(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針金の形状異常を検出する針金の異常検出装置において、
高周波を発する発信電極と、前記発信電極から発せられる高周波を受信する受信電極とを有する検出ヘッドと、
前記発信電極と前記受信電極との間に針金を移動させた場合の、前記受信電極の出力信号を基にして針金の形状異常を検出する検出手段と、
を具備し、
前記検出ヘッドは２個の発信電極と２個の受信電極とを備え、前記２個の受信電極のうち一方は信号受信電極であり、他方はダミー受信電極であり、
前記２個の発信電極は所定の距離離れて配置され、前記信号受信電極と前記ダミー受信電極はそれぞれ前記２個の発信電極の近傍に配置されることを特徴とする針金の異常検出装置。
【請求項２】
針金の形状異常を検出する針金の異常検出装置において、
高周波を発する発信電極と、前記発信電極から発せられる高周波を受信する受信電極とを有する検出ヘッドと、
前記発信電極と前記受信電極との間に針金を移動させた場合の、前記受信電極の出力信号を基にして針金の形状異常を検出する検出手段と、
を具備し、
前記検出ヘッドは、第１の検出ヘッドと、第２の検出ヘッドとからなり、前記第１の検出ヘッドと前記第２の検出ヘッドは、それぞれ、発信電極と、前記発信電極から発せられる高周波を受信する受信電極とダミー受信電極とを有することを特徴とする針金の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の紙片或いは折丁の集合体を背側或いは背部近傍にて針金で綴じ合わせてなる中綴本並びに平綴本等における針金の形状異常を検出する異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、雑誌やカタログ等の書籍類の種類については、比較的頁数の少ない本を製本する場合には丁合された複数の折丁の背部を針金により綴じ合わせる中綴本、或いは比較的頁数の多い本を製本する場合には丁合された複数の折丁、紙片の背部近傍を針金により綴じ合わせる平綴本等が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、針金により綴じ合わせる場合、針金の形状に異常が生じ、針金が折れ曲がったり、針金の一部が本から飛び出したりすることがあった。このため、本を購入した読者がその針金により指先を怪我するようなことが危惧される。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、中綴本等を製造する工程で、針金の異常を検出する針金の異常検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために第１の発明は、針金の形状異常を検出する針金の異常検出装置において、高周波を発する発信電極と、前記発信電極から発せられる高周波を受信する受信電極とを有する検出ヘッドと、前記発信電極と前記受信電極との間に針金を移動させた場合の、前記受信電極の出力信号を基にして針金の形状異常を検出する検出手段と、を具備し、前記検出ヘッドは２個の発信電極と２個の受信電極とを備え、前記２個の受信電極のうち一方は信号受信電極であり、他方はダミー受信電極であり、前記２個の発信電極は所定の距離離れて配置され、前記信号受信電極と前記ダミー受信電極は、それぞれ前記２個の発信電極の近傍に配置されることを特徴とする針金の異常検出装置である。本発明では、前記発信電極と前記受信電極との間に針金を移動させる。そして正常な形状の針金と、異常な形状の針金を移動させた場合の、受信電極の出力信号の違いにより、針金の形状異常を検出する。
