非手动式电子纸巾分配器的制作方法

专利名称：非手动式电子纸巾分配器的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及用于从卷筒分配多种长度的纸巾(towel)材料的分配器领域，并且更具体涉及在感应到用户后自动分配精确长度的纸巾材料的“非手动式(hands-free)”电子分配器。
背景技术：
电子纸巾分配器是本领域众所周知的，包括在感应到用户存在后自动分配计量长度的纸巾材料的分配器。由于用户不必手动启动或以其它方式操作分配器来开始分配循环，这种类型的分配器在本领域中已经被称为“非手动式”分配器。传统非手动式分配器的控制系统和机械方面是广泛并且各式各样的。
例如，美国专利No.5,772,291描述了一种由光伏电池阵列提供动力的电子非手动式纸巾分配器。该分配器利用光传感器检测经过外壳前盖的用户存在；在检测到用户后光传感器和关联控制电路启动马达分配预定长度的纸巾。光传感器对房间的外界光强度起反应，并且当人将障碍物(例如他们的手)放在分配器前面的预定距离(检测范围)内时，到达光传感器的外界光量减小到足以使光传感器和控制电路记录一次“检测”并开始分配循环。
美国专利No.6,419,136描述了一种用于从具有间隔穿孔或撕裂线的连续纸卷筒分配单个纸巾段的电子分配器。通过使用穿孔的卷式材料，通过用户抓紧延伸出外壳的一定长度的材料并沿穿孔线撕裂该纸片可以将单个片从卷筒分开。切割机构不是必需的并且由于马达仅旋转送料辊而节约了能量。控制电路包括与微处理器耦接的接近传感器以便当检测到用户手时启动传动马达。接近传感器设置成经分配器外壳的前盖进行“观察”。
美国专利No.6,412,655描述了一种利用分配器外壳前面的电容传感器的AC动力纸巾分配器。该传感器包括设置在覆盖外壳的整个宽度的盖内的传感器场后面的电极。电极在空闲状态建立具有确定电容的电介质。如果存在由用户将他们的手放置在分配器外壳前面而引起的电介质变化，电容变化导致并触发分配序列。
美国专利No.5,452,832描述了一种自动纸巾分配器，其中光电池检测器启动用于向传动马达提供指定时间间隔的动力的开/关开关以便分配一定长度的纸巾。光电池设置在分配器外壳侧面。
因而，本领域不断寻求改进传统非手动式纸巾分配器的方法。本发明涉及这样的一种改进。

发明内容
本发明的目的和优点将在后续描述中部分阐述，或者通过描述显而易见，或者可以通过本发明的实践进行学习。
提供了一种用于在检测到放置在确定检测区域内的物体后自动分配精确纸巾(卷纸)材料片的电子非手动式纸巾分配器。该分配器可以是电池动力、AC动力(用适当的变压器和适配器)或者能够在电池动力和AC动力之间切换。该分配器包括具有内部体积以便在其内保持至少一个纸巾材料卷筒的外壳。在特定实施例中，外壳配置为保持主储备卷筒和用过的残(depleted stub)卷筒。外壳可以采用任何所希望并具有美学快感的配置，并且可以包括背部构件和可拆卸的盖件。该盖件相对背部构件绞接以便提供到分配器内部体积和部件的通路。
该分配器包括容纳在外壳内的电动分配机构以便在有效检测到检测区域内的物体后从纸巾材料卷筒自动分配精确的纸片。电动分配机构的各种配置是本领域公知的，并且可以配置为与本分配器一起使用。在特定实施例中，分开的底盘或模块接收在外壳内，该模块具有安装于其内的分配机构。该机构可以包括传动辊和关联部件，压力辊组件以及撕裂条。压力辊组件包括由弹簧相对传动辊偏置的压力辊，纸巾材料在压力辊和传动辊之间通过。纸巾材料的开口限定在模块内并与外壳的分配开口对齐。
在其中分配器从残卷筒并后续从储备或“主”卷筒进行分配的实施例中，底盘可以包括用于将对应卷筒可旋转支撑在模块内的适当位置以便从其进行无阻碍分配的主卷筒支持器和残卷筒支持器。提供自动传送机构以便当残卷筒几乎完全耗尽时将分配的纸巾材料从残卷筒传送到主卷筒。
卷筒尺寸计量器(gauge)配置在模块内以便当主卷筒已经耗尽相当大量时向保养或维护人员指示移动到残卷筒位置。这种计量器可以是相对主卷筒的外周面偏置的构件以使其追踪主卷筒随着卷纸材料消耗而减小的直径。当主卷筒达到特定的消耗直径，计量器可以激活使LED发光的开关，或者其它指示器，以便指示主卷筒耗尽并应该更换。作为备选方案，指示器可以是机械形式的，例如在主卷筒直径充分减小后可见的标记。
