(57)【要約】  本発明の自動頭部ケア装置は、独立して回動駆動される第１回動駆動軸（２０９Ｌ）及び第２回動駆動軸（２１０Ｌ）と、第１回動駆動軸（２０９Ｌ）に一端が固定された第１リンク（１０５Ｌａ）と、第１リンク（１０５Ｌａ）の他端に一端が回動自在に接続された第２リンク（１０５Ｌｂ）と、第２回動駆動軸（２１０Ｌ）に一端が固定された第３リンク（１０５Ｌｃ）と、第３リンク（１０５Ｌｃ）の他端に一端が回動自在に接続された第４リンク（１０５Ｌｄ）と、第２リンク（１０５Ｌｂ）の他端と第４リンク（１０５Ｌｄ）の他端とを回動自在に接続する作用軸（２１１Ｌ）と、人の頭部をケアするための作用体（１１５Ｌ）であって、作用軸（２１１Ｌ）に回動自在に支持された作用体（１１５Ｌ）と、第１回動駆動軸（２０９Ｌ）及び第２回動駆動軸（２１０Ｌ）の回動駆動を制御する制御部（４００）とを備えている。
2013046646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の頭部を支持する頭部支持部を有する基台部と、  それぞれ独立して回動駆動される第１回動駆動軸及び第２回動駆動軸と、  前記第１回動駆動軸に一端が固定された第１リンクと、  前記第１リンクの他端に一端が回動自在に接続された第２リンクと、  前記第２回動駆動軸に一端が固定された第３リンクと、  前記第３リンクの他端に一端が回動自在に接続された第４リンクと、  前記第２リンクの他端と前記第４リンクの他端とを回動自在に接続する作用軸と、  前記頭部支持部に支持された人の頭部をケアするための作用体であって、前記作用軸に回動自在に支持された作用体と、  前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸の回動駆動を制御する制御部と、を備えた、自動頭部ケア装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸を回動駆動させることにより、前記作用体を前記頭部支持部に支持された人の頭部に接触させる、請求項１に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項３】
前記作用体に連結された前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸を回動自在に保持するアーム基部と、  前記アーム基部に固定された支持軸であって、前記基台部に回動可能に取り付けられた支持軸と、を備え、  前記作用体は、前記制御部によって前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸の回動駆動を制御することにより、前記アーム基部に対して伸縮可能に構成されている、請求項２に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記作用体を前記アーム基部に対して伸縮させるときに、前記作用体による前記頭部への押圧力が一定となるように前記第１回動駆動軸の回動角度に基づいて前記第２回動駆動軸の回動駆動を制御する、請求項３に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項５】
前記第１リンクのリンク長と前記第４リンクのリンク長の比が１：１である、請求項１から４のいずれか１項に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項６】
前記第１リンクのリンク長と前記第２リンクのリンク長と前記第３リンクのリンク長と前記第４リンクのリンク長の比が１：４：３．５：１である、請求項５に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項７】
前記第１回動駆動軸を回動駆動する第１アクチュエータと、  前記第２回動駆動軸を回動駆動する第２アクチュエータと、を備え、  前記制御部は、前記第１リンクと前記第３リンクとの間の角度を９０±６０度の範囲に制限するように前記第１アクチュータ及び前記第２アクチュエータの動作を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項８】
前記第１アクチュエータの出力軸の運動を前記第１回動駆動軸の回転運動に変換する第１変換機構を備え、  前記第１アクチュエータは、該第１アクチュエータの出力軸が前記支持軸に平行に延びるようにして配置されている、請求項７に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項９】
前記第１変換機構は、前記第１アクチュエータの出力軸の回転運動を前記第１回動駆動軸の回転運動に変換するためのウォーム及びウォームホイールを有する、請求項８に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項１０】
前記第２アクチュエータを駆動する電流値を検出する電流検出部と、  前記第２アクチュエータの出力軸の運動を前記第２回動駆動軸の回転運動に可逆的に変換する第２変換機構と、を備え、  前記制御部は、前記電流検出部によって検出された前記電流値の変化に基づいて前記第２アクチュエータに加わる力を算出する、請求項７から９の何れか１項に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項１１】
前記作用体が、人の頭部を洗浄するための作用体であり、  前記制御部は、前記支持軸を回動駆動させることにより、前記作用体を前記頭部支持部に支持された人の頭部の前後方向にスイング回動させて人の頭部を洗浄する、請求項３から１０のいずれか１項に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項１２】
前記頭部支持部に支持された人の頭部に水又は湯を噴出するノズルを備え、  前記制御部は、前記ノズルから水又は湯を噴出し、前記作用体をスイング回動させて人の頭部を洗浄する、請求項１１に記載の自動頭部ケア装置。
【請求項１３】
人の頭部を支持する頭部支持部を有する基台部と、それぞれ独立して回動駆動される第１回動駆動軸及び第２回動駆動軸と、前記第１回動駆動軸に一端が固定された第１リンクと、前記第１リンクの他端に一端が回動自在に接続された第２リンクと、前記第２回動駆動軸に一端が固定された第３リンクと、前記第３リンクの他端に一端が回動自在に接続された第４リンクと、前記第２リンクの他端と前記第４リンクの他端とを回動自在に接続する作用軸と、前記作用軸に回動自在に支持された作用体と、前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸を回動自在に保持するアーム基部と、前記アーム基部に固定されると共に前記基台部に回動可能に取り付けられた支持軸と、を備えた自動頭部ケア装置を用い、  前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸の回動駆動を制御して前記作用体を前記頭部支持部に支持された人の頭部に接触させることで、人の頭部をケアする、自動頭部ケア方法。
【請求項１４】
前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸の回動駆動を制御して前記作用体を前記アーム基部に対して伸縮させる、請求項１３に記載の自動頭部ケア方法。
【請求項１５】
前記作用体が、人の頭部を洗浄するための作用体であり、  前記支持軸を回動駆動させることにより、前記作用体を前記頭部支持部に支持された人の頭部の前後方向にスイング回動させて人の頭部を洗浄する、請求項１３又は１４に記載の自動頭部ケア方法。
【請求項１６】
前記頭部支持部に支持された人の頭部に水又は湯を噴出するノズルを備え、  前記ノズルから水又は湯を噴出し、前記作用体をスイング回動させて人の頭部を洗浄する、請求項１５に記載の自動頭部ケア方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、医療や美容などの分野において、人の頭部を自動でケアする自動頭部ケア装置及び自動頭部ケア方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  人の頭部のケアの一例として、人の頭部の洗浄がある。整髪又は散髪などを行う美容の分野において、頭髪を含む人の頭部の洗浄は、人手が必要であり、自動化が望まれている。また、同様に、医療の分野において、病院に入院している患者などの頭部の洗浄は、人手が必要であり、自動化が望まれている。【０００３】  従来、人の頭部を自動で洗浄するものとして、例えば、特許文献１に記載された自動頭部洗浄装置が知られている。【０００４】  図２０は、従来の自動頭部洗浄装置の要部の概略構成図である。図２０に示すように、従来の自動頭部洗浄装置の円弧状の洗浄ユニット１の内周側には、一定間隔でくし歯２が形成されている。くし歯２の先には頭皮洗浄用ノズル２ａが設けられ、各くし歯２の間には頭髪洗浄用ノズル１ａが設けられている。これらのノズル１ａ、２ａは、洗浄ユニット１内に区分して設けられる給液路（図示せず）を介して、噴射液切替部３に接続されている。そして、この自動頭部洗浄装置は、これらのノズル１ａ、２ａから頭皮及び頭髪に洗浄剤や洗浄液を噴射して、人の頭部の洗浄を行う。【０００５】  洗浄ユニット１は、ラック４ａとピニオン４ｂとを介して洗浄ユニット往復駆動部４により駆動され、矢印４ｃの方向に移動可能に構成されている。この構成により、洗浄ユニット１は、頭皮及び頭髪の洗浄可能領域を拡大している。洗浄ユニット１、噴射液切替部３及び洗浄ユニット往復駆動部４は、洗浄ユニット支持部５に支持されている。洗浄ユニット支持部５は、歯車８などを介して洗浄ユニット回動駆動部６により駆動され、支軸７を中心として回動可能に構成されている。【０００６】  この自動頭部洗浄装置では、噴射液切替部３、洗浄ユニット往復駆動部４及び洗浄ユニット回転駆動部６が連動して制御され、頭部洗浄動作が実行される。その結果、この自動頭部洗浄装置を用いることで、自動で人の頭部全体の頭皮及び頭髪を洗浄でき、人手を省くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１４９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、前述した従来の自動頭部洗浄装置は、１本の洗浄ユニットに固定されたノズルによって人の頭部全体を洗浄している。そのため、洗浄ユニットの形状又は大きさが人の頭部の形状又は大きさと異なる場合、洗浄ユニットと人の頭部との接触が不均一になり、人の頭部の頭皮及び頭髪を十分に洗浄することができず、十分な洗浄効果が得られないという課題があった。【０００９】  本発明は、例えば被洗髪者が変わることで、人の頭部の形状又は大きさが変化した場合においても、人の頭部の形状又は大きさに応じて人の頭部を確実にケアすることができる自動頭部ケア装置及び自動頭部ケア方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  前記目的を達成するために、本発明の自動頭部ケア装置は、人の頭部を支持する頭部支持部を有する基台部と、それぞれ独立して回動駆動される第１回動駆動軸及び第２回動駆動軸と、前記第１回動駆動軸に一端が固定された第１リンクと、前記第１リンクの他端に一端が回動自在に接続された第２リンクと、前記第２回動駆動軸に一端が固定された第３リンクと、前記第３リンクの他端に一端が回動自在に接続された第４リンクと、前記第２リンクの他端と前記第４リンクの他端とを回動自在に接続する作用軸と、前記頭部支持部に支持された人の頭部をケアするための作用体であって、前記作用軸に回動自在に支持された作用体と、前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸の回動駆動を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。【００１１】  また、前記目的を達成するために、本発明の自動頭部ケア方法は、人の頭部を支持する頭部支持部を有する基台部と、それぞれ独立して回動駆動される第１回動駆動軸及び第２回動駆動軸と、前記第１回動駆動軸に一端が固定された第１リンクと、前記第１リンクの他端に一端が回動自在に接続された第２リンクと、前記第２回動駆動軸に一端が固定された第３リンクと、前記第３リンクの他端に一端が回動自在に接続された第４リンクと、前記第２リンクの他端と前記第４リンクの他端とを回動自在に接続する作用軸と、前記作用軸に回動自在に支持された作用体と、前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸を回動自在に保持するアーム基部と、前記アーム基部に固定されると共に前記基台部に回動可能に取り付けられた支持軸と、を備えた自動頭部ケア装置を用い、前記第１回動駆動軸及び前記第２回動駆動軸の回動駆動を制御して前記作用体を前記頭部支持部に支持された人の頭部に接触させることで、人の頭部をケアすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の自動頭部ケア装置及び自動頭部ケア方法によれば、人の頭部の形状又は大きさが変化した場合においても、人の頭部の形状又は大きさに応じて人の頭部を確実にケアすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の斜視図である。
