(57)【要約】【課題】本発明は、枚葉紙給紙装置の枚葉紙パイル上に圧力をかけて一枚の枚葉紙を固定するためのフィーラ装置、及び、枚葉紙を、枚葉紙給紙装置の枚葉紙パイルから枚葉紙加工機械へ供給するための監視装置に関する。【解決手段】本発明においては、分離・供給装置に対するパイル高さが測定される。パイル上部の位置をより精確に測定して作用を及ぼすために、該フィーラ装置は一つのアクティブスプリングから構成されている。このアクティブスプリングは、バネ材料及び一つ又は複数の圧電アクチュエータを結合して構成されている。このフィーラ装置により、枚葉紙パイルに向かって又は枚葉紙パイルから離れる方向に押し付け手段を移動させることができる。さらに、該フィーラ装置によりパイル高さを測定することができる。【選択図】図１
2007277007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枚葉紙給紙装置の枚葉紙パイル上に圧力をかけて一枚の枚葉紙を固定するためのフィーラ装置であって、枚葉紙は、枚葉紙パイルの上面から分離・搬送装置により一枚ずつ送り出され、該フィーラ装置は押し付けローラ又は押え付け板を備える押し付け手段を備えており、
前記押し付け手段は、バネ材料及び一つ又は複数の圧電アクチュエータを結合して構成された一つ又は複数のアクティブスプリング、又は、それ自体が一つのアクティブスプリングから構成されている押し付け手段により、搬送手段の方向又はこの搬送手段から離れる方向に、アクティブスプリングの構成部品である圧電アクチュエータにより、位置を移動させることができることを特徴とするフィーラ装置。
【請求項２】
枚葉紙給紙装置内の枚葉紙パイルから枚葉紙加工機械、特に枚葉紙印刷機に枚葉紙を送り込むための監視装置であって、枚葉紙は、枚葉紙パイルの上面から分離・搬送装置により一枚ずつ送り出され、枚葉紙パイルの上方には少なくとも一つのフィーラ装置が配置されており、該フィーラ装置は、枚葉紙パイルの上面に向かって、及び、その逆の方向に移動させることができ、このときフィーラ装置は、送り出す枚葉紙の送り出し周期動作に合わせて制御しながら枚葉紙パイルに接触し、その接触の際に分離・搬送装置に対するパイル高さが測定され、
該フィーラ装置が、バネ材料及び一つの又は複数の圧電アクチュエータを結合して構成された一つのアクティブスプリングにより、枚葉紙パイルに向かって、又は枚葉紙パイルから遠ざかる方向に移動するか、又は、該フィーラ装置自体が一つのアクティブスプリングから構成され、該フィーラ装置の偏位からパイル高さを測定できることを特徴とする監視装置。
【請求項３】
前記アクティブスプリングの一つ又は複数の圧電アクチュエータが、柔軟な圧電複合フィルムから構成されており、この圧電複合フィルムはバネ材料に接合されていることを特徴とする、請求項１に記載のフィーラ装置又は請求項２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記アクティブスプリングの圧電アクチュエータにより、追加的且つ加算可能にプリテンションをかけられることを特徴とする、請求項１に記載のフィーラ装置又は請求項２に記載の監視装置。
【請求項５】
前記一つ又は複数の圧電アクチュエータが、板バネ、皿バネ、又はコイルバネとして構成されることを特徴とする、請求項１に記載のフィーラ装置又は請求項２に記載の監視装置。
【請求項６】
バネ板が前記一つ又は複数のアクティブスプリングから構成され、一つのバネ板の厚さは０．１〜３．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は請求項５に記載のフィーラ装置又は請求項２又は請求項５に記載の監視装置。
【請求項７】
前記アクティブスプリングの一つ又は複数の圧電アクチュエータが、同時に又は交互にアクチュエータとして及びセンサとして運転されることを特徴とする、請求項１に記載のフィーラ装置又は請求項２に記載の監視装置。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータのセンサ及びアクチュエータ部分が一つの構成部品内に収容されていることを特徴とする、請求項１又は請求項７に記載のフィーラ装置又は請求項２又は請求項７に記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載された、パイル及びパイル高さ制御のためのフィーラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
