(57)【要約】【課題】負荷の変動に係わらず、高効率で所定細断能力を得られる文書細断装置を提供することを目的とする。【解決手段】細断機構１の駆動用の三相誘導電動機２と、該三相誘導電動機２の入力側に接続されて商用電源からの電力を三相として上記三相誘導電動機２へ供給するベクトル制御インバータ３と、該ベクトル制御インバータ３の出力電圧と出力電流を検出する検出装置５と、該検出装置５から検出電圧と検出電流を受けて上記三相誘導電動機２の負荷トルクを算出し該負荷トルクに対して最適な速度とトルクとの関係を有する特性曲線をもつように、周波数と電圧を選定して該周波数と電圧とを上記ベクトル制御インバータ３へ指令する制御装置６とを有している。【選択図】　図１
2004064805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から電力を受ける誘導電動機により細断機構を回転駆動する文書細断装置において、細断機構の駆動用の三相誘導電動機と、該三相誘導電動機の入力側に接続されて商用電源からの電力を三相として上記三相誘導電動機へ供給するベクトル制御インバータと、該ベクトル制御インバータの出力電圧と出力電流を検出する検出装置と、該検出装置から検出電圧と検出電流を受けて上記三相誘導電動機の負荷トルクを算出し該負荷トルクに対して最適な速度とトルクとの関係を有する特性曲線をもつように、周波数と電圧を選定して該周波数と電圧とを上記ベクトル制御インバータへ指令する制御装置とを有していることを特徴とする文書細断装置。
【請求項２】
検出装置は、三相誘導電動機に接続された発電機の出力にもとづき、該三相誘導電動機のすべり量を検出し、制御装置は、すべり量を最小とするように、周波数と電圧とを選定するようになっていることとする請求項１に記載の文書細断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文書細断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文書細断装置は、二つの平行な軸体にそれぞれ多数の円板状の回転カッタが取り付けられ、両軸体上の回転カッタ同士が互いに噛み合っており、紙葉類を回転カッタの噛み合い側縁にて剪断によって細断する。
【０００３】
上記軸体は、通常、商用電源が電力を受けて回転する単相誘導電動機、もしくは商用電源を電流器で直流化された電力を受けて回転する直流電動機によって、減速機を介して駆動されている。
【０００４】
かかる装置においては、単相誘導電動機自体が安価であると共に商用電源に直結できて、きわめて簡単に使用できるので、便利である。一方、直流電動機は電圧制御するだけで、負荷、すなわち、細断される紙葉類の枚数に応じて効率良く運転できるという利点をそれぞれ有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来装置において、駆動手段として、単相誘導電動機を用いても、あるいは直流電動機を用いても、いくつかの点で改善が要請されていた。
【０００６】
先ず、単相誘導電動機では、もともと効率が良くないこと、起動トルクが小さいこと、一つのトルク／速度特性曲線上で運転されるために、負荷変動時に特性曲線上で効率が良いポイント（設計点）からずれた点で運転されるようになってしまい、効率がさらに低下すること、等の欠点がある。電動機自体が安価であっても、消費電力の点で運転費が高くなってしまう。
【０００７】
次に、直流電動機では、直流化電源が必要であること、電動機が整流子と電刷子を有していることに起因して、保守に手間がかかること、ノイズが発生しその対策が困難であり環境対応性が良くないこと等の欠点がある。
【０００８】
このように、単相誘導電動機を用いても、直流電動機を用いても、不具合を残したままとなる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑み、初期の製造費をあまり高めることなく節電を行なって運転費を大幅に削減し、装置の小型化を可能とする駆動手段をもった文書細断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る文書細断装置は、商用電源から電力を受ける誘導電動機により細断機構を回転駆動するようになっている。
【００１１】
かかる文書細断装置において、本発明は、細断機構の駆動用の三相誘導電動機と、該三相誘導電動機の入力側に接続されて商用電源からの電力を三相として上記三相誘導電動機へ供給するベクトル制御インバータと、該ベクトル制御インバータの出力電圧と出力電流を検出する検出装置と、該検出装置から検出電圧と検出電流を受けて上記三相誘導電動機の負荷トルクを算出し該負荷トルクに対して最適な速度とトルクとの関係を有する特性曲線をもつように、周波数と電圧を選定して該周波数と電圧とを上記ベクトル制御インバータへ指令する制御装置とを有していることを特徴としている。
【００１２】
このような構成の本発明にあっては、所定の負荷のときは、三相誘導電動機が設計点近傍で運転できるので、その効率は非常に良く、電力の無駄が少ない。次に、負荷が変動したときには、上記検出装置により負荷トルクを算出し、制御装置では、その負荷トルクに応じた運転条件が設計点近傍に設定されるように、複数の特性曲線のうちから最適なものを選定し、その特性曲線のもとで運転されるように周波数と電圧を決めてこれをベクトル制御インバータへ指令する。かくして、どのような負荷のもとでも設計点で、すなわち、きわめて効率の良い条件下で運転され、電力の無駄が少なく、大幅に節電される。