【図２】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の駆動構成の第１要部を示す構成図である。
【図３】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の駆動構成の第２要部を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の駆動構成の第３要部を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームを被洗髪者側から見た図である。
【図６】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図７】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの第１アームを説明するための説明図である。
【図８】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の初期状態にある洗浄アームを示す図である。
【図９】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の押圧状態にある洗浄アームを示す図である。
【図１０】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの伸長動作を説明するための説明図である。
【図１１】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの伸長動作を説明するための説明図である。
【図１２】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの動作を説明するための説明図である。
【図１３】本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄方法を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】本発明の実施の形態２にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの動作を説明するための説明図である。
【図１４Ｂ】本実施の形態２にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの動作を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態３にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの動作を説明するための説明図である。
【図１６】洗浄アームの伸長方向における第１リンクの回転に伴う作用体の位置変化を示す図である。
【図１７】洗浄アームの収縮方向における第１リンクの回転に伴う作用体の位置変化を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置の押圧力制御部及び伸縮長制御部の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態５にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図２０】従来の自動頭部洗浄装置の要部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。また、図面には、鉛直方向に沿った方向をＺ軸とし、これに垂直な方向をＸ軸及びＹ軸としたＸＹＺ軸を、適宜表示している。
【００１５】  本発明では、人の頭部を自動でケアする自動頭部ケア装置の一例として、被洗髪者である人の頭部を自動で洗浄する自動頭部洗浄装置について説明する。なお、本発明において、「人の頭部をケアする」とは、人の頭部の頭皮の洗浄、人の頭部の頭髪の洗浄（洗髪）及び人の頭部のマッサージの少なくとも１つを行うことを意味する。また、本実施の形態に関する以下の説明において、「左」、「右」、「前」又は「後」とは、頭部を洗浄される被洗髪者から見た方向を意味する。
【００１６】（実施の形態１）  図１は、本発明の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の斜視図である。図２は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の駆動構成の第１要部を示す構成図である。
【００１７】  図１に示すように、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００は、ボウル１０１を有する。ボウル１０１は、被洗髪者である人の頭部１０を支持する頭部支持部１１を有する基台部の一例である。ボウル１０１は、人の頭部１０の後頭部側の略半面を包み込むように構成されている。ボウル１０１を構成するハウジング１０１ａの内部には、支柱１０２Ｌ、１０２Ｒが設置されている。支柱１０２Ｌ、１０２Ｒは、ボウル１０１内の頭部支持部１１を挟んで、頭部支持部１１の左右に位置するように配置されている。
【００１８】  自動頭部洗浄装置１００は、ボウル１０１内に支持された人の頭部１０を洗浄するための一対２個の洗浄アーム１２を有している。一対の洗浄アーム１２は、ボウル１０１内の頭部支持部１１を挟んで配置される左側の洗浄アーム１２Ｌ及び右側の洗浄アーム１２Ｒから構成されている。ボウル１０１には、洗浄時の水の飛び散りを防ぐためのフード１１３が設けられている。
【００１９】  洗浄アーム１２Ｌは、人の頭部１０を洗浄するための作用体１１５Ｌと、作用体１１５Ｌを回動自在に支持する第１アーム１０５Ｌと、第１アーム１０５Ｌが取り付けられたアーム基部１０３Ｌと、アーム基部１０３Ｌに固定された支持軸１０４Ｌと、アーム基部１０３Ｌに固定されたパイプ１１１Ｌとを有する。作用体１１５Ｌは、人の頭部１０をケアするための作用体の一例である。パイプ１１１Ｌは、配管の一例である。
【００２０】  洗浄アーム１２Ｌは、図２に示すように、支持軸１０４Ｌが支柱１０２Ｌに回動可能に連結され、支持軸１０４Ｌを中心として回動可能に構成されている。すなわち、洗浄アーム１２Ｌは、支持軸１０４Ｌが支柱１０２Ｌを介してボウル１０１に回動可能に取り付けられ、支持軸１０４Ｌを中心として回動可能に構成されている。
【００２１】  支柱１０２Ｌ内には、モータ２０１Ｌが配置されている。モータ２０１Ｌの回転出力は、モータ回転出力軸２０２Ｌに取り付けられた歯車２０３Ｌと、支持軸１０４Ｌに取り付けられた歯車２０４Ｌとを介して、支持軸１０４Ｌに伝達される。そして、支持軸１０４Ｌに固定されたアーム基部１０３Ｌは、伝達されたモータ２０１Ｌの回転出力により支持軸１０４Ｌを中心として回動自在に駆動する。モータ２０１Ｌの駆動は、制御部４００によって制御される。
【００２２】  洗浄アーム１２Ｌのパイプ１１１Ｌは、水、湯、洗浄液及びコンディショナーのうちの少なくとも１つを噴出するための複数のノズル１１０を有する。ノズル１１０は、パイプ１１１Ｌの対向面に設けられている。パイプ１１１Ｌの対向面は、頭部支持部１１に対向するパイプ１１１Ｌの面である。また、パイプ１１１Ｌは、アーム基部１０３Ｌに取り付けられて、アーム基部１０３Ｌと共に支持軸１０４Ｌを中心に回動可能に構成されている。
【００２３】  自動頭部洗浄装置１００には、図２に示すように、水系バルブ２１６と洗浄液系バルブ２１７とコンディショナー系バルブ２１８とが備えられている。水系バルブ２１６と洗浄液系バルブ２１７とコンディショナー系バルブ２１８との出力口は、並列接続されて、配管２１９を介してパイプ１１１Ｌ、１１１Ｒに接続されている。
【００２４】  水系バルブ２１６は、その入力口が水系供給部（図示せず）に接続され、水系供給部から水又は湯が供給されるように構成されている。洗浄液系バルブ２１７は、その入力口に洗浄液と圧縮空気とを混合する混合部２２０ａが接続され、ムース状の洗浄液が供給されるように構成されている。洗浄液系バルブ２１７に供給されるムース状の洗浄液は、シャンプーなどの洗浄液を供給する洗浄液供給部２２０ｃからの洗浄液を用い、この洗浄液と圧縮空気とを混合部２２０ａにおいて混合して製造される。コンディショナー系バルブ２１８は、その入力口にコンディショナー供給部２２０ｂが接続され、コンディショナー供給部２２０ｂからコンディショナー（例えば、リンス液）が供給される。
【００２５】  自動頭部洗浄装置１００は、制御部４００によって水系バルブ２１６、洗浄液系バルブ２１７及びコンディショナー系バルブ２１８を適宜制御することで、パイプ１１１Ｌ、１１１Ｒに設けられた複数のノズル１１０から、水、湯、ムース状の洗浄液又はコンディショナーを噴出することができる。
【００２６】  なお、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒに水又は湯を供給する給水部は、水系供給部及び水系バルブ２１６によって構成されている。洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒに洗浄液を供給する洗浄液供給部は、洗浄液供給部２２０ｃ、混合部２２０ａ及び洗浄液系バルブ２１７によって構成されている。洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒにコンディショナーを供給するコンディショナー供給部は、コンディショナー供給部２２０ｂ及びコンディショナー系バルブ２１８によって構成されている。
【００２７】  洗浄アーム１２Ｌの作用体１１５Ｌは、第１アーム１０５Ｌに支持軸２１１Ｌを介して回動自在に支持される第二アーム１０６Ｌと、第二アーム１０６Ｌに支持軸２１３Ｌを介して回動自在に支持される第三アーム１０７Ｌと、第二アーム１０６Ｌに支持軸２１３Ｌを介して回動自在に支持される第三アーム１０８Ｌと、第二アーム１０６Ｌ及び第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌを覆うハウジング１１６Ｌとを備えている。
【００２８】  第二アーム１０６Ｌは、円弧状又は直線状などの所定の形状である。第二アーム１０６Ｌは、一方の端部に支持軸２１３Ｌを介して第三アーム１０７Ｌが回動可能に支持され、他方の端部に支持軸２１４Ｌを介して第三アーム１０８Ｌが回動可能に支持されている。２つの第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌは、支持軸２１１Ｌに対して略対称となるように第二アーム１０６Ｌに支持されている。
【００２９】  第二アーム１０６Ｌと第１アーム１０５Ｌとの間には、第二アーム１０６Ｌを第１アーム１０５Ｌに対して所定位置に保持するように、バネなどの弾性体（図示せず）が設けられている。この弾性体は、第二アーム１０６Ｌと第１アーム１０５Ｌとの間において、第二アーム１０６Ｌと第１アーム１０５Ｌとの位置関係を規制する。例えば、この弾性体は、第二アーム１０６Ｌと第１アーム１０５Ｌの支持軸２１１Ｌとを連結するように設けられる。なお、この弾性体に代えて、第二アーム１０６Ｌを第１アーム１０５Ｌに自動調芯可能に支持させる手段を用いることも可能である。
