方式に切り換えて、前記ブラシレスＤＣモータを駆動することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the massage machine according to the first or second aspect, the energization method switching is performed when a difference between the current rotational speed detected by the rotational speed detecting means and the target rotational speed is equal to or greater than a predetermined value. The means switches the energization method to a 120-degree energization rectangular wave drive method to drive the brushless DC motor .

請求項５の発明は、施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させて施療を行うマッサージ機であって、前記施療子を駆動させるモータのうち、前記施療子が前記３次元的な軌跡を１回描く間に少なくとも１回正転と反転が切り換えられるモータとしてブラシレスＤＣモータを使用し、前記ブラシレスＤＣモータを駆動する制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に略正弦波形の電流が流れるように通電する正弦波駆動方式を選択することを特徴とする。 The invention of claim 5 is a massage machine for performing treatment by driving a treatment element so as to draw a three-dimensional trajectory, and among the motors for driving the treatment element, the treatment element is the three-dimensional one. A brushless DC motor is used as a motor that can be switched between forward rotation and reverse rotation at least once during the drawing of a locus, and a control circuit that drives the brushless DC motor detects rotation speed of the brushless DC motor. And an energization method switching unit that selects and switches at least one energization method of at least two energization methods to the brushless DC motor according to the rotation speed detected by the rotation speed detection unit. The energization method switching means is 120 degrees from when the brushless DC motor is started until its rotational speed reaches a predetermined speed. After selecting a 120-degree energizing rectangular wave driving method for energizing the motor winding with the waveform voltage, and the rotational speed of the brushless DC motor reaches a predetermined speed, a substantially sinusoidal waveform is applied to the brushless DC motor winding. The sine wave driving method is selected in which current is applied so that the current flows .

請求項６の発明は、施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させて施療を行うマッサージ機であって、前記施療子を駆動させるモータのうち、前記施療子が前記３次元的な軌跡を１回描く間に少なくとも１回正転と反転が切り換えられるモータとしてブラシレスＤＣモータを使用し、前記ブラシレスＤＣモータを駆動する制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に１２０度以上の矩形波電圧を通電する矩形波駆動方式を選択することを特徴とする。 The invention of claim 6 is a massage machine for performing treatment by driving a treatment element so as to draw a three-dimensional trajectory, and among the motors for driving the treatment element, the treatment element is the three-dimensional one. A brushless DC motor is used as a motor that can be switched between forward rotation and reverse rotation at least once during the drawing of a locus, and a control circuit that drives the brushless DC motor detects rotation speed of the brushless DC motor. And an energization method switching unit that selects and switches at least one energization method of at least two energization methods to the brushless DC motor according to the rotation speed detected by the rotation speed detection unit. wherein the energization mode switching means, wherein the brushless DC motor from startup to its rotational speed reaches a predetermined speed, the 120 ° After selecting a 120-degree conduction rectangular wave drive method for energizing the winding of the motor with the waveform voltage, and the rotational speed of the brushless DC motor reaches a predetermined speed, the winding of the brushless DC motor is 120 degrees or more. The rectangular wave driving method for energizing the rectangular wave voltage is selected .

請求項１の発明によれば、第１モータ、第２モータ及び第３モータをそれぞれ独立して駆動することにより、施療子が３次元的な任意の軌跡を描くように駆動することができる。そして、第１モータ、第２モータ及び第３モータの少なくとも１つ、好ましくは負荷変動の大きい駆動軸を駆動するモータとしてブラシレスＤＣモータを使用しているので、モータの小型軽量化と大出力化を同時に達成することができる。さらに、制御回路では、回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、通電方式切り換え手段によりブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換えられるので、ブラシレスＤＣモータにかかる負荷に応じて、最適な駆動方法でブラシレスＤＣモータが駆動されるため、モータの騒音による不快感を低減して、気持ちのよいマッサージ効果が得られる。特に、エンコーダなどを用いることなく、ブラシレスＤＣモータに標準的に備えられているホールＩＣを用いてモータの回転相度を検出することも可能であるため、低コストで低騒音のマッサージ機を実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, the first motor, the second motor, and the third motor are independently driven, so that the treatment element can be driven to draw a three-dimensional arbitrary locus. Since a brushless DC motor is used as a motor for driving at least one of the first motor, the second motor, and the third motor, preferably a drive shaft having a large load fluctuation, the motor is reduced in size and weight and the output is increased. Can be achieved at the same time. Further, in the control circuit, according to the rotational speed detected by the rotational speed detecting means, the energization method switching means selects one of at least two energization methods as the energization method for the brushless DC motor. Since the switching is performed, the brushless DC motor is driven by an optimum driving method in accordance with the load applied to the brushless DC motor, so that unpleasant feeling due to the noise of the motor is reduced and a pleasant massage effect is obtained. In particular, it is possible to detect the rotational phase of the motor using the Hall IC that is standard on brushless DC motors without using an encoder, etc., realizing a low-cost and low-noise massage machine. can do.

また、ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、所定の速度に達した後は、ブラシレスＤＣモータの巻線に略正弦波形の電流が流れるように通電する正弦波駆動方式を選択するので、比較的騒音の大きい１２０度通電矩形波駆動方式でブラシレスＤＣモータが駆動される時間を短くすることができる。また、ブラシレスＤＣモータの起動直後は正弦波駆動方式による駆動を行わないので、エンコーダが不要となり、低コストで低騒音のマッサージ機を実現することができる。 Also , from the start of the brushless DC motor until the rotation speed reaches a predetermined speed, a 120-degree energizing rectangular wave drive system in which a 120-degree rectangular wave voltage is energized to the motor winding is selected and the predetermined speed is set. After that, since the sine wave drive method is selected so that a substantially sinusoidal current flows through the winding of the brushless DC motor, the brushless DC motor is driven by a 120-degree conduction rectangular wave drive method with relatively high noise. Can be shortened. Further, since the driving by the sine wave driving method is not performed immediately after the brushless DC motor is started, an encoder is unnecessary, and a low-cost and low-noise massage machine can be realized.

