DE19835093A1 - Vorrichtung zum Steuern eines Papierschredders - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Schredder oder Aktenvernichter und spezieller das Gebiet der motorbetriebenen Schredder.

Es gibt Gleichstrommotoren, die so kostengünstig und klein sind, daß sie in Papierschreddern vorteilhaft eingesetzt werden können. Zum Antreiben der Schneidmechanismen in Schreddern sind Permanentmagnet-Gleichstrommotoren besonders vorteilhaft.

Das Problem bei der Verwendung von Gleichstrommotoren in Schreddern besteht darin, daß dann, wenn der Motor mit einer unbegrenzten Stromquelle verbunden ist, das Ausgangsdrehmo­ ment und der Eingangsstrom mit zunehmender Belastung anstei­ gen und die Geschwindigkeit entsprechend abnimmt. Der Strom fließt selbst dann weiter, wenn die Belastung so groß ist, daß der Motor blockiert. Wenn man den Strom weiterfließen läßt, während der Motor blockiert, überhitzt sich der Motor schließlich und kann beschädigt werden.

Eine bekannte Lösung ist die Versorgung des Gleichstrommo­ tors über einen Transformator. Der Transformator senkt die Spannung und begrenzt die dem Motor zugeführte Leistung. Das begrenzte Stromführungsvermögen des Transformators ver­ hindert jedoch, daß der Motor die obere Grenze seiner möglichen Drehmomente erreicht.

Es wäre wünschenswert, ohne den Transformator auszukommen und den Gleichstrommotor mit einer gleichgerichteten Lei­ tungsspannung zu versorgen, die einen im wesentlichen unbe­ grenzten Strom vorsieht. Eine Art, den Transformator wegzu­ lassen und dennoch zu verhindern, daß Drehmomentwerte er­ reicht werden, die für die Konstruktionsweise eines Schred­ ders zu hoch sind, ist die Größe des Motors zu begrenzen. Diese Lösung führt jedoch zu einem Schredder mit einer sehr begrenzten Kapazität.

Eine andere Lösung besteht darin, den Schredder mit einem Getriebe und Schneidwellen auszustatten, die stabil genug für den gesamten Leistungsbereich des Motors sind. Kammerer offenbart in der US-A-4,936,517 eine ähnliche Lösung in einem Schredder mit einem Antriebsmechanismus, der sich auf Änderungen der Last einstellt. Solche Lösungen sind jedoch teuer und ineffektiv.

Es wäre wünschenswert, den Strom zum Gleichstrommotor zu begrenzen, so daß der Motor bei allen erforderlichen Bela­ stungen mit guter Drehzahl und geringer Beanspruchung ar­ beitet.

Zur Lösung der erörterten Probleme sieht die vorliegenden Erfindung einen Papierschredder mit den Merkmalen von An­ spruch 1 und ein Verfahren zum Steuern des Stroms eines Gleichstrommotors in einem Papierschredder mit den Verfah­ rensschritten von Anspruch 10 vor.

Die Erfindung sieht einen Papierschredder vor, der einen Gleichstrommotor, einen Schneidmechanismus und eine Schal­ tung zum Steuern des Stroms für den Gleichstrommotor auf­ weist. Die Schaltung zum Steuern des Stroms für den Gleich­ strommotor liefert vorzugsweise einen Motorstrom an den Gleichstrommotor und sperrt den Motorstrom, wenn der Motor­ strom einen Strombezugswert erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schaltung zum Steuern des Stroms für den Gleichstrommotor einen Strom­ sensor zum Vergleichen des Motorstroms mit dem Strombezugs­ wert. Die Schaltung umfaßt ferner einen Stromschalter, der in Reihe mit dem Gleichstrommotor geschaltet ist, um Strom zu dem Gleichstrommotor zu führen. Der Stromschalter sperrt Motorstrom zu dem Gleichstrommotor, wenn der Motorstrom Strombezugswert erreicht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schredder eine Latch-Schaltung zum Halten oder Verriegeln (latching) einer Überstrombedingung und einen manuellen Schalter, der in Reihe zwischen dem Stromschalter und dem Gleichstrommotor angeschlossen ist. Der manuelle Schalter umfaßt eine Vorwärtseinstellung zum Betreiben des Gleich­ strommotors im Normalbetrieb und eine Rückwärtseinstellung zum Betreiben des Gleichstrommotors in einer zur Schred- oder Schneidrichtung entgegengesetzten Richtung. Die Rück­ wärtseinstellung dient dazu, einen Benutzer daran zu hin­ dern, ein verklemmtes Papier durch Hin- und. Herbewegen durch den Schredder zu zwingen. Die Rückwärtseinstellung setzt vorzugsweise die Latch-Schaltung bei einer Überstrombedin­ gung zurück.

