专利名称：自动地将标识物插入书本内的设备和方法
1．发明领域本发明涉及一种用于自动地将一标识物插入书本内靠近装订侧的位置上的设备和方法。
2．对已有技术的描述当今社会，偷窃现象日益严重，需要很多附加的安全措施来尽量减少偷窃现象。特别是，在很多商店和其它商业场合都安装了电子的物品监视系统(EAS)，以便控制未经允许地拿走物品。这样的系统采用了一个附连在一物品上的单或双状态的铁磁标识物以及设置在出口处用于检测该标识物并使一警报器发出声响的系统。
书店和图书馆有窃书的特殊问题，书本很容易被隐藏起来。图书馆很少有监视系统，通常只有非常有限的安全保卫人员。图书馆不能承受因窃书而造成的损失，在很多情况下，图书馆遗失的书籍是非常稀少和不能弥补的。书店也在努力使较容易获得的、在拥挤的商店内很难监视的昂贵库存货品的偷窃现象减少到最小程度。
已经研制出用于图书馆和书店的特别的EAS系统。这种可供服装和很多其它物品使用的标识物和附连方法无法在不损害书本的情况下很容易地附连到书本上。供书本用的EAS铁磁标识物通常是窄长条形状，它们需要靠人工插入到一书本的两个相对的页面之间，靠近并且大致平行于装订侧。标识物的每侧面上通常涂覆了一粘合剂，以便将该标识物固定于书页。当把标识物正确地放置完毕之后，就很难用肉眼观察到它们，并难以去除，且无损于读者享阅该书本。当带有该标识物的物品在图书馆出口处受检或者是在商店内被售出时，标识物必须被消磁，使警报器不会响起来。
应注意的是，为了使这样的系统有效地发挥其功能，图书馆内所有的藏书都必须包括一可检测的标识物。迄今为止，都是用手工将标识物从一盒标识物中取出并插入到一书本内。当图书馆内藏书量很小时，藉手工取出并插入标识物是可以接受的，但是手工的插入方法对较大的藏书量而言是不能接受的。
如转让给3M公司的美国专利5,331,313中所揭示的那样，标识物通常是制造成一个具有背衬片材的卷，其前、后表面上带有粘合层，以便粘结于书页。从所述卷上割下各条，以便插入书本。每个标识物的每个表面上都包括了覆盖的背衬材料。将各背衬片材从涂覆有粘合剂的标识物上去除、并且用手工插入、以及定位各标识物的过程对于收藏量很大的情况而言是非常费力、昂贵而且费时的。
用手工插入标识物除了费时和昂贵以外，每个标识物的定位质量也可能随着手工放置的偏差而有所变化。应该理解，如果将两个侧面上有粘合剂的标识物放置得离装订侧太远，就可能使读者在翻动书页时发生困难，其间插入有标识物的两书页不能充分地展开，因而给阅读带来困难。如果标识物是以歪斜的或弯曲的方式放置，那么也会发生类似的问题。用手工插入的方式来处理标识物还可能过度的拉伸或损坏标识条。当发生这种情况时，可能发生足以使标识条不能被检测到的信号损失。此外，由于各标识物通常是在没有对齐或保护的情况下被储存在一个容器内，所以各标识物在运输或储存的过程中很容易发生扭转、弯曲或损坏。
由于在某些图书馆内要接触书籍是有些困难的，经常需要梯子才能拿到，所以不必将书籍运送到一个用于标识物插入的中央位置是很重要的。因此，应该理解，如果一个插入设备是可移动的，因而可以携带入书架之间的过道内，或者至少是图书馆内的不同位置，这样就能减少将书籍运往到该设备的工作。
由此可见，需要有一种新的、改进的将可检测的标识物插入一书本的两相对页面之间的方法。应该理解，这样的设备和方法应该能基本上自动地将一标识物插入并适当定位到一打开之书本的书页之间。此外，这种设备应该可以自动地从一个标识物卷或者其它的多个标识物的包装上取下标识物。该设备应该能将每一个标识物都附连到书本的两个展开的书页之间靠近装订侧的一个大致相同的位置上。这样的设备应该适于将标识物插入到各种尺寸和类型的书本内。本发明解决了这些以及其它一些与插入和放置书本用可检测标识物有关的问题。
发明概要本发明涉及一种用于自动地将标识物插入到书本的两个相对书页之间的装订侧附近的方法和设备。本发明能自动地将一标识物从一卷可检测的标识物材料上取下，并将分离后的标识物插入到一书本的相对书页之间。
本发明的设备包括一基座，该基座可接纳一用于支承一书本的滑动托架，各组件的壳体支承在所述书本的上方。该壳体包括一可接纳一卷磁性标识物的卷筒架组件，以及一用于将各标识物从材料卷的背衬片材上取下的分离组件。一夹持组件可接纳分离后的标识物，并且是可旋转地安装，因而能将取下的标识物降低，并使其伸入一提升组件上的两相对书页之间的空间内。采用了一V型臂型组件将标识物引导到位，并使相对的书页充分地分开而允许将一标识物完全插入。一处理器可接收来自传感器的输入信号并能控制步进电机和螺线管，以便检测标识物的位置并将标识物正确地插入书本，而且使材料卷前进。
卷简架组件包括一手柄和一框架，并且可以将它从壳体中取出，以便可以在其上安装标识物卷。卷筒架组件包括可供给材料长条的导辊以及将材料从上述导辊上拉出的驱动辊。标识物材料通过一可使背衬片材弯曲的剥离杆，从而将表面上涂有粘合剂的各标识物从背衬片材上剥离。左、右驱动辊最好是单独驱动，因而材料卷可以在两端受拉而维持正确地对准。