枚葉紙印刷機又は追加加工機械において、給紙装置内のパイルのパイル高さは、フィーラ又はセンサによりチェックされる。
【０００３】
非常によく知られ、また広く用いられている接触型センサは、いわゆる押さえ金である。パイルテーブル持ち上げ装置を備える枚葉紙給紙装置において、既知で同種の代表的な枚葉紙給紙装置は、特に特許文献１及び特許文献２より知られている。パイルテーブルを持ち上げる制御は、パイル表面に接する押さえ金を用いて行われる。パイル表面から個々の枚葉紙が持ち上げられて送り出されると、例えば特許文献１においては押さえ金の可動フィーラ先端に存在する可動ピンの位置がずれるため、それにより電気スイッチが操作される。この場合には、この電気スイッチにより、パイル表面が分離手段及びサッカーの作用範囲に到達するように、持ち上げ手段が操作される。
【０００４】
押さえ金制御によるパイル持ち上げ制御の既知の変形例は、押さえ金をパイル表面上に機械的に接触させ、再び持ち上げなくてはならないという欠点を有している。この欠点を解消するためには、高価でコストのかかる構造が必要となる。機械速度がますます上昇するなか、このような機械的な伝動装置にかかる負荷はますます高くなり、また、速度をさらに上げようとする場合の制限要素となる。また、押さえ金はパイル後縁の中央に配置されている。パイル後縁の高さは通常、一つの押さえ金により一箇所でのみ検知されるため、この押さえ金では、波打ったり、横に傾いたパイル後縁はうまく検知することはできない。
【０００５】
また、印刷機又は追加加工機の方向に向けられたパイル前縁を、光学的センサで検知することも非常によく知られている。そのようなパイル前縁検知法として代表的なものは、特許文献３によって既に知られている。特許文献３に開示されているパイル制御解決法においては、一つのセンサがパイル前縁において、シャフト又は送り込みローラに対するパイルの相対的高さを測定する。さらに特許文献３においては、パイル後縁も一つのセンサにより検知されることが開示されている。特許文献４の要約より知られているパイル装置では、垂直方向に上下に配置された２つのセンサの間でパイル縁が検知され、パイル高さはこれら２つのセンサの間の所与の範囲に保たれる。
【０００６】
一つの光学的センサを使ってパイル高さを測定する際の欠点は、送り出される際に枚葉紙がはためいたり、紙のホコリがセンサに付着したりすることである。それにより、制御結果が悪くなる可能性がある。
【０００７】
分離サッカーを備えた枚葉紙給紙装置を確実に運転するためには、パイル検知に加えて枚葉紙押え付け装置が必要である。枚葉紙押え付け装置は、給紙装置の分離サッカーにより一番上の枚葉紙が持ち上げられる際に、この枚葉紙のみが持ち上げられるようにする役割がある。枚葉紙押え付け装置は、常にパイル後縁に接するように構成されている場合がある。枚葉紙押え付け装置は、ブラシ又はバネとして実施することができる。このような押え付け装置は多くの場合、エア吹付け分離装置を組み合わせて構成されている。特許文献５によって丸いブラシ装置が知られており、この装置はパイル後縁を上から及び後ろから同時に押し付ける。
【０００８】
これらの解決法における欠点は、この静的な押え付け装置がパイル表面に常に接触していること、及びそのためにパイルを予め緩めておくことが難しいことである。また、押え付け装置は正確に位置決めする必要があるが、これは、押え付け装置がパイルに深く食い込みすぎると、分離工程を確実に機能させることができないからである。押え付け装置の設定が浅すぎると、特に薄くて静電気を帯びた紙の場合に、２枚又はそれ以上の枚葉紙が分離サッカーにより持ち上げられてしまう危険がある。この危険を回避するためには、手動で位置調整を行い、その位置調整も通常は後から複数回修正せねばならない。このようなことから、もはや静的な押え付け装置は望まれない。それにより準備時間が長くなり、また、エラー時には機械が停止し、機械停止は常に損紙に結びつく。
