ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ С БЕЗОПАСНОЙ ГОРЛОВИНОЙ
GRINDER WITH SAFE NECK

Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Изобретение относится к измельчителям, предназначенным для уничтожения таких предметов, как документы, компакт-диски и т.д.
Уровень техники
[0003] Измельчители хорошо известны в качестве устройств для уничтожения таких предметов, как документы, компакт-диски, дискеты и т.д. Обычно пользователи приобретают измельчители с целью уничтожения важных предметов, таких как выписки из счета по кредитной карте, содержащие данные о счете, документы, содержащие коммерческие тайны компании, и т.д.
[0004] Обычный измельчитель имеет измельчающий механизм, размещенный в корпусе, который установлен на контейнере с возможностью съема. Измельчающий механизм обычно имеет ряд режущих элементов, которые измельчают подаваемые на них предметы и сбрасывают их после измельчения вниз в контейнер. Во время измельчения желательно не допускать контакта частей тела человека или животного с режущими элементами.
[0005] Настоящим изобретением предпринята попытка внести различные усовершенствования в известные измельчители.
Краткое описание изобретения
[0006] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения создан измельчитель, содержащий корпус, измельчающий механизм, содержащий двигатель и режущие элементы; датчик приближения и контроллер.
Измельчающий механизм позволяет подавать предназначенные для измельчения предметы на режущие элементы, а двигатель выполнен с возможностью приведения режущих элементов в движение, так что они измельчают подаваемые на них предметы.
[0007] В корпусе имеется отверстие, выполненное с возможностью подачи через него на режущие элементы измельчающего механизма предметов для измельчения. Датчик приближения расположен вблизи этого отверстия и выполнен с возможностью выявления присутствия человека или животного вблизи него. Контроллер выполнен с возможностью осуществления заданного действия (например, выключения измельчающего механизма) в ответ на выявленное присутствие человека или животного.
[0008] В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения создан измельчитель с датчиком приближения, который содержит проводник и электрические цепи, предназначенные для распознавания состояния этого проводника. Датчик приближения выполнен с возможностью выявления изменения состояния указанного элемента, которое соответствует изменению емкости, вызванному приближением человека или животного к области вблизи этого проводника. Контроллер измельчителя выполнен с возможностью осуществления заданного действия в ответ на выявленное изменение состояния проводника.
[0009] В соответствии еще с одним аспектом изобретения создан измельчитель, содержащий корпус, измельчающий механизм, размещенный в нем, содержащий двигатель с электрическим приводом и режущие элементы и позволяющий подавать на них предназначенные для измельчения предметы, причем двигатель выполнен с возможностью приведения режущих элементов в движение, так что они измельчают подаваемые на них предметы, а корпус имеет подвижную деталь, формирующую по меньшей мере часть отверстия, выполненного с возможностью подачи через него на режущие элементы измельчающего механизма предметов для измельчения, выполненную с возможностью перемещения из первого положения во второе и отклоненную в первое положение, датчик, выполненный с возможностью обнаружения перемещения во второе положение подвижной детали, которая выполнена с возможностью перемещения из первого положения во второе при попытке пользователя протолкнуть через указанное отверстие предмет, толщина которого превосходит заданное значение, и контроллер, выполненный с возможностью осуществления заданного действия в ответ на обнаружение датчиком перемещения подвижной детали во второе положение.
[0010] В соответствии еще с одним аспектом изобретения создан измельчитель, содержащий корпус и размещенный в нем измельчающий механизм. Имеются двигатель с электрическим приводом и режущие элементы. Измельчающий механизм позволяет подавать на режущие элементы предназначенные для измельчения предметы, а двигатель выполнен с возможностью приведения режущих элементов в движение, так что они измельчают подаваемые на них предметы. Корпус имеет отверстие, выполненное с возможностью подачи через него на режущие элементы измельчающего механизма предметов для измельчения. Возле отверстия по меньшей мере частично расположен резистивный переключатель, который выполнен с возможностью выявления присутствия человека или животного, контактирующего с ним. Контроллер выполнен с возможностью осуществления заданного действия в ответ на выявленное присутствие человека или животного.
[0011] В соответствии еще с одним аспектом изобретения создано устройство, предназначенное для использования вместе с измельчителем, который содержит корпус, имеющий отверстие, выполненное с возможностью подачи через него на режущие элементы измельчающего механизма предметов для измельчения. Устройство содержит переключатель, выполненный с возможностью прикрепления к участку измельчителя вблизи этого отверстия и выявления присутствия человека или животного, контактирующего с этим переключателем. В электрической связи с переключателем находится контроллер, который имеет соединитель, выполненный и установленный с возможностью взаимодействия с источником питания, и штепсельный разъем, выполненный и установленный с возможностью приема шнура питания измельчителя. Контроллер также выполнен с возможностью подачи питания от источника питания на измельчитель и прекращения подачи питания на измельчитель в ответ на выявленное присутствие человека или животного.
