JPH10277420A - 裁断装置及び裁断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、カッタ刃先の摩耗による裁断性能の
劣化を検出してカッタユニットの交換時期を正確に知る
こと。 【解決手段】カッタ３ａ、３ｂを回転させるモータ部７
の負荷をモータ負荷測定器２１により検出し、演算装置
２２においてモータ部７の空転時の負荷Ｗ₁ と紙葉類１
０の裁断中にモータ部７の負荷Ｗ₂ との差δを求め、こ
の差δが限界値δ_o 以上に達したときにカッタ３ａ、３
ｂの寿命と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、古い紙葉類や書類
のような紙を細かく裁断し、廃棄処分を行うための裁断
装置及び裁断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２２は裁断装置いわゆるシュレッダ装
置の構成図である。架台１上には、カッタユニット２が
設けられている。このカッタユニット２には、例えば図
２３に示すようにカッタ３ａ、３ｂとスペーサ４ａ、４
ｂとを交互に配置した２本の軸体５、６が組み込まれて
いる。これら軸体５、６は、それぞれ並行に配置され、
かつ互いに逆方向に回転して各カッタ３が噛み合うよう
になっている。

【０００３】又、これら軸体５、６には、図２４に示す
ようにモータ部７の回転軸が連結され、かつ制御装置８
のモータ部７に対する駆動制御により各軸体５、６に回
転が伝達する機構となっている。

【０００４】このカッタユニット２の上方には、裁断紙
供給部として例えば各ローラ９ａ、９ｂが互いに接触し
て配置され、これらローラ９ａ、９ｂが互いに逆方向に
回転することにより紙葉類１０をカッタユニット２に供
給するものとなっている。

【０００５】又、カッタユニット２の側面には、圧縮空
気管１１を介してエア供給部１２が接続されている。こ
のエア供給部１２は、圧縮空気をカッタユニット２内に
供給して、各カッタ３ａ、３ｂの噛み合い部の冷却とカ
ッタユニット２内での紙づまりを回避している。

【０００６】一方、カッタユニット２の下方には、管路
１３を介して裁断片回収部１４が接続されている。そし
て、この裁断片回収部１４には、フィルタ１５から管路
１６を介して吸引装置１７が接続されている。この吸引
装置１７は、カッタユニット２から管路１３、裁断片回
収部１４及び管路１６を通してエアを吸い込み、裁断片
回収部１４に裁断片１８を回収する構成となっている。

【０００７】このような構成であれば、各ローラ９ａ、
９ｂの間から紙葉類１０がカッタユニット２に供給され
ると、この紙葉類１０はカッタユニット２内に組み込ま
れた各軸体５、６の各カッタ３ａ、３ｂの噛み合いによ
って所定の大きさの裁断片１８に裁断される。

【０００８】これら裁断片１８は、吸引装置１７のエア
の吸い込みによって、管路１３を通って裁断片回収部１
４に回収される。ところで、このような裁断装置では、
紙葉類１０を裁断し、各カッタ３ａ、３ｂの刃先が摩耗
し、紙葉類１０の裁断能力いわゆる切れ味が低下する
と、カッタユニット２の一体を新品に交換することが行
われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記裁
断装置で紙葉類１０を裁断し破棄するときの紙葉類１０
の状態は、例えば折り目が付いていたり、皺があった
り、テープが貼られていたりと様々であり、又、紙葉類
１０の繊維の状態にもばらつきがあり、同じ枚数の紙葉
類１０を裁断してもカッタ３ａ、３ｂの刃の摩耗状態は
異なる。

【００１０】又、カッタ３ａ、３ｂ自体もプレス加工に
より打ち抜きで作製されたものが多いので、バリの発生
の仕方により当然摩耗状態が異なる。このため、上記裁
断装置では、カッタ３ａ、３ｂの刃先の摩耗による裁断
性能の劣化、すなわち刃先の寿命によるカッタユニット
２の交換時期が正確に分からず、これまでは裁断片１８
を観察したり、又は紙づまり等が発生したときにライン
（システム）を停止してカッタユニット２の交換作業を
行うなどの対応が必要であった。特に秘匿を必要とする
ならば、重要な事項が印刷、記載されている紙葉類１０
の裁断では、その裁断片１８に裁断不良があることは大
きな問題である。

【００１１】又、特殊なインクにより印刷が施されてい
る紙葉類の裁断では、カッタ３ａ、３ｂの刃の摩耗が早
い場合があり、カッタユニット２の交換間隔は通常の紙
葉類の裁断よりも短くなることがある。このため、刃の
摩耗傾向は予測困難な状況にあり、刃先寿命の予測は重
要な技術課題となっている。

【００１２】一方、カッタユニット２自体の組立て精度
に差があると、カッタ３ａ、３ｂに加わる負荷が変わる
ため、これらカッタ３ａ、３ｂの寿命もばらつく。本来
は、経験的にカッタユニット２の交換時期を知ることが
できるはずであるが、上記の如くカッタユニット２自体
の組立て精度に差があるなどの理由によりカッタユニッ
ト２の交換時期を知ることが困難である。

【００１３】なお、従来より裁断装置又はカッタ自体の
開発は多く行われているが、カッタ刃先の摩耗による裁
断性能の劣化、すなわち寿命の推定については殆ど開発
されていない。

【００１４】そこで本発明は、カッタ刃先の摩耗による
裁断性能の劣化を検出してカッタユニットの交換時期を
正確に知ることができる裁断装置及び裁断方法を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、回転
するカッタに供給された紙葉類を所定の大きさの裁断片
に裁断する裁断装置において、カッタを回転させるモー
タ部の負荷を検出するモータ負荷測定手段と、モータ部
の空転時の負荷と紙葉類の裁断中にモータ負荷測定手段
により検出されたモータ部の負荷との差を求め、この差
によりカッタの寿命を判定するカッタ寿命判定手段と、
を備えた裁断装置である。

