JP5877704B2 - 表紙を付ける装置 - Google Patents

Description

本発明は、中身の搬送系により搬送方向に送られる、接着剤層を備えた本の中身に、搬送系により表紙供給ステーションに供給される表紙を付けて位置決めする装置に関する。

無線綴じ機は、製本において接着剤で接合された冊子または本の中身（本文）を製作するものであり、中身となる丁合された折り丁および／または枚葉紙は、膠、糊もしくは接着剤を予め加工された背部に塗布することにより綴じられる。膠および接着剤の概念は、以下において同義的に用いる。考えられる綴じ方および生産形態は、機械装備に影響される。機械装備に関して、主に、機能ユニットである中身の搬送系、中身の供給ステーション、背加工、背固め、中間乾燥、側面膠付け、背補強、表紙当て付けおよび押し付け、表紙の圧着ならびに乾燥が存在する。

ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０２００５００７０１２号明細書において、製本機とも呼ばれる無線綴じ機が記載されている。この無線綴じ機は、変向ホイールの周りを走行する搬送手段と、シートスタックを緊締するための、相互間隔を有して搬送手段に取り付けられた多数のクランプとから成る中身の搬送系を備えている。クランプは、シートスタックと、膠付けされた（接着剤が塗布された）中身とを、様々な加工ステーションを通って搬送する。

接着剤で接合された本を製作する際に、中身と表紙との接合は、表紙付け・圧着ステーションにより行われる。表紙供給ステーションを介して、場合によっては溝付けにより折り縁の付けられた表紙は、方向調整として位置決めして先ず表紙付けステーションに供給される。そこでは表紙は、背に接着剤が塗布された中身に軽く押し付けられ、これにより固定される。後続の表紙圧着ステーションでは、表紙は、背圧着板および側面圧着レールにより、力を掛けつつ中身に圧着される。これにより接着剤で接合された本は、角張った背の形状を有する。表紙の坪量、用いられる接着剤および機械速度に関連して、表紙付けステーションにおいて中身に表紙を付ける際に、中身に対して表紙がずれることがある。したがって表紙圧着ステーションにおいて、表紙は、正しく中身と接合されず、接着剤で接合された冊子の品質に関する高い要求を満たさない本が形成される。

ドイツ連邦共和国特許第３３４０８５９号明細書において、製本機用の表紙付け・圧着装置が記載されている。この装置は、側面圧着レールと背圧着板とを備えており、側面圧着レールおよび背圧着板は、表紙を中身に圧着するための水平方向運動もしくは鉛直方向運動を行うために、中身の搬送系に対して同期的に運動可能である。側面圧着レールは、吸着要素またはクランプ要素を備えており、これらの要素は、その都度表紙を、中身の背に圧着するまで位置決めされた位置で保持し、これにより表紙と中身の背との間の相対運動を防止する。この表紙付け・圧着装置の欠点によれば、吸着要素またはクランプ要素は、圧着要素および中身の搬送系の運動に関して吸着要素またはクランプ要素を周期的に運転するための個別の制御装置を必要とする。その他の欠点によれば、吸着要素の吸着出力は、表紙を固定するための十分な吸着力を保証するために、表紙の表面構造に応じて適合させる必要がある。吸着要素またはクランプ要素の洗浄および保守が面倒なものとなっている。別の表紙付け・圧着装置は、欧州特許出願公開第１８３４８０５号明細書および欧州特許出願公開第２０２０３０５号明細書において公知である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０５９０７９号明細書において、被印刷物の中身の搬送系から搬送方向に運動する被印刷物の中身（特に本の中身）に表紙付け機により個別化された表紙を付ける装置が公知であり、この表紙を付ける装置は、鉛直方向に可動の押圧要素を備えている。押圧要素は、略水平の押圧面を有しており、押圧面は、押圧板により形成される。押圧板により、表紙は、依然として粘性の接着剤を備えた被印刷物の中身の背に付けられる。この発明によれば、押圧要素は、表紙を固定するためのニードル状の要素を備えており、ニードル状の要素は、押圧面から突出している。ニードル状の要素は、特にその先端部分において小さな直径を有するニードルである。ニードル状の要素は、水平の押圧面に載置する表紙に進入し、したがって形状結合（形状結合とは、嵌め合いまたは噛み合いなどの部材相互の形状的関係に基づく結合を意味する）で表紙を固定し、これにより表紙が表紙付けの間で接着剤が固まるまえに滑るのを防止する。このような構成は好適であり、ニードル状の要素は、表紙の固定を保証し、その際、複雑な制御または調節が不要である。ニードル状の要素の保守および洗浄も簡単に実現される。ここでは、多数の表紙材料に関するニードル状の要素の寸法設定が問題点として挙げられる。

ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０２００５００７０１２号明細書 ドイツ連邦共和国特許第３３４０８５９号明細書 欧州特許出願公開第１８３４８０５号明細書 欧州特許出願公開第２０２０３０５号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０５９０７９号明細書

したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような表紙を付ける装置を改良して、背景技術の欠点が解消されたものを提供することである。

この課題を解決するための本発明の構成によれば、中身の搬送系により搬送方向に送られる、接着剤層を備えた本の中身に、搬送系により表紙供給ステーションに供給される表紙を付けて位置決めする装置であって、表紙付け・圧着ステーションの略水平の押圧面を備えた鉛直方向および／または水平方向に可動の押圧台が設けられており、搬送系は、個々の駆動装置により駆動されるものにおいて、押圧台は、連行体を備えており、連行体は、押圧面から突出するようになっている。

好適には、連行体は、押圧台に定位置に取り付けられている。

好適には、連行体は、空圧シリンダにより、鉛直方向および／または水平方向に運動可能である。

好適には、表紙供給ステーションは、押さえ要素を備えており、押さえ要素は、表紙搬送運動に対して相対的にハウジングに固定して配置されている。

好適には、押さえ要素は、押さえばねである。

好適には、押さえ要素は、真空シューである。

好適には、押さえ要素は、ブレーキばねである。

好適には、ブレーキばねは、空圧シリンダにより圧力を掛けられるようになっている。

好適には、押さえ要素は、可変の圧力で調節されるようになっている。

本発明による、表紙を付けて位置決めする装置の構成によれば、表紙付け・圧着ステーションの略水平の押圧面を備えた押圧台が設けられている。表紙は、表紙供給ステーションの搬送系により表紙付け・圧着ステーションに供給され、接着剤層を備えた中身に位置決めしながら付けられ、圧着される。中身は、別の搬送系により、表紙付け・圧着ステーションを通って搬送方向に送られる。搬送系は、個々の駆動装置により駆動される。表紙の位置決めは、連行体により行われ、連行体は、押圧台に取り付けられていて、押圧面から突出する。その際、連行体は、押圧台に定位置に取り付けるか、または、空圧シリンダを介して鉛直方向および／または水平方向に運動可能に押圧台に取り付けることができる。

好適な態様によれば、表紙供給ステーションは、追加的に押さえ要素を備えている。押さえ要素は、表紙搬送運動に対して相対的にハウジング固定式に配置されている。好適には、押さえ要素は、押さえばねまたは真空シューまたはブレーキばねとして構成されており、押さえ要素は、表紙に及ぼす圧力を可変に調節可能である。

本発明による装置の利点：
・面倒な位置決め機構がない（表紙付け機のガイドレールに定位置のストッパおよび押さえばねが設けられているだけである）、
・機械の制御装置もしくは操作面を介して行われる中身に対する表紙の位置決めの簡単な調節および極めて良好な再現性、
・装着時間を短縮するためのジョブ管理装置を介して前調節値を記憶しかつ呼出すための煩雑で高価な追加的な自動化がない、
・ばね行程を組み込むことなく定位置に取り付けられたストッパによる汚れにくさ、
・摩耗がなく保守の手間がない（クランプの非接触式の位置決め）、
・連行体チェンによる表紙の供給において機械的な許容誤差が精度に影響を及ぼさない。

無線綴じ機を概略的に示す図である。 背景技術による圧着ステーションを示す図である。 本発明による表紙付け・圧着ステーションを示す図である。 本発明による連行体および押さえ装置の構成を示す図である。 本発明による連行体および押さえ装置の構成を示す図である。 本発明による連行体および押さえ装置の構成を示す図である。 本発明による連行体および押さえ装置の構成を示す図である。 本発明による連行体および押さえ装置の構成を示す図である。 本発明による連行体および押さえ装置の構成を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。