[0012] Другие задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны из нижеследующего подробного описания, прилагаемых чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
[0013] Фиг.1 изображает трехмерный вид измельчителя, выполненного согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
[0014] фиг.2 изображает трехмерный вид измельчителя, показанного на фиг.1, в разобранном виде;
[0015] фиг.3 изображает трехмерный вид измельчителя, сконструированного согласно варианту реализации настоящего изобретения;
[0016] фиг.4-7 изображают сечения, на каждом из которых изображены корпус измельчителя, отверстие, режущие элементы и конфигурация проводника для датчика согласно различным вариантам реализации настоящего изобретения;
[0017] фиг.8 и 9 иллюстрируют примеры электрических цепей с емкостным датчиком согласно соответствующим вариантам реализации настоящего изобретения;
[0018] фиг.10а и 10b изображают сечения отверстия измельчителя, имеющего переключатель, чувствительный к давлению, согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
[0019] фиг.11а и 11b изображают сечения отверстия измельчителя, имеющего переключатель альтернативной конструкции, чувствительный к давлению, согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
[0020] фиг.12 и 12а изображают измельчитель, сконструированный согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения;
[0021] фиг.13 изображает принципиальную схему примера электронной цепи, предназначенной для управления работой измельчителя, согласно варианту реализации изобретения, изображенному на фиг.12;
[0022] фиг.14 изображает принципиальную схему электрического соединения, используемого в варианте реализации настоящего изобретения и сконфигурированного для модернизации существующего измельчителя;
[0023] фиг.15 и 15а изображают модернизированный вариант реализации настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
[0024] На фиг.1 и 2 изображен измельчитель 10, выполненный согласно одному варианту реализации настоящего изобретения и установленный на контейнере 12 для отходов. Контейнер 12 изготовлен из литьевого пластика или любого другого материала. Проиллюстрированный измельчитель 10 выполнен специально для использования с контейнером 12, поэтому его корпус 14 плотно установлен на верхней кромке контейнера 12. Однако измельчитель 10 также может быть выполнен с возможностью установки на других стандартных контейнерах, и в этом случае его можно продавать отдельно от контейнера. Также измельчитель 10 может быть частью крупного автономного корпуса, в котором размещен контейнер для отходов. Доступ к контейнеру и его снятие могут быть обеспечены с помощью смотрового отверстия. По существу, измельчитель 10 может иметь любую подходящую конструкцию или конфигурацию, и изображенные примеры не ограничивают объема настоящего изобретения.
[0025] Измельчитель 10 содержит измельчающий механизм 16, содержащий двигатель 18 с электрическим приводом и режущие элементы (не показаны).
Термин «измельчающий механизм» в целом обозначает устройство, измельчающее предметы с помощью режущих элементов. Такое измельчение может быть выполнено любым способом. Режущие элементы обычно установлены на двух параллельных вращающихся валах (не показаны). Двигатель 18, приводимый в движение электрической энергией, через зубчатую передачу 23 вращает валы и режущие элементы, так что они измельчают подаваемые на них предметы. Механизм 16 также может содержать дополнительную раму 21, которая предназначена для установки валов, двигателя 18 и передачи 23. Работа и конструкция такого механизма 16 хорошо известны и не нуждаются в подробном описании. По существу, можно использовать любой подходящий механизм 16, который уже известен или будет разработан в будущем.
[0026] Измельчитель 10 также содержит указанный выше корпус 14, содержащий верхнюю стенку 24, установленную сверху на контейнере 12. Стенка 24, отлитая из пластика, имеет в своей передней части отверстие 26, частично сформированное обращенным вниз U-образным элементом 28. Частями элемента 28 являются две разнесенные перемычки 27 на его противоположных концах и ручка 28, проходящая между ними на некотором расстоянии от корпуса 14. Отверстие 26 позволяет выбрасывать отходы в контейнер 12 без их пропуска через механизм 16, а элемент 28 можно использовать как рукоятку для переноски измельчителя 10 отдельно от контейнера 12. При необходимости отверстие 26 может быть оборудовано крышкой, например поворачивающейся, для его открытия и закрытия. Однако по существу наличие такого отверстия не является обязательным, и оно может отсутствовать. Более того, корпус 14 и его стенка 24 могут иметь любую подходящую конструкцию или конфигурацию.
