JP6202955B2 - シートフィーダ - Google Patents

Description

本発明は、積層されたシートを分離し、所定枚数毎に供給するシートフィーダに関するものである。

従来より、積層されたシートを所定枚数毎に分離して供給するシートフィーダとしては、支点軸の回動によって押えバネ全体を揺動させ、同時に全体としての押圧力を任意に増減することを可能とするものが知られている（特許文献１）。

特開平６−２７８９２８号公報

しかしながら、このようなシートフィーダでは、常にシート押さえバネがシートの状態に応じた最適な押圧力に可変制御しなければ、安定かつ確実なシートの搬送を行うことが困難であった。

そこで、本発明の目的は、上記従来のシートフィーダの問題点を解消し、積層されたシートを分離して所定枚数毎に、安定してかつ確実な供給を可能とするシートフィーダを提供することにある。

なお、本発明におけるシートとは、用紙やはがき、封筒等に加え、紙ジャケットに梱包されたＣＤや、数枚の用紙で構成される冊子、厚みが１０ｍｍ程度の本を含む。

本発明のうち、請求項１に記載された発明は、上下方向に積層された複数のシートの束を搬送するコンベヤの下流端で前記コンベヤの上方に、前記コンベヤの上面との間に所定の間隔をおいて支持され、且つ搬送方向へ向けて前下がり傾斜する板状部材を設けて、前記コンベヤ上を搬送される前記束が前記板状部材に当接することで、前記束を搬送方向に崩して下段のシートを前記コンベヤと前記板状部材との間から下流側へ順次搬送可能としたシートフィーダであって、
前記コンベヤの下流側に、前記板状部材との間から搬送される前記シートを受けて搬送する受けコンベヤが、前記コンベヤよりも低い位置に配置されており、前記受けコンベヤの下流側には、
前記受けコンベヤより搬送される前記シートを受けて搬送する第二受けコンベヤと、
前記第二受けコンベヤの上方に配置され、上流側ローラ、駆動ローラ、下流側ローラ、これらのローラ間に巻回されて前記シートの逆搬送方向へ前記受けコンベヤの送り速度よりも遅く回転するゴムベルトを有する巻き戻し機構を備えて、前記巻き戻し機構の前記下流側ローラで前記第二受けコンベヤ上の前記シートを押圧し、最下段の前記シートのみを下流側へ送り出すと共に、前記下流側ローラによる押圧力を調整可能な摩耗調整機構と、
前記摩耗調整機構の下流側に配置されて前記第二受けコンベヤ上の前記シートの厚みを検出する厚み検出機構と、を含んでなるシート重送防止機構が設けられて、
前記シート重送防止機構は、
前記厚み検出機構によって前記第二受けコンベヤ上での前記シートの重複が検出されると、前記第二受けコンベヤの運転を停止させると共に、前記巻き戻し機構の前記ゴムベルトの回転速度を加速させて、前記ゴムベルトにより、上側の前記シートを前記厚み検出機構と前記第二受けコンベヤとの間から上流側に移動させ、
前記厚み検出機構によって前記第二受けコンベヤ上での前記シートの重複が検出されなくなると、前記ゴムベルトの回転速度を減速して前記第二受けコンベヤの運転を再開する
ことを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明に加え、前記板状部材に振動を付与する振動発生装置を備えたことを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の発明に加え、前記受けコンベヤの上流端に位置するローラの外形を四角形状としたことを特徴とするものである。

請求項１に記載されたシートフィーダは、シートを所定枚数毎に分けて積層することが可能であることから、安定的でかつ確実なシートの搬送と供給とが可能である。また、シートを一枚毎に分離して重送を防止することが可能である。他にも、シートに振動を与え、シート間の分離をより確実に行うことが可能である。

請求項２又は３に記載されたシートフィーダは、シートに振動を与え、シート間の分離をより確実に行うことが可能である。

シートフィーダ全体の構成を示す説明図である。 シート搬送装置の構成を示す説明図である。 シート搬送装置からシート重送防止機構までの構成を示す説明図である。 シート重送防止機構から高速集積機構までの構成を示す説明図である。 高速集積機構から搬送機構までの構成を示す説明図である。 シートの重送を防止する制御を示すフロー図である。

以下、本発明のシートフィーダの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、シートフィーダの全体を示した全体図である。図２は、シート搬送装置の構成を、図３は、シート搬送装置からシート重送防止機構までの構成を、図４は、シート重送防止機構から高速集積機構までの構成を、図５は、高速集積機構から搬送機構までの構成を示したものである。

