JP3308927B2 - シュレッダーの制御装置及び制御方法 - Google Patents

シュレッダーの制御装置及び制御方法

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俊一 横峰
伴文 高橋
敬 堀
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アイチ−エマソン電機株式会社
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータによって細
断機構を駆動して不要な紙葉を切り刻むシュレッダーに
関し、特に少数枚から多数枚にわたっての細断を可能に
したシュレッダーの制御装置及び制御方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般的なシュレッダーは、商用電源(単
相100V,50または60Hz)を入力とするインダ
クションモータと、このモータの出力側に結合されてモ
ータの回転を定められた回転数に減速して高トルクとし
て出力する減速機と、この減速機の出力側に結合される
回転式カッター装置等の細断機構とにより構成されてい
る。
【0003】上記インダクションモータの回転数−トル
ク特性を第6図に示す。インダクションモータの安定回
転域は、同期速度のポイントP6から停動トルクのポイ
ントP7までの間であり、従ってこのP6−P7間のラ
イン状でモータが使用される。モータの負荷が上昇する
と、モータのすべりが大きくなって電流値が上昇し、結
果として大きなトルクが発生して細断がなされるように
なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一度に重ねて細断され
る紙葉の数が増してモータの負荷が重くなると、モータ
の運転は同期速度P6側から停動P7側へと移行し、電
流値は指数関数的に上昇する。モータへの印加電圧は商
用電源電圧で一定であるため、入力電力は電流に比例し
て急激に上昇する。このような状態に備えて、シュレッ
ダーへの商用電源からの引き込み線は、大電流に対して
十分な太さに構成しておく必要がある。
【0005】そして負荷が重過ぎる場合、そのまま放置
するとシュレッダーの定格入力電力を越えたり、モータ
が停動トルクのポイントP7を越えて失速して細断機能
が失われることになる。また、電源コンセント等は電気
用品取締法で定められた電流値を超えることになり、シ
ュレッダー以外の他の電気製品に対する電源供給保護の
ためにブレーカが飛んだりするようになる。
【0006】上記のような状態を避けるために、通常、
停動トルクP7に至る以前にモータを停止させ、例えば
逆転運転を行って細断機構に噛み込んだ紙葉を投入側へ
排出させるように構成する等の手段が施されている。こ
のような逆転運転を行うと、細断途中の紙葉の粉砕片が
細断機構内や投入口近辺に散乱し、清掃を余儀なくされ
るといった問題がある。
【0007】また一度に多量の紙葉を重ねて投入すると
上記のような細断機能が失われる状態が生じるので、以
後は重ねる紙葉数を減らして投入することになるが、シ
ュレッダーの使用者が不特定多数の場合は機能を十分に
把握している人ばかりではないので、再三にわたって細
断の停止状態が発生することになり、シュレッダーの取
り扱いを非常に煩雑なものにしている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータによっ
て細断機構を駆動して紙葉を切り刻むように構成される
シュレッダーの制御方法において、供給される電圧をパ
ラメータとしたときに回転数の増加に対してモータトル
クが略直線的に垂下する特性を有するモータと、このモ
ータと商用電源との間に介在して前記モータに電力を出
力する制御手段とを具備し、前記細断機構の所要トルク
の上昇に伴って前記モータの回転数を低下させ、商用電
源から入力される電力が所定の値を越えないように制御
することを特徴とするものである。
【0009】また、上記制御方法においては、上記制御
手段と商用電源との間に電流検出手段を設けて、商用電
源からの入力における電流値を監視するものである。ま
たこれに代えて、上記制御手段と上記モータとの間に電
流及び電圧の検出手段を設け、商用電源からの入力にお
ける電流値を推定するようにしてもよい。
【0010】上記制御方法によれば、細断機構の所要ト
ルクの上昇に伴って、商用電源から制御手段へ入力する
電力が上昇して制限値に近づいたとき、制御手段によっ
てモータの回転数を低下させることにより、所要モータ
トルクを維持しつつ制御手段からモータへ供給される電
力が低下し、この結果、商用電源から制御手段へ入力す
る電力も低下することになる。再度入力電力が制限値に
近づいた場合、さらに回転数を低下させて上記同様の作
用を維持する。回転数を低下させるに際し、制御手段か
らモータへ供給される電力の主に電圧成分を低下させる
ため、モータ電流については上昇余地が生じ、商用電源
からの入力電力の制限値内における許容モータトルクは
回転数の低下に伴って増加することになる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図1は本発明によるシュレッダーの制御方法
の概要をブロック図にて説明したものである。モータ4
は、供給される電圧をパラメータとしたときに、回転数