分离组件包括可动的爪件，它们靠近剥离杆，并且夹住从背衬片材上剥离的端部标识物。螺线管可驱动爪件夹住标识物，并能使夹住的爪件从剥离杆沿水平方向离开，以便将端部标识物与下一个相邻的标识物分离。传感器可指示标识物两端的出现，并告知标识物是否前进得足够以及是否正确地定位。
夹持组件包括一对可旋转安装的臂件，它们由一电动机驱动，并具有能夹紧至一闭合位置和一能扩展至一打开位置以便抓住各标识物端部的指形件。每个标识物的端部最好没有涂敷粘合剂，从而使标识物不会粘附于夹持臂指形件的表面。指形件由一螺线管驱动，因而可以使指形件枢转而打开和闭合。夹持要可枢转地安装，并受拉伸弹簧的作用而向外偏置。当分离爪朝着夹持臂移动时，从臂件延伸的导杆与分离爪上的斜坡部分接触配合，从而使臂件略微向内移动。在这个位置上，指形件闭合，以抓住标识物。随后，夹持组件被升高，使得导杆与斜坡部分脱开，拉伸弹簧将臂件朝外拉，以便夹持标识物而使它保持为一种拉紧的、不弯曲的状态。当标识物已被指形件抓住时，夹持组件转动，使得臂件大致向下延伸，直到一位置传感器检测到夹持臂已经以正确的角度向下延伸。随后，提升组件使夹持组件降低，将标识物放到书本的相对书页之间。
提升组件包括一配重，以便减小升高或降低夹持组件所需的动力。一驱动电动机连接于一加肋的皮带，以便驱动夹持组件上的一皮带轮来进行升高和降低作业。提升器还包括这样的传感器，它用于指示提升器已经使臂件降低到可将标识物插入书本的正确深度，并指示该组件已经被正确地升高而抓住来自分离夹板的标识物。
书本被放在一托架台板上，该托架台板可在夹持组件的下方向内或向外滑动。当处于完全插入位置时，台板锁定件可锁定托架，一传感器可指示书本已位于用来接纳一标识物的位置上。一V型臂组件位于书本上方，并且可以垂直滑动，从而与书本的相对书页配合，并使之进一步的分开。有一狭槽在V型臂组件的底部延伸，它具有一加宽的端部，用以接纳夹持臂的端部。当提升器的深度传感器检测到夹持器已降低到正确高度时，夹持器指形件可枢转至打开位置以释放标识物，并将它放到靠近书本装订侧的位置。
在将标识物放置完毕之后，提升器使夹持组件升高，该臂转回到基本水平的位置。随后，材料卷前进，取下下一个标识物，并将其夹持在指形件之间以备插入下一本书。当夹持组件升高时，台板锁定件脱开。在放置标识物后，托架向外滑出，该臂组件升高以便能取下书本，并对新的书进行插入。
本发明的新颖的特征和其它各种优点在形成了本申请文件一部分的所附权利要求书中也有所指出。然而，为了更好地理解本发明、采用本发明所能获得的优点和目的，应该谈到也形成本申请一部分的附图和其叙述内容，其中将详细描述本发明的一个较佳实施例。
附图简要说明在附图中，相同的字母和标号表示所有附图中相应的构件。
图1是根据本发明原理的一标识物插入设备的立体图，其中的装载托架处在靠外位置；图2是图1所示之标识物插入设备的立体图，其中的装载托架处于插入位置；图3是图1所示设备采用的卷筒架组件、分离组件、夹持组件和提升组件的侧视图；图4是用于图3所示之插入设备的标识物卷筒架的端部视图；图5是图4所示之标识物卷筒架的侧视图；图6是沿图4中的线6-6剖取的卷筒架的剖视图；图7是图3中所示之分离组件的端部视图；图8是图7所示之分离组件的爪件的详细端部视图；图9是用于图7所示之分离组件的电磁驱动器系统的俯视图；图10是图7所示之分离组件的侧视图；图11是分离器爪件和标识物卷的侧面剖视图，其中一端部标识物与背衬片材分离。
图12是分离器爪件和标识物卷的侧面剖视图，其中一端部标识物被爪件夹持；图13是分离器爪件和标识物卷的侧面剖视图，其中一端部标识物被爪件分离；图14是图3所示之标识物插入设备的夹持组件、提升组件和分离器爪件的俯视图；图15是图14所示之夹持组件的端部视图；图16A是图15所示之夹持组件的侧视图16B是图15所示之夹持组件转动后的侧视图，其中的夹持臂转动至一个向下延伸的插入位置；图17是图14所示之提升组件的端部视图；图18是图17所示之提升组件的侧视图；图19是图1所示之标识物插入设备的V型臂组件的第一实施例的端部视图；图20是图19所示之V型臂组件的俯视图；图21是图19所示之V型臂组件的端部详细视图；图22是图1所示之标识物插入设备的V型臂组件的第二实施例的侧视图；图23是图22所示之V型臂组件的端部详细视图；图24是图1所示之标识物插入设备的一逻辑控制框图。
对较佳实施例的详细描述现请参见各附图，特别是图1，其中示出了总的由标号100表示的、用于插入可检测标识物的设备。所述标识物是插入在书本的两个相对页面之间靠近装订侧的电子的物品监视铁磁条。同一天申请的、题为“EAS标识物组件”、共同转让且援引在此以作参考的美国专利申请中描述了这较佳的标识物。标识物插入设备100包括一基座102，其内容纳了例如一长效船用型电池和其它设备。基座102可以安装在一手推车上或与之形成一体以便使设备移动，或者可以永久地安装或构造在一桌面或台面上。
基座102支撑着支承件106上的一壳体104。壳体104包括各种用于将标识物从一条标识物材料上取下的组件。在下文中将要详细说明，本发明能自动地将一端部标识物取下，并将它放到书本内平行并靠近装订侧的位置上。