Bei einer anderen Ausführungsform wird ein verbesserter Pa­ pierschredder vorgesehen, der einen Gleichstrommotor und einen Schneidmechanismus aufweist. Die Verbesserung besteht in einem Schaltkreis zum Steuern des Strom zum Gleichstrom­ motor, der einen Motorstrom an den Gleichstrommotor liefert und den Motorstrom sperrt, wenn der Motorstrom einen Strom­ bezugswert erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt diese Verbes­ serung einen Stromsensor zum Vergleichen des Motorstroms mit dem Strombezugswert. Die Schaltung umfaßt ferner einen Stromschalter in Reihe mit dem Gleichstrommotor, um den Strom zum Gleichstrommotor zu führen. Der Stromschalter sperrt den Motorstrom zum Gleichstrommotor, wenn der Motorstrom den Strombezugswert erreicht.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Verbesserung einen manuellen Schalter, der in Reihe zwischen dem Stromschalter und dem Gleichstrommotor angeschlossen ist. Der manuelle Schalter umfaßt eine Vorwärtseinstellung zum Betreiben des Gleichstrommotors im Normalbetrieb und eine Rückwärtseinstellung zum Betreiben des Gleichstrom­ motors in einer zur Schneidrichtung entgegengesetzten Rich­ tung.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Steu­ ern des Stroms für einen Gleichstrommotor in einem Papier­ schredder vor, das folgende Verfahrensschritte umfaßt: Frei­ geben des Stroms zum Gleichstrommotor, Erfassen des Stroms zum Gleichstrommotor und Sperren des Stroms zum Gleichstrom­ motor, wenn der Strom einen Strombezugswert, der eine Über­ strombedingung anzeigt, überschreitet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsformen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In den Figuren zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Art eines Papierschredders, bei dem der Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;

Fig. 2 ist eine Explosionsdarstellung des Papierschred­ der der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Papierschredders, der von einem Gleichstrommotor angetrieben wird, der in Verbindung mit dem Schaltkreis gemäß der vor­ liegenden Erfindung arbeitet;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform des Papierschredders der Fig. 3;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für das Blockdiagramm der Fig. 3; und

Fig. 6 ist ein Diagramm der Schaltereinstellungen für den manuellen Schalter der Fig. 5.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen dieselben Bezugszei­ chen durchgehend gleiche Teile bezeichnen.

Fig. 1 zeigt eine Art eines Papierschredders, bei dem der Schaltkreis der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Der Schredder hat ein oberes Gehäuseteil 5 und einen Bodensockel 6. Papier wird in eine Zuführöffnung 8 ein­ geführt, die an der Oberseite des oberen Gehäuseteils 5 liegt. Das Papier wird von Schneidzylindern 12, die in Fig. 2 gezeigt sind, geschreddert oder zerkleinert und aus einer Abgabeöffnung (nicht gezeigt) ausgestoßen, die an dem Boden­ sockel 6 vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Papierschred­ ders 4 der Fig. 1. Der Durchschnittsfachmann wird verste­ hen, daß der Papierschredder 4 in Fig. 1 nur ein Beispiel für einen Papierschredder ist, daß der Schaltkreis der vor­ liegenden Erfindung jedoch bei allen bekannten Papierschred­ dern eingesetzt werden kann. Die US-A-5,295,633 und US-A- 5,071,080 beschreiben Papierschredder, bei denen der vor­ liegende Schaltkreis eingesetzt werden kann, und auf diese Druckschriften wird Bezug genommen.

Der Schredder umfaßt die Papierzuführöffnung 8, Schneidzy­ linder 12, Antriebsräder 13, eine Wechselstrom-Energiequelle 11, einen Papiersensor 90, einen Gleichstrommotor 100 und einen Schaltkreis 15 zum Steuern des Gleichstrommotors 100. Die Wechselstrom-Energiequelle ist mit dem Schaltkreis 15 verbunden, wo die Wechselspannung in einen Gleichstrom um­ gewandelt wird (wie unten beschrieben ist). Der Schaltkreis steuert den Strom für den Gleichstrommotor 100. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bleibt der Gleichstrommotor 100 ausgeschaltet, bis Papier in die Papierzuführöffnung 8 geführt wird. Das Vorhandensein von Papier triggert den Papiersensor 90, der ein Signal an den Schaltkreis 15 sen­ det, damit Strom an den Gleichstrommotor 100 abgegeben wer­ den kann. Der Gleichstrommotor 100 ist mit den Antriebs­ rädern 13 verbunden. Die Drehung des Motors 100 dreht die Antriebsräder 13, wodurch die Schneidzylinder 12 das durch die Zuführöffnung 8 geführte Papier zerschneiden oder schreddern.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungs­ form des Papierschredders der Fig. 1 und 2, der den Schaltkreis 15 enthält. Der Schredder umfaßt eine Gleich­ stromversorgung 10, einen Schaltkreis zum Steuern des Gleichstrommotors 15, einen Papiersensor 90, einen Gleich­ strommotor 100 und einen Schneidmechanismus 120.

