JP2007275827A - 細断機のブラシレスｄｃモータの制御方法、及び細断機のブラシレスｄｃモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法の提供。
【解決手段】紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法。ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し（Ｓ６）、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し（Ｓ８，１０）、所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスＤＣモータの通電位相を所定位相分、進める（Ｓ１４，１６）。
【選択図】図３

Description

本発明は、紙を細かく裁断する細断機（シュレッダ）の駆動に、減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法、及び細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置に関するものである。

細断機は、図１０に示すように、筐体６の上面に設けられた投入部７から、紙が挿し入れられると、紙検出器４が紙を検知して、カッター１が回転し始め、紙を細かく裁断する。カッター１は、多数の同形円板状の金属板が回転軸に同心に固定された２つの刃が、図１に示すように、互いに噛合って構成されている。２つの刃の各回転軸は、それぞれに固設された２つの歯車が噛合することにより連動回転する。
投入部７には斜面が設けられており、矢印Ａ，Ｃに示すように、紙は設けられた斜面に沿って挿し入れられる構造になっている。しかし、一時に多量に処理しようと、例えば矢印Ｂに示すように、斜面に沿わせることなく、多量の紙を一時に投入すると、細断不能となる。また、紙が折り畳んであったり、紙質が硬い場合にも、細断不能となることがある。

このような場合に備えて、特許文献１には、回転速度が上昇するに応じて、出力トルクが略直線的に急激に低下する（回転速度が低下するに応じて、出力トルクが略直線的に急激に上昇する）出力トルク−回転速度特性を有し、低回転速度時の出力トルクを増大させた文書細断機のモータ制御回路が開示されている。また、回転速度に応じて、モータへの供給電圧を制御すること、及びモータ電流が所定値を超えると、所定時間後にモータを停止又は逆転させることが開示されている。
特開２００２−２１０３８１号公報 特開２００３−３４８８９９号公報 特開平１０−１５２７８号公報 見城尚志、永守重信「新・ブラシレスモータ」２８７〜２８８頁、総合電子出版社、２０００年６月１日第１版

従来の細断機では、特許文献１に開示されているように、細断不能に陥ると、カッターを自動停止した後、所定時間、自動逆転して細断できなかった紙を排出し、その後、ボタンが操作されると再始動するが、排出した紙が散乱するので、ユーザはそれを掃除しなければならず、余分な作業が必要であった。
また、細断不能状態では、モータが拘束され、停止される迄、大きな電流が流れるので、大きな電力が浪費され、また、細断できなかった紙を排出する逆回転運転でも、余分な電力が消費される。

そこで、時間当たりの細断能力を向上させる為に、細断機のユーザからは、より多量の紙が投入されても、細断不能に陥らず、細断自動停止、紙排出の為の自動逆転運転、及びユーザの再始動操作が不要であると共に、少量の紙が投入されたときは、高速に細断することができる細断機が求められていた。
尚、通常、細断機のカッターには減速機付モータが取付けられており、減速機の減速比を大きくすると、減速機付モータの出力トルクが大きくなり、より多くの紙を細断できるが、少量の紙を細断するときには、処理速度が遅く感じられるという問題がある。

また、減速機の減速比を大きくせずに、モータの容量を大きくすると、細断不能に陥り難くなるが、外形が大きくなって部品コストが増大すると共に、消費電力が大きくなり、供給電源のブレーカがトリップする等の問題が生じる。
非特許文献１には、ブラシレスＤＣモータのモータ電流の通電位相を進めて（進角をつけて）、出力トルク−回転速度特性における出力トルク／回転速度の傾きを緩く（回転速度の上昇に対する出力トルクの低下を小さく）することが開示されている。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１，２発明では、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法を提供することを目的とする。
第３乃至５発明では、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置を提供することを目的とする。

図９は、従来の減速機付ブラシレスＤＣモータのＴ−Ｎ特性（出力トルク−回転速度特性）を示す特性図であり、モータ供給電圧Ｖ１〜Ｖ５（Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５）をパラメータとして示している。
図８（ａ）は、従来より大きい減速比を有する減速機付ブラシレスＤＣモータのＴ−Ｎ特性を示す特性図であり、このＴ−Ｎ特性では、図９に示すＴ−Ｎ特性に比較して、Ｔ／Ｎの傾きが大きくなっている。これにより、回転速度が０付近の出力トルク（最大出力トルク）は大きくなっているが、出力トルクが０付近の回転速度（最高回転速度）は低くなっている（ここでは、図９と比較してｎｃ分低い）。

