JP2014021741A - 紙幣取引装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
紙幣取引装置内に複数存在するギヤの偏心や累積ピッチ誤差による周期的な負荷変動、もしくは断続的に高速搬送される紙幣が搬送ローラ間を通過する際に発生する負荷変動によって駆動モータの速度低下や異常停止が発生する場合がある。
【解決手段】
回転運動により紙幣を搬送する搬送手段と、この搬送手段を駆動させる駆動モータと、この駆動モータより前記搬送手段へ回転方向の動力を伝達するギヤ等からなる動力伝達手段と、この動力伝達手段は前記駆動モータの回転軸に支持された内輪部と、この内輪部に弾性部材を介して支持された外輪部とを備え、前記外輪部を前記駆動モータの回転軸に支持させたもの。
【選択図】図６

Description

本発明は、紙幣を搬送するための搬送手段を備えた紙幣取引装置に関する。

一般的な紙幣取引装置では、紙幣を搬送する手段としてゴムローラやゴムベルトの紙幣搬送手段が用いられる。これら紙幣搬送手段はＤＣモータやステッピングモータを使って駆動される。これらのモータによって駆動される紙幣搬送手段は紙幣の搬送速度を増減速させるために、ギヤや離れた軸間で動力伝達を行うためのタイミングベルト等の動力伝達手段によってモータの駆動力が搬送手段へ伝達されている。

この紙幣搬送手段の駆動時に、モータには回転機構に作用する摩擦力や回転機構の慣性モーメントによる回転負荷や断続的に搬送される紙幣の搬送抵抗力等の様々な負荷トルクが作用する。

その負荷トルクが過大であると、例えばＤＣモータの場合、回転速度が低下してしまう。また、ステッピングモータの場合は入力パルス信号とモータ回転との同期が失われる脱調と呼ばれる現象が発生し異常停止してしまうなどの問題が起こる恐れがある。

このような過大な負荷トルクによる駆動モータの脱調を防止する従来技術として、例えば特開２００３―３０８５５４号公報（特許文献１）がある。この従来技術は、異常時に駆動モータの加速度を下げ再起動するものである。

特開２００３―３０８５５４号公報

上記特許文献１では、加速中に発生する駆動モータの異常停止は防止することが可能である。しかしながら、動作中に負荷トルクが変動し、瞬間的に高い負荷トルクが作用した場合に発生する駆動モータの異常停止を防止することはできない。

この動作中の負荷トルクの変動には紙幣取引装置内に存在する複数のギヤの偏心や、累積ピッチ誤差による周期的な負荷変動や、高速で断続的に搬送される紙幣が搬送ローラ間を通過する際に発生する負荷変動等がある。

本発明の目的は、動作中の負荷トルクの変動に伴う駆動モータの速度低下や異常停止を防止した紙幣取引装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、回転運動により紙幣を搬送する搬送手段と、この搬送手段を駆動させる駆動モータと、この駆動モータより前記搬送手段へ回転方向の動力を伝達するギヤ等からなる動力伝達手段と、この動力伝達手段は前記駆動モータの回転軸に支持された内輪部と、この内輪部に弾性部材を介して支持された外輪部とを備え、前記外輪部を前記駆動モータの回転軸に支持させたものである。

上記目的を達成するために本発明では好ましくは、前記外輪部は半径方向への変位を抑制する偏心規制部を有すると良い。

上記目的を達成するために本発明では好ましくは、前記外輪部に軸受を設け、この軸受は前記駆動モータの回転軸を支持すると良い。

上記目的を達成するために本発明では好ましくは、前記外輪部と一体に形成されたボス部を設け、このボス部は前記駆動モータの回転軸を支持すると良い。

上記目的を達成するために本発明では好ましくは、前記内輪部の外周に複数設けられた内輪突起部と、前記外輪部の内周側に複数設けられた外輪突起部とを備え、この内輪突起部を前記外輪突起部間の隙間に介在させるとともに、前記内輪突起部と外輪突起部との間を弾性部材で連結すると良い。

上記目的を達成するために本発明では好ましくは、前記内輪部の外周に複数設けられた内輪突起部と、前記外輪部の内周側に複数設けられた外輪突起部とを備え、この内輪突起部を前記外輪突起部間の隙間に介在させるとともに、前記内輪部を弾性材料で形成すると良い。