Die Gleichstromquelle 10 liefert Energie an den Gleichstrom­ motor 100 und alle anderen Elemente, die Energie benötigen, wie Operationsverstärker oder LEDs. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gleichstromquelle 10 ungeregelt, so daß sie eine unbegrenzte Stromversorgung bildet. Der Durch­ schnittsfachmann wird verstehen, daß jede Gleichstromquelle 10 verwendet werden kann, die einen ausreichend großen Strom liefern kann, um den Motor 100 bei seiner maximalen Leistung anzutreiben.

Der Motor 100 dreht sich, wenn er den Gleichstrom empfängt, und treibt den Schneidmechanismus an, um das Papier zu schreddern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hängt die Wahl des Gleichstrommotors 100 von den Lastanforderungen ab, die von der jeweiligen Anwendung an den Motor 100 gestellt werden. Da die Belastung des Motors mit der Anzahl der Blät­ ter verknüpft ist, die in den Schredder gegeben werden, kann der gewählte Gleichstrommotor 100 vorzugsweise jede Anzahl Blätter bis zu einer vorgegebenen maximalen Anzahl Blätter schreddern. Bei einer Ausführungsform ist der Gleichstrom­ motor ein Permanentmagnet-Motor. Ein Permanentmagnet-Motor 100, der ausreichend Leistung hat, um die maximale Anzahl der Blätter zu schreddern, kann für den Schredder spezi­ fiziert werden. Der Permanentmagnet-Motor 100 kann so ein­ gestellt werden, daß er in der Nähe der maximalen Lei­ stungsabgabe arbeitet. Wie man aus der Drehzahl-Drehmoment- Kennlinie erkennt, stellt der Permanentmagnet-Motor 100 das Ausgangsdrehmoment abhängig von der Last ein. Der Per­ manentmagnet-Motor 100 stellt das Drehmoment immer weiter ein, indem er mehr Strom zieht. Wenn die Belastung bis zu dem Punkt zunimmt, daß der Motor blockiert, fließt der Strom weiter, bis sich der Motor überheizt. Der Vorteil des Schaltkreises der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Überstrombedingung erfaßt und dazu verwendet wird, den Strom zum Motor zu unterbrechen, bevor der Motor 100 Schaden nimmt.

Ein Vorteil eines Permanentmagnet-Motors 100 besteht darin, daß die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien relativ linear sind. Diese Linearität ermöglicht für alle Lasten bis zu der maximalen Nennlast einen relativ beanspruchungsarmen Betrieb ohne komplexe Kompensationsschaltkreise. Ein weiterer Vor­ teil eines Permanentmagnet-Motors 100 besteht darin, daß er keinen zusätzlichen Felderregungsstrom benötigt.

Der Schaltkreis 15 zum Steuern des Stroms, der zu dem Gleichstrommotor 100 fließt, sieht einen Motorstrom für den Gleichstrommotor vor und sperrt den Motorstrom, wenn der Strom einen Strombezugswert erreicht. Der Schaltkreis sieht den Motorstrom so lange vor, wie das Drehmoment des Motors innerhalb der gewünschten Spezifikation des Schredders liegt. Der Strombezugswert entspricht einem Strompegel, der vorlag, bevor die Leistung des Motors zu hoch wird, um das Papier ohne zu viel Beanspruchung zu schreddern. Der Strom­ bezugswert entspricht auch der Kapazität des Schredders hin­ sichtlich der maximalen Anzahl der Blätter.

Ohne den Schaltkreis zum Steuern des Stroms zum Gleichstrom­ motor würde das Einbringen von zu vielen Blättern Papier in den Schredder dazu führen, daß der Motor blockiert, während der Strom weiterfließt. Wenn der Motor zu lange in diesem Zustand bleibt, überhitzt er sich schließlich. Der Vorteil des Schaltkreises 15 zum Steuern des Stroms zum Gleichstrom­ motor besteht darin, daß er es dem Motor ermöglicht, inner­ halb des gewünschten Bereichs der Drehmomentkurve des Motors zu arbeiten, während er verhindert, daß der Motor bei Dreh­ momentwerten läuft, die höher sind als die Werte, für die der Schredder konstruiert ist.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform des Schredders, der den Schaltkreis 15 zum Steuern des Stroms für den Gleichstrommotor umfaßt, sowie die Gleichstromversorgung 10, einen Stromsensor 20, einen Strom­ schalter 60, einen manuellen Schalter 80, den Papiersensor 90, den Gleichstrommotor 100 und den Schneidmechanismus 120.

