2024年10月17日发(作者：门紫萍)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2010.07.16
(71)申请人 斐乐公司
地址 美国伊利诺斯
(72)发明人 M·D·詹森 D·W·格鲁伯 D·纳米伊 D·苏拉蒂
(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人 李向英
(51)
(10)申请公布号 CN 102470372 A
(43)申请公布日 2012.05.23
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
带有振动性能传感器和控制系统的
碎纸机
(57)摘要
一种碎纸机包括粉碎机构和被配置
为检测由粉碎机构所产生振动的振动传感
器。该碎纸机包括的控制器被配置为响应
所检测到的振动，调整碎纸机电动机的运
行。该控制器可以调整碎纸机的运行，以
便在碎纸机的运行期间保持所检测到的振
动低于预定振动等级。该控制器可以响应
所检测到的振动具有预定特征(如预定范围
内的频率和/或振幅、指示材料/纸张堵塞或
误送入的特征)，变更碎纸机的运行(如关
闭碎纸机、实施自纠正指令序列、提高或
降低碎纸机的速度、显示出错消息)。在该
碎纸机的寿命中，该控制器可以改变这些
预定特征，以适应随着组件的磨合和磨
损，碎纸机基线振动特征的逐渐变化。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种碎纸机，包括：
粉碎机构，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；以及
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
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
的振动具有预定特征，调整所述电动机的运行。
2.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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。
3.根据权利要求2的碎纸机，其中，所述预定类型包括预定的
器，以
检测到
频率范
围。
4.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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
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
5.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述传感器被安装到所述
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
6.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为响应
到的振动具有预定特征，反向运行所述电动机。
7.根据权利要求1的碎纸机，进一步包括自动送入机构，其中，
的安装构造传播到所述传感器的振动。
特征，调整所述电动机的运行。
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
粉碎机
所检测
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。
8.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征指示故障，
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
9.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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
所述控制系统进一步包括
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。
10.根据权利要求1的碎纸机，其中，为了响应所检测到的振动
转换为振动信号，以及
图纠正所述故障的动作。
以及所
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。
11.根据权利要求1的碎纸机，进一步包括显示器，其中，
所述控制器被配置为响应所检测到的振动具有第二预定特征，在
所述第二预定特征与碎纸机事件相关联；以及
所述消息关于所述事件。
12.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括在预定
13.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括在预定
14.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括在预定
15.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括指示所
述碎纸机中材料堵塞的特征。
频率范围内的频率的预定振幅范围内的振幅。
振幅范围内的振幅。
频率范围内的频率。
所述显示器上显示消息，
16.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括指示材
17.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为响应
18.根据权利要求17的碎纸机，其中，所述改变准则包括预定
纸机的运行。
19.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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
所述控制器被配置为响应检测到所述碎纸机的基线振动特征的
20.根据权利要求1的碎纸机，进一步包括存储器，其中，所述
改变来修改所述预定特征。
动特征的改变；以及
量的碎
改变准则来改变所述预定特征。
料没有被送入所述粉碎机构的特征。
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。
21.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为至少
22.根据权利要求21的碎纸机，其中，
所述预定特征包括指示电动机持续运转的特征；以及
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
23.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为从所
24.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为至少
25.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为至少
检测到的振动来检测所述碎纸机上正在放置的负载量。
后，在预定的延迟后停止所述电动机运行。
部分地根据所检测到的振动来检测电动机持续运转。
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。
部分地根据所检测到的振动来检测被误送入的材料。
26.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述碎纸机包括机体，被
27.一种用于控制碎纸机的方法，该碎纸机包括内含电动机和刀
所述粉碎机构粉碎的材料进入其中；以及所述控制器被配置为至少部
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。
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
括： 方法包
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
经由控制器检测所检测到的振动指示特定碎纸机事件；以及
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
28.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
述碎纸机中材料堵塞。
行。
行所产生的振动；
包括所
29.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
料没有被送入所述粉碎机构。
30.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
动机持续运转。
31.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
述碎纸机正在产生的噪声量。
32.根据权利要求27的方法，其中，
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；以及
所述方法进一步包括响应改变准则来修改所述预定特征。
33.根据权利要求27的方法，进一步包括：
经由所述传感器检测所述碎纸机的基线振动特征的改变；以及
包括材
包括电
包括所
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
34.根据权利要求27的方法，进一步包括响应所检测到的振动
定特征，在所述碎纸机的显示器上显示消息，其中，所述消息
35.根据权利要求27的方法，其中，
特定碎纸机事件包括所检测到的振动超过预定振动等级；以及
所述调整包括降低在所述碎纸机的运行期间产生的振动同时继
36.一种碎纸机，包括：
粉碎机构，包括电动机和刀具元件，所述粉碎机构使要被粉碎的
控制系统，包括
续运行所述电动机。
关于与预定特征相关联的碎纸机事件。
具有预
特征。
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；以及
被配置为检测所述碎纸机的运行期间产生的振动的传感
及
耦接到所述传感器的控制器，
其中，为了响应所检测到的振动超过预定振动等级，所述控制系
37.根据权利要求36的碎纸机，进一步包括使用户能够改变所
振动等级的用户输入。
器，以
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。
述预定
说 明 书
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年7月20日提交的标题为“SHREDDER WITH
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、CD、
典型情况下，用户购买碎纸机来毁灭敏感材料，比如带有账
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
顶部。典型情况下，该粉碎机构具有一系列刀具元件，它们粉
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
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
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
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/
从而调整其运行)。例如，常规的碎纸机已经检测了电动机电
或温度以控制碎纸机运行。也已知在碎纸机中使用了外向
检测温
或电流
在容器
碎送入
碎机构
料。
软盘等。
VIBRATION PERFORMANCE SENSOR AND CONTROL
SYSTEM”的61/226,902号美国临时申请的优先权利益，其全部内容
在此引用作为参考。
户信息的信用
流、速度和/
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
机。Dahle的型号31214就是这样的语音停用碎
语音)而关闭该碎纸
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
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
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
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
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
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，
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
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
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
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
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、
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
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
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
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