上記目的を達成するために本発明では好ましくは、前記回転規制部材の変形を規制する部材を前記外輪部と前記内輪部に設けると良い。

本発明によれば、動作中の負荷トルクの変動に伴う駆動モータの速度低下や異常停止を防止した紙幣取引装置を提供できる。

本発明の実施例１に係る紙幣取引装置の概略構成図である。 本発明の実施例１に係る搬送機構と動力伝達手段の構成の一例を表す側面図である。 本発明の実施例１に係る搬送機構と動力伝達手段の構成の一例を表す上面図である。 本発明の実施例１に係るダンパギヤの構成を示した正面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例２に係るダンパギヤの別構成を示した断面図である。 負荷トルクＴ１が作用した際のダンパギヤの変形を表す正面図である。 過度な負荷トルクが作用した際のダンパギヤの変形を表す拡大正面図である。 ダンパギヤの変形抵抗力を示した図である。 駆動軸に作用する負荷トルクの例を示したグラフである。 本発明の実施例３に係るダンパギヤの構成を示した正面図である。 本発明の実施例４に係るダンパギヤの構成を示した正面図である。 本発明の実施例５に係るダンパギヤの構成を示した正面図である。

ところで、ＡＴＭなどの紙幣取引装置における紙幣搬送手段では、搬送手段を駆動するための駆動モータと、この駆動モータから搬送手段へ駆動力を伝達するためのギヤとベル等の動力伝達手段とを備えている。このような動力伝達手段による搬送手段に発生する負荷変動の要因を調べてみた。

その結果、真新しい紙幣や二重に重なって搬送されてきた紙幣が搬送されたときに特にギヤに対して大きな負荷変動を発生することが分かった。このような負荷変動が発生すると、脱調によって駆動モータが停止してしまう可能性がある。

そこで、本発明の発明者らはギヤを内輪部と外輪部とで構成されたダンパギヤに変更するとともに、駆動モータの回転軸に内輪部と外輪部とを支持することを種々検討した結果、以下のごとき実施例を得ることができた。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

図１は、実施例１における紙幣取引装置６の構成を示した図である。

図１において、本紙幣取引装置６は、入出金口ユニット１０１と、鑑別ユニット１０３と、一時保管ユニット１０２と、還流庫１０４と、搬送路１０６と、制御部１０５を有する。

入出金口ユニット１０１は利用者が入出金時に紙幣の出し入れを行うためのユニットであり、利用者が投入した入金紙幣を一枚ずつ紙幣取引装置６内に取り込む入金機能や、還流庫１０４から搬送路１０６を経由して一枚ずつ送られてきた出金紙幣を集積し、利用者に引き渡す出金機能を有している。

鑑別ユニット１０３は、入金された紙幣、もしくは出金する紙幣の真偽を確かめるためのユニットであり、鑑別ユニット１０３を通過する紙幣の金種を、搬送順番の情報と共に制御部１０５に伝達する。

一時保管ユニット１０２は、取引中の紙幣を一時的に保管するためのユニットであり、利用者が入金した紙幣を一括して保管し、利用者が取引を継続する場合は還流庫１０４へ、取引を中止する場合は、入出金口ユニット１０１へ紙幣を送り出す。

還流庫１０４は、入金された紙幣、もしくは出金する紙幣を金種毎に保管するための金庫である。

搬送路１０６は、上記各ユニット間を繋ぎ紙幣を搬送するための機構であり、搬送路１０６の分岐点において搬送される紙幣の方向を規制するゲート１０６ｇを有している。

上述の入出金口ユニット１０１、一次保管ユニット１０２、鑑別ユニット１０３、還流庫１０４、搬送路１０６は、それぞれ複数のゴムローラやゴムベルト等の搬送手段で構成される搬送機構を有しており、それらの搬送手段は各ユニット内外に備えられているモータ１０７によって駆動される。

制御部１０５は、上記各ユニットや搬送路１０６に接続され、各ユニットや搬送路１０６に設けられたセンサ情報や、鑑別ユニット１０３で判別した紙幣の情報（金種、紙幣サイズ、紙幣の搬送中の姿勢、紙幣間隔）を一括、もしくは分割して処理を行い、その状態に応じて駆動指令を行う機構である。