請求項２の発明によれば、ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、所定の速度に達した後は、ブラシレスＤＣモータの巻線に１２０度以上（例えば、１３０度や１５０度など）の矩形波電圧をモータの巻線に通電するので、正弦波駆動方式には劣るものの、トルク変動の幅を低減することができる。一方、正弦波駆動を行う場合に比べて制御プログラムが簡単になるため、制御回路の構成部品として演算処理速度の遅い安価なマイクロコンピュータを使用することも可能であり、さらに低コスト化が可能である。 According to the second aspect of the present invention, the 120-degree energizing rectangular wave driving method is used in which the 120-degree rectangular wave voltage is energized to the motor winding until the rotation speed reaches a predetermined speed after the brushless DC motor is started. After selecting and reaching a predetermined speed, a rectangular wave voltage of 120 degrees or more (for example, 130 degrees or 150 degrees) is applied to the windings of the brushless DC motor. However, the width of torque fluctuation can be reduced. On the other hand, since the control program is simpler than when sine wave drive is used, it is possible to use an inexpensive microcomputer with a low arithmetic processing speed as a component of the control circuit, which can further reduce the cost. is there.

請求項３の発明によれば、１２０度通電矩形波駆動時において、ブラシレスＤＣモータの巻線に印加されるパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス電圧のパルス幅を、所定時間を経過するごとに拡大させていくので、ブラシレスＤＣモータの起動直後に、モータの回転数が時間の経過と共に上昇するので、短時間で所定の回転速度に到達させることができる。その結果、比較的モータの騒音が大きい１２０度通電矩形波駆動方式による駆動時間を短縮することができ、さらに低騒音化をはかることができる。なお、パルス幅の拡大は、線形（１次関数）的であってもよいし、非線形（例えば２次関数）的であってもよい。 According to the third aspect of the present invention, the pulse width of the pulse voltage subjected to pulse width modulation (PWM) applied to the winding of the brushless DC motor at the time of 120-degree energization rectangular wave driving is changed every time a predetermined time elapses. Since the motor speed is increased, immediately after the brushless DC motor is started up, the number of rotations of the motor increases with time, so that the predetermined rotational speed can be reached in a short time. As a result, it is possible to reduce the driving time by the 120-degree energization rectangular wave driving method in which the motor noise is relatively high, and to further reduce the noise. The pulse width may be linear (linear function) or non-linear (eg, quadratic function).

請求項４の発明によれば、回転速度検出手段により検出された現在の回転速度と目標回転速度の差が一定以上である場合、通電方式を１２０度通電矩形波駆動方式に切り換えてブラシレスＤＣモータを駆動するので、比較的短時間のうちに現在の回転速度を目標回転速度に一致させることができる。その結果、例えば正弦波駆動時における急激な速度変化による脱調（モータの回転子の状態と電機子に通電するタイミングがずれること）を防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the difference between the current rotational speed detected by the rotational speed detecting means and the target rotational speed is greater than or equal to a certain value, the energization method is switched to the 120-degree energization rectangular wave drive method, and the brushless DC motor. Is driven, the current rotational speed can be matched with the target rotational speed in a relatively short time. As a result, for example, it is possible to prevent a step-out due to a rapid change in speed during sine wave drive (the state of the rotor of the motor deviates from the timing of energizing the armature).

請求項５又は６の発明によれば、施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させて施療を行うマッサージ機であって、施療子を駆動させるモータのうち、施療子が前記３次元的な軌跡を１回描く間に少なくとも１回正転と反転が切り換えられるモータとしてブラシレスＤＣモータを使用し、ブラシレスＤＣモータを駆動する制御回路は、ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し、検出された回転速度に応じて、ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換えるので、マッサージ機の構成にかかわらず、上記請求項１又は２の場合と同様の効果が得られる。 According to invention of Claim 5 or 6, it is a massage machine which performs treatment by driving the treatment element so as to draw a three-dimensional trajectory, and the treatment element is the three-dimensional among motors for driving the treatment element. A brushless DC motor is used as a motor that can switch between normal rotation and reverse rotation at least once during the drawing of a typical trajectory, and the control circuit that drives the brushless DC motor detects the rotational speed of the brushless DC motor and detects it. depending on the rotational speed, so switched by selecting one from among at least two energization method the energization method to the brushless DC motor, regardless of the configuration of the massager of the preceding claims 1 or 2 The same effect as the case can be obtained.

本発明の一実施の形態に係るマッサージ機について説明する。本実施の形態に係るマッサージ機の背もたれの後側から見た構成を図１に示す、また、マッサージ機の駆動ユニットの構成を図２に示す。 A massage machine according to an embodiment of the present invention will be described. The structure seen from the back side of the backrest of the massage machine which concerns on this Embodiment is shown in FIG. 1, and the structure of the drive unit of a massage machine is shown in FIG.

図１に示すように、本実施の形態に係るマッサージ機１は、椅子２０と、椅子２０の背もたれ２１に設けられたガイドレール２２に沿ってそれ自体が上下動する駆動ユニット３０と、肘掛け２３に設けられた操作スイッチ２４及び制御回路２５などを備えている。 As shown in FIG. 1, the massage machine 1 according to this embodiment includes a chair 20, a drive unit 30 that moves up and down along a guide rail 22 provided on a backrest 21 of the chair 20, and an armrest 23. Are provided with an operation switch 24, a control circuit 25, and the like.

駆動ユニット３０は、図示しない歯車機構を介して、第１駆動軸２６を回転駆動させる第１モータ１１を備えている。第１駆動軸２６には、ガイドレール２２のラック（図示せず）と噛み合うピニオン２７が固着されている。そのため、第１モータ１１の正転と逆転を切り換えることにより、駆動ユニット３０の全体がガイドレール２２に沿って上下動される。 The drive unit 30 includes a first motor 11 that rotates the first drive shaft 26 via a gear mechanism (not shown). A pinion 27 that meshes with a rack (not shown) of the guide rail 22 is fixed to the first drive shaft 26. Therefore, the entire drive unit 30 is moved up and down along the guide rail 22 by switching between normal rotation and reverse rotation of the first motor 11.

