(57)【要約】【課題】本発明は、シート、シートストリーム、ウェブ、印刷製品または印刷製品ストリームを、搬送手段に固定するための押し付け手段を提供する。【解決手段】この押し付け手段５は、押し付けロール、押さえ板、押さえ棒、ブラシ、ブラシレール、または胴とすることができる。取扱いを改善するために、押し付け手段５は、１つまたは複数の能動バネによって形成されるようになっている。このバネは、１つまたは複数の圧電アクチュエータ２の複合体からなるものでよく、あるいはこの押し付け手段自体を、能動バネで形成することもできる。給紙に対する監視装置においては、プローブ要素が、場合によっては１つまたは複数の圧電アクチュエータの複合体から形成された１つの能動バネによって形成され、あるいはそれ自体が１つの能動バネから形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段に圧力をかけて、シート、連続する多数のシートからなるシートストリーム、ウェブ、印刷製品、または連続する多数の印刷製品からなる印刷製品ストリームを固定する押し付け手段において、搬送手段が、枚葉印刷機または輪転印刷機またはコピー機の搬送胴、印刷機またはコピー機または後処理機械の搬送ベルト、あるいはコピー機または後処理機械のギャザリング胴であり、該押し付け手段が、押し付けロール、押さえ板、押さえ棒、ブラシ、ブラシレール、または胴である押し付け手段であって、押し付け手段（５）が、バネ材料（３）と１つまたは複数の圧電アクチュエータ（２）とからなる複合体から形成された１つまたは複数の能動バネによって、あるいはそれ自体が能動的バネから形成された押し付け手段によって、能動バネの構成部品である圧電アクチュエータ（２）により搬送手段（６、７、８、９）の方向にまたは該搬送手段から離れる方向に移動可能に配置されていることを特徴とする、押し付け手段。
【請求項２】
シートを処理する機械、特に枚葉印刷機へのシート供給に対する監視装置において、シートストリームの上方または下方に配置され、該シートストリームの方向およびその反対方向に移動可能な、少なくとも１つのプローブ要素を備え、該プローブ要素が、エラーの場合にのみ該シートストリームに接触する、監視装置であって、プローブ要素（５）が、バネ材料（３）と１つまたは複数の圧電アクチュエータ（２）とからなる複合体から形成された能動バネによって、該シートストリームに向かってまたは該シートストリームから離れる方向に移動可能であること、あるいはプローブ要素（５）自体が能動バネから形成されることを特徴とする、監視装置。
【請求項３】
前記能動バネの１つまたは複数の前記圧電アクチュエータ（２）が、バネ材料（３）との固定した複合体である柔軟な圧電複合材フィルムから形成されることを特徴とする、請求項１に記載の押し付け手段または請求項２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記能動バネの前記圧電アクチュエータ（２）によって、追加の加算可能な予負荷が印加可能であることを特徴とする、請求項１に記載の押し付け手段または請求項２に記載の監視装置。
【請求項５】
１つまたは複数の前記能動バネが、板バネ、カップバネ、またはコイルバネとして形成されることを特徴とする、請求項１に記載の押し付け手段または請求項２に記載の監視装置。
【請求項６】
１つまたは複数の前記能動バネを形成するバネ材料（３）が、厚さ０．１〜３．０ｍｍの板バネから形成されることを特徴とする、請求項１または請求項５に記載の押し付け手段または請求項２または請求項５に記載の監視装置。
【請求項７】
前記能動バネにおける圧電アクチュエータ（２）または能動バネ自体が、力および／または経路を生じるためのアクチュエータとして、かつ／あるいは力および／または経路を測定するためのセンサとして、同時にまたは交代に動作することを特徴とする、請求項１に記載の押し付け手段または請求項２に記載の監視装置。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータ（２）のセンサ部分とアクチュエータ部分が、１つの部品に統合されることを特徴とする、請求項７に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項９】
前記圧電アクチュエータ（２）のセンサ部分とアクチュエータ部分が、それぞれ別個の圧電セラミックスファイバから形成され、１つの圧電複合材フィルムに統合されることを特徴とする、請求項８に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１０】
前記圧電アクチュエータ（２）の圧電セラミックスファイバのうち、より少数がセンサ部分として、より多数がアクチュエータ部分として、圧電複合材フィルム中に設けられることを特徴とする、請求項９に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１１】
前記圧電アクチュエータ（２）のセンサ部分とアクチュエータ部分が、それぞれ圧電複合材フィルムから形成され、前記バネ材料（３）と結合されることを特徴とする、請求項８に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１２】
前記圧電アクチュエータ（２）のセンサ部分およびアクチュエータ部分と共に調整装置が設けられ、該調整装置には該圧電アクチュエータのセンサ部分からの信号が供給可能であること、および該調整装置によって制御信号が生成可能であり、該制御信号は、プローブ要素（５）に対するまたはそれと結合された運動および／または力の作用を生じるために、該圧電アクチュエータのアクチュエータ部分に供給可能であることを特徴とする、請求項７から１１のうちいずれか一項に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１３】