书本被支承在一滑动托架110上，该托架具有一在其第一端延伸的手柄112。通过使托架110在导轨114上滑动，就可以使托架110从图2所示的标识物插入位置滑动至图1所示的可触及位置。与中央处理器相联的一个传感器检测到托架110已经完全滑动到正确的标识物插入位置。托架110还包括与处理器相联的锁定件，以便将托架110保持在壳体104下方的插入位置上。
总的由标号600表示的一个页面扩展装置包括一插入在书本的两相邻页面之间的V型臂组件602。V型臂组件602可使页面扩开，并允许标识物插入其间。如下文所述，页面扩展装置600通常包括一可在支承杆606上垂直滑动的臂件604。页面扩展装置600还包括一可由传感器464读取的标志件670，以便指示臂件604所降低到的高度，从而控制标识物的插入深度。
壳体104包括一控制面板显示屏108，它能提供各种信息。例如，该显示屏可为用户提供有关已插入的标识物的数量信息、对各组件内的堵塞问题发出警报、显示标识物材料已用光而需补充、显示设备已准备好进行标识物插入、以及其它需要的信息。
参见图3，其中示出了用于取下标识物并将它们插入书本的位于壳体104内的各种组件。插入设备100包括一总的由标号200表示的卷筒架组件，该组件保持着一个标识物材料卷1000，并送给材料卷1000以便取下端部标识物。端部标识物是由一总的由标号300表示的分离组件从材料卷上拉下来。分离组件300将最末端的标识物从材料卷1000上取下，并使其定位以便传送而插入标识物。标识物是借助一总的由标号400表示的夹持组件来进行插入的，它从分离组件上获得被取下的标识物并将其插入书本，这将在下文中详细描述。夹持组件400安装在一个总的标号500表示的提升组件500上，该提升组件可使夹持组件400升高和降低，以便接纳来自分离组件300的各标识物并使它们降低到一书本的两相对页面之间。
现请参见图4、5和6，卷简架组件200包括一框架202和一手柄204，从而使卷筒架200可以插入或取出于各组件框架130(如图3所示)。框架202内设置有一可接纳电子的物品监视标识物的卷1000的芯轴222。卷1000是一个基本连续的标识物卷，其中各个相邻的标识物是分开的，但是通常由粘合剂涂层相互连接，这从图11-13看得最清楚。标识物材料设置在一个连续的背衬片材或衬垫上，如下文中将要详细描述的那样，背衬片材将从标识物上剥离。连续的片材绕过导辊230和232被引导至一剥离杆206。在下文中将要详细描述，当取下端部标识物时，通过导辊234以及将背衬片材从该材料卷拉下来的驱动辊208将背衬片材拉出，以便丢弃或再循环。在该较佳实施例中，驱动辊208是分成一单独被驱动的左驱动辊208A和一单独被驱动的右驱动辊208B，它们分别安装在一左驱动轴210A和一右驱动轴210B上。驱动轴210A和210B分别由相关的驱动齿轮216A和216B驱动。
如果材料卷1000变成不对准状态，驱动系统可为标识物提供定位。若分离器爪件上的传感器检测到一个标识物端部与相对的另一个标识物端部没有对准，那么就可使驱动辊208A或208B之一根据需要移动，以便片材重新对准。安装在支架214上的一个导辊212可抵住驱动辊208而使背衬片材张紧和对准。
材料卷1000借助一端部支架224和一滑动柱塞226保持在芯轴222上。径向弹簧228沿径向向外延伸，以便与材料卷1000的内安装管部分接触。一压缩弹簧220可在将材料从材料卷中送出时提供抵住材料卷侧面的张力以防止其过分转动，并在将各标识物与背衬片材以及相邻的下一个标识物拉离时保持住材料卷。此外，卷筒架组件200包括穿片材板236，以便在标识物取下后引导背衬片材。
现请参见图7、8和9，其中示出了用于标识物插入设备100的分离组件300。分离组件300包括一上分离爪302和一下分离爪304。分离爪302和304可作为一组件沿水平方向一起移动，以便像下文所述的那样分离端部标识物，上爪302可以垂直移动以打开或闭合爪件。上爪302是由垂直延伸的螺线管306驱动，螺线管306包括一左螺线管306A和一右螺线管306B。螺线管306在连接板308上安装于上爪，一垂直止挡件310可限制螺线管306和上爪302的运动。上爪组件302可在垂直轴312A和312B上移动。
类似地，上爪302和下爪304的水平运动可借助一水平安装的大螺线管314和一水平安装的较长行程螺线管316来驱动。如下文所述，动力螺线管314可提供将端部标识物从材料卷1000上拉下来的较大的分离力。如下文所述，长行程螺线管316可提供足以将取下的标识物安置到一用于夹持的正确位置的足够行程。一连接框架318通过组件框架130内的一小孔使爪件302和304运动。一水平止挡件320在水平移动通道的终点限制爪件302和304的移动。一斜臂324可将爪件302和304连接于水平螺线管314和316。