种改进。
电动机
述刀具
件将送
系统包
以及耦
的振动
型的振
所述隔
型可以
低于某阈值或
粉碎机
产生的
的、所
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
可以属于所述事件。
构造传
到的振
构，以
向运行
述控制
所述故
到的由
包括被
振动信
定振动
低由所
控制器
显示器
述消息
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
围内的
机中材
则来改
行。
感器检
纸机的
述控制
动信号
根据所
续运转
所述特
的振动
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
振动特征的改变来修改所述预定特征。
根据所
碎机构
据所检
内含电
碎机构
用于驱
碎。所
碎纸机
到的振
机事件，
以下事
入所述
量。
的振动
征。所
些实施
纸机的
的基线
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
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
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
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
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
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
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
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
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，
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
制定义。此外，应当认识到，在本文任何一个实施例中显示或
振动具
以属于
振动超
期间产
电动机
述刀具
件将送
系统包
以及耦
振动等
在所述
变所述
说明书
明的多
关元件
在本发
当明白
明的限
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
用，单数形式的“某”和“所述”包括复数的所指事物，除非
书中所
语境明确地指
示并非如此。
附图说明
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。
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
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
其中：
图1A展示了根据本发明的一个实施例，具有传感器和控制系统
机；
图1B展示了根据本发明的另一个实施例，具有传感器和控制系
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
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
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
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
传感器检测到的额定粉碎纸张文档产生的声波图；
不过，
明的多
优点，
的碎纸
统的自
框图；
动性能
器和信
动性能
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
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
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
号处理电路的电路图。
具体实施方式
正如图1A和图1B展示，根据本发明的一个或多个实施例，包
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
中示出手动送入碎纸机100和图1B中示出自动送入碎
如图1A所示，根据本发明的实施例，手动送入碎纸机100具有
102和控制器104。碎纸机100包括在小脚轮108上安装的容
用于存储被粉碎的材料124。机体106包括配备了窗口
窗口112允许可视地检查机体106的内容，以便确
填了机体106的多少体积。提供的把手114允许
被粉碎的材料。在碎纸机100的侧面提供
100的顶部形成了顶面板118，进料
由进料口120被手工送入。在机体
126，该粉碎机构126将材料粉
或碎片(在交叉切割碎纸
性能传
生的声
器和信
括传感
机中(如图1A
纸机101)。
传感器
器/机体106，
112的前面板110。
定被粉碎材料已经充
进入机体106的内部以去除
了开启/关闭开关116。在碎纸机
口120位于其中。要粉碎的材料经
106内恰好在开口120以下是粉碎机构
碎为条带(在条带切割碎纸机的情况下)和/
机的情况下)。根据一个或多个实施例，粉碎机
粉碎块/框126b以及被用于粉碎纸张的切割滚筒
6,260,780号和7,040,559号美国专利所示，其内
构126包括电动机126a、
/刀片/元件，例如正如
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
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
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
束中断的光束中断检测器、当材料被送入进料口120中
关)。检测器125运行地连接到控制器104。当碎
自动运转状态)，控制器104响应检测器125检
碎材料，接通电动机126a。当检测器随后
送入材料时，控制器104等待预定的时间
持续运转时间，然后关闭电动机
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
如图1B所示，自动送入碎纸机101有传感器102和控制器104。
况下碎纸机101每次粉碎经由自动送入机构131来自输入盒
几张纸，根据一个或多个实施例自动送入机构131包括
机构。用户把要粉碎的一叠纸张放入到输入盒
行期间离开碎纸机101。在这样的无人照顾
感器102检测输入盒129中的纸张是否实
构126并被粉碎。如果传感器102
张未被送入碎纸机101并被
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
类型的适当自动送入碎纸机中，例如，在美国专利申请公开号
0014565A1中公开的碎纸机，其内容在此引用作为参考。
到任何
2009-
典型情
的限制。
120中
任何类
料口120的光
时被激活的物理开
纸机100接通时(即
测到进料口120中存在要粉
检测到不再向进料口120中
(如0、2、5或更多秒)，通常称为
126a。
129的一张或
常规的滚动鼓和真空
129中后，典型情况下在运
的碎纸机101运行期间，传
际上被送入了碎纸机101的粉碎机
和控制器104判定已经出现了故障(如纸
粉碎)，那么碎纸机101会采取纠正行动。
提供传感器102和控制器104是为了确定碎纸机100、101的状
且基于这种检测的状态控制碎纸机100、101的运行。传感器
感器，优选情况下位于碎纸机100、101上的某位置，使
到从粉碎机构126发出的振动。传感器102优选情况下
101的内部，并且优选情况下被布置的位置能够降低
101之外声源产生的噪声对它的影响。例如，传感器
100、101的封闭内部部分之内，所以部分地屏蔽
101之外声源的波传播。可以用这样的方式在碎纸
分安装传感器102，使得传感器102通过经由传感
126之间的物理连接/安装构造的从粉碎机构126到
输，检测从粉碎机构126(或者碎纸机100、101
如自动送入机构131)发出的振动。例如，
机构126的粉碎块/框126b上，以便检测
126a或实际切割滚筒)经由粉碎块
的到粉碎机构126的安装构
反，可以存在着中间
播。作为替代和/或作
从振动结构传播到传
振动传感器102是众所周知的并存在着许多种类。用于振动监视
最常见传感器类型是加速度计。加速度计可用于测量从低到非
频率，并且在范围广泛的通用和专用设计中都有。以固态压电
成的加速度计由于其成本、多功能性和可靠性是非常理想的。
中的压电元件产生与加速度成比例的信号。这种加速度小信号
放大以进行加速度测量，或者在传感器内被(集成电子器件)
位移信号。压电速度传感器比线圈和磁性传感器比如话
有更宽的频率范围，并且能够执行精确的相位测量。也
类型的振动传感器102，例如，音频话筒或激光振动传
态，并
102是振动传
得它能够检测
位于碎纸机100、
来自碎纸机100、
102可以位于碎纸机
了来自碎纸机100、
机100、101的某部
器102与粉碎机构
传感器102的振动传
的某个其他振动发生部件比
传感器102可以安装到粉碎
从粉碎机构(如机构126的电动机
/框126b传播到传感器102的振动。这样
造可以，但是未必直接安装到粉碎机构126。相
结构，使得被检测的振动通过这样的中间结构传
为补充，传感器102可以被布置为检测通过空气
感器102的振动。
应用的
常高的
材料制
传感器
能够被
转换为速度或
筒更结实，具
可以使用其他
感器。图2至图4中
公开了系统和电路图，它们调节和放大由传感器
号。调节和放大这些振动信号允许控制器104控
102检测到的振动信
制碎纸机100、101的运行。
图2展示了根据本发明的实施例，具有振动性能传感器102和控
104的碎纸机系统的框图。纸张124被送入碎纸机100、101的粉
126中。粉碎机构126粉碎纸张124。从粉碎机构126发出的
装到碎纸机100、101或在其内部的传感器102检测到。
大的信号130被传送到信号处理电路132，它调节和放
信号130，并且将其作为调节后的信号134传送
然后利用该调节和放大后的信号，传送回
构126。
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
传感器102检测到的振动信号128的三种不同处理器配置138、
148。在图3A中，处理器138包括滤波电路块140、放大电路
电路块144。滤波电路块140调节信号130以去除噪声。
142放大信号130以由处理电路块144进行处理。处理电
信号130并根据信号130确定将发布什么控制信号输出
正如本文所用，使用术语“电路块”和类似短语并非为了表示物
而是为了表示或界定执行相关联功能的硬件或软件中的
辑单元。因此，使用术语“块”意味着它通常被用于硬件
流程图/布局中。
在图3A中，处理器138具有电路块140、142和144，全部在处
138上。在图3B中，滤波电路块140位于处理器146外。信号
被滤波再被传送到处理器146，然后在此用电路块142放大并且
制器
碎机构
振动128被安
未调节和未放
大来自传感器102的
到控制器104。控制器104
控制信号136以控制粉碎机
动性能
146和
块142和处理
放大电路块
路块144分析
136。
理结构本身，
电路和/或逻
/软件单元的示意或
理器
130先
用电路
块144处理。在图3C中，滤波电路块140和处理电路块144
148上，而放大电路块142位于处理器148外。
图4A和图4B分别展示了根据本发明的两个实施例，振动性能
102和信号处理电路132的电路图150和152。图4A和图4B
动传感器102。在图4A中，信号处理电路132包括滤波
器156。在图4B中，信号处理电路132包括滤波器158
在两个电路132中，输出信号134都被提供给控制器
都位于处理器
传感器
中都显示了振
器154和放大
和放大器160。
104。
在所示出的实施例中，控制器104包括控制电路。不过作为替代，
104也可以包括任何其他类型的适当控制器，而不脱离本发明
理器执行的代码；运行某程序的集成的计算机；模拟或
在碎纸机100、101的运行期间，粉碎机构126振动。这些振动
碎纸机100、101的运行状态。用振动传感器102确定碎纸机
状态对于许多应用是理想的。例如，检测到的振动能够表
101是否运行正常。控制器104通过分析从传感器102
以确定碎纸机100、101的运行状态。控制器104
行状态和相关联的振动信号，可以调整碎纸机
例如，来自粉碎机构126的振动不存在的状态会指示碎纸机100、
于关闭状态。来自粉碎机构126的存在最小限度振动的状态会
100处于以少负载或无负载运行的开启状态。检测到中等
能够指示碎纸机100、101处于以中等或重负载运行的开
级的振动能够指示碎纸机100、101运行在不理想状态并
诸如润滑作为粉碎机构126常用组件的刀片/刀具元件。
检测这些振动使控制器104能够确定碎纸机100、101
控制器
的范围(如处
数字电路等)。
指示了
100、101的
示碎纸机100、
接收的振动信号，可
然后响应所确定的运
100、101的运行。
101处
指示碎纸机
级的振动时，
启状态。高等
且需要保养，
用传感器102
的状态。此外，碎纸
机100、101内的振动量能够指示从碎纸机100、
101发出的噪声量。
高等级的振动可以向控制器104指示碎纸机100、101需要润滑
其他保养。根据一个实施例，高频尖叫声可能指示金属与金属的
并且证明应当润滑粉碎机构126的刀具元件。控制器104可以
号，自动地润滑该粉碎机构。
检测到的振动能够指示正被碎纸机100、101粉碎的纸张量(即
101上的负载)。振动特征可能与被粉碎材料的量相关(如
比等)。所以所检测到的振动能够用于按比例地确定粉
(与仅仅做出是否正在粉碎材料的二元判断相对
制器104和传感器102可以被补充地和/
碎材料的二元判断。
振动频率可能与粉碎机构126的电动机速度成比例，使得传感器
以用于确定电动机速度。低频振动/电动机低速度可以表示碎纸
101被堵塞、重载或过载。高频振动/电动机高速度可以表示