【００１６】請求項２によれば、請求項１記載の裁断装
置において、カッタ寿命判定手段は、所定の期間に亘っ
てモータ部の空転時の負荷とモータ負荷測定手段により
検出されたモータ部の負荷との差が限界値以上に達した
ときにカッタの寿命を判定する機能を有する。

【００１７】請求項３によれば、請求項１記載の裁断装
置において、カッタ寿命判定手段は、紙葉類の種類に応
じてモータ部の空転時の負荷と紙葉類の裁断中のモータ
部の負荷との差の限界値を切り替える機能を有する。

【００１８】請求項４によれば、回転するカッタに供給
された紙葉類を所定の大きさの裁断片に裁断する裁断装
置において、前記カッタを回転させるモータ部の負荷変
動の振幅を検出するモータ負荷測定手段と、このモータ
負荷測定手段により検出された前記モータ部の負荷変動
の振幅が所定値以上に達したときに前記カッタの寿命を
判定するカッタ寿命判定手段と、を具備したことを特徴
とする裁断装置。

【００１９】請求項５によれば、回転するカッタに供給
された紙葉類を所定の大きさの裁断片に裁断する裁断装
置において、カッタ又はこのカッタ周辺部にパルス状の
信号を与える信号発生手段と、この信号発生手段により
カッタ又はこのカッタ周辺部にパルス状の信号を与えた
ときの応答信号を検出する信号検出手段と、この信号検
出手段により検出された応答信号の波形からカッタの寿
命を判定するカッタ寿命判定手段と、を備えた裁断装置
である。

【００２０】請求項６によれば、請求項５記載の裁断装
置において、カッタ寿命判定手段は、信号検出手段によ
り検出された応答信号の波形から減衰係数を求め、この
減衰係数の大きさ基づいてカッタの寿命を判定する機能
を有する。

【００２１】請求項７によれば、回転するカッタに供給
された紙葉類を所定の大きさの裁断片に裁断する裁断装
置において、カッタ又はこのカッタ周辺部における振動
を検出する振動検出手段と、この振動検出手段より検出
された振動を周波数分析し、このうちカッタに対して特
有の周波数のシフト量又はパワースペクトルの大きさの
変化のいずれか一方又は両方に基づいてカッタの寿命を
判定するカッタ寿命判定手段と、を備えた裁断装置であ
る。

【００２２】請求項８によれば、請求項７記載の裁断装
置において、カッタ寿命判定手段は、カッタの歯数と回
転数との積及びその整数倍で表される周波数のシフト量
又はパワースペクトルの大きさの変化を用いる。

【００２３】請求項９によれば、回転するカッタに供給
された紙葉類を所定の大きさの裁断片に裁断する裁断装
置において、カッタに発生する音響を測定する音響測定
手段と、この音響測定手段により測定された音響を周波
数分析し、そのパワースペクトルの大きさからカッタの
寿命を判定するカッタ寿命判定手段と、を備えた裁断装
置である。

【００２４】請求項１０によれば、請求項９記載の裁断
装置において、音響測定手段をカッタ列を挟んで対向配
置し、かつカッタ寿命判定手段は、これら音響測定手段
から出力される各測定信号の到達時間差に基づいてカッ
タにおいて裁断性能の劣化している位置を判定する機能
を有する。

【００２５】請求項１１によれば、回転するカッタに供
給された紙葉類を所定の大きさの裁断片に裁断する裁断
方法において、カッタを回転させるモータ部の負荷を検
出するモータ負荷測定工程と、モータ部の空転時の負荷
と紙葉類の裁断中にモータ負荷測定工程において検出さ
れたモータ部の負荷との差を求め、この差によりカッタ
の寿命を判定するカッタ寿命判定工程と、を有する裁断
方法である。

【００２６】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図２２と同一部分には同一符号
を付してその詳しい説明は省略する。本発明の裁断方法
は、回転するカッタに供給された紙葉類を所定の大きさ
の裁断片に裁断する場合、カッタを回転させるモータ部
の負荷を検出するモータ負荷測定工程と、モータ部の空
転時の負荷と紙葉類の裁断中にモータ負荷測定工程にお
いて検出されたモータ部の負荷との差を求め、この差に
よりカッタの寿命を判定するカッタ寿命判定工程から成
っている。

【００２７】図１はかかる方法の裁断装置の構成図であ
る。制御装置８に電力を供給する電源ライン２０には、
例えば電力測定器のようなカッタユニット２の各カッタ
３ａ、３ｂを回転させるモータ部７の負荷を検出するモ
ータ負荷測定器２１が接続されている。

【００２８】このモータ負荷測定器２１は、モータ部７
の負荷を検出し、そのモータ負荷に応じた電圧信号を出
力する機能を有している。演算装置２２は、モータ負荷
測定器２１により検出されたモータ負荷に応じた電圧信
号を入力し、図２に示すようにモータ部７の空転時の負
荷Ｗ₁ と紙葉類１０の裁断中におけるモータ部７のモー
タ負荷Ｗ₂ との差δ δ＝Ｗ₂ −Ｗ₁ …（１）
を求め、この差δが限界値δ_ｏ 以上に達したときにカ
ッタ３ａ、３ｂの寿命を判定するカッタ寿命判定手段と
しての機能を有している。

【００２９】具体的に演算装置２２は、図３に示すよう
にＣＰＵ等から構成される主制御部２３に対して入力部
２４、ディスプレイ２５、測定データメモリ２６、判定
時間メモリ２７及び限界値メモリ２８が接続され、かつ
主制御部２３から発せられる指令により負荷差演算部２
９、寿命判定部３０及び限界値切替部３１が作動する構
成となっている。

【００３０】入力部２４には、モータ負荷測定器２１が
接続され、このモータ負荷測定器２１から出力される電
圧信号をディジタル化して取り込む機能を有している。
測定データメモリ２６には、モータ負荷測定器２１から
のディジタル電圧信号、すなわち紙葉類１０の裁断中に
おけるモータ部７のモータ負荷Ｗ₂ が記憶されるものと
なっている。