【００３０】  また、第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌと第二アーム１０６Ｌとの間には、第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌを第二アーム１０６Ｌに対して所定位置に保持するように、それぞれバネなどの弾性体（図示せず）が設けられている。この弾性体は、第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌと第二アーム１０６Ｌとの間において、それぞれ第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌと第二アーム１０６Ｌとの位置関係を規制する。例えば、この弾性体は、第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌと第二アーム１０６Ｌの支持軸２１３Ｌ、２１４Ｌとを連結するように設けられる。なお、この弾性体に代えて、第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌを第二アーム１０６Ｌに自動調芯可能に支持させる手段を用いることも可能である。
【００３１】  第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌには、それぞれ、頭部支持部１１に支持された人の頭部１０に接触する複数の接触子１０９が取り付けられている。具体的には、複数の接触子１０９を先端に備えた接触ユニットが、第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌにそれぞれ回動可能に支持されることにより、複数の接触子１０９が、第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌに揺動可能に取り付けられている。接触子１０９は、柔軟なゴム質素材で構成されている。
【００３２】  ここで、図３及び図４を参照して、作用体１１５について更に説明する。  図３は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の駆動構成の第２要部を示す斜視図である。図３では、作用体１１５Ｌのハウジング１１６Ｌ及び第二アーム１０６Ｌを省略して図示している。
【００３３】  図３に示すように、作用体１１５Ｌは、ハウジング１１６Ｌ内に、モータ３０１Ｌと、モータ３０１Ｌからの出力を伝達するドライブシャフト３０４Ｌと、２つの円筒ラック３０６Ｌと、４つの接触ユニット１３とを備えている。２つの円筒ラック３０６Ｌは、ドライブシャフト３０４Ｌの両端に配置された歯車３０５Ｌに、それぞれ係合している。４つの接触ユニット１３は、それぞれ、２個の接触子１０９を先端に備えると共に、円筒ラック３０６Ｌに係合する歯車３０７Ｌを備えている。
【００３４】  円筒ラック３０６Ｌは、全体の形状が略円筒状に形成されると共に、その側面に軸対称のラック機構３０６Ｌａを備える。円筒ラック３０６Ｌは、ラック機構３０６Ｌａがドライブシャフト３０４Ｌに取り付けられた歯車３０５Ｌに係合すると共に、接触ユニット１３の歯車３０７Ｌに係合するように設けられている。また、円筒ラック３０６Ｌは、支持軸２１３Ｌ、２１４Ｌに回動自在に支持されると共に、支持軸２１３Ｌ、２１４Ｌに平行な方向に移動可能に支持されている。
【００３５】  図４は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の駆動構成の第３要部を示す斜視図である。図４は、接触ユニット１３を示している。図４では、接触ユニット１３の歯車３０７Ｌを円形状として示している。図４に示すように、接触ユニット１３は、２個の接触子１０９が先端に配置されると共に略Ｖ字状に形成された第四アーム３０９Ｌと、第四アーム３０９Ｌに結合されると共に歯車３０７Ｌに結合される回動軸３０８Ｌと、を備えている。
【００３６】  第四アーム３０９Ｌは、一対の分岐部３０９Ｌｂと連結部３０９Ｌｃとを有し、連結部３０９Ｌｃが回動軸３０８Ｌに結合されている。一対の分岐部３０９Ｌｂは、先端に接触子１０９が配置されると共に対称軸Ａ４に対して対称に配置されている。連結部３０９Ｌｃは、Ｖ字状に配置される２つの分岐部３０９Ｌｂの頂点において２つの分岐部３０９Ｌｂを連結する。
【００３７】  第四アーム３０９Ｌは、Ｖ字状に配置される分岐部３０９Ｌｂの頂点から接触子１０９に至る領域の少なくとも一部に、弾性体を含むように構成されている。図４に示す接触ユニット１３の第四アーム３０９Ｌでは、分岐部３０９Ｌｂが、弾性体の一例である板バネとして機能する。
【００３８】  接触ユニット１３の回動軸３０８Ｌは、その中心軸が第四アーム３０９Ｌの対称軸３０９Ｌａと一致するように配置されている。接触ユニット１３は、回動軸３０８Ｌが回動可能に第三アーム１０７Ｌに支持されている。そのため、歯車３０７Ｌが回動することにより、歯車３０７Ｌと接触子１０９とは、矢印Ａ４で示すように回動軸３０８Ｌ周りに一体的に回動し、接触子１０９は、回動軸３０８Ｌ周りに揺動する。なお、回動軸３０８Ｌは、例えば第三アーム１０７Ｌを挟む上下方向にフランジ部を備えるなど、円筒ラック３０６Ｌと歯車３０７Ｌとの係合状態を維持するように構成されている。
【００３９】  図３に示すように、第三アーム１０７Ｌには、２つの接触ユニット１３が取り付けられている。２つの接触ユニット１３は、それぞれ同様の構成を有し、支持軸２１３Ｌに対して対称に配置されている。同様に、第三アーム１０８Ｌには、２つの接触ユニット１３が支持軸２１４Ｌに対して対称に取り付けられている。
【００４０】  作用体１１５Ｌでは、モータ３０１Ｌの回転出力がドライブシャフト３０４Ｌに伝達され、ドライブシャフト３０４Ｌに伝達されたモータ３０１Ｌの回転出力によって円筒ラック３０６Ｌが支持軸２１３Ｌ、２１４Ｌに平行な方向に移動し、歯車３０７Ｌが回動軸３０８Ｌ周りに回動する。
【００４１】  そして、歯車３０７Ｌが回動軸３０８Ｌ周りに回動することにより、２個の接触子１０９が歯車３０７Ｌと一体的に回動し、接触子１０９が揺動する。人の頭部１０に接触子１０９が接触した状態で接触子１０９が揺動することにより、人の頭部１０を洗浄することができる。
【００４２】  作用体１１５Ｌにおいて、第二アーム１０６Ｌ及び第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌは、ハウジング１１６Ｌ内に収容されている。第三アーム１０７Ｌ、１０８Ｌに取り付けられた接触子１０９は、ハウジング１１６Ｌの外部に配置されている。作用体１１５Ｌには、第二アーム１０６Ｌを回動自在に支持する第１アーム１０５Ｌの支持軸２１１Ｌが、ハウジング１１６Ｌに回動自在に取り付けられている。
【００４３】  図５は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームを被洗髪者側から見た図である。図６は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの一部を切り欠いて示す側面図である。図６では、洗浄アーム１２Ｌのアーム基部１０３Ｌ及び支持軸１０４Ｌを切り欠いて図示している。また、図５及び図６では、洗浄アーム１２Ｌのパイプ１１１Ｌを省略して図示している。
【００４４】  図５及び図６に示すように、洗浄アーム１２Ｌの第１アーム１０５Ｌは、それぞれ独立して回動駆動される第１回動駆動軸としての第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２回動駆動軸としての第２アーム回動軸２１０Ｌを備えている。第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌは、それぞれ、アーム基部１０３Ｌに回動自在に保持されている。
【００４５】  洗浄アーム１２Ｌの支持軸１０４Ｌ内には、第１アーム回動軸２０９Ｌを回動駆動する第１アクチュエータとしての回転型のモータ２２１Ｌが配置されている。モータ２２１Ｌは、円筒状に形成された支持軸１０４内に配置されている。モータ２２１Ｌの出力軸２２２Ｌは、支持軸１０４Ｌに平行に延びるようにして配置されている。
【００４６】  このように、モータ２２１Ｌの出力軸２２２Ｌが支持軸１０４Ｌに平行に延びるようにして支持軸１０４Ｌ内に配置されていることにより、モータ２２１Ｌをアーム基部１０３Ｌに配置する必要がなく、モータ２２１Ｌをアーム基部１０３Ｌに配置する場合に比してアーム基部１０３Ｌを小型化することができる。これにより、ボウル１０１を小さくすることでき、自動頭部洗浄装置１００を小型化することができる。
【００４７】  アーム基部１０３Ｌ内には、第１変換機構２２７Ｌが配置されている。第１変換機構２２７Ｌは、モータ２２１Ｌの出力軸２２２Ｌの運動を第１アーム回動軸２０９Ｌの回転運動に変換する。第１変換機構２２７Ｌは、モータ２２１Ｌの出力軸２２２Ｌの回転運動を第１アーム回動軸２０９Ｌの回転運動に変換するためのウォーム２２３Ｌ及びウォームホイール２２４Ｌを有する。ウォーム２２３Ｌは、モータ２２１Ｌの出力軸２２２Ｌに固定されている。
【００４８】  ウォームホイール２２４Ｌは、ウォーム２２３Ｌと係合するように設けられている。第１変換機構２２７Ｌは、ウォームホイール２２４Ｌに同軸上に固定された歯車２２５Ｌと、歯車２２５Ｌと係合すると共に第１アーム回動軸２０９Ｌに同軸上に固定された歯車２２６Ｌと、を有する。
【００４９】  第１変換機構２２７Ｌは、ウォーム２２３Ｌ、ウォームホイール２２４Ｌ、歯車２２５Ｌ及び歯車２２６Ｌを介して、モータ２２１の出力軸２２２Ｌの回転運動を第１アーム回動軸２２９Ｌの回転運動に変換する。モータ２２１Ｌの駆動は、制御部４００によって制御される。
【００５０】  このように、第１変換機構２２７Ｌは、ウォーム２２３Ｌ及びウォームホイール２２４Ｌから構成されている。そのため、第１変換機構２２７Ｌは、モータ２２１の出力軸２２２Ｌの回転運動を第１アーム回動軸２２９Ｌの回転運動に変換することは可能であるが、第１アーム回動軸２２９Ｌの回転運動をモータ２２１Ｌの出力軸の回転運動に変換することは不可能である。すなわち、第１変換機構２２７Ｌは、逆可動性が無い構成である。
【００５１】  アーム基部１０３Ｌ内には、第２アーム回動軸２１０Ｌを回動する第２アクチュエータとしてのモータ２２８Ｌが配置されている。また、アーム基部１０３Ｌには、モータ２２８Ｌの出力軸の回転運動を第２アーム回動軸２１０Ｌの回転運動に変換する第２変換機構（不図示）が配置されている。
【００５２】  図示しない第２変換機構は、モータ２２８Ｌの出力軸に固定された第１平歯車と、該第１平歯車と係合すると共に第２アーム回動軸２１０Ｌに同軸上に固定された第２平歯車とを有し、モータ２２８Ｌの出力軸の回転運動を第２アーム回動軸の回転運動に可逆的に変換するように構成されている。すなわち、第２変換機構は、逆可動性がある構成である。モータ２２８Ｌの駆動は、制御部４００によって制御される。
【００５３】  第１アーム１０５Ｌは、２つの５節リンク機構１１８Ｌと支持軸２１１Ｌとを備えている。２つの５節リンク機構１１８Ｌは、同一形状を有し、図５に示すように、作用体１１５Ｌを挟んで平行に配置されている。支持軸２１１Ｌは、２つの５節リンク１１８Ｌを連結すると共に、作用体１１５Ｌを回動自在に支持する。支持軸２１１Ｌは、作用体１１５Ｌを回動自在に支持する作用軸の一例である。
【００５４】  ５節リンク機構１１８Ｌは、第１アーム駆動軸２０９Ｌに一端が固定された第１リンク１０５Ｌａと、第１リンク１０５Ｌａの他端に支持軸２１５Ｌを介して一端が回動自在に接続された第２リンク１０５Ｌｂと、第２アーム回動軸２１０Ｌに一端が固定された第３リンク１０５Ｌｃと、第３リンク１０５Ｌｃの他端に支持軸２１６Ｌを介して一端が回動自在に接続された第４リンク１０５Ｌｄとを備える。第２リンク１０５Ｌｂの他端と第４リンク１０５Ｌｄの他端とは、支持軸２１１Ｌを介して回動自在に接続されている。
【００５５】  図７は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの第１アームを説明するための説明図である。図７では、第１アーム１０５Ｌの５節リンク機構１１８Ｌを示している。図７に示すように、５節リンク機構１１８Ｌは、第１リンク１０５Ｌａ、第２リンク１０５Ｌｂ、第３リンク１０５Ｌｃ及び第４リンク１０５Ｌｄの４つの直線状のリンクにより構成されている。