図１には、無線綴じ機１０００の一部を、これに付属の中身の搬送系３３の一部と共に示しており、中身の搬送系３３は、クランプ１００２が取り付けられた、図示していない被駆動式の循環走行するチェンにより形成される。循環走行するチェンの駆動装置は、たとえば図示していないサーボモータにより形成される。中身１００は、丁合い機１０１０から到来して、搬送方向Ｔに無線綴じ機１０００に供給される。中身１００は、クランプ１００２により把持され、第１の加工ステーション（背加工ステーション１０２０）に向けて搬送される。背加工ステーション１０２０は、図示していない複数の加工工具を備えることができる。背が加工された中身１００は、引き続き、膠付けステーション（接着剤塗布ステーション）１０３０に搬送され、接着剤が塗布される。後続の背固めステーション１０４０において、選択的に背貼りを取り付けることができる。表紙を付けて固定する装置２０．１において、表紙供給ステーション１から供給された表紙１０１が、中身１００に付けられ、固定され、表紙を圧着する装置２０．２において圧着され、相互に接合される（綴じられる）。次いで中身１００は、引き続き冷却区間１０６０を越えて裁断ステーション３（詳しくは図示していない）に向けて搬送される。

図２には、背景技術による表紙付け・圧着ステーション２の表紙を圧着する装置２０．２を示す。丁合いされた折り丁、たとえばペーパーシートから成る中身１００は、中身クランプ１００２に保持されるかもしくはクランプされて、クランプ１００２から搬送方向Ｔに直線に沿って略一定の速度で搬送される。搬送は、中身の搬送系３３（図１）により行われ、中身の搬送系３３は、図示していない循環走行するチェンから成っており、チェンに、搬送トングとしてのクランプ１００２が取り付けられている。チェンは、図示していないサーボモータにより駆動される。

表紙を圧着する装置２０．２の機械位置において、表紙１０１は、好適には下側から鉛直方向に（上側へ）中身１００に圧着されるか、もしくは押し付けられ、その際、中身１００の背４２と接合され、好適には接着剤または膠により接合される。背４２および／または表紙１０１に、予め、つまり無線綴じ機の、上流側に配置されたステーションにおいて、接着剤または膠、たとえば高温で溶融する接着剤または低温の膠が塗布される。

表紙１０１の圧着は、表紙を圧着する装置２０．２のレール４５に沿ったフレーム４４の鉛直方向運動４３（上下運動）により行われる。フレーム４４は、第１の圧着要素（または圧着板２１）、特に圧着台２１を備えている。これにより表紙１０１と中身１００とを接合するために必要な圧力が形成される。

圧着中の中身１００の搬送運動に追従するために、圧着台２１は、キャリッジとして、フレーム４４のレール４６に支承されていて、運動可能もしくは摺動可能である。圧着台２１は、圧着中、水平方向運動４７（前進・後退運動）を行い、水平方向運動４７は、搬送方向Ｔに対して平行に、送り運動中に、中身１００の搬送速度に相当する一定の速度で行われる。したがって圧着は、搬送される中身１００と運動する圧着台２１との間の運動が同期的な間に行われる。

表紙１００は、背４２の部分の他に、中身１００の背に近い側面部分でも中身１００と接合されるので、接着剤または膠の塗布（無線綴じ機の前述のステーションにおいて）は、側面部分でも行われる。

側面部分における表紙１０１の側方の圧着は、少なくとも１つの第２の圧着要素２２または第２および第３の圧着要素２２，２３の並進運動４８（接近・離間運動）により行われ、特に表紙を圧着する装置２０．２もしくは中身１００の両側で側方の圧着レール２２，２３により行われる。このために圧着レール２２，２３は、圧着台２１の各レール４９に支承されていて、運動可能もしくは摺動可能である。圧着レール２２，２３の相互間隔は、当初は、中身の厚み（搬送方向Ｔに対して横向きの中身１００の延在幅）よりも所望の寸法だけ大きい。いわゆる「進入幅」（中身１００と圧着レール２２，２３との間の側方の進入間隔の２倍に中身の厚みを加えたものに相当する）は、圧着台２１の規定の移動距離にわたって（側方の圧着の第１のステップで）略一定に維持される。そのあとで（側方の圧着の第２ステップで）中身１００と同期的に運動する圧着レール２２，２３は、相互に接近運動して、表紙を側方で圧着する。

