专利名称：带有振动性能传感器和控制系统的碎纸机的制作方法
技术领域：
本发明涉及碎纸机领域，尤其涉及调整碎纸机运行的控制系统。
背景技术：
碎纸机是众所周知的设备，用于毁灭若干材料，比如文档、⑶、软盘等。典型情况下，用户购买碎纸机来毁灭敏感材料，比如带有账户信息的信用卡账目、包含公司商业秘密的文档等普通类型的碎纸机具有粉碎机构，包含在外壳内，可拆卸地安装在容器顶部。典型情况下，该粉碎机构具有一系列刀具元件，它们粉碎送入其中的材料并将粉碎后的材料向下排出到该容器中。普通的粉碎机构采用两个电动机驱动的切割滚筒，用交错的刀具元件来粉碎材料。各种碎纸机包括电动机反馈回路以有助于调整碎纸机的运行(如检测温度和降低电动机负载以避免过热；检测横跨该电动机的电阻和/或电流从而调整其运行)。例如， 常规的碎纸机已经检测了电动机电流、速度和/或温度以控制碎纸机运行。也已知在碎纸机中使用了外向检测的话筒，以便响应该话筒检测到人的语音(如大声说“停止”的语音) 而关闭该碎纸机。Dahle的型号31214就是这样的语音停用碎纸机的实例。本发明的各种实施例和/或各种方面努力提供对公知碎纸机的多种改进。
发明内容
本发明的一个或多个实施例提供的碎纸机包括粉碎机构，它包括电动机和刀具元件。所述粉碎机构使要被粉碎的材料能够被送入到所述刀具元件中。所述电动机用于驱动所述刀具元件，使得所述刀具元件将送入其中的所述材料粉碎。所述碎纸机还包括控制系统，该控制系统包括被配置为检测由所述碎纸机的运行所产生的振动的传感器，以及耦接到所述传感器的控制器。所述控制器被配置为响应所检测到的振动具有预定特征，调整所述电动机的运行。根据这些实施例的一个或多个，所述控制系统被配置为将预定类型的振动与所检测到的其余振动隔离，以及所述控制器被配置为响应所述隔离的振动具有预定特征，调整所述电动机的运行。所述预定类型可以包括预定的频率范围和/或预定的振幅范围(如在高于某阈值、低于某阈值或在某频带之内的等级)。根据这些实施例的一个或多个，所述控制系统被配置为将由所述粉碎机构产生的所检测到的振动与由所述粉碎机构正在粉碎的材料所产生的所检测到的振动隔离，以及所述控制器被配置为响应所述隔离的、所检测到的振动具有预定特征，调整所述电动机的运行。根据这些实施例的一个或多个，所述传感器被安装到所述粉碎机构，以便检测从所述粉碎机构经由所述传感器与粉碎机构之间的安装构造传播到所述传感器的振动。根据这些实施例的一个或多个，所述控制器被配置为响应所检测到的振动具有预定特征，反向运行所述电动机。根据这些实施例的一个或多个，所述碎纸机还包括自动送入机构，以及所述控制器被配置为响应所检测到的振动具有预定特征，反向运行所述自动送入机构。根据这些实施例的一个或多个，所述预定特征指示故障，以及所述控制器被配置为响应所检测到的振动具有预定特征，采取试图纠正所述故障的动作。根据这些实施例的一个或多个，所述控制系统被配置为将所检测到的由所述碎纸机产生的振动转换为振动信号。所述控制系统还可以包括被配置为对所述振动信号滤波的滤波器，以及被配置为放大所述振动信号的放大器。根据这些实施例的一个或多个，为了响应所检测到的振动超过预定振动等级，所述控制系统被配置为调整所述电动机的运行，以便降低由所述碎纸机的运行所产生的振动同时继续运行所述电动机。根据这些实施例的一个或多个，所述碎纸机还包括显示器。所述控制器可以被配置为响应所检测到的振动具有第二预定特征，在所述显示器上显示消息。所述第二预定特征可以与碎纸机事件相关联。所述消息可以属于所述事件。根据这些实施例的一个或多个，所述预定特征包括在预定频率范围内的频率，和/ 或在预定振幅范围内的振幅。根据这些实施例的一个或多个，所述预定特征包括指示所述碎纸机中材料堵塞或者指示材料没有被送入所述粉碎机构的特征。根据这些实施例的一个或多个，所述控制器被配置为响应改变准则来改变所述预定特征。所述改变准则可以包括预定量的碎纸机的运行。根据这些实施例的一个或多个，所述控制器被配置为经由所述传感器检测所述碎纸机的基线振动特征的改变，以及响应检测到所述碎纸机的基线振动特征的改变来修改所述预定特征。