JP4556060B2 - 乱丁検査装置およびこれを備えた棚式丁合機 - Google Patents

Description

この発明は、丁合機に備え付ける乱丁検査装置、及びこれを備えた丁合機に関する。好ましくは丁合機の中でも特に、複数の水平棚が縦方向に配設された棚式丁合機を対象とする棚式丁合機用乱丁検査装置、及び棚式丁合機に関する。

一般的な丁合機に設置する従来の乱丁検査装置は、用紙の検査面に正対させた検出センサによって直接用紙の検査面を視認するものであった（例えば、特許文献１参照）。これは、乱丁判別の誤認識を防止するために或る程度の視野角を確保すべく、検査面に対して焦点距離の合う所定以上の距離が必要であった。また、認識画像の焦点を合わせるために、検出センサを用紙の検査面に近離させて、用紙の検査面に対する直接距離を調節する必要があった。

上記従来の乱丁検査装置を棚式丁合機に設置しようとすると、縦方向に配列された棚間の間隔が狭いため、棚上へ検査装置を設置することができなかった。このため、安定した用紙積層状態での検査面乱丁検査が困難であった。

棚式丁合機は他の丁合機よりも多数の用紙を同時に丁合できる分、乱丁に対する要求はシビアであり、安定した高度な乱丁検査が求められている。

特開２０００−２４７０５６号公報

そこで本発明は、検査装置を設置するためのスペースが限られたものであっても、高度な乱丁検査を行いうるように設置可能な乱丁検査装置を提供すること、そして、乱丁検査機能を備えた棚式丁合機をコンパクトに構成することを課題とする。

上記課題を解決するために、下記（１）ないし（５）の手段を採用するものとしている。

（１）本発明の乱丁検査装置１０は、棚内の最上枚の丁合用紙Ｐを引き出す棚式丁合機１の棚内に配設され、最上枚の丁合用紙Ｐの上面を検査する乱丁検査装置１０であって、丁合用紙Ｐの積層方向と交わる方向に指向された検出部２１を有する画像センサ２と、
前記検出部２１の周囲に配設されて検出部２１の指向方向へ投光する投光手段３と、
最上枚の丁合用紙Ｐの上方であって前記検出部２１の指向先に、その指向方向に対して傾斜するように配設され、投光手段３の投光方向を丁合用紙Ｐの上面に反射させる反射鏡４と、
丁合用紙Ｐのバタツキを上方から押さえる用紙押さえ手段５と、を具備することを特徴とする。

このようなものであれば、反射鏡４を介して間接的に視認するものであり、検出部２１の位置をその指向方向へ調節すれば、丁合用紙Ｐ面との（直接）距離を大きく変えることなく、検出部２１の実質的な検出距離を効率的に得ることができる。これにより、検査装置を設置するためのスペースを節減でき、棚上のスペースが狭いものであっても、画像センサ２の焦点距離を確保し、また広い画像検出視野を確保しうる乱丁検査装置１０を設置することができる。これにより、棚毎に乱丁検査機能を有する棚式丁合機１を、コンパクトに構成することができる。

また、積層した最上枚を順に引き出す棚式丁合機１の各棚に設置することで、安定した丁合用紙Ｐの引き出し機能を維持しながら、積層状態という安定した状態の用紙を積層上面から検査可能となる。これにより、丁合枚数（ページ数）の多い棚式丁合機１による連続丁合に於いても、また片面印刷の用紙が含まれていても、積層された上面を検査することで確実な乱丁検査を行い得る。

（２）また、前記乱丁検査装置１０は、少なくとも反射鏡４及び画像センサ２を一体的に保持するとともに、用紙押さえ手段５を備えたホルダー６を具備することが好ましい。

このようなものであれば、画像認識のための機器類の相互の位置関係を、ホルダー６によって容易に固定し、検出センサによる画像認識に至るまでの光路を所定の状態のままで確保しうる。特に、ホルダー配設手段７によってホルダー６を丁合用紙Ｐと平行な面内で配設するものであれば、ホルダー６の平面配設位置を変更した場合でも、この変更に伴う焦点距離や視野角の再調整が不要となり、丁合用紙Ｐのうち乱丁検査範囲を容易に変更することができる。