駆動ユニット３０には、椅子２０の幅方向に沿って互いに逆方向に往復駆動される一対の施療子ベース３Ａ、３Ｂが、略水平に設けられた第２駆動軸３１に支持されている。例えば、第２駆動軸３１の外周面で、かつ各施療子ベース３Ａ、３Ｂが往復駆動される範囲には、それぞれ逆方向のおねじが形成されており、各施療子ベース３Ａ、３Ｂには、第２駆動軸３１のおねじ螺合される互いに逆向きのめねじが形成されている。第２駆動軸３１は、ベルト３２及びプーリ３３などを介して第２モータ１２により回転駆動される。第２モータ１２の正転と逆転を切り換えることにより、一対の施療子ベース３Ａ、３Ｂは、互いに逆方向に往復駆動される。 In the drive unit 30, a pair of treatment element bases 3 </ b> A and 3 </ b> B that are reciprocally driven in opposite directions along the width direction of the chair 20 is supported by a second drive shaft 31 that is provided substantially horizontally. For example, in the range where the treatment element bases 3A and 3B are driven to reciprocate on the outer peripheral surface of the second drive shaft 31, male screws in opposite directions are formed, and each treatment element base 3A and 3B has The internal threads of the second drive shaft 31 opposite to each other are formed. The second drive shaft 31 is rotationally driven by the second motor 12 via a belt 32, a pulley 33, and the like. By switching between forward rotation and reverse rotation of the second motor 12, the pair of treatment element bases 3A and 3B are driven to reciprocate in opposite directions.

各施療子ベース３Ａ、３Ｂには、アーム５の先端に装着された施療子（もみ球）２が支持されている。各アーム５は、第２駆動軸３１を中心として旋回する１対の扇形歯車１４にリンクされており、各扇形歯車１４の旋回に連動して、椅子２０の背もたれ２１に対して略直交する面内で変位する。各扇形歯車１４は、略水平に設けられた第３駆動軸１５の両端近傍に固着された駆動力伝達用の歯車１６と螺合され、第３駆動軸１５の回転によって旋回される。第３モータ１３は、図示しない歯車機構を介して第３駆動軸１５に連結されており、第３モータの正転と逆転を切り換えることにより、扇形歯車１４が所定の範囲で往復旋回される。それに応じて、アーム５の先端に装着された施療子２が、その動作の主成分が椅子２０の背もたれ２１に対して略直交するように駆動される。なお、例えばアーム５が途中で曲がっている場合など、アーム５の形状又は構造によっては、施療子２は、必ずしも背もたれ２１に対して直交する面内のみで変位されるとは限らず、背もたれ２１に対して直交しない方向成分に変位することもあり得る。従って、上記のように、施療子２は、その動作の主成分が椅子２０の背もたれ２１に対して略直交する面内で駆動されていればよい。 On each of the treatment element bases 3A and 3B, a treatment element (rice ball) 2 attached to the tip of the arm 5 is supported. Each arm 5 is linked to a pair of sector gears 14 that rotate about the second drive shaft 31, and is a surface that is substantially orthogonal to the backrest 21 of the chair 20 in conjunction with the rotation of each sector gear 14. Displace within. Each sector gear 14 is engaged with a driving force transmission gear 16 fixed in the vicinity of both ends of the third drive shaft 15 provided substantially horizontally, and is turned by the rotation of the third drive shaft 15. The third motor 13 is connected to the third drive shaft 15 via a gear mechanism (not shown), and the sector gear 14 is reciprocated in a predetermined range by switching between forward rotation and reverse rotation of the third motor. In response to this, the treatment element 2 attached to the tip of the arm 5 is driven so that the main component of its operation is substantially orthogonal to the backrest 21 of the chair 20. Note that, for example, when the arm 5 is bent halfway, the treatment element 2 is not necessarily displaced only in a plane orthogonal to the backrest 21 depending on the shape or structure of the arm 5. There is also a possibility of displacement in a direction component that is not orthogonal to the direction. Accordingly, as described above, the treatment element 2 only needs to be driven in a plane in which the main component of the operation is substantially orthogonal to the backrest 21 of the chair 20.

第２駆動軸３１には、扇形歯車１４を介して、アーム５の変位、すなわち椅子２０の背もたれ２１に対して略直交する面における施療子２の位置を検出するための第１位置検出センサ１７が設けられている。また、施療子ベース３Ａ、３Ｂの背面近傍には、各施療子ベース３Ａ、３Ｂの位置を検出するための第２センサ１８が設けられている。さらに、駆動ユニット３０の側部近傍には、椅子２０の背もたれ２１に設けられたガイドレール２２に沿った駆動ユニット３０の上下位置を検出するための第３センサ１９が設けられている。 A first position detection sensor 17 for detecting the displacement of the arm 5, that is, the position of the treatment element 2 in a plane substantially orthogonal to the backrest 21 of the chair 20, is provided on the second drive shaft 31 via the sector gear 14. Is provided. A second sensor 18 for detecting the position of each of the treatment element bases 3A and 3B is provided in the vicinity of the back surface of the treatment element bases 3A and 3B. Further, a third sensor 19 for detecting the vertical position of the drive unit 30 along the guide rail 22 provided on the backrest 21 of the chair 20 is provided in the vicinity of the side portion of the drive unit 30.

制御回路２５は、第１モータ１１、第２モータ１２及び第３モータ１３をそれぞれ独立して駆動する。それによって、各施療子２は、それぞれ所定の３次元的な軌跡を描くように駆動される。第１センサ１７、第２センサ１８及び第３センサ１９の各出力は制御回路２５に入力されるので、制御回路は、各センサ１７〜１９からの出力をモニタしながら、予め定められた手技に対応する施療子２の３次元的な軌跡と、各センサ１７〜１９からの出力から演算された施療子２の現在の位置情報を比較する。そして、各施療子２ができるだけ、予め定められた手技に対応する軌跡に近い軌跡を描くように、各モータの回転速度や回転方向などを制御する。 The control circuit 25 drives the first motor 11, the second motor 12, and the third motor 13 independently. Thereby, each treatment element 2 is driven to draw a predetermined three-dimensional trajectory. Since the outputs of the first sensor 17, the second sensor 18, and the third sensor 19 are input to the control circuit 25, the control circuit performs a predetermined procedure while monitoring the outputs from the sensors 17 to 19. The three-dimensional trajectory of the corresponding treatment element 2 and the current position information of the treatment element 2 calculated from the outputs from the sensors 17 to 19 are compared. Then, the rotational speed and direction of each motor are controlled so that each treatment element 2 draws a locus as close as possible to the locus corresponding to the predetermined procedure.

ここで、本実施の形態では、第１モータ１１、第２モータ１２及び第３モータ１３として、小型で高トルクのブラシレスＤＣモータを使用している。制御回路２５は、ブラシレスＤＣモータをなるべく正弦波駆動方式で駆動するように制御する。 Here, in the present embodiment, as the first motor 11, the second motor 12 and the third motor 13, a small and high torque brushless DC motor is used. The control circuit 25 controls the brushless DC motor to be driven by a sine wave drive system as much as possible.