Die Gleichstromversorgung 10 liefert Energie an den Motor, wenn der manuelle Schalter 80 in der Position "ON" ist. Der Stromsensor 20 erfaßt den an den Motor 100 gelieferten Strom. Der Stromschalter 60 leitet Strom zum Motor 100, wenn ein Triggersignal, das den Zustand des Stromschalters 60 kontrolliert, in einem Zustand ist, in dem Strom fließen darf. Der Zustand des Triggersignals wird auf einer Leitung 50 erzeugt, die vom Ausgang des Stromsensors 20 zum Strom­ schalter 60 geht. Das Triggersignal wird vorzugsweise von dem Stromsensor 20 kontrolliert, um ein Freigabesignal und ein Sperrsignal abhängig von den Eigenschaften der jeweili­ gen Vorrichtung oder Vorrichtungen zu erzeugen, die für den Stromsensor 60 verwendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 100 ab­ geschaltet, bis der Papiersensor 90 Papier erfaßt und den Stromschalter 60 freigibt, so daß dieser leitet. Alternativ wird kein Papiersensor 90 verwendet, und der Motor 100 kann über den manuellen Schalter 80 ein- und ausgeschaltet wer­ den.

Der Stromschalter 60 kann unter Verwendung jeder elektri­ schen Schalteinrichtung realisiert werden, wie ein Transi­ stor, ein Thyristor, ein bipolarer Übergangstransistor mit isoliertem Gate (IGBT; insulated gate bipolar junction tran­ sistor), ein Relais oder eine andere Einrichtung, die von einem elektrischen Signal ein- und ausgeschaltet werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein silizi­ umgesteuerter Gleichrichter als Stromschalter 60 verwendet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Papiersen­ sor 90 aus einem Infrarotsender und einem Sensor, die mit einem Treiber verbunden sind, der das Gatesignal auf einer Leitung 50 abhängig davon steuert, ob Papier in der Papier­ zuführeinrichtung des Schredders ist. Der Infrarotsender und der Sensor sind bei einer Papierzuführeinrichtung angeord­ net, wobei der Sender einen konstanten Infrarotsignalpegel direkt in den Sensor sendet. Solange der Sensor das Infra­ rotsignal erfaßt, hält das Gatesignal auf der Leitung 50 den Stromschalter 60 gesperrt (disabled). Der Sensor und der Sender sind so angeordnet, daß das Signal von Papier ver­ sperrt wird, das in den Schredder geführt wird. Wenn das Signal versperrt wird, schaltet das Gatesignal auf der Leitung 50 in einen Ein-Zustand und gibt den Stromschalter 60 frei (enable), damit der Strom zu dem Motor 100 fließt.

Der Durchschnittsfachmann wird leicht verstehen, daß die Anordnung des Papiersensors 90 abhängig von der Gesamtkon­ struktion des Papierschredder ist. Der Durchschnittsfachmann wird auch verstehen, daß eine große Vielzahl Papiersensoren verwendet werden können, einschließlich, jedoch nicht be­ grenzt auf einen mechanischen Schalter, der bei Kontakt mit Papier ein Signal erzeugt, und eine LED in Kombination mit einem Phototransistor.

Der manuelle Schalter 80 ist ein vom Benutzer zu betätigen­ der Wechselschalter mit drei Stellungen: ON, OFF, REVERSE (oder RESET). Die ON-Position liefert Strom an den Motor 100, wenn der Papiersensor 90 Papier erfaßt, das geschred­ dert werden soll. Die OFF-Position sperrt manuell den Strom zum Motor 100. Die REVERSE-Position wird dazu verwendet, die Richtung des Motors 100 umzukehren, um Papier zu entfernen, daß sich verklemmt hat. Bei einer bevorzugten Ausführungs­ form wird das Gatesignal aus dem gehaltenen (latched) Zus­ tand zurückgesetzt, die unten mit Bezug auf Fig. 5 be­ schrieben ist.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltkreises 15. Der Fachmann wird verstehen, daß das Diagramm der Fig. 5 lediglich ein Beispiel für den Schaltkreis 15 ist. Alternative Komponenten können abhängig von vielen Faktoren zum Einsatz kommen, wie die spezifische Papierkapazität, Kosten, der spezielle gewählte Motor und andere Faktoren, die für die jeweilige Realisierungsform relevant sind.

