JPH05293399A - 書類細断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷に応じた効率的な細断を行うと共に、駆
動源の停止・逆転制御における応答性に優れた書類細断
機を提供する。 【構成】 書類細断機１の駆動源たる超音波モータ７へ
供給する高周波電圧を、超音波モータ７にかかる負荷に
応じてモータ出力調節手段２０が自動調節し、超音波モ
ータ７の異常負荷状態を異常負荷状態検出手段３０が検
出することに基づいて、動作制御手段１５が正弦波発振
回路１６の発振動作を停止させることで、超音波モータ
７の動作が瞬時に停止する。また、動作制御手段１５が
位相変換手段１８を制御することで、超音波モータ７を
瞬時に逆転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不要書類等を短冊状に
細断する書類細断機に関するものであって、書類を細断
するための駆動力を得る駆動源として超音波モータを用
いたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の書類細断機は、電動式モータを駆
動源として書類を細断する構成であり、書類等の被細断
物を細断する細断方法や制御機能等について種々の提案
が為されているが、その一般的なものについて、図３に
基づき説明する。

【０００３】書類細断機５０は、適宜なケーシング内に
不要書類等の被細断物を投入して通過させる被細断物挿
通路５１が形成されており、該被細断物挿通路５１の開
設方向に沿って回動するように支承された一対の回転駆
動軸５２ａ，５２ｂに適宜なピッチで夫々設けたロール
カッタ５３ａ…，５３ｂ…が、被細断物挿通路５１内で
互いに咬合するようになっている。また、回転駆動軸５
２ａは電動式のモータ５４とギヤやチェーン等の駆動力
伝達機構５５を介して接続され、モータ５４の回転方向
に応じて正逆回転する。一方、回転駆動軸５２ｂは回転
駆動軸５２ａの回転と連動して、回転駆動軸５２ａの回
転方向とは逆方向に回転するようになっている。したが
って、被細断物挿通路５１の投入口５１ａより投入され
た被細断物５６は、回転駆動軸５２ａ，５２ｂの回転駆
動力によって回転するロールカッタ５３ａ，５３ｂで細
断され、短冊状となって排出口５１ｂから排出される。

【０００４】なお、書類細断機５０はモータ５４の駆動
制御を行うためのコントローラ５７を備え、図示を省略
した各種の制御スイッチよりの入力情報に基づいて、モ
ータ５４の回転駆動力や回転方向等を調整するものとな
っている。また、被細断物挿通路５１の適所には、発光
素子５８と受光素子５９とが相対向するように設けられ
ており、発光素子５８より発された光を受光素子５９が
感知することに基づく信号がコントローラ５７に入力さ
れている場合には、コントローラ５７はモータ５４を動
作させず、被細断物５６が被細断物挿通路５１内に投入
されることで、受光素子５９が発光素子５８の光を感知
しなくなった場合には、コントローラ５７がモータ５４
を自動的に動作させるといった、自動制御動作を行える
ものとなっている。

【０００５】また、当該書類細断機５０の細断能力を超
える大量の被細断物５６が一度に投入されたり、書類細
断機５０のロールカッタ５３ａ，５３ｂでは細断できな
い材質の被細断物５６が投入されたような場合には、モ
ータ５４の定格値を越えた負荷がモータ５４にかかるこ
ととなり、書類細断機５０の細断速度が急激に低下した
り、或いは完全に停止してしまうため、図示を省略した
過負荷検知手段を書類細断機５０に設けておき、この過
負荷検知手段がモータ５４にかかる一定レベル以上の負
荷を検知した場合、或いはモータ５４の回転が完全に停
止したことを検知した場合に、上記コントローラ５７が
モータ５４の動作を停止させたり、モータ５４を逆転さ
せてロールカッタ５３ａ…，５３ｂ…間に喰い込んだ書
類を排出させるような構造となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した如き
従来の書類細断機には、負荷に応じて細断能力を調整す
る機能が付加されておらず、電動式モータのトルクが略
々一定となっているために、一枚の紙を細断する場合も
５枚の紙を細断する場合も、モータは同じトルクで駆動
されることとなり、必ずしも効率的な細断を行っている
とは言えなかった。また、電動式モータを駆動源として
用いる従来の書類細断機においては、紙詰まり等が生じ
た際にモータを瞬時に逆転させることが不可能であり、
モータが停止するまでに事態が悪化してしまうようなこ
ともあった。