センサとして働く圧電アクチュエータ（２）と共に調整装置が設けられ、該調整装置にはフィルタ装置が割り当てられ、該フィルタ装置には該センサの信号が供給可能であり、また該フィルタ装置によって、シート搬送のための案内要素または搬送要素から伝わった振動を該センサの信号からカットオフ可能であることを特徴とする、請求項１から１２のうちいずれか一項に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１４】
センサとして働く圧電アクチュエータ（２）と共に調整装置が設けられ、該調整装置にはフィルタ装置が割り当てられ、該フィルタ装置には該センサの信号が供給可能であり、また該フィルタ装置によって、シート搬送のための案内要素または搬送要素から伝わった振動を該センサの信号から検出可能であること、および該調整装置によって圧電アクチュエータ（２）に、好ましくは高周波の振動を減衰するための制御信号が供給可能であることを特徴とする、請求項１３に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１５】
センサとして働く圧電アクチュエータ（２）と共に調整装置が設けられ、該調整装置には制御装置が割り当てられ、該制御装置には該センサの信号が供給可能であり、また該制御装置によって、シート搬送のための案内要素または搬送要素から伝わった振動から該センサで生成される、転送されるべき信号のインパルス値の下限および／または上限閾値が設定可能であることを特徴とする、請求項１から１４のうちいずれか一項に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１６】
前記調整装置および／または制御装置に記憶装置が割り当てられていること、および前記センサおよび／またはアクチュエータの信号推移および／またはインパルス推移の値が記憶可能であること、およびシート搬送の際に、前記圧電アクチュエータ（２）のセンサ機能および／またはアクチュエータ機能を制御および／または監視するために、該値が呼び出し可能であることを特徴とする、請求項１２から１５のうちいずれか一項に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１７】
前記圧電アクチュエータ（２）と共に前記調整装置および／または制御装置により、前記センサの測定した値に基づいて、案内されるべきシートに該アクチュエータから印加可能な力が、許容範囲内で一定に保持されるように、該アクチュエータの信号推移および／またはインパルス推移の値が生成可能であることを特徴とする、請求項１２から１６のうちいずれか一項に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１８】
特に前記枚葉印刷機への給紙の際に、シートを案内するために、案内要素（５）と共に前記押し付け手段（５）が、枚葉紙印刷機の前記給紙部領域に設けられることを特徴とする、請求項１７に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項１９】
前記枚葉印刷機への給紙の際に、シートを案内するために、案内要素（５）と共に前記押し付け手段（５）が、シートの両側エッジを位置決めするためのサイドマーク領域に設けられることを特徴とする、請求項１から１７のうちいずれか一項に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項２０】
シートを供給する際に、前記押し付け手段（５）が、サイドマーク領域に、該シート案内面および／または該シート表面から引き上げ可能に配置されることを特徴とする、請求項１９に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項２１】
前記押し付け手段（５）が、枚葉紙印刷機または輪転印刷機で印刷材料が案内される領域に、該印刷材料が力の制御により該胴表面に接触可能なように、印刷材料を案内する胴表面に割り当てて設けられることを特徴とする、請求項１から１７のうちいずれか一項に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項２２】
前記押し付け手段（５）が、前記胴表面の中断する領域に、前記印刷材料の表面から引き上げ可能に配置されることを特徴とする、請求項２１に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項２３】
前記押し付け手段（５）がプローブ要素として形成され、該プローブ要素が、圧電アクチュエータ（２）と結合された、または該圧電アクチュエータ自体によって形成された、前記能動バネによって、案内されるべきおよび／または感知されるべき印刷材料のシートまたはウェブに接触可能であることを特徴とする、請求項１および３から２２のうちいずれか一項に記載の押し付け手段、または請求項２から２２のうちいずれか一項に記載の監視装置。
【請求項２４】
前記押し付け手段（５）が、うろこ状にずれ重なるシートストリームをシート処理機械に１動作サイクルで搬送するために、給紙台（８）に割り当てられること、および該押し付け手段（５）が、シート処理機械への搬送経路に対する該シートの相対的位置を監視するため、かつ／またはうろこ状にずれ重なるシートの層形成を監視するために設けられることを特徴とする、請求項２３に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項２５】
前記押し付け手段（５）が、うろこ状にずれ重なる前記シートストリームをシート処理機械に１動作サイクルで搬送するために、給紙台（８）の搬送胴（９）に割り当てられること、および該押し付け手段（５）が、うろこ状にずれ重なる該シートの層形成を監視するため、かつ／または給紙装置に設けられたシートスタック（１０）から個々のシートを該給紙台（８）に確実に供給するため、かつ／または該シートスタック（１０）からほぼ水平な平面を搬送されたシートを、該搬送胴（９）の領域で降下してシート処理機械へと案内する該給紙台（８）の平面へと向きを変えるために設けられることを特徴とする、請求項２３に記載の押し付け手段または監視装置。