図８（ｂ）は、図８（ａ）と同じ減速比を有する減速機付ブラシレスＤＣモータに進角を付けた（通電位相を進めた）ときのＴ−Ｎ特性を示す特性図であり、このＴ−Ｎ特性では、図９に示すＴ−Ｎ特性に比較して、Ｔ／Ｎの傾きが小さくなっている。これにより、回転速度が０付近の出力トルク（最大出力トルク）は小さくなっているが、出力トルクが０付近の回転速度（最高回転速度）は高くなっている。

図８（ｃ）は、本発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法を示しており、図８（ａ）と同じ減速比を有する減速機付ブラシレスＤＣモータで、回転速度が所定値以上の場合に、図８（ｂ）と同様に進角を付けた（通電位相を進めた）ときのＴ−Ｎ特性を示す特性図である。モータ供給電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が高い程、回転速度の各所定値ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５は高く設定されている。

このＴ−Ｎ特性では、回転速度が所定値未満のときは、図９に示すＴ−Ｎ特性に比較して、Ｔ／Ｎの傾きが大きくなり、回転速度が０付近の出力トルク（最大出力トルク）は大きくなっているので、細断機に多量の紙が投入されたときに細断不能になり難い。また、回転速度が所定値以上のときは、図９に示すＴ−Ｎ特性に比較して、Ｔ／Ｎの傾きが小さくなり、出力トルクが０付近の回転速度（最高回転速度）は高くなっている。これにより、従来より大きい減速比を有する減速機付ブラシレスＤＣモータを使用しているにも拘わらず、細断機に少量の紙が投入されたときの細断速度を上昇させることができる。

第１発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法において、ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスＤＣモータの通電位相を所定位相分、進めることを特徴とする。

第２発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法において、ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスＤＣモータの通電位相を進めることを特徴とする。

第３発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置において、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、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスＤＣモータの通電位相を所定位相分、進める手段とを備えることを特徴とする。

第１発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法、及び第３発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置では、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう。回転速度検出手段が、ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し、判定する手段が、回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、進める手段が、ブラシレスＤＣモータの通電位相を所定位相分進める。

第４発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置は、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置において、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、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスＤＣモータの通電位相を進める手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法、及び第４発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置では、紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう。回転速度検出手段が、ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し、判定する手段が、回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、検出した回転速度に応じて、進める手段がブラシレスＤＣモータの通電位相を進める。

第５発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置は、前記回転速度検出手段は、ブラシレスＤＣモータのロータ位置検出器からの周期的信号を与えられ、与えられた周期的信号の周波数に応じた電圧信号を回転速度信号として出力する周波数／電圧変換器であることを特徴とする。

第１，２発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法によれば、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法を実現することができる。

第３乃至５発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、多量の紙が投入されても、細断不能になり難く、少量の紙が投入されたときは、高速で細断することができる細断機の実現を可能とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置を実現することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法及び制御装置の実施の形態１が適用される細断機の構成例を模式的に示すブロック図である。
この細断機は、紙の細断屑を受け貯留しておく図示しない容器を収納する筐体６の上部に、紙を細断するカッター１が設けられている。

カッター１は、多数の同形円板状の金属板が回転軸に同心に固定された２つの刃が、互いに噛合って構成され、一方の刃の回転軸は、減速機２ａを介してブラシレスＤＣモータ２ｂにより回転駆動される。他方の刃の回転軸は、筐体６側の固定部に回動自在に支持され、両方の刃の各回転軸は、それぞれに固設された２つの歯車が噛合することにより連動回転する。
ブラシレスＤＣモータ２ｂは、商用電源５に接続された制御装置３により駆動制御される。

図２は、図１に示す制御装置３の構成例を示すブロック図である。
この制御装置３は、商用電源５からプラグ端子Ｌ１，Ｌ２を通じて電力が供給される動力用直流電源回路３０１が、供給された電力を整流平滑して、動力用直流電力としてＩＰＭ（Intelligent Power Module）３０５及び制御電源回路３０２に供給する。