从图8中清楚可见，爪件302和304包括光学传感器330，以便探测一标识物的一前缘的出现。每个光学传感器330包括一在上爪302内的上部元件和一在下爪304内垂直对准的相应的下部元件。若上、下元件之间的通道被遮断，传感器330将向处理器发出信号。若两个光学传感器330都被位于两端适当位置的标识物遮断，则传感器330可表示标识物的正确位置。如果传感器在标识物的一端或两端没有被遮盖，传感器330对处理器指示已发生了未对准或其它问题，即一标识物没有对准在正确的位置上。这就表示需要进一步地供给标识物，或者，如果不能修正这种偏差，可以警告操作者可能发生阻塞或误传送。
爪件302和304的两侧还包括两个开口336，如下文所述，它们用来接纳夹持臂。在该较佳实施例中，每个标识物均具有一定的长度，它们延伸得略超过爪件302和304的夹紧表面，因而当爪件302和304打开时，可借助夹持臂抓住标识物的端部并将它取下，这在下文中将要详细描述。标识物的端面上没有涂敷粘合剂，所以标识物不会粘结于夹持臂。此外，分离组件300包括导块338，它们可以在夹持标识物时引导弹簧加载的夹持臂略微相互移动，从而将臂件偏压到一个扩展位置，使得标识物借助夹持臂保持在张力状态之下，以便以一种不弯曲的状态插入到一书本中。
现请参见图11、12和13，其中示出了分离器爪件302和304的细节以及它们与标识物材料卷1000的相互作用情况。材料卷1000包括多个设置在一背衬片材1004上的标识物1002。如图11所示，当背衬片材1004被拉过剥离杆206时，可将一端部标识物1006从背衬片材1004上分离。如图12所示，爪件302和304紧靠在端部标识物1006上，随后将它们拉离剥离杆206和材料卷1000，从而将端部标识物1006与下一个相邻的标识物1008分离，这在下文中将要详细描述。
现请参见图14、15、16A和16B，其中示出了用于该标识物插入设备的夹持系统400。夹持系统400包括左、右夹持臂402A和402B。夹持臂402包括一个上指404和一个下指406，如下文所述，它们可以打开或闭合，以便夹持已分离的标识物1006。在所示实施例中，夹持臂402是管状组件，其内延伸有枢转连杆，用以驱动上指404在打开位置和闭合位置之间移动。从臂件402的端部向下延伸的导销408可与分离组件的导块338接触，以便将夹持臂402引导至一标识物夹持位置，这时，夹持臂402略微相互移动。夹持臂402是弹簧加载的，并且连接于绕安装轴412枢转的安装块410。张力弹簧414将夹持臂402向外拉。当夹持臂402被提升以致导销与导块338脱开时，夹持臂可进一步地分开。夹持臂402安装在基座420上，并包括一传感器标志件422，其上具有狭槽424、426和428，这些狭槽可断开用于检测夹持臂之转动位置的光学传感器460和462。夹持臂402可由一步进电机绕转轴432旋转驱动，从图16A所示的水平位置转动到图16B所示的垂直延伸位置。该转臂组件安装在一个夹持组件安装框架434上。夹持组件400可在一升高位置和一下降位置之间垂直地移动，在前一位置上可将标识物从分离组件300拉出，而在后一位置上可插入标识物。支承在一臂件466上的一传感器464从夹持组件400向下延伸，它可以检测V型臂组件上的标志件，从而控制夹持组件下降的深度。一细长的、垂直延伸的标志件468安装在夹持组件安装框架434的后侧，它可切断安装在如图17所示的提升组件500上的、用来检测夹持组件400的垂直位置的传感器530和532。如在下文中将要描述的那样，夹持组件400是由连接于一安装支架436的缆绳支承。提升器驱动系统可带动一皮带506运行，该皮带与一皮带轮440连接，当提升器使夹持组件400上下移动时，皮带轮可使皮带506上下浮动。一螺线管450可驱动夹持臂402的连杆，从而使指形件404和406打开或闭合。
现请参见图14、17和18，其中示出了提升组件500。提升组件500包括一提升器壳体502，它支承着提升器驱动电动机504。电动机504可驱动与夹持组件皮带轮440和一个下侧皮带轮508相连的皮带506。夹持组件400跨设在围绕垂直轴510的套筒438上。为减小使夹持组件400升高或降低所需的动力，可采用一几乎与夹持组件一样重的配重512。配重512通过一缆绳514连接于夹持组件400。缆绳514跨设在皮带轮518和520上，而该两皮带轮支承在一凸伸的支架516上。由于配重抵消了夹持组件400，所以可大大降低操纵提升器500所需的动力。夹持组件400的垂直位置可由传感器530、532以及可检测插入物1006必须降低到的高度的传感器464根据页面扩展系统600的臂组件的高度来进行检测，这将在下文中详细描述。可以用这种方式将夹持组件400降低到正确的高度。
现请参见图19，其中示出了页面扩展系统600的第一实施例。页面扩展系统600包括一V型臂组件602，它具有一延伸臂件604。臂组件602安装在一个跨接件608上，该跨接件可在支承杆606上上下滑动。一标志件670随着跨接件608上下移动，当夹持组件降低得足够低时，可以被传感器464检测到。当传感器464检测到标志件670时，即表示夹持组件400已降低到用于标识物插入的正确深度时，处理器使提升器500停止运行。
臂件604包括大致水平延伸的凸缘612，凸缘与用来扩展两相对书页的V形部分614相连。V形部分614内包括一形成在其下侧的狭槽616，该槽具有两个加宽的端部618。狭槽616可接纳标识物1006，而加宽的端部可接纳用于将标识物插入书本的夹持臂402。