【０００９】
特許文献６によって、周期動作する押え付け要素が知られている。該押え付け要素は、同文献では複数のローラであり、一つのタペット上に配置されており、このタペットは制御装置を介して圧縮空気により周期的に動作可能な状態で作動する。
【００１０】
このような周期動作する押さえ手段の作動は、空気圧力を作ったり解除したりする必要があるため、最大の周期に制限される。また、追加的でコストの高い構造及び追加的な圧縮空気供給装置も必要となる。
【００１１】
パイル高さの検知を、平らな要素を使って行うことも知られており、この場合、押え付け装置の機能は、パイル検知における既知の機能と組み合わされている。特許文献７にはこのようなパイル高さ検知が記述されており、そのパイル高さ検知においては、パイル高さを測定するために、パイル高さ測定用の平らな要素がパイル上の載置位置に置かれ、この載置位置がセンサにより測定される。
【００１２】
上記の解決法の欠点は、平らな要素を用いて常にパイル高さを検知することにより、設定における既知の問題が発生する可能性があることである。運転が常に確実に行われるとは限らない。また、載置要素の高さを測定するためのセンサとしては、望ましくは光学的センサが用いられるが、このセンサには既知の汚れの問題が生じる可能性がある。
【特許文献１】独国特許発明第１１８１７１７号明細書
【特許文献２】独国特許発明第４９８４１１号明細書
【特許文献３】独国特許発明第１９６２０９３７号明細書
【特許文献４】特開平２−３３０３６号公報
【特許文献５】独国特許発明第１９８５５１５６号明細書
【特許文献６】独国特許発明第３１３６３５０号明細書
【特許文献６】独国特許発明第１００２３８０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、一つのパイル縁のための押え付け装置を提供することであり、この押え付け装置は、パイル縁に静的に載置しておくことができるが、周期動作させることもでき、その場合は周期動作の偏位及び周期を設定できる。同時にこの押え付け装置は、パイル制御用センサとして利用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は、請求項１の特徴により解決できる。有意義な発展形はそれぞれの従属請求項から理解できる。
【００１５】
本発明による押え付け装置は、押え付け装置の周期動作を導く少なくとも一つの圧電アクチュエータと結合されている。押え付け装置は、好適にはこのときいわゆるアクティブスプリングとして実施されるか、又は、押え付け要素はそのようなアクティブスプリングに接続されている。
【００１６】
アクティブスプリングは、バネ材料及び圧電複合フィルムを組み合わせたものである。アクティブスプリングはさまざまな構造形態を示すことができ、板バネ、皿バネ、コイルバネとして実施することができる。圧電複合材料は従来の圧電材料、望ましくはポリマーマトリックスに結合させた圧電繊維である。この圧電繊維及びこの圧電繊維から得られる圧電糸は望ましくは圧電セラミックスから構成されており、この圧電セラミックスは繊維の形で非常によくポリマーマトリクスに結合する。圧電繊維をポリマーマトリクス内に結合させるのは、物理的及び／又は化学的負荷に対して保護するためであり、また、これによりいろいろな用途に柔軟に利用できる。圧電繊維自体はむしろ脆いため、ポリマーマトリクスに結合させることにより、屈曲の際の破損からよく守ることができる。本発明の望ましい実施形態においては、圧電アクチュエータは柔軟なフィルムとして構成されているため、バネ要素のさまざまな輪郭に適応させることができ、また、圧電複合フィルムをバネ材料に全面的に固定することができる。圧電複合フィルムは、性能対体積の比が高く、重量が小さく、また、必要空間が小さい。そのため、この圧電複合材料とバネ要素とを組み合わせてアクティブスプリングを作ることが可能である。スイッチ速度及び制御速度は通常１ｋＨｚを超えているため、押え付け装置は、枚葉紙が持ち上げられるたびにそこから離れ、その後すぐに、分離サッカーにより持ち上げられた枚葉紙とその下にある枚葉紙との間の領域に差し込まれてこの枚葉紙を固定することができる。