制御電源回路３０２は、供給された比較的高電圧の動力用直流電力を、制御回路用の低電圧に変換し、マイクロコンピュータ３０３、通電信号出力回路（ブラシレスＤＣモータコントローラ）３０４、ＩＰＭ３０５及びＦ／Ｖ（周波数／電圧）変換器３０６等の制御回路に供給する。
ＩＰＭ３０５は、ブラシレスＤＣモータ２ｂの駆動回路であり、６個のスイッチング素子を備える三相ブリッジ回路である。各スイッチング素子は、通電信号出力回路３０４からの通電信号に従って、モータ電流の通流、遮断を行う。

通電信号出力回路３０４は、ブラシレスＤＣモータコントローラであり、ブラシレスＤＣモータ２ｂのロータ位置検出器であるホールセンサ２ｃからのロータ位置信号を与えられ、与えられたロータ位置信号に基づき、ＩＰＭ３０５の各スイッチング素子を開閉する為の各通電信号を出力する。ＩＰＭ３０５は、各通電信号の通電時間を制御されることにより、ブラシレスＤＣモータ２ｂに印加する電圧を制御する。
通電信号出力回路３０４は、また、マイクロコンピュータ３０３（以下、マイコン３０３と記す）から与えられる進角制御信号Ｖａに従って、モータ電流の通電位相が進むように、各通電信号の位相を制御する。

Ｆ／Ｖ変換器３０６は、ブラシレスＤＣモータ２ｂのロータ位置検出器であるホールセンサ２ｃからの、ロータの回転速度に比例した周波数を有するパルス信号（ロータ位置信号）を与えられ、直流電圧である回転速度信号Ｖｓに変換して，マイコン３０３に与える。
Ｆ／Ｖ変換器３０６のＶｓ−Ｎ特性（回転速度信号−回転速度特性）は、図５（ｄ）に示すように、回転速度が０⇔ＮＬ２⇔Ｎ２⇔ＮＬ１⇔ＮＬ０⇔Ｎ４と変化するのに応じて、回転速度信号が、０⇔ＶｓＬ２⇔Ｖｓ２⇔ＶｓＬ１⇔ＶｓＬ０⇔Ｖｓ４のように、回転速度に比例して変化するようになっている。尚、ロータの回転速度と減速機付ブラシレスＤＣモータ２ｂの減速された回転速度とは、当然異なっているが、減速比が一定であり、１対１で対応するので、等価として扱うことができる。

紙検出器４は、筐体６の上面に設けられた投入部７付近に設けられ（図１０参照）、投入された紙を検知すると、接点ＦＸを閉じて、マイコン３０３に与えるＲＵＮ信号をＬｏｗレベルに変化させる。尚、図２では、ＲＵＮ信号は、接点ＦＸの接点信号であるが、オープンコレクタの無接点信号としても良い。
マイコン３０３は、紙検出器４から与えられたＲＵＮ信号が、始動信号であるＬｏｗレベルになると、Ｆ／Ｖ変換器３０６からの回転速度信号Ｖｓを読込む。次いで、読込んだ回転速度信号Ｖｓに応じて、予め格納されているプログラムに従って、モータ供給電圧制御信号Ｖｅ及び進角制御信号Ｖａを定め、通電信号出力回路３０４に与える。

以下に、このような構成の細断機の制御装置３の動作を、それを示す図３のフローチャート、図４のタイミングチャート及び図５の特性図を参照しながら説明する。
細断機の投入部７に紙が投入され、紙検出器４が、紙を検知し（図１０参照）、接点ＦＸを閉じて、ＲＵＮ信号をＬｏｗレベルに変化させると（図４（ａ））、マイコン３０３は、運転状態を示す運転信号をオンにする（図４（ｂ））。

紙検出器４が、投入された紙を検知しなくなり、接点ＦＸを開いて、ＲＵＮ信号をＨｉｇｈレベルに変化させると（図４（ａ））、マイコン３０３は、所定時間経過した後、運転信号をオフにする（図４（ｂ）。所定時間経過した後、運転信号をオフにするのは、紙検出器４が紙を検知しなくなっても、まだ細断が終了していない可能性があるので、確実に細断を終了させる為である。
尚、運転信号は、マイコン３０３に搭載されたソフトウェア内で作成されるが、マイコン３０３の外部でハードウェア（電子回路）により作成しても良い。