図２は紙幣取引装置６内の搬送機構と搬送機構を駆動するための動力伝達手段の構成の一例を表す側面図であり、図３はその上面図である。

図２、図３において、本実施例における搬送機構は、紙幣Ｐを挟持し搬送するゴムローラ１５と、ゴムローラ１５を回転駆動する動力源である駆動モータ１７と、駆動モータ１７からゴムローラ１５へ動力を伝達する手段であるギヤ１２と、同じく動力を伝達する手段であるタイミングベルト１４で構成される。紙幣Ｐは上下の搬送ガイド１６によって形成された搬送路１６ａを搬送されるものであり、その搬送を複数のゴムローラ１５によって行っている。

図３に示すように、ダンパギヤ１１はモータ１７の駆動軸１７ｓによって回転駆動し、このダンパギヤ１１と接続されたギヤ１２が回転する。このギヤ１２の回転によってギヤ１２と接続するタイピングプーリ１３が回転するとタイミングベルト１４に連結された他の２個のタイミングプーリ１３が回転する。このタイミングプーリ１３の回転によって紙幣Ｐを搬送するゴムローラ１５が回転することになる。

モータ１７の駆動軸１７ｓには弾性体を有するダンパギヤ１１（詳細は後述する）が設けられている。このダンパギヤ１１を設置する箇所は、他のギヤの箇所であっても良い。

ダンパギヤ１１の詳細構造を図４、図５を用い説明する。

図４は本実施例におけるダンパギヤ１１の正面図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。

図４、図５において、ダンパギヤ１１は、内輪部１１２と外輪部１１１とに分割されており、その内輪部１１２と外輪部１１１は平板形状の弾性部材１１３によって連結されている。また、内輪部１１２と外輪部１１１には、それぞれ弾性部材１１３の過大な変形を規制するための変形規制部材１１２ａと１１１ａがある。変形規制部材１１２ａは内輪部１１２に固定されており、変形規制部材１１１ａは外輪部１１１に固定されている。

図５に示すように、内輪部１１２は駆動軸１７ｓと固定ピン１１４によって連結されており、外輪部１１１は軸受１１５によって駆動軸１７ｓに取り付けられている。この外輪部１１１と内輪部１１２とは上述したように弾性部材１１３によって連結されている。

上記の構成であれば、駆動軸１７ｓの駆動トルクは内輪部１１２だけに伝達され、外輪部１１１には伝達されない。また、外輪部１１１は軸受１１５によって支持されているため、回転中に半径方向に外力が作用した場合でも、外輪部１１１が半径方向に変位することが無く、外輪部１１１の偏心を防止することが可能となる。

つまり、本実施例では外輪部１１１の形状が逆向きの略コの字状になっており、このコの状の外輪部１１１を駆動軸１７ｓが貫通しているため外輪部１１１と駆動軸１７ｓとは軸受１１５を介して常に接触することになる。そのため、外輪部１１１に半径方向の負荷がかかったとしても外輪部１１１は軸受１１５を介して駆動軸１７ｓにて押されているので回転軸が偏心することはない。

次に本実施例におけるダンパギヤ１１の効果を図７を用いて説明する。

図７において、駆動軸１７ｓは駆動モータ１７により図中矢印ω方向（反時計回り方向）に回転する。駆動軸１７ｓと内輪部１１２は固定ピン１１４で連結されているため、外輪部１１１と内輪部１１２も同期して反時計方向に回転する。この時、外輪部１１１が外部より負荷トルクＴ１を受けると、弾性部材１１３は曲げ変形するため、外輪部１１１と内輪部１１２との間には図中時計回りの方向へθ１の捩れが発生することになる。

このように、動作中に負荷トルクが変動し、瞬間的に高い負荷トルクが発生する場合がある。動作中の負荷トルクの変動は、紙幣取引装置内に存在する複数のギヤの偏心や累積ピッチ誤差による周期的な負荷変動や、断続的に搬送ローラ間に高速で搬送される紙幣が通過する際の負荷変動等がある。