根据这些实施例的一个或多个，所述碎纸机包括存储器，其中所述控制系统被配置为将所检测到的振动转换为振动信号并且将所述振动信号记录到所述存储器。根据这些实施例的一个或多个，所述控制器被配置为至少部分地根据所检测到的振动来检测电动机持续运转。根据这些实施例的一个或多个，所述预定特征包括指示电动机持续运转的特征。 所述控制器被配置为在检测到指示电动机持续运转的所述特征后，在预定的延迟后停止所述电动机运行。根据这些实施例的一个或多个，所述控制器被配置为从所检测到的振动来检测所述碎纸机上正在放置的负载量。根据这些实施例的一个或多个，所述控制器被配置为至少部分地根据所检测到的振动来估计所述粉碎机构正在粉碎的材料的厚度。
根据这些实施例的一个或多个，所述控制器被配置为至少部分地根据所检测到的振动来检测被误送入的材料。根据这些实施例的一个或多个，所述碎纸机包括机体，被所述粉碎机构粉碎的材料进入其中。所述控制器可以被配置为至少部分地根据所检测到的振动来确定所述机体内包含的被粉碎材料的量。本发明的一个或多个实施例提供的方法用于控制碎纸机，它包括内含电动机和刀具元件的粉碎机构、振动传感器以及控制器。所述粉碎机构使要被粉碎的材料能够被送入到所述刀具元件中。所述电动机用于驱动所述刀具元件，使得所述刀具元件将送入其中的所述材料粉碎。所述方法包括在所述碎纸机运行期间经由所述传感器检测由所述碎纸机的运行所产生的振动。所述方法也包括经由控制器检测所检测到的振动指示特定碎纸机事件。所述方法也包括响应所检测到的碎纸机事件，经由控制器调整所述电动机的运行。根据这些实施例的一个或多个，所检测到的碎纸机事件可以包括以下事件的任何一个或多个所述碎纸机中材料堵塞、材料没有被送入所述粉碎机构、电动机持续运转和/ 或所述碎纸机正在产生的噪声量。根据这些实施例的一个或多个，所述经由控制器检测到所检测到的振动指示特定碎纸机事件包括检测到所检测到的振动具有预定特征。所述方法也可以包括响应改变准则来修改所述预定特征。根据这些实施例的一个或多个，所述方法也包括经由所述传感器检测所述碎纸机的基线振动特征的改变。所述方法也包括响应检测到所述碎纸机的基线振动特征的改变来修改所述预定特征。根据这些实施例的一个或多个，所述方法也包括响应所检测到的振动具有预定特征，在所述碎纸机的显示器上显示消息。所述消息可以属于与预定特征相关联的碎纸机事件。根据这些实施例的一个或多个，特定碎纸机事件包括所检测到的振动超过预定振动等级。所述调整可以包括降低在所述碎纸机的运行期间产生的振动同时继续运行所述电动机。本发明的一个或多个实施例提供的碎纸机包括粉碎机构，它包括电动机和刀具元件。所述粉碎机构使要被粉碎的材料能够被送入到所述刀具元件中。所述电动机用于驱动所述刀具元件，使得所述刀具元件将送入其中的所述材料粉碎。所述碎纸机还包括控制系统，该控制系统包括被配置为检测所述碎纸机的运行期间产生的振动的传感器，以及耦接到所述传感器的控制器。为了响应所检测到的振动超过预定振动等级，所述控制系统被配置为调整所述电动机的运行，以便降低在所述碎纸机的运行期间产生的振动同时继续运行所述电动机。根据这些实施例的一个或多个，所述碎纸机也包括使用户能够改变所述预定振动等级的用户输入。参考附图考虑了以下说明和附带的权利要求书，它们都形成了本说明书的一部分，其中相同附图标记指明多幅图中对应的部件，本发明的多种实施例的这些和其他方面， 以及若干部件的结构和结合的相关元件的操作方法和功能与制造中的节约措施，将变得更加显而易见。在本发明的一个实施例中，本文展示的结构组件按比例绘制。不过应当明白地理解，附图仅仅为了展示和描述的目的，而不试图作为本发明的限制定义。此外，应当认识到，在本文任何一个实施例中显示或介绍的结构特征也能够用于其他实施例。正如在说明书中和权利要求书中所用，单数形式的“某”和“所述”包括复数的所指事物，除非语境明确地指示并非如此。