【００１７】
アクティブスプリングは、例えば厚さ０．１〜３．０ｍｍのバネ板である一つの複合材料、及び、一つの圧電複合フィルムで構成されている。圧電複合材料により、アクティブスプリングに制御可能で加算可能なプリテンションを付与することができる。バネ板の特性はそのまま保たれ、また、バネ負荷には関係なくバネに追加的なプリテンションをかけることができる。バネの幾何学的形状を選択することにより、力と変位の関係を自由に選択できる。長さの変化は２０％まで可能であるため、印刷機及び追加加工機械のさまざまな領域への導入が可能である。圧電複合材料の性能は、バネによりほぼ完全に受け継がれ、曲げ損失もほとんど発生しない。
アクティブスプリングの長所は、単純な形状であること、及び、給紙装置運転中にいつでもバネのプリテンション、周期、バネの偏位を変更できることである。これらのアクティブスプリングは、固定した場所に取り付けることができる。しかし、その形態が単純であるため、枚葉紙後縁全体にわたって取り付けられることが長所である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１には、本発明の押え付け手段が図示されている。バネ板１の上に圧電複合材料２が接着又はその他の適切な方法で固定されている。望ましい実施形態においては、バネ板１は硬化した下面３を備え、端部はベアリング４に固定されている。その向かい側には例えばパイルエッジを検知するためのフィーラ要素が固定されている。
【００１９】
圧電アクチュエータには、圧電アクチュエータとしてアクティブに利用できるか、又は、センサとしてパッシブに利用できるというさらなる長所があり、センサとして利用する場合には、機械的な作用により圧電要素が変形することにより生じる電圧が測定される。測定可能な電圧信号はこのとき、圧力センサとしては作用する力に比例し、又は変位センサとしては作用する変形に比例する。従って、本発明の解決法では、圧電複合フィルムと結合されたバネ要素で構成されるアクティブスプリングを、同時にアクチュエータ及びセンサとして利用することを提案する。従って、アクチュエータ及びセンサが望ましい態様で一つの構成部品内に収められている。この場合、まず、センサとしてその他の構成部品が不要であることが長所であり、それにより何よりもコスト及び空間の面において長所が得られる。
【００２０】
本発明によるアクチュエータ／センサ原理の第１の特徴においては、圧電複合フィルムのいくつかの圧電セラミックス繊維がアクチュエータとして利用され、その他の圧電セラミックス繊維がセンサとして利用される。このとき、アクティブに運転され、アクチュエータモードで利用される圧電セラミックス繊維を多数にし、パッシブに運転され、センサモードで利用される圧電セラミックス繊維を少数にすることも、また、この逆にすることもできる。伸びの絶対値はむしろ小さく、その伸びによる電荷量はむしろ大きいため、好適な実施形態においては、アクチュエータモードで運転されるアクティブな圧電セラミックス繊維を多数にして、センサモードで運転されるパッシブな圧電セラミックス繊維を少数にすることができる。パッシブ及びアクティブな繊維と外との接触は別個の電極を介して行われるため、これらの電極によりセンサ部分の読み取り及びアクチュエータ部分の制御を互いに別個に行うことができる。
代替的に、バネ材料に、２つの別個の圧電複合フィルムを接着することができ、このとき、一方の圧電複合フィルムをアクチュエータとして、もう一方の圧電複合フィルムをセンサとして運転することができる。これを行うには、例えば、一つの板バネを一方の面でアクチュエータ部分に接着し、該板バネの反対側の面をセンサ部分に接着する。
【００２１】