【００３１】判定時間メモリ２７には、モータ部７の空
転時の負荷Ｗ₁ と紙葉類１０の裁断中におけるモータ部
７のモータ負荷Ｗ₂ との差δが限界値δ_o 以上に達した
否かを判定する期間ｔが予め記憶されている。

【００３２】すなわち、モータ負荷を測定すると、図４
(a) に示すようにノイズ等により瞬間的にモータ負荷が
増大してモータ負荷限界値ｗを越えてしまい、このとき
にカッタ３ａ、３ｂの寿命として誤判定するすることが
あるが、これを防止するために、同図(b) に示すように
判定期間ｔを設けている。

【００３３】限界値メモリ２８には、モータ部７の空転
時の負荷Ｗ₁ と紙葉類１０の裁断中におけるモータ部７
のモータ負荷Ｗ₂ との差δからカッタ３ａ、３ｂの寿命
を判定するための限界値δ_o が記憶されている。

【００３４】ここで、図５はカッタ３ａ、３ｂの刃先摩
耗と各モータ負荷の差δとの関係の測定例を示してい
る。例えば、カッタ３ａ、３ｂの刃先Ｒが０．１で紙葉
類１０に対する裁断能力が低下することを予め把握すれ
ば、各モータ負荷の差δ（＝δ_o ）がＲ０．０５に相当
する値（４６７Ｗ）になった段階で、カッタユニット２
が寿命に達したと判定するものとなる。

【００３５】又、限界値メモリ２８には、図６に示すよ
うに紙葉類１０の種類、例えば裁断紙Ａ、裁断紙Ｂ、裁
断紙Ｃに応じた裁断の各限界値δ_o （δ₁ 、δ₂ 、δ
₃ ）が記憶されている。

【００３６】一方、負荷差演算部２９は、測定データメ
モリ２６に記憶されている裁断中に測定されたモータ負
荷Ｗ₂ を読み出し、モータ部７の空転時の負荷Ｗ₁ と裁
断中のモータ負荷Ｗ₂ との差δを上記式(1) に従って演
算し求める機能を有している。

【００３７】寿命判定部３０は、判定期間ｔに亘って、
負荷差演算部２９により求められるモータ部７の空転時
の負荷Ｗ₁ とモータ負荷測定器２１により検出されたモ
ータ負荷Ｗ₂ との差δが紙葉類１０の種類に応じた限界
値δ_o 以上に達したか否かを判断し、この差δが限界値
δ_o 以上に達しているときに各カッタ３ａ、３ｂの寿命
を判定する機能を有している。

【００３８】限界値切替部３１は、各種の紙葉類１０を
裁断する場合、その紙葉類１０の種類に応じた限界値δ
_o を限界値メモリ１８から読み出して切り替える機能を
有している。

【００３９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて図７に示すカッタユニット交換の判定フローチャー
トに従って説明する。各ローラ９ａ、９ｂの間から紙葉
類１０がカッタユニット２に供給されると、この紙葉類
１０はカッタユニット２内に組み込まれた各軸体５、６
の各カッタ３ａ、３ｂの噛み合いによって所定の大きさ
の裁断片１８に裁断される。

【００４０】これら裁断片１８は、吸引装置１７のエア
の吸い込みによって、管路１３を通って裁断片回収部１
４に回収される。このように紙葉類１０を裁断処理して
いるとき、モータ負荷測定器２１は、電源ライン２０か
ら制御装置８を通してモータ部７の負荷を検出し、その
モータ負荷に応じた電圧信号を出力する。

【００４１】演算装置２２は、ステップ＃１において、
モータ負荷測定器２１により検出されるモータ負荷に応
じた電圧信号を入力部２４を通して逐次ディジタル化し
て取り込み、そのモータ負荷Ｗ₂ を時間とともに測定デ
ータメモリ２６に記憶する。

【００４２】次に、負荷差演算部２９は、ステップ＃２
において、測定データメモリ２６に逐次記憶される裁断
中に測定されたモータ負荷Ｗ₂ を読み出し、モータ部７
の空転時の負荷Ｗ₁ と裁断中のモータ負荷Ｗ₂ との差δ
を上記式(1) に従って演算し求める。

【００４３】このように負荷差演算部２９は、ステップ
＃３において、紙葉類１０を裁断処理中に逐次モータ部
７の空転時の負荷Ｗ₁ と裁断中のモータ負荷Ｗ₂ との差
δを求め、これら差δを測定データメモリ２６に記憶す
る。図２は紙葉類１０の裁断処理中におけるモータ部７
の空転時の負荷Ｗ₁ と裁断中のモータ負荷Ｗ₂ との差δ
の変化の一例を示している。

【００４４】次に、寿命判定部３０は、ステップ＃４に
おいて、図４(b) に示すように判定期間ｔに亘って、負
荷差演算部２９により求められたモータ部７の空転時の
負荷Ｗ₁ とモータ負荷測定器２１により検出されたモー
タ負荷Ｗ₂ との差δが紙葉類１０の種類に応じた限界値
δ_o 以上に達したか否かを判断し、この差δが限界値δ
_o 以上に達しているときに各カッタ３ａ、３ｂの寿命と
判定する。

【００４５】例えば、上記の通りモータ負荷の差δがＲ
０．０５に相当する値（＝δ_o ）（４６７Ｗ）になった
段階で、カッタユニット２が寿命に達したと判定する。
これにより、カッタユニット２の交換が行われる。

【００４６】このカッタユニット２の寿命の判定のと
き、限界値切替部３１は、裁断中の紙葉類１０の種類に
応じた限界値δ_o を限界値メモリ１８から読み出して切
り替えている。

