Currency dispensing device

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貨幣を分配するための装置に関する。 本発明は硬貨分配機として説明するが、本技術は紙幣の分配にも応用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
硬貨の分配に関しては、釣銭装置等、様々なタイプの装置が知られている。 硬貨は一般にチューブに貯蔵され、各チューブ内には各単位の硬貨が向かい合わせに積まれている。 硬貨は通常は最下位の硬貨を横方向に摺動させてスタックから外すことにより分配される。
【０００３】
電動機の形でアクチュエータを設けることも知られており、クラッチ機構を使用し２つ別々の貯蔵部から選択的に硬貨を分配するために電動機を使用することができる。 たとえば、ＷＯ９４／１６４１１を参照されたい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
硬貨分配用の安価な、低動力かつコンパクトな駆動機構が組み込まれた、改良された構成を提供することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様は、添付の請求範囲に規定されている。
【０００６】
本発明の一つの態様においては、分配動作をアクチュエータによって生じた運動に応じて選択的に行うためのクラッチが、連結部材を切離し状態と係合状態の間に移動可能な電磁石を備える。 連結部材は、係合状態側に電磁石により移動し、かつ切離し状態に重力の影響により、および／またはクラッチの駆動方向を逆転することによって復帰することが好ましい。 （なお、所望により、各種影響による反対の効果も考えられる。）
【０００７】
クラッチは、それぞれ異なる相対ポジションを取り得る駆動部材および被動部材を有し、連結部材は係合状態において駆動部材と被動部材の間の相対移動を制限し、それによって駆動部材が被動部材を駆動することが好ましい。 駆動部材および被動部材は好ましくは共通軸線中心に回転するように配置することが考えられ、それによって特にコンパクトな構成が得られる。 しかし、これらの部材の一方または双方とも線形往復運動する等、他の構成も可能である。
【０００８】
装置構成は、連結部材が一方の相対ポジションで切離し状態および／または他方の相対ポジションで係合状態へ移動しないようにすることが好ましい。 これは、クラッチ係合（あるいは、もしかすると切離し）生起のために電磁石の作動を必要とする時間がきわめて短く、したがって全体電力消費の低減を意味する。
【０００９】
連結部材を係合状態とし、駆動部材および被動部材は限られた範囲にわたり互いに対して移動し、連結部材は駆動力を一方の限られた範囲における被胴部材に伝達し、かつ連結部材は他方の限られた範囲の切離し状態に移行可能であることが好ましい。 それらの限られた範囲の間では、連結部材は係合状態に維持されるが、駆動限界ポジションに達するにつれ漸次増加する量分２つの状態間の方向に閉じ込められる。 これは、駆動部材および被動部材の一方または双方に傾斜を設けることにより達成される。 このような構成には幾つかの利点がある。 すなわち、（ａ）連結部材が一層容易に係合状態に入れること、（ｂ）連結部材が比較的自由に移動可能で、駆動部材と被動部材の間の干渉が駆動限界ポジション至近になるまで回避可能であり、クラッチ要素の寸法の精密な公差を要しないこと、および（ｃ）連結部材は必要なときには容易に切離し状態に移行すること。
【００１０】
連結部材は、転動運動可能（例えばローラまたは好ましくは球体）で、係合状態と切離し状態の間の移動を助け、かつ連結部材のスティッキングの可能性が減少することが好ましい。
【００１１】
本発明によるクラッチは、安価かつコンパクトに製作可能である。 電動機等のアクチュエータ一台を使用し、各硬貨貯蔵部にそれぞれ関係する複数のクラッチを駆動することが好ましい。 好ましくは、そのようなクラッチおよび硬貨貯蔵は３つ以上である。 これは、多くの従来技術の構成よりアクチュエータが少なく、したがって一層安価かつ一層コンパクトな構成となること、かつより大型でより強力なアクチュエータを使用できることを意味する。 選ばれたアクチュエータの動力次第では、アクチュエータが同時に複数の貯蔵から分配可能な構成とすることもできよう。
