JP2002210381A - 文書細断機のモータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの出力が一定値を超えないような高速
低トルク、あるいは低速高トルクのトルク特性を実現す
ることによって、消費電力を抑制し、省エネルギー化を
図ることができる文書細断機を開示する。 【解決手段】 回転速度とトルクが逆リニアの特性を有
する回転細断刃の駆動用のモータと、このモータの回転
速度の検出部と、この回転速度に応じてモータの出力電
圧を一定範囲内で制限する電圧制限部と、前記モータの
電流を監視する電流・電圧検出部とからなる。文書細断
に伴うモータのトルク上昇に対して逆相関するモータ回
転速度によって電圧を逓減する一方、前記電圧制限部に
おいて最低電圧に制限された場合に前記電流・電圧検出
部で検出される電流が一定値を越えたときに前記モータ
の駆動を停止あるいは逆転させる。さらに、電流・電圧
検出部で検出されるモータ電流が一定値を越えたときに
は、遅延回路を介してモータの駆動を停止あるいは逆転
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータによって回転細
断刃などの細断文書を駆動して不要書類等を処分するた
めの文書細断機に係り、特に細断する文書の供給量に応
じてモータのトルクを制御することにより効率良くこれ
らを細断することができる文書細断機の制御に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、文書細断機では廃棄書類等の
細断対象の量に応じて、過負荷細断時には回転細断刃を
低速回転に制御して高トルクを得て細断し、低負荷細断
時には回転細断刃を高速回転に制御して低トルクで高速
細断する手段は公知である。そして、これによって細断
作業を停止することなく連続的に細断し、運転効率の向
上を図り、運転操作の煩わしさを解消している。このよ
うな手段としては、例えば特開平５−９２１４３号公
報、特開平５−９２１４４号公報あるいは特開２０００
−２３７６１５号公報を挙げることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、文書細断機
の性能は、細断枚数や細断速度によって決まるが、一般
には細断枚数が多くなるほど、また速度が速くなるほど
性能が良いとされる。ただし、細断枚数と細断速度の積
が大きくなるほどモータに要求される最大出力が大きく
なり、消費電力が多くなる。そのために、能力を高くし
ようとすれば省エネルギーを実現することができないと
いう問題がある。また、モータ容量がおおきくなると、
機械が大型化、重量化するという問題もある。そこで、
上述した各従来例では比較的小さいモータで適正な文書
細断を行おうとしている。

【０００４】さらに、従来の文書細断機では、過負荷時
にモータの消費電力が急激に上昇して過電流が流れるた
め、ブレーカが作動して電力供給を停止してしまう。こ
れを避けるために、過負荷を検出するとモータを停止・
逆転させる制御が行われることが多い。しかし文書細断
機では細断動作中の負荷変動が激しく、紙の折り目や皺
などによって瞬間的に大きな負荷がかかることが多発す
る。従って、特に高負荷状態での細断動作中に瞬間的な
過負荷によって細断作業が中断することが頻発し、細断
作業上で効率が悪かった。つまり、一度に大量の文書等
を細断破棄する必要があるときは高負荷状態の連続運転
が余儀なくされるが、効率を求める必要がある条件にお
いて運転が中断しやすいという矛盾を引き起こすことに
なる。

【０００５】しかしながら、このような過負荷の発生は
紙の皺に起因するような瞬間的なものであって、ブレー
カを作動させる程度の時間過負荷が持続するものではな
い。そこで、ブレーカが作動する直前で、かつ一定の時
間負荷が掛かったときだけ運転を停止し、逆転動作を行
うようにすれば、細断作業の中断が抑制され、従来と比
較してより安定した連続運転を行うことができる。そし
てこのように設定することとすれば、細断効率は格段に
向上することになる。

【０００６】ところで、従来から公知のインダクション
モータでも起動コンデンサを設けているために、低回転
領域でトルクが上がり、しかもインダクションモータは
起動時や紙詰まり時には、例えば２００Ｗであれば１６
Ａ、４００Ｗであれば３５Ａ程度の一瞬大きい電流が流
れるが、１秒以下なので、ブレーカが動作することがな
く、結果として同じ特性を示す。しかし、直流電動機と
比較すると、有効回転領域の幅が狭く、供給電力を有効
に利用しているとはいえない。