【００４７】このように上記第１の実施の形態において
は、カッタ３ａ、３ｂを回転させるモータ部７の負荷を
検出し、モータ部７の空転時の負荷Ｗ₁ と紙葉類１０の
裁断中にモータ部７の負荷Ｗ₂ との差δを求め、この差
δが限界値δ_o 以上に達したときにカッタの寿命と判定
するので、カッタ３ａ、３ｂの刃先の摩耗による裁断性
能の劣化、すなわちカッタ３ａ、３ｂの寿命をインプロ
セスで検出できて、これらカッタ３ａ、３ｂの寿命によ
るカッタユニット２の交換時期を正確に知ることがで
き、カッタユニット２の交換作業を効率よくできる。

【００４８】又、各種の紙葉類１０に対して適切な限界
値δを設定でき、各種紙葉類１０を裁断したときのカッ
タユニット２の交換時期を正確に判定できる。さらに、
判定期間ｔに亘って、モータ部７の空転時の負荷Ｗ₁ と
裁断処理中のモータ負荷Ｗ₂ との差δが限界値δ_o 以上
に達したか否かを判断するので、ノイズ等により瞬間的
にモータ負荷が増大しても誤判定することなく、正確に
カッタユニット２の交換時期を判定できる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００４９】この第２の実施の形態は、上記第１の実施
の形態の演算装置２２の持つ機能を変更したものであ
る。すなわち、モータ負荷測定器２１により検出された
モータ部７の負荷Ｗ₂ を示す電圧信号は、図２の一部拡
大図Ｇに示すように変動の振幅（交流成分）ξ（ξ₁ 、
ξ₂ ）を持っている。このうち振幅ξ₁ はカッタ３ａ、
３ｂの刃先の摩耗のないときであり、ξ₂ はカッタ３
ａ、３ｂの刃先の摩耗が大きくなったときである。

【００５０】従って、演算装置２２は、モータ負荷測定
器２１により検出されたモータ部７の負荷Ｗ₂ の変動振
幅ξが例えば振幅ξ₂ 以上に達したときにカッタ３ａ、
３ｂの寿命と判定する機能を有している。

【００５１】このような構成であれば、紙葉類１０の裁
断処理中、演算装置２２は、モータ負荷測定器２１によ
り検出されたモータ部７の負荷Ｗ₂ の変動振幅ξが振幅
ξ₂以上に達したときにカッタ３ａ、３ｂの寿命と判定
するので、上記第１の実施の形態と同様に、カッタ３
ａ、３ｂの刃先の摩耗による裁断性能の劣化、すなわち
カッタ３ａ、３ｂの寿命をインプロセスで検出できて、
これらカッタ３ａ、３ｂの寿命によるカッタユニット２
の交換時期を正確に知ることができ、カッタユニット２
の交換作業を効率よくできる。 (3) 次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００５２】図８は裁断装置の構成図である。信号発生
器４０は、カッタ３ａ、３ｂ又はこのカッタ３ａ、３ｂ
の周辺部に能動的にパルス状の信号を与える機能を有す
るものであり、信号検出器４１は、この信号発生器４０
によりカッタ３ａ、３ｂ又はこのカッタ周辺部にパルス
状の信号を与えたときの応答信号を検出する機能を有し
ている。

【００５３】図９はカッタユニット２に対する信号発生
器４０及び信号検出器４１の関係を示す図であり、信号
発生器４０は、例えばカッタ３ａ、３ｂとの間のスペー
サ４ａ、４ｂにパルス状の信号を与え、かつ信号検出器
４１は、同様にカッタ３ａ、３ｂとの間のスペーサ４
ａ、４ｂからパルス状の信号を与えたときの応答信号を
検出するものとなっている。

【００５４】具体的には、図１０に示すように信号発生
器４０を構成する信号発生素子として例えば圧電素子４
０ａが軸体５のカッタ３ａ、３ａとの間のスペーサ４ａ
に設けられ、かつ信号検出器４１を構成する信号検出素
子として例えば歪みゲージ４１ａが軸体６のカッタ３
ｂ、３ｂとの間のスペーサ４ｂに設けられている。

【００５５】ここで、信号発生器４０を構成する圧電素
子４０ａから発生するパルス状の信号の方向は、軸方向
（イ）としている。これは、カッタ３ａ，３ｂの回転方
向の場合、摩耗量の増大に伴い摩擦加振が発生し、振動
エネルギが増大するため、減衰係数ζの変化が一意的に
ならず、正確に検出できない可能性があるからである。

【００５６】カッタ寿命判定器４２は、信号検出器４１
により検出された応答信号の波形からカッタ３ａ、３ｂ
の寿命を判定する機能を有している。このカッタ寿命判
定器４２は、信号検出器４１により検出された応答信号
の波形から減衰係数ζを求め、この減衰係数ζの大きさ
基づいてカッタ３ａ、３ｂの寿命を判定する機能を有し
ている。

【００５７】すなわち、カッタ３ａ、３ｂの刃先が摩耗
すると、カッタ３ａ、３ｂの刃部のＲが大きくなること
により、裁断時に紙葉類１０とカッタ３ａ、３ｂの刃部
との接触する領域が図１１(a) に示す状態から同図(b)
に示すように増加し、外部に伝達される振動エネルギが
増大し、結果として外部に対してなされる仕事が増大す
る。

【００５８】これにより、信号発生器４０からパルス状
の信号を与えて微小振動を与えたときの減衰係数ζは増
大するものとなる。従って、カッタ寿命判定器４２は、
振動が減衰していくときの減衰係数ζの大きさの変化を
モニタし、図１２に示すように予め定められた限界刃先
Ｒに大きさに対応するカッタユニット２の交換の減衰係
数ζ（例えばζ₂ ）が設定されている。