先ず初めに、このシートフィーダ１は、図１に示すように、積層された複数のシート２，２・・の束３を搬送するコンベヤ２０と、摩耗調整機構を備え、シート２の搬送方向と逆方向に回転するブレーキで、シート２を一枚毎に分離して重送を防止するシート重送防止機構４０と、シートを高速で送り出す高速集積機構６０と、所定枚数毎に分離されたシート２，２・・の束６を搬送する搬送機構７０とで構成するものである。

このうち、コンベヤ２０は、図２に示すように、積層された複数のシート２，２・・の束３ａ，３ｂ・・が左右に並べられており、矢印の示す反時計方向に回転することで、ベルトが束３ａ，３ｂ・・を紙面右側から左側へと搬送する第１コンベヤ２１と、シート検出センサ２２と、第１コンベヤ２１の下流側に設けられ、束３を受け取り、第１コンベヤ２１と同様に矢印の示す方向に回転して、ベルトが束３，３・・を紙面右側から左側へと搬送する第２コンベヤ２５と、この第２コンベヤ２５の下流側で、第２コンベヤ２５よりも低い位置に配置し、シート２，２・・を第２コンベヤ２５から受け取る第３コンベヤ３０とで構成される。なお、この第３コンベヤ３０が、本発明の受けコンベヤである。

次に、第２コンベヤ２５には、下流端でコンベヤの上方に、コンベヤの上面との間に所定の間隔をおいて支持され、且つ搬送方向へ向けて約６０°の角度で前下がり傾斜する板状部材２６が設けられている。この板状部材２６の先端には、振動を付与する振動発生装置２７が備えられている。

他にも、第３コンベヤ３０は、ローラ３１，３２と、上流端のローラとなる回転体３３との間に張設されたベルトが矢印の示す方向に回転してシート２，２・・を紙面右側から左側へと搬送するものである。
このうち、回転体３３は、紙面に垂直な方向で四隅に棒材３４，３４・・を配置して外形が四角形状を形成しており、これら棒材３４，３４・・の対角線の交点にある回転軸３５を中心に回転する構成である。

次に、図３に示すように、シート重送防止機構４０は、摩耗調整機構４１と、厚み検出機構５３と、第４コンベヤ５９とで構成される。
このうち、摩耗調整機構４１は、ローラ４４，４５，４６間にゴムベルト４３が巻回されており、駆動ローラ４５が回転すると矢印の示す反時計方向に回転する構造の巻き戻し機構４２と、バネ４７がローラ４４側に張設され、駆動ローラ４５を中心にして上方に引き上げる一方、ダイヤルノブ５１を回転することにより、先端に設けられたローラ５２が上下方向に移動することで、巻き戻し機構４２のローラ４４側の高さを調整する高さ調整機構５０とで構成される。なお、この時の駆動ローラ４５の送り速度は約１ｍ／ｓであり、第４コンベヤ５９の送り速度は約１８０ｍ／ｓである。
また、厚み検出機構５３は、下方へ伸出するエアシリンダ５４と、そのエアシリンダ５４の頭部に取り付けられ、先端でローラ５５を回転可能に保持するＬ字部材５６と、リニアエンコーダ５７（ＥＬＧＯ社製 ＥＭＩＸ２）とで構成し、ローラ５５の上下方向の移動量を、Ｌ字部材５６の移動量からリニアエンコーダ５７で測定するものである。

この高速集積機構６０の下流側には、シート２，２・・をカゴ７２で受けて所定枚数毎に積層して新たな束６を構成した後、紙面手前から奥へと搬送する搬送機構７０が設けられている。

このようにして構成したシートフィーダ１によるシート２，２・・の搬送は、以下のように行われる。
先ず初めに、図１や図２に示すように、積層されたシート２，２・・の束３ａ，３ｂ・・が、第１コンベヤ２１上で左右に載置される。そして、第１コンベヤ２１による搬送を開始すると、第１コンベヤ２１のベルトが矢印の示す方向へと回転することから、束３ａ，３ｂ・・が下流側へ送られることとなる。なお、この時の第１コンベヤ２１の送り速度は約１５ｍ／ｓである。
そして、最先の束３ａが、第２コンベヤ２５に到着し、ベルト上に束３ａが完全に移動したことをシート検出センサ２２が検出すると、束３ｂ，３ｃ・・が、第２コンベヤ２５に移動しないように第１コンベヤ２１の回転を停止する。なお、この時の第２コンベヤ２５の送り速度は約２０ｍ／ｓであり、停止と運転を繰り返すストップアンドゴー制御も同時に行われている。