【００５６】  ここで、５節リンク機構１１８Ｌにおいて、第１リンク１０５Ｌａのリンク長をＷ１とし、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長をＷ２とし、第３リンク１０５Ｌｃのリンク長をＷ３とし、第４リンク１０５Ｌｄのリンク長をＷ４とし、第１アーム回動軸２０９Ｌの中心と第２アーム回動軸２１０Ｌの中心との距離をＷ５とする。本実施の形態１の５節リンク機構１１８Ｌでは、第１リンク１０５Ｌａのリンク長Ｗ１と第２リンク１０５Ｌｄのリンク長Ｗ４との比を、「Ｗ１：Ｗ４＝１：１」に設定している。なお、第１リンク１０５Ｌａのリンク長Ｗ１は、第１アーム回動軸２０９Ｌの中心と支持軸２１５Ｌの中心との距離とし、第４リンク１０５Ｌｄのリンク長Ｗ４は、支持軸２１６Ｌの中心と支持軸２１１Ｌの中心との距離としている。
【００５７】  また、本実施の形態１の５節リンク機構１１８Ｌでは、第３リンク１０５Ｌｃのリンク長Ｗ３を第１リンク１０５Ｌａのリンク長Ｗ１より長く設定し、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長Ｗ２を第３リンク１０５Ｌｃのリンク長Ｗ３より長く設定している。なお、第３リンク１０５Ｌｃのリンク長Ｗ３は、第２アーム回動軸２１０Ｌの中心と支持軸２１６Ｌの中心との距離とし、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長Ｗ２は、支持軸２１５Ｌの中心と支持軸２１１Ｌの中心との距離としている。
【００５８】  そして、本実施の形態１の５節リンク機構１１８Ｌでは、第１リンク１０５Ｌａのリンク長Ｗ１と第２リンク１０５Ｌｂのリンク長Ｗ２と第３リンク１０５Ｌｃのリンク長Ｗ３と第４リンク１０５Ｌｄのリンク長Ｗ４との比を、「Ｗ１：Ｗ２：Ｗ３：Ｗ４＝１：４：３．５：１」に設定している。また、距離Ｗ５と第３リンク１０５Ｌｃのリンク長Ｗ３との和（Ｗ５＋Ｗ３）は、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長Ｗ２と等しくなっている。
【００５９】  ５節リンク機構１１８Ｌでは、第２リンク１０５Ｌｂと第３リンク１０５Ｌｃとは、第３リンク１０５Ｌｃが第２リンク１０５Ｌｂよりも頭部支持部１１から離間するように配置される。図７に示すように、第１アーム回動軸２０９Ｌと第２アーム回動軸２１０Ｌとを結ぶ直線状に第３リンク１０５Ｌｃが配置されるとき、５節リンク機構１１８Ｌは、平行四辺形状に構成される。
【００６０】  このようにして構成された５節リンク機構１１８Ｌを備えた第１アーム１０５Ｌでは、第１アーム回動軸２０９Ｌが回動することにより第１リンク１０５Ｌａが回動し、第２アーム回動軸２１０Ｌが回動することにより第２リンク１０５Ｌｂが回動する。左洗浄アーム１２Ｌでは、第１アーム１０５Ｌの第１リンク１０５Ｌａ及び第２リンク１０５Ｌｂが回動することにより支持軸２１１Ｌがアーム基部１０３Ｌに対して移動し、作用体１１５Ｌがアーム基部１０３Ｌに対して移動する。第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの回動駆動は、制御部４００によって制御される。
【００６１】  図８は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の初期状態にある洗浄アームを示す図である。図８に示すように、洗浄アーム１２Ｌは、人の頭部１０を洗浄する際は、先ず、頭部支持部１１に支持された人の頭部１０と作用体１１５Ｌとが干渉しない所定の初期状態に配置される。初期状態にある洗浄アーム１２Ｌにおいて、作用体１１５Ｌの位置は、制御部４００によって第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの回動駆動を制御することにより制御される。
【００６２】  図９は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の押圧状態にある洗浄アームを示す図である。人の頭部１０が頭部支持部１１に支持された状態で人の頭部１０を洗浄する際、洗浄アーム１２Ｌは、図９に示すように、作用体１１５Ｌ（具体的には、接触子１０９）が所定の押圧力で人の頭部１０を押圧する押圧状態に、配置される。第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを図９において反時計回り方向に回転させ、作用体１１５を頭部支持部１１側に移動させることで、洗浄アーム１２Ｌの作用体１１５Ｌによって人の頭部１０を押圧する。
【００６３】  第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させると、第１リンク１０５Ｌａは、移動せず、第２リンク１０５Ｌｂは、第１リンク１０５Ｌａとの接続部である支持軸２１５Ｌ周りに図９において反時計回り方向に回転する。その結果、第４リンク１０５Ｌｄとの接続部である支持軸２１１Ｌに、頭部支持部１１側への力が加わる。これにより、支持軸２１１Ｌに支持された作用体１１５Ｌは、頭部支持部１１側へ移動し、人の頭部１０を押圧する。
【００６４】  このように、洗浄アーム１２Ｌでは、第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させると、第２リンク１０５Ｌｂが支持軸２１５Ｌを中心として回転し、第２リンク１０５Ｌｂと接続される支持軸２１５Ｌが頭部支持部１１側に移動する。その結果、頭部支持部１１に支持された人の頭部１０に沿って、作用体１１５Ｌが接触する。
【００６５】  作用体１１５Ｌは、支持軸２１１Ｌに回動自在に支持されているので、作用体１１５Ｌを人の頭部１０に接触させる（具体的には、接触子１０９を人の頭部１０に接触させる）とき、作用体１１５Ｌは支持軸２１１Ｌを中心として回転し、人の頭部１０に沿って接触子１０９を接触させることができる。
【００６６】  また、作用体１１５Ｌは、頭部支持部１１側において支持軸２１１Ｌによって支持されている。これにより、作用体１１５Ｌの支点が頭部支持部１１に支持された人の頭部１０の近い位置に設けられることになるので、人の頭部１０に作用体１１５Ｌを効果的に接触させることができる。
【００６７】  図９に示すように、洗浄アーム１２Ｌを初期状態から押圧状態に配置しても、人の頭部１０の形状や大きさによっては、作用体１１５Ｌを人の頭部１０の頭頂部１０ａに接触させることができない場合がある。だが、本実施の形態では、洗浄アーム１２Ｌは、作用体１１５Ｌを人の頭部１０全体に接触させることができるように、作用体１１５Ｌがアーム基部１０３Ｌに対して伸縮可能に構成されている。
【００６８】  作用体１１５Ｌのアーム基部１０３Ｌに対する伸縮は、例えば人の頭部１０の位置を検出するカメラなどの位置検出手段によって検出された人の頭部１０の位置に基づいて行われる。洗浄アーム１２Ｌの伸長動作は、例えば作用体１１５Ｌが人の頭部１０の頭頂部１０ａに届いていない場合に、行われる。
【００６９】  図１０は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの伸長動作を説明するための説明図である。洗浄アーム１２Ｌを初期状態から押圧状態に配置しても人の頭部１０に作用体１１５Ｌが接触していない場合、洗浄アーム１２Ｌは、図１０に示すように、作用体１１５Ｌがアーム基部１０３に対して離れる伸長動作が行われる。
【００７０】  第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを図１０において時計回り方向に回転させることで、作用体１１５Ｌが人の頭部１０の頭頂部１０ａへ向かう方向に移動する。
【００７１】  第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させると、第３リンク１０５Ｌｃは、移動せず、第４リンク１０５Ｌｄは、第３リンク１０５Ｌｃとの接続部である支持軸２１６Ｌ周りに図１０において時計回り方向に回転する。その結果、第２リンク１０５Ｌｂとの接続部である支持軸２１１Ｌに人の頭部１０の頭頂部１０ａ側への力が加わる。これにより、支持軸２１１Ｌに支持された作用体１１５Ｌは、人の頭部１０の頭頂部１０ａ側に移動される。
【００７２】  図１０に示すように、第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させて、作用体１１５Ｌが人の頭部１０の頭頂部１０ａ側に移動すると、作用体１１５Ｌが人の頭部１０から離間する場合がある。そのため、本実施の形態１では、作用体１１５を頭部支持部１１側に移動させて、作用体１１５Ｌを人の頭部１０に接触させている。
【００７３】  図１１は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの伸長動作を説明するための説明図である。図１０に示すように洗浄アーム１２Ｌの作用体１１５Ｌを人の頭部１０の頭頂部１０ａ側に移動させた後、第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で、第２アーム回動軸２１０Ｌを図１１において反時計回り方向に回転させ、作用体１１５を頭部支持部１１側に移動させて作用体１１５Ｌによって人の頭部１０を押圧する。
【００７４】  第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させると、第１リンク１０５Ｌａは、移動せず、第２リンク１０５Ｌｂは、支持軸２１５Ｌ周りに図１１において反時計回り方向に回転する。その結果、支持軸２１１Ｌに頭部支持部１１側への力が加わる。これにより、支持軸２１１Ｌに支持された作用体１１５Ｌは、頭部支持部１１側へ移動し、所定の押圧力で人の頭部１０を押圧する。
【００７５】  このように、洗浄アーム１２Ｌでは、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの回動を制御することで、作用体１１５Ｌを、アーム基部１０３Ｌに対して伸長させることができる。
【００７６】  一方、洗浄アーム１２Ｌにおいて作用体１１５Ｌをアーム基部１０３Ｌに対して収縮させる場合は、図９に示すように、洗浄アーム１２Ｌの作用体１１５Ｌが人の頭部１０に接触した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した後、第１アーム回動軸２０９Ｌを図９において反時計回りに方向に回転させる。その結果、作用体１１５Ｌは、人の頭部１０の頭頂部１０ａへ向かう方向と反対方向に移動する。次に、第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で、第２アーム回動軸２１０Ｌを図９において時計回り方向に回転させることで、作用体１１５Ｌによって人の頭部１０を所定の押圧力で押圧する。
【００７７】  前述した洗浄アーム１２Ｌの伸縮動作では、第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させた後に、第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させている。だが、第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させた後に、第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させ、作用体１１５をアーム基部１０３Ｌに対して伸縮させるようにしてもよい。また、洗浄アーム１２Ｌにおいて、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの両方を回転させて、作用体１１５Ｌをアーム基部１０３Ｌに対して伸縮させることも可能である。
【００７８】  このように、洗浄アーム１２Ｌは、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌが回動することにより、アーム基部１０３Ｌに対して伸縮可能に構成されている。これにより、被洗髪者が変わることで人の頭部１０の形状や大きさが変化した場合においても、人の頭部１０の形状や大きさに応じて人の頭部１０を確実に洗浄することができる。