【００１２】
本発明を実施する構成について、以下に添付図面を参照して例示的に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に関し、硬貨処理装置２には、符号６により示す硬貨を受ける硬貨検査機４が含まれる。 硬貨６が検証機４内の経路８を通過する間に、検証機により硬貨が受容可能かどうか、かつ受容可能ならばその硬貨の単位を示す信号が供給される。
【００１４】
受容可能な硬貨は、次いで硬貨選別機１０に入る。 選別機には装置の回路によって制御される幾つかのゲート（図示せず）があり、そのゲートで硬貨を主経路１２から別の幾つかの経路１４、１６、１８、１９および２０のいずれかに選択的に変更するか、あるいは硬貨を経路１２沿いにキャッシュ・ボックス２４に至る経路２２へ進める。 硬貨が受容不能の場合は、選別機１０には入らずに経路２６を経て拒否スロットに直行する。
【００１５】
経路１４、１６、１８、１９および２０は、それぞれ５つの硬貨チューブまたは容器２８、３０、３１、３２および３４のうちいずれかに至る。 これらの容器は、それぞれ特定単位の硬貨を縦方向に積んで貯蔵するように配置される。 図示の例では容器は５つとしているが、いくつでも設けることができる。
【００１６】
符号３６により模式的に示す分配装置は、装置が釣銭を出すときに容器から硬貨を分配するように動作可能である。 分配装置３６は、電動機４０を駆動するように配置された制御手段３８を備える。 以下に説明するように、電動機４０の軸の回転によって、容器２８、３０、３１、３２および３４のうち選択された一つの容器から硬貨が選択される。 制御手段３８は、符号４４により模式的に示す、それぞれの容器と連動する複数のクラッチをそれぞれ動作させることにより、容器を選択することができる。
【００１７】
図２は、硬貨の分配機構を示し、分かり易くするために容器３０の下端部のみを示す。 容器は、積重ねた硬貨が容器下部に延在する底面４８に静止するように底部が開いている。 この底面４８には各容器下に細いスロット５０が形成されている。
【００１８】
分配アームまたは部材５２が底面４８の下に延在し、硬貨を押し出す延長部５４が部材５２の一端から上向きに突出し、スロット５０を通して突出する。 以下に説明するように、アーム５２は実質的にその長さ分移動可能であり、それによって突起５４がスロット５０沿いに容器３０後部から移動し、容器内の最下位の硬貨の縁に係合し、それによってその硬貨が容器３０の下方前面縁５８と底面４８の間の空間５６を経て容器から押し出される。 したがって、硬貨は分配装置から矢印Ａ方向に落下することができる。 分配アーム５２の案内延長部６０が部材５２端部から下方に突出し、底面４８の下に位置する基板部材６３に設けられた凹部６２内に位置するため、部材５２の運動が一層正確に案内される。
【００１９】
分配アーム５２の延長部５４の対向端はクランク・アーム６４に枢着され、クランク・アームは軸６６に取り付けられて軸線６８中心に回動する。 軸６６が一回転することにより、分配アーム５２がホーム・ポジションにある図２の位置からクランク・アーム６４が移動し、分配アームはスロット５０の長さ沿いに前方に引かれ、次いでスロット沿いに後方に押されてホーム・ポジションに復帰する。 これによって、一分配サイクルが構成される。
【００２０】
図２に模式的に示すクランク・アーム６４および軸６６はクラッチ４４の部分を形成し、クラッチはその駆動部材８０として、周辺にギヤ歯８２が付いた円形駆動ホイールを有する。 電動機４０が駆動ホイール８０を回転させるために配置され、その回転運動がクラッチ４４の係合時には軸６６に伝達される。 クラッチの係合は電磁石８４を動作させることにより達成される。
【００２１】
図３に関し、５つのクラッチ４４の駆動ホイール８０は、すべて駆動歯車８６および遊び歯車８８を介して相互に駆動係合する。 したがって、駆動ホイール８０は５つともすべて、電動機４０により駆動歯車８６が駆動されたときに回転する。 いずれのクラッチ４４が係合するかにより、硬貨が容器のうちの一つから分配区域９０内に分配される。
【００２２】