（３）また、前記いずれかの乱丁検査装置１０において、用紙押さえ手段５が、反射鏡４の周囲の一部ないし全部から下方へ突出してなる突出部を一つ以上具備することが好ましい。

このようなものであれば、丁合用紙Ｐ上面のうち反射光が投光する範囲において、丁合用紙Ｐと反射鏡４との距離を所定以上に保つことができる。このため、検出部２１の検出距離が焦点距離よりも短くなることが抑止され、検出画像の安定によって、乱丁を確実に検査することができる。

（４）また、前記いずれかの乱丁検査装置１０において、用紙押さえ手段５が、反射鏡４の平面投射形状を含む形状の枠孔を有して、丁合用紙Ｐの上面へ枠状に接触しうる枠状接触部５１を具備することが好ましい。

但し本発明においては、鉛直上方の積層方向を法線とする丁合用紙Ｐの上面と平行な面を平面とする。

このようなものであれば、枠状接触部によって丁合用紙Ｐを安定して抑えることが可能となり、用紙の検査面に凹凸が生じる場合でも安定した画像認識が可能となる。

（５）また、前記いずれかの乱丁検査装置１０を備えた棚式丁合機１であって、その棚式丁合機１が、積層された丁合用紙Ｐの上層（の積層部分）にエアーを横（用紙の積層側面）から断続的又は連続的に吹き付けるエアー吹き付け構造を具備するものであれば、更に好ましいものとなる。

すなわち、エアー吹き付け構造によって、丁合用紙Ｐの上方をさばき、最上枚の用紙を一枚ずつ短時間で確実に引き出すことが可能となる一方、丁合用紙Ｐの上層の数枚が常に浮いて波打つ不定状態となる。このとき、枠状接触部によって、検出画像の歪みを効率的に抑えることができ、不定状態であるにも拘らず、検出画像が安定し、乱丁検査を確実に行いうるものとなる。

上記手段によって、検査装置を設置するためのスペースが限られたものであっても、高度な乱丁検査を行いうるように設置可能な乱丁検査装置を提供することができる。そして、乱丁検査機能を有する棚式丁合機を、コンパクトに構成することができる。

以下、この発明の構成を、実施例として図１ないし７に示す具体例と共に詳細に説明する。図１は、本発明の乱丁検査装置を備えた棚式丁合機を示す正面説明図である。図２ないし図４は、実施例１の乱丁検査装置の説明図であり、それぞれ斜視部分透過図、側面視部分断面図、及び平面視部分断面図を示す。図５、６、７はそれぞれ、反射鏡及び用紙押さえ手段に関して、実施例１以外の他の実施形態例の説明図である。

いずれの実施例においても、本発明の乱丁検査装置１０は、各棚１１内に積層載置された丁合用紙Ｐのうちの最上枚を順に引き出す棚式丁合機１の、縦方向に配列された棚１１の上方に配設され、引き出される前の積層状態にある最上枚の丁合用紙Ｐの上面を検査する乱丁検査装置１０である（図１）。具体的には、棚１１内に積層された丁合用紙Ｐのうち最上枚の丁合用紙Ｐよりも上方に配設される。その棚１１の上方に別の上方の棚がある場合には、上方の棚との間に配設される。

そして本発明の乱丁検査装置１０は、丁合用紙Ｐの積層方向と交わる方向に指向された検出部２１によって画像を検出する画像センサ２と、前記検出部２１の周囲に配設されて検出部２１の指向方向と共通する投光方向へ投光する投光手段３と、最上枚の丁合用紙Ｐの上方であって前記検出部２１の指向先に傾斜配設され、投光手段３の投光方向を丁合用紙Ｐの上面に反射させる反射鏡４と、丁合用紙Ｐのバタツキを上方から押さえる用紙押さえ手段５と、を具備することを特徴とする。さらに好ましくは、少なくとも画像センサ２及び反射鏡４を一体的に保持するとともに、用紙押さえ手段５を備えたホルダー６と、このホルダー６を棚上の任意の平面配設位置に配設するホルダー配設手段７とを具備する。以下、各構成につき詳述する。