【００７９】  本実施の形態１では、５節リンク機構１１８Ｌは、第１リンク１０５Ｌａのリンク長Ｗ１と、第４リンク１０５Ｌｄのリンク長Ｗ４とが、等しく構成されている。しかしながら、５節リンク機構の設計次第では、第１リンク１０５Ｌａのリンク長Ｗ１と、第４リンク１０５Ｌｄのリンク長Ｗ４とが、異なるようにすることも可能である。
【００８０】  また、５節リンク機構１１８Ｌでは、第１アーム回動軸２０９Ｌの中心と第２アーム回動軸２１０Ｌの中心との距離Ｗ５と第３リンク１０５Ｌｃのリンク長Ｗ３との和（Ｗ５＋Ｗ３）と、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長Ｗ２とが、等しく構成されている。しかしながら、５節リンク機構の設計次第では、第１アーム回動軸２０９Ｌの中心と第２アーム回動軸２１０Ｌの中心との距離Ｗ５と第３リンク１０５Ｌｃのリンク長Ｗ３との和（Ｗ５＋Ｗ３）と、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長Ｗ２とが、異なるようにすることも可能である。
【００８１】  本実施の形態の５節リンク機構１１８Ｌでは、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの回動を制御することで支持軸２１１Ｌの位置を変更することができる。だが、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌに固定されていない第２リンク１０５Ｌｂ及び第４リンク１０５Ｌｄが一直線上に配置されると共に、支持軸２１５Ｌ、支持軸２１１Ｌ及び支持軸２１６Ｌが一直線上に位置すると、各リンクのバランスが崩れて、５節リンク機構１１８Ｌの動作に不具合が生じる場合がある。
【００８２】  これを回避するために、本実施の形態の自動頭部洗浄装置１００では、第２リンク１０５Ｌｂ及び第４リンク１０５Ｌｄが一直線上に配置されると共に、支持軸２１５Ｌ、支持軸２１１Ｌ及び支持軸２１６Ｌが一直線上に位置することを回避するように、制御部４００により、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの回動駆動を制御する。
【００８３】  具体的には、制御部４００は、第１リンク１０５Ｌａと第３リンク１０５Ｌｃとの間の角度θ１が９０±６０度の範囲内において第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの回動駆動を制御するように、モータ２２１Ｌ及びモータ２２８Ｌの作動を制御する。すなわち、制御部４００は、第１リンク１０５Ｌａと第３リンク１０５Ｌｃとの間の角度θ１（図７参照）を９０±６０度の範囲に制限するように、モータ２２１Ｌ及びモータ２２８Ｌの作動を制御する。
【００８４】  このように、第１リンク１０５Ｌａと第３リンク１０５Ｌｃとの間の角度θ１を９０±６０度の範囲に制限することで、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌの回転に対して支持軸２１１Ｌに支持される作用体１１５Ｌの変位を大きくすることができ、作用体１１５Ｌを広範囲に移動させることができる。
【００８５】  本実施の形態１では、制御部４００によってモータ２２１Ｌ及びモータ２２８Ｌを制御することで、第１リンク１０５Ｌａと第３リンク１０５Ｌｃとの間の角度θ１を９０±６０度の範囲に制限しているが、ストッパ又はバネなどの他の規制手段を用いて、第１リンク１０５Ｌａと第３リンク１０５Ｌｃとの間の角度θ１を９０±６０度の範囲に制限するようにしてもよい。
【００８６】  右洗浄ユニット１２Ｒは、左洗浄ユニット１２Ｌと同様に構成されている。右洗浄ユニット１２Ｒは、人の頭部１０を洗浄するための作用体１１５Ｒと、作用体１１５Ｒを回動自在に支持する第１アーム１０５Ｒと、第１アーム１０５Ｒが取り付けられたアーム基部１０３Ｒと、アーム基部１０３Ｒに固定された支持軸１０４Ｒと、アーム基部１０３Ｒに固定されたパイプ１１１Ｒと有する。
【００８７】  洗浄アーム１２Ｒは、図２に示すように、支持軸１０４Ｒが支柱１０２Ｒに回動可能に連結され、支持軸１０４Ｒ中心として回動可能に構成されている。すなわち、洗浄アーム１２Ｒは、支持軸１０４Ｒがボウル１０１に回動可能に取り付けられ、支持軸１０４Ｒ中心として回動可能に構成されている。
【００８８】  支柱１０２Ｒ内には、モータ２０１Ｒが配置されている。モータ２０１Ｒの回転出力は、モータ回転出力軸２０２Ｒに取り付けられた歯車２０３Ｒと、支持軸１０４Ｒに取り付けられた歯車２０４Ｒとを介して、支持軸１０４Ｒに伝達される。そして、支持軸１０４Ｒに固定されたアーム基部１０３Ｒは、伝達されたモータ２０１Ｒの回転出力により、支持軸１０４Ｒ中心として回動自在に駆動する。モータ２０１Ｒの駆動は、制御部４００によって制御される。
【００８９】  パイプ１１１Ｒは、パイプ１１１Ｌと同様に構成されている。パイプ１１１Ｒは、配管２１９を介して水、湯、洗浄液及びコンディショナーのうちの少なくともいずれかを噴出するための複数のノズル１１０を有し、アーム基部１０３Ｒに取り付けられて、アーム基部１０３Ｒと共に支持軸１０４Ｒを中心に回動可能に構成されている。
【００９０】  作用体１１５Ｒは、作用体１１５Ｌと同様に構成されている。作用体１１５Ｒは、第１アーム１０５Ｒに支持軸２１１Ｒを介して回動自在に支持される第二アーム１０６Ｒと、第二アーム１０６Ｒに支持軸２１３Ｒ、２１４Ｒを介して回動自在に支持される第三アーム１０７Ｒ、１０８Ｒと、第二アーム１０６Ｒ及び第三アーム１０７Ｒ、１０８Ｒを覆うハウジング１１６Ｒとを備えている。
【００９１】  第二アーム１０６Ｒと第１アーム１０５Ｒとの間には、第二アーム１０６Ｒを第１アーム１０５Ｒに対して所定位置に保持するように、図示しないバネなどの弾性体が設けられている。また、第三アーム１０７Ｒ、１０８Ｒと第二アーム１０６Ｒとの間には、それぞれ、第三アーム１０７Ｒ、１０８Ｒを第二アーム１０６Ｒに対して所定位置に保持されるように、図示しないバネなどの弾性体が設けられている。
【００９２】  第三アーム１０７Ｒ、１０８Ｒには、それぞれ、頭部支持部１１に支持された人の頭部１０に接触する複数の接触子１０９が、取り付けられている。複数の接触子１０９を先端に備えた接触ユニットが、第三アーム１０７Ｒ、１０８Ｒにそれぞれ回動可能に支持されることにより、第三アーム１０７Ｒ、１０８Ｒに複数の接触子１０９が揺動可能に取り付けられている。
【００９３】  第１アーム１０５Ｒは、第１アーム１０５Ｌと同様に構成されている。第１アーム１０５Ｒは、それぞれ独立して回動駆動される第１アーム回動軸２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｒを備え、第１アーム回動軸２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｒはそれぞれ、アーム基部１０３Ｒに回動自在に保持されている。第１アーム回動軸２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｒの回動駆動は、制御部４００によって制御される。
【００９４】  第１アーム１０５Ｒは、後述する図１２に示すように、２つの５節リンク機構１１８Ｒと支持軸２１１Ｒと備える。支持軸２１１Ｒは、２つの５節リンク機構１１８Ｒを連結すると共に作用体１１５Ｒを回動自在に支持する。
【００９５】  ５節リンク機構１１８Ｒは、第１アーム駆動軸２０９Ｒに一端が固定された第１リンク１０５Ｒａと、第１リンク１０５Ｒａの他端に支持軸２１５Ｒを介して一端が回動自在に接続された第２リンク１０５Ｒｂと、第２アーム回動軸２１０Ｒに一端が固定された第３リンク１０５Ｒｃと、第３リンク１０５Ｒｃの他端に支持軸２１６Ｒを介して一端が回動自在に接続された第４リンク１０５Ｒｄとを備える。本実施の形態の５節リンク１１１Ｒは、第２リンク１０５Ｒｂの他端と第４リンク１０５Ｒｄの他端とが支持軸２１１Ｒを介して回動自在に接続されている。
【００９６】  第１アーム１０５Ｒでは、第１アーム回動軸２０９Ｒが回動されることにより第１リンク１０５Ｒａが回動し、第２アーム回動軸２１０Ｒが回動されることにより第２リンク１０５Ｒｂが回動する。洗浄ユニット１２Ｒでは、第１アーム１０５Ｒの第１リンク１０５Ｒａ及び第２リンク１０５Ｒｂが回動されることにより支持軸２１１Ｒがアーム基部１０３Ｒに対して移動し、作用体１１５Ｒがアーム基部１０３Ｒに対して移動する。
【００９７】  洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの動作について、図１２を参照して説明する。  図１２は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの動作を説明するための説明図である。図１２では、接触子１０９はカバー１１７によって覆われている。洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒは、制御部４００の制御によって、押圧動作、伸縮動作、スイング動作及び揉み動作を行うように構成されている。
【００９８】  洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの押圧動作とは、第１アーム１０５Ｌ、１０５Ｒの第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒを図１２の矢印Ａ１で示す方向に回動させることにより、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを、頭部支持部１１に支持された人の頭部１０に対して接近する方向（押圧方向）又は頭部近辺から離反する方向（リリース方向）に移動させる動作をいう。
【００９９】  洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの伸縮動作とは、第１アーム１０５Ｌ、１０５Ｒの第１アーム回動軸２０９Ｌ、２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒを回動させることにより、作用体１１５Ｌ、１０５Ｒを、図１２の矢印Ａ２で示す方向にアーム基部１０３Ｌ、１０３Ｒに対して離反する伸長方向又は接近する収縮方向に移動させる動作をいう。
【０１００】  洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒのスイング動作とは、第１アーム１０５Ｌ、１０５Ｒの支持軸１０４Ｌ、１０４Ｒを回動させることにより、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを支持軸１０４Ｌ、１０４Ｒを中心として図１２の矢印Ａ３で示す方向に回動させ、作用体１１５Ｌ、１１５を人の頭部１０の前後方向に移動させる動作をいう。
【０１０１】  また、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの揉み動作とは、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒのハウジング１１６Ｌ、１１６Ｒ内に配置されたモータ３０１Ｌを回転させることにより、作用体１１５Ｌの接触子１０９を図１２の矢印Ａ４で示す方向に回動させ、接触子１０９を揺動させる動作をいう。
【０１０２】  自動頭部洗浄装置１００では、制御部４００の制御によって洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの押圧動作、伸縮動作、スイング動作及び揉み動作がそれぞれ独立して又は連動して行われることで、人の頭部１０を洗浄する。人の頭部１０を洗浄する際には、制御部４００によって、給水部、洗浄液供給部及びコンディショナー供給部の動作が制御される。
【０１０３】  本実施の形態にかかる自動頭部洗浄装置１００は、人の頭部１０を自動で洗浄する装置であることに加えて、ノズル１１０から水又はシャンプーなどを噴出しない状態では、接触子１０９によって人の頭部１０を自動でマッサージする自動頭部ケア装置として使用することができる。
