專利名稱：帶有振動(dòng)性能傳感器和控制系統(tǒng)的碎紙機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碎紙機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及調(diào)整碎紙機(jī)運(yùn)行的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
碎紙機(jī)是眾所周知的設(shè)備，用于毀滅若干材料，比如文檔、⑶、軟盤等。典型情況下，用戶購(gòu)買碎紙機(jī)來毀滅敏感材料，比如帶有賬戶信息的信用卡賬目、包含公司商業(yè)秘密的文檔等普通類型的碎紙機(jī)具有粉碎機(jī)構(gòu)，包含在外殼內(nèi)，可拆卸地安裝在容器頂部。典型情況下，該粉碎機(jī)構(gòu)具有一系列刀具元件，它們粉碎送入其中的材料并將粉碎后的材料向下排出到該容器中。普通的粉碎機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的切割滾筒，用交錯(cuò)的刀具元件來粉碎材料。各種碎紙機(jī)包括電動(dòng)機(jī)反饋回路以有助于調(diào)整碎紙機(jī)的運(yùn)行(如檢測(cè)溫度和降低電動(dòng)機(jī)負(fù)載以避免過熱；檢測(cè)橫跨該電動(dòng)機(jī)的電阻和/或電流從而調(diào)整其運(yùn)行)。例如， 常規(guī)的碎紙機(jī)已經(jīng)檢測(cè)了電動(dòng)機(jī)電流、速度和/或溫度以控制碎紙機(jī)運(yùn)行。也已知在碎紙機(jī)中使用了外向檢測(cè)的話筒，以便響應(yīng)該話筒檢測(cè)到人的語(yǔ)音(如大聲說“停止”的語(yǔ)音) 而關(guān)閉該碎紙機(jī)。Dahle的型號(hào)31214就是這樣的語(yǔ)音停用碎紙機(jī)的實(shí)例。本發(fā)明的各種實(shí)施例和/或各種方面努力提供對(duì)公知碎紙機(jī)的多種改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供的碎紙機(jī)包括粉碎機(jī)構(gòu)，它包括電動(dòng)機(jī)和刀具元件。所述粉碎機(jī)構(gòu)使要被粉碎的材料能夠被送入到所述刀具元件中。所述電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述刀具元件，使得所述刀具元件將送入其中的所述材料粉碎。所述碎紙機(jī)還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括被配置為檢測(cè)由所述碎紙機(jī)的運(yùn)行所產(chǎn)生的振動(dòng)的傳感器，以及耦接到所述傳感器的控制器。所述控制器被配置為響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)具有預(yù)定特征，調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制系統(tǒng)被配置為將預(yù)定類型的振動(dòng)與所檢測(cè)到的其余振動(dòng)隔離，以及所述控制器被配置為響應(yīng)所述隔離的振動(dòng)具有預(yù)定特征，調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。所述預(yù)定類型可以包括預(yù)定的頻率范圍和/或預(yù)定的振幅范圍(如在高于某閾值、低于某閾值或在某頻帶之內(nèi)的等級(jí))。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制系統(tǒng)被配置為將由所述粉碎機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的所檢測(cè)到的振動(dòng)與由所述粉碎機(jī)構(gòu)正在粉碎的材料所產(chǎn)生的所檢測(cè)到的振動(dòng)隔離，以及所述控制器被配置為響應(yīng)所述隔離的、所檢測(cè)到的振動(dòng)具有預(yù)定特征，調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述傳感器被安裝到所述粉碎機(jī)構(gòu)，以便檢測(cè)從所述粉碎機(jī)構(gòu)經(jīng)由所述傳感器與粉碎機(jī)構(gòu)之間的安裝構(gòu)造傳播到所述傳感器的振動(dòng)。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制器被配置為響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)具有預(yù)定特征，反向運(yùn)行所述電動(dòng)機(jī)。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述碎紙機(jī)還包括自動(dòng)送入機(jī)構(gòu)，以及所述控制器被配置為響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)具有預(yù)定特征，反向運(yùn)行所述自動(dòng)送入機(jī)構(gòu)。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述預(yù)定特征指示故障，以及所述控制器被配置為響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)具有預(yù)定特征，采取試圖糾正所述故障的動(dòng)作。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制系統(tǒng)被配置為將所檢測(cè)到的由所述碎紙機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)。