现请参见图22和23，其中示出了总的由标号650表示的V型臂组件的第二实施例。V型臂组件650的第二实施例包括一大致水平延伸的凸缘652和一V形部分654。V形部分654包括一接近垂直的狭窄的下部656，它形成了一个大致成Y形的轮廓。狭窄的下部656可使V型臂组件在书页之间插入得更深、更接近装订侧。V形部分654和下部654和656形成了一个狭槽658和一个加宽的端部660，以便接纳标识物1000。应该理解，具有各种类型和尺寸的书本可能需要不同的分离力和构造。本发明提供了一种便于互换的V型臂组件600和650，从而能最大限度地满足各类书本的需要。
现请参见图24，其中示出了用于标识物插入设备100的控制系统。该控制系统采用了一中央处理器或逻辑控制器来接收输入信号并控制装置100的操作。主输入信号来自电力开关和键盘，前者可控制向整个系统的供电，后者可以用来清除阻塞、在显示屏上显示关于系统各方面的信息、并按需要执行其它功能。显示屏可接收来自处理器的输出信号，包括系统准备状态、关于堵塞或其它问题的信息、关于使用方面的信息、以及关于标识物供应方面的信息。
各种组件的驱动和控制也由处理器控制。左、右供给辊208在接收到来自于分离器爪件传感器330的对准信号之后，由处理器单独驱动的各步进电机分别驱动。此外，卷筒架组件具有一螺线管，它控制着一抵住材料卷1000的夹持件，从而当把端部标识物拉离时材料卷不会被拉出。
分离组件包括若干个螺线管，它们可驱动分离器爪在打开位置和闭合位置之间移动。此外，一水平延伸的大型螺线管可提供将最末端的标识物1006与材料卷1000分离所需的最初的动力脉冲，一长行程小型的分离器螺线管可使爪件302和304水平移动离开供给杆206，从而将已分离的标识物移动到一个可由夹持臂402抓获的位置上。
夹持组件400和提升组件500是由步进电机驱动旋转，这些步进电机控制着夹持组件400以及用来升高或降低夹持组件400的驱动皮带的旋转。夹持器指形件404和406由处理器控制的螺线管的驱动来打开或闭合。位于爪件每一端上的光学传感器330可以检测到标识物出现在爪件上，当一标识物处在一正确对准的位置上时，处理器发出一信号以闭合夹持器指形件。此外，处理器根据表示夹持臂水平或垂直的传感器460和462来调整夹持臂的转动。夹持组件的支座的驱动高度是通过处理器接收到的来自传感器530和532的输入信号来操纵的，传感器530可指示在提升组件500上的夹持组件已到达正确的高度，而传感器532可指示该支座已降低到足以插入标识物的深度，这一深度来自于提升臂组件上的一传感器，例如由传感器464检测到。
通过驱动一螺线管而使一台板锁定件锁合，就可以将托架锁定在位。一台板开关可向处理器指示托架处于完全插入位置，用于驱动锁定件，并且可以驱动插入设备100来插入一标识物。当插入过程完成之后，锁定件脱开，托架向外滑出以取出书本。
操作情况在操作之前，将一标识物卷1000放到卷筒架组件200内，从而给插入设备100装料。材料卷1000通常具有一没有标识物1002的末端起始部，它穿过各导辊，直到一最末端的标识物1006位于剥离杆206的端部。应该理解，剥离杆206的端部半径必须小到足以防止柔性较差的各标识物1002随着该半径发生弯曲，但是可允许柔性较佳的背衬片材1004跟随着该半径，从而分离最末端的标识物1006。端部和背衬片材通过卷筒架组件供给，空的背衬片材1004被收集起来，并加以丢弃或再循环。如图11所示，当最末端的标识物1006位于爪件302和304之间时，光学传感器330发出标识物1006出现的信号。这时，显示屏108上将显示插入设备100已准备好将一标识物1006插入一书本。
如果传感器330没有指示标识物1006的出现，则驱动辊208A和208B将根据需要行进。例如，如果标识物1006只有一端进入所需位置，那么就可以驱动另一相对的驱动辊208A或208B，以使另一端前进，直到标识物1006的两端都正确地对准。在这种方式下，材料卷1000和背衬片材1004可以保持正确对准的状态，以便通过卷筒架组件200来供给，并使标识物1006正确地定位。
当标识物1006处于正确位置时，如图12所示，通过激发垂直螺线管306以降低上爪302，就可以使分离爪302和304闭合到伸出的最末端标识物1006上。材料卷1000被锁定并且不转动，因而其余的标识物不会向前移动，并且可反抗当端部标识物被拉出时的作用力。当爪件302和304抓住最末端的标识物1006时，水平的螺线管314和316被驱动，使爪件302和304水平地离开剥离杆206和材料卷1000，从而将最末端的标识物1006与下一个相邻的标识物1008分离，如图13所示。如果传感器330还指示标识物已由爪件302和304抓获、取下并保持住，则可将爪件302和304从剥离杆206移开。随后，打开爪件302和304，以便让夹持臂取下标识物。