分配机构分配精确长度或片的卷纸材料，这可以通过各种方式完成，例如在预定时间后停止传动辊的定时电路。在特定实施例中，提供测量传动辊的旋转角度并与控制电路接口以便在辊的确定转数后停止传动辊马达的旋转计数器。这种计数器可以是光编码器型的装置或机械装置。控制电路可以包括允许维护人员通过增加或减小旋转计数器设定点调节纸片长度的装置。
传动机构可以包括安装在模块内的传动马达和齿轮组件，齿轮组件从马达向传动辊传输源动力。卷纸材料通过由传动辊和压力辊限定的小口(nip)使得传动辊的旋转使材料经外壳的分配喉推出。撕裂条设置在该喉状物内使得用户可以通过抓紧并将纸片拉过撕裂条而分离材料片。在备选实施例中，可以提供自动切割装置以便自动切割材料片。
提供传感器以便检测放置在分配器下表面下方的检测区域内的物体。这种传感器可以是检测外界状态变化，例如外界光、由检测区域内的物体引起的电容变化等等的被动传感器。在备选实施例中，传感器是主动装置并且包括主动发射器和关联接收器，例如一个或多个IR发射器以及IR接收器。发射器以与检测区域对应的发射锥形发射主动信号，而接收器检测从放置在检测区域内的物体反射的主动信号的阈值量。控制电路与传感器配置以便在从接收器接收有效检测信号后开始分配循环。
传感器相对外壳设置使得检测区域基本限定在外壳下表面下方，并且物体必需有目的地放置在外壳下方要检测的位置。通过这种方式，分配器不会被通过分配器前面的物体不注意地触发，例如在公共休息室中通过或站在分配器前面的人。在主动发射器的实施例中，发射器可以成角度设置使得发射锥形的感应轴线朝所述外壳的背面成角度。例如，发射器(以及对应的接收器)可以设置在分配喉内以便在外壳背面下方朝向外壳背面“观察”。在一个实施例中，感应轴线可以相对竖直方向朝外壳背面成大约15度角，并发射器可以具有大约40度或更少(感应轴线每侧各20度)的发射锥形。可以对发射器进行定位，使得甚至在最大灵敏度设置下，主动信号的有效发射锥形在向前的方向上延伸不超过外壳的最前向部分的竖直平面。发射锥形的一部分可以由分配喉内部的结构遮挡，以便限制检测区域的最前感应点。
希望传感器的检测区域(即，范围)是可调的。在这点上，提供调节开关，由此维护人员可以通过改变发射器和接收器的灵敏度调节检测区域，例如通过改变发射器的动力或调节接收器的阈值。
还希望为分配器提供如果卷纸材料片已经分配但还没有取走而阻止后续分配循环的装置。为此，可以提供分开的“挂片”检测器并与控制电路集成。然而，在根据本发明的一种配置中，检测传感器也可以配置为用于此目的，并且因而降低分配器和控制电路的成本和复杂性。例如，传感器包括上文所讨论的定向在分配喉内的一定位置的主动发射器，以便如果留下材料片挂出该喉状物，该纸片基本阻挡主动信号发射到检测区域内。卷纸材料本身不足以反射信号到接收器来产生有效检测信号。因而，放置在检测区域内的物体将不引起后续分配循环，直到悬挂的纸片被取走。
还希望为分配器提供与控制电路集成的外界光检测器以便阻止分配循环，除非在分配器所处的区域内检测到外界光阈值量。例如，如果分配器位于公共设施内，希望在设施关闭并变暗后关断控制电路。外界光检测器设置在外壳内使得它与公共设施内的外界光状态的正常和预期“正面”变化隔离。例如，在特定实施例中，检测器安装在电路外壳的侧面并经分配器盖侧面的开口向外观察。通过这种方式，相对靠近分配器前面放置的人或物体不会引起分配器不注意地关闭。提供旁路开关以使维护人员可以禁用外界光检测特征。这在存在变化外界光状态的分配器操作环境中是必需的。
如所提到的，可以调节分配器的一个或多个操作参数，并且为此提供手动输入开关。还可以提供指示器以使维护人员可以轻易确定已经调节了哪个参数并且调节了多少。在特定实施例中，指示器可以是一个或多个灯，例如LED灯，其中灯的特征(例如颜色或图案)用于指示不同调节设置。
通过参照附图中显示的特定实施例更详细地描述本发明。


图1是根据本发明的非手动式电子分配器实施例的透视图；图2是前盖处于打开位置的图1的分配器的透视图；图3是从图1的分配器取出的模块单元的透视图；图4是可以用在根据本发明的分配器中的模块单元实施例的部件组装视图；图5是一部分模块的侧面透视图，具体显示外壳盖传感器和传动辊旋转传感器的传动辊反射轮部件；图6A至图6C是喉状物组件的透视图，具体显示了收容在喉状物传感器内的传感器发射器和接收器；图7是显示分配器下的检测区域外貌的图示；