【請求項２６】
前記押し付け手段（５）が搬送胴（６）に割り当てられ、該搬送胴が、該シートスタック（１０）から個々のシートをうろこ状にずれ重なるシートストリームとして前記シート処理機械に１動作サイクルで搬送するために、前記給紙装置（８）のシートスタック（１０）に割り当てられること、および該押し付け手段（５）が、うろこ状にずれ重なるシートの層形成を監視するため、かつ／またはシートスタック（１０）から個々のシートを前記給紙台（８）に確実に搬送するため、かつ／または該シートの搬送路に対する同シートの相対的位置および／またはシート処理機械への搬送サイクルを監視するために設けられることを特徴とする、請求項２３に記載の押し付け手段または監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１または２のプレアンブルに記載する、輪転印刷機または印刷後処理機械で使用するための能動的シート誘導／案内要素および監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
押し付けロール、押さえ板、押さえ棒、ブラシ、ブラシレール、または押さえロールのような押し付け手段は、輪転印刷機、コピー機、および印刷製品の後処理機械で様々に用いられている。これらの押し付け手段は、印刷基材または印刷製品を、スムーズな搬送のために、たとえば搬送ベルトのような搬送装置に、または胴に固定し、印刷製品が浮き上がるのを防止するために用いられる。押し付け手段は、シートがたとえば胴上で方向転換されるときに、シート末端の浮き上がりを防止するため、たとえば印刷製品の損傷を防止するためにも用いられる。本発明でいう印刷基材は、枚葉紙、厚紙シート、ダンボールシート、紙または厚紙のウェブ、ダンボールウェブ、金属板、プラスチックシート、またはプラスチックフィルムウェブでよい。本発明でいう印刷製品は、任意の印刷方法で印刷されたどんな印刷基材でもよく、折畳箱裁断物、接着された折畳箱、折り畳まれた印刷製品、パンフレットまたは小冊子、およびこれらの個々の構成部品のような印刷された印刷基材で形成される印刷製品でもよい。
【０００３】
押し付け手段は、知られているように印刷機で用いられるほか、印刷製品の後処理用装置で多数の異なる用途に使用されている。たとえば特許文献１には、コピー機に用いるスタッカが記載され、これは連続した要素を分離するのに適しているものである。このスタッカは搬送ベルトを備え、この搬送ベルトの上方にホルダが取り付けられている。このホルダは、自由に回転可能な一連のボールを保持しており、これらのボールがシートをベルトに押し付ける。このとき分割されたスタックが形成され、印刷製品を互いに分離するために、互いに横方向に位置をずらされる。特許文献２は、シート状材料のスタックを固定する押さえ具を記載している。この押さえ具は、高さが調節可能で固定可能な保持アームに取り付けられる。
【０００４】
特許文献３は、記録媒体のシートを揃え合わせる装置を記載している。この場合、各シートは、次々にドラムの外周上に集められる。ドラムの外周部には凹部が設けられ、この凹部内に、駆動可能な搬送ロールが設けられている。この搬送ロールは、搬送ロールに対して旋回可能な押し付けロールと相互作用する。搬送ロールと押し付けロールは、一方では束ねられたシートをドラムに押さえ付けるため、他方では束全体を排出するために用いられる。また折り畳み機、揃え合わせ機、および折畳箱接着機からのシート搬送をサポートするための、様々な押し付け手段も知られている。これらの用途はすべて、通常は押し付け手段の高さまたは押し付け圧の調整を必要とする。それどころか、これらの要件は、部分的には印刷機におけるよりも明らかに高度である。なぜならば平面状の印刷基材とは異なって、折り畳まれた、または打ち抜かれた、またはその他の後続処理を受けた製品が、押し付け手段によって固定されるからである。パンフレットの折り丁を揃え合わせる際の背かがりによって、折畳箱組立ての折り目または折り角によって、押し付け手段に対する要件はさらに高くなる。なぜならば、印刷製品は平らではなく、その上しばしばうろこ状にずれ重なって存在するからである。
【０００５】
押し付け手段は２つの基本要件を満足しなければならない。すなわち押し付け手段は、印刷基材が所望の位置に固定されるように、十分な力を印刷基材または印刷製品に加えなければならない。同時にその圧力は、印刷基材または印刷製品の損傷を防止するため、大きすぎてはならない。
【０００６】
特に印刷基材および印刷製品が圧力の影響を受けやすい場合は、この２つの要件の妥協点を見つけるしかない。特に難しいのは、印刷基材または印刷製品がうろこ状にずれ重なるストリームとして搬送される状況である。なぜならば押し付け圧が、一帖の枚数によって変化するからである。押し付け手段を弾性取付けすることによって、印刷基材の損傷を防止しようと試みる。大抵の場合、このような押し付け手段の押し付け圧は、固定された、または調整可能なバネによって調整される。バネ力の調整は、通常手で行われるが、これは、今日の高度に自動化された印刷機および後処理機械ではもはや是認できないやり方である。このような押し付け手段の適切な代表は、ある実施形態ではサイドマークの上に設けた押さえ板として特許文献４に、また搬送ベルト上に設けた押し付けロールとして特許文献５に開示されている。
【０００７】
印刷基材の厚さまたは印刷製品の厚さに合わせた調整は、押し付け手段に対する公知の大部分の解決方法では、通常手で行われる。押さえ具の高さ調整が自動的に行われる解決方法はたしかにあるが、それらの解決方法は大抵は非常に費用がかかりコストが高くつく。
【０００８】
したがって特許文献６は、押さえブラシを備え、このブラシが固定棒によってアームに固定されている、ダンボール裁断物用の押さえ具を記載している。この場合、このレバーアームは、１本の棒を介してカムディスクと連結されている。この場合、旋回運動は制御装置によって適合される。
【０００９】