【００５９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ローラ９ａ、９ｂの間から紙葉類１０
がカッタユニット２に供給されると、この紙葉類１０は
カッタユニット２内の各カッタ３ａ、３ｂの噛み合いに
よって所定の大きさの裁断片１８に裁断される。そし
て、これら裁断片１８は、吸引装置１７のエアの吸い込
みによって、管路１３を通って裁断片回収部１４に回収
される。

【００６０】このように紙葉類１０を裁断処理している
とき、信号発生器４０は、例えばカッタ３ａ、３ｂとの
間のスペーサ４ａ、４ｂに設けた圧電素子４０ａから図
１３(a) に示すようなパルス状の信号、すなわちインパ
ルス信号を図１０に示す各軸体５、６の軸方向（イ）に
与える。

【００６１】このインパルス信号が各カッタ３ａ、３ｂ
を備えた各軸体５、６に与えられると、その振動が伝播
し、軸体６のカッタ３ｂ、３ｂとの間のスペーサ４ｂに
設けられた歪みゲージ４１ａによってその応答信号が検
出される。

【００６２】カッタ寿命判定器４２は、歪みゲージ４１
ａにより検出された応答信号を入力し、この応答信号の
波形からカッタ３ａ、３ｂの寿命を判定する。ここで、
図１１(a) に示すようにカッタ３ａ、３ｂの刃先の摩耗
が少なく、カッタ３ａ、３ｂの刃部のＲが小さければ、
図１３(b) に示すように歪みゲージ４１ａによって検出
される応答信号の振動係数ζ₁ のように小さいものであ
る。

【００６３】これに対し紙葉類１０の裁断が行われてカ
ッタ３ａ、３ｂの刃先が摩耗すると、図１１(b) に示す
ようにカッタ３ａ、３ｂの刃部のＲが大きくなり、裁断
時に紙葉類１０とカッタ３ａ、３ｂの刃部との接触する
領域が増加し、外部に伝達される振動エネルギが増大
し、結果として外部に対してなされる仕事が増大する。
これにより、微小振動を与えたときの減衰係数は、図１
３(c) に示すζ₂ のように増大する。

【００６４】従って、カッタ寿命判定器４２は、振動が
減衰していくときの減衰係数ζの大きさの変化をモニタ
し、この減衰係数ζが図１２に示すように予め定められ
た限界刃先Ｒに大きさに対応するカッタユニット２の交
換の減衰係数ζ₂ に達すると、カッタ３ａ、３ｂが寿命
になったと判定する。これにより、カッタユニット２の
交換が行われる。

【００６５】このように上記第３の実施の形態において
は、カッタ３ａ、３ｂの間のスペーサ４ａにパルス状の
信号を与えて、その応答信号を検出し、この応答信号の
波形から減衰係数ζを求め、この減衰係数ζの大きさ基
づいてカッタ３ａ、３ｂの寿命を判定するので、上記第
１の実施の形態と同様に、カッタ３ａ、３ｂの刃先の摩
耗による裁断性能の劣化、すなわちカッタ３ａ、３ｂの
寿命をインプロセスで検出できて、これらカッタ３ａ、
３ｂの寿命によるカッタユニット２の交換時期を正確に
知ることができ、カッタユニット２の交換作業を効率よ
くできる。 (4) 次に本発明の第４の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００６６】図１４は裁断装置の構成図である。カッタ
３ａ、３ｂの周辺部、例えばカッタユニット２には、カ
ッタ３ａ、３ｂ又はこれらカッタ３ａ、３ｂの周辺部に
おける振動を検出する振動検出手段としての加速度検出
器５０が設けられている。

【００６７】この加速度検出器５０の設置位置は、振動
源となる各軸体５、６とカッタ３ａ、３ｂの近くであれ
ば特に限定しない。又、この加速度検出器５０の振動の
検出方向は、特に限定はしないが、回転軸方向（Ｘ方
向）よりも回転軸に垂直な方向（Ｙ、Ｚ方向）が望まし
い。

【００６８】この加速度検出器５０の出力端子には、検
出器アンプ５１を介してカッタ寿命判定手段としての解
析装置５２が接続されている。この解析装置５２は、加
速度検出器５０より検出された振動を周波数分析し、こ
のうちカッタ３ａ、３ｂに対して特有の周波数のシフト
量Δｆ又はパワースペクトルΔＰの大きさの変化のいず
れか一方又は両方に基づいてカッタ３ａ、３ｂの寿命を
判定する機能、すなわち周波数のシフト量Δｆ又はパワ
ースペクトルΔＰの大きさの変化のいずれか一方又は両
方が予め定められた限界刃先Ｒの大きさに相当する周波
数のシフト量Δｆ_o 又はパワースペクトルΔＰ_o に達し
たときにカッタ３ａ、３ｂの寿命と判定する機能を有し
ている。

【００６９】ここで、周波数のシフト量Δｆは、カッタ
３ａ、３ｂの歯数（刃数）と回転数との積及びその整数
倍、いわゆる噛み合い周波数で表される。次に上記の如
く構成された装置の作用について説明する。

【００７０】各ローラ９ａ、９ｂの間から紙葉類１０が
カッタユニット２に供給されると、この紙葉類１０はカ
ッタユニット２内の各カッタ３ａ、３ｂの噛み合いによ
って所定の大きさの裁断片１８に裁断される。そして、
これら裁断片１８は、吸引装置１７のエアの吸い込みに
よって、管路１３を通って裁断片回収部１４に回収され
る。

【００７１】このように紙葉類１０を裁断処理している
とき、加速度検出器５０は、カッタユニット２からカッ
タ３ａ、３ｂの周辺部における振動を検出し、その振動
検出信号を出力する。この振動検出信号は、検出器アン
プ５１を通して解析装置５２に入力される。

【００７２】この解析装置５２は、加速度検出器５０よ
り検出された振動を周波数分析し、図１５に示すように
カッタ３ａ、３ｂに対して特有の周波数のシフト量Δｆ
又はパワースペクトルΔＰの大きさの変化のいずれか一
方又は両方が予め定められた限界刃先Ｒの大きさに相当
する周波数のシフト量Δｆ_o 又はパワースペクトルΔＰ
_o に達したか否かを判断する。