制御回路２５の基本的なブロック構成を図３に示す。交流入力電源２５１より供給される電圧は、整流ダイオード、アルミ電解コンデンサなどで構成された整流・平滑回路部２５２で電圧変動の少ない直流電圧に変換され、パワー回路部２５３に供給される。パワー回路部２５３は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴなどのフリーホィーリング用としての高周波ダイオードが逆並列に接続され、ブリッジ回路を構成している。制御回路部２５５は、マイクロコンピュータなどで構成されており、回転数検出回路部２５４で得られた情報を演算処理し、駆動信号を生成し、パワー回路部２５３にその駆動信号を伝達する。モータ１１、１２及び１３は、この伝達信号に基づき駆動される。制御回路部２５５は、全体を統括するマイクロコンピュータから目標回転速度データテーブルが指定され、所定の回転数毎にテーブル内の記載の回転速度を目標回転速度にすることで、各モータ１１、１２及び１３の速度変化をさせている。制御回路部２５５は、ブラシレスＤＣモータ（モータ１１、１２及び１３）の回転速度を検出する回転速度検出手段と、検出された回転速度に応じて、ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段として機能する。 A basic block configuration of the control circuit 25 is shown in FIG. The voltage supplied from the AC input power supply 251 is converted into a DC voltage with little voltage fluctuation by the rectification / smoothing circuit unit 252 configured by a rectifier diode, an aluminum electrolytic capacitor, and the like, and is supplied to the power circuit unit 253. In the power circuit unit 253, high-frequency diodes for freewheeling such as IGBTs and FETs are connected in antiparallel to form a bridge circuit. The control circuit unit 255 is configured by a microcomputer or the like, performs arithmetic processing on information obtained by the rotation speed detection circuit unit 254, generates a drive signal, and transmits the drive signal to the power circuit unit 253. The motors 11, 12 and 13 are driven based on this transmission signal. The control circuit unit 255 designates a target rotational speed data table from a microcomputer that controls the whole, and sets the rotational speed described in the table for each predetermined rotational speed to the target rotational speed, whereby each of the motors 11, 12 and 13 speed changes. The control circuit unit 255 has at least two rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the brushless DC motor (motors 11, 12, and 13) and at least two energization methods for the brushless DC motor according to the detected rotation speed. It functions as energization method switching means for selecting and switching any one of the energization methods.

各モータ１１、１２及び１３として３相４極のブラシレスＤＣモータを使用した場合のパワー回路部２５３の構成を図４に示す。上記回転速度検出回路部２５４として、各モータ１１、１２及び１３の内部に配置された３個のホールＩＣを使用し、ホールＩＣからの信号を制御回路部２５５内に取り込むことにより、電気角１２０度刻みにロータの位置を特定することができる。制御回路部２５５は、ホールＩＣからの信号をもとに、パワー回路部２５３の各スイッチング素子Ｕ−Ｈ、Ｕ−Ｌ、Ｖ−Ｈ、Ｖ−Ｌ、Ｗ−Ｈ及びＷ−Ｌを制御する信号を出力し、通電するタイミングを制御している。 FIG. 4 shows the configuration of the power circuit unit 253 when a three-phase four-pole brushless DC motor is used as each of the motors 11, 12, and 13. As the rotational speed detection circuit unit 254, three Hall ICs arranged in the motors 11, 12, and 13 are used, and signals from the Hall ICs are taken into the control circuit unit 255, whereby an electrical angle 120 is obtained. The position of the rotor can be specified in increments. The control circuit unit 255 controls each switching element UH, UL, VH, VL, WH, and WL of the power circuit unit 253 based on a signal from the Hall IC. A signal is output to control the timing of energization.

また、制御回路部２５５は、各モータ１１、１２及び１３の３つのホールＩＣからの各信号間の時間をカウントすることにより回転速度を演算により求めるプログラムと、目標回転速度と計測された回転速度を比較し、目標回転速度にする速度制御プログラムと、複数の通電方式を制御するプログラムと、演算により得られたモータの回転速度に応じて複数の通電方式の中から最適な通電方式を選択して通電方式を切り換えるプログラムを備えている。そのため、使用されるブラシレスＤＣモータの特性に最も適した駆動方式を随時選択して切り換えることにより、効率良くブラシレスＤＣモータを駆動させることができる。なお、本実施の形態では、マッサージ機のコスト低減を目的としているため、各ブラシレスＤＣモータの回転子のいちを高精度に検出するためのエンコーダは使用していない。しかしながら、高機能で高価なマッサージ機においては、エンコーダを使用してもよい。 In addition, the control circuit unit 255 calculates a rotation speed by counting the time between the signals from the three Hall ICs of the motors 11, 12, and 13, and calculates the target rotation speed and the measured rotation speed. And select the most suitable energization method from among the multiple energization methods according to the rotational speed of the motor obtained by the calculation and the speed control program that sets the target rotation speed. And a program for switching the energization method. Therefore, the brushless DC motor can be driven efficiently by selecting and switching the driving method most suitable for the characteristics of the brushless DC motor used at any time. In addition, in this Embodiment, since it aims at the cost reduction of a massage machine, the encoder for detecting one of the rotors of each brushless DC motor with high precision is not used. However, an encoder may be used in a highly functional and expensive massage machine.

本実施の形態では、複数の通電方式として、例えば各モータ１１、１２及び１３の巻線に流れる電流を略正弦波状にするために、各モータの各巻線に印加される電圧を制御する正弦波駆動と、各モータ１１、１２及び１３の巻線に矩形波状に電流を流す矩形波通電方式を備えている。それぞれの通電方式による各モータ１１、１２及び１３の巻線に印加される電圧波形を図５に示す。 In the present embodiment, as a plurality of energization methods, for example, a sine wave that controls the voltage applied to each winding of each motor in order to make the current flowing through the windings of each motor 11, 12, and 13 substantially sinusoidal. It has a rectangular wave energization system that drives and passes a current in a rectangular wave shape to the windings of the motors 11, 12, and 13. FIG. 5 shows voltage waveforms applied to the windings of the motors 11, 12, and 13 according to the respective energization methods.