【０００７】そこで、負荷に応じた効率的な細断を行う
ことが可能であると共に、駆動源の停止および正逆回転
が瞬時に行える書類細断機の開発が望まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑みなさ
れたもので、平板な円環状の弾性体の一方の表面に取り
付けた複数の圧電素子に位相の異なる高周波電圧を印加
することによって圧電素子を微小振動させ、圧電素子の
微小振動によって上記弾性体の他方の表面に進行波を生
じさせるステータを備え、該ステータの弾性体側に圧接
したロータを回転させる超音波モータ（７）と、上記超
音波モータ（７）の回転駆動力によって動作し、被細断
物（１４）を細断する力を刃体（例えばロールカッタ４
ａ，４ｂ）と被細断物（１４）との間に生じさせる一対
の回転駆動軸（第１，第２回転駆動軸３ａ，３ｂ）と、
上記超音波モータ（７）の圧電素子に供給する電圧と電
流との位相差に基づいて、圧電素子に印加する電圧を調
整することにより、超音波モータの駆動トルクを調節す
るモータ出力調節手段（２０）と、上記超音波モータ
（７）の圧電素子へ印加される電圧をモニタし、該モニ
タ電圧が予め定めた規定値以上になった異常負荷状態を
検出する異常負荷状態検出手段（３０）と、通常の動作
状態においては、超音波モータ（７）への電力供給を許
容し、上記異常負荷状態検出手段（３０）が異常負荷状
態を検出することに基づいて、超音波モータ（７）への
電力供給を停止する動作制御手段（１５）とを備えるも
のとした。

【０００９】

【作用】モータ出力調節手段によって無効電力の大小を
判断し、無効電力が小なる場合には圧電素子への印加電
圧を低くし、無効電力が大なる場合には圧電素子への印
加電圧を高くすることで、負荷に応じた駆動トルクを得
る。また、異常負荷状態検出手段が異常負荷状態を検出
することに基づいて、動作制御手段が超音波モータへの
電力供給を停止すると、保持トルクの高い超音波モータ
は略々瞬時に回転が停止し、回転駆動軸も停止する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係る書類細断機の実施例を添
付図面に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１に示すのは、書類細断機１の概略構成
であり、適宜なフレーム２に回動可能に支持された第１
回転駆動軸３ａと第２回転駆動軸３ｂに夫々一定ピッチ
で設けた複数の刃体たるロールカッタ４ａ…４ｂが、被
細断物挿通路（図示省略）内で互いに噛み合うようにし
てある。また、第１回転駆動軸３ａと第２回転駆動軸３
ｂとは補助ギヤ５ａ，５ｂによって連動するようにして
あり、例えば第１回転駆動軸３ａに設けた従動ギヤ６
が、超音波モータ７の出力軸７ａに取り付けた駆動ギヤ
８によって駆動されることで第１回転駆動軸３ａが回転
すると、第２回転駆動軸３ｂは第１回転駆動軸３ａと反
対方向に回転するのである。したがって、第１，第２回
転駆動軸３ａ，３ｂにおけるロールカッタ４ａ…，４ｂ
…の咬合部に書類等の被細断物が引き込まれた場合、当
該被細断物はロールカッタ４ａ，４ｂの厚みに略々等し
い短冊状に細断されてゆき、第１，第２回転駆動軸３
ａ，３ｂの回転方向が反転された場合には、被細断物が
被細断物挿通路の投入口側へ吐き出されてゆくこととな
る。

【００１２】なお、本実施例においては、第１，第２回
転駆動軸３ａ，３ｂによってロールカッタ４ａ…，４ｂ
…を駆動させ、被細断物を細断するものとしたが、上記
超音波モータ７の回転駆動力によって動作する一対の回
転駆動軸３ａ，３ｂは、被細断物を細断する力を刃体と
被細断物との間に生じさせるように機能すれば特に限定
されるものではない。例えば、被細断物を挿通させる被
細断物挿通路内の適所に適宜な間隔で刃体を固定してお
き、これらの刃体へ向けて被細断物を一定の力で送り出
すように、一対の回転駆動軸が機能するように構成して
も良い。