被视为本发明特征的新颖特点在附带权利要求书中确切地阐述。不过，连同附图阅读本发明优选实施例的以下说明会最好地理解本发明的多个实施例，既关于其结构也关于其运行，加之其附加的目的和优点，其中图IA展示了根据本发明的一个实施例，具有传感器和控制系统的碎纸机；图IB展示了根据本发明的另一个实施例，具有传感器和控制系统的自动送入碎纸机；图2展示了根据本发明的实施例，振动性能传感器和控制系统的框图；图3A至图3C展示了根据本发明的多个实施例，用于处理以振动性能传感器检测到的振动信号的三种不同的处理器配置；图4A和图4B展示了根据本发明的多个实施例，振动性能传感器和信号处理电路的电路图；图5展示了根据本发明的实施例，由具有模拟信号处理电路的振动性能传感器检测到的额定粉碎纸张文档产生的声波图；图6展示了根据本发明的实施例，由具有模拟信号处理器的振动性能传感器检测到的额定粉碎纸张文档产生的声波图；图7展示了根据本发明的实施例，用碎纸机粉碎文档的同时所产生的声波图；图8A和图8B展示了根据本发明的替代实施例，振动性能传感器和信号处理电路的电路图。
具体实施例方式正如图IA和图IB展示，根据本发明的一个或多个实施例，包括传感器102和控制器104的控制系统可以被合并到多种类型的碎纸机中(如图IA中示出手动送入碎纸机100 和图IB中示出自动送入碎纸机101)。如图IA所示，根据本发明的实施例，手动送入碎纸机100具有传感器102和控制器104。碎纸机100包括在小脚轮108上安装的容器/机体106，用于存储被粉碎的材料 124。机体106包括配备了窗口 112的前面板110。窗口 112允许可视地检查机体106的内容，以便确定被粉碎材料已经充填了机体106的多少体积。提供的把手114允许进入机体106的内部以去除被粉碎的材料。在碎纸机100的侧面提供了开启/关闭开关116。在碎纸机100的顶部形成了顶面板118，进料口 120位于其中。要粉碎的材料经由进料口 120 被手工送入。在机体106内恰好在开口 120以下是粉碎机构126，该粉碎机构1 将材料粉碎为条带(在条带切割碎纸机的情况下)和/或碎片(在交叉切割碎纸机的情况下)。根据一个或多个实施例，粉碎机构126包括电动机U6a、粉碎块/框126b以及被用于粉碎纸张的切割滚筒/刀片/元件，例如正如6，260, 780号和7，040, 559号美国专利所示，其内容在此引用作为参考。
碎纸机100可以包括自动运行功能，它依赖于为了检测在进料口 120中存在要粉碎的材料而设置的材料检测器125。检测器125可以是任何类型的适当检测器(如检测何时材料被送入进料口中并使跨越进料口 120的光束中断的光束中断检测器、当材料被送入进料口 120中时被激活的物理开关)。检测器125运行地连接到控制器104。当碎纸机100 接通时(即自动运转状态)，控制器104响应检测器125检测到进料口 120中存在要粉碎材料，接通电动机126a。当检测器随后检测到不再向进料口 120中送入材料时，控制器104 等待预定的时间(如0、2、5或更多秒)，通常称为持续运转时间，然后关闭电动机126a。碎纸机100仅仅为了示范目的而提供，绝非意味着对本发明范围的限制。如图IB所示，自动送入碎纸机101有传感器102和控制器104。典型情况下碎纸机101每次粉碎经由自动送入机构131来自输入盒129的一张或几张纸，根据一个或多个实施例自动送入机构131包括常规的滚动鼓和真空机构。用户把要粉碎的一叠纸张放入到输入盒1 中后，典型情况下在运行期间离开碎纸机101。在这样的无人照顾的碎纸机101 运行期间，传感器102检测输入盒129中的纸张是否实际上被送入了碎纸机101的粉碎机构1 并被粉碎。如果传感器102和控制器104判定已经出现了故障(如纸张未被送入碎纸机101并被粉碎)，那么碎纸机101会采取纠正行动。根据本发明的多个实施例，传感器102和控制器104可以被合并到任何类型的适当自动送入碎纸机中，例如，在美国专利申请
发明者D·W·格鲁伯, D·纳米伊, D·苏拉蒂, M·D·詹森 申请人:斐乐公司