图8是图1的分配器的侧面透视图，具体显示分配器前部的某些部件的平面；图9是显示了可以与根据本发明的分配器一起使用的控制电路方面的实施例的框图；图10A到图10G是可以与根据本发明的分配器一起使用的示范性控制电路的特定部件的电路框图。
具体实施例方式
现在详细参照本发明的实施例，在附图中显示了其一个或多个实例。提供各实例作为本发明的解释，并不意味着作为本发明的限制。例如，作为一个实施例一部分显示或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以便产生再一个实施例。本发明倾向于包括本申请所描述的实施例的修改和变型。
特别参照图1至图4，显示了根据本发明的分配器10的实施例。分配器10包括任何所希望的形状和配置的外壳16。外壳16包括基座18，基座18具有侧壁20和枢轴安装到基座18上以便可从图1所示关闭位置移动到图2所示的打开位置的盖22。盖22包括前壁23和与基座18的侧壁20对齐的侧壁27以便限定用于收容分配器10的操作部件以及包括主卷筒12和残卷筒14在内的要分配的卷纸材料卷筒的内部体积。在盖侧壁27的一个或两个内提供窗口19使得维护技师可以轻易可视确定主卷筒12的卷纸材料的剩余量。右手(当面向分配器10时)侧壁27包括在不必打开盖22的情况下维护人员可以经其观察到指示器板112的开口26。开口26可以装有透明透镜(未图示)以便防止访问到模块28，同时允许进行指示器板112的外部观察。指示器板112将在下文中进行详细描述。可以提供任何传统锁定机构21(图2)以便将盖22紧固到基座18上。外壳16包括从其分配材料的底部下侧部分25。参照图7，如下文更详细描述的，分配开口在分配路径48的终端部分设置在来自外壳16的喉状物24内。
应该知道，分配器10不限于任何特定类型或配置，或者组合形成分配器的部件组合。
分配器10的操作部件在外壳16的内部体积内直接安装在基座18上。在附图所示的所希望的实施例中，如图1和图2所示，分配模块28接收在外壳16内，并且操作部件安装在模块28内。模块28可轻易从基座18拆卸以便在不必从其支撑表面(即，墙壁)上拆卸整个分配器10的情况下维护和/或更换部件。外壳16可以认为是图3的模块28插入和取出的壳体。模块28包括具有左、右侧板34的框架或底盘32。如下文更详细描述的，在侧板34之间的模块28内安装分配机构30的部件，包括压力辊组件40、传送机构52、喉状物组件50以及传动马达及齿轮组件98(图4)。
如图4中所看到的，左、右主卷筒支持器76连接到模块侧板34上，并且纸片材料的主卷筒12。提供残卷筒支持器78以便将残卷筒14旋转支撑在主卷筒12下方和后方的模块内的适当位置。
具体参照图3到图6B，压力辊组件40可以收容在喉状物组件50内，喉状物组件50转而安装在模块28内。喉状物组件50包括可以固定在模块内的适当位置或者枢轴安装在模块28以便于装载新的卷纸材料卷筒的框架42。组件40通过掣子或其它合适锁定装置保持在关闭位置。喉状物组件50包括附着到框架42上的切割条44，具体如图6B所示。如图7所示，切割条44在分配开口24上游和传动辊38和压力辊46之间的小口下游沿分配路径48设置。为了分离已经从分配器10分配的卷纸材料片200，用户抓紧从外壳16下方悬挂的纸片(sheet)200并相对切割条44向前拉动该纸片使得该纸片撕裂并沿由切割条限定的线分离。
如图4和图6A所看到的，压力辊46具有驻留在切槽47内的端轴。切槽47内的弹簧45相对传动辊38偏置压力辊46使得在辊小口间通过的卷纸材料在传动辊38旋转后沿分配路径48前进。如图7中所看到的，喉状物组件50限定分配路径的一部分和分配喉24的前向部分。