（棚式丁合機１）
本発明の乱丁検査装置１０が設置される棚式丁合機１は、縦一列の棚１０群を有する各列丁合装置１Ａを複数台、併設して組み合わせて構成される（図１）。各列丁合装置１Ａは、複数の棚１１が縦方向に一列に配設され、各棚１１に積層載置された丁合用紙Ｐから、それぞれ最上枚を、棚の一側方（図１の向って左側）に吸引して引き出し、それぞれの棚１１の丁合用紙Ｐを丁合するものである。

ここで、実施例の棚式丁合機１は、縦方向に配設された棚１１が積層された丁合用紙Ｐの上層の積層部分にエアーを断続的又は連続的に吹き付けるエアー吹き付け構造１２を具備するものである。エアー吹き付け構造１２は、横（丁合用紙Ｐの積層側面）から圧搾空気、窒素等の気体を風として吹き付けるものである。吹き付け方向は、図２の太矢印で示すように、用紙引き出し方向と正対する水平方向である。このような気体の吹き付けによって、丁合用紙Ｐの上層をさばき、最上枚の丁合用紙Ｐを一枚ずつ短時間で確実に引き出すことが可能となる。吹き付け中は、引き出す最上枚の丁合用紙Ｐを含め、積層した上層の数枚が常に浮いて波打ち、表面が不定の凹凸状態となる。

このような棚式丁合機１は、積層されたうち最上枚の丁合用紙Ｐを一枚ずつ引き出すため、余分な負荷のない状態で丁合用紙Ｐを引き出すことができ、引き出し不調が少なく、比較的確実で高速の引き出しが可能である。また、縦置きの棚１１群からの丁合により、丁合用紙の種類すなわち頁数の比較的多い場合に、コンパクトに丁合機を構成することができる。後述する本発明の乱丁検査装置は、このような吹き付け構造１２を具備し、積層された丁合用紙Ｐの最上枚から一枚ずつ引き出す棚式丁合機１に適したものである。

各棚１１の用紙台１３は、用紙を載せる台板と、台板の周縁に立設する用紙台フレーム１３ｆとが一体的に構成される。積層された丁合用紙の枚数が少なくなってくることをセンサで検知すると、台板が上方にせり出すことで、積層された最上枚の丁合用紙Ｐの位置が常に所定高さの範囲内にあるように自動調節する機能を有する（図３）。これにより、丁合用紙Ｐの引き出し位置を一定にして、安定した引き出しを可能としている。

丁合用紙Ｐは、丁合用紙Ｐの積層上部かつ引き出し方向側部に設けられた用紙引き出しローラー１４によって引き出される（図２、３、４にていずれも二点鎖線で示す）。用紙引き出しローラー１４は、複数の方形吸引孔を複数列、側周囲に等間隔に有してなる。この方形吸引孔から捌かれた最上枚の丁合用紙Ｐを吸引しながら、長さ方向中央付近に巻回されたタイミングベルトによって丁合用紙Ｐ側（図２に二点鎖線矢印で示す方向）へ回転する。用紙引き出しローラー１４の回転数は、２５００回転/ｈ程度である。

（画像センサ２）
画像センサ２は、具備する検出部２１によって画像を検出するものであり、所定の方向を向けて棚式丁合機１へ配設される。所定の方向とは、画像センサ２の検出部を含む部品の全体形状における長手方向が、積層された丁合用紙Ｐの用紙面に沿うような方向である。また、検出部２１の指向方向が、丁合用紙１の棚１１内の積層方向と交わるような方向（積層方向と積層された丁合用紙Ｐの用紙面に対する法線方向と交わるような方向）となっている。好ましくは、水平成分をもつ横方向、更に好ましくは、静置時の丁合用紙Ｐ面と平行な方向に指向したものである。

実施例では、画像センサ２はＣＣＤカメラタイプの画像センサであり、検出部を具備するセンサヘッド２ａと、これに導体連結されるアンプユニット２ｂとから構成される。また、略正四角柱の外形をしたセンサヘッド２ａの先端に検出部２１を具備する。この検出部２１は、四角柱をしたセンサヘッド２ａの外形の伸長方向と同じ方向（か、或いはこれに沿う方向）を指向方向とする。