夹持臂402是定位成能让指形件404和406打开。当爪件302和304水平移动时，臂件402借助导销408与导块338接触配合，从而使臂件略微向内相互相对移动。然而，偏压弹簧414A和414B趋向于将臂件402A和402B朝外并且相互离开的方向拉动。当爪件302和304完全向外移动因而使标识物位于指形件404和406之间时，爪件302和304打开。
在这一阶段，标识物1006处在下爪304上，这主要是因为重力的作用以及下爪304与接触标识物1006的上爪302之间的表面积差所造成的。指形件404和406闭合在标识物1006上。借助提升组件500使夹持组件400升高，从而使夹持臂404和406将标识物1006向上拉离开剥离杆206。当标识物1006的两端被成对的指形件404和406抓住时，随着下爪的离开，就可以将标识物1006从下爪304剥离。在该较佳实施例中，爪件302和304是等离子镀敷的，因而更便于标识物1006与爪件302和304的分离。当臂件402因导块338的缘故而被迫向内时，夹持组件400从分离爪302和304向上离开的运动将使导销408与导块338脱开。若标识物还没有拉紧，由于夹持臂402被弹簧414向外偏压，所以当导块338脱开时，夹持臂402可以略微向外地相互离开。弹簧的张力可以拉紧标识物1006的夹持件，从而确保臂件402抓住拉紧的、非弯曲状态的标识物1006。在这一阶段，夹持组件400可借助夹持臂402将一标识物保持在一水平延伸的状态上，以备插入到书本中。
随着分离组件300回到其原始位置，传感器330对处理器发信号在爪件302和304之间没有标识物1006。因此，供给辊208将拉动背衬片材1004，直到相邻的端部标识物1008进入到一个使其变成从背衬片材1004上剥离的最末端标识物1006的位置上，如图11所示。这就是分离组件300和夹持组件400通常的准备位置。
当夹持组件400夹持着一标识物时，就可以开始进行插入作业。为了将一标识物插入书本，操作者可以借助键盘或显示屏108将插入设备转成“开”的状态，随后在显示屏上接收预备信息。如果标识物1006的供给存在问题或者是有某些其它堵塞，显示屏上将会显示出错信息，指示使用者需要进行维修或其它的清除工作。当托架110如图1所示的那样完全伸出时，设备100处于一种准备接纳一书本的状态。如图19所示，书页扩展组件600具有处于升高位置的V型臂组件600。这样就允许操作者将一本打开的书放到伸出的V型臂下方，书页被几乎相等地分在书本的左、右两侧。当书本已正确地插入时，可用人工降低V型臂604，该V形部分可将书本引导至正确对准的位置，并进一步地分开相对的书页，如图1所示。当已将书本正确地定位到V型臂组件604内时，使V形臂604降低至足够靠近书本装订侧的位置，托架110向内滑动，直到台板锁定件锁合，如图2所示。锁定件给处理器传送信号，告知一书本已就位，准备接纳一标识物。随后，夹持组件400转动，使得臂件402如图16B所示的那样向下延伸。
当夹持组件400转动得使夹持臂402基本垂直时，提升组件500被驱动。提升组件的电动机504被驱动而带动皮带506，从而使夹持组件400降低。当借助传感器464读取标志件670而检测到夹持组件400已降低到能使保持在夹持臂402内的标识物1006相对于书页扩展组件600处于一个足够深的位置时，提升组件500停止动作。在这个位置上，标识物1006应该被插入到穿过V型臂604的狭槽616伸出的一个深度上。处理器向夹持臂402发出信号，使指形件404和406打开，从而释放标识物1006。标识物两侧的粘合剂粘结于相对书页的至少一页上，这时就可以向上撤回夹持臂402，留下标识物1006插入在书本的相对书页之间。应该理解，由于夹持臂被向外偏压，所以标识物可保持不弯曲状态，并且被正确地放置到书本内靠近装订侧的一个沿纵向平行于书本装订侧的基本对准的位置上。标识物1006上的张力可减小标识物在被插入时的扭曲或弯曲现象，因此，借助本发明的插入系统，可以提高标识物的放置精度和可重复放置性。
一旦将标识物1006释放到书本中，处理器就驱动提升组件500，将夹持组件400升高。当传感器530检测到夹持组件400已经到达夹持下一个标识物的正确高度时，提升组件500停止动作。这时，夹持臂402转回到基本水平的位置。当传感器460和462检测到夹持臂402重新变成水平时，处理器重复进行这样的程序在分离组件内将下一个标识物1006与材料卷1000分离，并将标识物1006从爪件302和304上取下，使夹持组件400重新夹持一标识物以备插入。当处理器检测到夹持组件400已经升高，并且夹持臂402转回到基本水平的位置时，托架的台板锁定件脱开，可将已插入了标识物的书本取下。随后，托架110可以向外滑动，各机构安全地升高并回到壳体104内。然后，托架110向外滑动到如图1所示的位置。V型臂604升高，使得书本可以被取下，并准备用于一电子的物品监视系统。当V型臂组件600仍处于升高状态时，可将下一本书插入，重复以上过程。
然而，应该理解的是，虽然上面已经描述了本发明的很多特征和优点以及本发明的详细结构和功能，但这些描述仅仅是为了说明，在本发明原理的范围内，仍可在很多细节上作出变化，特别是有关零件的形状、尺寸和布置，但是这些改进均应落入所附权利要求所限定的广义的保护范围内。