【００１３】
本発明において、検出装置は、三相誘導電動機に接続された発電機の出力にもとづき、該三相誘導電動機のすべり量を検出し、制御装置は、このすべり量を最小とするように、周波数と電圧とを選定するようになっていることが好ましい。こうすることにより、すべり量が最小となり、この点でも、効率が向上し節電効果が上がる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１において、本実施形態の文書細断装置は、細断機構１が三相誘導電動機２によって駆動を受けるようになっている。該細断機構１自体は、従来装置のものと同じであり、二本の軸体を有し、各軸体には多数の円板状のカッタがスペーサを介して設けられていて、両軸体のカッタ同士がカッタ周縁側面で噛み合っており、紙葉類を剪断力で細断するようになっている。両軸体の一方が上記三相誘導電動機２の出力軸２Ａと減速機を介して接続されて駆動を受けており、他方はベルトあるいはチェーン等により上記一方の軸体により駆動されている。
【００１６】
上記三相誘導電動機２の入力側には、ベクトル制御インバータ３が接続されている。該ベクトル制御インバータ３は、商用電源、例えばＡＣ１００Ｖ（５０Ｈｚ）を三相に変換して上記三相誘導電動機２へ供給する。
【００１７】
上記三相誘導電動機２の出力側、すなわち出力軸２Ａには、好ましい形態として、ベルト４を介して小型の発電機５が接続されていて、上記三相誘導電動機２のすべり量を検出している。
【００１８】
上記ベクトル制御インバータ３の出力側、すなわち三相誘導電動機２の入力側で、三相の各相に対して、検出装置５の各ラインが接続されていて、各相での電圧、電流が検出可能となっている。かくして、この検出装置５では、上記三相誘導電動機２に関して、電圧、電流そしてすべり量が検出される。
【００１９】
上記検出装置５での検出量は、制御装置６に送られて、該制御装置６が上記ベクトル制御インバータ３を制御するようになっている。該ベクトル制御インバータ３では、上記検出電圧そして検出電流から負荷トルクを算出する。周波数を変えた際に、その周波数に応じて得られる上記三相誘導電動機の複数の特性曲線のうち、設計点が最も効率の良い特性曲線となるように、上記制御装置は周波数を選定し、適切なトルクを得られる電圧を決定する。この周波数そして電圧を上記ベクトル制御インバータ３へ指令して、該周波数そして電圧で三相誘導電動機２を駆動する。又、その際、好ましい形態として、発電機４によって三相誘導電動機２のすべり量をも検出している場合には、そのすべり量が最小となるように加味して上記周波数そして電圧を決定する。
【００２０】
このような本実施形態装置にあって、細断すべく投入される紙葉類の枚数、すなわち負荷が変動したとき、例えば負荷が増大したときには、細断機構１の軸体の回転速度は低下する。これが、従来の単相誘導電動機の場合には、図２（Ａ）のごとく、運転ポイントがトルク／速度特性曲線上の設計点Ａから矢印Ｘ方向に移動しようとしてトルクがすぐに低下し、又、効率も悪くなる。仮に、周波数を変えてこれに対応しようとした場合、矢印ｆ方向に移動して一点鎖線の特性曲線上の設計点Ａ’近傍で運転できてもトルクは増大しない。
【００２１】
これに対し、本実施形態のベクトル制御インバータを用いた三相誘導電動機によると、図２（Ｂ）のごとく周波数ｆの変化によっても各トルク／速度特性曲線において最大トルク（設計点Ａ近傍のトルク）は殆ど変らない。したがって、負荷に応じて周波数を制御して負荷に対応する速度で常に設計点Ａもしくはその近傍で運転できるような特性曲線を選定できる。かくして、負荷の変動にあっても、周波数の選定によって最大効率のもとで運転が可能となる。この効率を良好な状態に保って、トルクを増減したいときには電圧Ｖを加減すれば良い。このように、負荷に応じて周波数そして電圧を選定制御して、効率の良い状態で所定のトルクを得る。すなわち、大幅に節電される。又、好ましい形態として、すべり量をも検出していれば、これをも加味して、そのすべり量を最小とすべく周波数そして電圧を制御するので、さらに効率は向上する。
【００２２】
本実施形態によれば、図２（Ｂ）からの判るように、起動トルク（速度がゼロに近い点でのトルク）が、従来の単相誘導電動機の場合に比し、きわめて大きい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以上のごとく、文書細断装置の細断機構を三相誘導電動機で駆動し、これをベクトル制御インバータによって制御することとしたので、三相誘導電動機自体が効率が良いことに加え、周波数の選定によって、負荷の変動に係わらず、常に効率が良く、所定のトルクを得られるので、電力の消費をきわめて低く抑えることができ、節電効果が大きい。しかも大型の電動機を用いずに所定のトルクを得られて細断能力を高く維持でき、したがって、装置の小型化をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【図２】誘導電動機の周波数を変えたときのトルク／速度特性曲線を示し、（Ａ）は単相誘導電動機、（Ｂ）はベクトル制御インバータにより制御される三相誘導電動機の場合である。
【符号の説明】
１　細断機構
２　三相誘導電動機
３　ベクトル制御インバータ
４　発電機
５　検出装置
６　制御装置
【図１】
2004064805.tif 000003
【図２】
2004064805.tif 000004