【００１３】上記超音波モータ７は従来公知の進行波型
を用いるものとし、この進行波型超音波モータは、平板
な円環状の弾性体の一方の表面に複数の圧電素子を取り
付け、これらの圧電素子を第１群と第２群とに分けて、
第１群の圧電素子へ印加する高周波電圧の位相と第２群
の圧電素子へ印加する位相とを略々９０゜異ならしめ、
各圧電素子の微小振動によって弾性体を適宜に撓ませ、
該弾性体の他方の表面に進行波を生じさせるステータ
と、該ステータの弾性体側に圧接されて回転するロータ
とから構成されるものである。したがって、斯かる超音
波モータ７を駆動制御するための駆動制御装置１０から
は、位相の異なる２種類の高周波電圧（ｓｉｎ波とｃｏ
ｓ波）が供給されるものとしてある。

【００１４】次に、駆動制御装置１０の具体的構成につ
いて図２に基づき説明する。この動作制御回路１０へ
は、被細断物検出手段１１より被細断物検出情報が供給
されるものとしてあり、例えば、書類細断機１の書類挿
通路内適所に設けた発光素子１２より発された光を受光
素子１３が受光している間には、被細断物検出手段１１
より駆動制御装置１０へ被細断物検出信号が入力され
ず、被細断物挿通路内へ投入された被細断物１４が発光
素子１２より発された光を遮ることで、受光素子１３が
光を受光しなくなると、被細断物検出手段１１より駆動
制御装置１０へ被細断物検出信号が入力されるものとし
てある。なお、被細断物検出手段１１は、駆動制御装置
１０へ常時信号出力し、被細断物を検出することに伴っ
て信号を停止するようにしても良いし、被細断物検出機
能自体を駆動制御装置１０に付加するようにしても良
い。

【００１５】不要書類等の被細断物１４が書類細断機１
の被細断物挿通路内に到達することで、上記被細断物検
出手段１１が出力した被細断物検出信号は、駆動制御装
置１０内の動作制御手段１５に入力される。この被細断
物検出信号を受信した動作制御手段１５は正弦波発振回
路１６を動作させて、一定周波数の正弦波を発振する。
この正弦波は第１パワーアンプ１７を介して超音波モー
タ７へ供給されると共に、位相変換回路１８へも供給さ
れるものとしてあり、該位相変換回路１８において位相
を９０゜シフト（＋９０゜もしくは−９０゜）された
後、第２パワーアンプ１９を介して超音波モータ７へ供
給される。

【００１６】また、駆動制御装置１０内にはモータ出力
調節手段２０を設けてあり、超音波モータ７が駆動させ
る回転駆動軸３（第１，第２回転駆動軸３ａ，３ｂ）に
かかる負荷（被細断物１４の量や材質等）に応じて、上
記モータ出力調節手段２０が第１，第２パワーアンプ１
７，１９の増幅率を調整することにより、超音波モータ
７の駆動トルクが自動調節されるようにしてある。この
モータ出力調節手段２０には、超音波モータ７の圧電素
子へ印加されている電圧を検出する電圧検出回路２１
と、超音波モータ７の圧電素子へ流入する電流を検出す
る電流検出回路２２と、電圧検出回路２１で検出した電
圧の位相と電流検出回路２２で検出した電流の位相とを
比較して位相差を求める位相比較回路２３と、該位相比
較回路２３より供給された位相差に基づいて第１，第２
パワーアンプ１７，１９の増幅率を調節するゲイン調節
回路２４とから構成してある。

【００１７】上記モータ出力調節手段２０の電圧検出回
路２１は、例えば第２パワーアンプ１９の出力端と接地
端子（ＧＮＤ）との電位差に基づいて、超音波モータ７
の圧電素子へ印加されている電圧を検出する。また、電
流検出回路２２は、例えば第２パワーアンプ１９の出力
側適所に設けた電流センサ２５によって、超音波モータ
７の圧電素子へ流入する電流を検出する。これら電圧検
出回路２１と電流検出回路２２より供給された電圧と電
流とから位相比較回路２３が求めた位相差は、回転駆動
軸３にかかる負荷に応じて変化する無効電力の増減に伴
って変化する。したがって、無効電力が小なる場合には
第１，第２パワーアンプ１７，１９の増幅率を下げ（或
いは、初期設定値に保持し）、無効電力が大なる場合に
は第１，第２パワーアンプ１７，１９の増幅率を上げる
ように、ゲイン調節回路２４が機能することで、超音波
モータ７の出力たる駆動トルクを負荷に応じて自動的に
調節することが可能になるのである。