模块28包括自动传送机构52以便当残卷筒14的卷纸材料几乎完全耗尽时将卷纸材料分配从残卷筒14传送到主卷筒12。从操作观点看，这种传送机构52基本如2000年6月27日公告的美国专利No.6,079,305所描述的那样进行操作，并且为此将′305专利全部结合在本申请中。具体参照图3和图4，传送机构52包括带有枢轴安装到模块侧板34上的臂57的传送条56。具体如图3和图4中所看到的，在臂57的端部上提供齿轮68。传送条56包括由中心弯曲的加筋部分58限定的“辊”部分。部分58包括紧固机构，例如倒钩60。主卷筒12的卷纸材料的引导端在辊部分58上通过并由倒钩60保持，同时材料从残卷筒14供给。惰传送齿轮70可旋转安装到模块侧板34上并且由传送条臂57端部上的齿轮68啮合。残卷筒感应条74在残卷筒支持器78下方枢轴安装到模块侧板34上，并朝残卷筒支持器78的轴线偏置以便追踪随着残卷筒消耗而减小的直径。残卷筒感应条74配置有在感应条74枢轴移动后旋转的齿轮72，齿轮与惰齿轮70啮合。
随着残卷筒消耗，感应条74的动作经齿轮68、70和72传送到传送条56。在残卷筒14的特定减小直径，传送条56旋转到一定位置使得由紧固机构60保持的卷纸材料的引导端由辊部分58开始与正从残卷筒分配的卷纸材料接触，使得来自主卷筒的材料的引导边缘从倒钩60摘下并与来自残卷筒的材料在传动辊38和压力辊46的小口间运送。来自主卷筒12的“新”卷纸材料与残卷筒材料同时分配，直到残卷筒完全耗尽。如在分配器不存在残卷筒，传送条56和辊部分58接触到从主卷筒12分配的卷纸材料。
“燃料计量器”条80通过臂81枢轴固定于侧板34上并且朝主卷筒12的中心弹簧偏置，使得它跟踪随着卷纸材料消耗而减少的主卷筒12的直径。当主卷筒12到达适于将卷筒移动到残卷筒位置的直径，臂81中的一个的端部上的棘爪(不可视)使得控制电路内的开关关闭并激活指示器板112的LED142(经盖侧面的开口26可视)。通过这种方式，警告维护人员主卷筒12耗尽并应该更换。
传动马达和齿轮组件98包括安装在模块28内的部件。如图7中所看到的，电动传动马达100容纳在传动辊38下面和后面的空间内。马达包括传动轴和附着于其上的传动齿轮(在附图中看不到)。传动齿轮朝模块28的左手侧板34延伸并与安装在侧板34上的惰传动齿轮104啮合(参见图4)。惰齿轮104与安装在传动辊38端部的传动辊齿轮106啮合。因而，在向马达100供能后，使传动辊38通过轴传动齿轮、惰齿轮104和传动辊齿轮106旋转。传动辊的旋转导致设置在压力辊46和传动辊38之间的小口内的卷纸材料沿运送路径48运送并离开分配喉24。
分配机构30可以由容纳在电池室82的电池提供动力，电池室82接收在残卷筒支持器76后面的电池井84内(参见图3和图4)。为此，可以使用任何适当的电池存储装置。导体85设置在电池井84下方并与电池室82下侧的触点配合以便将电力从电池输送到电路板110和马达100。作为电池动力的备选或附加方案，分配器还可以由建筑物的AC配送系统提供动力。为此，为分配器提供插入式模块化变压器/适配器，其连接位于电路外壳108底部边缘的端子或动力插口(power jack port)(如图3所示)以便向控制电路和关联部件输送动力。控制电路可以包括在连接到AC适配器后隔离电池电路的机械或电子开关以便保护和节约电池。
提供旋转计数器机构以便控制分配的卷纸材料长度。任意数量的光学或机械装置可用于这点。在所示的实施例中，使用光编码器对传动辊38的旋转进行计数，并且由控制电路使用该计数来测量要分配的所希望长度的纸片。具体参照图4和图5，在传动辊38的端轴提供光学反射轮90。轮90延伸超过模块28的侧板34并包括多个在传动辊38转动后旋转的反射翼片。光学传感器92，例如光电池(图9中示意性显示)安装在电路板110的对向侧并且检测随着传动辊38旋转而由轮90的反射翼片产生的光脉冲，基于传动辊38的公知直径，脉冲数量作为经分配机构30运送的纸片材料长度的指示。例如，直径为1.5英寸的传动辊38具有4.71英寸的线性周长，并且各翼片(如果使用四个突起)指示等于1.78线性英寸的四分之一转。如果希望大约12英寸的纸片长度，传动辊38旋转十个脉冲或者二又二分之一转获得11.78英寸的纸片长度。
如果前盖22打开，例如如果分配器进行保养或再装，控制电路禁用或阻止分配器操作是所希望的。为此，可以使用任何方式的机械或光学位置传感器和开关。图4和图5显示了可以使用的弹簧加载机械传感器。该传感器包括由弹簧96向外偏置超过模块侧板34的前向边缘的突起94。如果盖22处于打开位置，突起94如图5所示延伸，并且控制电路的相应锁定(lock-out)开关打开并禁用分配机构30的操作。当盖22关闭时，通过与盖22啮合推入突起94并且关闭开关以便允许分配序列。应该知道，可以使用大量和多种配置的检测器及关联电路来完成这个功能。