の増加に対してモータトルクが略直線的に垂下する特性
を備えたモータで構成されており、例えばブラシ付また
はブラシレスタイプのDCモータやリラクタンスモータ
等が適用される。モータ4の出力側にはモータの回転を
一定の比率で減速して高トルクとして出力する減速機を
介して、回転式カッター装置等の細断機構5が結合され
ている。
【0012】電流検出手段2はAC変流器等よりなり、
商用電源からの入力電流を検出して制御手段3へ信号を
出力する。制御手段3は、例えばブラシレスDCモータ
等の場合、商用電源を整流した後インバータ回路を介し
てモータ4へ電力を出力する電源回路を有するととも
に、電流検出手段2の出力信号に応じて入力電流を予め
設定された許容レベルと比較判別して、商用電源から入
力される電力が所定の値を越えないように制御を行うよ
うになっている。紙葉10が多量に重ねられて細断機構
5へ投入されて入力電流が上記許容レベルを越えたとき
は、例えばインバータ回路のリンク電圧を下げたり、P
WM波のデュティ幅を狭めるといった手段によってモー
タへの供給電圧を小さくし、これによりモータの回転数
を低下させるようになっている。
【0013】図2は、図1の制御装置1を制御装置6に
替えた例を示したものである。電流・電圧検出手段8
は、モータ4へ供給される例えば相電流と相電圧を変流
器や変圧器によって検出し、入力推定手段9へそれらの
信号を出力するものである。入力推定手段9は、上記電
流を表す信号と電圧を表す信号を乗算し、商用電源から
の入力電力値あるいは入力電流値を推定してその信号を
制御手段7へ出力する。制御手段7の消費電力はわずか
であるので、上記推定は大きな誤差を生じることなく比
較的容易になし得る。制御手段7は、入力推定手段9の
出力信号に応じて推定入力電力あるいは推定入力電流を
予め設定された許容レベルと比較判別するものであり、
他の機能は図1の制御手段2と同様で、商用電源から入
力される電力が所定の値を越えないように制御を行うよ
うになっている。
【0014】図3は、図1及び図2のモータ4における
回転数とトルクの関係を説明したものである。T1〜T
6のラインはモータへの供給電圧をパラメータとした回
転数ートルク特性であり、T6からT1に向かうに従っ
て供給電圧が大きくなっている。ポイントP2とP4を
結ぶラインは電流制限ラインであり、商用電源からの入
力電流値の許容上限における回転数に対する最大モータ
トルクを表している。例えば回転数をP2のポイントか
らP3のポイントへ低下させることによって、モータへ
の供給電圧が低下し、モータの運転はT1のラインから
T4のラインへと変化するが、このときモータへの供給
電力が低下するため商用電源からの入力電流値が低下す
る。従って、この入力電流値を許容上限値まで増すこと
によりモータトルクを増加させることができ、この結果
電流制限ラインP2−P4は低速回転域になるほど上昇
している。
【0015】本発明における制御方法として、例えばP
1−P2−P4のラインに沿ったモータの運転制御が考
えられる。P1のポイントは従来のインダクションモー
タにおける同期速度近辺に設定されるが、これは、これ
以上の高速回転にした場合に騒音や細断機構の劣化等の
恐れのある場合に有効な手法である。P1−P2の運転
域においては、細断機構の負荷に応じてモータへの供給
電圧を調整することにより、シュレッダーの通常の細断
運転が高速且つ一定速でなされるように制御される。
【0016】いま、紙葉が多量に重ねられて細断機構へ
投入されて入力電流が許容レベルを越えるような状態に
なると、P1−P2ラインに沿った運転域からP2−P
4ラインに沿った運転域に移行するように制御される。
即ち、モータへの供給電圧を小さくして回転数を低下さ
せると、T1のラインから例えばT2のラインへモータ
の運転状態が変更される。すると入力電流値に余裕が生
じるため、この状態で再び入力電流が許容レベルに達す
るまで運転を行うことができる。このようにして、電流
制限ラインP2−P4に沿って低速方向へ徐々にモータ
の運転状態が変化することになる。
【0017】尚、細断スピードを要しない場合は、例え
ばP1−P3−P4のラインに沿ったモータの運転制御
としてもよく、この場合はP1−P3間での電圧調整が
不要となる。また高速回転にした場合に騒音や細断機構
の劣化等が問題とならないような場合は、例えばP5−
P2−P4のラインに沿ったモータの運転制御としても
よく、この場合はP5−P2間で電流制限ラインを超え
ない範囲で細断スピードを上げることができる。
【0018】
【発明の効果】図4は細断枚数に対する商用電源からの
入力電流を表しており、Aは本発明の制御方法による運
転の場合、A50は従来のインダクションモータを用い
た50Hz運転の場合、A60は同60Hz運転の場合
をそれぞれ示している。本発明によれば、商用電源から
の入力電流の制限値内で回転数を低下させることによ
り、常に最大のトルクを得ることが可能となる。このた
め図4に示すように、入力電流の制限値内で細断可能枚
数が増大され、過負荷による細断の停止頻度を大幅に低
減させることができる。
【0019】また図5は細断枚数に対する細断時間の関
係を表しており、Bは本発明の制御方法による運転の場
合、B50は従来のインダクションモータを用いた50
Hz運転の場合、B60は同60Hz運転の場合をそれ
ぞれ示している。本発明によれば、商用電源からの入力
電流の制限値内で最大回転数と最大トルクの組み合わせ