送入粉碎机构126中(有时称为持续运转即电动机的自
在自动送入碎纸机101中，包括自动送入系统131，纸张在此被
送入碎纸机101中进行粉碎，有用的是知道纸张是否从输入盒
送入碎纸机101中。通过检测碎纸机101内的振动，控
张124是否实际地被自动送入碎纸机101中并被
张124没有被适当地送入或粉碎，控制器
行自纠正操作。自纠正操作是碎纸
身上以重新试图粉碎的过程(如反
闭又开启自动送入机构131的
和/或
噪声，
响应这样的信
碎纸机100、
成正比、成反
碎机构126上的负载
比)。根据多个实施例，控
或替代地使用，以做出是否正在粉
102可
机100、
材料124未被
由运转)。
自动地
129实际地被
制器104能够确定纸
粉碎机构126粉碎。如果纸
104就能够发布出错故障消息或执
机101试图使纸张重新加载到其自
向运行自动送入机构131的鼓131a，关
真空机构)。如果这样的自纠正操作失败，
那么控制器104可以发布
器119，并且关闭碎纸
动送入机构131)。
出错和/或故障消息，例如经由图2所示的显示
机101(如停用粉碎机构126的电动机126a和自
同样，传感器102和控制器104可以用于判断碎纸机101的纸盒
否空了。如果传感器102和控制器104检测到没在粉碎纸张124，
纸机101运行正常(如电动机126a正在运行)，控制器104
129空了，然后关闭碎纸机101。
除了判断碎纸机100、101是否正在粉碎，或者判断碎纸机100、
的整体负载或碎纸机100、101是否需要保养，在制造期间或在
署时检测振动也可用于对碎纸机100、101执行诊断分析。例如，
各样情况中正常条件下从理想的碎纸机100、101运行中能够获
概况。然后能够将这种概况与制造的每台其他碎纸机100、101
概况比较，以判断它是否满足质量控制的允许误差。偏离理想
况可以指示制造缺陷。因此，振动概况能够用于在制造期间创
PASS/FAIL质量控制测试。此外，在这种工厂测试期间，可以校
碎纸机100、101的振动参数，以设置被测试碎纸机100、101
动。
在碎纸机100、101内检测到的振动也可以用于让用户能够调整
100、101的噪声等级。粉碎材料124时，碎纸机100、101往
量的噪声。由于碎纸机100、101往往位于人们想与办公
行口头交流或通过电话交流的区域，所以往往期望限制
101产生的噪声。由碎纸机100、101产生的噪声往往
101运行的速度。重负载粉碎往往要求碎纸机100、
静的速度运行。轻负载粉碎使碎纸机100、101能
的速度运行。同样，纸张/材料负载较轻时，纸片
129是
但是碎
就判定输入盒
101上
现场部
在各种
得振动
的振动
振动概
建
准各台
专用的基线振
碎纸机
往可能产生大
室的其他人进
由碎纸机100、
基于碎纸机100、
101以更慢从而更安
够以更高从而更喧哗
较少并趋于纸张飘动
即“咔嚓”更多，而纸张/材料负载较重时，纸片
嚓”更少。通过用传感器102检测碎纸机
能够调整碎纸机100、101(包括例
速度，使得它在粉碎材料的
101可以包括输入127(如
让用户能够指示
并相应地调整
保持噪声等级低
根据一个或多
合并为输入，
作为输出，
101还可
测到振
设置为
较多并趋于纸张飘动即“咔
100、101内的振动量，控制器104
如电动机126a和/或自动送入机构131)的
同时不超过预定的噪声等级。碎纸机100、
滑动开关、旋钮或其他用户输入设备)(见图1A)，
所期望的最大噪声等级。控制器104然后监视这些振动
粉碎机构126和/或自动送入机构131的速度，以便在
于所期望最大噪声等级的同时提供尽可能高效的粉碎。
个实施例，控制器104包括反馈回路，将检测到的振动
电动机126的运行状态(如电动机速度、电流、电压等)
以及期望的最大噪声等级作为反馈回路的目标。碎纸机100、
以包括主动噪声抑制系统，它能够被接通或开大以便抵偿与检
动的更高等级相关联的噪声增大。用户可以临时地将输入127
更低的噪声设置(如在电话交流期间)。
在以上讨论的实施例中，输入127允许用户在更安静、更慢运行
哗、更快运行之间的滑动比例尺上选择所期望的最大噪声等级。
代，输入127可以仅仅为“安静”按钮，被激活时将碎纸机的
到被预先编程到碎纸机控制器104中的预置阈值以下。
控制器104可以被配置为调整碎纸机的运行，方式为当控制器
发生了特定碎纸机事件时向用户发布消息。该消息可以
(如在显示器119上显示的消息，紧挨着永久消息的被照
该消息表明被照亮LED的意义)以及/或者可听见消息(如
或其他可听见消息的扬声器)。例如，如果控制器104
(如纸张)堵塞，它可以使显示器119显示出
或“MATERIAL JAM”，以及/或者
“PAPER JAM”或“MATERIAL JAM”
与更喧
作为替
噪声等级降低
104判定已经
是可视消息
亮的LED，
经由提供口头
判定已经发生了材料
“ERROR”、“PAPER JAM”
它可以使口头的“ERROR”、
消息或非口头声音(如嘟嘟声)发出。
作为补充和/或作为替代，事件
消息的任何其他事件(如粉
粉碎机构过载、自
入粉碎机构
可以包括将希望得到相关联可视或可听见
碎纸盒满了、输入盒空了、需要润滑、要求保养、
动送入机构故障(如自动送入系统没有将纸张正确地送
中)、电动机过载、输入过载(如向粉碎机构送入了太多的纸张)、
碎纸机上的估计负载(如被送入碎纸机100、101中的估计页数))。
正如在别处的解释，作为补充和/或作为替代，控制器104可以响应检
测到这样的事件，采取纠正行动。
控制器104可以从检测到的振动确定/估计被粉碎材料的厚度(如
机100、101中送入了多少纸片，比如以英寸、毫米等计的材料
度)。控制器104可以在显示器119上显示所估计的厚度(如
到的厚度过厚(如超过了碎纸机的设计纸数/厚度能力)
听见警告，以及/或者向碎纸机100、101中送入了
多页纸)时采取纠正行动(如反向运行以去除过
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132
性能传感器102检测到的纸张文档124额定粉碎所产生的声波
200描绘了表示在多个运行状态期间碎纸机100、101内振
感器信号的电压电平。为了产生图200，在电路132中
波。在图200上的A区域，呈现振动信号不大或
表明碎纸机100、101处于关闭状态而没在粉碎任
的B区域，检测到少量振动，表明碎纸机100、
少量纸张124。在C区域，检测到高等级
动指示粉碎机构126的机械组件需
域更大量的纸张124，正如由
机100、101中没在粉碎纸张，
F区域，正在粉碎的纸张
类似于C区域的信
向碎纸
实际厚
页数)，检测
时提供可视和/或可
过厚量的材料(如太
多的纸张/材料)。
的振动
图200。图
动量的振动传
使用了最小限度的滤
没有振动信号，从而
何材料。在图200上
101处于开启状态并在粉碎
的振动。C区域中的这种高等级振
要润滑。在D区域，正在粉碎比在B区
更大的振动量所表明。在E区域，碎纸
但是电动机却在运行(称为持续运转)。在
量类似于在D区域。在G区域，检测到大信号，
号，再次表明粉碎机构126需要润滑。
图6展示了根据本发明的实施例，由具有模拟信号处理器132的
能传感器102检测到的纸张文档124额定粉碎所产生的声波图
中的图200形成对照，图202使用电路132产生，它包括
和不关注声音频率的滤波。在图202上的A、C和E区
不大或没有振动信号，从而表明碎纸机100、101
粉碎任何材料。在图202上的B区域，检测到少
(如碎纸机100、101处于开启状态并在粉碎少量
度高的振动指示适度的负载(如碎纸机100、
124)。在F区域，高振动指示重负载(如
纸张124)。
图7展示了根据本发明的实施例，用碎纸机100、101粉碎材料
同时所产生的声波图204。图204从模拟电路132的输出产生，
去除噪声和不关注声音频率的滤波。在图204的A区域中，碎
100、101处于关闭状态。在图204的B区域，碎纸机100、101
启状态，其中粉碎机构126在运行而没有任何负载放置其上。
区域，粉碎机构126在运行，重负载放置其上。在图
区域中轻的负载被施加到粉碎机构126。然后在
再次处于关闭状态。图5、图6和图7展示
200、202和204。预期对于电路132也可
波图200、202和204的离散化形式。
在图5至图7中，x轴表示时间，而y轴表示振动量(按照或者
取决于特定的碎纸机100、101)。
下面的表1是功能表，介绍为了响应由振动传感器102检测到的
动信号，控制器104可以采取的示范动作。由控制器104输出
特定振
振幅或者频率，
124的
它包括
纸机
处于开
振动性
202。与图5
用于去除噪声
域中，呈现振动信号
处于关闭状态而没在
量振动，表明低负载
纸张124)。在D区域，适
101正在粉碎适度量的纸张
碎纸机100、101正在粉碎大量的
在图204的C
204的D区域，比C
E区域，碎纸机100、101
了以模拟电路产生的声波图
以使用数字电路，将相应地产生声
的输出消息可
以显示在所提供的可视显示器119上，例如，在碎纸机
上。
表1
100、101的面板118
由碎纸机100、101产生的机械振动等级也能够用于检测纸张堵
旦碎纸机100、101已经完全粉碎了材料124，粉碎机构126就
得多的负载继续运行(持续运转)，从而产生低得多的振动量，
频率。不过，如果碎纸机100、101的转变非常突然(即
间内)，从指示粉碎正发生的振动等级到不振动
会指示发生了纸张堵塞，尤其是当控制器
126a应当在运行之时。
传感器102和控制器104也能够用于检测和响应有故障的持续运
动机126a的持续运转(即电动机126a的连续无负载运行)可
接通/关闭碎纸机的输入纸张检测器(如进料口纸张检测
入盒检测器133)错误地检测到存在着要粉碎的材
样的纸张检测器125、133用于在检测器125、133
料正被送入碎纸机100的进料口120或碎纸机
启动电动机126a，然后在检测器检测到材
料口120或碎纸机101的自动送入机构131
动机126a。在一定的条件下(如假若被粉
125、133上累积，假若要粉碎的材料
129，而被阻止进入粉碎机构126)
出到存在着要粉碎的材料。在
到材料正被送入粉碎机构126
塞。一
将以轻
但是以更高的
在短的、预定量的时
或持续运转等级的振动，这
104判定碎纸机的电动机
转。电
能起因于自动
器125、自动送入输
料。典型情况下，这
检测到纸张或其他材
101的自动送入机构131时
料不再送入碎纸机100的进
后的预定时间，再次关闭电
碎材料的灰尘在光束中断检测器
卡在进料口120或自动送入输入盒
这样的检测器125、133可能错误地检测
这样的故障期间，检测器125、133检测
中，而不顾其实没有材料正被送入粉碎机
构126中的事实。在这样的
动机126a，这可能最
致碎纸机100、101过
传感器102检测和响
检测延长的持
振动)，并且
了预定
能够
故障状态下，控制器104连续地运行无负载的电
终损坏电动机126a或碎纸机100、101，或者导
热。根据本发明的多个实施例，控制器104使用
应这样的故障。例如，控制器104可以使用传感器102
续运转(如通过检测指示持续运转的更安静、更高频的
相应地作出响应。例如，假若控制器104检测到持续运转超过
阈值时间(如，5、10、20、30、60秒或更长)，控制器104就
被配置为：(a)使用本文讨论的去堵塞技术的任何一种力图解除进料
口120或输入盒129的堵塞；(b)或者一开始，或者响应去阻塞技术
不起作用的判定而关闭电动机126a；以及/或者(c)经由本文介绍的
任何一种技术向用户提供出错的指示。
如果在预定的时段，检测器125、133指示存在着要粉碎的材料，
器102指示持续运转(没有无材料正被粉碎)，控制器104就
检测器125、133已经出错。在这样的情况下，控制器
绍的任何一种技术向用户提供出错消息和/或指
向用户表明检测器125、133已经出错。在
133的实施例中，控制器104可以指示用户
上的灰尘/碎片。作为补充和/或作为替代，
除碎纸机100、101中正堵塞检测器125/133
中的材料。
碎纸机100、101的机械振动将会变化，取决于机体106内包含
碎材料量。随着机体106内质量增大，在运行期间碎纸机100、
的机械振动将会变化。因此，利用正常运行期间的这种振动信
控制器104能够确定机体106内包含的被粉碎纸张量。一旦
含的纸张量达到了由特定振动所指示的特定水平，控制
发布消息，表示机体106装满了被粉碎的纸张并且需要
而传感
可以判定纸张
104可以经由本文介
令。例如，控制器104可以
使用光束中断检测器125、
清除检测器的光源或传感器
控制器104可以指示用户去
但是未被送入粉碎机构126
的被粉
101内
号128，
机体106内包
器104就能够
进行处理。控制器
104可以在机体106的粉碎纸盒清空后再开始碎纸
机100、101的运行。
根据不同的碎纸机(如具有不同粉碎机构(如不同尺寸的电动机、
安装特征、不同振动的抑制特征)、不同输入盒、不同进料口
同传感器102位置的碎纸机)、不同的振动频率和/或振
振幅的不同变化，以及/或者振动频率和/或振幅变
以表示不同的特定事件和/或故障。在某些碎纸机
振幅随负载(如正被送入粉碎机构中的纸张量)
电动机中，振动振幅可能与负载成正比。
中，振动振幅可能与负载成反比。在某些
用电动机)，振动频率随负载而变(如成
这些典型的振动/负载关系存在着多
振动与碎纸机事件关系还可能受到以下因素的影响：包括粉碎机
滚筒的切削尖端的数量和类型、碎纸机是交叉切割的碎纸机还
切割的碎纸机、碎纸机速度、传动类型等。所以控制器104优
计为使这样的振动出现与其中使用了传感器102和控制
或碎纸机类型的事件相关联。图5至图7是对于
碎纸机可能具有相当不同的振动曲线图。
为了说明不同碎纸机之间碎纸机振动中这样的变化，控制器104
专门地调整为检测特定碎纸机和/或碎纸机类型中的碎纸机事
104被配置为响应对这样的碎纸机事件的检测，相应地调
101的运行。不仅如此，控制器104也可以被调整为检
测指示需要润滑的高频尖叫；检测与电动机负载
动)。
重量、
开口配置、不
幅、振动频率和/或
化的不同加速度都可
电动机类型中，振动
而变。例如，在典型的感应
相反，在典型的通用电动机
电动机类型中(如典型的通
正比或成反比)。不过应当注意，
种例外。
构切割
是条带
选情况下被设
器104的特定碎纸机