控制电路部件安装在容纳在电路外壳108内的电路板110上，电路外壳108安装模块28的右侧板34上。下面将更详细地讨论电路。如例如图2-图4所看到的，调节按钮阵列148、150和152安装在电路板110上并可从电路外壳108外部访问。这些按钮与电路板上的相应开关配合并用于控制各种参数的调节，例如片长度、分配循环之间的延迟时间和激活传感器的灵敏度。
在电路外壳108的前向边缘上提供附加按钮146并起到手动给纸选择的功能。只要按钮146按下，分配机构30将操作并分配材料。
按钮148、150和152与一个或多个LED关联，例如电路外壳108上的LED 142，LED 142经盖侧壁27的开口26可视。各按钮148、150和152具有相应功能的三种设置短、中以及长，并且使用LED 142来指示相应设置。灯特征的任意组合可以用来作为指示。例如，LED可以是多色的，并且不同颜色用于指示相应设置。作为备选方案，LED可以具有区别性闪耀图案以便指示不同设置。任意数量的指示可用于这点。
还容纳在电路外壳108内并经盖侧壁27内的开口26可视的是低电池LED指示器144。当电池电压降低到预定值时激活LED144。可以在LED上提供透明透镜以便保护该装置。
在初始从主卷筒12分配材料的操作中，盖22向前远离基座18枢轴转动。这使得盖传感器94激活控制开关，导致控制电路的去激活以便防止装载过程中机构的意外激活。在其中压力辊组件40枢轴安装到模块28上的一个实施例中，组件40解锁并向前枢轴转动，以便为来自主卷筒12的卷纸材料提供轻易装载的开口。随后将来自主卷筒12的材料的引导边缘放置在传动辊38上，并且压力辊组件40关闭并锁在其制动位置。因而，材料保持在压力辊46和传动辊38之间的小口内。在其中压力辊组件40相对模块28固定安装的一个实施例中，来自主卷筒12的材料的引导边缘简单穿入传动辊38和压力辊46之间的小口。一旦盖22关闭，盖传感器94使得关联控制开关关闭并激活电路。
当激活分配机构30(如下文所描述的)时，传动辊38由马达100和对应齿轮组件(轴齿轮和齿轮104、106)传动以便沿分配路径48运送压力辊46和传动辊38之间的卷纸材料并输出分配喉24。在不存在残卷筒的情况下，辊部分58还随着纸片材料分配而与其接触。
一旦主卷筒12到达由燃料计量器条80和关联LED 142确定的残卷筒尺寸，它可以移动到残卷筒支持器78，同时卷纸材料的引导边缘保持在压力辊46和传动辊38之间。残卷筒在偏置感应条74上并相对偏置感应条74放置。随后，来自新主卷筒12的材料的引导边缘在传送条56和辊部分58下方通过并由倒钩60紧固。
随着残卷筒14消耗，感应条74枢轴转动并通过齿轮72、70和68使得传送机构52枢轴转动并使传送条56更接近传动辊38。当残卷筒材料几乎耗尽时，新主卷筒12的引导边缘通过传送条56的辊部分58与从残卷筒14分配的纸片材料接触，使得材料的引导边缘从倒钩60摘下并与来自残卷筒14的材料在压力辊46和传动辊38之间运送。来自主卷筒12的“新”卷纸材料与残卷筒材料同时分配，直到残卷筒14完全耗尽。
分配器10包括检测放置在分配器的下表面25下方的检测区域134(图7)的物体的传感器。如所讨论的，这种传感器可以是主动或被动传感器。在检测到检测区域134内的物体后，控制电路开始分配循环。在所示的实施例中，传感器是利用主动发射器122发射IR光束进入检测区域134以及利用接收器124来检测从检测区域134内的物体反射的IR光的主动红外(IR)传感器。如果反射光的数量足够大(超过检测阈值)，电路控制器开始分配循环，其中马达100驱动传动辊38直到光编码器(传动辊旋转计数器)检测到指示已经分配正确长度的材料的预定数量的脉冲。随后，用户抓紧分配的纸片并向前拉以便相对切割条44撕裂纸片。
特别参照图6到图8，主动IR发射器122和接收器124安装在传感器板126上。如图6A和图6B具体看到的，板126插入在喉状物组件50的中下侧上限定在板外壳130内的板切槽128内。发射器122通过其进行主动发射的开口131限定在外壳130内。在外壳130内为接收器124提供开口132。如下文更详细讨论的，发射器122和接收器124与电路板110电连通，并且发射器122以由控制电路，特别由微处理器160(图9)指定的脉冲速率持续发射。