【００１８】上記の如く、モータ出力調節手段２０によ
って電圧と電流との位相差に基づく無効電力の大小を判
断すると共に、無効電力が小なる場合には圧電素子への
印加電圧を低くし、無効電力が大なる場合には圧電素子
への印加電圧を高くするようにモータ出力調節手段２０
が制御することにより、負荷に応じた駆動トルクを超音
波モータ７から得ることができるので、被細断物１４に
応じた細断力で効率よく細断を行うことが可能となる。
なお、ゲイン調節回路２４が第１，第２パワーアンプ１
７，１９に対して行うゲイン調整は、位相差毎に予め設
定された利得分だけ変化させるようにすれば良い。

【００１９】また、駆動制御装置１０には回転速度制御
手段２６を設けてあり、該回転速度制御手段２６が超音
波モータ７にかかる負荷に応じて上記正弦波発振回路１
６の発振周波数を可変制御することで、書類細断機１の
適切な動作速度を自動的に得られるのである。すなわ
ち、負荷が大なる場合には、回転速度制御手段２６が超
音波モータ７の回転速度を下げることで、超音波モータ
７から高トルクを得られるようにし、負荷が小なる場合
（軽負荷時や通常負荷時）には、回転速度制御手段２６
が超音波モータ７の回転速度を上げ（或いは初期回転数
を保持させ）ることで、書類細断機１の細断速度を向上
させることが可能となる。

【００２０】上記のように回転速度制御手段２６が超音
波モータ７の回転速度を制御するために、超音波モータ
にモニタ電極２７を設けておき、該モニタ電極２７より
フィードバックされた高周波電圧が回転速度制御手段２
６に入力されるようにしてある。上記モニタ電極より供
給された高周波電圧は、回転速度制御手段２６の振幅検
出回路２８へ入力され、該振幅検出回路２８で検出され
た振幅に応じて周波数制御回路２６が正弦波発振回路１
６の発振周波数を制御する。すなわち、フィードバック
された高周波電圧の振幅が大であることは、上記モータ
出力調節手段２０の制御によって超音波モータ７の駆動
トルクが高められていることを意味するので、周波数制
御回路２９は正弦波発振回路１６の発振周波数を低くす
るように制御し、フィードバックされた高周波電圧の振
幅が小であることは、上記モータ出力調節手段２０の制
御によって超音波モータ７の駆動トルクを下げられてい
る（或いは初期設定トルクに保持されている）ことを意
味するので、周波数制御回路２９は正弦波発振回路１６
の発振周波数を高める（或いは初期発振周波数を保持す
る）ように制御するのである。

【００２１】さらに、駆動制御装置１０には異常負荷状
態検出手段３０を設けてあり、超音波モータ７に異常負
荷のかかった状態を異常負荷状態検出手段３０が検出す
ると、異常負荷状態判定信号を動作制御手段１５へ送出
し、該異常負荷状態判定信号を受けた動作制御手段１５
が正弦波発振回路１６の発振動作を停止させることで、
超音波モータ７が異常に発熱して損傷するような事態を
未然に回避できる。上記の如く動作する異常負荷状態検
出手段３０は、モニタ電圧検出回路３１と異常負荷状態
判定回路３２とから構成してあり、上記モニタ電極２７
よりフィードバックされた高周波電圧の電圧値をモニタ
電圧検出回路３１で検出し、該検出値が予め定めた判定
基準値を超えているか否かを異常負荷状態判定回路３２
が判定する。すなわち、上記モータ出力調節手段２０に
よってモータ出力が定格値を越えてしまったような場合
を異常負荷状態とし、該異常負荷状態におけるモニタ電
圧の電圧値が異常負荷判定回路３２の判定基準値を上回
るように、判定基準値を予め設定しておくことで、異常
負荷状態か否かの判定を適正に行うことができるのであ
る。

【００２２】上記のようにして異常負荷状態検出手段３
０が異常負荷状態検出信号を出力し、該異常負荷状態検
出信号を受けた動作制御手段１５が正弦波発振回路１６
の発振動作を停止することで、超音波モータ７への電力
供給が停止されると、保持トルクの高い超音波モータ７
は略々瞬時に停止し、回転駆動軸３も停止する。斯くし
て、異常負荷を検出した時点で略々瞬時に超音波モータ
７および回転駆動軸３が駆動停止するので、従来の書類
細断機の如く、負荷の原因となる紙詰まり等が生じた際
に、この異常負荷状態を検出して駆動源が停止するまで
の間に事態が悪化してしまうようなこともない。