所述控制系統(tǒng)還可以包括被配置為對(duì)所述振動(dòng)信號(hào)濾波的濾波器，以及被配置為放大所述振動(dòng)信號(hào)的放大器。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，為了響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)超過預(yù)定振動(dòng)等級(jí)，所述控制系統(tǒng)被配置為調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，以便降低由所述碎紙機(jī)的運(yùn)行所產(chǎn)生的振動(dòng)同時(shí)繼續(xù)運(yùn)行所述電動(dòng)機(jī)。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述碎紙機(jī)還包括顯示器。所述控制器可以被配置為響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)具有第二預(yù)定特征，在所述顯示器上顯示消息。所述第二預(yù)定特征可以與碎紙機(jī)事件相關(guān)聯(lián)。所述消息可以屬于所述事件。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述預(yù)定特征包括在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的頻率，和/ 或在預(yù)定振幅范圍內(nèi)的振幅。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述預(yù)定特征包括指示所述碎紙機(jī)中材料堵塞或者指示材料沒有被送入所述粉碎機(jī)構(gòu)的特征。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制器被配置為響應(yīng)改變準(zhǔn)則來改變所述預(yù)定特征。所述改變準(zhǔn)則可以包括預(yù)定量的碎紙機(jī)的運(yùn)行。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制器被配置為經(jīng)由所述傳感器檢測(cè)所述碎紙機(jī)的基線振動(dòng)特征的改變，以及響應(yīng)檢測(cè)到所述碎紙機(jī)的基線振動(dòng)特征的改變來修改所述預(yù)定特征。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述碎紙機(jī)包括存儲(chǔ)器，其中所述控制系統(tǒng)被配置為將所檢測(cè)到的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)并且將所述振動(dòng)信號(hào)記錄到所述存儲(chǔ)器。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制器被配置為至少部分地根據(jù)所檢測(cè)到的振動(dòng)來檢測(cè)電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述預(yù)定特征包括指示電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的特征。 所述控制器被配置為在檢測(cè)到指示電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的所述特征后，在預(yù)定的延遲后停止所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制器被配置為從所檢測(cè)到的振動(dòng)來檢測(cè)所述碎紙機(jī)上正在放置的負(fù)載量。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制器被配置為至少部分地根據(jù)所檢測(cè)到的振動(dòng)來估計(jì)所述粉碎機(jī)構(gòu)正在粉碎的材料的厚度。
根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述控制器被配置為至少部分地根據(jù)所檢測(cè)到的振動(dòng)來檢測(cè)被誤送入的材料。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述碎紙機(jī)包括機(jī)體，被所述粉碎機(jī)構(gòu)粉碎的材料進(jìn)入其中。所述控制器可以被配置為至少部分地根據(jù)所檢測(cè)到的振動(dòng)來確定所述機(jī)體內(nèi)包含的被粉碎材料的量。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供的方法用于控制碎紙機(jī)，它包括內(nèi)含電動(dòng)機(jī)和刀具元件的粉碎機(jī)構(gòu)、振動(dòng)傳感器以及控制器。所述粉碎機(jī)構(gòu)使要被粉碎的材料能夠被送入到所述刀具元件中。所述電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述刀具元件，使得所述刀具元件將送入其中的所述材料粉碎。所述方法包括在所述碎紙機(jī)運(yùn)行期間經(jīng)由所述傳感器檢測(cè)由所述碎紙機(jī)的運(yùn)行所產(chǎn)生的振動(dòng)。所述方法也包括經(jīng)由控制器檢測(cè)所檢測(cè)到的振動(dòng)指示特定碎紙機(jī)事件。所述方法也包括響應(yīng)所檢測(cè)到的碎紙機(jī)事件，經(jīng)由控制器調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所檢測(cè)到的碎紙機(jī)事件可以包括以下事件的任何一個(gè)或多個(gè)所述碎紙機(jī)中材料堵塞、材料沒有被送入所述粉碎機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和/ 或所述碎紙機(jī)正在產(chǎn)生的噪聲量。