鉛直方向運動４３と水平方向運動４７との重畳により、圧着台２１は、軌道運動５０を行う。軌道運動５０は、サーボモータ５８により、相応の連結伝動装置６４と相俟って形成される（図２および図４）。さらに圧着レール２２，２３は、並進運動４８と水平方向運動４７との重畳により、逆向きの軌道運動５１を行い、その際、軌道運動５１は、依然として軌道運動５０と重畳する。

各圧着レール２２，２３の圧着運動（並進運動）の形成は、それぞれ好適には定位置に配置されるかもしくはフレームに固定された（表紙を圧着する装置２０．２のフレームに関して）駆動ユニット５２により、表紙を圧着する装置２０．２の両側で行われ、つまり各圧着レール２２，２３に対応して、好適には独自の駆動ユニット５２が配置されている。

駆動ユニット５２は、好適には個別に制御可能なサーボモータ５３を備えており、サーボモータ５３は、（たとえば図面を判りやすくするために図示していないプーリまたはそのような伝達手段を介して）回動可能なスピンドル５４を駆動する。スピンドル５４の、サーボモータ５３により導入される回動運動は、（摺動可能な要素５５の内側に設けられた、図面を判りやすくするために図示していないスピンドルナットを介して）摺動可能な要素５５の制御可能な並進運動４８に伝達される。

スピンドル５４と摺動可能な要素５５とから成るリニアユニットとサーボモータ５３とを備えた記載された安価な駆動ユニット５２に対して択一的に、リニアサーボモータを備えた駆動ユニット５２を用いてもよい。

摺動可能な要素５５に、連結ロッド５６が、駆動側の第１の端部で、枢着されており、連結ロッド５６は、並進運動４８を、駆動ユニット５２もしくは摺動可能な要素５５から、駆動ユニット５２もしくは摺動可能な要素５５に対応して配置された圧着レール２２，２３に伝達する。このために連結ロッド５６は、被駆動側の第２の端部で、連結ロッド５６に対応して配置された圧着レール２２，２３に枢着されている。したがって連結ロッド５６の駆動側の枢着点５７は、摺動可能な要素５５の制御可能な並進運動４８に応じて制御しながら摺動可能である。好適には、駆動側の枢着点５７は、横方向（搬送方向Ｔに対して横向き）に、水平方向運動する（前進および後退運動）圧着台２１の外側に位置する。

図３には、本発明による表紙付け・圧着ステーション２を概略的に示す。表紙付け・圧着ステーション２は、無線綴じ機１０００において、表紙供給ステーション１（図１）と後続の冷却区間１０６０および／または断裁ステーション３（図１において記号で示している）との間に設けられている。無線綴じ機の、上流側に設けられた図示していないステーションにおいて、中身１００は、既に加工され、つまり中身は、粗面化され、接着剤が塗布される。位置１に設けられた表紙供給ステーションにより、表紙は、個別化され、搬送系３５により、搬送方向Ｔに表紙付け・圧着ステーション２に向けて送られる。中身１００は、図示していない中身の搬送系３３により、同様に搬送方向Ｔに表紙付け・圧着ステーション２に向けて表紙付け・圧着ステーション２を通って送られる。図示の表紙付け・圧着ステーション２の付近では、表紙１０１は、中身１００に先ず軽く押し付けられ、そうして当て付けられ、そのあとでプレス力により中身１００に堅固に圧着される。したがって表紙付け・圧着ステーション２は、表紙付けして固定する装置２０．１と表紙を圧着する装置２０．２とを備えている。