Die Gleichstromquelle 10 in Fig. 5 ist eine Vollwellen-Dio­ denbrücke, die direkt mit der Hauptwechselstromquelle ver­ bunden ist (z. B. 120 VAC, 230 VAC oder andere bekannte oder häufig verwendete Quellen). Die Gleichstromquelle am Gleich­ stromausgang der Vollwellen-Diodenbrücke liegt auf der Spit­ zenspannung der Wechselstromquelle (z. B. 120 VDC, 230 VDC oder andere bekannte oder häufig verwendete Quellen). Die Gleichstromquelle 10 umfaßt eine Wechselstromquelle 11 und einen Vollwellen-Gleichrichter, der von Dioden D1-4 gebildet wird. Die Wechselstromquelle 100 führt auch zu einer doppel­ ten Gleichstrom-Energieversorgung 160 zum Erzeugen von Gleichspannungen auf zwei zusätzlichen Pegeln, vorzugsweise eine Versorgung mit 5 Volt und eine Versorgung mit 12 Volt. Die zusätzlichen Spannungspegeln werden dazu verwendet, eine Gleichspannung für aktive Komponenten vorzusehen, wie Opera­ tionsverstärker, Transistoren, LEDs und andere aktive Kom­ ponenten, die in dem Schaltkreis verwendet werden können.

Ein Vorteil der direkten Verbindung der Vollwellen-Dioden­ brücke mit der Wechselstromquelle (120 VAC in Fig. 5) be­ steht darin, daß die Anzahl der in der Gleichstromquelle verwendeten Teile minimiert wird. Zum Versorgen des Motors ist keine Filter- und Stromregelschaltung notwendig. Die bevorzugte Gleichstromquelle 10 macht die Verwendung eines Transformators überflüssig, wenn ein Gleichstrommotor ver­ wendet wird, der bei der Spitzenspannung der Wechselstrom­ quelle arbeitet.

Alternativ kann die Gleichstromquelle 10 jede andere Gleich­ strom-Energieversorgung sein, die ausreichend Strom vorsehen kann, um den Gleichstrommotor 100 mit der höchsten Lei­ stungsabgabe des Motors anzutreiben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Stromschalter 60 mit einem siliziumgesteuerten Gleichrichter (SCR; sili­ con-controlled rectifier) realisiert sein. Ein Vorteil der Verwendung eines SCR besteht darin, daß der SCR nicht zu viel Strom am Gateanschluß benötigt, um ihn in einen ON-Zu­ stand zu bringen. Zusätzlich haben SCRs relativ einfache Gateeigenschaften und benötigen keine Vorspannschaltung. Einige alternative Schalter, wie Transistoren, können auf­ grund der komplizierteren Eigenschaften des Transistors eine zusätzliche Schaltung benötigen, um den Strom von dem Kol­ lektor zu dem Emitter zu regeln. Die SCRs können auch höhere Ströme ohne spezielle Wärmeabführeinrichtungen aushalten, die bei Leistungstransistoren häufig notwendig sind. SCRs sind auch schneller als Leistungstransistoren.

Eine Eigenschaft der SCR, welche den Schaltkreis gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ohne zusätzliche Schaltkreiskom­ ponenten verarbeitet, ist das Halte- oder Latchverhalten von SCRs. SCRs schalten ein (ON), wenn der Strom durch den SCR größer ist als der Nennhaltestrom für den SCR. Bei einer bevorzugten Ausführungsform fällt der Strom nach jeder Halb­ welle des Ausgangsgleichstroms von der Vollwellenbrücke bei der Gleichstromquelle auf Null. Andere Ansätze zum Entregeln (unlatch) eines SCRs benötigen zusätzliche Komponenten. Es kann z. B. ein Transistor verwendet werden, um die Kathode oder die Anode des SCRs mit Masse kurzzuschließen, wenn eine Überstrombedingung erfaßt wird.

Ein SCR, der bei einer bevorzugten Ausführungsform ein­ gesetzt werden kann, ist der MCR8N von Motorola.

Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, daß für den Strom­ schalter auch anderer Schalter verwendet werden können. Ein Beispiel ist ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gate (IGBT), der eine vierschichtige Einrichtung mit einer ähn­ lichen Struktur wie ein SCR ist. Auch der Betrieb des IGBT ist ähnliche wie der eines SCRs, abgesehen davon, daß ein IGBT nicht verriegelt. Ein IGBT kann daher mit Gleichstrom­ versorgungen verwendet werden, die auf einen konstanten Stromausgangswert gefiltert sind.