枚葉紙印刷機の給紙マークのトップマークを、処理されるシートの厚さに合わせて調整できるようにするために、旋回運動によって可能となった給紙点に見当マークを合わせ、この給紙点の高さを調節用駆動装置によって調節可能に実施することが、特許文献７から知られている。これにより見当マークを、給紙台と垂直に移動させ、トップマークと給紙台の間隔を、材料の厚さに適合させることができる。
【００１０】
特許文献８は、シート押さえ具を、印刷機において処理場所に到着し給紙台上を搬送されるシート材料上のサイドマークに合わせて調整する装置を記載している。押さえ具の高さ調節は、調節用駆動装置を用いて、この押さえ具を印刷材料の高さに合わせて調整することによって行われる。
【００１１】
これまで挙げた解決方法は、非常に費用がかかり、押し付け圧の調節および／または制御によって押し付け圧を搬送プロセス中に動的に適合させることはできない。このような動的な適合は、たとえば印刷基材または印刷製品が扇状に広がる場合、またはうろこ状にずれ重なる場合、有用である。動的な適合によって、固定のための押し付け圧がいかなる時点でも、印刷基材または印刷製品を確実に押さえ付けるのに十分であるが、押し付け圧がいかなる時点でも印刷基材または印刷製品の損傷の危険があるほど大きくはならないようにすることができる。その他に、これまで挙げた調節可能な押し付け手段はすべて、固定された基準値への制御しか行わない。この基準値は、たしかに多くの押し付け手段では後から修正することができるが、動的な変更は意図されていない。押し付け手段の、たとえば押し付け圧測定による自動修正または自動調整も知られていない。これらの機能があれば、セットアッププロセスが著しく簡単になり、速くなるはずである。
【００１２】
ある種の用途では、押し付け手段もタイミング調整して実施しなければならない。このタイミング調整は、押し付け手段と搬送装置、たとえば回転するシャフトとの間の押し付け隙間に、印刷基材または印刷製品が支障なく入るのを保証するために必要である。このようなタイミング調整の典型的な用途は、枚葉紙印刷機の給紙装置におけるタイミングロールである。特許文献９は、シートを処理する機械におけるシート搬送用装置を示している。この装置は、タイミング調整したシャフトに取り付けられ、調整可能な押し付け圧で搬送シャフトに押し付け可能である。この装置は、回転可能に取り付けられたロールを備え、このロールは、高さ調節可能で軸方向に移動可能に取り付けられる。特許文献１０も同様に、シートを処理する印刷機にシートを搬送する装置を備える。この装置は、タイミング調整したシャフトに、搬送胴に対して調整可能な圧力で取り付けられる。特許文献１１には１つのタイミングロールが記載され、このタイミングロールの高さ調節可能な要素は、所定のたわみ曲線を持つ板バネである。この板バネのたわみ曲線は、押し付け圧を定められた範囲内で変更できるように計算される。別の解決方法として、高さ調整可能な要素は２つのレバーからなり、タイミングロールは、回転中心および圧縮バネを介して、所望の圧力に合わせて調整可能である。
【００１３】
印刷機のこの他の領域でも、タイミング調整した押し付け手段が公知である。特許文献１２は、印刷機の給紙プレートの上方に１本のバーを備える、シート平滑化装置を記載している。このバーは、上下に運動可能に、供給されるシートの把握末端領域に配置され、そのときどきにプレグリッパによってシートを引き抜く際に制御装置によって持ち上げられ、後続のシートの把握末端を平滑化するために再度下げられる。特許文献１３も類似の装置を記載しているが、ただ押し付け手段はタイミング調整したブラシレールである。
【００１４】
シートを案内する胴にシートを固定するための、タイミング調整した押し付け手段を設けて、シート末端の浮き上がりを防止するのは有用である。印刷シートを連続して固定するのは、シート全体をシート検査装置によって検査しようとする場合、または印刷シートをインクジェット装置で印刷しようとする場合に有利である。どちらの場合も、シート末端の浮き上がりによる間隔の変化は、結果に狂いをもたらす。問題なのは、この固定を固定されたロールで行うことである。そうでないと、押し付け手段が、印刷機のシートを導く胴のグリッパに接触することになり、振動を生じる恐れがあるからである。その上、グリッパへの接触は、摩擦の増大をもたらす。
【００１５】
いわゆる圧電効果を利用すれば、適切な結晶構造をもつ材料から圧電素子を構築できることが、一般に知られている。この圧電性で電流制限性のセラミックスに外部から電圧を加えると、この圧電素子の機械的反応が生じる。この反応は、結晶構造および電圧供給範囲に応じて、設定可能な方向への押しまたは引きを生じる。特許文献１４および特許文献１５は、とりわけプローブ要素と印刷材料または印刷材料ストリームとの間隔を、圧電材料から形成された圧電アクチュエータで調節することを提案している。
【００１６】
特許文献１４は、紙幣を搬送する装置を示す。この装置は、とりわけ紙幣と接触する摩擦ロールを備える。この摩擦ロールは、アイドリング機能を有し、複数のシートが同時に搬送されるのを防止するためのものである。搬送物との間隔は、圧電アクチュエータで調整される。この圧電素子は、１５μｍまでの長さ変化を示すことができ、レバー伝達機構を介してこの長さ変化から、プローブロールと対向ロールの間の最大３００μｍまでの間隔変化が得られる。特許文献１４に記載の装置は、明らかに制御機能を有するが、搬送機能は有しない。紙幣の搬送は、この装置とは別のロール対によって行われる。プローブロールは、どんな紙幣も確実に搬送されるようにするために、圧電アクチュエータによってわずかに上下に動く。搬送物に対してプローブロールを、製造速度に応じて動的に適合（タイミング調整）することも、この特許公報に記載されている。このタイミング調整または上下運動は、圧電アクチュエータによって導入され、レバーアームによって変換される。
【００１７】