[0027] Корпус 14 также содержит поддон 30, имеющий нижнюю стенку, четыре боковые стенки и открытую верхнюю часть. В поддоне 30, который прикреплен снизу к стенке 24 крепежными элементами, размещен механизм 16. В нижней стенке поддона 30 имеется отверстие 32, через которое механизм 16 сбрасывает измельченные предметы в контейнер 12.
[0028] В стенке 24 имеется отверстие 36, в целом проходящее в поперечном направлении над режущими элементами в целом параллельно им. Отверстие 36, часто называемое горловиной, позволяет подавать измельчаемые предметы на режущие элементы. Очевидно, что его желательно выполнять относительно узким, чтобы не допустить подачи на режущие элементы объектов чрезмерной толщины, таких как крупные пачки документов, что может привести к заклиниванию. Отверстие 36 может иметь любую конфигурацию.
[0029] В стенке 24 также имеется снабженное сквозным отверстием углубление 38 под переключатель. Переключатель 42 «включено/выключено» содержит модуль переключения (не показан), который закреплен на стенке 24 под углублением 38 крепежными элементами, и часть 46, выполненную с возможностью ручного воздействия на нее для перемещения в углублении 38 в поперечном направлении. Модуль переключения содержит подвижный элемент (не показан), который соединен с частью 46 через отверстие 40, что позволяет перемещать часть 46 и соответственно переводить модуль переключения из одного состояния в другое.
[0030] В изображенном варианте реализации изобретения модуль переключения соединяет двигатель 18 с источником питания (соединение не показано). Обычно источник питания представляет собой стандартный шнур 44 питания со штепсельной вилкой 48 на конце, которую вставляют в стандартную электрическую розетку переменного тока. Переключатель 42 выполнен с возможностью перемещения между положениями «включено» и «выключено» посредством поперечного перемещения участка 46 в углублении 38. В положении «включено» контакты в модуле переключения замкнуты в результате перемещения участка 46 и указанного подвижного элемента, что позволяет подавать электрическое питание на двигатель 18. В положении «выключено» контакты в модуле переключения разомкнуты, в результате чего электрическое питание на двигатель 18 не подается.
[0031] При необходимости переключатель 42 также может иметь положение реверсирования, в котором замыкание контактов обеспечивает подачу питания для реверсивного вращения двигателя 18. Такое вращение может быть осуществлено посредством использования реверсивного двигателя и подачи тока обратной полярности относительно тока, подаваемого в положении «включено». Возможность работы двигателя 18 в реверсивном режиме желательно использовать для вращения режущих элементов в обратном направлении для удаления засоров. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения участок 46 и указанный подвижный элемент в положении «выключено» обычно размещены в центре углубления 38, а положения «включено» и «реверсирование» находятся по обе стороны от положения «выключено».
[0032] Конструкция и работа переключателя 42, предназначенного для управления двигателем, хорошо известны, поэтому такой переключатель 42 может иметь любую подходящую конструкцию.
[0033] Стенка 24 также содержит еще одно углубление 50, связанное со стопором 52 переключателя. Стопор 52 имеет стопорящий участок (не показан) и участок 54, который выполнен с возможностью ручного воздействия на него и который пользователь может переместить рукой. Участок 54 размещен в углублении 50, а стопорящий участок - под стенкой 24. Стопорящий участок сформирован в виде пластиковой детали за одно целое с участком 54 и проходит под стенкой 24 через отверстие, сформированное в углублении 50.
[0034] Стопор 52 выполняет перевод переключателя 42 из положения «включено» или из положения «реверсирование» в положение «выключено» под действием стопора 52, перемещаемого из отпускающего положения в стопорящее положение. В отпускающем положении стопорящий участок не взаимодействует с подвижным элементом переключателя 42, что позволяет перемещать переключатель 42 между положениями «включено», «выключено» и «реверсирование». В стопорящем положении подвижный элемент переключателя 42 удерживается стопорящим участком стопора 52 в положении «выключено» и не может перемещаться в положения «включено» или «реверсирование».
[0035] В предпочтительном варианте реализации изобретения участок 54 стопора 52 имеет направленный вверх выступ 56, облегчающий перемещение стопора 52 между стопорящим и отпускающим положениями. Наличие выступа 56 не является обязательным.
[0036] Преимущество использования стопора 52 состоит в том, что если он удерживает переключатель 42 в положении «выключено», то для приведения механизма 16 в действие сначала необходимо переместить стопор 52 в отпускающее положение, а затем переместить переключатель 42 в положение «включено» или положение «реверсирование». Это снижает вероятность непреднамеренного включения механизма 16.