また、第２の発明は、針金の形状異常を検出する針金の異常検出装置において、高周波を発する発信電極と、前記発信電極から発せられる高周波を受信する受信電極とを有する検出ヘッドと、前記発信電極と前記受信電極との間に針金を移動させた場合の、前記受信電極の出力信号を基にして針金の形状異常を検出する検出手段と、を具備し、前記検出ヘッドは第1の検出ヘッドと第2の検出ヘッドからなり、前記第1の検出ヘッドと前記第2の検出ヘッドは、それぞれ、発信電極と、前記発信電極から発せられる高周波を受信する受信電極とダミー受信電極とを有することを特徴とする針金の異常検出装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の１実施の形態に係る針金の異常検出装置１の概略構成を示すブロック図である。異常検出装置１は検出ヘッド２、対象物検出センサ３、信号処理回路５、出力回路７を有する。
【０００７】
検出ヘッド２は中綴本の針金を検出して信号を出力する。対象物検出センサ３は中綴本自体を検出する。信号処理回路５は検出ヘッド２が正常な針金を検出した場合の信号を記憶しておき、検出ヘッド２が異常な針金を検出した場合、正常な針金の信号と比較して針金の異常の検出を行う。出力回路７は異常が検出された場合、アラーム等を発して作業員に警告するか、或いは警告を発するとともに製本機の不良除去装置に不良発生信号を送り異常を検出された不良品を製本機を稼働したままで自動で除去する。
【０００８】
図２は、中綴本の製造工程を示す説明図である。図２において、Ｓ１は丁合工程、Ｓ２は針金綴工程、Ｓ３は断裁工程を示す。また、１１はギャサリングチェーン、１３は駒、１５はセンター頁の折丁（以下、センター頁と称する）、１７、１９は折丁、２１は表紙の折丁（以下、表紙と称する）、２３は針金、２５は天地断裁刃、２７は小口断裁刃である。
【０００９】
丁合工程Ｓ１においては、中綴本を構成する複数の折丁１５、１７、１９、２１を一部づつ開いた状態でギャザリングチェーン１１上に供給し、ギャザリングチェーン１１は順次供給される折丁１５、１７、１９、２１を駒１３によって押しながら突き揃えて複数の折丁１５、１７、１９、２１を順次丁合していく。
【００１０】
針金綴工程Ｓ２においては、その複数の折丁を丁合して突き揃えた集合体２９（折丁集合体と称する）の背部３１を針金２３で綴じ合わせた後、断裁工程Ｓ３において天地断裁刃２５により天地の化粧断ちを行い、小口断裁刃２７により小口の化粧断ちを行い、中綴本３３の製造が完了する。
【００１１】
なお、針金綴工程Ｓ２の後段部分に、異常検出装置１の検出ヘッド２および対象物検出センサ３が配置される。
【００１２】
図３、図４は、異常検出装置１の回路構成図である。検出ヘッド２は測定面が矩形状しており、発信電極４３ａ、４３ｂが矩形の対角線上に配置される。また、信号受信電極４５が発信電極４３ｂの近傍に配置され、ダミー受信電極４７が発信電極４３ａの近傍に配置される。信号受信電極４５とダミー受信電極４７とは矩形の対角線上に配置される。
【００１３】
高周波発振回路４９は、一定振幅（例えば３０Ｖｐｐ）、一定周波数（例えば５００ｋＨｚ）で発振する。電力増幅回路５１は、高周波発振回路４９の出力信号を増幅して発信電極４３ａ、４３ｂに送る。電圧増幅回路５３ａ、５３ｂはそれぞれ信号受信電極４５およびダミー受信電極４７で受信された高周波の電圧増幅を行う。バンドパスフィルタ回路５５ａ、５５ｂは、ノイズの制限を行い、Ｓ／Ｎ比を向上させる。検波回路５７ａ、５７ｂは、針金２３の存在を示す信号を取り出す。ローパスフィルタ回路５９ａ、５９ｂは、高周波成分を取り除く。ゲイン調整回路６１は、集合体２９に針金２３が打ち込まれていない状態でローパスフィルタ回路５９ａ、５９ｂの出力レベルを調整する。差動増幅回路６３は、信号受信電極４５とダミー受信電極４７との出力の差を増幅する。
【００１４】
図４において、閾値設定部７１は操作者の指令等に応じて、閾値８３の値を設定する。比較部７３に差動増幅回路６３の出力信号が入力される。比較部７３は、差動増幅回路６３の出力信号Ｄと閾値８３とを比較する。演算部７５は、比較部７３の出力信号を処理して、信号Ｄが閾値８３よりも大きいとき電圧高レベル「Ｈ」で、信号Ｄが閾値８３よりも小さいとき電圧低レベル「Ｌ」となる信号を生成する。