特許文献１５は、シートストリーム構造もしくはシートストリームを制御する装置および方法を記載している。この場合、シート処理機にシートを搬送する間、少なくとも１つのプローブ要素が、対向押し付け要素の方向に移動可能である。この対向押し付け要素を介して、うろこ状にずれ重なったシートストリーム、または個々のシートからなるシートストリームが案内される、すなわち搬送される。この方法は、プローブ要素がシートストリームにもたれかかり、すなわち定められた力で押し付けられ、シートストリームが機械たとえば枚葉紙印刷機中を案内される間、このシートストリームを検出する点ですぐれている。シートストリームの監視中、プローブ要素は、そのときどきの瞬間的なシートストリームの厚さに応じて、シートストリームに対する位置を、プローブ要素をシートストリームに押し付ける押し付け力が、１つの設定可能な値に、もしくは設定可能な値の範囲に維持されるように、絶えず移動する。適切なセンサシステムを用いて、プローブ要素が、好ましくは固定された、たとえば給紙台によって形成される対向押し付け要素に向かって移動する経路を検出する。これによってシートストリームの厚さを非常に正確に求め、もしくは測定することができ、したがってダブルシートおよび欠陥シートが問題なく検出され、たとえばエラー信号が出力される。さらに対向押し付け要素に対するプローブ要素の間隔変化を用い、そのときどきの瞬間的機械速度を考慮して、到着が早すぎたシート、遅すぎたシート、斜めになったシートも検出することができる。この方法は精度が高い点ですぐれており、また機能安全性が高い。さらに、特に有利なのは、対向押し付け要素に対するプローブ要素の押し付け力が一定に維持されるため、測定条件がそのときどきのシート厚さの影響を受けず、一定なことである。したがって、シート厚さもしくはシートストリーム厚さの測定、および／またはシートストリーム監視の自動化が、問題なく可能である。
【００１８】
特許文献１５に記載の監視装置は、プローブ要素が調整装置と共に、シートストリームの方向に移動可能なことを特徴とする。この場合、調整用駆動装置は、少なくとも１つの圧電アクチュエータを備え、この圧電アクチュエータから形成されており、少なくとも第１のセンサシステムが、休止位置から変位可能なプローブ要素の変位を検出するために設けられている。この圧電アクチュエータは剛性のキャリヤに取り付けられ、このキャリヤはシートストリームに対して固定された場所に設けられている。さらにこの監視装置は圧電アクチュエータを備え、この圧電アクチュエータは少なくとも１つのレバー機構と相互作用し、このレバー機構は、プローブ要素と連結され、レバーを少なくとも１本備える。
【００１９】
上記の解決方法の欠点は、一方では、別個のセンサと圧電アクチュエータを使用するためにコストが比較的高くなり、またレバーならびにレバー支承部に場合によっては生じる遊びに関連する、測定精度の損失が生じることである。特に非常に薄い紙の場合、レバーを介して用いられる機械的な監視装置には限界があり、そのため通常は、非常に薄い紙を感知し制御するために、容量式測定法のような非接触式の測定法が提案され、使用されている。また特許文献１５は、振動減衰方法については何も提案していない。測定システムの振動は、通過するシートエッジまたは印刷製品エッジによって、また律動運動によって引き起こされる、あるいはプローブロールの非真円性から生じる、インパルスによって生じ得る。しかし薄い紙の場合、これらの振動は、非常に薄い紙厚の差を検出するのに使用するのが困難な測定精度をもたらす。
【特許文献１】米国特許第５４３９２０９号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１０１５５０５２号明細書
【特許文献３】独国特許発明第１９８１１６９８号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０３５７８６４号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第３１４５３６４号明細書
【特許文献６】独国特許発明第３２２７０９２号明細書
【特許文献７】独国特許発明第４２３９２５４号明細書
【特許文献８】独国特許出願公開第１０２２２０５５号明細書
【特許文献９】仏国特許発明第２３１８０９０号明細書
【特許文献１０】米国特許第１９１０５０６号明細書
【特許文献１１】欧州特許第０６７９５９３号明細書
【特許文献１２】独国特許発明第３５２１５９０号明細書
【特許文献１３】独国実用新案第８７０３９９３号明細書
【特許文献１４】米国特許第５４４３２５７号明細書
【特許文献１５】欧州特許第１１７２３１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の課題は、印刷機または印刷後処理装置用の押し付け手段であって、その押し付け圧が、自由に選択可能かつ遠隔調整可能であり、かつシートの通過中、動的に変更できる、押し付け手段を構成することである。さらに、この押し付け手段は、静的および動的な自動調整の可能性を有する。その上、この押し付け装置は、振動の少ないタイミング調整を保証することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この課題は、請求項１または請求項２の特徴によって解決される。
【００２２】
有用な発展形態は、従属請求項から明らかになる。
【００２３】
本発明の課題は、押し付け手段が、能動バネによって、印刷基材または印刷製品に対して移動可能であり、または押し付け手段自体が能動バネで形成されることにより、解決される。
【００２４】