图7和图8显示了IR发射器122在喉状物组件50内的位置和角度方位。发射器122相邻分配喉24的前向(前)壁安装在外壳130内并朝分配器后面相对竖直方向成15°角定向(成角度)。发射器122具有相对窄的40°发射锥形(发射器轴线A每侧20°)。角度方位和发射锥形设计成使得0％强度线D1和D2之间的有效检测区域在达到发射器的最大有效范围(灵敏度)时不延伸到平面B或C的前面。平面B对应于分配器的前盖22的最内(朝向背部)部件的竖直平面，而平面C对应于呈现给用户的前盖22的竖直平面(参见13页)。图8的平面E是对应于盖22的最前部分的竖直平面。利用这种配置，用户必需有目的地将他们的手或其它物体放置在外壳16下方并朝向外壳16的背面以便进行“检测”并开始分配循环。
参照图7，可以提供附加遮挡结构136，例如通过限定喉状物组件50的外壳130或框架42的结构，以便进一步限制发射器122的发射锥形的前向部分。例如，遮挡物136可以消除发射锥形前向部分的至少5°。换句话说，发射锥形的前向部分相对发射器轴线A不超过15°。这种减小的锥形部分由图7中的线D3表示。这种附加遮挡物确保了甚至在发射器122的最大功率(最大灵敏度)下，检测区域不会“断开”平面C或B(即，延伸到前面)。
为分配器10提供如果材料片已经分配但没有取走则阻止后续分配循环的能力也是所希望的。为此，可以提供分开的“挂片”检测器并与控制电路集成。然而，在所示的实施例中，IR检测传感器配置也起到该目的。参照图7，挂起的材料片由线200表示。该片200处于一定位置，使得它基本阻挡主动IR信号从发射器122发射到检测区域134内。卷纸材料本身不充分反射IR信号到接收器124，并且挂起的纸片不产生有效检测信号。因而，在纸片200从分配喉24挂起时，放置在检测区域134的物体不可能产生后续分配循环，直到挂片被取走，或者有目的地推出检测区域134。
还希望为分配器10提供与控制电路集成的外界光检测器以便阻止分配循环，除非在分配器10所处的区域内检测到外界光阈值量。所示的实施例包括这种检测器。参照图2到图4，向前观察的外界光光传感器138，例如传统光电池，安装在电路板110上并通过电路外壳108的前向边缘的开口向外观察。参照图9，光传感器138与控制电路集成使得只要光传感器138检测到外界光阈值量就激活电路。在特定情况下，外界光检测器功能可能不是所希望的。由于这个原因，可以提供旁路开关140并可从电路外壳108外部访问，使得维护人员可以旁路并去激活外界光感应特征。在所示的实施例中，在打开分配器盖22后，开关140可通过按钮148、150、152下方的电路外壳盖访问。
在分配器10的正常操作状态下，外界光检测器138由分配器盖22在向前的方向上遮挡。因而，检测器“看见”在盖22的通口内过滤的外界光，例如经盖22侧面的分配喉24和开口26。利用这种配置，检测器对在分配器前面出现的可能由公共休息室或其它设施内的正常活动引起的外界光波动不敏感。
图9是与分配器10一起使用的控制电路实施例的功能框图。应该知道，本领域技术人员可以配置各种控制电路和部件阵列以便实现分配器10的所希望特征，并且本申请描述的电路仅仅是适当电路的一个实施例。参照图9，电路由微处理器160控制。上文已经讨论了图9所示的微处理器160的各种输入和输出。在图10A到图10G的示意性附图中更详细展示了图中指示的某些开关。下面参照示意性附图进一步讨论微处理器160的控制功能。
电路由两个电路板(主控制板110和传感器板126)、电池室82和DC马达100组成。主控制板由以下功能部分组成电池动力供给；AC动力供给；中继及马达保护；外界光检测器；接近传感器；振荡器和微处理器；以及开关和LED指示器。下面通过参照图10A至图10G讨论相应部分。应该知道，图10A到图10G中所列举的值仅出于示意目的呈现，并且控制电路决不局限于任何特定部件配置或值。本领域技术人员能够设计出适用于根据本发明的分配器一起使用的各种控制电路。
在图10A中显示了电池和AC动力供给电路。DC动力由电池室82中的电池供给并且DC电路产生大约5.3伏的Vcc。通过微处理器检测低电池电压状态，这导致低动力LED LD4(图10G)的激活。AC动力供给部分由动力插口109组成，其具有供给到在图10A标记成“AC适配器动力供给”的电路的大约7.5V到大约9.0V(1Amp)的外部供给(通过AC源和变压器)。该电路包括稳定电路，例如LM317稳定器以及被动部件以便产生电压Vcc。动力插口包括在将外部电源连接到动力插口后断开DC动力供给的开关。