[0037] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения корпус 14 выполнен для использования с контейнером 12 и предназначен для продажи вместе с ним. Верхней наружной кромкой 60 контейнера 12 ограничено обращенное вверх отверстие 62 и образовано посадочное место 61, на которое с возможностью съема установлен измельчитель 10. Посадочное место 61 содержит две направляющие 64 вращения, размещенные на его противоположных боковых сторонах и имеющие обращенные вверх углубления 66, которые ограничены стенками, проходящими поперек и наружу от верхней кромки 60 контейнера 12. Эти стенки, ограничивающие углубления 66, отливают из пластика за одно с контейнером 12, но они также могут быть выполнены отдельно из любого другого материала. Внизу каждого углубления 66 имеется понижение или уступ, образующий по существу вертикальную поверхность 68 взаимодействия. Такое понижение образовано или такой уступ образован двумя сегментами углублений 66, причем сегменты одного углубления имеют разные радиусы.
[0038] Измельчитель 10 содержит датчик приближения, предназначенный для обнаружения присутствия человека или объекта (например, животного или неодушевленного объекта) вблизи отверстия 36. Человек или объект считаются находящимися вблизи отверстия 36 тогда, когда какая-то часть человека или объекта находится вне отверстия 36 вблизи него или по меньшей мере частично в его границах. Датчик приближения может быть реализован различными способами, которые более подробно описаны ниже. В качестве дополнительных примеров измельчителей, на которых может быть использован датчик приближения, можно привести заявки на патент США №10/828,254 (зарегистрированная 21 апреля 2004 года), 10/815,761 (зарегистрированная 2 апреля 2004 года) и 10/347,700 (зарегистрированная 22 января 2003 года), каждая из которых включена в настоящую заявку посредством ссылки. В общем случае, датчик приближения может быть использован с измельчителем любого типа, и приведенные здесь примеры не ограничивают объема изобретения.
[0039] На фиг.3 показано трехмерное изображение измельчителя 100, выполненного согласно варианту реализации настоящего изобретения. Измельчитель 100 содержит емкостный датчик, который в данном случае представляет собой переключатель, обнаруживающий присутствие человека или объекта без обязательного физического контакта с ними. Емкостный датчик содержит проводник/контактную пластину 112, соединенный/соединенную с такой электрической цепью, как на фиг.8 и 9. Проводник 112 служит первой пластиной конденсатора, а человек или объект, подлежащий обнаружению, служит второй пластиной. При уменьшении расстояния между проводником 112 и человеком или объектом их взаимная емкость, т.е. емкость между ними, увеличивается, что вызывает повышение уровней сигнала в датчике, которые можно использовать для обнаружения приближения человека или объекта.
[0040] Известно, что емкость частично зависит от диэлектрической постоянной второй пластины конденсатора. Большее значение диэлектрической постоянной предполагает большую емкость. В связи с этим, емкостный датчик измельчителя 100 может обнаружить приближение одушевленного или неодушевленного объекта в том случае, если его диэлектрическая постоянная соответственно достаточно высока. Так как люди и различные животные имеют относительно высокие диэлектрические постоянные, они могут быть обнаружены с помощью емкостного датчика. Также могут быть обнаружены неодушевленные объекты с относительно высокими диэлектрическими постоянными. И наоборот, не могут быть обнаружены объекты с низкими или средними диэлектрическими постоянными, такие как бумага.
[0041] Измельчитель 100 содержит корпус 104, отверстие 108 и управляющий переключатель 128, имеющий положения «включено», «выключено» и «реверсирование». Под отверстием 108 размещен такой измельчающий механизм, как описан выше, так что в него через отверстие 108 можно подавать документы.
[0042] Проводником 112 может быть, например, полоса металла, фольговая лента (например, медная лента), проводящая краска, узор, нанесенный проводящей краской для шелкотрафаретной печати, или другие подходящие проводящие материалы. Как показано на фиг.3, проводник 112 представляет собой емкостную чувствительную полосу размером 9×1 дюйм (22,9×2,5 см), которая присоединена к корпусу 104 около отверстия 108. При этом, когда человек или объект приближается к отверстию 108 и, следовательно, к режущим элементам измельчающего механизма измельчителя 100, емкость между проводником 112 и человеком или объектом возрастает, приводя к повышению уровня сигнала, используемого для обнаружения, как описано ниже. Чтобы гарантировать чувствительность переключателя, достаточную для обнаружения человека или объекта через множество листов бумаги, проводник 112 проходит в отверстие 108 для увеличения общей площади поверхности проводника 112 и, следовательно, величины емкости между ним и расположенным вблизи него человеком или объектом. При необходимости проводник 112 может быть закрыт, например, диэлектрическим пластиком, скрывая таким образом переключатель от пользователя измельчителя 100. Кроме того, для повышения чувствительности такой пластик может быть покрыт проводящим материалом, таким как металлическая фольга.