Der Stromsensor 20 in Fig. 5 umfaßt eine Stromvergleichs­ schaltung 22, eine Latch-Schaltung 24 und eine Gatesignal- Treiberschaltung 26.

Die Stromvergleichsschaltung 23 umfaßt einen Stromfühlerwi­ derstand R1, Pegeleinstellwiderstände R10 und R16, einen Verzögerungskondensator C3 und einen Vergleicher 122. Der Spannungsabfall über dem Strömfühlerwiderstand R1 entspricht dem Motorstrom I_M durch den Anker des Permanentmagnet-Mo­ tors. Der Spannungspegel wird mit der Spannung zwischen den Widerständen R10 und R16 verglichen. Die Widerstandswerte von R10 und R16 werden so gewählt, daß sie einen Spannung V_th erzeugen, die gleich dem Spannungsabfall über Rl bei einem Strom I_M durch den Motor bei einem Punkt ist, der in­ nerhalb der gewünschten Spezifikation des Schredders liegt. Die Tabelle 1 gibt Werte für R10 und R16 für Anwendungen an, die sich für eine Papierschredderkapazität von 7 und 8 Sei­ ten eignet. Der Fachmann wird leicht verstehen, daß abhängig von anderen Faktoren, der Nennleistung des Motors, sowie von der maximalen Anzahl der Blätter, die geschreddert werden sollen, andere Widerstandswerte gewählt werden können.

Tabelle 1

Der Kondensator C3 wird dazu verwendet, das Überstromsignal verzögern, um sicherzustellen, daß kleinere kurzzeitige Überstrombedingungen den Schredderbetrieb nicht unterbre­ chen. Der Wert des Kondensators C3 wird so gewählt, daß er eine Verzögerung vorsieht, bei der nur ein Überstromzustand üblicher Länge erfaßt wird.

Wenn die Vergleichsschaltung 22 eine Überstrombedingung er­ faßt, zeigt der Vergleicher 122 diese Überstrombedingung ein, indem er von einem niedrigen Pegel (nahe bei Masse) auf einen hohen Pegel (ungefähr 11,2 Volt) beim Knoten 130 schaltet. Der Knoten 130 ist ein Eingang der Latch-Schaltung 24. Die Latch-Schaltung 24 umfaßt Dioden D12 und D15, Dioden D19 und D23, Widerstände R6 und R8, Kondensatoren C4, C6 und C14 und einen Latch-Treiber 148.

Die Widerstände R6 und R8 bilden einen Spannungsteiler aus­ gehend von der Versorgung von 5,6 Volt, um beim Konten 133 einen niedrigen Schwellwert einzustellen, unter den im Über­ stromzustand das niedrige Signal beim Konten 130 fallen muß, um am Knoten 134 einen Überstrom-Ausgangssignal auszulösen. Die Dioden D12 und D15 sind in Reihe mit der Versorgung von 11,2 Volt geschaltet, um beim Knoten 130 einen Spannungspe­ gel aufrechtzuerhalten, der deutlich über der Spannung beim Knoten 133 liegt, wenn kein Überstromzustand vorliegt.

Der Zweck der Dioden D12 und D15 besteht darin, den richti­ gen Ablauf der Reset-Funktion zu ermöglichen. Die Diode D12 sperrt Strom von der 11,2 Volt-Versorgung, und die Diode D15 leitet Strom, um ungefähr eine Differenz von ungefähr 0,7 Volt zwischen den Konten 132 und dem Konten 131 zu erzeugen, wenn ein Benutzer den manuellen Schalter 80 in die Reset- Stellung bringt und somit die Spannung beim Konten 132 und beim Knoten 131 auf einen Pegel zieht, der niedriger ist als die Spannung beim Konten 133.

Eine optionale lichtemittierende Diode LED2 kann mit dem Knoten 134 verbunden werden, um dem Benutzer einen Über­ strom-Latchzustand anzuzeigen.