在图10B中显示了中继及马达保护电路。使用5V继电器对马达进行开启和关闭。包括过电流保护部件以便保护马达不受过电流状态的影响，并且包括与微处理器中的A/D转换器结合操作的电流感应电阻R13。由经过电阻R13的电流产生的电压由A/D转换器转换成数字值并与设定点值进行比较以确定是否在到马达的供给中存在过电流状态。如果存在过电流状态，继电器打开并且终止马达的电流供给。
图10C是用于对传动辊38的旋转进行记数的光编码器传感器U3的示意图。微处理器160使用该记数来确定向马达100供给多长时间的动力以便分配所希望长度的纸片。一旦已经分配精确长度的卷纸材料，马达100关闭。所希望的纸片长度可以由维护技师通过开关S5和LED LD3(图10G)进行调节。
如所讨论的，由机械臂80感应主卷筒12的少纸状态，并且在主卷筒12的特定直径时，臂80触发开关S1(图10G)通过LED LD3(图10G)产生少纸指示。纸可以通过按压开关S2进行手动给进。
图10G的开关S4配置有上文讨论的盖传感器94并只要盖22处于打开状态就阻止电路进行操作。
也可以为电路提供延迟时间特征以便阻止分配循环直到经历距离最后的分配循环确定的时间间隔。例如，希望将分配循环之间大约1秒的延迟时间编程到微处理器内。这种中继时间可以由维护技师通过开关S6和LED LD3(图10G)改变。
图10E是传感器板126的示意图并且显示了以由时钟和微处理器电路确定的频率受到脉冲作用的IR发射器D7和D8。IR接收器U4以与发射信号相同的图案寻找反射IR能量，并且如果接受到能量，则通过继电器K(图10B)激活马达。在所示的实施例中，接收器是以56kHz操作的单片IR接收器。接收器在发射器的检测区域内检测从物体反射的56kHz信号。发射器D7和D8的灵敏度(即，范围)可以由维护技师通过开关S7和LED LD3(图10B)改变。图10D是用于设定三个不同检测等级(高、中和低)的电流调节电路的示意图。
图10F是其中使用光电池PC1检测外界光的外界光传感器的示意图。如果检测到足够的灯，相应信号发送微处理器并且电路保持供能。如果外界光低于光电池PC1的阈值检测等级，电路停止功能。外界光检测特征可以由开关SW1旁路。
图10G是振荡器和微处理器部分，以及上文讨论的LED指示器的示意图。基于NAND的RC振荡器用来作为微处理器和接近传感器电路的主时钟。振荡器产生可以由微处理器直接使用的频率信号，或减小到用于主控制器、接近传感器以及图10E的电路的低时钟频率(即，Flash Microchip PIC16F872微控制器)。在所示的实施例中，时钟频率为相对高的20MHz。如果控制器一直处于工作状态并且由电池提供动力，则因为考虑到电池损耗不希望以这样的频率运行控制器。可以利用二进制分频器电路将操作频率下调到较低的所希望的操作频率，例如大约156KHz或更低。操作频率可以基于各种考虑进行设计，例如最大化电池寿命，检测电路的必要操作频率，AC动力的可用性等等。低连续操作频率可以将电池消耗明显降低可以接收的等级。
在备选实施例中，微处理器可以在软件控制下以两个不同的操作频率进行操作。这些频率由分频器以振荡器时钟速度的二进制分数形式确定。例如，微处理器可以连续的相对低的频率进行操作。然而，当需要发送IR脉冲时，在软件控制下加速操作速度，以便允许进行马达和定时电路的信号处理和触发。因而，操作速度可以接近传感器D7和D8所需的IR脉冲频率的函数形式进行变换。
本领域技术人员应该知道，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以对本申请所描述的分配器的特定进行各种修改和变形，特别是分配器的机械和控制电路方面。本发明倾向于包括所有这样的变形。
权利要求