このように瞬間的に高い負荷トルクがダンパギヤ１１に作用した場合、弾性部材１１３の曲げ変形により負荷が吸収され、駆動軸１７ｓに作用する負荷トルクが低減する。

この負荷トルクの低減効果を高めるためには、弾性部材１１３は減衰効果の高いゴム部材であることが望ましく、またそのゴム硬度は低いことが好ましい。また、外輪部１１１は軸受１１５、もしくはボス部１１６によって支持されているため、回転中に外力によって外輪部１１１が半径方向に変位することが無い。そのため、動作中に半径方向の外力が作用しても外輪部１１１は偏心しない。

上述の様に、ダンパギヤ１１の外輪部１１１と内輪部１１２を連結する弾性部材１１３が変形することにより、駆動軸１７ｓに作用する瞬間的に発生する過大な負荷トルクを緩和することが可能である。しかし、この負荷トルクが想定以上に大きい場合、特に弾性部材１１３に低いゴム硬度の部材を使用した場合、弾性部材１１３の変形が過大となり、ダンパギヤ１１１自体が破壊する恐れがある。

そこで、上述のダンパギヤ１１の破壊を防止するため、本実施例におけるダンパギヤ１１には弾性部材１１３の過度な変形を抑制する目的で、外輪部１１１と内輪部１１２に変形規制部材１１１ａ、１１２ａが設けたものである。図４の説明でも述べたが、変形規制部材１１２ａは内輪部１１２に固定されており、変形規制部材１１１ａは外輪部１１１に固定されている。

これら変形規制部材１１１ａ、１１２ａの効果を図８を用いて説明する。

図８は過度な負荷トルクが作用した際のダンパギヤの変形を表す図である
図８において、弾性部材１１３の曲げ変形量が過度（図中捩れ角θ２）になると、弾性部材１１３は、外輪部１１１の変形規制部材１１１ａと内輪部１１２の変形規制部材１１２ａとの接触を開始する。更に負荷トルクが増加すると、弾性部材１１３は、変形規制部材１１１ａと１１２ａによって圧縮されるため、圧縮力Ｆが作用する。ここで、弾性部材１１３を曲げ剛性よりも圧縮方向の剛性が高い材料や形状や構成とすることにより、圧縮変形により大きな変形抵抗力が発生することが可能となる。

図９は、ダンパギヤ１１の外輪部１１１と内輪部１１２の間で生じる捩れ角θに対し、ダンパギヤ１１が発生する変形抵抗力を示したグラフである。

図９において、本実施例におけるダンパギヤ１１では、所定の捩れ角θ２以下では弾性部材１１３は曲げ変形をし、捩れ角θ２以上では、弾性部材１１３は圧縮変形をする。この構成によれば、ダンパギヤ１１１に想定以上の負荷トルクが作用した際にダンパギヤ１１１が破壊することは無い。

図１０は駆動軸１７ｓに作用する負荷トルクの例を示したグラフである。図中破線は通常のギヤを使用した場合の駆動軸１７ｓに作用する負荷トルクを、実線は上述のダンパギヤを使用した場合の、駆動軸１７ｓに作用する負荷トルクを表している。

図１０において、駆動軸１７ｓに作用する負荷トルクは点線で示すように一定の周期t１でピークが現れる様に変動し、紙幣通過時に更にそのピークが拡大する。しかしながら、上述のダンパギヤを使用した場合、周期的に発生する負荷トルクのピークがΔTだけ減少するため、モータ軸に作用する最大負荷トルクは実線で示すように低減する。

以上のごとく本実施例によれば、実施例１による紙幣取引装置１によれば、紙幣取引装置内に存在する複数のギヤの偏心や累積ピッチ誤差による周期的な負荷変動や、断続的に搬送ローラ間に紙幣が通過する際の負荷変動等によって、瞬間的に過大な負荷トルクがモータ軸に作用した場合であっても搬送モータの回転速度の低下や、脱調により停止してしまうことが無い。