図４から６に関し、各クラッチ４４において、軸６６頂部に回動不能に取り付けられかつクリップ９３により保持される被動キャップ９２が駆動ホイール８０により支持される。 連結部材として、鉄球９４が駆動ホイール８０の軸方向突出延長部１００の上面９８の凹部９６内に置かれる。 凹部９６は、２つの要部、即ちポケット１０２および溝１０４により形成される。
【００２３】
ポケット１０２は十分に深く、したがって球９４がポケット内に位置するときは、球は上面９８上部には突出しない。 この状態、即ちクラッチ切離し状態では、ホイール８０が回転してもキャップ９２は回転せず、キャップは延長部１００に嵌合している。
【００２４】
冠着キャップ９２は、その下向き面１０６内に、上方球溝１０８を有する。 この溝１０８がポケット１０２上部に位置すれば、球９４は上向き移動可能で上方溝１０８内に入り、そこで駆動ホイール８０とキャップ９２を橋絡し、それによって両者間の相対運動が制限される。
【００２５】
駆動ホイール８０が次いで図４に示すように左に回転すれば、球９４は上方球溝１０８の左縁と下方球溝１０４の右縁の間に閉じこめられ、駆動ホイール８０がさらに回転すれば、対応してキャップ９２が回転し、したがって軸６６が回転する。
【００２６】
クラッチ４４の作動を図７を参照して説明する。 分かり易くするため、駆動ホイール８０および被動キャップ９２の各部は模式的に示し、その回転運動は直線運動として表す。
【００２７】
図７（Ａ）は、電動機４０の出力軸の位置をホーム・ポジションとした状態で駆動ホイール８０および被動キャップ９２の静止ポジションにおける位置を表す。 ライン１２０は凹部９６左縁のホーム・ポジションを、ライン１２２はキャップ９２の上方球凹部１０８左縁の静止ポジションを表す。 図７（Ａ）は、球９４が凹部９６のポケット１０２内で係合解除の状態を示す。
【００２８】
硬貨を分配するため、電動機４０が駆動ホイール８０を図７（Ｂ）の矢印Ｆ方向に駆動するように配置される。 電磁石８４の操作によって球９４が引き付けられ、矢印Ｂ方向に上がる。 しかし、図７（Ｃ）に示すように駆動ホイール８０が一回転をほぼ終えるまでは、球はキャップ９２の下側１０６で阻止されポケット１０２を離れることができない。 駆動ホイールが一回転をほぼ終える時点で、上方球溝１０８がポケット１０２に重なり、球９４はポケットを離れることができる。 さらに回転すると（図７（Ｄ）参照）、球９４は一部が上方球溝１０８内に、一部が下方球溝１０４内に位置する。 必要ならば、球９４は溝１０８の左縁によって溝１０４内に押し込まれる。
【００２９】
駆動ホイール８０がそのホーム・ポジションに戻ったとき（図７（Ｅ））、球９４は上方球凹部１０８の左縁と下方球凹部１０４の右縁の間に捕捉される。 したがって、駆動ホイール８０がさらに回転すると、キャップ９２が相応に回転する（図７（Ｆ））。
【００３０】
上方球溝１０８がポケット１０２に重ならない位置に駆動ホイール８０が移動した後は、球９４はポケットに戻れないことが理解されるであろう。 したがって、球９４の電磁引付けは必要なく、電磁石８４は消勢することができる。 電動機４０には電動機の停止および始動を制御するホーム・センサを備えることが好ましく、このホーム・センサは駆動ホイール８０がそのホーム・ポジション（図７（Ｅ））に達する時を示す。 したがって、それが電磁石８４をターン・オフするために用いる好都合な信号となる。
【００３１】
図７（Ｇ）は、駆動ホイール８０が２回転を終了し、キャップ９２が一回転を終了し、その結果硬貨一枚が分配された後のクラッチの状態を示す。 同じ容器からさらに硬貨を分配する場合には、駆動ホイール８０の継続回転により、後続回転毎にキャップが一回転し、したがって硬貨がさらに一枚分配される。
【００３２】
分配動作が終了した場合には、次いでクラッチの切離しが必要である。 その動作は、段階７（Ｈ）から７（Ｋ）において行われる。 段階７（Ｈ）において、駆動ホイール８０は反対方向Ｒ（図示のように右側）に回転する。 ポケット１０２が上方球溝１０８の下に移動したとき、球９４はポケットに落下することができ、したがってクラッチが切離しされる。 切離しは、下方球溝１０４をポケット１０２から上向き遠方に延びる傾斜路として形成し、かつこの傾斜路を転動落下することができる球９４を連結部材として使用することによって容易になる。 図７（Ｈ）および７（Ｉ）は球９４がポケット１０２側に移動中、および次いでポケットに位置した様を示す。 これらの特徴は好ましくはあるが不可欠のものではなく、なぜならば駆動ホイール８０が継続運動すれば上方球溝１０８の右縁によって球９４がポケット１０２内に押し込まれ、それによってクラッチが確実に切離しされるからである。