【００１５】
記憶部７７は、針金２３が正常に打ち込まれた集合体２９を検出した場合の針金２３の信号を記憶する。すなわち、実際に異常検出装置１で針金の異常の検出を行う前に、予め針金２３が正常に打ち込まれた集合体２９の正常な針金２３を異常検出装置１で検出しておき、このときの信号が記憶部７７に保持される。
【００１６】
判定部７９は、演算部７５の出力信号と記憶部７７の出力信号とを比較し、針金の異常の判定を行う。すなわち、実際に異常検出装置１で針金２３の異常の検出を行う際、検出された針金の信号と記憶部７７に記憶された正常な針金の信号の信号パターンを比較し、両者の信号パターンが同じであれば正常な針金と判断し、両者のパターンが異なれば異常な針金と判断する。出力回路７は、判定部７９により異常が検出された場合、ランプを表示させたり警報等を発する、或いはランプ、警報ともに製本機の不良除去装置に不良発生信号を送り異常を検出された不良品を製本機を稼働したままで自動で除去する。
【００１７】
次に、針金の異常検出装置１の動作について説明する。図５は、図２の針金綴工程Ｓ２の部分拡大図である。集合体２９には針金２３が正常状態に打ち込まれている。図中Ｈ１は、搬送方向を示す。図６は、図５のＨ２方向から針金２３を透視した図であり、図７は、図５のＨ３方向からの針金２３の矢視図である。また、図８は検出ヘッド２と集合体２９とを、図５のＨ４方向から見た場合の位置関係を示す図であり、集合体２９の本の中心線８１が検出ヘッド２の中心線と合致するように検出ヘッド２が配置される。ここで、検出ヘッド２の中心線と合致する集合体２９の本の中心線８１とは、いわゆる本の喉部と称せられる部分であって、正常に針金２３が打ち込まれて、この喉部側に露出してきた針金２３の足（両端部分）が内側に折り曲げられると、針金２３の検出する部分はこの中心線に沿う形に配されることになる。
【００１８】
図９（ａ）は、正常な針金２３を対象とした場合、差動増幅回路６３から出力される信号Ｄの波形図であり、図９（ｂ）は、比較部７３の出力信号Ｅを示す図である。図９（ａ）において、横軸は針金２３の移動距離を示し、縦軸は信号Ｄの電圧値である。図中８３は、閾値設定部７１で設定される閾値電圧（３Ｖ）である。
【００１９】
比較部７３は、信号Ｄと閾値８３とを比較し、信号Ｄの方が閾値８３よりも大きいとき、その出力を電圧高レベル「Ｈ」とし、信号Ｄの方が閾値８３よりも小さいとき、その出力を電圧低レベル「Ｌ」とする。したがって、図９（ｂ）のような信号Ｅが得られる。演算部７５は、対象物検出センサ３から送られる信号により対象物検出センサ３が集合体２９を検出してから一定の時間経過後を基準時刻８５とし、この基準時刻８５を基準とし、比較部７３から送られる信号Ｅの信号パターンを算出する。すなわち、図９（ｂ）の場合、基準時刻８５から電圧高レベル「Ｈ」の継続時間、電圧低レベル「Ｌ」の継続時間等を算出する。
【００２０】
前述したように、実際の針金の異常検出を行う前に、針金異常検出装置で針金が正常に打ち込まれた集合体２９の針金を検出し、その信号パターンを記憶部７７に記憶しておく。すなわち、図９（ｂ）の信号パターンが記憶部７７に記憶される。なお実際には、針金が正常に打ち込まれた集合体２９の針金は、異常検出装置１で数回検出され、その平均が算出され、平均となる信号パターンが記憶部７７に記憶される。
【００２１】
図１０は、針金２３ｂの形状が異常な場合を示す図である。図中Ｈ１は搬送方向を示す。図１１は、針金２３ｂを図１０のＨ２方向から透視した図であり、図１２は、針金２３ｂを図１０のＨ３方向からの矢視図である。このように、針金２３ｂの一部２４が搬送方向Ｈ１と垂直方向に折れ曲がっている。
【００２２】