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述經(jīng)由控制器檢測(cè)到所檢測(cè)到的振動(dòng)指示特定碎紙機(jī)事件包括檢測(cè)到所檢測(cè)到的振動(dòng)具有預(yù)定特征。所述方法也可以包括響應(yīng)改變準(zhǔn)則來修改所述預(yù)定特征。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述方法也包括經(jīng)由所述傳感器檢測(cè)所述碎紙機(jī)的基線振動(dòng)特征的改變。所述方法也包括響應(yīng)檢測(cè)到所述碎紙機(jī)的基線振動(dòng)特征的改變來修改所述預(yù)定特征。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述方法也包括響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)具有預(yù)定特征，在所述碎紙機(jī)的顯示器上顯示消息。所述消息可以屬于與預(yù)定特征相關(guān)聯(lián)的碎紙機(jī)事件。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，特定碎紙機(jī)事件包括所檢測(cè)到的振動(dòng)超過預(yù)定振動(dòng)等級(jí)。所述調(diào)整可以包括降低在所述碎紙機(jī)的運(yùn)行期間產(chǎn)生的振動(dòng)同時(shí)繼續(xù)運(yùn)行所述電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供的碎紙機(jī)包括粉碎機(jī)構(gòu)，它包括電動(dòng)機(jī)和刀具元件。所述粉碎機(jī)構(gòu)使要被粉碎的材料能夠被送入到所述刀具元件中。所述電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述刀具元件，使得所述刀具元件將送入其中的所述材料粉碎。所述碎紙機(jī)還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括被配置為檢測(cè)所述碎紙機(jī)的運(yùn)行期間產(chǎn)生的振動(dòng)的傳感器，以及耦接到所述傳感器的控制器。為了響應(yīng)所檢測(cè)到的振動(dòng)超過預(yù)定振動(dòng)等級(jí)，所述控制系統(tǒng)被配置為調(diào)整所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，以便降低在所述碎紙機(jī)的運(yùn)行期間產(chǎn)生的振動(dòng)同時(shí)繼續(xù)運(yùn)行所述電動(dòng)機(jī)。根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，所述碎紙機(jī)也包括使用戶能夠改變所述預(yù)定振動(dòng)等級(jí)的用戶輸入。參考附圖考慮了以下說明和附帶的權(quán)利要求書，它們都形成了本說明書的一部分，其中相同附圖標(biāo)記指明多幅圖中對(duì)應(yīng)的部件，本發(fā)明的多種實(shí)施例的這些和其他方面， 以及若干部件的結(jié)構(gòu)和結(jié)合的相關(guān)元件的操作方法和功能與制造中的節(jié)約措施，將變得更加顯而易見。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本文展示的結(jié)構(gòu)組件按比例繪制。不過應(yīng)當(dāng)明白地理解，附圖僅僅為了展示和描述的目的，而不試圖作為本發(fā)明的限制定義。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在本文任何一個(gè)實(shí)施例中顯示或介紹的結(jié)構(gòu)特征也能夠用于其他實(shí)施例。正如在說明書中和權(quán)利要求書中所用，單數(shù)形式的“某”和“所述”包括復(fù)數(shù)的所指事物，除非語(yǔ)境明確地指示并非如此。


被視為本發(fā)明特征的新穎特點(diǎn)在附帶權(quán)利要求書中確切地闡述。不過，連同附圖閱讀本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的以下說明會(huì)最好地理解本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，既關(guān)于其結(jié)構(gòu)也關(guān)于其運(yùn)行，加之其附加的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖IA展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，具有傳感器和控制系統(tǒng)的碎紙機(jī)；圖IB展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，具有傳感器和控制系統(tǒng)的自動(dòng)送入碎紙機(jī)；圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，振動(dòng)性能傳感器和控制系統(tǒng)的框圖；圖3A至圖3C展示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，用于處理以振動(dòng)性能傳感器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)的三種不同的處理器配置；圖4A和圖4B展示