能動バネは、バネ材料と圧電複合材フィルムからなる複合体である。能動バネは、様々な構造を有することができ、板バネ、カップバネまたはコイルバネとして形成することができる。圧電複合材は、従来型の圧電材料、好ましくはポリマーマトリックスに組み込まれた圧電ファイバである。圧電ファイバとそれから形成される圧電フィラメントは、好ましくは圧電セラミックスから形成され、この圧電セラミックスは、ファイバの形状でポリマーマトリックスに非常に良好に組み込むことができる。ポリマーマトリックスに圧電ファイバを組み込むことにより、機械的および／または化学的負荷に対する保護が得られ、柔軟用途での使用も可能になる。圧電ファイバは、ポリマーマトリックスに組み込むことにより、屈曲の際に破損から非常によく保護される。というのは圧電ファイバ自体はむしろ脆いからである。本発明による好ましい一実施形態では、圧電アクチュエータが柔軟なフィルムとして形成され、このフィルムをバネ要素の様々な輪郭に適合させることができ、圧電複合材フィルムをバネ材料上に全面で固定することができるようになる。圧電複合材フィルムは、高い性能／体積比をもたらし、その重量は軽く、必要スペースも少ない。これにより、この圧電複合材をバネ材料と結合して、能動バネとすることが可能になる。スイッチング速度および制御速度は通常１ｋＨｚを上回り、その結果、印刷基材または印刷製品が通過する間も、供給の適合を行うことができる。
【００２５】
この能動バネは、たとえば厚さの範囲が０．１〜３．０ｍｍの板バネと圧電複合材フィルムとから形成される、複合材料からなるものである。この圧電複合材により、能動バネは、制御可能で加算性の予負荷を加えられる。板バネの特性は維持され、バネの追加的な予負荷を、バネ負荷とは無関係に導入することができる。バネの幾何形状を選択することによって、力と経路の割合を自由に選択することが可能になる。２０％までの範囲の長さ変化が可能なので、印刷機および後処理機械の様々な領域での使用が可能である。圧電複合材の性能は、このバネにほぼ完全に受け継がれ、生じる損失はほとんど曲げ損失だけである。
【００２６】
能動バネの利点は、構造が簡単なこと、および印刷基材または印刷製品の通過中に予負荷の変更が可能なことである。
【００２７】
次に図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明による押し付け手段の簡単な実施形態を示す。板バネ１には圧電複合材２が接着され、または他の適切な形で固定されている。板バネ１は、この場合、好ましい一実施形態では、硬化された下面３を備え、その末端でマウント４に固定されている。その反対側では、板バネ１と圧電複合材２の複合体に、押し付けロールが固定されている。このロールは、たとえば搬送手段、たとえば搬送胴、または搬送ベルトと向かい合って配置されている。押し付けロールは、圧電複合材によるバネ負荷の変更によって、搬送手段に近付く方向に、またはそれから遠ざかる方向に移動させることができる。
【００２９】
特許文献１４および特許文献１５とは、明らかな違いがある。というのは、この圧電複合材は、レバー機構に対して作用するものではなく、場所を固定された剛性のキャリヤに取り付けられてもおらず、柔軟なバネの構成部分だからである。この圧電複合材によって、バネは制御可能で加算可能な予負荷を加えられ、したがって押し付け手段の位置移動が保証される。本発明の特定の特徴においては、押し付け手段は、能動バネに直接連結されており、すなわち、バネが押し付け手段に直接作用する。これにより構造の簡単な押し付け手段を、高精度で調整することが可能となる。これにより著しく安価な構造となり、調節も押し付け要素に精密に伝達される。というのは、この能動バネは直接作用し、しばしば遊びを伴うレバー機構をさらに使用する必要がないからである。本発明によるもう１つの有利な実施形態では、押し付け手段が、能動バネ自体から形成される。この場合、印刷基材または印刷製品に対する作用が、もっとも直接的に得られる。
【００３０】
圧電アクチュエータのもう１つの利点は、この圧電アクチュエータが、能動的には圧電アクチュエータとして、受動的にはセンサとして使用できることである。後者の場合、圧電素子が機械的作用で変形すると電圧が生じ、この電圧が読み取られる。読み取られる電圧信号は、圧力センサの場合は作用する力に比例し、経路センサの場合は作用する変形に比例する。押し付け手段の位置移動を、圧電アクチュエータの作用によって測定し制御するために、特許文献１５は、別個のセンサを用いて位置移動の経路を測定し制御することを提案している。この方法は、制御回路の形成を可能にするが、それ自体費用がかかり、構成全体が高価で複雑になる。したがって本発明による解決方法は、圧電複合材フィルムと結合されたバネ要素から形成される能動バネを同時にアクチュエータおよびセンサとして用いることを提案する。有利な方法では、この場合アクチュエータとセンサを、１つの部品として統合する。なんといっても、センサとして追加の部品を必要とせず、それによりまず費用上およびスペース上の利益が得られることが、有利である。
【００３１】
アクチュエータ／センサの原理という本発明の第１の特徴においては、圧電複合材フィルムの一部の圧電セラミックスファイバが、アクチュエータとして使用され、他の圧電セラミックスファイバはセンサとして使用される。この場合、アクチュエータモードで使用され、能動的に動作する圧電セラミックスファイバは多数であり、それに対して、センサモードで使用され、受動的に動作する圧電セラミックスファイバは少数であり、あるいはその逆である。膨張の絶対値はむしろ小さいが、それに伴う負荷量はむしろ大きいので、好ましい実施形態では、アクチュエータモードで動作する多数の能動的圧電セラミックスファイバが、センサモードで動作する少数の受動的圧電セラミックスファイバと向き合っている。受動的ファイバおよび能動的ファイバの外部との接触は、この場合別々の電極を介して行われ、これにより、すなわちセンサ部分による読み出しと、アクチュエータ部分による作動が別々に可能になる。
【００３２】
あるいは、バネ材料を、２つの別々の圧電複合材フィルムと接着することもできる。この場合、一方の圧電複合材フィルムはアクチュエータとして、他方の圧電複合材フィルムはセンサとして動作する。これはたとえば、たとえば板バネの一方の側にアクチュエータ部分を接着し、板バネのその反対側にセンサ部分を接着することによって行うことができる。
【００３３】