次に、第２コンベヤ２５上に移動した束３ａは、ベルトが矢印の示す方向に回転することから、ベルト上を紙面右側から左側へと搬送される。その後、束３ａが、板状部材２６に当接することから、束３ａを搬送方向に崩して下段のシート２を第２コンベヤ２５と板状部材２６との間から下流側へと順次搬送されるのである。なお、この時には、板状部材２６の先端に取り付けられた振動発生装置２７により、束３ａの取り崩しがより効率良く行われる。

その後、送り出されたシート２，２・・は、第２コンベヤ２５の下流側で、第２コンベヤ２５よりも低い位置に配置され、シート２，２・・を第２コンベヤ２５から受け取る第３コンベヤ３０上に落下する。この時、第３コンベヤ３０では、ベルトを矢印方向に回転するために、ローラ３１，３２と、回転体３３とが同期して回転しているが、このうち回転体３３は、他のローラ３１，３２のように全体が円形ではなく、四角形状に形成されていることから、回転軸３５を中心にして回転する際に、四隅に配置される棒材３４，３４・・のそれぞれが、シート２，２・・を押し上げるように接触する際に振動を与えることで、シート２，２・・同士が密着した状態から分離される。
このようにして、図３に示すように、シート２が、下流側の第４コンベヤ５９へと送り出されるのである。なお、この時の第３コンベヤ３０の送り速度は約９０ｍ／ｓである。

次に、第４コンベヤ５９に到達したシート２が、ベルト上をそのまま下流側へ送られると、シート２，２・・のうち、上段に積層したシート２の先端が、巻き戻し機構４２のゴムベルト４３に当接する。この時、ゴムベルト４３は、矢印が示す反時計方向に回転するとともに、ローラ４４側上部をバネ４７で引き上げていることから、駆動ローラ４５を中心にローラ４６は反対に下方へ押し下げられることとなる。なお、この時の巻き戻し機構４４の送り速度は約１ｍ／ｓであるのに対し、第３コンベヤ３０の送り速度が約１８０ｍ／ｓであることから、第３コンベヤ３０のベルト上では、最下段のシート２のみが下流側へと送り出される一方、最下段のシート２上に堆積する他のシート２，２・・は、下流側に送り出されることなく、その場に停滞する。
またこの時には、厚み検出機構５３のリニアエンコーダ５７で、最下段のシート２のみが第４コンベヤ５９から下流側の第５コンベヤ６１へ送り出されることを確認している。

このようにして、図４に示すように、第４コンベヤ５９から後段の第５コンベヤ６１へ送り出されるシート２は、原則的にはゴムベルト４３と第４コンベヤ５９との間を通過することのできる最下段のシート２のみであり、シート２が第５コンベヤ６１へと送り出されたことをシート検出センサ４８で検出するのである。なお、この時の第５コンベヤ６１の送り速度は約２１０ｍ／ｓである。

次に、図５に示すように、シート２は、第５コンベヤ６１とローラ６２との間を通過し、下流側の第６コンベヤ６４へと送り出される。この時、第６コンベヤ６４上に送り出されたシート２の上方には、ローラ６５が配置されていることから、このローラ６５に後続のシート２，２・・が順次当接することとなる。またこの時には、シート検出センサ６３で、シート２の送り出された枚数を検出し、所定の枚数に達したときに第５コンベヤ６１の回転を停止する。

一方、第６コンベヤ６４は、送り速度が約６０ｍ／ｓであることから、シート２の上には後続のシート２，２・・が順次送り出されてローラ６５に当接した後、紙面左側から右側へ階段状に積層されることとなる。
その後、シート２，２・・が、第６コンベヤ６４とローラ６６との間を送り出されて搬送機構７０の開閉シャッター７１上に積層された後、カゴ７２内に落下すると、シート２，２・・が同じ位置で所定枚数毎に積層される束６を新たに形成することとなるのである。そして、この束６を、カゴ７２が所定の位置まで搬送することにより、一連の作業工程が終了する。

次に、摩耗調整機構４１によってシートを押圧する際の押圧力の自動調整について以下詳細に説明する。
図３に示すように、摩耗調整機構４１は、巻き戻し機構４２が駆動ローラ４５を中心としてローラ４４側がバネ４７に引っ張られる一方、ローラ４６側は下方へ押し下げられることから、ローラ４６でシート２を押圧した状態を保持する構造である。
ここで、高さ調整機構５０は、ダイヤルノブ５１を回転させると、矢印が示すようにローラ５２が上下に移動することから、このローラ５２がゴムベルト４３に当接し、ローラ４４側を押し下げる（押し上げる）のである。これによって、ローラ４６が押し上げ（押し下げ）られることで、巻き戻し機構４２によるシート２の押圧力が軽減（増加）されるのである。

