JP4836332B2

JP4836332B2 - 文書細断機のモータ制御回路

Info

Publication number: JP4836332B2
Application number: JP2001007888A
Authority: JP
Inventors: 博昭綿野; 裕通小村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nakabayashi Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nakabayashi Co Ltd
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2021-01-16
Also published as: DE10290003B3; KR100898365B1; WO2002055204A1; CN1455703A; JP2002210381A; US6997408B2; HK1058497A1; US20030057305A1; CN100466451C; DE10290003T1; KR20020077938A

Description

【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１６Ａ、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】
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、このモータの回転数により回転速度を検出、測定する検出部と、この検出された回転速度に応じてモータの印加電圧を一定範囲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、前記モータの回転、停止を制御する制御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を前記検出部で検出し、電圧制限部を介してモータの印加電圧を予め定めた関数に基づいて逓減してモータの負荷を軽減する一方、前記電圧制限部において所定の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モータ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、前記制御部及び遅延回路を介して一定の遅延時間経過後に前記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

Claims

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、このモータの回転数により回転速度を検出、測定する検出部と、この検出された回転速度に応じてモータの印加電圧を一定範囲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、前記モータの回転、停止を制御する制御部とからなり、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を前記検出部で検出し、電圧制限部を介してモータの印加電圧を予め定めた関数に基づいて逓減してモータの負荷を軽減する一方、前記電圧制限部において所定の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モータ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。
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、前記制御部及び遅延回路を介して一定の遅延時間経過後に前記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。