特定碎纸机的曲线图。其他
可以被
件。控制器
整碎纸机100、
测特定的事件(如检
相关联的较低频振
作为补充和/或作为替代，控制器104可以被配置为监视振动与
件的组合，并且相应地调整碎纸机100、101。例如，如图2所
纸机101可以包括送入盒传感器133(如光敏器件、光束中断
它检测输入盒129中材料124的存在。如果在碎纸机101
送入盒传感器133指示在输入盒129中存在着材料124，
102却指示没在粉碎材料124并且控制器104判定该碎纸
在运行，控制器104就可以判定自动送入存在故障。如
行期间，送入盒传感器133和传感器102都指示
在被粉碎，那么控制器104就可以判定粉碎
构126的电动机。
作为补充和/或作为替代，传感器102和控制器104可以用于检
碎纸机事件的任何一个或多个：电动机过载、碎纸机停转、堵
示需要润滑的尖叫，碎纸机是否正在粉碎材料、负载程度(如
中的估计页数)、自动送入故障等。然后控制器104可
听见地；经由显示器119可视地)向用户提供碎
应行动。
控制器104可以使用各式各样的一种或多种机制使与特定碎纸机
101事件相关联的振动与其他振动隔离。例如，控制器104可以
波器140、158隔离受关注的振动，这些滤波器可以被构造和配
除有害的预定类型的振动(如具有有害频率、振幅等的振动)。
或作为补充，通过仅仅分析与特定事件相关联的相关的预
(如仅仅分析预定频率范围内的频率，例如阈值以上、
带内的频率)而检测这样的事件时，控制器104可
关振动。控制器104可以使用任何适当的机制执
字处理、适当的变换、高通滤波器、低通
其他事
示，碎
传感器等)，
的运行期间，
但是传感器
机的电动机正
果在碎纸机101的运
没有材料124要被粉碎/正
操作已经完成并关闭粉碎机
测以下
塞、指
正送入碎纸机
以(如经由扬声器可
纸机事件信息和/或采取响
100、
经由滤
置为滤
作为替代和/
定类型的振动
阈值以下和/或某频
以隔离预定类型的相
行这样的隔离(如模拟或数
滤波器、带通滤波器等)。
根据一个实施例，控制器104把从粉碎机构126自身发出的振动
振动隔离，比如由被粉碎材料的撕裂和卷曲所产生的噪声。根
实施例，粉碎材料自身产生的振动取决于被粉碎材料的类型和
如，一张CD、一张纸和一块纸板在被粉碎时将形成彼此非常
材料产生的噪声中的这样的变化使得更难以用不可预测
分析粉碎机构126。通过把粉碎机构126的噪声(如由
频率)与这样的材料噪声(如由各式各样被粉碎
范围)隔离，控制器104能够更好地检测与
机100、101事件。反过来，控制器104
101产生的噪声隔离，以便分析正
和/或量)。根据一个或多个
动频率低于由被粉碎
器可以用于滤除更高
碎纸机100、101具有的基线振动特征包括碎纸机100、101的电
运行但是没有向粉碎机构126中送入材料并且没有其他的碎纸
发生时由碎纸机产生的振动。碎纸机100、101的这样的
可能随着碎纸机多个部件的磨合和磨损而随时间变化。
构126中的齿轮可能磨损，增加了它们的后冲和卡搭声。
的刀具可能随时间变钝，改变了刀具粉碎材料所产生的
构126电动机的振动可能随着电动机的轴承、电刷等的
构126与碎纸机外壳之间的连接可能松动，从而
的方式。为了说明碎纸机的基线振动特征中
可以被编程为或者以其他方式配置为随时
通过执行校准操作。
根据一个实施例，控制器104经由预编程的振动改变概况，调整 对碎纸
动机在
与其他
据某些
量。例
不同的噪声。
的材料噪声来
粉碎机构126产生的
材料产生的频率和/或频率
粉碎机构126相关联的碎纸
能够将材料产生噪声与碎纸机100、
被粉碎的材料(如确定被粉碎材料的类型
实施例，典型情况下，由粉碎机构126产生的振
材料产生的频率。在这样的实施例中，低通滤波
的频率。
机事件或故障
基线振动特征
例如，粉碎机
粉碎机构126
振动。粉碎机
磨损而改变。粉碎机
改变碎纸机100、101振动
的这样的逐渐变化，控制器
间调整这些逐渐变化，比如
机的基线振动特征的基于时间的或基于使用的改变。该概况可
与一个或多个特定碎纸机事件相关联的振幅、频率或其他振动
作为时间(如基于连接到控制器104的时钟的绝对时间)、碎
(如仅仅在粉碎机构126和电动机运行时才走的时钟)
参数(由控制器104确定的或由用户送入的被粉碎
该概况可以在受控的试验环境中产生，然后由具
同或类似基线振动特征的全部碎纸机采用。该概
使用而连续、成比例的变动，也可以包括在多个
特征的定量改变。例如，假若受控的试验表明，
间上升，该概况可以成比例地提高表明特定碎纸
特征。
根据另一个实施例，每台碎纸机100、101中的控制器104都可
不同时间的碎纸机基线振动特征并跟踪正常使用期间(如持续
偏离，以便随着碎纸机100、101的使用连续地产生并实
这种被跟踪的从基线振动特征的偏离能够被用于自调整
事件相关联的振动标记/特征、为了保养和维修目的跟踪
时间范围内碎纸机行为中的异常、使控制器104能够滤
等。特定碎纸机100、101的基线振动特征的这样
可以便利控制器104的更高敏感度和噪声消除，
和识别碎纸机事件的能力。它可以使控制
碎纸机事件时不关注的背景噪声。
根据另一个实施例，控制器104对比每台碎纸机100、101持续
间检测到的振动与碎纸机100、101的存储器中的现有基线振动
当碎纸机100、101检测到纸张或其他材料不再被送入碎纸机
作为进料口传感器不再检测到进料口中存在纸张/材料的
制器104继续运行粉碎机构的电动机一小段时间(如10
以变动
特征，
纸机使用时间
和/或任何其他相关
的总页数)的函数。
有与被试验碎纸机相
况可以提供随时间或
特定时间对振动阈值
基线碎纸机振动随时
机事件的振动阈值/
以记住
运转期间)的
施改变概况。
与特定碎纸机
并记录延长的
除附加的背景噪声等
的连续归零或再校准
以便连续地改进控制器检测
器104能够滤除在识别有关
运转期
特征。
100、101(如
结果)时，控
秒)以确保全部纸张/
材料已经穿过粉碎机构126。在持续运转阶段结
机，直到进料口传感器(或其他传感器)
碎机构126。一般来说，持续运转阶
供了在电动机在运行而不粉碎纸张
的可靠数据。如果这个持续运转阶
的基线振动特征大于预定的最小偏
振动特征存储在存储器中作为新的
个碎纸机事件相关联的振动阈值以
持续运转阶段能够被用作校准操作，
入碎纸机100、101的已知阶段。例
振动特征与新的基线振动特征之间
件的振动阈值。不过，其他关系可
变和对与多个碎纸机事件相关联的
明的范围(如基于实验室试验的预
最小预定量时才更新基线振
104能够避免在每一个持续运
的存储器寿命。不过，根据
运转阶段后更新基线和阈值
束时，控制器104关闭电动
检测到另外的纸张/材料被送入粉
段期间这样的检测到的振动数据提
/材料时关于碎纸机100、101振动
段期间检测到的振动特征偏离现有
离量，那么控制器104将检测到的
现有基线振动特征，并且更新与多
说明基线振动的这种改变。因此，
因为它是没有纸张或其他材料被送
如，控制器104可以按照先前基线
的差异，提高指示一定的碎纸机事
以用于使对基线振动特征的特定改
阈值的适当改变相关而不脱离本发
定改变概况)。通过仅仅在基线振动偏离
动特征和碎纸机事件振动阈值，控制器
转阶段后重写基线和阈值，从而延长有效
替代实施例，控制器104可以在每个持续
而不脱离本发明的范围。
控制器104也可以被配置为识别并忽略检测到的偏离基线振动特
的持续运转振动，这种振动可能指示正常基线振动以外的碎纸
因此，如果检测到的持续运转振动与现有基线振动特征之间
设的最大偏离量，控制器104便丢弃这样的检测到的振
基线振动特征或阈值。丢弃振动数据所用的预设
优选、但不见得一定是的情况下，被选择为大于
机中振动的期望正常偏离，并且小于会指示正常
纸机事件的偏离。控制器104可以记录持续运转
过预设的最大振动偏离。如果控制器104
征太多
机事件。
的偏离超过预
动而不使用它们更新
的最大振动偏离，在
相关时间范围内碎纸
持续运转运行以外碎
期间指示故障状态的每次超
判定对于预定数目的持续运转，已
经一贯地超过了预设的最大振动偏
事实上不是指示碎纸机事件的故障
新基线振动特征和碎纸机事件阈值，
大偏离的事实。
离，控制器104便可以判定该偏离
状态，因而使用检测到的振动来更
而不顾检测到的振动超过预设的最
图8A和图8B展示了根据替代实施例，用于碎纸机100、101的
300的电路图。控制器300包括预放大器310(如～34DB Amp
控制器
(50x)10MHz BW)、高通滤波器320(如3kHz HPF-VG＝1)、放
大器
感器330(如增益～70的放大器)、比较器340和处理器350。振动传
102(如CMP-5247TF-K话筒)产生检测到的振动信号，它然后
放大器310、高通滤波器320和放大器330。根据这个实
高通滤波器320和放大器310、330提供的信号与在碎纸
例中碎纸机是否实际上正在粉碎材料相关，并且在被粉
范围(如CD、薄纸(60克)、卡片纸料、幻灯片、废
用信号。
滤波、放大后的信号然后到达比较器340，该信号在该点与预定
(如2.5V、3V)比较。如果该信号超过预定信号电平，比较器
入信号成比例的信号。如果该信号落在预定信号电平以
340输出低(或零)信号(如0伏)。比较器340用于滤
它们不指示被粉碎的材料。比较器340可以作用
器(与高频率通过滤波器比如滤波器320相
如图8B所示，比较器340下游的电容器使比较器340输出的信
坦，以减小该信号中快速、随机改变的影响。
处理器350然后接收从比较器340输出的模拟信号。处理器350
模拟信号(如按照电压)的8样点移动平均值，方式为记录连
顺序地通过预
施例，3kHz
机的一个实施
碎材料的宽广
旧邮件等)内提供有
信号
340输出与输
下，比较器
除低振幅振动，已知
为高振幅通过滤波器/放大
反)。
号更平
取例如
续的模拟信号
读数(如以伏计的振幅)到8数据点的先进先出阵列。
8个样点的平均值，并且将平均后的信号(如按
比例的伏数)与预定的阈值振动等级比较。
的阈值振动等级，它趋于指示没在粉碎材
100、101当前没在粉碎材料。如果平均后
等级，它趋于指示正在粉碎材料，处理器
当前正在粉碎材料。
处理器350计算最后
照与检测到的振动的振幅成
如果平均后的信号低于预定
料，处理器350判定碎纸机
的信号高于预定的阈值振动
350判定碎纸机100、101
作为替代，处理器350可以使用更多或更少(如1、2、3或4个)
产生平均后的信号而不脱离本发明的范围。处理器350可以分
样点以判断是否正在粉碎材料，所以不取平均值。选择
可以根据处理器的时钟速度、检测到与未检测到正在粉
信号改变所用的期望时间以及/或者其他考虑因素。
作为进一步的滤波器，根据一个或多个实施例的处理器350仅仅
号移动平均值连续地高于预定的阈值振动等级某预设时段(如
秒、0.5秒、1秒、5个连续信号或平均后信号、10个连
后信号等)时才判定正在粉碎材料。
处理器350包括计时器，它在处理器350判定正在粉碎材料(如
均后信号超过预定的阈值振动等级和/或连续地超过阈值预定
计时器在新的每次处理器350判定正在粉碎材料时再
经过了预设的时段/延迟(如5秒、10秒、15秒)
料检测器(如进料口纸张检测器125、自动
测到材料正在被送入粉碎机构126，处理器
堵塞或其他故障。作为响应，处理器350
机126a)以及/或者启动自纠正指
向和反向之间多次切换粉碎
个样点
开地使用每个
样点的数目时
碎材料之间的
在8信
0.1秒、0.25
续信号或平均
因为平
时段)时启动。
次启动。如果计时器
同时碎纸机的输入纸张/材
送入输入盒检测器133)检
350便判定已经发生了材料
可以关闭碎纸机100、101(如电动
令序列(如反向运行粉碎机构126、在正
机构126、开动和关闭自动送入机构131
的真空或风扇、采取一个或
7)等)。处理器350然后
指令序列未能使碎纸
自动送入输入盒检
材料还是没在
着需要另外注
存在着由输
测器133)
样的故
和/或其
多个这样的纠正步骤预定次数(如2、5、
可以评估自纠正指令序列是否成功。如果自纠正
机的输入纸张检测器(如进料口纸张检测器125、
测器133)和处理器对检测到的振动的分析对正在粉碎
粉碎材料达成一致，处理器350可以得出结论(1)存在
意并且碎纸机100、101自身无法清除的堵塞，或者(2)
入纸张检测器(如进料口纸张检测器125、自动送入输入盒检
或振动传感器102以及伴随电路产生的错误信号。为了响应这
障判断，处理器350可以关闭碎纸机100、101的电动机126a
他部件并提供出错指示。
在工厂校准碎纸机100、101和控制器300时，碎纸机100、101
载运转，使得控制器300记住精确的碎纸机100、101的无负载
动等级。然后将预定的阈值振动等级设置为略高于该无负载基
信号电平(如预定的提高(如以伏测量信号振幅时的0.5伏(与
的振幅相关))。在碎纸机100、101的每个使用/粉碎
再次记住已知持续运转期间的基线无负载振动等
纸张检测器(如进料口纸张检测器125、自动送
到材料不送入粉碎机构126后1、2、3、4、
等级的平均值)。此时间延迟用于确保材
载振动等级的处理器再校准。这种
(更可能)升高，作为例如老化齿轮
制器300将预定的阈值振动
这种再校准技术能够
时间的变化。
根据多个实施例，能够省略放大器310、330、滤波器320和/或
340而不脱离本发明的范围。根据一个或多个这样的实施例，
以无负
基线振
线振动
检测到的振动
事件后，控制器300
级(如碎纸机的输入
入输入盒检测器133)检测
5或更多秒的检测到的振动
料通过粉碎机构126后再进行无负
基线振动等级可能随时间降低或
的噪声、振动的塑料件等的结果。然后控
重置为稍微高于新记住的无负载基线振动等级。
使碎纸机100、101适应碎纸机基线振动等级随
比较器
这样的放大器
310、330、滤波器320和/或比较器340的功能能够由处
将这样的功能放置在硬件(如电路310、320、330、
350中之间的选择是设计考虑的问题，并且一切这
理器350实现。
340)中或在处理器
样的特定都包含在本
发明的范围内。
尽管对于更新由控制器104所使用的基线和阈值的振动等级，已
了特定的功能和关系，但是任何其他适当的功能和关系都可以
制如何、何时在碎纸机100、101寿命期间改变基线和阈值振动
及到何种程度而不脱离本发明的范围。
提供先前展示的实施例是为了展示本发明的结构和功能原理，而
图进行限制。相反，本发明的原理意在包含在以下权利要求书