权利要求
1．一种用于自动地从一长条标识物上取下一个标识物的、并将该标识物粘贴于一书本的设备，所述一长条标识物具有多个设置在一背衬片材上并涂覆有粘合剂的标识物，所述设备包括一卷筒架组件，包括用于保持标识物材料的装置和用于使材料前进的装置；用于将一端部标识物从材料长条上分离的装置，它包括用于夹持该端部标识物和用于将该端部标识物拉离背衬片材和相邻标识物的装置；以及用于将分离后的标识物插入到一书本的两相对书页之间靠近书本装订侧的装置。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于使端部标识物与背衬片材脱开的装置包括一剥离杆。
3．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述标识物长条是成卷的，所述卷筒架组件包括一可支承该材料卷的转筒。
4．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分离装置包括一具有一上爪和一下爪的爪装置，该爪装置是构造成能使上爪和下爪闭合以抓住端部标识物。
5．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分离装置可沿横向于标识物纵向的方向来拉扯端部的条。
6．如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述上爪和下爪基本上沿着标识物的整个长度方向夹持该端部标识物。
7．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于将标识物插入一书本的设备包括一对相互间隔的臂件，它们可旋转地安装，并且可以在使已分离的端部标识物进入的第一位置以及使书本进入的第二位置之间移动。
8．如权利要求1所述的设备，其特征在于，它还包括用于扩展一书本的相对书页的书页扩展装置。
9．如权利要求8所述的设备，其特征在于，它还包括用于探测书页扩展装置之垂直位置的传感装置。
10．如权利要求9所述的设备，其特征在于，它还包括控制装置，该装置相应于所述用于探测书页扩展装置之垂直位置的装置来控制插入标识物的装置的位置。
11．如权利要求8所述的设备，其特征在于，它还包括一支承着所述书页扩展装置的托架，所述托架可滑动地安装，以便使所述书页扩展装置在第一位置和第二位置之间移动。
12．如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述书页扩展装置包括一大致V形的杆件，该杆件的底部形成有一个狭槽。
13．如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述V形杆的底部形成有一狭槽，该狭槽的两端是加宽的。
14．一种用于将标识物放置到书本内的设备，所述标识物是形成为附连在一背衬层上的一卷，所述设备包括用于供应标识物卷的装置；用于从所述背衬层上分离一端部标识物的装置；一具有一上爪件和一下爪件的爪装置，该爪装置是构造成能使上爪和下爪闭合或分离，该爪装置可以朝着能使端部标识物位于上爪件和下爪件之间的位置移动，当使爪件移动到一起时，爪件可以抓住端部标识物，当使闭合的爪件离开端部标识物时，就可以将该端部标识物与一相邻的标识物分开；用于将已分离的标识物放置到一书本内的装置。
15．如权利要求14所述的设备，其特征在于，它还包括用于探测所述标识物相对于所述爪装置的位置的传感装置。
16．如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述爪装置横向于所述标识物移动。
17．如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述放置装置包括一对夹持臂，其中所述上爪和下爪形成了一个用于接纳所述夹持臂的加大的空间。
18．如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述放置装置包括一对转臂，在该对转臂的伸出的端部具有指形部分。
19．如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述转臂还包括用于偏压所述臂件而使之分开的装置。
20．如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述爪装置包括在分开位置上与所述转臂接触配合的引导件，从而推动臂件的端部向内以便夹持标识物，当与引导件脱开时，臂件在张力下夹持标识物。
21．如权利要求14所述的设备，其特征在于，它还包括用于扩开书本的相对的书页的装置。
22．如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述书页扩展装置包括用于将标识物引导到位的引导装置。
23．如权利要求14所述的设备，其特征在于，它还包括用于探测标识物放置装置和相对书页之位置的装置。