Der Überstrom-Latchzustand, der beim Knoten 134 durch einen niedrige Spannung angezeigt wird, wird mit dem Gatesignal­ treiber 26 gekoppelt. Der Gatesignaltreiber 26 umfaßt eine Diode D16, eine Diode D18, einen Widerstand R9, einen Kon­ densator C5, einen Treiber 152, einen Widerstand R15 und eine Schaltung zum Beschleunigen des Gatesignals, die einen Widerstand R22, einen Kondensator C2 und einen Widerstand R23 umfaßt. Der Ausgang des Treibers 152 ist über die Schal­ tung zum Beschleunigen des Schaltvorgangs des Gatesignals mit der Leitung 50 verbunden, die das Gatesignal mit dem Gateanschluß 61 des Stromschalters 60 verbindet. Der Treiber 152 sieht einen schnellen Übergang auf einen niedrigen Pegel beim Knoten 135 vor, wobei es sich hier um das Gatesiganl handelt, das eine Überstrombedingung anzeigt. Die Schaltung zum Beschleunigen des Umschaltens des Gatesignals verwendet den Kondensator C2, um dem Gateanschluß 61 schnell Ladung zu entziehen, um sicherzustellen, daß der Motorstrom I_M unter den Haltestrom gezogen wird, der zu dem SCR gehört, wenn in dem Vollwellen-Gleichstromsignal der Nullpunkt erreicht wird.

Der Papiersensor 90 in Fig. 4 umfaßt einen Infrarotsender 150 und einen Infrarotempfänger 140. Der Infrarotsender 150 arbeitet, indem er 11,2 Volt an eine Infrarot-LED IRLED1 liefert. Wenn an der Zuführeinrichtung des Schredders kein Papier vorhanden ist, wird das Ausgangssignal der Infrarot- LED IRLED1 von dem Infrarotsensor Q2 erfaßt, der am Eingang des Treibers 152 ein niedriges Signal vorsieht und dadurch ein Gatesignal an dem SCR 60 verursacht, das den SCR ausge­ schaltet hält. Wenn Papier in den Schredder gebracht wird, wird das Signal zum Infrarotsensor Q2 unterbrochen, so daß der Sensor Q2 ein hohes Signal am Eingang des Treibers 152 erzeugt. Das hohe Signal am Treiber 152 bewirkt, daß der SCR 60 den Motorstrom leitet, so daß sich der Motor dreht. Der Motor dreht sich weiter, bis ein Überstromsignal erfaßt wird, wie oben beschrieben ist. Der Kondensator C8 verzögert die Rückkehr des Eingangssignals des Treibers 152 auf einen niedrigen Pegel, so daß der Motor den Schredderbetrieb fort­ setzt. Die von dem Kondensator C8 bewirkte Verzögerung er­ möglicht es dem Schredder, den Schredderbetrieb fortzuset­ zen, wenn das Papier einmal bis zu einem Punkt vorgerückt ist, wo es das Infrarotsignal von dem Infrarotsender IRLED1 nicht mehr versperrt.

Fig. 6 zeigt die Anschlüsse des manuellen Schalters 80. Der manuelle Schalter umfaßt einen Doppelschalter, um die Gleichstromquelle 10 mit dem Motor 100 bei einem Anschluß 1 zu verbinden und den Motor 100 bei einem Anschluß 2 mit dem Stromschalter 60 zu verbinden wenn der Schalter in die ON- Stellung (Ein) bewegt wird. Der Schalter 80 trennt die Gleichstromquelle 10 von dem Motor 100 beim Anschluß 1 und dem Motor 100 beim Anschluß 2 von dem Stromschalter 60, wenn der Schalter in die OFF-Stellung (Aus) bewegt wird. Der Schalter 80 verbindet den Motor 100 beim Anschluß 1 mit Mas­ se und beim Anschluß 2 mit der Gleichstromquelle 10, wenn der Schalter 80 in die Reset-Stellung bewegt wird. Zusätz­ lich ist der Knoten 139 mit Masse verbunden, wenn der Schal­ ter 80 in die Reset-Stellung bewegt wird, damit der Motor rückwärts läuft und der Latch-Treiber 148 die Überstrombe­ dingung auflöst, wie oben mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben ist.

Die in Fig. 5 gezeigte bevorzugte Ausführungsform hat den Vorteil, eine kostengünstige Schaltung zum Begrenzen des Stroms zu einem Gleichstrommotor in einem Papierschredder vorzusehen, während sie den bevorzugten Leistungsbereich des Gleichstrommotors ausnutzt. Ein weiterer Vorteil der vorlie­ genden Erfindung besteht darin, daß sie eine minimale Anzahl Teile benötigt, wodurch der Raumbedarf (z. B. der Platz auf einer bedruckten Schaltungsplatte) reduziert wird, der zum Realisieren des Schaltkreises notwendig ist. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß sie keinen Schaltkreisunterbrecher benötigt, was die Kosten weiter senkt.