能動バネを同時にセンサおよびアクチュエータとして動作させることにより、押し付け手段を常に、過度の押し付けを生じることなく、印刷基材または印刷製品に接触させることができる。アクチュエータとセンサの間には、制御装置が中間接続されて、閉じた制御回路が設けられる。能動バネのアクチュエータ部分により、押し付け手段が印刷基材または印刷製品に接触する。接触の際にバネに圧力が加えられ、この圧力がセンサ部分で測定される。次いで押し付け圧を、定められた値だけ上昇または低下させ、あるいは制御されたレベルに維持することができる。シート厚さの入力または測定を、この場合は有利なことに完全に省略することができる。有利に応用可能な一実施形態では、押し付け圧測定用のセンサ信号が低域フィルタで濾波され、したがって低周波のセンサ信号だけが、押し付け圧の評価に使用される。低域フィルタによる濾波の代わりに、センサで検出されたインパルスの評価を、特定のパルス振幅を閾値としてこれを超えるインパルスだけに限ることもできる。この手順によって、本発明でいう能動的なシート誘導／案内要素の振動が、接触圧の変化をもたらすことが防止される。この能動的で自動調整性の押し付け圧の適合によって、うろこ状にずれ重なるシートストリームさえも、個々のシートが押し付け手段から過度の圧迫を受けることなく、最適に搬送することができる。うろこ状の凹凸が通過するごとに、センサ部分は、変位の方向データを伴う大きなインパルスを受け取り、その際に、アクチュエータ部分によって、押し付け手段は、インパルス推移から求められた方向をたどって移動され、制御回路によって精密なあてはめが行われる。次いで、求めた値を学習し、記憶することにより、その後の製造過程で使用することができる。この手順は、欧州特許第１７２３１７号で使用されているような基準値による制御という、融通の利かないやり方に比べて明らかに有利である。というのは、紙の構造、紙の硬さ、曲げ剛性のような個々のパラメータが、自動学習アルゴリズムによって学習されるからである。
【００３４】
本発明によるもう１つの特徴においては、能動バネによって、様々な表面への適合を行うだけでなく、印刷基材表面または印刷製品表面から押し付け手段を完全に持ち上げるという意味での押し付け手段のタイミング調整をも行う。このようなタイミング調整は、印刷基材または印刷製品のエッジが、押し付け手段と搬送手段の間の隙間に差し込まれたとき、それらのエッジが斜めになり、あるいは突き当たるのを防止するのに有用である。通過後は、押し付け手段は、再度タイミング調整して、印刷基材上に、または印刷基材から形成されるシートストリーム上に、または印刷製品上に降下することができる。この降下は、基準値の制御により、または上記の制御アルゴリズムの利用によって行うことができる。
【００３５】
刷材料表面への適合および／または押し付け要素のタイミング調整は、能動バネが完全に引き受けることができる。したがって能動バネ、または能動バネを備える装置を、剛性の懸架装置、たとえば剛性の横材に直接懸架することができる。これには、タイミング調整したシャフト、およびたとえば枚葉紙印刷機の給紙装置においてタイミングロールを懸架するのに用いられるようなそれに付随する駆動装置を、まったく省略できるという大きな利点がある。したがって、たとえばシートを処理する給紙装置を、明らかに有利かつ安価に構築することができる。
【００３６】
上記の装置によってダブルシートをも、インパルス応答の値によって検出することができる。押し付け手段と搬送手段の間に、複数のシートが挟まれ、または追加の材料くずが存在する場合、あるいは押し付け手段との間隔を変化させるその他の障害が存在する場合、センサ部分によってそれを検出することができる。予定より多くのシートを同時に引き込んだ場合、インパルス応答は予想より大きくなり、もしくはその他の障害、たとえば紙くずによる障害が生じる場合、その障害は予想しない時点で生じる。どちらの異常な出来事も検出でき、たとえば閾値の超過によって識別することができる。このようなダブルシートが生じ、あるいは何らかの障害が識別された場合、後続の処理段階における機械の損傷を防止するために、印刷装置または後処理装置を停止することができる。
【００３７】
本発明による装置を同時にタイミングロールおよびダブルシート防止装置として利用することの大きな利点は、シートを処理する印刷機または後処理機械の給紙装置を、著しく簡略にできることである。現在、通常は、このような給紙装置は、別個のタイミングロールと多重シート監視装置を備えている。２つの機能、すなわちタイミングロールの搬送機能と、多重シート監視装置の監視機能を１つのユニットにまとめることにより、著しいコスト軽減が得られる。その上、このような給紙装置の操作が、著しく簡単になる。というのは、ユーザは、せいぜい１つの装置を調整すればよく、場合によっては、インテリジェントな制御機能または調整機能を利用するなら、調整をまったく省略できるからである。
【００３８】
本発明による装置を３台以上、機械の幅にわたって配置すると、到着の早すぎる、遅すぎるシート、または斜めになったシートを検出して、対応する機械動作を開始することができる。この検出は、圧電アクチュエータのセンサ部分のインパルス応答の時点を、所与の基準点と比較することによって、行うことができる。インパルスが基準点よりも早く生じた場合は、到着の早すぎるシートが存在し、インパルスが遅い場合は、到着の遅すぎるシートが存在し、両方の装置でインパルスが等しくない場合は、斜めのシートが存在する。
【００３９】
タイミング調整運動によって、および／またはうろこ状にずれ重なるストリームによる間隔の変化によって、および／または他の部品に由来する振動によって、および／または押し付け要素における不正確さ、たとえば押し付けロールの非真円性によって、および／または印刷基材または印刷製品の表面構造によって、少なくとも紙が薄い場合にその厚さの測定を不可能にする振動がシステム内に誘起されることがある。これに対処するための手がかりは、押し付けシステム用の懸架システムを、できるだけ安定な設計にすることであろう。アクチュエータおよびセンサ部分における圧電アクチュエータを分離することにより、圧電アクチュエータのセンサ部分から供給されるインパルス応答を、たとえば高域フィルタによって濾波し、フィードバックによって、アクチュエータ部分の逆方向制御をもたらすことによって、これらの振動をも能動的に防止することができる。これにより、比較的高周波数の、もしくは高周波の振動を、能動的に克服することができる。これには、バネおよび／または押し付け要素の懸架装置を、それほど重量あるものに設計しなくてもいいという、大きな利点がある。軽量の設計によって、動かすべき重量が少なくなるので、システムの反応時間が改善され、またコスト軽減というプラスの効果も生じる。このような能動的な減衰は、懸架装置の変位を、他の適切な経路測定システムで測定する場合でも可能である。