マイコン３０３は、運転信号がオンになると（図３Ｓ２）、ＨｉｇｈレベルＶｅｈのモータ供給電圧制御信号Ｖｅ、及びＬｏｗレベル０の進角制御信号Ｖａの通電信号出力回路３０４への出力を開始し（Ｓ４、図５（ｂ）（ｃ））、ブラシレスＤＣモータ２ｂを始動させる（図５（ｄ））。
通電信号出力回路３０４は、モータ供給電圧制御信号Ｖｅ（＝Ｖｅｈ）及び進角制御信号Ｖａ（＝０）を与えられている間、こと更に進角制御を行うことなく、ＩＰＭ３０５の各スイッチング素子をオン／オフさせる通電信号を出力して、ブラシレスＤＣモータ２ｂを駆動する。ブラシレスＤＣモータ２ｂは、始動した後は、カッター１が紙を細断する際の負荷に応じて、例えば図５（ａ）に示すような減速機２ａにおける出力トルク（負荷）−回転速度特性に従うように、回転速度が変化する。

次に、マイコン３０３は、Ｆ／Ｖ変換器３０６からの回転速度信号Ｖｓを読込み（Ｓ６）、回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満であるか否かを判定する（Ｓ８）。回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満であれば、モータ供給電圧制御信号ＶｅをＨｉｇｈレベルＶｅｈとし（Ｓ２２）、進角制御信号ＶａをＬｏｗレベル０として（Ｓ２４）、通電信号出力回路３０４へ出力する（Ｓ１６）。次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する（Ｓ１８）。

ここで、始動時に運転信号がオンになり（Ｓ２）、紙の量が少なければ、ブラシレスＤＣモータ２ｂは、回転速度Ｎが上昇してＮ２以上となり、図５（ａ）に示すＴ−Ｎ特性上の例えば点ＡＬ１（ＮＬ１，ＴＬ１）が示す特性を取る。その後、多量の紙が投入されて負荷が増加すれば、回転速度Ｎが低下してＮ２未満となり、例えば点ＡＬ２（ＮＬ２，ＴＬ２）が示す特性を取ることになる。
このように、回転速度Ｎが、一旦、Ｎ２以上になった後にＮ２未満に低下してくると、再度、モータ供給電圧制御信号ＶｅをＨｉｇｈレベルＶｅｈにし（Ｓ２２、図５（ｂ））、進角制御信号ＶａをＬｏｗレベル０にする（Ｓ２４、図５（ｃ））必要がある。

マイコン３０３は、回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満でなければ（Ｓ８）、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ２以上、Ｖｓ４以下であるか否かを判定する（Ｓ１０）。回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ２以上、Ｖｓ４以下であれば、Ｖｅ＝Ｖｅｈ（Ｓ１２）、Ｖａ＝Ｖａｈ（Ｓ１４）とする。つまり、モータ供給電圧制御信号Ｖｅは変化させず、進角制御信号Ｖａは、通電位相を所定位相分進める為の値Ｖａｈにして出力し始め（Ｓ１６、図５（ｃ））、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する（Ｓ１８）。
通電信号出力回路３０４は、進角制御信号Ｖａ（＝Ｖａｈ）を与えられている間、ブラシレスＤＣモータ２ｂへの通電位相を所定位相分進めておく。

マイコン３０３は、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ２以上、Ｖｓ４以下でなければ（Ｓ１０）、モータ供給電圧制御信号Ｖｅ（＝Ｖｅｈ）及び進角制御信号Ｖａ（＝０）を変化させずにそのまま出力し続け（Ｓ１６）、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する（Ｓ１８）。尚、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ２以上、Ｖｓ４以下でないとき（Ｓ１０）は、エラーの虞があり、この判定が複数回連続したときは、エラー表示、運転停止等の処理を行うようにしても良い。

マイコン３０３は、運転信号がオンであれば（Ｓ１８）、Ｆ／Ｖ変換器３０６からの回転速度信号Ｖｓを読込み（Ｓ６）、回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満であるか否かを判定する（Ｓ８）。
マイコン３０３は、運転信号がオンでなければ（Ｓ１８、図４（ｂ））、Ｌｏｗレベル０のモータ供給電圧制御信号Ｖｅ、及びＬｏｗレベル０の進角制御信号Ｖａの通電信号出力回路３０４への出力を開始し（Ｓ２０、図５（ｂ）（ｃ））、ブラシレスＤＣモータ２ｂを停止させる（図５（ｄ））。次いで、運転信号がオンになる迄待機する（Ｓ２）。