24．一种用于将来自于其上具有多个标识物的一长条背衬材料的一个标识物插入一书本的方法，包括如下步骤自动地将一端部标识物与背衬材料分开；扩展所述书本的相对书页；探测已扩展书页的位置；使一分离后的标识物移动到扩展书页之间的靠近装订侧的位置，并释放该分离后的标识物。
25．如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述多个标识物包括涂覆有粘合剂的条，粘合剂将相邻各条连接起来，端部的条在其与背衬材料分离之后与一相邻的条分离。
26．如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述取下的标识物是借助一对臂件夹持，并在扩展的相对书页的上方从一基本水平的位置转动至一垂直位置。
27．如权利要求24所述的方法，其特征在于，它还包括这样的步骤使材料长条自动地前进，直到在一个用于分离端部标识物的位置上探测到端部标识物的边缘。
28．一种用于自动地将一标识物插入一书本的设备，包括一对基本平行的夹持臂，它们可旋转地安装，可以在一基本垂直的位置和一基本水平的位置之间转动；用于将夹持臂相互离开地向外偏压的装置；在所述夹持臂伸出端的夹持指形件，它们可以在一打开位置和一闭合位置之间动作；以及用于升高和降低所述夹持臂的装置。
29．如权利要求28所述的设备，其特征在于，它还包括用于探测所述夹持臂高度的装置。
30．如权利要求29所述的设备，其特征在于，它还包括用于探测所述夹持臂相对于书本的高度的装置。
31．如权利要求28所述的设备，其特征在于，它还包括用于迫使所述夹持臂向内的装置。
32．如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述迫使夹持臂向内的装置包括从每个夹持臂的伸出端延伸的一杆件；以及一相应的导块，该导块与所述导杆配合，迫使夹持臂的伸出端向内。
33．一种用于将一涂覆有粘合剂的标识物从设置在一柔性背衬片材上的一长条多个标识物上取下的装置，包括一剥离杆；一爪组件，它靠近所述剥离杆，并且可以在一打开和一闭合位置之间动作。
34．如权利要求33所述的设备，其特征在于，它还包括用于使所述标识物长条前进的装置。
35．如权利要求34所述的设备，其特征在于，所述用于使标识物长条前进的装置包括用于使标识物长条的每一侧单独前进的装置。
36．如权利要求33所述的设备，其特征在于，用于探测一标识物出现在所述爪件之间的装置。
37．如权利要求36所述的设备，其特征在于，所述用于探测一标识物出现的装置包括安装在爪件每一端上的光学传感器。
38．如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述剥离杆和爪件横向于标识物长条的方向延伸。
39．如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述爪组件是可动安装的，从而可以在朝着或离开剥离杆的方向上移动。
40．如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述剥离杆的一端具有一半径，因而使背衬片材跟随着该剥离杆的半径，而通过剥离杆端部的标识物不会跟随着该半径，这样就能将标识物与背衬片材分离。
41．如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述爪件包括形成在其端部的凹槽，标识物的长度是这样的，即，当一标识物被爪件夹持时，被夹持的标识物的端部可伸入该凹槽。
42．如权利要求33所述的设备，其特征在于，它还包括一对安装在与剥离杆相对的爪组件上的导块，每一导块包括一朝另一导块倾斜的斜面。
43．如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述书页扩展装置包括一大致呈Y形的杆件，该杆件的下部形成有一狭槽。
44．如权利要求43所述的设备，其特征在于，所述书页扩展装置包括一大致呈Y形的杆件，该杆件具有一V形上部和一垂直延伸的下部。
全文摘要
一标识物插入设备包括一卷筒架组件、一分离组件、一夹持组件、一提升组件和一书页扩展组件。卷筒架组件内保持着一卷标识物材料,并可使其进入分离组件。分离组件包括用于将最末端标识物从背衬片材上取下的爪件和一剥离杆。夹持组件包括若干个转臂,它们可夹持已分离的标识物,并使标识物定位以便插入书本。提升器可将夹持组件从取下分离后的标识物的位置上升高或降低,以便插入书本。书页扩展组件包括一V形臂,其内形成有一用于接纳夹持臂和分离后标识物的狭槽。
文档编号G08B13/24GK1214782SQ97193359
公开日1999年4月21日 申请日期1997年2月11日 优先权日1996年3月25日
发明者D·P·德瓦尔, P·J·扎伦波, J·L·艾伦, P·M·安东尼三世, R·P·贝尔, A·B·艾格尔, G·弗莱施弗雷斯尔, G·W·兰兹, E·梅兹, G·A·纽比, K·T·佩特森 申请人:美国3M公司