正弦波駆動方式で通電する場合、騒音の原因となるモータのトルクリップルが低減されるので、モータの騒音が大幅に低減される。しかしながら、実際に正弦波駆動を行うためには、図５に示すように、電気角で１８０度刻みで通電しなければならないが、通電のタイミングをホールＩＣでは直接測定できない。そのため、制御回路部２５５では、演算により求めた回転速度から推測して通電開始タイミングを決定する。また、通電波形として、モータの巻線の各相に対して、モータの回転速度変化に応じた正弦波形の電圧を印加しなければならないが、モータの起動開始時にはモータの回転速度が０であり、かつモータの回転速度の変化が予測できないため、最適な正弦波形の電圧を印加することができない。そのため、正弦波駆動方式では、ブラシレスＤＣモータを起動できないか、あるいは、起動できたとしてもモータの回転が滑らかではない。負荷が一定の場合、予め実験によりモータの速度変化を測定しておき、それに応じて正弦波形の電圧を発生させれば、モータを滑らかに回転させることができる。しかしながら、マッサージ機の負荷は人体であるため、負荷の状態を予測することは不可能に近い。 In the case of energizing with the sine wave drive method, the torque ripple of the motor that causes noise is reduced, so that the noise of the motor is greatly reduced. However, in order to actually perform the sine wave drive, as shown in FIG. 5, it is necessary to energize the electrical angle in increments of 180 degrees, but the energization timing cannot be directly measured by the Hall IC. Therefore, the control circuit unit 255 determines the energization start timing by estimating from the rotation speed obtained by the calculation. In addition, a sine waveform voltage corresponding to the change in the motor rotation speed must be applied to each phase of the motor winding as the energization waveform, but the motor rotation speed is 0 at the start of motor start-up. In addition, since a change in the rotation speed of the motor cannot be predicted, it is not possible to apply an optimum sinusoidal voltage. Therefore, in the sine wave drive system, the brushless DC motor cannot be started or even if it can be started, the rotation of the motor is not smooth. When the load is constant, the motor speed can be smoothly rotated by measuring the speed change of the motor in advance by experiment and generating a sinusoidal waveform voltage accordingly. However, since the load of the massage machine is a human body, it is almost impossible to predict the load state.

そのため、本実施の形態では、モータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、ホールＩＣからの信号の立ち上がり又は立ち下がりで通電のタイミングを取り、電気角で１２０度の期間だけモータの巻線にパルス電圧を印加する。これによって、ブラシレスＤＣモータを確実に起動させることができる。そして、モータの回転速度が所定の速度に達した後は、正弦波駆動方式を選択し、モータの巻線に略正弦波形の電流が流れるように通電する。これによって、ブラシレスＤＣモータを低騒音で、かつ低振動に駆動することができる。通電方式を切り換えるタイミングとしてのモータの回転速度が到達すべき所定の速度は、任意に設定することができ、例えば、マイクロコンピュータの回転速度を検出するために用いられるカウンタがオーバーフローする値とすることができる。但し、ユーザに騒音による不快感を与えないためには、できるだけブラシレスＤＣモータを正弦波駆動方式で駆動することが好ましい。そのためには、１２０度通電矩形波駆動方式でブラシレスＤＣモータを駆動する時間を短くすることが好ましい。 Therefore, in this embodiment, from the start of the motor until the rotation speed reaches a predetermined speed, a 120-degree energization rectangular wave drive system that energizes the motor winding with a 120-degree rectangular wave voltage is selected, The timing of energization is taken at the rise or fall of the signal from the Hall IC, and a pulse voltage is applied to the motor winding for a period of 120 degrees in electrical angle. As a result, the brushless DC motor can be reliably started. Then, after the rotational speed of the motor reaches a predetermined speed, the sine wave drive method is selected, and current is passed so that a substantially sinusoidal current flows through the motor windings. As a result, the brushless DC motor can be driven with low noise and low vibration. The predetermined speed at which the rotational speed of the motor as the timing for switching the energization method should reach can be arbitrarily set, for example, a value that overflows the counter used to detect the rotational speed of the microcomputer Can do. However, it is preferable to drive the brushless DC motor by a sine wave drive system as much as possible in order not to give the user a discomfort due to noise. For this purpose, it is preferable to shorten the time for driving the brushless DC motor by the 120-degree energization rectangular wave driving method.

次に、本実施の形態の変形例について説明する。矩形波駆動方式において、モータの各相の巻線に通電する期間を、電気角での１２０度よりも長く（例えば１３０度や１５０度など）して、各層への通電時間に若干の重なりを与えることによっても、正弦波駆動方式ほどではないが、トルク変動幅を小さくすることができ、さらにモータの騒音を低減することができる。図６は、１２０度通電矩形波駆動方式の場合、１５０度通電矩形波駆動方式の場合及び正弦波駆動方式の場合の電圧波形を示す。なお、１５０度通電の場合、通電の開始と終了のタイミングは、ホールＩＣからの信号の立ち上がり又は立ち下がりとずれている。そのため、制御回路部２５５において、演算されたモータの回転速度から推測して、通電の開始と終了のタイミングを決定する。また、１２０度通電矩形波駆動の場合のトルク変動を図７（ａ）に示し、１５０度通電矩形波駆動の場合のトルク変動を図７（ｂ）に示す。図７（ａ）と図７（ｂ）を比較すると、例えばＵ相とＶ相の通電時間をオーバーラップさせることにより、モータ全体のトルク変動が小さくなることがわかる。 Next, a modification of the present embodiment will be described. In the rectangular wave drive method, the period for energizing the windings of each phase of the motor is longer than 120 degrees in electrical angle (for example, 130 degrees or 150 degrees), and the energization time to each layer is slightly overlapped. Even if it gives, although it is not as much as a sine wave drive system, a torque fluctuation range can be made small and also the noise of a motor can be reduced. FIG. 6 shows voltage waveforms in the case of the 120-degree conduction rectangular wave driving method, the case of the 150-degree conduction rectangular wave driving method, and the case of the sine wave driving method. In the case of 150-degree energization, the start and end timing of energization is shifted from the rise or fall of the signal from the Hall IC. Therefore, in the control circuit unit 255, the start and end timings of energization are determined by estimating from the calculated rotation speed of the motor. FIG. 7A shows the torque fluctuation in the case of 120-degree conduction rectangular wave driving, and FIG. 7B shows the torque fluctuation in the case of 150-degree conduction rectangular wave driving. Comparing FIG. 7A and FIG. 7B, it can be seen that, for example, the torque fluctuation of the entire motor is reduced by overlapping the energization time of the U phase and the V phase.