以上のようなマイコン３０３の動作により、回転速度信号Ｖｓが０≦Ｖｓ＜Ｖｓ２であるときは、ブラシレスＤＣモータ２ｂ（減速機２ａ）は、回転速度Ｎが０≦Ｎ＜Ｎ２であり、図５（ａ）に示すＴ−Ｎ特性では、点Ａ０（０，Ｔ０）〜Ａ２（Ｎ２，Ｔ２）間の直線上の点ＡＬ２（ＮＬ２，ＴＬ２）が示すＴ−Ｎ特性を取る。
ここで、減速機２ａの減速比は、従来の細断機より大きくしているので、点Ａ０〜Ａ２間の直線の傾きは、従来のＴ−Ｎ特性より大きくなっており、回転速度Ｎが０付近の最大出力トルクは従来より大きく、多量の紙が投入されても、細断不能になり難い。

回転速度信号ＶｓがＶｓ２≦Ｖｓ≦Ｖｓ４であるときは、ブラシレスＤＣモータ２ｂ（減速機２ａ）は、回転速度ＮがＮ２≦Ｎ≦Ｎ４であり、図５（ａ）に示すＴ−Ｎ特性では、点Ａ２（Ｎ２，Ｔ２）〜Ａ４（Ｎ４，Ｔ４）間の直線上の点ＡＬ１（ＮＬ１，ＴＬ１）が示すＴ−Ｎ特性を取る。尚、点ＡＬ０（ＮＬ０，ＴＬ０））は、カッター１を駆動する為のみの最小出力トルク（ＴＬ０）を示す。
ここで、回転速度信号ＶｓがＶｓ２≦Ｖｓ≦Ｖｓ４であるときは、通電位相が所定位相進められるので、点Ａ２〜Ａ４間の直線の傾きは、点Ａ０〜Ａ２間の傾きに比べて小さくなっている。その為、少量の紙が投入され、出力トルクが小さいときでも、充分な高回転速度を得ることができ、ユーザは、細断速度が遅いと感じることはない。

（実施の形態２）
図６は、本発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法及び制御装置の実施の形態２が適用される細断機の制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、本実施の形態２が適用される細断機の構成は、実施の形態１が適用される細断機の構成（図１，２）と同様であるので、説明を省略する。

以下に、本実施の形態２が適用される細断機の制御装置３の動作を、それを示す図６のフローチャート、図４のタイミングチャート及び図７の特性図を参照しながら説明する。
細断機の投入部７に紙が投入され、紙検出器４が、紙を検知し（図１０参照）、接点ＦＸを閉じて、ＲＵＮ信号をＬｏｗレベルに変化させると（図４（ａ））、運転状態を示す運転信号をオンにする（図４（ｂ））。
紙検出器４が、投入された紙を検知しなくなり、接点ＦＸを開いて、ＲＵＮ信号をＨｉｇｈレベルに変化させると（図４（ａ））、マイコン３０３は、所定時間経過した後、運転信号をオフにする（図４（ｂ））。

マイコン３０３は、運転信号がオンになると（図６Ｓ３０）、ＨｉｇｈレベルＶｅｈのモータ供給電圧制御信号Ｖｅ、及びＬｏｗレベル０の進角制御信号Ｖａの通電信号出力回路３０４への出力を開始し（Ｓ３２、図７（ｂ）（ｃ））、ブラシレスＤＣモータ２ｂを始動させる（図７（ｄ））。
通電信号出力回路３０４は、モータ供給電圧制御信号Ｖｅ（＝Ｖｅｈ）及び進角制御信号Ｖａ（＝０）を与えられている間、こと更に進角制御を行うことなく、ＩＰＭ３０５の各スイッチング素子をオン／オフさせる通電信号を出力して、ブラシレスＤＣモータ２ｂを駆動する。ブラシレスＤＣモータ２ｂは、始動した後は、カッター１が紙を細断する際の負荷に応じて、例えば図７（ａ）に示すような減速機２ａにおける出力トルク（負荷）−回転速度特性に従うように、回転速度が変化する。

次に、マイコン３０３は、Ｆ／Ｖ変換器３０６からの回転速度信号Ｖｓを読込み（Ｓ３４）、回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満であるか否かを判定する（Ｓ３６）。回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満であれば、モータ供給電圧制御信号ＶｅをＨｉｇｈレベルＶｅｈとし（Ｓ５６）、進角制御信号ＶａをＬｏｗレベル０として（Ｓ５８）、通電信号出力回路３０４へ出力する（Ｓ５０）。次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する（Ｓ５２）。