図１３（ａ）は、針金２３ｂを対象とした場合の信号Ｄの波形図であり、図１３（ｂ）は、比較部７３の出力信号Ｅを示す図である。図１３（ａ）において、横軸は針金２３ｂの移動距離を示し、縦軸は信号Ｄの電圧値である。図中８３は、閾値設定部７１で設定される閾値電圧（３Ｖ）である。
【００２３】
このように、針金２３ｂの場合、信号Ｅは図１３（ｂ）に示すものとなる。図９（ｂ）と図１３（ｂ）で信号Ｅのパターンが異なるのは、発信電極４３ｂと信号受信電極４５の間を正常な針金２３が通過する場合と異常な針金２３ｂが通過する場合、針金２３と針金２３ｂとの形状の違いにより、受信電極４５の受信信号に違いが生ずるからである。
【００２４】
演算部７５は、図１３（ｂ）に示す信号Ｅの信号パターンを算出する。すなわち、基準時刻８５から「Ｈ」、「Ｌ」、「Ｈ」、「Ｌ」、「Ｈ」となり、各「Ｈ」と「Ｌ」の継続時間等を算出する。判定部７９は、演算部７５で算出された信号パターンと記憶部７７に記憶された正常な針金の信号パターンを比較する。この場合、信号パターンが異なるので判定部７９は異常と判定し、出力回路７によりランプが表示されたりアラームが発せられたり、或いはランプ、警報ともに製本機の不良除去装置に不良発生信号を送り異常を検出された不良品を製本機を稼働したままで自動で除去する。
【００２５】
また、集合体２９に正常な針金２３が打ち込まれており、これを異常検出装置１で検出する場合、演算部７５から出力される信号パターンと記憶部７７に記憶された信号パターンとが同じものとなるので、判定部７９は正常と判定し、出力回路７からはアラーム等が発せられることはない。
【００２６】
このように、本実施の形態によれば、中綴本等の製造工程において針金の形状の異常を判定することができる。異常を判定した場合には、中綴本の製造を一時中止し、異常な針金が打ち込まれた集合体２９を取り除き、その後再び中綴本の製造を開始する。或いは、異常判定による製本機の停止が生産効率低下に繋がるようであれば、異常を判定した場合には、作業員には異常の発生を知らせるランプ、アラーム等でその事態を伝えて、不良発生原因の除去（例えば、針金綴じタイミングの調整等）を行わせるとともに、製本機の不良除去装置（断裁前の折丁であれば分解して再度利用できるので、かかる不良除去装置は針金綴工程と断裁工程の間のコンベアに設けるのが最も望ましい）に不良発生信号を送り異常を検出された不良品を製本機を稼働したままで自動で除去する等の手段を採ることも可能である。
【００２７】
なお、前述した説明は、中綴本の製造工程において、既存の製本機を余り改造しないように検知装置を設置すべく、針金綴工程の直後で針金の異常を検出するものであったが、既存の製本機よりも機械設置スペースが大きくなるような改造を行えるのであれば針金の異常を検出する位置としてこれらの部分に限定することなく、例えば断裁工程の手前等においても可能である。
【００２８】
具体的には、断裁工程の手前で検出する方法としては、針金綴工程と断裁工程の距離を長めにとった上で、センター頁の折丁の片側を他側の折丁及び別の鞍で丁合する折丁よりも長くしておき、これらの折丁集合体に針金を打ち込んで、断裁工程に送り込む搬送コンベア上で、センター頁の他の折丁よりはみ出した部分にガイドを押し当てて、一旦センター頁の所で断裁前の本を開き、このセンター頁に露出した針金をコンベア上に設置した検知装置により検知する。
【００２９】
さらに断裁工程に送り込まれるまでに再度センター頁のはみ出した部分にガイドを押し当てて今度は逆に本を閉じるようにすることにより、断裁工程に支障をきたすことなく針金の異常を検出することが可能であり、この場合、検知装置は、搬送コンベア上に配置できるので、検出ヘッドのサイズや設置スペース等に伴う制約がほとんどなくなる。
【００３０】