このように、１２０度通電矩形波駆動と１５０度通電矩形波駆動とを切り換える場合、矩形波駆動のためのプロクラムにおいて、通電の期間を１２０度から１５０度などに切り換えるだけであるので、１２０度通電矩形波駆動と正弦波駆動とを切り換える場合に比べて制御プログラムが簡単になる、そのため、制御回路の構成部品として演算処理速度の遅い安価なマイクロコンピュータを使用することも可能であり、さらに低コスト化が可能である。 As described above, when switching between the 120-degree energization rectangular wave drive and the 150-degree energization rectangular wave drive, the energization period is simply switched from 120 degrees to 150 degrees in the rectangular wave drive program. Compared to switching between energized rectangular wave drive and sine wave drive, the control program is simpler. Therefore, it is possible to use an inexpensive microcomputer with a low arithmetic processing speed as a component of the control circuit. Cost can be reduced.

次に、本実施の形態の別の変形例について説明する。この変形例では、１２０度通電矩形波駆動時において、モータの巻線に印加されるパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス電圧のパルス幅を、所定時間を経過するごとに増大させている。図８（ａ）は、８ビット（２５６階調）の分解能を持つＰＷＭ方式において、モータの起動直後はモータの回転速度を測定又は演算することができないので、所定時間（例えば５ｍＳ）ごとに１階調ずつパルス幅を拡げて行き、徐々にモータの回転速度を増大させている。そして、所定の回転速度Ｖｃに到達した時点で、１２０度通電矩形波駆動から正弦波駆動に切り換えている。これにより、ユーザはモータ起動時の衝撃を感じることなく、滑らかなマッサージを受けることができる。図８（ｂ）は、パルス幅を非線形、例えば２次関数的に拡大させた例を示している。後者の場合、特にモータの回転速度の増加が破砕ので、短時間に所定の回転速度Ｖｃに到達させることができる。その結果、１２０度通電矩形波駆動による時間を短縮することができ、より低騒音化することが可能になると共に、手技の１周期を短くすることができる。 Next, another modification of the present embodiment will be described. In this modification, the pulse width of the pulse voltage subjected to pulse width modulation (PWM) applied to the winding of the motor is increased every time a predetermined time elapses during the 120-degree conduction rectangular wave drive. FIG. 8A shows a PWM method having a resolution of 8 bits (256 gradations). Since the rotation speed of the motor cannot be measured or calculated immediately after the start of the motor, it is 1 every predetermined time (for example, 5 mS). The pulse width is gradually increased for each gradation, and the rotational speed of the motor is gradually increased. When the predetermined rotational speed Vc is reached, the 120-degree conduction rectangular wave drive is switched to the sine wave drive. Thereby, the user can receive a smooth massage without feeling an impact at the time of starting the motor. FIG. 8B shows an example in which the pulse width is increased nonlinearly, for example, in a quadratic function. In the latter case, the increase in the rotational speed of the motor is particularly crushed, so that the predetermined rotational speed Vc can be reached in a short time. As a result, it is possible to reduce the time required for 120-degree energization rectangular wave driving, to further reduce noise, and to shorten one cycle of the procedure.

次に、本実施の形態のさらに別の変形例について説明する。図９（ａ）は、輪状揉捏動作と呼ばれる手技を行う際の施療子２の動きを表したものである。また、図９（ｂ）は、そのときの第１モータ（上下駆動軸モータ）１１と第２モータ（幅駆動軸モータ）１２の時間による回転数の変化を表す。施療子２は直径２ｃｍ程度の円形の軌跡を描くように駆動され、その１周期は２秒程度である。駆動ユニット３０を上下方向に移動させる第１モータ１１は、片道１秒ほどの間に停止、起動、最高速（例えば１５００ｒｐｍ）への加速、停止の動作を行う必要がある。このような場合に、正弦波駆動を行うと、急激な速度変化による脱調（モータの回転子の状態と電機子に通電するタイミングがずれること）を起こす可能性が高い。そのため、この変形例では、検出された現在の回転速度と目標回転速度の差が一定以上である場合に、通電方式を正弦波駆動方式から１２０度通電矩形波駆動方式に切り換える。それにより、モータを目標回転数で回転させることが可能になると共に、脱調によるモータの巻線への過電流を防止することができる。なお、モータを１５０度通電矩形波駆動方式で駆動する場合にも、モータの回転速度が急激に変化するときには、同様の現象が生じする。従って、その場合にも通電方式を１５０度通電矩形波駆動方式から１２０度通電矩形波駆動方式に切り換えることが好ましい。 Next, still another modification of the present embodiment will be described. FIG. 9A shows the movement of the treatment element 2 when performing a procedure called a ring-shaped scissor operation. FIG. 9B shows changes in the number of rotations with time of the first motor (vertical drive shaft motor) 11 and the second motor (width drive shaft motor) 12 at that time. The treatment element 2 is driven to draw a circular trajectory having a diameter of about 2 cm, and one period is about 2 seconds. The first motor 11 that moves the drive unit 30 in the vertical direction needs to stop, start, accelerate to the highest speed (for example, 1500 rpm), and stop in about 1 second on one way. In such a case, when sinusoidal driving is performed, there is a high possibility of causing a step-out due to a rapid change in speed (the state of the rotor of the motor deviates from the timing of energizing the armature). For this reason, in this modification, when the difference between the detected current rotational speed and the target rotational speed is greater than or equal to a certain value, the energization method is switched from the sine wave drive method to the 120-degree energization rectangular wave drive method. Thereby, the motor can be rotated at the target rotational speed, and an overcurrent to the winding of the motor due to the step-out can be prevented. Even when the motor is driven by the 150-degree conduction rectangular wave driving method, the same phenomenon occurs when the rotational speed of the motor changes abruptly. Therefore, in this case as well, it is preferable to switch the energization method from the 150-degree energization rectangular wave drive method to the 120-degree energization rectangular wave drive method.

なお、上記実施の形態では、３つのモータの全てにブラシレスＤＣモータを使用した例を示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、手技に寄与しない駆動軸を駆動するためのモータとして、ブラシ付きＤＣモータなどを使用してもよい。 In the above embodiment, an example in which a brushless DC motor is used for all three motors has been shown. However, the present invention is not limited to this, and is for driving a drive shaft that does not contribute to a procedure. A DC motor with a brush may be used as the motor.