和范围内的任何和全部变化、改造以及/或者替换。
经介绍
用于控
等级以
不是试
的实质
2024年10月17日发(作者：门紫萍)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2010.07.16
(71)申请人 斐乐公司
地址 美国伊利诺斯
(72)发明人 M·D·詹森 D·W·格鲁伯 D·纳米伊 D·苏拉蒂
(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人 李向英
(51)
(10)申请公布号 CN 102470372 A
(43)申请公布日 2012.05.23
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
带有振动性能传感器和控制系统的
碎纸机
(57)摘要
一种碎纸机包括粉碎机构和被配置
为检测由粉碎机构所产生振动的振动传感
器。该碎纸机包括的控制器被配置为响应
所检测到的振动，调整碎纸机电动机的运
行。该控制器可以调整碎纸机的运行，以
便在碎纸机的运行期间保持所检测到的振
动低于预定振动等级。该控制器可以响应
所检测到的振动具有预定特征(如预定范围
内的频率和/或振幅、指示材料/纸张堵塞或
误送入的特征)，变更碎纸机的运行(如关
闭碎纸机、实施自纠正指令序列、提高或
降低碎纸机的速度、显示出错消息)。在该
碎纸机的寿命中，该控制器可以改变这些
预定特征，以适应随着组件的磨合和磨
损，碎纸机基线振动特征的逐渐变化。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种碎纸机，包括：
粉碎机构，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；以及
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
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
的振动具有预定特征，调整所述电动机的运行。
2.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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。
3.根据权利要求2的碎纸机，其中，所述预定类型包括预定的
器，以
检测到
频率范
围。
4.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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
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
5.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述传感器被安装到所述
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
6.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为响应
到的振动具有预定特征，反向运行所述电动机。
7.根据权利要求1的碎纸机，进一步包括自动送入机构，其中，
的安装构造传播到所述传感器的振动。
特征，调整所述电动机的运行。
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
粉碎机
所检测
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。
8.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征指示故障，
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
9.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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
所述控制系统进一步包括
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。
10.根据权利要求1的碎纸机，其中，为了响应所检测到的振动
转换为振动信号，以及
图纠正所述故障的动作。
以及所
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。
11.根据权利要求1的碎纸机，进一步包括显示器，其中，
所述控制器被配置为响应所检测到的振动具有第二预定特征，在
所述第二预定特征与碎纸机事件相关联；以及
所述消息关于所述事件。
12.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括在预定
13.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括在预定
14.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括在预定
15.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括指示所
述碎纸机中材料堵塞的特征。
频率范围内的频率的预定振幅范围内的振幅。
振幅范围内的振幅。
频率范围内的频率。
所述显示器上显示消息，
16.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述预定特征包括指示材
17.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为响应
18.根据权利要求17的碎纸机，其中，所述改变准则包括预定
纸机的运行。
19.根据权利要求1的碎纸机，其中，
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
所述控制器被配置为响应检测到所述碎纸机的基线振动特征的
20.根据权利要求1的碎纸机，进一步包括存储器，其中，所述
改变来修改所述预定特征。
动特征的改变；以及
量的碎
改变准则来改变所述预定特征。
料没有被送入所述粉碎机构的特征。
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。
21.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为至少
22.根据权利要求21的碎纸机，其中，
所述预定特征包括指示电动机持续运转的特征；以及
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
23.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为从所
24.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为至少
25.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述控制器被配置为至少
检测到的振动来检测所述碎纸机上正在放置的负载量。
后，在预定的延迟后停止所述电动机运行。
部分地根据所检测到的振动来检测电动机持续运转。
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。
部分地根据所检测到的振动来检测被误送入的材料。
26.根据权利要求1的碎纸机，其中，所述碎纸机包括机体，被
27.一种用于控制碎纸机的方法，该碎纸机包括内含电动机和刀
所述粉碎机构粉碎的材料进入其中；以及所述控制器被配置为至少部
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。
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
括： 方法包
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
经由控制器检测所检测到的振动指示特定碎纸机事件；以及
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
28.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
述碎纸机中材料堵塞。
行。
行所产生的振动；
包括所
29.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
料没有被送入所述粉碎机构。
30.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
动机持续运转。
31.根据权利要求27的碎纸机，其中，所检测到的碎纸机事件
述碎纸机正在产生的噪声量。
32.根据权利要求27的方法，其中，
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；以及
所述方法进一步包括响应改变准则来修改所述预定特征。
33.根据权利要求27的方法，进一步包括：
经由所述传感器检测所述碎纸机的基线振动特征的改变；以及
包括材
包括电
包括所
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
34.根据权利要求27的方法，进一步包括响应所检测到的振动
定特征，在所述碎纸机的显示器上显示消息，其中，所述消息
35.根据权利要求27的方法，其中，
特定碎纸机事件包括所检测到的振动超过预定振动等级；以及
所述调整包括降低在所述碎纸机的运行期间产生的振动同时继
36.一种碎纸机，包括：
粉碎机构，包括电动机和刀具元件，所述粉碎机构使要被粉碎的
控制系统，包括
续运行所述电动机。
关于与预定特征相关联的碎纸机事件。
具有预
特征。
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；以及
被配置为检测所述碎纸机的运行期间产生的振动的传感
及
耦接到所述传感器的控制器，
其中，为了响应所检测到的振动超过预定振动等级，所述控制系
37.根据权利要求36的碎纸机，进一步包括使用户能够改变所
振动等级的用户输入。
器，以
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。
述预定
说 明 书
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年7月20日提交的标题为“SHREDDER WITH
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、CD、
典型情况下，用户购买碎纸机来毁灭敏感材料，比如带有账
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
顶部。典型情况下，该粉碎机构具有一系列刀具元件，它们粉
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
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
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
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/
从而调整其运行)。例如，常规的碎纸机已经检测了电动机电
或温度以控制碎纸机运行。也已知在碎纸机中使用了外向
检测温
或电流
在容器
碎送入
碎机构
料。
软盘等。
VIBRATION PERFORMANCE SENSOR AND CONTROL
SYSTEM”的61/226,902号美国临时申请的优先权利益，其全部内容
在此引用作为参考。
户信息的信用
流、速度和/
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
机。Dahle的型号31214就是这样的语音停用碎
语音)而关闭该碎纸
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
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
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
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
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
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，
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
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
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
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
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、
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
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
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
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
种改进。
电动机
述刀具
件将送
系统包
以及耦
的振动
型的振
所述隔
型可以
低于某阈值或