Der Fachmann muß verstehen, daß alternative Ausführungsfor­ men möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlas­ sen. Es können z. B. andere Gleichstromversorgungen für die Gleichstromquelle 10 verwendet werden, einschließlich Ener­ gieversorgungen, die Stromregler und Rauschunterdrückungen enthalten. Zusätzlich wird der Fachmann leicht verstehen, daß geeignete Veränderungen des Schaltkreises in Fig. 5 vorgenommen werden können, um einen Betrieb bei einer anderen Arbeitsspannung vorzusehen, z. B. bei 230 VAC. Es können auch anderer Schaltkreise verwendet werden, um das Erfassen und Verriegeln der Überstrombedingung durchzufüh­ ren. Anstelle des SCR kann wie oben erörtert ein IGBT ver­ wendet werden.

Selbstverständlich wird man verstehen, daß eine große Anzahl von Änderungen und Modifikationen der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform vorgenommen werden können. Die vorstehende Beschreibung soll daher die Erfindung erläutern, nicht beschränken, da es nur den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten zusteht, die Erfindung zu definieren. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeu­ tung sein.

Claims (13)

1. Papierschredder der Bauart mit einem Gleichstrommotor (100) zum Antreiben eines Schneidmechanismus (120), wobei der Gleichstrommotor von einer Gleichstromquel­ le (10) versorgt wird, mit
einem Schaltkreis (15) zum Steuern des Stroms zum Gleichstrommotor, der so angeschlossen ist, daß er einen Motorstrom an den Gleichstrommotor liefert und Motorstrom sperrt, wenn der Motorstrom einen vor­ eingestellten Stromwert erreicht.

2. Papierschredder nach Anspruch 1, bei dem der Schalt­ kreis (15) einen Stromsensor (20) zum Vergleichen des Motorstroms mit dem voreingestellten Stromwert auf­ weist.

3. Papierschredder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schaltkreis (15) einen Stromschalter (60) aufweist, der in Reihe mit dem Gleichstrommotor (100) geschal­ tet ist, um Strom zum Gleichstrommotor zu führen, wobei der Stromschalter den Motorstrom zum Gleich­ strommotor sperrt, wenn der Motorstrom den voreinge­ stellten Stromwert erreicht.

4. Papierschredder nach Anspruch 3 mit einem manuellen Schalter (80), der in Reihe zwischen dem Stromschalter (60) und dem Gleichstrommotor (100) angeschlossen ist, wobei der manuelle Schalter eine Vorwärtseinstellung zum Betreiben des Gleichstrommo­ tors und eine Rücksetzeinstellung zum Zurücksetzen einer Überstrombedingung aufweist.

5. Papierschredder nach Anspruch 3, mit einem manuellen Schalter (80), der in Reihe zwischen dem Stromschalter (60) und dem Gleichstrommotor (100) angeschlossen ist, wobei der manuelle Schalter eine Vorwärtseinstellung zum Betreiben des Gleichstrommo­ tors in einer Schneidrichtung und eine Rückwärtsein­ stellung zum Betreiben des Gleichstrommotors in einer zur Schneidrichtung entgegengesetzten Richtung auf­ weist.

6. Papierschredder nach einem der vorangehenden Ansprü­ che mit einem Papiersensor (90) zum Freigeben des Motorstroms, wenn Papier in einer Papierzuführung vorhanden ist.

7. Papierschredder nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem die Gleichstromquelle (10) folgenden Merkmale aufweist:
eine Wechselstromquelle (11) und
einen Vollwellen-Gleichrichter (D1-4), der mit dem Schaltkreis (15) zum Steuern des Gleichstrommotors (100) verbunden ist.

8. Papierschredder nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem der Gleichstrommotor (100) ein Perma­ nentmagnet-Motor ist.

9. Papierschredder nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem
der Schneidmechanismus (120) zwei gegenüberliegende Schneidzylinder (12) aufweist und
der Gleichstrommotor (100) betrieblich mit den Schneidzylindern (12) verbunden ist, um die Schneid­ zylinder anzutreiben.

10. Verfahren zum Steuern des Stroms eines Gleichstrommo­ tors (100) in einem Papierschredder mit folgenden Verfahrensschritten:
Freigeben des Stroms zum Gleichstrommotor;
Erfassen des Stroms zum Gleichstrommotor;
Sperren des Stroms, wenn der Strom einen voreinge­ stellten Stromwert erreicht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem erfaßt wird, ob Papier in einer Papierzuführeinrichtung ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Er­ fassung des Stroms zum Gleichstrommotor folgende Ver­ fahrensschritte umfaßt:
Vergleichen des Stroms zum Gleichstrommotor mit dem voreingestellten Stromwert; und
Erzeugen einer Überstrombedingung, wenn der Strom zum Gleichstrommotor den voreingestellten Stromwert über­ schreitet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Überstrombedingung gespeichert wird.