【００３３】
図７（Ｊ）および７（Ｋ）は、駆動ギヤがホーム・ポジション側に移動中、および次いでホーム・ポジションに到達し、それによってクラッチが図７（Ａ）に示す状態に戻ったときのクラッチの状態を示す。
【００３４】
以上に記載した構成は、性能および信頼性を向上するには、以下の特徴を備えることが好ましい。
【００３５】
（ａ） 図８に関し、上方球溝１０８の符号１１０で示す右端面にアールを付けるか、または傾斜面とし、それによって球９４にカム作用を与え、クラッチ切離し時に球が確実にポケット１０２に戻るようにする。
【００３６】
（ｂ） 上方球溝１０８の対向端１１２にアールを付けることにより、球９４との接触面積を広げ、摩耗を減らす。
【００３７】
（ｃ） 下方球溝１０４右端の曲率半径を球９４の半径より小さく形成し、それによって図７Ｆの符号１１４で示すように、球９４との接触面積を小さくし、スティッキングの可能性をより少なくする。
【００３８】
以上の説明から、硬貨ｎ個を分配するには駆動ホイール８０はｎ＋１回回転し、キャップ９２が駆動係合する前にほぼ初回回転を終えてなければならないことが注目されるであろう。 これは、駆動ホイール８０が著しい負荷が掛かる以前の速度で運動し、したがって一層性能が高まることを意味する。
【００３９】
以上に示すように、クラッチを係合するには、電磁石８４を付勢する必要があるのは硬貨分配動作時間の一部の間のみである。 以上に記載した実施形態においては、便宜上、電磁石は駆動ホイール８０の全初回回転の間付勢するものとする。 しかし、ポケット１０２が上方球溝１０８の下にあるとき（図７（Ｃ））に電磁石が付勢される限り、これは不可欠ではない。
【００４０】
上方球溝１０８の長さは連結部材の相当する寸法、即ち球９４の径より相当に長く、そのため、球がポケット１０２を出て上方球凹部１０８に入れるときには、顕著な範囲の角度ポジションがあり、したがってこれが信頼性をもって行われることが保証される。 また、下方球溝１０４の長さは連結部材９４の相当する寸法より相当に長く、そのため、図７（Ｅ）に示す駆動ポジションにおいては、球はポケット１０２の位置から相当に外れ、したがってクラッチが信頼性をもって係合することが保証される。 下方球溝１０４の傾斜により、溝１０４は口が比較的に広く、仮に電磁石の付勢に次いである程度の跳返りがあったとしても、球は容易に溝１０４に入ることができる。 また、傾斜があるため、製造に不正確さがあってもポケット１０２から図７（Ｅ）に示す駆動状態への球の移動の妨げになる可能性は先ず無いといえる。 他方、駆動状態時の球が緊密に閉じ込められることは貴重であり、なぜならばそのために駆動力が球径にわたり伝達され、剪断作用が回避されるからである。
【００４１】
振動によって球９４がポケット１０２からはみ出し、そのためにクラッチの係合に誤りが生じかねないと判明した場合には、電磁石８４のエネルギーは永久磁石の力を十分克服できるので、球をポケット内に維持する永久磁石を設けることによってそれを回避することができる。
【００４２】
以上に記載した実施形態は、例として示したにすぎず、幾通りにも変更が可能である。 たとえば、ポケット１０２および／または傾斜を駆動部材に代えて被動部材に形成するように構成を逆転することもできよう。 制御装置３８は、アクチュエータの動力が十分にあれば、多種の硬貨をそれぞれ異なる容器から同時に分配するようにクラッチ制御を構成可能であろうし、あるいは一定時間に一つのクラッチのみ係合する構成も可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による貨幣分配装置を含む硬貨処理装置の模式図である。
【図２】分配装置の硬貨貯蔵から硬貨が分配される様を説明するための模式的斜視図である。
【図３】幾つかのクラッチを含む分配装置の一部平面図である。
【図４】クラッチの一つの破断側面図である。
【図５】クラッチの上方からの分解図である。
【図６】クラッチの下方からの分解図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｋ）は、クラッチの作動状態の概念図である。
【図８】クラッチの被動部材の一部拡大図である。