粉碎机
产生的
的、所
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
可以属于所述事件。
构造传
到的振
构，以
向运行
述控制
所述故
到的由
包括被
振动信
定振动
低由所
控制器
显示器
述消息
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
围内的
机中材
则来改
行。
感器检
纸机的
述控制
动信号
根据所
续运转
所述特
的振动
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
振动特征的改变来修改所述预定特征。
根据所
碎机构
据所检
内含电
碎机构
用于驱
碎。所
碎纸机
到的振
机事件，
以下事
入所述
量。
的振动
征。所
些实施
纸机的
的基线
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
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
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
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
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
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
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
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
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，
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
制定义。此外，应当认识到，在本文任何一个实施例中显示或
振动具
以属于
振动超
期间产
电动机
述刀具
件将送
系统包
以及耦
振动等
在所述
变所述
说明书
明的多
关元件
在本发
当明白
明的限
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
用，单数形式的“某”和“所述”包括复数的所指事物，除非
书中所
语境明确地指
示并非如此。
附图说明
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。
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
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
其中：
图1A展示了根据本发明的一个实施例，具有传感器和控制系统
机；
图1B展示了根据本发明的另一个实施例，具有传感器和控制系
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
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
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
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
传感器检测到的额定粉碎纸张文档产生的声波图；
不过，
明的多
优点，
的碎纸
统的自
框图；
动性能
器和信
动性能
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
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
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
号处理电路的电路图。
具体实施方式
正如图1A和图1B展示，根据本发明的一个或多个实施例，包
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
中示出手动送入碎纸机100和图1B中示出自动送入碎
如图1A所示，根据本发明的实施例，手动送入碎纸机100具有
102和控制器104。碎纸机100包括在小脚轮108上安装的容
用于存储被粉碎的材料124。机体106包括配备了窗口
窗口112允许可视地检查机体106的内容，以便确
填了机体106的多少体积。提供的把手114允许
被粉碎的材料。在碎纸机100的侧面提供
100的顶部形成了顶面板118，进料
由进料口120被手工送入。在机体
126，该粉碎机构126将材料粉
或碎片(在交叉切割碎纸
性能传
生的声
器和信
括传感
机中(如图1A
纸机101)。
传感器
器/机体106，
112的前面板110。
定被粉碎材料已经充
进入机体106的内部以去除
了开启/关闭开关116。在碎纸机
口120位于其中。要粉碎的材料经
106内恰好在开口120以下是粉碎机构
碎为条带(在条带切割碎纸机的情况下)和/
机的情况下)。根据一个或多个实施例，粉碎机
粉碎块/框126b以及被用于粉碎纸张的切割滚筒
6,260,780号和7,040,559号美国专利所示，其内
构126包括电动机126a、
/刀片/元件，例如正如
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
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
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
束中断的光束中断检测器、当材料被送入进料口120中
关)。检测器125运行地连接到控制器104。当碎
自动运转状态)，控制器104响应检测器125检
碎材料，接通电动机126a。当检测器随后
送入材料时，控制器104等待预定的时间
持续运转时间，然后关闭电动机
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
如图1B所示，自动送入碎纸机101有传感器102和控制器104。
况下碎纸机101每次粉碎经由自动送入机构131来自输入盒
几张纸，根据一个或多个实施例自动送入机构131包括
机构。用户把要粉碎的一叠纸张放入到输入盒
行期间离开碎纸机101。在这样的无人照顾
感器102检测输入盒129中的纸张是否实
构126并被粉碎。如果传感器102
张未被送入碎纸机101并被
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
类型的适当自动送入碎纸机中，例如，在美国专利申请公开号
0014565A1中公开的碎纸机，其内容在此引用作为参考。
到任何
2009-
典型情
的限制。
120中
任何类
料口120的光
时被激活的物理开
纸机100接通时(即
测到进料口120中存在要粉
检测到不再向进料口120中
(如0、2、5或更多秒)，通常称为
126a。
129的一张或
常规的滚动鼓和真空
129中后，典型情况下在运
的碎纸机101运行期间，传
际上被送入了碎纸机101的粉碎机
和控制器104判定已经出现了故障(如纸
粉碎)，那么碎纸机101会采取纠正行动。
提供传感器102和控制器104是为了确定碎纸机100、101的状
且基于这种检测的状态控制碎纸机100、101的运行。传感器
感器，优选情况下位于碎纸机100、101上的某位置，使
到从粉碎机构126发出的振动。传感器102优选情况下
101的内部，并且优选情况下被布置的位置能够降低
101之外声源产生的噪声对它的影响。例如，传感器
100、101的封闭内部部分之内，所以部分地屏蔽
101之外声源的波传播。可以用这样的方式在碎纸
分安装传感器102，使得传感器102通过经由传感
126之间的物理连接/安装构造的从粉碎机构126到
输，检测从粉碎机构126(或者碎纸机100、101
如自动送入机构131)发出的振动。例如，
机构126的粉碎块/框126b上，以便检测
126a或实际切割滚筒)经由粉碎块
的到粉碎机构126的安装构
反，可以存在着中间
播。作为替代和/或作
从振动结构传播到传
振动传感器102是众所周知的并存在着许多种类。用于振动监视
最常见传感器类型是加速度计。加速度计可用于测量从低到非
频率，并且在范围广泛的通用和专用设计中都有。以固态压电
成的加速度计由于其成本、多功能性和可靠性是非常理想的。
中的压电元件产生与加速度成比例的信号。这种加速度小信号
放大以进行加速度测量，或者在传感器内被(集成电子器件)
位移信号。压电速度传感器比线圈和磁性传感器比如话
有更宽的频率范围，并且能够执行精确的相位测量。也
类型的振动传感器102，例如，音频话筒或激光振动传
态，并
102是振动传
得它能够检测
位于碎纸机100、
来自碎纸机100、
102可以位于碎纸机
了来自碎纸机100、
机100、101的某部
器102与粉碎机构
传感器102的振动传
的某个其他振动发生部件比
传感器102可以安装到粉碎
从粉碎机构(如机构126的电动机
/框126b传播到传感器102的振动。这样
造可以，但是未必直接安装到粉碎机构126。相
结构，使得被检测的振动通过这样的中间结构传
为补充，传感器102可以被布置为检测通过空气
感器102的振动。
应用的
常高的
材料制
传感器
能够被
转换为速度或
筒更结实，具
可以使用其他
感器。图2至图4中
公开了系统和电路图，它们调节和放大由传感器
号。调节和放大这些振动信号允许控制器104控
102检测到的振动信
制碎纸机100、101的运行。
图2展示了根据本发明的实施例，具有振动性能传感器102和控
104的碎纸机系统的框图。纸张124被送入碎纸机100、101的粉
126中。粉碎机构126粉碎纸张124。从粉碎机构126发出的
装到碎纸机100、101或在其内部的传感器102检测到。
大的信号130被传送到信号处理电路132，它调节和放
信号130，并且将其作为调节后的信号134传送
然后利用该调节和放大后的信号，传送回
构126。
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
传感器102检测到的振动信号128的三种不同处理器配置138、
148。在图3A中，处理器138包括滤波电路块140、放大电路
电路块144。滤波电路块140调节信号130以去除噪声。
142放大信号130以由处理电路块144进行处理。处理电
信号130并根据信号130确定将发布什么控制信号输出
正如本文所用，使用术语“电路块”和类似短语并非为了表示物
而是为了表示或界定执行相关联功能的硬件或软件中的
辑单元。因此，使用术语“块”意味着它通常被用于硬件
流程图/布局中。
在图3A中，处理器138具有电路块140、142和144，全部在处
138上。在图3B中，滤波电路块140位于处理器146外。信号
被滤波再被传送到处理器146，然后在此用电路块142放大并且
制器
碎机构
振动128被安
未调节和未放
大来自传感器102的
到控制器104。控制器104
控制信号136以控制粉碎机
动性能
146和
块142和处理
放大电路块
路块144分析
136。
理结构本身，
电路和/或逻
/软件单元的示意或
理器
130先
用电路
块144处理。在图3C中，滤波电路块140和处理电路块144
148上，而放大电路块142位于处理器148外。
图4A和图4B分别展示了根据本发明的两个实施例，振动性能
102和信号处理电路132的电路图150和152。图4A和图4B
动传感器102。在图4A中，信号处理电路132包括滤波
器156。在图4B中，信号处理电路132包括滤波器158
在两个电路132中，输出信号134都被提供给控制器
都位于处理器
传感器
中都显示了振
器154和放大
和放大器160。
104。
在所示出的实施例中，控制器104包括控制电路。不过作为替代，
104也可以包括任何其他类型的适当控制器，而不脱离本发明
理器执行的代码；运行某程序的集成的计算机；模拟或
在碎纸机100、101的运行期间，粉碎机构126振动。这些振动
碎纸机100、101的运行状态。用振动传感器102确定碎纸机
状态对于许多应用是理想的。例如，检测到的振动能够表
101是否运行正常。控制器104通过分析从传感器102
以确定碎纸机100、101的运行状态。控制器104
行状态和相关联的振动信号，可以调整碎纸机
例如，来自粉碎机构126的振动不存在的状态会指示碎纸机100、
于关闭状态。来自粉碎机构126的存在最小限度振动的状态会
100处于以少负载或无负载运行的开启状态。检测到中等
能够指示碎纸机100、101处于以中等或重负载运行的开
级的振动能够指示碎纸机100、101运行在不理想状态并
诸如润滑作为粉碎机构126常用组件的刀片/刀具元件。
检测这些振动使控制器104能够确定碎纸机100、101
控制器
的范围(如处
数字电路等)。
指示了
100、101的
示碎纸机100、
接收的振动信号，可
然后响应所确定的运
100、101的运行。
101处
指示碎纸机
级的振动时，
启状态。高等
且需要保养，
用传感器102
的状态。此外，碎纸
机100、101内的振动量能够指示从碎纸机100、
101发出的噪声量。
高等级的振动可以向控制器104指示碎纸机100、101需要润滑
其他保养。根据一个实施例，高频尖叫声可能指示金属与金属的
并且证明应当润滑粉碎机构126的刀具元件。控制器104可以
号，自动地润滑该粉碎机构。
检测到的振动能够指示正被碎纸机100、101粉碎的纸张量(即
101上的负载)。振动特征可能与被粉碎材料的量相关(如
比等)。所以所检测到的振动能够用于按比例地确定粉
(与仅仅做出是否正在粉碎材料的二元判断相对
制器104和传感器102可以被补充地和/
碎材料的二元判断。
振动频率可能与粉碎机构126的电动机速度成比例，使得传感器
以用于确定电动机速度。低频振动/电动机低速度可以表示碎纸
101被堵塞、重载或过载。高频振动/电动机高速度可以表示
送入粉碎机构126中(有时称为持续运转即电动机的自