【０１０４】  図１３は、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄方法を示すフローチャートである。図１３に示すように、自動頭部洗浄装置１００を用いて人の頭部１０を洗浄する際は、先ず、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒが初期状態に配置された状態で、被洗髪者が、その頭部１０をボウル１０１内に挿入して頭部支持部１１に載せる。そして、自動頭部洗浄装置１００を操作する操作者又は被洗髪者により、被洗髪者の頭部１０の形状及び大きさを入力する（ステップＳ１）。自動頭部洗浄装置１００には、頭部１０の形状及び大きさを入力するためのキーボードなどの入力装置が設けられ、該入力装置からの情報が制御部４００に入力されるようになっている。
【０１０５】  そして、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを押圧方向に押圧動作させることで、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを被洗髪者の頭部１０に接近させ、接触させる（ステップＳ２）。具体的には、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの第１アーム回動軸２０９Ｌ、２０９Ｒを固定した状態で、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒが頭部支持部１１側に移動するように第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒを回転させ、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを被洗髪者の頭部１０に接触させる。
【０１０６】  次に、ステップＳ１において入力された頭部１０の形状及び大きさに基づいて、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを伸縮動作させて、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを適切な位置へ移動させる（ステップＳ３）。洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの伸縮動作は、第１アーム回動軸２０９Ｌ、２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒの回動駆動を制御して行われる。
【０１０７】  洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの伸縮動作は、第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させた後に第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させる動作、又は、第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させた後に第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させる動作により、行われる。また、第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌを同時に回転させて、伸縮動作を行うことも可能である。
【０１０８】  自動頭部洗浄装置１００では、第１アーム１０５Ｌ、１０５Ｒに、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒが人の頭部１０を押圧する押圧力を検出する圧力センサを設けている。そして、この圧力センサによって検出される押圧力に基づいて第１アーム回動軸２０９Ｌ及び第２アーム回動軸２１０Ｌを同時に回転させることで、押圧力を所定値に保持した状態で洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを伸縮動作させることも可能である。
【０１０９】  ステップＳ３において作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを被洗髪者の頭部１０に対して適切な位置に移動させた後、ノズル１１０より被洗髪者の頭部１０に対して、水、湯又は洗浄液を噴射する（ステップＳ４）。
【０１１０】  そして、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを揉み動作及びスイング動作させて、被洗髪者の頭部１０の洗浄を行う（ステップＳ５）。洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの作用体１１５Ｌに設けられた接触子１０９を回動させると共に揺動させることで、被洗髪者の頭部１０の洗浄が行われる。また、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを被洗髪者の頭部１０の前後方向に移動させることで、被洗髪者の頭部１０全体の洗浄が行われる。
【０１１１】  洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒのスイング動作は、これに限定されるものではないが、洗浄アーム１２Ｌと洗浄アーム１２Ｒとが被洗髪者の頭部１０の前後方向位置が同一となるように、頭部１０の前後方向に移動することで行われる。また、洗浄アーム１２Ｌを頭部１０の前方側から後方側に移動させると共に洗浄アーム１２Ｒを頭部１０の後方側から前方側に移動させる動作と、洗浄アーム１２Ｌを頭部１０の後方側から前方側に移動させると共に洗浄アーム１２Ｒを頭部１０の前方側から後方側へ移動させる動作とを繰り返すことで、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒのスイング動作を行うことも可能である。
【０１１２】  ステップＳ５において、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを揉み動作及びスイング動作させて被洗髪者の頭部１０の洗浄を行った後、ノズル１１０より被洗髪者の頭部１０に対して水又は湯を噴射して、被洗髪者の頭部１０のすすぎを行う（ステップＳ６）。ステップＳ６において被洗髪者の頭部１０のすすぎを行った後、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの揉み動作及びスイング動作を停止させる（ステップＳ７）。
【０１１３】  そして、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒをリリース方向に押圧動作させて、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを被洗髪者の頭部１０から離反させる（ステップＳ８）。洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの第１アーム回動軸２０９Ｌ、２０９Ｒを固定した状態で、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒが頭部支持部１１から離れる方向に移動するように第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒを回転させ、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを被洗髪者の頭部１０から離反させる。洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを初期状態まで戻すことで、被洗髪者の頭部１０の洗浄を終了する。なお、必要に応じて、ノズル１１０よりコンディショナーを噴射することで、被洗髪者の頭部１０にコンディショナーをかけることが行われる。
【０１１４】  このように、本実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００は、それぞれ独立して回動駆動される第１アーム回動軸２０９Ｌ、２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒと、第１アーム回動軸２０９Ｌ、２１０Ｒに固定された第１リンク１０５Ｌａ、１０５Ｒａと、第１リンク１０５Ｌａ、１０５Ｒａに回動自在に接続された第２リンク１０５Ｌｂ、１０５Ｒｂと、第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒに固定された第３リンク１０５Ｌｃ、１０５Ｒｃと、第３リンク１０５Ｌｃ、１０５Ｒｃに回動自在に接続された第４リンク１０５Ｌｄ、１０５Ｒｄと、第２リンク１０５Ｌｂ、１０５Ｒｂ及び第４リンク１０５Ｌｄ、１０５Ｒｄを回動自在に接続する支持軸２１１Ｌ、２１１Ｒと、支持軸２１１Ｌ、２１１Ｒに回動自在に支持された作用体１１５Ｌ、１１５Ｒと、第１アーム回動軸２０９Ｌ、２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒの回動駆動を制御する制御部４００と、を備えている。このような構成により、被洗髪者が変わることで人の頭部１０の形状及び大きさが変化した場合においても、人の頭部１０の形状に応じて人の頭部１０を確実に洗浄することができる。
【０１１５】  洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの作用体１１５Ｌ、１１５Ｒは、制御部４００によって第１アーム回動軸２０９Ｌ、２０９Ｒ及び第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒの回動駆動を制御することにより、アーム基部１０３Ｌ、１０３Ｒに対して伸縮可能に構成されている。この構成により、人の頭部１０を確実に洗浄することができるという前述の効果を、より有効に奏することができる。
【０１１６】  前述した自動頭部洗浄装置１００では、第２アーム回動軸２１０Ｌ、２１０Ｒを回動駆動させるモータ２２８Ｌの電流値を検出する電流センサなどの電流検出部を設けてもよい。この電流検出部によって検出されたモータ２２８の電流値の変化に基づいて制御部４００によって算出することで、モータ２２８Ｌに加わる力を算出することも可能である。
【０１１７】  例えば、頭部支持部１１に支持された人の頭部１０に作用体１１５Ｌ、１１５Ｒが接触した状態で人の頭部１０が動いた場合、人の頭部１０の動きに応じて作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを押し上げる力は、第４リンク１０５Ｌｄ、第３リンク１０５Ｌｃ、第２アーム回動軸２１０Ｌ及び前記第２変換機構を介してモータ２２８Ｌに伝達される。これは、第１変換機構２２７Ｌが、逆可動性を有していないためである。従って、第１変換機構２２７Ｌを利用することで、モータ２２８の電流値の変化に基づいてモータ２２８Ｌに加わる力を算出することができ、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを押し上げる力を容易に測定することができる。
【０１１８】  自動頭部洗浄装置１００によって人の頭部１０を洗浄しているときに、被洗髪者が頭部支持部１１から頭部１０を移動させてボウル１０１から抜き出そうとした場合を考える。この場合、人の頭部１０の動きに応じて作用体１１５Ｌ、１１５Ｒを押し上げる力は、逆可動性を有する前記第２変換機構によって吸収することができるため、自動頭部洗浄装置１００から頭部１０を抜き出すことができる。
【０１１９】（実施の形態２）  次に、本発明の実施の形態２にかかる自動頭部洗浄装置について説明する。なお、本発明の実施の形態２にかかる自動頭部洗浄装置では、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と異なる部分についてのみ説明し、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と同様の構成については説明を省略する。
【０１２０】  図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の実施の形態２にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの動作を説明するための説明図である。