【００４０】
図２に示すように、本発明による１つまたは複数のシート誘導装置（５）ないしシート案内装置（５）を、給紙装置の搬送ロール（６）の上方に配置することができる。この場合シートは、給紙装置のサクションヘッド（１１）によって、スタック（１０）から持ち上げられ、本発明によるシート誘導装置（５）と搬送ロール（６）の間に取り込まれる。
【００４１】
図２にさらに示すように、本発明による１つまたは複数のシート誘導装置（５）は、枚葉紙印刷機の給紙台（８）上の、１箇所または複数箇所に配置することができる。
【００４２】
本発明はさらに、シートを案内する印刷機の給紙プレート領域に、シート誘導装置を設けることが含まれる。このシート誘導装置は、給紙プレートの上方に、シート搬送方向を横切って配置され、タイミング調整可能に上下に移動可能である。このシート誘導装置は、胴、バー、またはブラシレールとして実施することができる。このようなシート誘導装置では、タイミング調整または押し付け圧の恒常的適合が有用である。そうしなければ、引き抜かれるシートと到着するシートの分離が困難になる。というのは、シート誘導装置が常時接触する場合、その下にある後続のシートが、部分的にまたは幅全体にわたって、引き抜かれるシートによって、上方に引っ張られる恐れがあるからである。非常に曲げ剛性の高いシートの場合は、さらに、印刷材料に対する圧力が非常に大きくなり得る。というのは、シートを案内する印刷機のプレグリッパは、シートを引き取る際に変位するが、この変位によってシート末端が、剛性のシート誘導装置をより強く圧迫するようになるからである。段ボール紙またはプラスチックフィルムのような圧迫の影響を受けやすい印刷材料では、圧力が大きすぎる場合、表面が損傷する可能性がある。オペレータは、シート誘導装置をより高い位置に設定することによって、この損傷を防止しようとするが、そうすると、到着するシートを印刷機のトップマーク位置に取り込む際に、シート誘導装置の有利な作用を得るのが困難となり、不可能とさえなる。これは、シート誘導装置をタイミング調整して下降させることによって、すなわち、新たなシートが印刷機の給紙領域に到着したときは、シート誘導手段をある量だけ下降させ、シートが印刷機内に引き抜かれるときは、再度定められた量だけ上昇させることによって防止することができる。本発明によれば、シート誘導要素のこのタイミング調整は、１つまたは複数の能動バネによって導入され、あるいはシート誘導要素が、能動バネ自体によって形成される。機械的なタイミング調整という公知の解決方法と違って、ユーザは、微細調整ごとに下側の点と上側の点を変更することができ、あるいは基準値をたとえば印刷材料の厚さから導き出し、この基準値に基づいて両方の点を調整することができる。この場合も能動的な振動減衰を用いて動作できること、すなわちシート誘導要素を明らかにより軽量に設計できることが、もう１つの利点である。したがってタイミング調整の際、動かす必要がある重量が小さくなり、それによりタイミング調整の動的特性を著しく改善することができる。
【００４３】
本発明の１つの特別な実施形態では、シート誘導要素の押し付け圧を、能動バネのセンサ部分で検出し、制御回路においては、印刷材料に加えられる圧力を、能動バネのアクチュエータ部分の制御によって、ある許容範囲内で一定に保持する。この解決方法は、とりわけ枚葉紙印刷機で曲げ剛性の高い印刷材料を処理する際に、有利な用途を提供する。曲げ剛性、フォーマット、印刷速度とは無関係に、シートの誘導が保証されるだけの圧力が常に加えられる。運び出されるシートが完全に引き抜かれると、運び出されるシートによって加えられる圧力がなくなり、能動バネがシート誘導要素を下降させ、それによって、到着するシートのトップマークへの良好な取り込みが保証される。
【００４４】
本発明はさらに、枚葉紙印刷機のサイドマークの上方に配置されている、本発明によるシート誘導要素を含む。新たなシートが到着すると、シート誘導要素は能動バネによって持ち上げられ、ページ引き抜き動作中は下降する。これにより確実なページ引き抜きプロセスが、波状の印刷材料の場合も保証される。
【００４５】
本発明は、印刷機または後処理機械においてシートまたはロールウェブを案内する胴を、押し付け圧を加えることによって固定する、１つまたは複数の能動的シート誘導要素をも含む。この場合、押し付け圧は、能動バネによって喧嘩させることができる。一拡張形態では、能動バネが、場合によってはもう１つのタイミング調整運動を導入する。これはたとえば、シートを案内する機械であって、シートがグリッパによって胴に固定される機械の場合に必要となり得る。グリッパがシート誘導要素の下を通過するときは、能動バネによって、常にシート誘導要素を持ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるアクチュエータを示す図である。
【図２】シート給紙装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  板バネ
２  圧電複合材
３  硬化された下面
４  マウント
５  押し付けロール
６  搬送ロール
７  搬送手段
８  給紙台
９  搬送胴
１０  スタック
１１  サクションヘッド
【図１】
2007277008.tif 000003
【図２】
2007277008.tif 000004