画像センサ２に具備される検出部２１は、指向方向が広く放射しない単指向性のものであり、積層された丁合用紙Ｐの用紙面と正対せず、丁合用紙Ｐの積層方向と交わる方向、好ましくは積層方向と４５度以上の角度で交わる方向へ指向される。画像センサ２は、検出部２１の指向方向からの入光によって画像を認識する。

具体的には、例えば次の仕様の画像センサ２を使用することができる。焦点距離はｆ１５．６５（広視野タイプではｆ１３．４７）、撮像素子は１／３インチＣＣＤ、設置距離３４〜４９ｍｍ、検出範囲５ｍｍＨ（幅方向）×４．６ｍｍＶ（高さ方向）〜９ｍｍＨ×８．３ｍｍＶ、ティーチング領域サイズ最大２５６×２５６の任意の矩形領域、処理分解能最大４６８Ｈ×４３２Ｖ、パターン及び明るさの応答速度４〜１２ｍｓである。

実施例では次述する投光手段と一体化した照明内蔵型ＣＣＤカメラを使用している。これは、投光手段３が画像センサ２のセンサヘッド２ａに埋め込まれてなるものである。

（投光手段３）
投光手段３は、前記検出部２１の周囲に配設されて検出部２１の指向方向と共通する投光方向へ投光するものである。すなわちこの投光方向は、指向方向と並行である。

実施例の投光手段３は、画像センサのセンサヘッドに埋め込まれた複数の発光ダイオードからなるワーク照明３１と、その投光方向前方に配された透過板３２とから構成される。この投光手段３は前記画像センサ２のセンサヘッド２ａ内に埋め込まれ、前記画像センサ２と一体化した照明内蔵型ＣＣＤカメラとして構成される。

ワーク照明３１は所定時間毎にパルス点灯し、６個の赤色の発光ダイオード３１が、検出部の指向方向と平行な方向を向いて検出部の周囲に配設される。

透過板３２は、画像センサ２のセンサヘッド２ａの矩形枠に囲まれた先端部に嵌入された薄板であり、中央部が検出部２１用の矩形窓として除かれて二重枠状となっている。また、透過板３２の少なくともいずれかの表面（実施例では両面）には多数の微小凹凸部が施されており、投光方向を透過板の法線方向に揃えるものとなっている。実施例では透過板３２の両面のうち一の面に縦方向の第一の連続突条が並設され、他の面に前記連続突条と交わる方向の第二の連続突条が並設される。

（反射鏡４）
反射鏡４は、図２の二点鎖線或いは図３に示すように、最上枚の丁合用紙Ｐの上方であって前記検出部２１の指向方向の先に（後述するホルダー６によって）配置される。指向方向及び用紙面のいずれにも傾斜するように丁合用紙Ｐ側へ反射面が傾斜配設され、投光手段の投光方向を丁合用紙Ｐの用紙面の方向に反射させる。実施例では、ホルダー６のうち傾斜板６２の傾斜下面に貼設される（図２）。

傾斜角度θは、用紙面の法線方向に対して４５度よりも大きいものであり、好ましくは５０度ないし６０度程度（更に好ましくは５５度ないし５７度）である（図３）。この様な傾斜角度によって、投光手段による光が検出画像に直接入光するのを防止し、ハレーション（過度な光の写り込み）の発生による検出エラーを抑えるものとなっている。

反射鏡４は各実施例のように平面鏡からなるものでもよく、また若干の曲率を有する凸レンズあるいは凹レンズでもよい。実施例では矩形の平面鏡を使用している。

（用紙押さえ手段５）
用紙押さえ手段５は、反射鏡の平面投射形状を含む形状の枠孔を有して、丁合用紙の上面へ枠状に接触しうる枠状接触部５１を具備する（図２）。但しこの平面投射形状において、鉛直上方の積層方向を法線とする丁合用紙の上面と平行な面を平面とする（図４参照）。或いは、用紙押さえ手段５は、反射鏡４の周囲の一部ないし全部から下方へ突出する突出部を複数又は一つ具備する（図５ないし図７）。突出部の先端には、丁合用紙の上面へ接触する湾曲接触部５２を具備する。