実施例２について以下に説明する。なお実施例１との相違点についてのみ以下説明し、上実施例と同一部材は同じ番号を使用する。

図６は実施例２に係るダンパギヤの断面図である。

図７は実施例２の効果を説明するダンパギヤの正面図である。

図６において、外輪部１１１の偏心を規制するための手段としては、外輪部１１１にボス部１１６を設け、駆動軸１７ｓに取り付ける構成であっても良い。この構成の場合、駆動軸１７ｓの回転方向の駆動トルクが外輪部１１１に伝達しない様にするため、駆動軸１７ｓとボス部１１６との間に滑りが発生するよう、ボス部１１６には低い摩擦係数の材料を使用することが望ましい。

なお、ボス部１１６以外の構成は図５と同じであるため、その説明は省略する。

本実施例によれば、外輪部１１１は軸受１１５、もしくはボス部１１６によって支持されているため、回転中に外力によって外輪部１１１が半径方向に変位することが無い。そのため、動作中に半径方向の外力が作用しても外輪部１１１は偏心しない。

実施例３について以下に説明する。なお実施例１との相違点についてのみ以下説明し、上実施例と同一部材は同じ番号を使用する。

本実施例における紙幣取引装置に使用されるダンパギヤの構成を図１２に示す。

図１１は本発明の実施例３に係るダンパギヤの構成を示した正面図である。

図１１において、本実施例におけるダンパギヤ１１は内輪部１１２と外輪部１１１とに分かれており、内輪部１１２には一定の間隔で内輪突起部１１２ｂが、外輪部１１１には外輪突起部１１１ｂが存在する。その内輪突起部１１２ｂと外輪突起部１１１ｂはバネ１１７によって結合されている。

ここでバネ１１７はコイルバネ、板バネ等、形状は問わない。この時、内輪部１１２と外輪部１１１は分割されているため、内輪部１１２に作用するモータ駆動力は、外輪部１１１に直接作用することは無く、バネ１１７を介して伝達される。また、バネ１１７は回転方向に対し内輪突起部の両側に備えられている。これにより、ダンパギヤ１１の回転方向に依らず同程度の変形抵抗力が発生する構成となっている。

このように本実施例によれば、ダンパギヤ１１の破壊を防止するため、本実施例では実施例１と２の弾性部材１１３に代わって外輪部１１１に設けた外輪突起部１１１ｂと内輪部１１２に設けた内輪突起部１１２ｂとを互いに組み合わせることにより回転方向に負荷トルクを軽減したものである。一方、外輪突起部１１１ｂと内輪突起部１１２ｂの過度な衝突による変形を防止するためにバネ１１７（変形規制部材に相当）を外輪突起部１１１ｂと内輪突起部１１２ｂとの間に設けたものである。これにより外輪と内輪の突起１１１ｂ、１１２ｂ同士の変形を防止できる。

実施例４について図１２を用いて説明する。なお実施例１との相違点についてのみ以下説明し、上実施例と同一部材は同じ番号を使用する。

図１２は本発明の実施例４に係るダンパギヤの構成を示した正面図である。

図１２において、本実施例における紙幣取引装置に使用されるダンパギヤ１１は内輪部１１２と外輪部１１１とに分かれており、内輪部１１２には一定の間隔で内輪突起部１１２ｂが、外輪部１１１には外輪突起部１１１ｂが存在する。

外輪突起部１１１ｂと内輪突起部１１２ｂとの間には空間があり、その空間に弾性部材１１３が挿入されている。また、弾性部材１１３は回転方向に対し内輪突起部の両側に備えられている。これにより、ダンパギヤ１１の回転方向に依らず同程度の変形抵抗力が発生する構成となっている。

このように本実施例によれば、ダンパギヤ１１の破壊を防止するため、本実施例では実施例１と２の弾性部材１１３に代わって外輪部１１１に設けた外輪突起部１１１ｂと内輪部１１２に設けた内輪突起部１１２ｂとを互いに組み合わせることにより回転方向に負荷トルクを軽減したものである。一方、外輪突起部１１１ｂと内輪突起部１１２ｂの過度な衝突による変形を防止するために弾性部材１１３（変形規制部材に相当）を外輪突起部１１１ｂと内輪突起部１１２ｂとの間に設けたものである。これにより外輪と内輪の突起１１１ｂ、１１２ｂ同士の変形を防止できる。