【００７３】ここで、振動の周波数分析において、モー
タ部７を空運転した場合のカッタユニット２の振動周波
数と振動振幅を図１６(a)(b)に示す。又、紙葉類１０を
裁断している場合のカッタユニット２の振動周波数と振
動振幅を図１７(a)(b)に示す。

【００７４】通常は、噛み合い周波数ｆ₁ 、ｆ₂ におい
てピーク値を示す。これに対して紙葉類１０の裁断が行
われてカッタ３ａ、３ｂの刃先が摩耗すると、紙葉類１
０を裁断したときの負荷の増大に伴いカッタ３ａ、３ｂ
を備えた各軸体５、６の回転数が減少する。又、パワー
スペクトルは、摩擦加振により増大する。

【００７５】従って、解析装置５２は、加速度検出器５
０より検出された振動を周波数分析し、周波数のシフト
量Δｆ又はパワースペクトルΔＰの大きさの変化のいず
れか一方又は両方が予め定められた限界刃先Ｒの大きさ
に相当する周波数のシフト量Δｆ_o 又はパワースペクト
ルΔＰ_o に達したときにカッタ３ａ、３ｂの寿命と判定
する。これにより、カッタユニット２の交換が行われ
る。

【００７６】このように上記第４の実施の形態において
は、カッタ３ａ、３ｂの周辺部における振動を検出する
加速度検出器５０により検出し、この加速度検出器５０
より検出された振動を解析装置５２により周波数分析
し、このうちカッタ３ａ、３ｂに対して特有の周波数の
シフト量Δｆ又はパワースペクトルΔＰの大きさの変化
のいずれか一方又は両方が予め定められた限界刃先Ｒの
大きさに相当する周波数のシフト量Δｆ_o 又はパワース
ペクトルΔＰ_o に達したときにカッタ３ａ、３ｂの寿命
と判定するので、上記第１の実施の形態と同様に、カッ
タ３ａ、３ｂの刃先の摩耗による裁断性能の劣化、すな
わちカッタ３ａ、３ｂの寿命をインプロセスで検出でき
て、これらカッタ３ａ、３ｂの寿命によるカッタユニッ
ト２の交換時期を正確に知ることができ、カッタユニッ
ト２の交換作業を効率よくできる。 (5) 次に本発明の第５の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００７７】図１８は裁断装置の構成図である。カッタ
３ａ、３ｂの周辺部、例えばカッタユニット２には、カ
ッタ３ａ、３ｂに発生する音響、すなわち物体同志の衝
突や摩擦の検出が可能な音響測定手段としてのアコース
ティック・エミッションセンサ（以下、ＡＥセンサと称
する）６０が設けられている。

【００７８】このＡＥセンサ６０は、具体的に図１９に
示すように、２本のＡＥセンサ６０すなわち第１のＡＥ
センサ６０ａと第２のＡＥセンサ６０ｂとをカッタ３ａ
又は３ｂを備えた軸体５又は６を挟んで、これら軸体５
又は６の軸方向に対向配置したものとなっている。

【００７９】なお、これらＡＥセンサ６０ａ、６０ｂの
設置位置は、振動源となる各軸体５、６とカッタ３ａ、
３ｂの近くであれば特に限定しない。これらＡＥセンサ
６０ａ、６０ｂの出力端子には、センサアンプ６１を介
してカッタ寿命判定手段としての解析装置６２が接続さ
れている。

【００８０】この解析装置６２は、第１及び第２のＡＥ
センサ６０ａ、６０ｂからそれぞれ出力される各測定信
号（ＡＥ信号）を入力し、これらＡＥ信号を周波数分析
してそのパワースペクトルの大きさからカッタ３ａ、３
ｂの寿命を判定する機能、すなわちパワースペクトルの
大きさが予め定められた限界刃先Ｒの大きさに相当する
パワースペクトルに達したときにカッタ３ａ、３ｂの寿
命と判定する機能を有している。

【００８１】又、解析装置６２は、第１及び第２のＡＥ
センサ６０ａ、６０ｂから出力される各ＡＥ信号の到達
時間差に基づいてカッタ３ａ、３ｂにおいて裁断性能の
劣化している位置を判定する機能を有している。

【００８２】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ローラ９ａ、９ｂの間から紙葉類１０
がカッタユニット２に供給されると、この紙葉類１０は
カッタユニット２内の各カッタ３ａ、３ｂの噛み合いに
よって所定の大きさの裁断片１８に裁断される。そし
て、これら裁断片１８は、吸引装置１７のエアの吸い込
みによって、管路１３を通って裁断片回収部１４に回収
される。

【００８３】このように紙葉類１０を裁断処理している
とき、第１及び第２のＡＥセンサ６０ａ、６０ｂは、カ
ッタユニット２内における各カッタ３ａ、３ｂの噛み合
い、摩擦、かつ紙葉類１０を裁断するときに発生する音
響を検出し、その各ＡＥ信号を出力する。

【００８４】これら第１及び第２のＡＥセンサ６０ａ、
６０ｂから出力された各ＡＥ信号は、センサアンプ６１
を通して解析装置６２に入力される。この解析装置６２
は、第１及び第２のＡＥセンサ６０ａ、６０ｂから出力
される各ＡＥ信号を入力し、これらＡＥ信号を周波数分
析してそのパワースペクトルの大きさからカッタ３ａ、
３ｂの寿命を判定する。

【００８５】すなわち、新品のカッタ３ａ、３ｂに交換
した当初に、第１及び第２のＡＥセンサ６０ａ、６０ｂ
から出力された各ＡＥ信号を周波数分析すると、図２０
に示すようにＡＥ信号のパワースペクトルは小さいもの
である。