（実施例１の用紙押さえ手段５）
実施例１の用紙押さえ手段５は、図２ないし図４に示すように、反射鏡４の下方に配設された水平方向の一つの枠状体であり、ホルダー６のうち水平板６３として構成される。具体的には、側面視にて反射鏡４よりも斜め下方向へ延長された側面板の先端部分から屈曲し、用紙引き出し方向と同じ方向に水平に伸びる矩形の枠状平面板からなる。この枠状平面板からなる用紙押さえ手段５は、平面形状よりも一回り小さな略矩形の枠孔を有し、その下面を枠状接触部５１とする。この枠状接触部５１は、エアー吹き付け構造１２によって浮き上がった最上枚の丁合用紙Ｐの上面へ、枠状に接触しうる。枠孔は、図４に示すように、反射鏡４の平面投射形状を含むように配される。また、反射鏡４の平面投射形状を含む大きさの（すなわち、同平面投射形状と同一か或いはこれより大きい）略矩形形状である。

また、枠状接触部５１の周縁たる接触縁部５１ｃは、丁合用紙Ｐを傷つけることのないよう、角が面取りされている（図２）特に高速の引き出し時には、丁合用紙Ｐのうち引き出し方向後方端付近が、枠状接触部５１と勢い良く接触する可能性がある。このため、この「用紙引き出し方向と逆方向」、すなわち引き出し方向後方側（図２の向かって左上側）に位置する接触縁部５１ｃは、面取りによって用紙引き出し方向と逆方向の接触縁部５１ｃ滑らかな曲面で構成すると、高速の引き出しに伴う丁合用紙Ｐとの当りを柔らかくすることができ、丁合用紙Ｐを保護しうる。また、実施例１の枠状接触部５１は丁合用紙Ｐと（点状ではなく）面状に接触するため、用紙面への当たりが柔らかであり、表面の傷、凹み、或いは型付きを効果的に防止しうるものとなっている。

（実施例２の用紙押さえ手段５）
また、図５、６、７に、用紙押さえ手段５の他の形態例を示す。図５は実施例２の用紙押さえ手段５であり、矩形の反射鏡４の周囲の一部たる四隅から下方へ突出してなる、４本の略円形断面の棒状体（第一の棒状体５ａ、第二の棒状体５ｂ、第三の棒状体５ｃ、第四の棒状体５ｄ）から構成される。この第一ないし第四の棒状体５ａないし５ｄは、突状に湾曲した湾曲接触部５２を先端に有する。この湾曲接触部５２は部分球であり、複数個の湾曲面で接触することで、丁合用紙Ｐとの接触による丁合用紙Ｐ表面の傷、凹み、或いは型付きを防止しうるものとなっている。また、傾斜した反射鏡４の四隅のうち、丁合用紙に近い傾斜下辺側の２隅（第一の棒状体５ａ、及び第二の棒状体５ｂ）が短く、丁合用紙から遠い傾斜上辺側の残り２隅（第三の棒状体５ｃ及び第四の棒状体５ｄ）が前者２本よりも長いものとなっており、４つの湾曲接触部５２はいずれもほぼ等しい略水平高さに位置する。

（実施例３の用紙押さえ手段５）
図６は実施例３の用紙押さえ手段５であり、矩形の反射鏡４の傾斜する両側辺に沿って、反射鏡板上に立設される一対の縦型の部分円板から構成される。この２枚の部分円板は、部分円状に湾曲した円板側面が湾曲接触部５２となる。反射鏡４の側辺のうち、丁合用紙Ｐに近い下端側に立設される。

（実施例４の用紙押さえ手段５）
図７は実施例４の用紙押さえ手段５であり、矩形の反射鏡４を保持する傾斜板が下方へ延長され、その下方面に固定された一つの部分球から構成される。

（ホルダー６）
ホルダー６は、少なくとも反射鏡４及び画像センサ２を一体的に保持するとともに、用紙押さえ手段５を一体的に備える（図２）。実施例のように、画像センサ２、投光手段３、反射鏡４、及び用紙押さえ手段５を一体的に保持固定することが好ましい。実施例１では、センサヘッド２ａを側面で保持する側面板６１と、反射鏡４を傾斜面で保持する傾斜板６２と、水平下面により用紙押さえ手段５を構成する水平板６３とが順に、屈曲加工によって一体的に連設される。そして、画像センサ２のセンサヘッド２ａたる照明内蔵型ＣＣＤカメラを、側面板６１で保持固定するとともに、この照明内蔵型ＣＣＤカメラの検出部２１の指向方向上に配置した傾斜板によって、反射鏡４を斜めに固定してなる。水平板６３は、一枚の枠板からなる用紙押さえ手段５であり、矩形の反射鏡の下辺から延長し、略水平に折れ曲がって傾斜板６２と一体的に構成される。