さらに、本発明は、上記実施の形態のような独立して駆動される３つのモータを使用したマッサージ機に限定されるものではなく、施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させて施療を行うマッサージ機全般に適用することが可能である。そして、施療子を駆動させるモータのうち、施療子が３次元的な軌跡を１回描く間に少なくとも１回正転と反転が切り換えられるモータとしてブラシレスＤＣモータを使用し、ブラシレスＤＣモータを駆動する制御回路は、ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出するし検出された回転速度に応じて、ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える機能を有していれば、マッサージ機の構成にかかわらず、上記と同様の効果が得られる。 Further, the present invention is not limited to the massage machine using the three motors that are independently driven as in the above embodiment, and the treatment element is driven to draw a three-dimensional trajectory. It can be applied to general massage machines for treatment. Of the motors that drive the treatment element, a brushless DC motor is used as a motor that can switch between normal rotation and reverse at least once while the treatment element draws a three-dimensional trajectory once, and drives the brushless DC motor. The control circuit detects a rotational speed of the brushless DC motor, and selects and switches any one of at least two energization systems to the energization system to the brushless DC motor according to the detected rotational speed. If it has, the effect similar to the above is acquired irrespective of the structure of a massage machine.

本発明の一実施の形態に係るマッサージ機の背もたれの後側から見た構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure seen from the back side of the backrest of the massage machine which concerns on one embodiment of this invention. 上記マッサージ機における駆動ユニットの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the drive unit in the said massage machine. 上記マッサージ機における制御回路の基本的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the basic composition of the control circuit in the said massage machine. ３相４極のブラシレスＤＣモータを使用した場合のパワー回路部の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the power circuit part at the time of using a 3 phase 4 pole brushless DC motor. １２０度矩形波駆動の場合及び正弦波駆動の場合のモータの巻線に印加される電圧の波形を示す波形図。The wave form diagram which shows the waveform of the voltage applied to the winding of the motor in the case of 120 degree | times rectangular wave drive, and the case of a sine wave drive. ２０度矩形波駆動の場合、１５０度通電矩形波駆動の場合及び正弦波駆動の場合のモータの巻線に印加される電圧の波形を示す波形図。The wave form diagram which shows the waveform of the voltage applied to the coil | winding of a motor in the case of a 150 degree energization rectangular wave drive in the case of 20 degree | times rectangular wave drive, and the case of a sine wave drive. （ａ）は１２０度通電矩形波駆動の場合のトルク変動を示す波形図、（ｂ）は１５０度通電矩形波駆動の場合のトルク変動を示す波形図。(A) is a waveform diagram showing torque fluctuation in the case of 120-degree conduction rectangular wave drive, and (b) is a waveform diagram showing torque fluctuation in the case of 150-degree conduction rectangular wave drive. （ａ）はＰＷＭされたパルス幅を所定時間ごとに１階調ずつパルス幅を拡げて行った場合のモータの巻線に流れる電流を示す波形図、（ｂ）はパルス幅を非線形に拡大させた場合の電流波形図。(A) is a waveform diagram showing the current flowing in the motor winding when the PWM pulse width is increased by one gradation every predetermined time, and (b) is a non-linear expansion of the pulse width. FIG. （ａ）は輪状揉捏動作と呼ばれる手技を行う際の施療子の動きを表した図、（ｂ）はそのときの上下駆動軸モータと幅駆動軸モータの時間による回転数の変化を表す波形図。(A) is a diagram showing the movement of the treatment element when performing a procedure called ring-shaped scissors movement, (b) is a waveform showing the change in the number of rotations with time of the vertical drive shaft motor and the width drive shaft motor at that time Figure.

符号の説明Explanation of symbols

１マッサージ機
２施療子（もみ球）
３Ａ、３Ｂ施療子ベース
５アーム
１１第１モータ
１２第２モータ
１３第３モータ
２０椅子
２１背もたれ
２２ガイドレール
２５制御回路
２５１交流入力電源
２５２整流・平滑回路部
２５３パワー回路部
２５４回転速度検出回路部
２５５制御回路部（回転速度演算手段、速度制御手段、電圧制御手段） 1 Massage machine 2 Treatment child (rice ball)
3A, 3B treatment element base 5 arm 11 first motor 12 second motor 13 third motor 20 chair 21 backrest 22 guide rail 25 control circuit 251 AC input power supply 252 rectification / smoothing circuit unit 253 power circuit unit 254 rotation speed detection circuit unit 255 Control circuit (rotational speed calculation means, speed control means, voltage control means)

Claims

椅子と、
前記椅子の背もたれに設けられたガイドレールに沿ってそれ自体が上下動する駆動ユニットと、
前記駆動ユニットを前記ガイドレールに沿って上下動させる第１モータと、
前記駆動ユニットに設けられ、前記椅子の幅方向に沿って互いに逆方向に往復駆動される一対の施療子ベースと、
前記一対の施療子ベースを互いに逆方向に往復駆動させる第２モータと、
前記一対の施療子ベースにそれぞれ保持され、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交する面内で駆動される施療子と、
前記施療子を、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交するように駆動させる第３モータと、
前記第１モータ、第２モータ及び第３モータをそれぞれ独立して駆動する制御回路を備え、
前記第１モータ、第２モータ及び第３モータの少なくとも１つはブラシレスＤＣモータであり、
前記制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、
前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に略正弦波形の電流が流れるように通電する正弦波駆動方式を選択することを特徴とするマッサージ機。 A chair,
A drive unit that moves up and down along a guide rail provided on the back of the chair;
A first motor that moves the drive unit up and down along the guide rail;
A pair of treatment element bases provided in the drive unit and driven to reciprocate in opposite directions along the width direction of the chair;
A second motor that reciprocally drives the pair of treatment element bases in opposite directions;
A treatment element that is respectively held by the pair of treatment element bases and whose main component of operation is driven in a plane substantially orthogonal to the back of the chair;
A third motor for driving the treatment element such that the main component of its operation is substantially orthogonal to the back of the chair;
A control circuit for independently driving the first motor, the second motor, and the third motor;
At least one of the first motor, the second motor, and the third motor is a brushless DC motor;
The control circuit includes a rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the brushless DC motor, and at least two energization modes for the brushless DC motor according to the rotation speed detected by the rotation speed detection means. With energization method switching means for selecting and switching one of the methods ,
The energization method switching means selects a 120-degree energization rectangular wave drive method in which a 120-degree rectangular wave voltage is energized to the motor winding from when the brushless DC motor starts up until the rotation speed reaches a predetermined speed. Then, after the rotational speed of the brushless DC motor reaches a predetermined speed, a sine wave drive system is selected in which current is supplied so that a substantially sinusoidal current flows through the winding of the brushless DC motor. Massage machine.