【０００７】本発明は上述したような従来の課題を解決
するもので、モータの出力が一定値を超えないような高
速低トルク、あるいは低速高トルクのトルク特性を実現
することによって、消費電力を抑制し、省エネルギー化
を図ることができる文書細断機を開示することを目的と
するものである。また、低回転領域において過負荷を検
出しても、一定時間経過後に停止・逆転動作に入るよう
に設定することによって、停止逆転頻度を少なくさせて
細断効率を向上することができる文書細断機を開示する
ことも目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述した目
的を達成するために、文書細断機において、回転速度と
トルクが逆リニアの特性を有する回転細断刃の駆動用の
モータと、このモータの回転速度の検出部と、この回転
速度に応じてモータの出力電圧を一定範囲内で制限する
電圧制限部と、前記モータの電流を監視する電流・電圧
検出部とからなる制御回路を構成した。そして、文書細
断に伴うモータのトルク上昇に対して逆相関するモータ
回転速度によって電圧を逓減する一方、前記電圧制限部
において最低電圧に制限された場合に前記電流・電圧検
出部で検出される電流が一定値を越えたときに前記モー
タの駆動を停止あるいは逆転させることとした。ここで
逆リニアとは、モータの回転速度とトルクが反比例の関
係にあることを意味する。

【０００９】モータの回転速度に応じて印加電圧を電圧
制限部で制限し、モータ回転速度の全運転領域において
モータ出力を一定値以下に制限している。特に、負荷ト
ルクが大きい場合のモータ出力（所要動力）の増加を避
けるために、回転速度の減少に応じて印加電圧を電圧制
限部において制限し、一定の電圧まで徐々に逓減させ
る。さらに、電流・電圧検出部は常時駆動電流および電
圧を監視しており、電圧を逓減させて最低電圧まで降圧
したときになお回転速度が減少した場合の電流上昇にお
いて、モータ電流が一定の電流値を超えた場合に紙づま
りやモータの故障を防止するためモータ駆動を停止ある
いは逆転させる機能を有する。また、請求項２において
は、一定の電流値を超えればタイマなどの遅延回路を動
作させ、一定の遅延時間後にモータの駆動を停止あるい
は逆転させる機能を行わしめる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付した図面に従って説明する。図１は本発明の制
御回路の一実施形態であって、１は文書細断機の回転刃
を駆動するためのモータであり、本実施形態では回転速
度とトルクが電圧一定の場合に逆リニアの相関を有する
ような特性を持ったもので、例えば直流ブラシレスモー
タを採用する。２は回転刃を含む細断機構、３はモータ
１のオン・オフや正逆回転を制御するための制御回路、
４は細断の対象となる紙である。制御回路３はより詳し
いブロックとして、制御部５、電流・電圧検出部６、モ
ータ１の回転速度を検出するための回転速度検出部７、
および電圧制限部８からなっている。ここで、電流・電
圧検出部６は常時電流あるいは電圧を検出し、モータ１
の回転速度が一定値以下に低下したときに急激に上昇す
る電流でモータが焼き付くことを防止するために、上記
一定値に至ればタイマ（図示せず）を作動し、一定時間
経過後（例えば１秒）に制御部５によってモータ１の回
転を停止し、逆転動作を行う機能を有する。回転速度検
出部７では常時モータ１の回転速度（回転数）を測定し
ており、この回転速度を電圧制限部８に与える。この電
圧制限部８では予め定められた関数に基づいて現在の回
転速度に応じた電圧制限を行い、制御部５に帰還させ
る。そして、制御部５において適正な電圧を発生させ、
電流・電圧検出部６を経てモータ１を駆動させるとい
う、一種の負帰還回路を構成している。

【００１１】図２は図１で示した制御回路を利用した場
合のモータ回転速度に応じたトルク特性を示したもので
ある。モータ１のトルク特性はＶ１〜Ｖ４に示したよう
に、電圧Ｖを一定としたときには回転速度とトルクが逆
リニアの相関を有する特性を持っている。そして、通常
運転時に電圧Ｖ１でモータ１が駆動されているときには
回転速度とトルクは直線ａのように推移する。いまここ
で、電圧Ｖ１でモータ１が駆動されており、所要以上の
厚さの紙を細断しようとすれば、負荷が大きくなり、モ
ータの回転速度は直線ａに沿って低下する。これをその
まま放置すればＶ１直線に沿って回転が低下するのに反
してトルクが上昇するが、同時にモータ出力が大きくな
りすぎるため、文書細断機としては省エネルギーを実現
できない。また、電源電流が増加し、ブレーカが作動し
やすくなる問題が発生するので、これを避けるために、
所定の回転速度になれば印加電圧をＶ２に一段落としモ
ータ出力を制限する制御を行う。モータ１に対する負荷
がなおまだ大きい場合にはこの制御を繰返すことによっ
てトルク特性を落としていき、モータ出力の増加を抑制
する。電圧Ｖ４は印加電圧の下限値であり、制御を繰返
してもこれ以下の電圧にはしないようにしている。その
結果、細断時に過負荷が継続した場合には、回転速度と
トルクの関係は、直線ａ−ｂ−ｃと移行することにな
り、モータ出力は一定値以下に制限されることになる。
なお、モータの回転速度と制限される電圧の関係は予め
決められており、回転速度が所定値に減速されれば制限
値を一段落とす一方、負荷が軽減されて回転速度が所定
値まで上昇すれば制限値を一段上げて余裕のあるモータ
駆動を行うことになる。