ここで、始動時に運転信号がオンになり（Ｓ３０）、紙の量が少なければ、ブラシレスＤＣモータ２ｂは、回転速度Ｎが上昇してＮ２以上となり、図７（ａ）に示すＴ−Ｎ特性上の例えば点ＡＬ１（ＮＬ１，ＴＬ１）が示す特性を取る。その後、多量の紙が投入されて負荷が増加すれば、回転速度Ｎが低下してＮ２未満となり、例えば点ＡＬ２（ＮＬ２，ＴＬ２）が示す特性を取ることになる。
このように、回転速度Ｎが、一旦、Ｎ２以上になった後にＮ２未満に低下してくると、再度、モータ供給電圧制御信号ＶｅをＨｉｇｈレベルＶｅｈにし（Ｓ５６、図７（ｂ））、進角制御信号ＶａをＬｏｗレベル０にする（Ｓ５８、図７（ｃ））必要がある。

マイコン３０３は、回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満でなければ（Ｓ３６）、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ２以上、Ｖｓ３以下であるか否かを判定する（Ｓ３８）。回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ２以上、Ｖｓ３以下であれば、Ｖｅ＝Ｖｅｈ（Ｓ４２）、Ｖａ＝Ｇ（Ｖｓ）（Ｓ４４）とする。つまり、モータ供給電圧制御信号Ｖｅは変化させず、進角制御信号Ｖａは、通電位相を回転速度信号Ｖｓに応じた位相分進める為の値Ｇ（Ｖｓ）にして出力し始め（Ｓ５０、図７（ｃ））、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する（Ｓ５２）。
通電信号出力回路３０４は、進角制御信号Ｖａ（＝Ｇ（Ｖｓ））を与えられ、ブラシレスＤＣモータ２ｂへの通電位相を、進角制御信号Ｖａに応じた位相分進める。

マイコン３０３は、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ２以上、Ｖｓ３以下でなければ（Ｓ３８）、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ３を超え、Ｖｓ４以下であるか否かを判定する（Ｓ４０）。回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ３超、Ｖｓ４以下であれば、Ｖｅ＝Ｖｅｈ（Ｓ４６）、Ｖａ＝Ｖａｈ（Ｓ４８）とする。つまり、モータ供給電圧制御信号Ｖｅは変化させず、進角制御信号Ｖａは、通電位相を所定位相分進める為の値Ｖａｈにして出力し始め（Ｓ５０、図７（ｃ））、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する（Ｓ５２）。
通電信号出力回路３０４は、進角制御信号Ｖａ（＝Ｖａｈ））を与えられ、ブラシレスＤＣモータ２ｂへの通電位相を、所定位相分進めておく。

マイコン３０３は、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ３超、Ｖｓ４以下でなければ（Ｓ４０）、モータ供給電圧制御信号Ｖｅ（＝Ｖｅｈ）及び進角制御信号Ｖａ（＝０）を変化させずにそのまま出力し続け（Ｓ５０）、次いで、運転信号がオンであるか否かを判定する（Ｓ５２）。尚、回転速度信号Ｖｓの値がＶｓ３超、Ｖｓ４以下でないとき（Ｓ４０）は、エラーの虞があり、この判定が複数回連続したときは、エラー表示、運転停止等の処理を行うようにしても良い。

マイコン３０３は、運転信号がオンであれば（Ｓ５２、図４（ｂ））、Ｆ／Ｖ変換器３０６からの回転速度信号Ｖｓを読込み（Ｓ３４）、回転速度信号Ｖｓの値が０以上、Ｖｓ２未満であるか否かを判定する（Ｓ３６）。
マイコン３０３は、運転信号がオンでなければ（Ｓ５２、図４（ｂ））、Ｌｏｗレベル０のモータ供給電圧制御信号Ｖｅ、及びＬｏｗレベル０の進角制御信号Ｖａの通電信号出力回路３０４への出力を開始し（Ｓ５４、図７（ｂ）（ｃ））、ブラシレスＤＣモータ２ｂを停止させる（図７（ｄ））。次いで、運転信号がオンになる迄待機する（Ｓ３０）。