【００８６】なお、このＡＥ信号のパワースペクトルの
ヒークの現れる周波数ｆ_p は、カッタ３ａ、３ｂの刃数
と回転数との積の噛み合い周波数である。これに対して
紙葉類１０の裁断が行われてカッタ３ａ、３ｂの刃先が
摩耗すると、紙葉類１０を裁断したときの負荷の増大に
伴い、図２０に示すようにＡＥ信号のパワースペクトル
は増大する。

【００８７】このようにパワースペクトルが現れるの
は、カッタ３ａ、３ｂの劣化によりＡＥ信号の発生頻度
が高くなるためそのピークが現れる。従って、解析装置
６２は、第１及び第２のＡＥセンサ６０ａ、６０ｂから
出力された各ＡＥ信号を周波数分析し、そのときのパワ
ースペクトルの大きさが予め定められた限界刃先Ｒの大
きさに相当するパワースペクトルに達したときにカッタ
３ａ、３ｂの寿命と判定する。これにより、カッタユニ
ット２の交換作業が行われる。

【００８８】これと共に解析装置６２は、第１及び第２
のＡＥセンサ６０ａ、６０ｂから出力される各ＡＥ信号
の到達時間差を求め、この到達時間差から図２１に示す
ようにパワースペクトルの現れているところに対する第
１のＡＥセンサ６０ａと第２のＡＥセンサ６０ｂとの各
距離ｌ₁ 、ｌ₂ を求め、カッタ３ａ、３ｂにおいて裁断
性能の劣化している位置を判定する。

【００８９】このように上記第５の実施の形態において
は、第１及び第２のＡＥセンサ６０ａ、６０ｂによりカ
ッタユニット２内における各カッタ３ａ、３ｂの噛み合
い、摩擦、かつ紙葉類１０を裁断するときに発生する音
響を検出し、解析装置６２によりこれらＡＥセンサ６０
ａ、６０ｂから出力された各ＡＥ信号を周波数分析し、
そのときのパワースペクトルの大きさが予め定められた
限界刃先Ｒの大きさに相当するパワースペクトルに達し
たときにカッタ３ａ、３ｂの寿命と判定するので、上記
第１の実施の形態と同様に、カッタ３ａ、３ｂの刃先の
摩耗による裁断性能の劣化、すなわちカッタ３ａ、３ｂ
の寿命をインプロセスで検出できて、これらカッタ３
ａ、３ｂの寿命によるカッタユニット２の交換時期を正
確に知ることができ、カッタユニット２の交換作業を効
率よくできる。

【００９０】又、第１及び第２のＡＥセンサ６０ａ、６
０ｂから出力される各ＡＥ信号の到達時間差から裁断性
能の劣化しているカッタ３ａ、３ｂの位置が判定でき
る。なお、本発明は、上記第１〜第５の実施の形態に限
定されるものでなく次の通り変形してもよい。

【００９１】例えば、上記各種センサ、すなわちモータ
負荷測定器２１、圧電素子４０ａ、加速度検出器５０、
第１のＡＥセンサ６０ａ、第２のＡＥセンサ６０ｂを直
接カッタ３ａ、３ｂを備えた各軸体５、６に設置しても
よく、この場合には、これら軸体５、６の回転に伴う配
線処理を施す必要があり、これにはスリップリングやテ
レメータシステム（無線方式）などを用いればよい。

【００９２】又、圧電素子４０ａや加速度検出器５０、
第１のＡＥセンサ６０ａ、第２のＡＥセンサ６０ｂを用
いて、振動やＡＥ信号を検出する場合には、例えばアル
ミニウムやステンレスなどの振動が伝播しやすい材料に
適用するのが望ましく、鋳物には適さない。

【００９３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
１０によれば、カッタ刃先の摩耗による裁断性能の劣化
を検出してカッタユニットの交換時期を正確に知ること
ができる裁断装置を提供できる。

【００９４】又、本発明の請求項２によれば、ノイズ等
により瞬間的にモータ負荷が増大しても誤判定すること
なく正確にカッタユニットの交換時期を判定できる裁断
装置を提供できる。

【００９５】又、本発明の請求項３によれば、各種紙葉
類を裁断したときのカッタユニットの交換時期を正確に
判定できる裁断装置を提供できる。又、本発明の請求項
１０によれば、第１及び第２のＡＥセンサから出力され
る各ＡＥ信号の到達時間差から裁断性能の劣化している
カッタの位置が判定できる裁断装置を提供できる。

【００９６】又、本発明の請求項１１によれば、カッタ
刃先の摩耗による裁断性能の劣化を検出してカッタユニ
ットの交換時期を正確に知ることができる裁断方法を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる裁断装置の第１の実施の形態を
示す構成図。