【０１２１】  図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、本実施の形態２にかかる自動頭部洗浄装置では、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの作用体１１５Ｌ、１１５Ｒに、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒ間の距離を検出する距離センサ１２０を設けている。本実施の形態２では、距離センサ１２０によって検出される作用体１１５Ｌ、１１５Ｒ間の距離に基づいて洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの動作を制御部４００で制御することで、作用体１１５Ｌ、１１５Ｒ同士が干渉することを防止しつつ、被洗髪者の頭部１０の洗浄を行うことができる。
【０１２２】（実施の形態３）  次に、本発明の実施の形態３にかかる自動頭部洗浄装置について説明する。なお、本発明の実施の形態３にかかる自動頭部洗浄装置では、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と異なる部分についてのみ説明し、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と同様の構成については説明を省略する。
【０１２３】  図１５は、本発明の実施の形態３にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの動作を説明するための説明図である。本実施の形態３にかかる自動頭部洗浄装置は、自動頭部洗浄装置１００と同様の構成を備えている。
【０１２４】  本実施の形態３にかかる自動頭部洗浄装置では、被洗髪者の頭部１０の頭頂部１０ａを洗浄する際に、図１５に示すように、一方の洗浄アーム１２Ｒを頭部１０から離間させた状態で、接触子１０９の頭部１０への接触状態を維持しつつアーム基部１０３Ｌに対して他方の洗浄アーム１２Ｌの作用体１１５Ｌが伸長するように、制御部４００で洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを制御する。
【０１２５】  このようにして制御することで、他方の洗浄アーム１２Ｌの作用体１１５Ｌがアーム基部１０３Ｌに対して伸長した状態で洗浄アーム１２Ｌの揉み動作及びスイング動作が行われて、被洗髪者の頭部１０の洗浄が行われる。これにより、被洗髪者の頭部１０の頭頂部１０ａを確実に洗浄することができる。
【０１２６】  本実施の形態３にかかる自動頭部洗浄装置では、一方の洗浄アーム１２Ｒの作用体１１５Ｒを頭部１０から離間させた状態で、他方の洗浄アーム１２Ｌを伸長させて揉み動作及びスイング動作が行なう場合について説明した。だが、一方の洗浄アーム１２Ｒの作用体１１５Ｒを頭部１０に接触させた状態で揉み動作及びスイング動作を行うと共に、他方の洗浄アーム１２Ｌを伸長させて揉み動作及びスイング動作を行うようにすることも可能である。
【０１２７】  このような制御が有効な理由について説明する。例えば、洗浄アーム１２Ｌを伸長させた状態で、洗浄アーム１２Ｌを頭部１０の前方側から後方側に移動させると共に洗浄アーム１２Ｒを頭部１０の後方側から前方側に移動させる動作と、洗浄アーム１２Ｌを頭部１０の後方側から前方側に移動させると共に洗浄アーム１２Ｒを頭部１０の前方側から後方側へ移動させる動作とを繰り返すことで、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒのスイング動作を行う場合を考える。この場合、両方の洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒが被洗髪者の頭部１０の前後方向位置が同一となるときに、両方の洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒが干渉する可能性がある。従って、例えば被洗髪者の頭部１０の頭頂部１０ａ近傍では、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒのうちの一方のみを伸縮動作させるように制御することで、両方の洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒが干渉することを回避して、被洗髪者の頭部１０の洗浄を行うことが可能である。
【０１２８】  また、両方の洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの伸縮動作を行いつつ洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを揉み動作及びスイング動作させるように洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの動作を制御し、被洗髪者の頭部１０を洗浄するようにすることも可能である。このように、両方の洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒが被洗髪者の頭部１０の前後方向位置を同一としたままスイング動作させる場合、両方の洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの作用体１１５Ｌ、１１５Ｒ間の距離を一定に保持した状態で行うようにすることが好ましい。
【０１２９】  また、一方の洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒのみ伸縮動作を行いつつ洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを揉み動作及びスイング動作させるように洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒの動作を制御し、被洗髪者の頭部１０を洗浄するようにすることも可能である。
【０１３０】（実施の形態４）  次に、本発明の実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置について説明する。なお、本発明の実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置では、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と異なる部分についてのみ説明し、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と同様の構成については説明を省略する。
【０１３１】  図１６は、洗浄アームの伸長方向における第１リンクの回転に伴う作用体の位置変化を示す図である。図１６及び後述する図１７では、洗浄アーム１２Ｌの作用体１１５Ｌ、第１アーム１０５Ｌ及びアーム基部１０３Ｌを模式的に示している。また、第１アーム１０５Ｌとして、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長と第３リンク１０５Ｌｃのリンク長とが等しく、第２リンク１０５Ｌｂのリンク長が第１リンク１０５Ｌａのリンク長よりも長く設定されたものについて、示している。
【０１３２】  図１６の実線で示す位置の洗浄アーム１２Ｌにおいて、第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを矢印Ｂ１で示す方向に回転させると、図１６の二点鎖線で示す位置に洗浄アーム１２Ｌが移動し、洗浄アーム１２Ｌの伸長動作が行われる。第２アーム回動軸２１０Ｌを矢印Ｂ１で示す方向に所定角度だけ回転させると、第２リンク１０５Ｌｂに接続された第４リンク１０５Ｌｄが支持軸２１６を起点として矢印Ｂ２方向に所定角度だけ回転する。その結果、支持軸２１１Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して離れる方向に移動し、支持軸２１１Ｌに支持された作用体１１５Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して離れる方向に移動する。具体的には、支持軸２１１Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して変形前の第２リンク１０５Ｌｂに平行な方向である矢印Ｂ３方向に所定量だけ移動し、作用体１１５Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して矢印Ｂ３方向に所定量だけ移動する。このとき、支持軸２１１Ｌは、変形前の第２リンク１０５Ｌｂに直交する方向に矢印Ｂ４方向に所定量だけ移動し、作用体１１５Ｌは、矢印Ｂ４方向に所定量だけ移動する。作用体１１５Ｌを被洗髪者の頭部１０に接触させると共に第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で、第１アーム回動軸２０９Ｌを矢印Ｂ１で示す方向に回転させると、洗浄アーム１２Ｌの伸長動作に伴って、作用体１１５Ｌによって頭部１０を押圧する押圧力が大きくなる。
【０１３３】  図１７は、洗浄アームの収縮方向における第１リンクの回転に伴う作用体の位置変化を示す図である。図１７の実線で示す位置の洗浄アーム１２Ｌにおいて、第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを矢印Ｂ５で示す方向に回転させると、図１７の二点鎖線で示す位置に洗浄アーム１２Ｌが移動し、洗浄アーム１２Ｌの収縮動作が行われる。第２アーム回動軸２１０Ｌを矢印Ｂ５で示す方向に所定角度だけ回転させると、第２リンク１０５Ｌｂに接続された第４リンク１０５Ｌｄは、支持軸２１６を起点として矢印Ｂ６方向に所定角度だけ回転する。その結果、支持軸２１１Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して接近する方向に移動し、支持軸２１１Ｌに支持された作用体１１５Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して接近する方向に移動する。具体的には、支持軸２１１Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して変形前の第２リンク１０５Ｌｂに平行な方向である矢印Ｂ７方向に所定量だけ移動し、作用体１１５Ｌは、アーム基部１０３Ｌに対して矢印Ｂ７方向に所定量だけ移動する。このとき、支持軸２１１Ｌは、変形前の第２リンク１０５Ｌｂに直交する方向に矢印Ｂ８方向に所定量だけ移動し、作用体１１５Ｌは、矢印Ｂ８方向に所定量だけ移動する。作用体１１５Ｌを被洗髪者の頭部１０に接触させると共に第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で、第１アーム回動軸２０９Ｌを矢印Ｂ５で示す方向に回転させると、洗浄アーム１２Ｌの収縮動作に伴って、作用体１１５Ｌによって頭部１０を押圧する押圧力が小さくなる。
【０１３４】  前述の各実施形態における自動頭部洗浄装置１００では、洗浄アーム１２Ｌの伸縮動作時、第２アーム回動軸２１０Ｌを固定した状態で第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させた後に第１アーム回動軸２０９Ｌを固定した状態で第２アーム回動軸２１０Ｌを回転させる動作、又は、圧力センサによって検出された作用体１１５Ｌによる頭部１０への押圧力に基づいて第１アーム回動軸２０９Ｌを回動させる動作を行っている。だが、本実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置では、第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度に基づいて、作用体１１５Ｌによる押圧力が一定となるように、第１アーム回動軸２０９Ｌを所定量だけ回動させている。
【０１３５】  図１８は、本実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置の押圧力制御部及び伸縮長制御部の構成を示すブロック図である。図１８では、洗浄アーム１２Ｌの制御について示しているが、洗浄アーム１２Ｒの制御についても同様に構成されている。