在自动送入碎纸机101中，包括自动送入系统131，纸张在此被
送入碎纸机101中进行粉碎，有用的是知道纸张是否从输入盒
送入碎纸机101中。通过检测碎纸机101内的振动，控
张124是否实际地被自动送入碎纸机101中并被
张124没有被适当地送入或粉碎，控制器
行自纠正操作。自纠正操作是碎纸
身上以重新试图粉碎的过程(如反
闭又开启自动送入机构131的
和/或
噪声，
响应这样的信
碎纸机100、
成正比、成反
碎机构126上的负载
比)。根据多个实施例，控
或替代地使用，以做出是否正在粉
102可
机100、
材料124未被
由运转)。
自动地
129实际地被
制器104能够确定纸
粉碎机构126粉碎。如果纸
104就能够发布出错故障消息或执
机101试图使纸张重新加载到其自
向运行自动送入机构131的鼓131a，关
真空机构)。如果这样的自纠正操作失败，
那么控制器104可以发布
器119，并且关闭碎纸
动送入机构131)。
出错和/或故障消息，例如经由图2所示的显示
机101(如停用粉碎机构126的电动机126a和自
同样，传感器102和控制器104可以用于判断碎纸机101的纸盒
否空了。如果传感器102和控制器104检测到没在粉碎纸张124，
纸机101运行正常(如电动机126a正在运行)，控制器104
129空了，然后关闭碎纸机101。
除了判断碎纸机100、101是否正在粉碎，或者判断碎纸机100、
的整体负载或碎纸机100、101是否需要保养，在制造期间或在
署时检测振动也可用于对碎纸机100、101执行诊断分析。例如，
各样情况中正常条件下从理想的碎纸机100、101运行中能够获
概况。然后能够将这种概况与制造的每台其他碎纸机100、101
概况比较，以判断它是否满足质量控制的允许误差。偏离理想
况可以指示制造缺陷。因此，振动概况能够用于在制造期间创
PASS/FAIL质量控制测试。此外，在这种工厂测试期间，可以校
碎纸机100、101的振动参数，以设置被测试碎纸机100、101
动。
在碎纸机100、101内检测到的振动也可以用于让用户能够调整
100、101的噪声等级。粉碎材料124时，碎纸机100、101往
量的噪声。由于碎纸机100、101往往位于人们想与办公
行口头交流或通过电话交流的区域，所以往往期望限制
101产生的噪声。由碎纸机100、101产生的噪声往往
101运行的速度。重负载粉碎往往要求碎纸机100、
静的速度运行。轻负载粉碎使碎纸机100、101能
的速度运行。同样，纸张/材料负载较轻时，纸片
129是
但是碎
就判定输入盒
101上
现场部
在各种
得振动
的振动
振动概
建
准各台
专用的基线振
碎纸机
往可能产生大
室的其他人进
由碎纸机100、
基于碎纸机100、
101以更慢从而更安
够以更高从而更喧哗
较少并趋于纸张飘动
即“咔嚓”更多，而纸张/材料负载较重时，纸片
嚓”更少。通过用传感器102检测碎纸机
能够调整碎纸机100、101(包括例
速度，使得它在粉碎材料的
101可以包括输入127(如
让用户能够指示
并相应地调整
保持噪声等级低
根据一个或多
合并为输入，
作为输出，
101还可
测到振
设置为
较多并趋于纸张飘动即“咔
100、101内的振动量，控制器104
如电动机126a和/或自动送入机构131)的
同时不超过预定的噪声等级。碎纸机100、
滑动开关、旋钮或其他用户输入设备)(见图1A)，
所期望的最大噪声等级。控制器104然后监视这些振动
粉碎机构126和/或自动送入机构131的速度，以便在
于所期望最大噪声等级的同时提供尽可能高效的粉碎。
个实施例，控制器104包括反馈回路，将检测到的振动
电动机126的运行状态(如电动机速度、电流、电压等)
以及期望的最大噪声等级作为反馈回路的目标。碎纸机100、
以包括主动噪声抑制系统，它能够被接通或开大以便抵偿与检
动的更高等级相关联的噪声增大。用户可以临时地将输入127
更低的噪声设置(如在电话交流期间)。
在以上讨论的实施例中，输入127允许用户在更安静、更慢运行
哗、更快运行之间的滑动比例尺上选择所期望的最大噪声等级。
代，输入127可以仅仅为“安静”按钮，被激活时将碎纸机的
到被预先编程到碎纸机控制器104中的预置阈值以下。
控制器104可以被配置为调整碎纸机的运行，方式为当控制器
发生了特定碎纸机事件时向用户发布消息。该消息可以
(如在显示器119上显示的消息，紧挨着永久消息的被照
该消息表明被照亮LED的意义)以及/或者可听见消息(如
或其他可听见消息的扬声器)。例如，如果控制器104
(如纸张)堵塞，它可以使显示器119显示出
或“MATERIAL JAM”，以及/或者
“PAPER JAM”或“MATERIAL JAM”
与更喧
作为替
噪声等级降低
104判定已经
是可视消息
亮的LED，
经由提供口头
判定已经发生了材料
“ERROR”、“PAPER JAM”
它可以使口头的“ERROR”、
消息或非口头声音(如嘟嘟声)发出。
作为补充和/或作为替代，事件
消息的任何其他事件(如粉
粉碎机构过载、自
入粉碎机构
可以包括将希望得到相关联可视或可听见
碎纸盒满了、输入盒空了、需要润滑、要求保养、
动送入机构故障(如自动送入系统没有将纸张正确地送
中)、电动机过载、输入过载(如向粉碎机构送入了太多的纸张)、
碎纸机上的估计负载(如被送入碎纸机100、101中的估计页数))。
正如在别处的解释，作为补充和/或作为替代，控制器104可以响应检
测到这样的事件，采取纠正行动。
控制器104可以从检测到的振动确定/估计被粉碎材料的厚度(如
机100、101中送入了多少纸片，比如以英寸、毫米等计的材料
度)。控制器104可以在显示器119上显示所估计的厚度(如
到的厚度过厚(如超过了碎纸机的设计纸数/厚度能力)
听见警告，以及/或者向碎纸机100、101中送入了
多页纸)时采取纠正行动(如反向运行以去除过
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132
性能传感器102检测到的纸张文档124额定粉碎所产生的声波
200描绘了表示在多个运行状态期间碎纸机100、101内振
感器信号的电压电平。为了产生图200，在电路132中
波。在图200上的A区域，呈现振动信号不大或
表明碎纸机100、101处于关闭状态而没在粉碎任
的B区域，检测到少量振动，表明碎纸机100、
少量纸张124。在C区域，检测到高等级
动指示粉碎机构126的机械组件需
域更大量的纸张124，正如由
机100、101中没在粉碎纸张，
F区域，正在粉碎的纸张
类似于C区域的信
向碎纸
实际厚
页数)，检测
时提供可视和/或可
过厚量的材料(如太
多的纸张/材料)。
的振动
图200。图
动量的振动传
使用了最小限度的滤
没有振动信号，从而
何材料。在图200上
101处于开启状态并在粉碎
的振动。C区域中的这种高等级振
要润滑。在D区域，正在粉碎比在B区
更大的振动量所表明。在E区域，碎纸
但是电动机却在运行(称为持续运转)。在
量类似于在D区域。在G区域，检测到大信号，
号，再次表明粉碎机构126需要润滑。
图6展示了根据本发明的实施例，由具有模拟信号处理器132的
能传感器102检测到的纸张文档124额定粉碎所产生的声波图
中的图200形成对照，图202使用电路132产生，它包括
和不关注声音频率的滤波。在图202上的A、C和E区
不大或没有振动信号，从而表明碎纸机100、101
粉碎任何材料。在图202上的B区域，检测到少
(如碎纸机100、101处于开启状态并在粉碎少量
度高的振动指示适度的负载(如碎纸机100、
124)。在F区域，高振动指示重负载(如
纸张124)。
图7展示了根据本发明的实施例，用碎纸机100、101粉碎材料
同时所产生的声波图204。图204从模拟电路132的输出产生，
去除噪声和不关注声音频率的滤波。在图204的A区域中，碎
100、101处于关闭状态。在图204的B区域，碎纸机100、101
启状态，其中粉碎机构126在运行而没有任何负载放置其上。
区域，粉碎机构126在运行，重负载放置其上。在图
区域中轻的负载被施加到粉碎机构126。然后在
再次处于关闭状态。图5、图6和图7展示
200、202和204。预期对于电路132也可
波图200、202和204的离散化形式。
在图5至图7中，x轴表示时间，而y轴表示振动量(按照或者
取决于特定的碎纸机100、101)。
下面的表1是功能表，介绍为了响应由振动传感器102检测到的
动信号，控制器104可以采取的示范动作。由控制器104输出
特定振
振幅或者频率，
124的
它包括
纸机
处于开
振动性
202。与图5
用于去除噪声
域中，呈现振动信号
处于关闭状态而没在
量振动，表明低负载
纸张124)。在D区域，适
101正在粉碎适度量的纸张
碎纸机100、101正在粉碎大量的
在图204的C
204的D区域，比C
E区域，碎纸机100、101
了以模拟电路产生的声波图
以使用数字电路，将相应地产生声
的输出消息可
以显示在所提供的可视显示器119上，例如，在碎纸机
上。
表1
100、101的面板118
由碎纸机100、101产生的机械振动等级也能够用于检测纸张堵
旦碎纸机100、101已经完全粉碎了材料124，粉碎机构126就
得多的负载继续运行(持续运转)，从而产生低得多的振动量，
频率。不过，如果碎纸机100、101的转变非常突然(即
间内)，从指示粉碎正发生的振动等级到不振动
会指示发生了纸张堵塞，尤其是当控制器
126a应当在运行之时。
传感器102和控制器104也能够用于检测和响应有故障的持续运
动机126a的持续运转(即电动机126a的连续无负载运行)可
接通/关闭碎纸机的输入纸张检测器(如进料口纸张检测
入盒检测器133)错误地检测到存在着要粉碎的材
样的纸张检测器125、133用于在检测器125、133
料正被送入碎纸机100的进料口120或碎纸机
启动电动机126a，然后在检测器检测到材
料口120或碎纸机101的自动送入机构131
动机126a。在一定的条件下(如假若被粉
125、133上累积，假若要粉碎的材料
129，而被阻止进入粉碎机构126)
出到存在着要粉碎的材料。在
到材料正被送入粉碎机构126
塞。一
将以轻
但是以更高的
在短的、预定量的时
或持续运转等级的振动，这
104判定碎纸机的电动机
转。电
能起因于自动
器125、自动送入输
料。典型情况下，这
检测到纸张或其他材
101的自动送入机构131时
料不再送入碎纸机100的进
后的预定时间，再次关闭电
碎材料的灰尘在光束中断检测器
卡在进料口120或自动送入输入盒
这样的检测器125、133可能错误地检测
这样的故障期间，检测器125、133检测
中，而不顾其实没有材料正被送入粉碎机
构126中的事实。在这样的
动机126a，这可能最
致碎纸机100、101过
传感器102检测和响
检测延长的持
振动)，并且
了预定
能够
故障状态下，控制器104连续地运行无负载的电
终损坏电动机126a或碎纸机100、101，或者导
热。根据本发明的多个实施例，控制器104使用
应这样的故障。例如，控制器104可以使用传感器102
续运转(如通过检测指示持续运转的更安静、更高频的
相应地作出响应。例如，假若控制器104检测到持续运转超过
阈值时间(如，5、10、20、30、60秒或更长)，控制器104就
被配置为：(a)使用本文讨论的去堵塞技术的任何一种力图解除进料
口120或输入盒129的堵塞；(b)或者一开始，或者响应去阻塞技术
不起作用的判定而关闭电动机126a；以及/或者(c)经由本文介绍的
任何一种技术向用户提供出错的指示。
如果在预定的时段，检测器125、133指示存在着要粉碎的材料，
器102指示持续运转(没有无材料正被粉碎)，控制器104就
检测器125、133已经出错。在这样的情况下，控制器
绍的任何一种技术向用户提供出错消息和/或指
向用户表明检测器125、133已经出错。在
133的实施例中，控制器104可以指示用户
上的灰尘/碎片。作为补充和/或作为替代，
除碎纸机100、101中正堵塞检测器125/133
中的材料。
碎纸机100、101的机械振动将会变化，取决于机体106内包含
碎材料量。随着机体106内质量增大，在运行期间碎纸机100、
的机械振动将会变化。因此，利用正常运行期间的这种振动信
控制器104能够确定机体106内包含的被粉碎纸张量。一旦
含的纸张量达到了由特定振动所指示的特定水平，控制
发布消息，表示机体106装满了被粉碎的纸张并且需要
而传感
可以判定纸张
104可以经由本文介
令。例如，控制器104可以
使用光束中断检测器125、
清除检测器的光源或传感器
控制器104可以指示用户去
但是未被送入粉碎机构126
的被粉
101内
号128，
机体106内包
器104就能够
进行处理。控制器
104可以在机体106的粉碎纸盒清空后再开始碎纸
机100、101的运行。
根据不同的碎纸机(如具有不同粉碎机构(如不同尺寸的电动机、
安装特征、不同振动的抑制特征)、不同输入盒、不同进料口
同传感器102位置的碎纸机)、不同的振动频率和/或振
振幅的不同变化，以及/或者振动频率和/或振幅变
以表示不同的特定事件和/或故障。在某些碎纸机
振幅随负载(如正被送入粉碎机构中的纸张量)
电动机中，振动振幅可能与负载成正比。
中，振动振幅可能与负载成反比。在某些
用电动机)，振动频率随负载而变(如成
这些典型的振动/负载关系存在着多
振动与碎纸机事件关系还可能受到以下因素的影响：包括粉碎机
滚筒的切削尖端的数量和类型、碎纸机是交叉切割的碎纸机还
切割的碎纸机、碎纸机速度、传动类型等。所以控制器104优
计为使这样的振动出现与其中使用了传感器102和控制
或碎纸机类型的事件相关联。图5至图7是对于
碎纸机可能具有相当不同的振动曲线图。
为了说明不同碎纸机之间碎纸机振动中这样的变化，控制器104
专门地调整为检测特定碎纸机和/或碎纸机类型中的碎纸机事
104被配置为响应对这样的碎纸机事件的检测，相应地调
101的运行。不仅如此，控制器104也可以被调整为检
测指示需要润滑的高频尖叫；检测与电动机负载
动)。
重量、
开口配置、不
幅、振动频率和/或
化的不同加速度都可
电动机类型中，振动
而变。例如，在典型的感应
相反，在典型的通用电动机
电动机类型中(如典型的通
正比或成反比)。不过应当注意，
种例外。
构切割
是条带
选情况下被设
器104的特定碎纸机
特定碎纸机的曲线图。其他
可以被
件。控制器
整碎纸机100、
测特定的事件(如检