このような形状の押え付け装置をセンサ及びアクチュエータモードで運転することには、周期動作する押え付け装置が、その時点のパイル高さには関係なく、パイルに接する際に常に同じ圧力をかけられるという長所がある。離散的なステップでパイルを周期的に上昇させるパイル駆動においては、パイル高さには常に小さな変動がある。このことは、特に紙が薄い場合に問題が発生することがある。そのため、製造中におけるパイル高さの差を均一のレベルに保つために、より高価な、継続的又はほぼ継続的なパイル運転モータへの投資が行われる。これに対して本発明の解決法では、その時点でのパイル高さに関係なく、押え付け装置は、パイル上縁に対して常に均一の圧力をかけることができる。アクチュエータ部分は、バネがパイル表面に直接的又は間接的に与える圧力が同一になるまで、アクティブスプリングを移動させる。与えられた圧力は、アクティブスプリングのセンサ部分により常に測定され、アクティブスプリングのアクチュエータ部分の閉じた制御回路を介して、接触圧力が狭い上下限値の間で常に同じになるように制御される。本発明の押え付け装置がこのように周期動作する場合、前記制御回路は、この押え付け装置が再びパイル表面の方向に動いたときにのみ作動する。本発明の押え付け装置が常にパイル表面上に接している場合は、前記制御回路は常に作動状態にある。
【００２２】
本発明の押え付け装置が、パイル制御のための接触センサとして利用できることも明らかであるが、それは、アクティブスプリングのセンサ部分により偏位も決定できるからである。この偏位及びアクティブスプリングがパイルエッジ表面に対して及ぼした圧力の測定データも、パイル駆動を作動させるための閉じた制御回路で利用できる。特定の限界値を超えるたびに、パイルが制御されて調整される。アクティブスプリングのセンサ部分による測定は非常に精確であるため、継続的に作動するパイル駆動において非常に精確な調整制御又は追従することができる。
【００２３】
さらなる長所は、本発明のこのような押え付け装置の構造が単純であるために、このような押え付け装置をパイルエッジの任意の場所に配置できることである。発見された該解決法のさらなる好適な拡張形態は、本発明の複数の押え付け装置を横に並べて配置することである。このことは、一方では複数の押え付け装置が一番上の枚葉紙を固定し、場合によっては分離工程中に開放するため、給紙装置内における紙のガイドが改善されるという長所がある。しかし、他方では発見された該解決法では得られたさまざまなパイル高さから中間値を求めることができ、この中間値をパイル駆動制御の基礎として用いることができるということも長所である。被印刷物が波打っている場合又はパイルの角が下に引っ張られている場合は、例えば紙押さえ制御の既知の解決法においては、紙押さえが通常はパイルの中央に配置されているためにパイル駆動制御は難しくなる。そのため紙押さえのセンサ場所が、必ずしもパイル後縁全体を代表するものである必要はない。発見された本書の解決法は、明らかにより安定した、より精確なパイル制御法であり、このパイル制御法により障害も減少させることができる。
【００２４】
さらなる実施形態においては、例えば、本発明の押え付け装置要素は枚葉紙の幅全体にわたって配置されており、好適な態様では、本発明の一つの押え付け装置が中央に配置され、及び、それぞれ少なくとも一つの押え付け装置がパイルの角に配置されている。押え付け装置のアクティブスプリングのセンサ部分により、パイルの内側から外側への高さの差が測定される。パイルの角が下に傾いている場合に、パイル後縁を均一にするためにパイル高さを複数の楔で持ち上げることが知られている。外側に位置する本発明の押え付け装置は、パイルの側方に差し込まれる複数の楔が取り付けられたアクチュエータを、この押え付け装置により制御するために利用できる。この楔の食い込み深さは、パイルの中央と外側との高さの差から常に計算され、楔は、制御回路を介して、内側から外側へのパイル高さが、狭い上限・下限値の間で常に同じに保たれるように移動される。また、垂直に上下に並べた複数の楔を使うこともでき、これにより楔の位置を移す際にパイルエッジが沈むことを防ぐ。楔の位置を移す場合、その下にある楔は、もう一方の楔が引き抜かれる量だけ、パイルに差し込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の押え付け手段である。
【符号の説明】
【００２６】
１  バネ板
２  圧電複合材料
３  下側
４  ベアリング
５  フィーラ要素
【図１】
2007277007.tif 000003