このようにして構成される摩耗調整機構４１では、先ず初めにダイヤルノブ５１を左右に回転させて、ローラ４６によるシート２の押圧力の調整を行う。その後、ゴムベルト４３が回転してシート２，２・・に接触し続けると、ゴムベルト４３表面が摩耗し、厚みが薄くなることで、ゴムベルト４３とシート２との間に隙間が発生する。この時、バネ４７がローラ４４側を上方へ引っ張っていることから、この隙間を埋めるようにローラ４６側が自動的に押し下げられることとなり、ローラ４６の押圧力が好適な状態に調整されるのである。

次に、厚み検出機構５３に複数のシート２，２・・が重送された場合の解消手順を以下詳細に説明する。
厚み検出機構５３では、エアシリンダ５４が常に下方へ伸出する状態で保持されていることから、この位置を通過するシート２の厚み分の移動量を常にリニアエンコーダ５７で検出しており、その移動量が所定値以下の場合は、一枚のシート２のみが送り出されている状態であり、正常な状態と判断している。
しかしながら、例えば複数枚のシート２，２・・が、厚み検出機構５３の位置に同時に送られた場合、ローラ５５が重複したシートの厚み分だけ押し上げられることとなる。ここで、このローラ５５はＬ字部材５６先端で回転可能に保持されていることから、Ｌ字部材５６もそれに伴い上方へ移動することとなり、ローラ５５の移動量とＬ字部材５６の移動量は同じである。それ故、この時のＬ字部材５６の移動量を、リニアエンコーダ５７が常に検出し、その移動量が所定値以上の時には、複数のシート２，２・・が重複した状態でローラ５５と第４コンベア５９との間を送られたものと判定するのである。

先ず初めに、図６に示すように、ローラ５５の移動量が正常な状態の約１．５倍以上であるかをリニアエンコーダ５７で検出する（ＳＴ１）。
この時の移動量が１．５倍以上の場合には、先ず初めに第４コンベヤ５９の運転を停止する（ＳＴ２）。そして、巻き戻し機構４２の回転速度を２０ｍ／ｓに加速させると（ＳＴ３）、第４コンベヤ５９が停止していることから、最下段のシート２のみが第４コンベヤ５９上に残り、その上に重複したシート２，２・・がローラ５５と第４コンベヤ５９との間から巻き戻し機構４２の手前まで押し下げられることとなる。これにより、ローラ５５と第４コンベヤ５９との間で検出される移動量が減少し、リニアエンコーダ５７での検出量が１．４倍以下となることで（ＳＴ４）、シートの重送が解消されたものと判定するのである。
その後、巻き戻し機構４２の回転速度を約１ｍ／ｓに減速した後（ＳＴ５）、第４コンベヤ５９の運転を再開する（ＳＴ６）。

一方、ＳＴ４において、リニアエンコーダ５７の検出量が１．５倍以上である場合は、シート２，２・・の重送が未だ解消されていない状態にあることから、巻き戻し機構４２の運転を停止し、異常が発生したことを報知する（ＳＴ７）。

上記の如く構成されたシートフィーダ１は、上下方向に積層された複数のシート２，２・・の束３を搬送する第２コンベヤ２５の下流端で第２コンベヤ２５の上方に、第２コンベヤ２５の上面との間に所定の間隔をおいて支持され、且つ搬送方向へ向けて前下がり傾斜する板状部材２６を設けて、第２コンベヤ２５上を搬送されるシート２，２・・の束３が板状部材２６に当接することで、束３を搬送方向に崩して下段のシート２，２・・を第２コンベヤ２５と板状部材２６との間から下流側へ順次搬送可能としたことことにより、シート２を所定枚数毎に分類して搬送することが可能であることから、安定的でかつ確実なシート２の搬送と供給とが可能である。

また、第２コンベヤ２５の下流側に、板状部材２６との間から搬送されるシート２，２・・を受けて搬送する第３コンベヤ３０を、第２コンベヤ２５よりも低い位置で配置したことにより、シート２，２・・に振動を与え、シート２，２・・間の分離をより確実に行うことが可能である。

他にも、板状部材２６に振動を付与する振動発生装置２７を備えたことにより、シート２，２・・に振動を与え、シート２，２・・間の分離をより確実に行うことが可能である。

また、第３コンベヤ３０の上流端に位置する棒材３４，３４・・の外形を四角形状としたことにより、シート２，２・・に振動を与え、シート２，２・・間の分離をより確実に行うことが可能である。