相关联的较低频振
作为补充和/或作为替代，控制器104可以被配置为监视振动与
件的组合，并且相应地调整碎纸机100、101。例如，如图2所
纸机101可以包括送入盒传感器133(如光敏器件、光束中断
它检测输入盒129中材料124的存在。如果在碎纸机101
送入盒传感器133指示在输入盒129中存在着材料124，
102却指示没在粉碎材料124并且控制器104判定该碎纸
在运行，控制器104就可以判定自动送入存在故障。如
行期间，送入盒传感器133和传感器102都指示
在被粉碎，那么控制器104就可以判定粉碎
构126的电动机。
作为补充和/或作为替代，传感器102和控制器104可以用于检
碎纸机事件的任何一个或多个：电动机过载、碎纸机停转、堵
示需要润滑的尖叫，碎纸机是否正在粉碎材料、负载程度(如
中的估计页数)、自动送入故障等。然后控制器104可
听见地；经由显示器119可视地)向用户提供碎
应行动。
控制器104可以使用各式各样的一种或多种机制使与特定碎纸机
101事件相关联的振动与其他振动隔离。例如，控制器104可以
波器140、158隔离受关注的振动，这些滤波器可以被构造和配
除有害的预定类型的振动(如具有有害频率、振幅等的振动)。
或作为补充，通过仅仅分析与特定事件相关联的相关的预
(如仅仅分析预定频率范围内的频率，例如阈值以上、
带内的频率)而检测这样的事件时，控制器104可
关振动。控制器104可以使用任何适当的机制执
字处理、适当的变换、高通滤波器、低通
其他事
示，碎
传感器等)，
的运行期间，
但是传感器
机的电动机正
果在碎纸机101的运
没有材料124要被粉碎/正
操作已经完成并关闭粉碎机
测以下
塞、指
正送入碎纸机
以(如经由扬声器可
纸机事件信息和/或采取响
100、
经由滤
置为滤
作为替代和/
定类型的振动
阈值以下和/或某频
以隔离预定类型的相
行这样的隔离(如模拟或数
滤波器、带通滤波器等)。
根据一个实施例，控制器104把从粉碎机构126自身发出的振动
振动隔离，比如由被粉碎材料的撕裂和卷曲所产生的噪声。根
实施例，粉碎材料自身产生的振动取决于被粉碎材料的类型和
如，一张CD、一张纸和一块纸板在被粉碎时将形成彼此非常
材料产生的噪声中的这样的变化使得更难以用不可预测
分析粉碎机构126。通过把粉碎机构126的噪声(如由
频率)与这样的材料噪声(如由各式各样被粉碎
范围)隔离，控制器104能够更好地检测与
机100、101事件。反过来，控制器104
101产生的噪声隔离，以便分析正
和/或量)。根据一个或多个
动频率低于由被粉碎
器可以用于滤除更高
碎纸机100、101具有的基线振动特征包括碎纸机100、101的电
运行但是没有向粉碎机构126中送入材料并且没有其他的碎纸
发生时由碎纸机产生的振动。碎纸机100、101的这样的
可能随着碎纸机多个部件的磨合和磨损而随时间变化。
构126中的齿轮可能磨损，增加了它们的后冲和卡搭声。
的刀具可能随时间变钝，改变了刀具粉碎材料所产生的
构126电动机的振动可能随着电动机的轴承、电刷等的
构126与碎纸机外壳之间的连接可能松动，从而
的方式。为了说明碎纸机的基线振动特征中
可以被编程为或者以其他方式配置为随时
通过执行校准操作。
根据一个实施例，控制器104经由预编程的振动改变概况，调整 对碎纸
动机在
与其他
据某些
量。例
不同的噪声。
的材料噪声来
粉碎机构126产生的
材料产生的频率和/或频率
粉碎机构126相关联的碎纸
能够将材料产生噪声与碎纸机100、
被粉碎的材料(如确定被粉碎材料的类型
实施例，典型情况下，由粉碎机构126产生的振
材料产生的频率。在这样的实施例中，低通滤波
的频率。
机事件或故障
基线振动特征
例如，粉碎机
粉碎机构126
振动。粉碎机
磨损而改变。粉碎机
改变碎纸机100、101振动
的这样的逐渐变化，控制器
间调整这些逐渐变化，比如
机的基线振动特征的基于时间的或基于使用的改变。该概况可
与一个或多个特定碎纸机事件相关联的振幅、频率或其他振动
作为时间(如基于连接到控制器104的时钟的绝对时间)、碎
(如仅仅在粉碎机构126和电动机运行时才走的时钟)
参数(由控制器104确定的或由用户送入的被粉碎
该概况可以在受控的试验环境中产生，然后由具
同或类似基线振动特征的全部碎纸机采用。该概
使用而连续、成比例的变动，也可以包括在多个
特征的定量改变。例如，假若受控的试验表明，
间上升，该概况可以成比例地提高表明特定碎纸
特征。
根据另一个实施例，每台碎纸机100、101中的控制器104都可
不同时间的碎纸机基线振动特征并跟踪正常使用期间(如持续
偏离，以便随着碎纸机100、101的使用连续地产生并实
这种被跟踪的从基线振动特征的偏离能够被用于自调整
事件相关联的振动标记/特征、为了保养和维修目的跟踪
时间范围内碎纸机行为中的异常、使控制器104能够滤
等。特定碎纸机100、101的基线振动特征的这样
可以便利控制器104的更高敏感度和噪声消除，
和识别碎纸机事件的能力。它可以使控制
碎纸机事件时不关注的背景噪声。
根据另一个实施例，控制器104对比每台碎纸机100、101持续
间检测到的振动与碎纸机100、101的存储器中的现有基线振动
当碎纸机100、101检测到纸张或其他材料不再被送入碎纸机
作为进料口传感器不再检测到进料口中存在纸张/材料的
制器104继续运行粉碎机构的电动机一小段时间(如10
以变动
特征，
纸机使用时间
和/或任何其他相关
的总页数)的函数。
有与被试验碎纸机相
况可以提供随时间或
特定时间对振动阈值
基线碎纸机振动随时
机事件的振动阈值/
以记住
运转期间)的
施改变概况。
与特定碎纸机
并记录延长的
除附加的背景噪声等
的连续归零或再校准
以便连续地改进控制器检测
器104能够滤除在识别有关
运转期
特征。
100、101(如
结果)时，控
秒)以确保全部纸张/
材料已经穿过粉碎机构126。在持续运转阶段结
机，直到进料口传感器(或其他传感器)
碎机构126。一般来说，持续运转阶
供了在电动机在运行而不粉碎纸张
的可靠数据。如果这个持续运转阶
的基线振动特征大于预定的最小偏
振动特征存储在存储器中作为新的
个碎纸机事件相关联的振动阈值以
持续运转阶段能够被用作校准操作，
入碎纸机100、101的已知阶段。例
振动特征与新的基线振动特征之间
件的振动阈值。不过，其他关系可
变和对与多个碎纸机事件相关联的
明的范围(如基于实验室试验的预
最小预定量时才更新基线振
104能够避免在每一个持续运
的存储器寿命。不过，根据
运转阶段后更新基线和阈值
束时，控制器104关闭电动
检测到另外的纸张/材料被送入粉
段期间这样的检测到的振动数据提
/材料时关于碎纸机100、101振动
段期间检测到的振动特征偏离现有
离量，那么控制器104将检测到的
现有基线振动特征，并且更新与多
说明基线振动的这种改变。因此，
因为它是没有纸张或其他材料被送
如，控制器104可以按照先前基线
的差异，提高指示一定的碎纸机事
以用于使对基线振动特征的特定改
阈值的适当改变相关而不脱离本发
定改变概况)。通过仅仅在基线振动偏离
动特征和碎纸机事件振动阈值，控制器
转阶段后重写基线和阈值，从而延长有效
替代实施例，控制器104可以在每个持续
而不脱离本发明的范围。
控制器104也可以被配置为识别并忽略检测到的偏离基线振动特
的持续运转振动，这种振动可能指示正常基线振动以外的碎纸
因此，如果检测到的持续运转振动与现有基线振动特征之间
设的最大偏离量，控制器104便丢弃这样的检测到的振
基线振动特征或阈值。丢弃振动数据所用的预设
优选、但不见得一定是的情况下，被选择为大于
机中振动的期望正常偏离，并且小于会指示正常
纸机事件的偏离。控制器104可以记录持续运转
过预设的最大振动偏离。如果控制器104
征太多
机事件。
的偏离超过预
动而不使用它们更新
的最大振动偏离，在
相关时间范围内碎纸
持续运转运行以外碎
期间指示故障状态的每次超
判定对于预定数目的持续运转，已
经一贯地超过了预设的最大振动偏
事实上不是指示碎纸机事件的故障
新基线振动特征和碎纸机事件阈值，
大偏离的事实。
离，控制器104便可以判定该偏离
状态，因而使用检测到的振动来更
而不顾检测到的振动超过预设的最
图8A和图8B展示了根据替代实施例，用于碎纸机100、101的
300的电路图。控制器300包括预放大器310(如～34DB Amp
控制器
(50x)10MHz BW)、高通滤波器320(如3kHz HPF-VG＝1)、放
大器
感器330(如增益～70的放大器)、比较器340和处理器350。振动传
102(如CMP-5247TF-K话筒)产生检测到的振动信号，它然后
放大器310、高通滤波器320和放大器330。根据这个实
高通滤波器320和放大器310、330提供的信号与在碎纸
例中碎纸机是否实际上正在粉碎材料相关，并且在被粉
范围(如CD、薄纸(60克)、卡片纸料、幻灯片、废
用信号。
滤波、放大后的信号然后到达比较器340，该信号在该点与预定
(如2.5V、3V)比较。如果该信号超过预定信号电平，比较器
入信号成比例的信号。如果该信号落在预定信号电平以
340输出低(或零)信号(如0伏)。比较器340用于滤
它们不指示被粉碎的材料。比较器340可以作用
器(与高频率通过滤波器比如滤波器320相
如图8B所示，比较器340下游的电容器使比较器340输出的信
坦，以减小该信号中快速、随机改变的影响。
处理器350然后接收从比较器340输出的模拟信号。处理器350
模拟信号(如按照电压)的8样点移动平均值，方式为记录连
顺序地通过预
施例，3kHz
机的一个实施
碎材料的宽广
旧邮件等)内提供有
信号
340输出与输
下，比较器
除低振幅振动，已知
为高振幅通过滤波器/放大
反)。
号更平
取例如
续的模拟信号
读数(如以伏计的振幅)到8数据点的先进先出阵列。
8个样点的平均值，并且将平均后的信号(如按
比例的伏数)与预定的阈值振动等级比较。
的阈值振动等级，它趋于指示没在粉碎材
100、101当前没在粉碎材料。如果平均后
等级，它趋于指示正在粉碎材料，处理器
当前正在粉碎材料。
处理器350计算最后
照与检测到的振动的振幅成
如果平均后的信号低于预定
料，处理器350判定碎纸机
的信号高于预定的阈值振动
350判定碎纸机100、101
作为替代，处理器350可以使用更多或更少(如1、2、3或4个)
产生平均后的信号而不脱离本发明的范围。处理器350可以分
样点以判断是否正在粉碎材料，所以不取平均值。选择
可以根据处理器的时钟速度、检测到与未检测到正在粉
信号改变所用的期望时间以及/或者其他考虑因素。
作为进一步的滤波器，根据一个或多个实施例的处理器350仅仅
号移动平均值连续地高于预定的阈值振动等级某预设时段(如
秒、0.5秒、1秒、5个连续信号或平均后信号、10个连
后信号等)时才判定正在粉碎材料。
处理器350包括计时器，它在处理器350判定正在粉碎材料(如
均后信号超过预定的阈值振动等级和/或连续地超过阈值预定
计时器在新的每次处理器350判定正在粉碎材料时再
经过了预设的时段/延迟(如5秒、10秒、15秒)
料检测器(如进料口纸张检测器125、自动
测到材料正在被送入粉碎机构126，处理器
堵塞或其他故障。作为响应，处理器350
机126a)以及/或者启动自纠正指
向和反向之间多次切换粉碎
个样点
开地使用每个
样点的数目时
碎材料之间的
在8信
0.1秒、0.25
续信号或平均
因为平
时段)时启动。
次启动。如果计时器
同时碎纸机的输入纸张/材
送入输入盒检测器133)检
350便判定已经发生了材料
可以关闭碎纸机100、101(如电动
令序列(如反向运行粉碎机构126、在正
机构126、开动和关闭自动送入机构131
的真空或风扇、采取一个或
7)等)。处理器350然后
指令序列未能使碎纸
自动送入输入盒检
材料还是没在
着需要另外注
存在着由输
测器133)
样的故
和/或其
多个这样的纠正步骤预定次数(如2、5、
可以评估自纠正指令序列是否成功。如果自纠正
机的输入纸张检测器(如进料口纸张检测器125、
测器133)和处理器对检测到的振动的分析对正在粉碎
粉碎材料达成一致，处理器350可以得出结论(1)存在
意并且碎纸机100、101自身无法清除的堵塞，或者(2)
入纸张检测器(如进料口纸张检测器125、自动送入输入盒检
或振动传感器102以及伴随电路产生的错误信号。为了响应这
障判断，处理器350可以关闭碎纸机100、101的电动机126a
他部件并提供出错指示。
在工厂校准碎纸机100、101和控制器300时，碎纸机100、101
载运转，使得控制器300记住精确的碎纸机100、101的无负载
动等级。然后将预定的阈值振动等级设置为略高于该无负载基
信号电平(如预定的提高(如以伏测量信号振幅时的0.5伏(与
的振幅相关))。在碎纸机100、101的每个使用/粉碎
再次记住已知持续运转期间的基线无负载振动等
纸张检测器(如进料口纸张检测器125、自动送
到材料不送入粉碎机构126后1、2、3、4、
等级的平均值)。此时间延迟用于确保材
载振动等级的处理器再校准。这种
(更可能)升高，作为例如老化齿轮
制器300将预定的阈值振动
这种再校准技术能够
时间的变化。
根据多个实施例，能够省略放大器310、330、滤波器320和/或
340而不脱离本发明的范围。根据一个或多个这样的实施例，
以无负
基线振
线振动
检测到的振动
事件后，控制器300
级(如碎纸机的输入
入输入盒检测器133)检测
5或更多秒的检测到的振动
料通过粉碎机构126后再进行无负
基线振动等级可能随时间降低或
的噪声、振动的塑料件等的结果。然后控
重置为稍微高于新记住的无负载基线振动等级。
使碎纸机100、101适应碎纸机基线振动等级随
比较器
这样的放大器
310、330、滤波器320和/或比较器340的功能能够由处
将这样的功能放置在硬件(如电路310、320、330、
350中之间的选择是设计考虑的问题，并且一切这
理器350实现。
340)中或在处理器
样的特定都包含在本
发明的范围内。
尽管对于更新由控制器104所使用的基线和阈值的振动等级，已
了特定的功能和关系，但是任何其他适当的功能和关系都可以
制如何、何时在碎纸机100、101寿命期间改变基线和阈值振动
及到何种程度而不脱离本发明的范围。
提供先前展示的实施例是为了展示本发明的结构和功能原理，而
图进行限制。相反，本发明的原理意在包含在以下权利要求书
和范围内的任何和全部变化、改造以及/或者替换。
经介绍
用于控
等级以
不是试
的实质