[0043] Измельчитель 100 может иметь световой индикатор датчика, световой индикатор ошибки и/или световой индикатор, показывающий нормальную работу (на фиг.3 не показан). Световой индикатор датчика, в качестве которого может быть использован светодиод, загорается при обнаружении человека или объекта. Световой индикатор ошибки, в качестве которого также может быть использован светодиод, загорается при обнаружении человека или объекта, а при необходимости при других условиях (например, при отсутствии должного взаимодействия контейнера измельчителя с измельчителем 100 или при заклинивании измельчающего механизма). Однако использование указанных индикаторов не является обязательным.
[0044] Фиг.4-7 изображают поперечные сечения, на каждом из которых показаны корпус 104, отверстие 108, режущие элементы 132, и конфигурация проводника для датчика согласно различным вариантам реализации настоящего изобретения. Конфигурации проводника могут содержать проводник (проводники) различной площади и формы для настройки величины емкости и, следовательно, уровня сигнала, генерируемого при приближении человека или объекта к измельчителю. При использовании нескольких проводников величину емкостной связи и, следовательно, получаемой емкости также можно настроить выбором расстояния между ними.
[0045] Проводник 136, изображенный на фиг.4, содержит проводящий материал, встроенный в верхнюю стенку корпуса 104 под ее верхней поверхностью частично в отверстии 108. При необходимости проводник 136 также встраивают в стенку, ограничивающую отверстие 108, при этом он частично проходит вдоль этого отверстия.
[0046] Как показано на фиг.5, проводящий материал проводника 140 покрывает участок верхней поверхности корпуса 104, проходит по существу в отверстие 108 и огибает кромку корпуса 104 таким образом, что покрывает участок внутренней поверхности корпуса 104. Верхний участок верхней поверхности для размещения проводника 140, который имеет значительную толщину, может иметь углубление.
[0047] Проводник 144, изображенный на фиг.6, содержит два проводящих участка, присоединенных соответственно к участкам наружной и внутренней поверхности корпуса 104. Такое использование нескольких проводящих участков увеличивает площадь поверхности конденсатора, а также увеличивает емкостную связь, емкость и уровень сигнала, который генерируется, когда человек или объект приближается к проводящим участкам.
[0048] Проводник 148, изображенный на фиг.7, содержит проводящий материал на участке внутренней поверхности корпуса 104. Такое расположение желательно при необходимости закрыть проводник 148 без дополнительного производственного этапа встраивания проводника в стенку корпуса, как проиллюстрировано на фиг.4. Следует отметить, что проводники, изображенные на фиг.4-7, могут иметь любую подходящую конфигурацию, а проиллюстрированные примеры не ограничивают объема изобретения.
[0049] Проводник или проводящий материал, описанные выше со ссылками на фиг.3-7, обычно соединены с электрическими цепями на схемной плате. На фиг.8 и 9 приведены примеры электрических цепей с емкостным датчиком согласно соответствующим вариантам реализации настоящего изобретения. Электрические цепи, приведенные в качестве примера, могут быть включены в общую электрическую цепь измельчителя и не ограничивают объема изобретения.
[0050] На фиг.8 проиллюстрирована электрическая цепь 260 с емкостным датчиком, содержащая проводник 300, который может иметь конфигурацию, описанную выше, или другую подходящую конфигурацию. Проводник 300 соединен с контактной площадкой Р8, которая в свою очередь соединена с контурами, содержащими конденсаторы С8 и С9, резисторы R31, R32 и R36, а также быстродействующую диодную пару D8. Контуры соединены с источником напряжения Vcc, заземлением и резистором R33. Источник напряжения Vcc соединен с линией переменного тока, служащей для питания измельчителя, а регулятор отрицательного напряжения может генерировать напряжение -5 вольт для заземления цепи. Выход 320 емкостного датчика в свою очередь может быть присоединен в качестве ввода на контроллер 330, такой как микропроцессор или отдельные компоненты цепи (например компараторы, транзисторы), который выполняет соответствующее действие в ответ на уровни сигнала на выходе 320. В качестве контроллера 330 также может быль использован релейный переключатель, размыкаемый при необходимости прекратить подачу питания на некоторый узел, например двигатель измельчающего механизма, и замыкаемый при необходимости подать питание. Следует отметить, что термин «контроллер» в целом означает по меньшей мере одну структуру, которая управляет по меньшей мере одним модулем, устройством и/или компонентом электрической цепи.