が選択制御されるため、同じ細断枚数で比較した場合、
細断時間が顕著に短縮できるものである。また、所要ト
ルクに応じて商用電源からの入力電流の制限値内で回転
数を最大限まで増加させることができるため、従来の同
期速度を越えてさらに細断スピードを上げることができ
る。
【0020】さらに本発明によれば、商用電源の周波数
の違いに関係なく、細断スピードが予め設定できるた
め、周波数に応じて細断機構を取り替えたりする必要が
なくなり、また周波数に関係なくコンスタントな細断特
性が得られる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御方法の実施例を示すブロック図。
【図2】本発明の制御方法の別の実施例を示すブロック
図。
【図3】本発明におけるモータの回転数とトルクの関係
を説明する特性図。
【図4】細断枚数と入力電流の関係を示す特性図。
【図5】細断枚数と細断時間の関係を示す特性図。
【図6】従来のモータの回転数とトルクの関係を示す特
性図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 敬 愛知県春日井市愛知町2番地 アイチ− エマソン電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−43617(JP,A) 特開 平8−108087(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B02C 18/00 - 18/44

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】紙葉を細断するように構成されたシュレッ
    ダーを駆動制御するシュレッダーの制御装置において、 紙葉を切り刻むための細断機構を駆動するモータと、 前記モータと商用電源との間に介在して前記モータに供
    給される電力を制御する制御手段と、 を備え、 前記モータは、供給される電圧をパラメータとしたとき
    に回転数の増加に対してモータトルクが略直線的に垂下
    する特性を有し、 前記制御手段は、 前記細断機構に課せられる紙葉を細断するのに要する所
    要トルクが上昇することに伴って前記モータの回転数を
    低下させ、 商用電源から入力される電力が所定の値を越えないよう
    に制御することを特徴とするシュレッダーの制御装置。
  2. 【請求項2】前記商用電源と前記制御手段との間に設け
    られた前記商用電源から前記モータへ供給される電流量
    を検出する電流検出手段を備え、前記制御手段は、前記
    電流検出手段により検出した電流量に基づき前記モータ
    に供給される電力を制御することを特徴とする請求項1
    に記載のシュレッダーの制御装置。
  3. 【請求項3】前記制御手段と前記モータとの間に設けら
    れた前記モータへ供給される電流量及び電圧を検出する
    電流電圧検出手段と、前記電流電圧検出手段で検出した
    電流量及び電圧から前記商用電源から前記制御手段に入
    力する入力電流量を推定する入力推定手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記入力推定手段により推定した推定
    電流量に基づき前記モータに供給される電力を制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載のシュレッダーの制御
    装置。
  4. 【請求項4】前記制御手段は、前記商用電源から入力される入力電流が許容レベルを越
    えない場合には、 前記所要トルクの増加に伴い前記モー
    タの回転数がほぼ一定になるように前記パラメータを変
    化させ、前記商用電源から入力される入力電流が許容レベルを越
    える場合には、前記モータの回転数と前記所要トルクと
    が、前記商用電源から入力される入力電流が許容上限の
    ときの回転数とこの回転数に対応する最大トルクとの関
    係を示す電流制限ラインに従うように 前記パラメータを
    変化させることを特徴とする請求項1に記載のシュレッ
    ダーの制御装置。
  5. 【請求項5】モータによって細断機構を駆動して紙葉を
    切り刻むように構成されるシュレッダーの制御方法にお
    いて、供給される電圧をパラメータとしたときに回転数
    の増加に対してモータトルクが略直線的に垂下する特性
    を有するモータと、このモータと商用電源との間に介在
    して前記モータに電力を出力する制御手段とを具備し、
    前記細断機構の所要トルクの上昇に伴って前記モータの
    回転数を低下させ、商用電源から入力される電力が所定
    の値を越えないように制御することを特徴とするシュレ
    ッダーの制御方法。
  6. 【請求項6】前記制御手段と商用電源との間に電流検出
    手段を設けたことを特徴とする請求項5に記載のシュレ
    ッダー制御方法
  7. 【請求項7】前記制御手段と前記モータとの間に電流及
    び電圧の検出手段を設け、商用電源からの入力における
    電流値を推定することを特徴とする請求項5に記載のシ
    ュレッダーの制御方法。
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