（ホルダー配設手段７）
ホルダー配設手段７は、ホルダー６を棚上の任意の平面配設位置に配設するものである。実施例１では、平面視（図４）前後方向（側面視（図３）の手前及び奥方向）へスライド可動しうる第一のスライダー構造７１と、この第一のスライダー構造７１のスライドレールにスライド可能に嵌入され、平面視（図４）左右方向（側面視（図３）の左右方向）へスライド可動しうる第二のスライダー構造７２とから構成される。平面視にて交わって構成される第一及び第二のスライダー構造７１、７２によって、ホルダー６を棚上の任意の平面配設位置に調節して任意の位置に固定可能としている（図３、図４参照）。

その他、本発明の乱丁検査装置は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更等が可能である。

本発明の乱丁検査装置は、棚式丁合機の棚内のほか、従来の画像検出器では収めることのできなかった様々な箇所の検知或いは検査を行うことができる。

実施例１の乱丁検査装置を備えた棚式丁合機を示す正面視説明図である。 棚式丁合機に備えられた実施例１の乱丁検査装置を示す斜視部分透視説明図である。 図２に示す実施例１の乱丁検査装置の、側面視部分断面説明図である。 図２に示す実施例１の乱丁検査装置の、平面視説明図である。 実施例２の乱丁検査装置のうち、反射鏡及び用紙押さえ手段の形態を示す説明図である。 実施例３の乱丁検査装置のうち、反射鏡及び用紙押さえ手段の形態を示す説明図である。 実施例４の乱丁検査装置のうち、反射鏡及び用紙押さえ手段の形態を示す説明図である。

符号の説明

１ 棚式丁合機
１０ 乱丁検査装置
１１ 棚
１２ エアー吹き付け構造
１３ 用紙台
１４ 用紙引き出しローラー
２ 画像センサ
２１ 検出部
２ａ センサヘッド
２ｂ アンプユニット
３ 投光手段
３１ ワーク照明
３２ 透過板
４ 反射鏡
５ 用紙押さえ手段
５ａ 第一の棒状体
５ｂ 第二の棒状体
５ｃ 第三の棒状体
５ｄ 第四の棒状体
５１ 枠状接触部
５２ 湾曲接触部
６ ホルダー
６１ 側面板
６２ 傾斜板
６３ 水平板
７ ホルダー配設手段
Ｐ 丁合用紙

Claims (5)

1. 棚内の最上枚の丁合用紙を引き出す棚式丁合機の棚内に配設され、丁合用紙の上面を検査する乱丁検査装置であって、丁合用紙の積層方向と交わる方向に指向された検出部を有する画像センサと、前記検出部の周囲に配設されて検出部の指向方向へ投光する投光手段と、最上枚の丁合用紙の上方であって前記検出部の指向先に、その指向方向に対して傾斜するように配設され、投光手段の投光方向を丁合用紙の上面に反射させる反射鏡と、最上枚の丁合用紙のバタツキを上方から押さえる用紙押さえ手段と、を具備することを特徴とする乱丁検査装置。
2. 少なくとも反射鏡及び画像センサを一体的に保持するとともに、用紙押さえ手段を備えたホルダーを具備する請求項１記載の乱丁検査装置。
3. 用紙押さえ手段が、反射鏡の周囲の一部ないし全部から下方へ突出してなる突出部を具備する請求項１または２記載の乱丁検査装置。
4. 用紙押さえ手段が、反射鏡の平面投射形状を含む形状の枠孔を有して、丁合用紙の上面へ枠状に接触しうる枠状接触部を具備する請求項１、２または３のいずれか記載の乱丁検査装置。
5. 請求項１、２、３または４のいずれか記載の乱丁検査装置を備えた棚式丁合機であって、積層された丁合用紙の上層の積層部分にエアーを断続的又は連続的に吹き付けるエアー吹き付け構造を具備する棚式丁合機。

Images