椅子と、
前記椅子の背もたれに設けられたガイドレールに沿ってそれ自体が上下動する駆動ユニットと、
前記駆動ユニットを前記ガイドレールに沿って上下動させる第１モータと、
前記駆動ユニットに設けられ、前記椅子の幅方向に沿って互いに逆方向に往復駆動される一対の施療子ベースと、
前記一対の施療子ベースを互いに逆方向に往復駆動させる第２モータと、
前記一対の施療子ベースにそれぞれ保持され、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交する面内で駆動される施療子と、
前記施療子を、その動作の主成分が前記椅子の背もたれに対して略直交するように駆動させる第３モータと、
前記第１モータ、第２モータ及び第３モータをそれぞれ独立して駆動する制御回路を備え、
前記第１モータ、第２モータ及び第３モータの少なくとも１つはブラシレスＤＣモータであり、
前記制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、
前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に１２０度以上の矩形波電圧を通電する矩形波駆動方式を選択することを特徴とするマッサージ機。 A chair,
A drive unit that moves up and down along a guide rail provided on the back of the chair;
A first motor that moves the drive unit up and down along the guide rail;
A pair of treatment element bases provided in the drive unit and driven to reciprocate in opposite directions along the width direction of the chair;
A second motor that reciprocally drives the pair of treatment element bases in opposite directions;
A treatment element that is respectively held by the pair of treatment element bases, and whose main component of operation is driven in a plane substantially orthogonal to the back of the chair;
A third motor for driving the treatment element such that the main component of its operation is substantially orthogonal to the back of the chair;
A control circuit for independently driving the first motor, the second motor, and the third motor;
At least one of the first motor, the second motor, and the third motor is a brushless DC motor;
The control circuit includes a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the brushless DC motor, and at least two energization modes for the brushless DC motor according to the rotation speed detected by the rotation speed detection unit. With energization method switching means for selecting and switching one of the methods,
The energization method switching means selects a 120-degree energization rectangular wave drive system that energizes the motor winding with a 120-degree rectangular wave voltage from when the brushless DC motor starts up until its rotational speed reaches a predetermined speed. Then, after the rotational speed of the brushless DC motor reaches a predetermined speed, a rectangular wave driving system is selected in which a rectangular wave voltage of 120 degrees or more is applied to the winding of the brushless DC motor. Machine.

前記１２０度通電矩形波駆動時において、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に印加されるパルス幅変調されたパルス電圧のパルス幅を、所定時間を経過するごとに増大させていくことを特徴とする請求項１又は２に記載のマッサージ機。 The pulse width of a pulse voltage subjected to pulse width modulation applied to the winding of the brushless DC motor during the 120-degree conduction rectangular wave drive is increased every time a predetermined time elapses. Item 3. A massage machine according to item 1 or 2 .

前記回転速度検出手段により検出された現在の回転速度と目標回転速度の差が一定以上である場合に、前記通電方式切り換え手段は、通電方式を１２０度通電矩形波駆動方式に切り換えて、前記ブラシレスＤＣモータを駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載のマッサージ機。 When the difference between the current rotational speed detected by the rotational speed detecting means and the target rotational speed is greater than or equal to a certain value, the energization method switching means switches the energization method to a 120-degree energization rectangular wave drive method, and the brushless The massage machine according to claim 1 or 2 , wherein a DC motor is driven.

施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させて施療を行うマッサージ機であって、
前記施療子を駆動させるモータのうち、前記施療子が前記３次元的な軌跡を１回描く間に少なくとも１回正転と反転が切り換えられるモータとしてブラシレスＤＣモータを使用し、
前記ブラシレスＤＣモータを駆動する制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、
前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に略正弦波形の電流が流れるように通電する正弦波駆動方式を選択することを特徴とするマッサージ機。 A massage machine that performs treatment by driving a treatment element to draw a three-dimensional trajectory,
Among the motors that drive the treatment element, a brushless DC motor is used as a motor that can switch between normal rotation and reverse at least once while the treatment element draws the three-dimensional locus once.
The control circuit for driving the brushless DC motor includes: a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the brushless DC motor; and a method of energizing the brushless DC motor according to the rotation speed detected by the rotation speed detection unit. Including an energization method switching means for selecting and switching any one of at least two energization methods ,
The energization method switching means selects a 120-degree energization rectangular wave drive system that energizes the motor winding with a 120-degree rectangular wave voltage from when the brushless DC motor starts up until its rotational speed reaches a predetermined speed. Then, after the rotational speed of the brushless DC motor reaches a predetermined speed, a sine wave driving method is selected in which current is supplied so that a substantially sinusoidal current flows through the winding of the brushless DC motor. Massage machine.

施療子を３次元的な軌跡を描くように駆動させて施療を行うマッサージ機であって、
前記施療子を駆動させるモータのうち、前記施療子が前記３次元的な軌跡を１回描く間に少なくとも１回正転と反転が切り換えられるモータとしてブラシレスＤＣモータを使用し、
前記ブラシレスＤＣモータを駆動する制御回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に応じて、前記ブラシレスＤＣモータへの通電方式を少なくとも２以上の通電方式の中からいずれか１つを選択して切り換える通電方式切り換え手段を備え、
前記通電方式切り換え手段は、前記ブラシレスＤＣモータの起動時からその回転速度が所定の速度に達するまでは、１２０度の矩形波電圧をモータの巻線に通電する１２０度通電矩形波駆動方式を選択し、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度が所定の速度に達した後は、前記ブラシレスＤＣモータの巻線に１２０度以上の矩形波電圧を通電する矩形波駆動方式を選択することを特徴とするマッサージ機。 A massage machine that performs treatment by driving a treatment element to draw a three-dimensional trajectory,
Among the motors that drive the treatment element, a brushless DC motor is used as a motor that can switch between normal rotation and reverse at least once while the treatment element draws the three-dimensional locus once.
The control circuit for driving the brushless DC motor includes: a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the brushless DC motor; and a method of energizing the brushless DC motor according to the rotation speed detected by the rotation speed detection unit. Including an energization method switching means for selecting and switching any one of at least two energization methods,
The energization method switching means selects a 120-degree energization rectangular wave drive system that energizes the motor winding with a 120-degree rectangular wave voltage from when the brushless DC motor starts up until its rotational speed reaches a predetermined speed. Then, after the rotational speed of the brushless DC motor reaches a predetermined speed, a rectangular wave driving system is selected in which a rectangular wave voltage of 120 degrees or more is applied to the winding of the brushless DC motor. Machine.