【図２】同装置におけるモータ負荷測定器により検出さ
れたモータ部の空転時の負荷と裁断中のモータ負荷を示
す図。

【図３】同装置における演算装置の具体的な構成図。

【図４】ノイズによる誤判定を防止するための判定期間
を示す図。

【図５】刃先に対するモータ負荷の差の関係を示す図。

【図６】各種の紙葉類に応じた寿命判定の限界値を示す
図。

【図７】カッタユニット交換の判定フローチャート。

【図８】本発明に係わる裁断装置の第３の実施の形態を
示す構成図。

【図９】カッタユニットに対する信号発生器及び信号検
出器の関係を示す図。

【図１０】信号発生器及び信号検出器の具体的な構成
図。

【図１１】カッタ刃先の摩耗を示す図。

【図１２】カッタ寿命判定のときの減衰係数に対応する
限界刃先を示す図。

【図１３】裁断処理を行ったときの減衰係数の変化を示
す図。

【図１４】本発明に係わる裁断装置の第４の実施の形態
を示す構成図。

【図１５】周波数分析したときの周波数のシフト量及び
パワースペクトルを示す図。

【図１６】モータ空回転した場合の周波数のシフト量及
びパワースペクトルを示す図。

【図１７】紙葉類を裁断した場合の周波数のシフト量及
びパワースペクトルを示す図。

【図１８】本発明に係わる裁断装置の第５の実施の形態
を示す構成図。

【図１９】ＡＥセンサの具体的な配置図。

【図２０】ＡＥ信号の周波数分析結果によるパワースペ
クトルを示す図。

【図２１】劣化したカッタの位置を検出する作用を示す
図。

【図２２】従来の裁断装置いわゆるシュレッダ装置の構
成図。

【図２３】カッタユニットの構成図。

【図２４】カッタユニットの駆動制御系の構成図。

【符号の説明】

２…カッタユニット、 ３ａ，３ｂ…カッタ、 ５，６…軸体、 ７…モータ部、 １０…紙葉類、 １２…エア供給部、 １４…裁断片回収部、 １７…吸引装置、 １８…裁断片、 ２１…モータ負荷測定器、 ２２…演算装置、 ２９…負荷差演算部、 ３０…寿命判定部、 ３１…限界値切替部、 ４０…信号発生器、 ４１…信号検出器、 ４０ａ…圧電素子、 ４１ａ…歪みゲージ、 ４２…カッタ寿命判定器、 ５０…加速度検出器、 ５２…解析装置、 ６０…ＡＥセンサ、 ６０ａ…第１のＡＥセンサ、 ６０ｂ…第２のＡＥセンサ、 ６２…解析装置。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するカッタに供給された紙葉類を所
   定の大きさの裁断片に裁断する裁断装置において、 前記カッタを回転させるモータ部の負荷を検出するモー
   タ負荷測定手段と、 前記モータ部の空転時の負荷と前記紙葉類の裁断中に前
   記モータ負荷測定手段により検出された前記モータ部の
   負荷との差を求め、この差により前記カッタの寿命を判
   定するカッタ寿命判定手段と、を具備したことを特徴と
   する裁断装置。
2. 【請求項２】 前記カッタ寿命判定手段は、所定の期間
   に亘って前記モータ部の空転時の負荷と前記モータ負荷
   測定手段により検出された前記モータ部の負荷との差が
   限界値以上に達したときに前記カッタの寿命を判定する
   機能を有することを特徴とする請求項１記載の裁断装
   置。
3. 【請求項３】 前記カッタ寿命判定手段は、前記紙葉類
   の種類に応じて前記モータ部の空転時の負荷と前記紙葉
   類の裁断中の前記モータ部の負荷との差の限界値を切り
   替える機能を有することを特徴とする請求項１記載の裁
   断装置。
4. 【請求項４】 回転するカッタに供給された紙葉類を所
   定の大きさの裁断片に裁断する裁断装置において、 前記カッタを回転させるモータ部の負荷変動の振幅を検
   出するモータ負荷測定手段と、 このモータ負荷測定手段により検出された前記モータ部
   の負荷変動の振幅が所定値以上に達したときに前記カッ
   タの寿命を判定するカッタ寿命判定手段と、を具備した
   ことを特徴とする裁断装置。
5. 【請求項５】 回転するカッタに供給された紙葉類を所
   定の大きさの裁断片に裁断する裁断装置において、 前記カッタ又はこのカッタ周辺部にパルス状の信号を与
   える信号発生手段と、 この信号発生手段により前記カッタ又はこのカッタ周辺
   部にパルス状の信号を与えたときの応答信号を検出する
   信号検出手段と、 この信号検出手段により検出された応答信号の波形から
   前記カッタの寿命を判定するカッタ寿命判定手段と、を
   具備したことを特徴とする裁断装置。
6. 【請求項６】 前記カッタ寿命判定手段は、前記信号検
   出手段により検出された応答信号の波形から減衰係数を
   求め、この減衰係数の大きさ基づいて前記カッタの寿命
   を判定する機能を有することを特徴とする請求項５記載
   の裁断装置。
7. 【請求項７】 回転するカッタに供給された紙葉類を所
   定の大きさの裁断片に裁断する裁断装置において、 前記カッタ又はこのカッタ周辺部における振動を検出す
   る振動検出手段と、 この振動検出手段より検出された振動を周波数分析し、
   このうち前記カッタに対して特有の周波数のシフト量又
   はパワースペクトルの大きさの変化のいずれか一方又は
   両方に基づいて前記カッタの寿命を判定するカッタ寿命
   判定手段と、を具備したことを特徴とする裁断装置。
8. 【請求項８】 前記カッタ寿命判定手段は、前記カッタ
   の歯数と回転数との積で表される周波数に基づくシフト
   量又はパワースペクトルの大きさの変化を用いることを
   特徴とする請求項７記載の裁断装置。
9. 【請求項９】 回転するカッタに供給された紙葉類を所
   定の大きさの裁断片に裁断する裁断装置において、 前記カッタに発生する音響を測定する音響測定手段と、 この音響測定手段により測定された音響を周波数分析
   し、そのパワースペクトルの大きさから前記カッタの寿
   命を判定するカッタ寿命判定手段と、を具備したことを
   特徴とする裁断装置。
10. 【請求項１０】 前記音響測定手段を前記カッタ列を挟
    んで対向配置し、かつ前記カッタ寿命判定手段は、これ
    ら音響測定手段から出力される各測定信号の到達時間差
    に基づいて前記カッタにおいて裁断性能の劣化している
    位置を判定する機能を有することを特徴とする請求項９
    記載の裁断装置。
11. 【請求項１１】 回転するカッタに供給された紙葉類を
    所定の大きさの裁断片に裁断する裁断方法において、 前記カッタを回転させるモータ部の負荷を検出するモー
    タ負荷測定工程と、 前記モータ部の空転時の負荷と前記紙葉類の裁断中に前
    記モータ負荷測定工程において検出された前記モータ部
    の負荷との差を求め、この差により前記カッタの寿命を
    判定するカッタ寿命判定工程と、を有することを特徴と
    する裁断方法。