1.一种用于从卷纸材料的卷筒分配精确片件的非手动式纸巾分配器，包括具有内部体积以便在其内保持至少一个纸巾材料卷筒的外壳；容纳在所述外壳内的用于在所述分配机构启动后从所述卷纸材料卷筒分配精确纸片的电动分配机构；容纳在所述外壳内以便检测放置在所述传感器的检测区域内的物体的传感器；与所述传感器和所述分配机构配置以便在所述传感器检测到物体后开始分配循环的控制电路；并且所述传感器相对所述外壳设置使得所述检测区域基本限定在所述外壳的下表面下方使得物体必需放置在所述外壳下方要由所述传感器检测的位置。
2.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于所述传感器包括至少一个主动发射器和接收器，所述发射器设置在所述外壳内并定向为发射在所述外壳下方限定所述检测区域的主动信号。
3.根据权利要求2所述的分配器，其特征在于所述传感器包括设置在IR传感器相对两侧的两个IR发射器组合。
4.根据权利要求2所述的分配器，其特征在于所述主动发射器在所述外壳内成一定角度设置使得所述主动信号的感应轴线朝所述外壳的背部成角度。
5.根据权利要求4所述的分配器，其特征在于所述感应轴线相对竖直方向成大约15度角。
6.根据权利要求4或5所述的分配器，其特征在于所述主动发射器具有大约40度的发射锥形。
7.根据权利要求4到6任意一项所述的分配器，其特征在于所述发射锥形的前向部分在向前的方向上延伸不超过所述外壳的最前向部分的竖直平面。
8.根据权利要求7所述的分配器，其特征在于所述主动发射器包括强度可调设置，并且在最大强度设置和范围，所述发射锥形不延伸到所述竖直平面。
9.根据权利要求7所述的分配器，其特征在于在向前的方向上遮挡所述主动发射器以使与所述发射锥形的后向部分相比所述发射锥形的前向部分减小。
10.根据权利要求2或9所述的分配器，其特征在于所述主动发射器包括强度可调设置，并且在最大强度设置和范围，所述发射锥形不延伸到所述竖直平面。
11.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于所述外壳包括位于其底部内的分配喉，所述卷纸材料经所述分配喉分配，所述传感器包括至少一个相邻所述分配喉定向在所述外壳内的主动发射器和接收器以便在所述外壳下方限定所述检测区域的发射区域内发射主动信号。
12.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于进一步包括外界光检测器，所述外界光检测器与所述控制电路配置以便仅在所述分配器所位于的区域内检测到外界光阈值量之后允许分配循环。
13.根据权利要求12所述的分配器，其特征在于进一步包括所述外界光检测器的手动启动旁路使得所述分配器配置为不管外界光等级进行操作，其中所述外界光检测器具有朝所述外壳的侧面定向的检测轴线。
14.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于进一步包括用于调节所述分配器的多个操作参数的多个用户输入开关，以及向用户提供所述参数调节度信息的指示器装置。
15.根据权利要求14所述的分配器，其特征在于所述操作参数包括分配器纸片长度、所述传感器灵敏度、分配循环间的延迟或手动纸供给的任何组合，其中所述指示器装置包括至少一个灯，其中所述灯的特征用于指示不同的调节设置。
16.一种电子非手动式纸巾分配器的操作方法，包括将物体传感器的检测区域基本完全限定在分配器外壳的底部的下方和所述外壳的前部的后面，使得用户需要将他们的手或其它物体放置在所述分配器外壳的下方并朝向所述分配器外壳的背部以便开始自动非手动式分配循环。
全文摘要
一种用于从纸巾材料卷筒中分配精确纸片的非手动式纸巾分配器包括具有内部体积以便在其内保持至少一个纸巾材料卷筒的外壳。一种电动分配机构容纳在外壳内以便在分配机构启动后从纸巾材料卷筒分配精确的纸片。传感器容纳在外壳内以便检测放在传感器的检测区域内的物体。控制电路与传感器和分配机构配置以便在传感器检测到物体后开始分配循环。传感器相对外壳设置使得检测区域基本限定在需要物体必须放置在外壳下方由传感器检测的位置的外壳下表面。
文档编号A47K10/36GK101068494SQ200580040769
公开日2007年11月7日 申请日期2005年8月17日 优先权日2004年12月1日
发明者R·P·路易斯, P·F·特拉蒙蒂娜, G·M·恩格尔斯坦, R·C·奥利弗 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司