以上のようなマイコン３０３の動作により、回転速度信号Ｖｓが０≦Ｖｓ＜Ｖｓ２であるときは、ブラシレスＤＣモータ２ｂ（減速機２ａ）は、回転速度Ｎが０≦Ｎ＜Ｎ２であり、図７（ａ）に示すＴ−Ｎ特性では、点Ａ０（０，Ｔ０）〜Ａ２（Ｎ２，Ｔ２）間の直線上の点ＡＬ２（ＮＬ２，ＴＬ２）が示すＴ−Ｎ特性を取る。
ここで、減速機２ａの減速比は、従来の細断機より大きくしているので、点Ａ０〜Ａ２間の直線の傾きは、従来のＴ−Ｎ特性より大きくなっており、回転速度Ｎが０付近の最大出力トルクは従来より大きく、多量の紙が投入されても、細断不能になり難い。

回転速度信号ＶｓがＶｓ２≦Ｖｓ≦Ｖｓ３であるときは、ブラシレスＤＣモータ２ｂ（減速機２ａ）は、回転速度ＮがＮ２≦Ｎ≦Ｎ３であり、図７（ａ）に示すＴ−Ｎ特性では、点Ａ２（Ｎ２，Ｔ２）〜Ａ３（Ｎ３，Ｔ３）間の曲線上の点が示すＴ−Ｎ特性を取る。この区間では、進角制御信号Ｖａは、回転速度信号Ｖｓに応じた値Ｖａ＝Ｇ（Ｖｓ）、つまり、回転速度Ｎ（Ｎ２〜Ｎ３）に応じた値を取り、通電信号出力回路３０４は、ブラシレスＤＣモータ２ｂへの通電位相を回転速度Ｎに応じた位相分進める。
マイコン３０３は、回転速度信号Ｖｓ（Ｖｓ２≦Ｖｓ≦Ｖｓ３）が大きくなるに従って、通電位相の進角を大きくする進角制御信号Ｖａを出力する為のルックアップテーブルを内蔵している。

回転速度信号ＶｓがＶｓ３＜Ｖｓ≦Ｖｓ４であるときは、通電位相が所定位相進められるので、点Ａ３〜Ａ４間の直線の傾きは、点Ａ０〜Ａ３間の傾きに比べて小さくなっている。その為、少量の紙が投入され、出力トルクが小さいときでも、充分な高回転速度を得ることができ、ユーザは、細断速度が遅いと感じることはない。
尚、点ＡＬ０（ＮＬ０，ＴＬ０））は、カッター１を駆動する為のみの最小出力トルク（ＴＬ０）を示す。

本発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法及び制御装置の実施の形態が適用される細断機の構成例を模式的に示すブロック図である。 図１に示す制御装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示す制御装置の動作を示すタイミングチャートである。及び図５の特性図。 図１に示す制御装置の動作を示す特性図である。 図１に示す制御装置の他の動作を示すフローチャートである。 図１に示す制御装置の動作を示す特性図である。 本発明に係る細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法及び制御装置を説明する為の特性図である。 従来の細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法及び制御装置を説明する為の特性図である。 細断機の構成を模式的に示す縦断面図である。

符号の説明

１ カッター
２ａ 減速機
２ｂ ブラシレスＤＣモータ
２ｃ ホールセンサ（ロータ位置検出器）
３ 制御装置
４ 紙検出器
６ 筐体
７ 投入部
３０３ マイクロコンピュータ（マイコン）
３０４ 通電信号出力回路
３０５ ＩＰＭ（Intelligent Power Module）
３０６ Ｆ／Ｖ変換器

Claims (5)

1. 紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法において、
   ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスＤＣモータの通電位相を所定位相分、進めることを特徴とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法。
2. 紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法において、
   ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出し、検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定し、所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスＤＣモータの通電位相を進めることを特徴とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御方法。
3. 紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置において、
   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、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、ブラシレスＤＣモータの通電位相を所定位相分、進める手段とを備えることを特徴とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置。
4. 紙を細断する細断機の駆動に、細断力を増加させる為の減速機と共に使用されるブラシレスＤＣモータの駆動制御を行なう細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置において、
   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、該回転速度検出手段が検出した回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときは、前記回転速度に応じてブラシレスＤＣモータの通電位相を進める手段とを備えることを特徴とする細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置。
5. 前記回転速度検出手段は、ブラシレスＤＣモータのロータ位置検出器からの周期的信号を与えられ、与えられた周期的信号の周波数に応じた電圧信号を回転速度信号として出力する周波数／電圧変換器である請求項３又は４記載の細断機のブラシレスＤＣモータの制御装置。

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