実施例５について図１３を用いて説明する。なお実施例１との相違点についてのみ以下説明し、上実施例と同一部材は同じ番号を使用する。

図１３は本発明の実施例５に係るダンパギヤの構成を示した正面図である。

図１３において、本実施例における紙幣取引装置に使用されるダンパギヤ１１は内輪部１１２と外輪部１１１とに分かれており、一定の間隔で内輪部１１２には内輪突起部１１２ｂが、外輪部１１１には外輪突起部１１１ｂが存在する。本実施例におけるダンパギヤ１１では、内輪部１１２そのものがゴム等の弾性材料で構成されている。

ダンパギヤ１１の回転中に、外部より外輪部１１１に作用する負荷トルクは、外輪突起部１１１ｂと内輪突起部１１２ｂが接触することで、内輪部１１２に伝達される。この際、内輪部１１２が回転方向に捩れ変形をすることにより負荷が吸収され、駆動軸１７ｓに作用する負荷トルクが低減する。

このように本実施例によれば、ダンパギヤ１１の破壊を防止するため、本実施例では実施例１と２の弾性部材１１３に代わって外輪部１１１に設けた外輪突起部１１１ｂと内輪部１１２に設けた内輪突起部１１２ｂとを互いに組み合わせることにより回転方向に負荷トルクを軽減したものである。一方、外輪突起部１１１ｂと内輪突起部１１２ｂの過度な衝突による変形を防止するために内輪部１１２そのものが変形規制部材となっているため、外輪と内輪の突起１１１ｂ、１１２ｂ同士の変形を防止できる。

６…紙幣取扱装置、
１０１…入出金口ユニット、
１０２…一時保管ユニット、
１０３…鑑別ユニット、
１０４…還流庫、
１０５…制御部、
１０６…搬送路、
１１…ダンパギヤ、
１２…ギヤ、
１３…タイミングプーリ、
１４…タイミングベルト、
１５…搬送ローラ、
１６…搬送ガイド、
１７…駆動モータ、
１７ｓ…駆動軸、
１１１…外輪部、
１１２…内輪部、
１１３…弾性部材、
１１４…固定ピン、
１１５…軸受、
１１６…ボス部、
１１７…バネ、
１１１ａ、１１２ａ…変形規制部材、
１１１ｂ…外輪突起部、
１１２ｂ…内輪突起部、
Ｐ…紙幣。

Claims (7)

1. 回転運動により紙幣を搬送する搬送手段と、この搬送手段を駆動させる駆動モータと、この駆動モータより前記搬送手段へ回転方向の動力を伝達するギヤ等からなる動力伝達手段と、この動力伝達手段は前記駆動モータの回転軸に支持された内輪部と、この内輪部に弾性部材を介して支持された外輪部とを備え、
   前記外輪部を前記駆動モータの回転軸に支持させたことを特徴とする紙幣取引装置。
2. 請求項１記載の紙幣取引装置において、
   前記外輪部は半径方向への変位を抑制する偏心規制部を有することを特徴とする紙幣取引装置。
3. 請求項１記載の紙幣取引装置において、
   前記外輪部に軸受を設け、この軸受は前記駆動モータの回転軸を支持していることを特徴とする紙幣取引装置。
4. 請求項１記載の紙幣取引装置において、
   前記外輪部と一体に形成されたボス部を設け、このボス部は前記駆動モータの回転軸を支持していることを特徴とする紙幣取引装置。
5. 請求項１記載の紙幣取引装置において、
   前記内輪部の外周に複数設けられた内輪突起部と、前記外輪部の内周側に複数設けられた外輪突起部とを備え、この内輪突起部を前記外輪突起部間の隙間に介在させるとともに、前記内輪突起部と外輪突起部との間を弾性部材で連結したことを特徴とする紙幣取引装置。
6. 請求項１記載の紙幣取引装置において、
   前記内輪部の外周に複数設けられた内輪突起部と、前記外輪部の内周側に複数設けられた外輪突起部とを備え、この内輪突起部を前記外輪突起部間の隙間に介在させるとともに、前記内輪部を弾性材料で形成したことを特徴とする紙幣取引装置。
7. 請求項１記載の紙幣取引装置において、
   前記回転規制部材の変形を規制する部材を前記外輪部と前記内輪部に設けたことを特徴とする紙幣取引装置。

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