また、前述した説明は、折丁集合体の背側から針金を打ち込む製本機であるため検知ヘッドは折丁集合体の内側（即ちセンター頁側）に設置しているが、最近、本のセンター頁側から針金を打ち込んで背側に露出してきた針金の足（端部）を内側に折り込んで表紙を貼り付ける逆綴式製本機が登場してきており、このタイプの製本機なら、針金が露出してくるのは表紙貼り前の本の外側であるので、検知ヘッドは搬送機構（ギャザリングチェーン等の機構）とは離れた部分に設置することができ、この場合にも検出ヘッドのサイズや設置スペース等に伴う制約がほとんどなくなる。
【００３１】
図１４は、他の実施の形態に係る異常検出装置の概略構成を示すブロック図であり、図１５は、検出ヘッドと本の中心線の位置関係を示す図である。本実施の形態では、図３、図４に示す異常検出装置において、検出ヘッド２の代わりに、２つの検出ヘッド１０１ａ、１０１ｂを用いる。
検出ヘッド１０１ａは、発信電極１０３ａ、信号受信電極１０５ａ、ダミー受信電極１０７ａを有する。検出ヘッド１０１ｂは、発信電極１０３ｂ、信号受信電極１０５ｂ、ダミー受信電極１０７ｂを有する。対象物検出センサ１１３、信号処理回路１１５ａ、１１５ｂ、出力回路１１７の機能は、図１に示すものと同様である。図１５において、１０９は本の中心線、１１１は針金を示す。本実施の形態では、２チャンネルで針金の異常を検出することができる。
【００３２】
また、本発明は中綴本だけでなく、平綴本（針金綴後で表紙貼り付け前に検出するようになる）の針金の異常についても検出可能であり、また、段ボール箱等の針金の異常を検出する際にも用いることができる。なお、本発明を実現するためには、発信電極４３ｂと、信号受信電極４５があればよく、発信電極４３ａとダミー受信電極４７は無しとすることもできる。
また、本発明では、針金が図１０のような形状になった場合だけでなく、その他の形状異常の針金も検出することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、中綴本等を製造する工程で、針金の異常を検出する針金の異常検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１実施の形態に係る異常検出装置１の概略構成を示すブロック図
【図２】  異常検出装置１が取り付けられた中綴本の製造工程の説明図
【図３】  検出ヘッド２、信号処理回路５を示す図
【図４】  信号処理回路５を示す図
【図５】  針金綴工程Ｓ２における集合体２９の斜視図
【図６】  図５の針金２３をＨ２方向から透視した図
【図７】  図５の針金２３のＨ３方向からの矢視図
【図８】  検出ヘッド２と集合体２９の配置を示す図
【図９】  信号Ｄおよび信号Ｅを示す図
【図１０】  針金綴工程Ｓ２における集合体２９の斜視図
【図１１】  図１０の針金２３ｂをＨ２方向から透視した図
【図１２】  図１０の針金２３ｂのＨ３方向からの矢視図
【図１３】  信号Ｄおよび信号Ｅを示す図
【図１４】  第２の実施の形態に係る異常検出装置の構成を示すブロック図
【図１５】  第２の実施の形態の検出ヘッドを示す図
【符号の説明】
１………針金の異常検出装置
２………検出ヘッド
３………対象物検出センサ
５………信号処理回路
７………出力回路
【図１】
0003746108.tif 000002
【図２】
0003746108.tif 000003
【図３】
0003746108.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003746108.tif 000008
【図８】
0003746108.tif 000009
【図９】
0003746108.tif 000010
【図１０】
0003746108.tif 000011
【図１１】
0003746108.tif 000012
【図１２】
0003746108.tif 000013
【図１３】
0003746108.tif 000014
【図１４】
0003746108.tif 000015
【図１５】
0003746108.tif 000016