【００１２】続いて、過負荷が継続した場合には電圧制
限によって印加電圧がＶ４を維持し、回転速度−トルク
の関係は直線ｃに沿って推移するが、なお過負荷状態で
ある場合にはこれを放置すればモータ電流が上昇してモ
ータなどの故障の原因となる。従って、電流・電圧検出
部６において電流を検出し、電流値が所定値に至ればタ
イマによってモータの回転を停止し、あるいは逆転させ
る。なお、タイマの概念には一般的な遅延回路も含まれ
るものとする。

【００１３】図３は図２の制御を行っているときのモー
タ１の回転速度と制限電圧の関係を示したものであり、
それぞれの直線ａ〜ｃは図２の直線ａ〜ｃに対応してい
る。即ち、モータの回転速度の減速し始めには電圧は一
定を保っているが、回転速度がＮ１まで低下すると電圧
は徐々に制限を受けて直線ｂのように抑制され、下限値
に至れば再び直線ｃに示したように一定電圧を維持す
る。直線ｃは電圧Ｖ４を表すが、これより低くなれば適
切な細断を行うことができないので、電圧はこれ未満に
はならないように制御している。

【００１４】

【発明の効果】本発明の構成を採用したことにより、モ
ータ出力が一定値を超えないように制御されるため、文
書細断機として省エネルギーを達成することができる。
また、モータの回転速度と逆相関でトルクが上昇する特
性を採用し、モータの回転速度に応じて印加電圧を逓減
しているため、モータ全運転領域においてモータ出力を
一定値以下に制限できる結果、モータを小型化すること
ができる。さらに、電圧を制限して最低電圧まで降圧し
た場合にトルク上昇に伴うモータ電流の増加がある場合
でも、一定電流を越えたときにはモータの駆動を停止あ
るいは逆転させるので、モータの焼き付きを防止するこ
とができる。さらに、モータの停止あるいは逆転を遅延
時間後に行うことによって、余裕のある制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御回路を示すブロック図

【図２】モータの回転速度と発生トルクの特性を示すグ
ラフ

【図３】モータ回転数と制限電圧の関係を示すグラフ

【符号の説明】

１ モータ ２ 細断機構 ３ 制御回路 ４ 紙 ５ 制御部 ６ 電流・電圧検出部 ７ 回転速度検出部 ８ 電圧制限部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小村 裕通 松江市大井町899番地の５ 松江ナカバヤ シ株式会社内 Ｆターム(参考） 4D065 CA05 EB12 EE04 EE07 EE16 EE17 5H550 AA20 BB02 FF07 FF10 GG03 GG05 LL22 LL31 LL32 LL48 MM02 MM04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】文書細断機において、回転速度とトルクが
   逆リニアの特性を有する回転細断刃の駆動用のモータ
   と、このモータの回転速度の検出部と、この回転速度に
   応じてモータの出力電圧を一定範囲内で制限する電圧制
   限部と、前記モータの電流を監視する電流・電圧検出部
   とからなり、文書細断に伴うモータのトルク上昇に対し
   て逆相関するモータ回転速度によって電圧を逓減する一
   方、前記電圧制限部において最低電圧に制限された場合
   に前記電流・電圧検出部で検出される電流が一定値を越
   えたときに前記モータの駆動を停止あるいは逆転させる
   ことを特徴とする文書細断機のモータ制御回路。
2. 【請求項２】電流・電圧検出部で検出されるモータ電流
   が一定値を越えたときには、遅延回路を介してモータの
   駆動を停止あるいは逆転させる請求項１記載の文書細断
   機のモータ制御回路。