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，振動(dòng)性能傳感器和信號(hào)處理電路的電路圖；圖5展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由具有模擬信號(hào)處理電路的振動(dòng)性能傳感器檢測(cè)到的額定粉碎紙張文檔產(chǎn)生的聲波圖；圖6展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由具有模擬信號(hào)處理器的振動(dòng)性能傳感器檢測(cè)到的額定粉碎紙張文檔產(chǎn)生的聲波圖；圖7展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用碎紙機(jī)粉碎文檔的同時(shí)所產(chǎn)生的聲波圖；圖8A和圖8B展示了根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，振動(dòng)性能傳感器和信號(hào)處理電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式正如圖IA和圖IB展示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，包括傳感器102和控制器104的控制系統(tǒng)可以被合并到多種類型的碎紙機(jī)中(如圖IA中示出手動(dòng)送入碎紙機(jī)100 和圖IB中示出自動(dòng)送入碎紙機(jī)101)。如圖IA所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，手動(dòng)送入碎紙機(jī)100具有傳感器102和控制器104。碎紙機(jī)100包括在小腳輪108上安裝的容器/機(jī)體106，用于存儲(chǔ)被粉碎的材料 124。機(jī)體106包括配備了窗口 112的前面板110。窗口 112允許可視地檢查機(jī)體106的內(nèi)容，以便確定被粉碎材料已經(jīng)充填了機(jī)體106的多少體積。提供的把手114允許進(jìn)入機(jī)體106的內(nèi)部以去除被粉碎的材料。在碎紙機(jī)100的側(cè)面提供了開啟/關(guān)閉開關(guān)116。在碎紙機(jī)100的頂部形成了頂面板118，進(jìn)料口 120位于其中。要粉碎的材料經(jīng)由進(jìn)料口 120 被手工送入。在機(jī)體106內(nèi)恰好在開口 120以下是粉碎機(jī)構(gòu)126，該粉碎機(jī)構(gòu)1 將材料粉碎為條帶(在條帶切割碎紙機(jī)的情況下)和/或碎片(在交叉切割碎紙機(jī)的情況下)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，粉碎機(jī)構(gòu)126包括電動(dòng)機(jī)U6a、粉碎塊/框126b以及被用于粉碎紙張的切割滾筒/刀片/元件，例如正如6，260, 780號(hào)和7，040, 559號(hào)美國(guó)專利所示，其內(nèi)容在此引用作為參考。
碎紙機(jī)100可以包括自動(dòng)運(yùn)行功能，它依賴于為了檢測(cè)在進(jìn)料口 120中存在要粉碎的材料而設(shè)置的材料檢測(cè)器125。檢測(cè)器125可以是任何類型的適當(dāng)檢測(cè)器(如檢測(cè)何時(shí)材料被送入進(jìn)料口中并使跨越進(jìn)料口 120的光束中斷的光束中斷檢測(cè)器、當(dāng)材料被送入進(jìn)料口 120中時(shí)被激活的物理開關(guān))。檢測(cè)器125運(yùn)行地連接到控制器104。當(dāng)碎紙機(jī)100 接通時(shí)(即自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài))，控制器104響應(yīng)檢測(cè)器125檢測(cè)到進(jìn)料口 120中存在要粉碎材料，接通電動(dòng)機(jī)126a。當(dāng)檢測(cè)器隨后檢測(cè)到不再向進(jìn)料口 120中送入材料時(shí)，控制器104 等待預(yù)定的時(shí)間(如0、2、5或更多秒)，通常稱為持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，然后關(guān)閉電動(dòng)機(jī)126a。碎紙機(jī)100僅僅為了示范目的而提供，絕非意味著對(duì)本發(fā)明范圍的限制。如圖IB所示，自動(dòng)送入碎紙機(jī)101有傳感器102和控制器104。典型情況下碎紙機(jī)101每次粉碎經(jīng)由自動(dòng)送入機(jī)構(gòu)131來自輸入盒129的一張或幾張紙，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例自動(dòng)送入機(jī)構(gòu)131包括常規(guī)的滾動(dòng)鼓和真空機(jī)構(gòu)。用戶把要粉碎的一疊紙張放入到輸入盒1 中后，典型情況下在運(yùn)行期間離開碎紙機(jī)101。在這樣的無人照顧的碎紙機(jī)101 運(yùn)行期間，傳感器102檢測(cè)輸入盒129中的紙張是否實(shí)際上被送入了碎紙機(jī)101的粉碎機(jī)構(gòu)1 并被粉碎。如果傳感器102和控制器104判定已經(jīng)出現(xiàn)了故障(如紙張未被送入碎紙機(jī)101并被粉碎)，那么碎紙機(jī)101會(huì)采取糾正行動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，傳感器102和控制器104可以被合并到任何類型的適當(dāng)自動(dòng)送入碎紙機(jī)中，例如，在美國(guó)專利申請(qǐng)
發(fā)明者D·W·格魯伯, D·納米伊, D·蘇拉蒂, M·D·詹森 申請(qǐng)人:斐樂公司