その際、上述のように、表紙付けして固定する装置２０．１において、表紙は、押圧台２８（押圧台２８もまた表紙付けして固定する装置のフレーム４４に取り付けられていて、したがって同じ軌道運動５０を行う）により、中身１００の、膠付けされた背４２に当て付けられ、軽い圧力により固定される。このために押圧台２８は、略水平の押圧面２４を備えている。表紙１０１を位置決めするために、押圧台は、押圧面２４から突出する連行体２９を備えている。次いで表紙１０１は、既に図２に関して説明したが、表紙を圧着する装置２０．２において圧着される。

図４には、表紙供給ステーション１から表紙付け・圧着ステーション２に向かう表紙の搬送に関する主要部分を示す。表紙供給ステーション１は、搬送系３５を備えている。搬送系３５は、循環走行するチェン６０から成っており、チェン６０は、チェンホイール６２（チェンホイール６２は駆動軸６１に支承されている）を介して、サーボモータ５９により駆動される。チェン６０は、載設板６５の側方に配置されている。表紙１０１は、連行体６３（連行体６３はチェン６０に配置されている）により、搬送方向Ｕに表紙付け・圧着ステーション２に向けて搬送される。その際、表紙１０１は載設板６５に載置し、左右で表紙ガイドレール３１にガイドされる。表紙付け・圧着ステーション２の表紙付けして固定する装置２０．１による受け取り時点前における連行体６３の遅延運動により、表紙１０１は、僅かに制動される。制動プロセスをサポートするために、保持要素としての押さえ要素３０，３４，３６，３７が設けられており、押さえ要素３０，３４，３６，３７は、制動プロセスの間、表紙供給ステーション１の搬送系３５の連行体６３と表紙１０１の後縁との接触を保証する。押さえ要素は、たとえば押さえばね３０または吸着部材としての真空シュー３４（図６および図７）またはスリップばねやブレーキばね３６として構成することができ、ブレーキばね３６は空圧シリンダ３７により圧力が掛けられる。保持要素は、ガイドレール３１または載設板６５に取り付けることができる。選択的に、たとえばブレーキばね３６は、ハウジングに固定された保持装置６６に取り付けてもよく、空圧シリンダ３７は、ハウジングに固定された保持装置６７に取り付けてもよい。押さえ要素の配置構造において重要な点によれば、押さえ要素３０，３４，３６，３７は、表紙搬送運動に対して相対的にハウジングに固定して配置されている。

ブレーキばねを備えた態様は、主として表紙を押さえるために考えられたものである。したがって、表紙の隆起部分が膠付けされた中身に早期に接触することもない。表紙の隆起により、表紙は、正しく連行体に位置決めされず、したがって押し付ける際に表紙がずれる恐れがある。別の重要な機能は、制動プロセスの間表紙付け装置の連行体に表紙を押さえることにある。このために押さえ要素を用いる必要があり、押さえ要素は、表紙材料が極端な特性を有している場合に調節する必要がある。この場合、小さな空圧シリンダがサポートすることになる。小さな空圧シリンダは、圧力により、ブレーキばねに間接的に押さえ強さを規定することができる。

連行体６３が沈み込んだあとで、押圧台２８の連行体２９が、押圧運動の後続プロセスで表紙１０１を確実にガイドするために、表紙１０１の後方に浮かび上がる。表紙付け・圧着ステーション２の連結伝動装置６４の、後続プロセスにおける加速運動により、表紙１０１は、連行体２９により受け取られ、正確に位置決めされる。

受け取りおよび位置決めのあとで、押圧プロセスは、中身の背に、予め塗布された接着剤層が接触することにより行われる。押圧板による中身に対する表紙の押圧プロセスの間、表紙は、確実にガイドされる。これにより、表紙の「浮動」が防止される。

本発明では、機械構成手段の遅延と、個々の駆動装置により表紙を位置決めする技術とが組み合わされている。

このことは、押圧ステーションの押圧台における表紙の極めて簡単な機械式のガイドにより達成される。その際、位置決めのための補助手段は、定位置に取り付けられたガイドストッパ（図３〜図６）である。したがって表紙は、既に用いられている個々の駆動装置により、中身の搬送クランプのあとで繰り返し正確に位置決めすることができる。別の判型（サイズ）調節に対する適合は、電子式に設定することができ、繰り返しジョブにおいて記憶することができる。考えられる自動化により、装着時間が短縮され、操作が簡単化され、調節が繰り返し正確に実現される。搬送クランプに対する位置決めは、非接触式に行われ、したがって微調節、保守もしくは損耗が生じることはない。