なお、本発明にかかるシートフィーダ１の構造は、上記した実施の形態に何ら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、ローラやベルト、板状部材の大きさや形状、材質等を適宜変更することができる。

例えば、各コンベヤの回転速度は、必ずしも上述した速度である必要はなく、それ以上に加速／減速させても良く、シート２の搬送を好適に行うものであれば、適宜変更可能である。

他にも、板状部材２６は、図１や図２に示すように、前下がり傾斜の角度が６０°である必要はなく、積層されたシート２，２・・の束３を崩し易い角度であれば良く、適宜変更可能である。

また、厚み検出機構５３は、リニアエンコーダ５７によってローラ５５の移動量を検出するものである必要はなく、シート２，２・・が後段に重送されることを防止するものであれば良く、適宜変更可能である。

１・・シートフィーダ、２・・シート、３・・束（シート２）、６・・束、２０・・シート搬送装置、２１・・第１コンベヤ、２２・・シート検出センサ、２５・・第２コンベヤ、２６・・板状部材、２７・・振動発生装置、３０・・第３コンベヤ（受けコンベヤ）、３１・・ローラ、３２・・ローラ、３３・・回転体、３４・・棒材、３５・・回転軸、４０・・シート重送防止機構、４１・・摩耗調整機構、４２・・巻き戻し機構、４３・・ゴムベルト、４４・・ローラ、４５・・駆動ローラ、４６・・ローラ、４７・・バネ、４８・・シート検出センサ、５０・・高さ調整機構、５１・・ダイヤルノブ、５２・・ローラ、５３・・厚み検出機構、５４・・エアシリンダ、５５・・ローラ、５６・・Ｌ字部材、５７・・リニアエンコーダ、５９・・第４コンベヤ、６０・・高速集積機構、６１・・第５コンベヤ、６２・・ローラ、６３・・シート検出センサ、６４・・第６コンベヤ、６５・・ローラ、６６・・ローラ、７０・・搬送機構、７１・・開閉シャッター、７２・・カゴ。

Claims (3)

1. 上下方向に積層された複数のシートの束を搬送するコンベヤの下流端で前記コンベヤの上方に、前記コンベヤの上面との間に所定の間隔をおいて支持され、且つ搬送方向へ向けて前下がり傾斜する板状部材を設けて、前記コンベヤ上を搬送される前記束が前記板状部材に当接することで、前記束を搬送方向に崩して下段のシートを前記コンベヤと前記板状部材との間から下流側へ順次搬送可能としたシートフィーダであって、
   前記コンベヤの下流側に、前記板状部材との間から搬送される前記シートを受けて搬送する受けコンベヤが、前記コンベヤよりも低い位置に配置されており、前記受けコンベヤの下流側には、
   前記受けコンベヤより搬送される前記シートを受けて搬送する第二受けコンベヤと、
   前記第二受けコンベヤの上方に配置され、上流側ローラ、駆動ローラ、下流側ローラ、これらのローラ間に巻回されて前記シートの逆搬送方向へ前記受けコンベヤの送り速度よりも遅く回転するゴムベルトを有する巻き戻し機構を備えて、前記巻き戻し機構の前記下流側ローラで前記第二受けコンベヤ上の前記シートを押圧し、最下段の前記シートのみを下流側へ送り出すと共に、前記下流側ローラによる押圧力を調整可能な摩耗調整機構と、
   前記摩耗調整機構の下流側に配置されて前記第二受けコンベヤ上の前記シートの厚みを検出する厚み検出機構と、を含んでなるシート重送防止機構が設けられて、
   前記シート重送防止機構は、
   前記厚み検出機構によって前記第二受けコンベヤ上での前記シートの重複が検出されると、前記第二受けコンベヤの運転を停止させると共に、前記巻き戻し機構の前記ゴムベルトの回転速度を加速させて、前記ゴムベルトにより、上側の前記シートを前記厚み検出機構と前記第二受けコンベヤとの間から上流側に移動させ、
   前記厚み検出機構によって前記第二受けコンベヤ上での前記シートの重複が検出されなくなると、前記ゴムベルトの回転速度を減速して前記第二受けコンベヤの運転を再開する
   ことを特徴とするシートフィーダ。
   
2. 前記板状部材に振動を付与する振動発生装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシートフィーダ。
3. 前記受けコンベヤの上流端に位置するローラの外形を四角形状としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシートフィーダ。

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