【０１３６】  図１８に示すように、制御部４００は、作用体１１５Ｌが被洗髪者の頭部１０を押圧する押圧力を制御する押圧力制御部４０１と、洗浄アーム１２Ｌの伸縮長を制御する伸縮長制御部４０２とを備えている。押圧力制御部４０１は、比較器４１１、安定化補償器４１２、比較器４１３及び位置制御器４１４を少なくとも有する。伸縮長制御部４０２は、比較器４２１及び位置制御器４２２を有する。
【０１３７】  本実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置では、洗浄アーム１２Ｌには、第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度を検出する回転センサ５１０が設けられている。回転センサ５１０によって検出された第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度は、比較器４１３に送られる。
【０１３８】  また、洗浄アーム１２Ｌには、作用体１１５Ｌによる被洗髪者の頭部１０への押圧力を検出する圧力センサ５１１が設けられている。圧力センサ５１１によって検出された作用体１１５Ｌによる頭部１０への押圧力は、比較器４１１に送られる。
【０１３９】  比較器４１１では、制御部４００に設けられた押圧力指令値出力部（不図示）から出力された押圧力指令値と、圧力センサ５１１によって検出された作用体１１５Ｌによる頭部１０への押圧力とが比較され、両者の誤差が算出される。この誤差信号は、安定化補償器４１２を経由して、比較器４１３に送られる。安定化補償器４１２は、積分器によって構成され、制御系を安定させる。
【０１４０】  比較器４１３では、安定化補償器４１２から送られる指令値の信号と、回転センサ５１０によって検出された第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度の信号とが比較され、両者の誤差が算出される。この誤差信号は、第２アーム回動軸２１０Ｌの回動位置を制御する位置制御部４１４を経由して、第２アーム回動軸２１０Ｌを回動駆動するモータ２２８Ｌに送られる。この誤差信号に基づいてモータ２２８Ｌを制御部４００で制御することで、洗浄アーム１２Ｌでは、押圧力指令値に従って、作用体１１５Ｌが所定の押圧力で押圧可能である。
【０１４１】  本実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置では、洗浄アーム１２Ｌには、第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度を検出する回転センサ５１２が設けられている。回転センサ５１２によって検出された第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度は、比較器４２１に送られる。
【０１４２】  比較器４２１では、制御部４００に設けられた伸縮長指令値出力部（不図示）から出力された伸縮長指令値と、回転センサ５１２によって検出された第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度とが比較され、両者の誤差が算出される。この誤差信号は、第１アーム回動軸の回動位置を制御する位置制御部４２２を経由して、第１アーム回動軸２０９Ｌを回動駆動するモータ２２１Ｌに送られる。この誤差信号に基づいてモータ２２１Ｌを制御部４００で制御することで、洗浄アーム１２Ｌは、伸縮長指令値に従って、所定の伸縮長に伸縮可能である。
【０１４３】  本実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置では、制御部４００の押圧力制御部４０１は、作用体１１５による頭部１０への押圧力の変動を抑制するための補償処理を実行する非干渉化補償部４３０を備えている。非干渉化補償部４３０は、非干渉化補償器４３１と加算器４３２とを有する。
【０１４４】  非干渉化補償器４３１には、回転センサ５１２によって検出された第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度が送られる。非干渉化補償器４３１は、回転センサ５１２によって検出された第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度に応じて、安定化補償器４１２から送られる指令値に対する補償処理を実行する。この補償処理は、制御部４００の記憶部（不図示）において第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度に対応して予め記憶された情報が用いられる。
【０１４５】  制御部４００の記憶部（不図示）には、第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度を記録したテーブルが備えられている。制御部４００の記憶部（図示せず）に記録された第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度は、洗浄アーム１２Ｌにおいて第１アーム回動軸２０９Ｌを所定角度だけ回動させた場合に、支持軸２１１Ｌに支持された作用体１１５Ｌによる頭部１０への押圧力が一定となる第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度である。
【０１４６】  非干渉化補償器４３１には、洗浄アーム１２Ｌの伸長動作を行うために第１アーム回動軸２０９Ｌを所定角度回動させたとき、回転センサ５１２によって検出された第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度が入力される。そして、第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度に基づいて、前述のテーブルを用いて作用体１１５Ｌによる頭部１０への押圧力を一定とする第２アーム回動軸２１０Ｌの回動角度を算出して、加算器４３２に出力する。
【０１４７】  加算器４３２は、安定化補償器４１２と比較器４１３との間に設けられている。加算器４３２では、安定化補償器４１２から送られる指令値に、非干渉化補償器４３１から出力された値が加算される。このようにして補正された指令値は、比較器４１３に送られる。そして、比較器４１３での比較結果に基づいて、位置制御部４１４を経由して第２アーム回動軸２１０Ｌの回動駆動が制御される。これにより、洗浄アーム１２Ｌは、押圧力を一定とした状態で伸縮することが可能である。
【０１４８】  このように、本実施の形態４にかかる自動頭部洗浄装置では、制御部４００は、作用体１１５Ｌをアーム基部１０３Ｌに対して伸縮させるときに、作用体１１５Ｌによる被洗髪者の頭部１０への押圧力が一定となるように、第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度に基づいて第２アーム回動軸２１０Ｌの回動駆動を制御する。
【０１４９】  前述の回動駆動の制御は、フィードフォワード制御である。そのため、本実施の形態４では、作用体１１５Ｌによる頭部１０への押圧力の変動を、フィードバック制御を用いた場合に比して抑制することができ、人の頭部１０を快適に洗浄することができる。なお、ここで、フィードバック制御とは、作用体１１５Ｌをアーム基部１０３Ｌに対して伸縮させるときに、第１アーム回動軸２０９Ｌを回動させた後に圧力センサ５１１によって検出される押圧力に基づいて押圧力を一定とするように第２アーム回動軸２０９Ｌの回動駆動を制御するものである。また、ここで、フィードフォワード制御とは、第１アーム回動軸２０９Ｌを回動させた後に回転センサ５１２から出力される第１アーム回動軸２０９Ｌの回動角度に基づいて押圧力を一定とするように第２アーム回動軸２１０Ｌの回動駆動を制御するものである。
【０１５０】  なお、本実施の形態４にかかる自動頭部制御装置では、制御部４００は、洗浄アーム１２Ｌ、１２Ｒを伸縮させるときは、前述したようにフィードフォワード制御を行っている。だが、フィードフォワード制御を行った後に、圧力センサ５１１によって検出される押圧力に基づいて第２アーム回動軸２０９Ｌの回動駆動を制御するフィードバック制御を行うことで、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用することも可能である。
【０１５１】（実施の形態５）  次に、本発明の実施の形態５にかかる自動頭部洗浄装置について説明する。なお、本発明の実施の形態５にかかる自動頭部洗浄装置では、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と異なる部分についてのみ説明し、前述の実施の形態１にかかる自動頭部洗浄装置１００と同様の構成については説明を省略する。
【０１５２】  図１９は、本発明の実施の形態５にかかる自動頭部洗浄装置の洗浄アームの一部を切り欠いて示す側面図である。図１９に示すように、本実施の形態５にかかる自動頭部洗浄装置では、自動頭部洗浄装置１００において、第１アーム回動軸２０９Ｌを回動駆動する第１アクチュエータとして伸縮型のモータ２３１Ｌを用いている。モータ２３１Ｌは、洗浄アーム１２Ｌの支持軸１０４Ｌ内において、その出力軸２３２Ｌが支持軸１０４Ｌの中心軸と一致するように配置される。出力軸２３２Ｌは、支持軸１０４Ｌの中心軸に平行に移動可能に構成されている。
【０１５３】  本実施の形態５にかかる自動頭部洗浄装置では、モータ２３１Ｌの出力軸２３２Ｌの運動を第１アーム回動軸２０９Ｌの回転運動に変換する第１変換機構２３７Ｌが、アーム基部１０３Ｌ内に配置されている。第１変換機構２３７Ｌは、第１アーム回動軸２０９Ｌに固定されると共に一端がモータ２３１Ｌの出力軸と係合するように設けられた棒状部材２３３Ｌと、棒状部材２３３Ｌの他端とアーム基部１０３Ｌの内面とに圧縮状態で固定されたバネ２３４Ｌとによって構成されている。
【０１５４】  第１変換機構２３７Ｌでは、モータ２３１Ｌの出力軸２３２Ｌが延びると、棒状部材２３３Ｌを介して第１アーム回動軸２０９Ｌが図１９において反時計回り方向に回転する。また、モータ２３１Ｌの出力軸２３２Ｌが縮まると、棒状部材２３３Ｌを介して第１アーム回動軸２０９Ｌが図１９において時計回り方向に回転する。第１アーム回動軸２０９Ｌを回転させることで、モータ２３１Ｌの出力軸２３２Ｌの運動を、第１アーム回動軸２０９Ｌの回転運動に変換する。モータ２３１Ｌの駆動は、制御部４００によって制御される。
【０１５５】  また、モータ２３１Ｌは、その出力軸２３２Ｌが支持軸１０４Ｌに平行に延びるようにして支持軸１０４Ｌ内に配置されているため、モータ２３１Ｌをアーム基部１０３Ｌに配置する必要がない。そのため、本実施の形態４では、モータ２３１Ｌをアーム基部１０３Ｌに配置する場合に比して、アーム基部１０３Ｌを小型化することができる。
【０１５６】  本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】  本発明の自動頭部ケア装置及び自動頭部ケア方法は、人の頭部のケアを行う医療や美容などの分野で広く利用することができ、有用である。
【符号の説明】
【０１５８】１０  頭部１１  頭部支持部１２，１２Ｌ，１２Ｒ  洗浄アーム１００  自動頭部洗浄装置１０１  ボウル１０２Ｌ，１０２Ｒ  支柱１０３Ｌ，１０３Ｒ  アーム基部１０４Ｌ，１０４Ｒ，２１１Ｌ，２１１Ｒ，２１５Ｌ，２１５Ｒ，２１６Ｌ，２１６Ｒ  支持軸１０５Ｌ，１０５Ｒ  第１アーム１０５Ｌａ，１０５Ｒａ  第１リンク１０５Ｌｂ，１０５Ｒｂ  第２リンク１０５Ｌｃ，１０５Ｒｃ  第３リンク１０５Ｌｄ，１０５Ｒｄ  第４リンク１０９  接触子１１５Ｌ，１１５Ｒ  作用体１１６Ｌ，１１６Ｒ  ハウジング１１８Ｌ，１１８Ｒ  ５節リンク機構２０１Ｌ，２０１Ｒ，２２１Ｌ，２２８Ｌ，２３１Ｌ，３０１Ｌ  モータ２０９Ｌ，２０９Ｒ  第１アーム回動軸２１０Ｌ，２１０Ｒ  第２アーム回動軸２２２Ｌ，２３２Ｌ  出力軸２２７Ｌ，２３７Ｌ  第１変換機構２２３Ｌ  ウォーム２２４Ｌ  ウォームホイール４００  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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