図６および図７には、本発明による連行体２９ならびに押さえばね３０および／または真空シュー３４として構成された押さえ要素の構成を示す。

別の態様（図７および図８）は、押圧台に設けられた定位置の連行体の代わりに可動の連行体であってよい。その際、運動は、水平方向だけでなく垂直方向の運動が好適である。好適な態様では、表紙の供給運動は、連行体を表紙の後方に浮き上がらせて、連行体を後続プロセスにおいて加速運動により確実に位置決めするために、正確に押圧台の運動に適合させる必要がある。運動プロセスの精度の緩和は、鉛直方向に運動する連行体によりもたらされ、この連行体は、位置決めしつつ浮上する。水平方向運動も、極めて好適である。そのような態様の背景において、表紙の位置決めは、押圧台の連行体により、押圧台の加速運動に対して無関係にまたは追加的に実現することができる。

１ 表紙供給ステーション、 ２ 表紙付け・圧着ステーション、 ３ 断裁ステーション、 ２０．１ 表紙を付けて固定する装置、 ２０．２ 表紙を圧着する装置、 ２１ 第１の圧着要素、 ２２ 第２の圧着要素、 ２３ 第３の圧着要素、 ２４ 水平の押圧面、 ２８ 圧着台、 ２９ 連行体、 ３０ 押さえ要素、 ３１ 表紙ガイドレール、 ３２ 空圧シリンダ、 ３３ 中身の搬送系、 ３４ 真空シュー、 ３５ 搬送系、 ３６ ブレーキばね、 ３７ 空圧シリンダ、 ４２ 背、 ４３ 鉛直方向運動、 ４４ フレーム、 ４５ レール、 ４６ レール、 ４７ 水平方向運動、 ４８ 並進運動、 ４９ レール、 ５０ 軌道運動、 ５１ 軌道運動、 ５２ 駆動ユニット、 ５３ サーボモータ、 ５４ スピンドル、 ５５ 摺動可能な要素、 ５６ 連結ロッド、 ５７ 枢着点、 ５８ サーボモータ、 ５９ サーボモータ、 ６０ チェン、 ６１ 駆動軸、 ６２ チェンホイール、 ６３ 連行体、 ６４ 連結伝動装置、 ６５ 載設板、 ６６ ハウジングに固定された保持装置、 ６７ ハウジングに固定された保持装置、 １００ 中身、 １０１ 表紙、 １０００ 無線綴じ機、 １００２ 中身クランプ、 １０１０ 丁合い機、 １０２０ 背加工ステーション、 １０３０ 膠付けステーション、 １０４０ 背固めステーション、 １０６０ 冷却区間、 Ｔ 搬送方向、 Ｕ 搬送方向、 ｖ 鉛直方向の連行体運動、 ｈ 水平方向の連行体運動

Claims (4)

1. 本の中身の搬送系（３３）により搬送方向（Ｔ）に送られる、接着剤層を備えた本の中身（１００）に、搬送系（３５）により表紙供給ステーション（１）に供給される表紙（１０１）を付けて位置決めする装置であって、
   表紙付け・圧着ステーションの略水平の押圧面（２４）を備えた鉛直方向および水平方向に可動の押圧台（２８）が設けられており、搬送系（３３，３５）は、個々の駆動装置により駆動されるものにおいて、
   押圧台（２８）は、連行体（２９）を備えており、該連行体（２９）は、押圧面（２４）から突出するようになっており、
   表紙供給ステーション（１）は、押さえ要素（３０，３４，３６）を備えており、該押さえ要素（３０，３４，３６）は、表紙搬送運動に対して相対的にハウジングに固定して配置されており、該押さえ要素は、真空シュー（３４）であることを特徴とする、表紙を付けて位置決めする装置。
2. 連行体（２９）は、押圧台（２８）に定位置に取り付けられている、請求項１記載の装置。
3. 連行体（２９）は、空圧シリンダ（３２）により、鉛直方向および／または水平方向に運動可能である、請求項１記載の装置。
4. 押さえ要素は、可変の圧力で調節されるようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。

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