【００２３】また、上記のようにして動作制御手段１５
が超音波モータ７を停止させた直後に、動作制御手段１
５が正弦波発振回路１６の発振を再開させると共に、位
相変換回路１８がシフトする位相の極性を反転させるこ
とで、超音波モータ７の回転方向を逆転させれば、異常
負荷の原因となっている被細断物１４を被細断物挿通路
の投入口側へ排出させることが可能となる。例えば、正
弦波発振回路１６より発振された正弦波を位相変換回路
１８が＋９０゜シフトして超音波モータ７へ供給するこ
とで、超音波モータ７が正転するように構成した場合に
は、正弦波発振回路１６より発振された正弦波を位相変
換回路１８が−９０゜位相をシフトして出力するよう
に、動作制御手段１５が位相変換回路１８を動作制御す
ることで、超音波モータ７は逆転することとなる。

【００２４】したがって、超音波モータ７を駆動源とす
る本発明の書類細断機１によれば、従来の電動式モータ
を駆動源とする書類細断機に比して、駆動源たる超音波
モータ７の動作開始・停止における応答性はもとより、
超音波モータ７を一旦停止させた直後に逆転させるよう
な場合でも、応答性を飛躍的に高めることが可能とな
る。なお、動作制御手段１５はワンチップ・マイクロコ
ンピュータ等で構成するものとし、異常負荷状態検出手
段３０の異常負荷状態検出信号の入力に基づく超音波モ
ータ７の強制停止と、強制停止直後の逆転動作を行うほ
か、上記した如く、被細断物１４の検出に伴って超音波
モータ７を駆動開始させたり、図示省略の外部設定スイ
ッチ等から入力された制御情報に基づく動作制御を行え
るように構成しても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る書類
細断機によれば、モータ出力調節手段によって無効電力
の大小を判断し、無効電力が小なる場合には圧電素子へ
の印加電圧を低くし、無効電力が大なる場合には圧電素
子への印加電圧を高くするようにモータ出力調節手段が
制御することにより、負荷に応じた駆動トルクを超音波
モータから得ることができるので、被細断物に応じた細
断力で効率よく細断を行うことが可能となる。しかも、
当該超音波モータの最大トルクを必要としない軽負荷時
や通常負荷時には、超音波モータの回転速度を上げるこ
とで、細断速度を向上させることが可能となる。

【００２６】また、異常負荷状態検出手段が異常負荷状
態を検出することに基づいて、動作制御手段が超音波モ
ータへの電力供給を停止すると、保持トルクの高い超音
波モータは略々瞬時に回転が停止し、回転駆動軸も停止
するので、従来の電動式モータを駆動源とする書類細断
機に比して、駆動源の動作開始・停止および逆転におけ
る応答性を飛躍的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波モータを駆動源とする書類
細断機の概略構成図である。

【図２】書類細断機を制御する駆動制御装置の構成概略
を示すブロック図である。

【図３】従来の書類細断機の構成概略を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 書類細断機 ３ａ 第１回転駆動軸 ３ｂ 第２回転駆動軸 ４ａ ロールカッタ ４ｂ ロールカッタ ７ 超音波モータ １５ 動作制御手段 ２０ モータ出力調節手段 ３０ 異常負荷状態検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板な円環状の弾性体の一方の表面に取
   り付けた複数の圧電素子に位相の異なる高周波電圧を印
   加することによって圧電素子を微小振動させ、圧電素子
   の微小振動によって上記弾性体の他方の表面に進行波を
   生じさせるステータを備え、該ステータの弾性体側に圧
   接したロータを回転させる超音波モータと、 上記超音波モータの回転駆動力によって動作し、被細断
   物を細断する力を刃体と被細断物との間に生じさせる一
   対の回転駆動軸と、 上記超音波モータの圧電素子に供給する電圧と電流との
   位相差に基づいて、圧電素子に印加する電圧を調整する
   ことにより、超音波モータの駆動トルクを調節するモー
   タ出力調節手段と、 上記超音波モータの圧電素子へ印加される電圧をモニタ
   し、該モニタ電圧が予め定めた規定値以上になった異常
   負荷状態を検出する異常負荷状態検出手段と、 通常の動作状態においては、超音波モータへの電力供給
   を許容し、上記異常負荷状態検出手段が異常負荷状態を
   検出することに基づいて、超音波モータへの電力供給を
   停止する動作制御手段と、 を備えることを特徴とする書類細断機。
2. 【請求項２】 動作制御手段は、超音波モータへの電力
   供給を停止させた後、超音波モータを一定時間だけ逆転
   させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の書
   類細断機。