[0051] Принцип работы цепи 260 очевиден для специалистов. При приближении человека или объекта к проводнику 300 увеличение емкости между ними становится причиной увеличения амплитуды синусоидального сигнала по напряжению на выходе 320, достаточного для выявления присутствия этого человека или объекта. На основании увеличенного уровня сигнала контроллер 330 может, например, выключить режущие элементы измельчителя, включить световой индикатор датчика или световой индикатор ошибки и/или активировать звуковой сигнал тревоги.
[0052] На фиг.9 проиллюстрирована электрическая цепь 360 с емкостным датчиком, а также электрические цепи 365 управления и включения индикаторных ламп. Электрическая цепь 360 содержит проводник 400, который может иметь конфигурацию, описанную выше, или другую подходящую конфигурацию. Проводник 400 соединен с контактной площадкой Р1, которая в свою очередь соединена с последовательно соединенными резисторами R19 и R20. Резистор R19 соединен с контурами, содержащими конденсатор С4, резистор R16 и быстродействующую диодную пару D1. Эти контуры соединены с источником напряжения Vcc, заземлением и резистором R17. Источник напряжения Vcc соединен с линией переменного тока, служащей для питания измельчителя, а регулятор отрицательного напряжения может генерировать напряжение -5 вольт для заземления цепи. Выход 420 емкостного датчика соединен в качестве входа с контроллером 430, которым может быть, например, простая аналоговая электрическая цепь или 8-битный микроконтроллер Atriny11, предлагаемый компанией «Атмел» (Atmel Corporation, г. Сан-Хосе, штат Калифорния).
[0053] Принципы работы цепей, изображенных на фиг.9, очевидны для специалистов. При приближении человека или объекта к проводнику 400 увеличение емкости между ними становится причиной увеличения амплитуды синусоидального сигнала по напряжению на выходе 420, достаточного для выявления присутствия человека или другого объекта. На основании увеличенного уровня сигнала контроллер 430 выдает соответствующие сигналы управления. Например, он выдает сигнал 490 управления для отключения питания (например, подаваемого симметричным триодным тиристором) двигателя, который приводит в движение режущие элементы измельчителя, и сигнал 435 управления, благодаря которому загорается светодиод 450 датчика или светодиод 440 ошибки, соединенные с компараторами 460.
[0054] Варианты реализации настоящего изобретения могут быть включены, например, в такой измельчитель, как PS80C-2, выпускаемый компанией «Феллоуз» (Fellowes Inc., г. Итаска, штат Иллинойс). При необходимости конструкция измельчителя может быть приспособлена без существенных изменений существующих модулей для включения в него чувствительных к приближению электрических цепей.
[0055] В другом варианте реализации изобретения в измельчителе может быть создано не менее двух чувствительных к приближению конфигураций, которые могут быть включены по выбору пользователя и настроены для обнаружения, например, детей или животных. В примере реализации изобретения с емкостным датчиком объекты различают на основе продолжительностей времени загрузки. Меньшая емкостная нагрузка является результатом меньшей продолжительности загрузки измельчителя. Следовательно, измеряя (например, микропроцессором) разности времени загрузки, продолжительности которых обусловлены значениями емкостных нагрузок вблизи датчика, можно различать различные объекты.
[0056] В еще одном варианте реализации изобретения для обнаружения ввода постороннего объекта используют механический переключатель или другой датчик. При срабатывании механического переключателя выключаются лезвия измельчителя, и процесс измельчения или другой выполняемый процесс прекращается. Обычно объекты, пригодные для измельчения, являются тонкими и плоскими, например бумага, компакт-диски, диски, кредитные карты и т.п. С другой стороны, части человеческого тела и тела животных имеют большую толщину. Поэтому при вводе части тела в отверстие измельчителя на стенки отверстия будет оказываться давление. Для отверстия с наклонными стенками указанное давление будет иметь как составляющую, совпадающую с направлением подачи в него объектов (обычно вертикальное направление), так и составляющую, перпендикулярную направлению подачи (обычно горизонтальное направление). Если пластине горловины позволить совершить некоторое относительное перемещение, то указанное давление можно использовать для срабатывания механического переключателя. Посредством выбора соответствующего размера отверстия и длины хода, необходимой для срабатывания переключателя, или (при использовании другого датчика, такого как оптический переключатель тензометрический датчик) посредством выбора зоны чувствительности или активного обнаружения измельчитель может быть выполнен так, что он не позволяет ввести в горловину измельчителя без срабатывания переключателя никакой объект, размеры которого превышают заданные, например размером с человеческий палец или с пачку бумаг, которая слишком велика для обработки в измельчителе. Такая конфигурация также может быть использована для предотвращения ввода пользователем слишком толстых стопок документов или других объектов, которые могут стать причиной заклинивания измельчающего механизма.
[0057] На фиг.10а и 10b изображен первый вариант реализации механического переключателя для измельчителя. Как показано на фиг.10а, корпус 104 измельчителя имеет отверстие 108. Подвижные стенки 150 отверстия 108 формируют горловинную пластину, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса 104. Каждая из указанных стенок 150 имеет верхний участок, размещенный над чувствительным к давлению переключателем 152, который может представлять собой, например, фольговый переключатель. Механический переключатель может иметь, например, разомкнутое состояние и замкнутое состояние. Разомкнутое и замкнутое состояния могут соответствовать положениям «включено» и «выключено».
[0058] В частном варианте реализации изобретения фольговый переключатель содержит смещающий вверх элемент (отдельно не показан), который стремится удержать переключатель в разомкнутом положении, а также сместить стенки 150 отверстия 108 в верхнее положение. Как показано на чертеже, каждая стенка 150 выполнена с возможностью совершения независимых перемещений и имеет соответствующий ей переключатель 152, однако, как станет понятно в дальнейшем, симметричность конструкции не является необходимым условием, и соответствующий переключатель или датчик может иметь одна из стенок или обе стенки. Точно так же стенки не обязательно должны быть выполнены с возможностью независимого перемещения и могут перемещаться согласованно.
[0059] На фиг.10а переключатель изображен в разомкнутом положении, а на фиг.10b проиллюстрированы последствия ввода в отверстие 108 относительно крупного объекта (схематично изображен в виде стрелки), который оказывает давление на стенки 150 и перемещает их вниз, сжимая переключатель 152. При этом происходит замыкание электрической цепи, выполняющей отключение режущих лезвий. Такая система позволяет дополнительно минимизировать повреждение измельчителя при частичном застревании в отверстии слишком крупных объектов, вызывающем повышенную нагрузку на двигатели режущего элемента.
[0060] На фиг.11а изображен альтернативный вариант реализации изобретения, в котором стенки 150 содержат штифты 154, проходящие через отверстия 156 в корпусе 104. Штифты 154, посредством соответствующих пружин 158 поджатые вверх, удерживают стенки 150 в верхнем положении.
[0061] При вводе в отверстие 108 крупного объекта, как показано на фиг.11b, стенки 150 под действием давления смещаются вниз и штифты 154 входят в контакт с механическим переключателем 160. Изображенный на чертеже переключатель 160 представляет собой переключатель рычажного типа, однако очевидно, что вместо него может быть использован фольговый или иной механический переключатель. Кроме того, могут быть использованы тензометрический датчик для измерения прогиба конструкции, оптический датчик для обнаружения расположения стенок 150 и т.д. По существу, может быть использован любой подходящий датчик.
[0062] Каждый из проиллюстрированных на фиг.10а, 10b, 11а и 11b вариантов реализации изобретения в общем случае использует направленное вниз давление горловинной пластины, вызывающее выключение переключателя, которое прекращает выполнение измельчения. Как указано выше, давление, оказываемое крупным объектом, вводимым по наклонным стенкам отверстия, обычно имеет и горизонтальную составляющую. Следовательно, при реализации настоящего изобретения может также быть использована пластина, воспринимающая давление и чувствительная к отводу стенок горловинной пластины. Более того, хотя в вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на фиг.10а, 10b, 11а и 11b, предполагается автоматическая остановка режущих лезвий, в альтернативной конфигурации при срабатывании переключателя может происходить включение предупреждающего индикатора, например светового или звукового. Могут быть использованы любые описанные здесь средства безопасной работы.
[0063] В еще одном варианте изобретения нижний участок одной или обеих стенок 150 может быть выполнен с возможностью упругого деформирования. Такой участок может быть получен, например, посредством установки некоторого сравнительно жесткого элемента на шарнире с поджатием его пружиной или посредством выполнения рычажного участка из упругодеформируемого материала. Для обнаружения выгиба соответствующей стенки 150 может быть использован датчик, такой как механический переключатель, или любой другой подходящий датчик. Выгиб означает, что в отверстие введен объект, толщина которого превышает заданную величину. В этом случае может быть выполнено заданное действие (например, выключение измельчающего механизма, генерирование предупреждающего сигнала).
[0064] На фиг.12 проиллюстрирован дополнительный вариант реализации переключателя согласно настоящему изобретению, а на фиг.12а отдельно проиллюстрирован увеличенный вид участка переключателя. Устройство варианта реализации изобретения, изображенное на фиг.12, сходно с устройством, проиллюстрированным на фиг.3. К корпусу 104 возле отверстия 108 прикреплен переключатель 502, который выполнен с возможностью распознавания контакта посредством изменения сопротивления, например, в результате контакта с ним человеческой руки.
[0065] В одном примере переключатель содержит проводящую решетку, разделенную на два взаимно примыкающих проводника. Указанный вариант реализации вместе с цепью управления схематично показан на фиг.13. В частном случае реализации изобретения источник VHi напряжения настроен таким образом, что величина его номинального напряжения на 20 В меньше напряжения источника Vcc. Соединение с остальной частью цепи осуществлено контактными площадками Р1 и Р2. Резисторы R3 - R6 подобраны так, что они имеют большое сопротивление для ограничения тока, проходящего по электрической цепи в рабочем состоянии. При контакте руки пользователя с решеткой электрическая цепь замыкается и по ней идет ток. Усилитель U1A, которым может быть, например, электронный компонент LM358, производимый компанией «Нэшнл Семикондактор» (National Semiconductor), буферизует полученное аналоговое напряжение и передает его на аналоговый вход микропроцессора 504. При необходимости изменить чувствительность всей системы можно изменить величину сопротивления резисторов R8, R9, R10.
[0066] Для управления измельчителем в ответ на сигнал усилителя U1A может быть выбран микропроцессор. В частности, микропроцессор может быть настроен для управления, например, симметричным триодным тиристором, который в свою очередь управляет питанием двигателя измельчителя, так что лезвия останавливаются при контакте с переключателем 502. Кроме того, как указано выше, для информирования пользователя о причинах выключения двигателя могут быть включены световые индикаторы или светодиод.
[0067] Так как общее сопротивление решетки 502 может изменяться (например, в связи с загрязнением), то уровень сигнала тоже может быть разным. Более того, электрическое сопротивление пользователя с влажными пальцами уступает сопротивлению пользователя с сухими пальцами и т.д. Поэтому в одном варианте реализации изобретения программное обеспечение управления измельчителем может содержать подпрограммы, отслеживающие величину номинального сопротивления и выполняемые в течение некоторого времени, и соответственно регулировать пороговую величину. Аналогичным образом, другой вариант реализации изобретения позволяет отслеживать изменение самого сигнала, а не его величину, отличая таким образом медленное загрязнение от кратковременного контакта. Наконец, еще в одном варианте реализации изобретения, если величина измеренного номинального сопротивления меньше заданного уровня, пользователь может быть проинформирован о необходимости очистки решетки посредством индикатора, например светодиода.
[0068] Еще в одном варианте реализации изобретения переключатель может быть выполнен в виде отдельного модифицирующего устройства. Как схематично показано на фиг.14, такое устройство размещено между измельчителем и источником питания. Штепсельную вилку измельчителя вставляют в розетку контроллера, а не в расположенный в стене источник питания. При нормальной работе модифицирующее устройство передает электрическую энергию от настенной розетки к измельчителю, который по существу работает так, как будто он напрямую подключен к настенной розетке. Однако при срабатывании переключателя контроллер, который может, например, быть аналогичным проиллюстрированному на фиг.13, может отключить питание от измельчителя и/или подать сигнал о неисправном состоянии.
[0069] Модифицирующий переключатель 512, проиллюстрированный на фиг.15 и 15а, может быть выполнен на основе резистивного датчика, емкостного датчика или датчика давления, такого как, например, мембранный или фольговый переключатель. Здесь переключатель прикреплен с возможностью съема или без нее вблизи отверстия 108 клеем или крепежным элементом. Переключатель электрически соединен с контроллером 514, который может представлять собой отдельный блок или небольшой модуль, который можно прикрепить к корпусу измельчителя. Как указано выше, контроллер содержит штепсельный разъем 516, шнур 518 питания измельчителя, а также обычно имеет собственный шнур 520 питания для взаимодействия с настенной розеткой 522 или другим источником питания.
[0070] Хотя в различных проиллюстрированных здесь вариантах реализации изобретения использованы конкретные датчики, следует отметить, что обнаружение присутствия человека или другого объекта вблизи измельчителя может выполняться по другим принципам, например с использованием вихревого тока, электромагнитной индукции, фотоэлектрического эффекта, ультразвукового эффекта, эффекта Холла или с технологий на основе инфракрасного датчика приближения.
[0071] Приведенные выше варианты реализации настоящего изобретения призваны показать принципы его устройства и функционирования и не ограничивают его объема. Наоборот, настоящее изобретение охватывает все модификации, изменения и замены в пределах его сущности и объема, определяемых прилагаемой формулой.