JP2014069896A - 姿勢補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紙葉類を所望する方向に正確に指向させることができる姿勢補正装置を提供する。
【解決手段】姿勢補正装置１０は、紙葉類の搬送面に接して回転する外面１３を有する球体、およびこの球体の外面に接触して回転することで球体を所望する方向に回転させる駆動機構１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有する。搬送面を挟んで球体の外面に対向する位置には、搬送面に沿って搬送される紙葉類に接触して所望する方向に向かわせる補助機構が配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、例えば、紙幣などの紙葉類の搬送姿勢を補正する姿勢補正装置に関する。

従来、姿勢補正装置として、２つの球体で紙葉類を挟んで、一方の球体を所望する方向に回転することで、紙葉類の搬送姿勢を補正する装置が知られている。

特開２０１１−１３６８１３号公報

しかし、この場合、２つの球体が紙葉類に接触する部位は点であり、一方の球体の回転方向を所望する方向に制御しても、この球体に接触している紙葉類を所望する方向に正確に指向させることは難しい。

よって、紙葉類を所望する方向に正確に指向させることができる姿勢補正装置の開発が望まれている。

実施形態に係る姿勢補正装置は、紙葉類の搬送面に沿って回転する外面を有する球体、およびこの球体の外面に接触して回転することで球体を所望する方向に回転させる駆動機構を有する。搬送面を挟んで球体の外面に対向する位置には、搬送面に沿って搬送される紙葉類に接触して所望する方向に向かわせる補助機構が配置されている。

図１は、実施形態に係る姿勢補正装置を備えた紙幣処理機の概略図である。 図２は、図１の紙幣処理機に組み込まれた第１の実施形態に係る姿勢補正装置を示す概略斜視図である。 図３は、図２の姿勢補正装置を上方から見た平面図である。 図４は、図２の姿勢補正装置を後方から見た背面図である。 図５は、図２の姿勢補正装置を横方向から見た側面図である。 図６は、図３の姿勢補正装置の１つの駆動ローラを球体に置き換えた変形例を示す平面図である。 図７は、図３の姿勢補正装置の３つの駆動ローラを逆三角形に配置した変形例を示す平面図である。 図８は、図３の姿勢補正装置の補助ローラの向きを変えた状態を示す平面図である。 図９は、図２の姿勢補正装置による動作の具体例を説明するためのフローチャートである。 図１０は、図２の姿勢補正装置の駆動ローラの好適なレイアウトについて説明するための図である。 図１１は、図１０とともに駆動ローラの好適なレイアウトを説明するためのグラフである。 図１２は、第２の実施形態に係る姿勢補正装置を示す概略斜視図である。 図１３は、図１２の姿勢補正装置を上方から見た平面図である。 図１４は、図１２の姿勢補正装置を後方から見た背面図である。 図１５は、図１２の姿勢補正装置を横方向から見た側面図である。 図１６は、図１２の姿勢補正装置の要部の構造を示す斜視図である。 図１７は、図１３の姿勢補正装置によって紙幣を左にシフトさせる動作を説明するための平面図である。 図１８は、図１２の姿勢補正装置による動作の具体例を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態に係る姿勢補正装置１０を備えた紙幣処理機１の内部構造を示す概略図である。この紙幣処理機１は、複数金種のサイズの異なる複数枚の紙幣Ｐを混在させて一括して投入し、全ての紙幣Ｐを同じ向きに揃えてその金種毎に分類して集積するための装置である。

紙幣処理機１は、装置の外殻をなす筐体２を有する。筐体２の図中右側にある段部には、複数枚の紙幣Ｐを集積した状態で立位でまとめて投入する投入部３が設けられている。本実施形態では、複数枚の紙幣Ｐは、その長手方向が紙面に垂直な方向（略水平な方向）に向く姿勢で投入部３を介して立位で投入される。つまり、紙幣Ｐの長手方向の長さをＬ、短手方向の長さをＷとすると、投入部３に投入された紙幣Ｐの高さはＷとなる。

投入部３の図中右側、すなわち投入された複数枚の紙幣Ｐの集積方向一端には、バックアッププレート４が設けられている。このバックアッププレート４は、バネ５によって、図中左側、すなわち投入された複数枚の紙幣Ｐをその集積方向に沿って図中左方向に押圧する方向に付勢される。

投入部３の図中左側、すなわち投入された複数枚の紙幣Ｐの集積方向他端、すなわちバックアッププレート４との間に複数枚の紙幣Ｐを挟む位置には、２組の取り出しローラ６が設けられている。取り出しローラ６は、それぞれ、図中時計回り方向に回転し、集積方向他端の紙幣Ｐをその短手方向に沿った図中下方に１枚ずつ取り出す。

本実施形態では、このように、投入部３を介して投入された紙幣Ｐを短手方向に取り出すため、単位時間当たりの紙幣Ｐの取り出し枚数を多くでき、紙幣Ｐ同士の間に一定のギャップを形成し易い。また、紙幣Ｐをその短手方向に取り出すと、取り出し時におけるジャムの発生率を低く抑えることができる。

投入部３から取り出された紙幣Ｐは、複数の搬送ローラ７ａおよび搬送ベルト７ｂによって規定された搬送路７を介して搬送される。このとき、紙幣Ｐの搬送姿勢は、その短手方向が搬送方向に沿った横搬送の姿勢となる。

搬送路７の途中には、紙幣Ｐの横方向へのシフト量やスキュー量を検出する透過型の光センサアレー８が設けられている。光センサアレー８は、搬送方向と交差する方向に並んだ複数の発光部および受光部を有し、これら複数の発光部および受光部の間の複数の光軸が搬送方向を横切る方向に並ぶ姿勢で配置されている。なお、この光センサアレー８は、紙幣Ｐの長手方向に沿った長さＬ、および短手方向に沿った長さＷも検出する。

本実施形態では、光センサアレー８を通過する紙幣Ｐが横搬送であるため、光センサアレー８の光軸を当該紙幣Ｐが遮る領域を比較的長くすることができ、スキュー量の検出精度を高めることができる。

光センサアレー８のさらに下流側の搬送路７上には、紙幣Ｐの搬送姿勢を補正する姿勢補正装置１０が設けられている。この姿勢補正装置１０は、短手方向に沿って横搬送された紙幣Ｐを長手方向にずらしたり回転させたりして、紙幣Ｐの搬送姿勢を所望する姿勢に補正する。ここでは、説明を分かり易くするため、紙幣Ｐをその長手方向にシフトさせる補正について説明するが、紙幣Ｐのスキューを補正することもできる。なお、この姿勢補正装置１０については後に詳述する。

姿勢補正装置１０を通って図中上方に折り曲げられた搬送路７上には、紙幣Ｐの金種、表裏や天地などの向き、汚れや破損の有無、などの特徴を検出する検出部１１が設けられている。検出部１１は、搬送路７を介して縦搬送される紙幣Ｐの両面から各種情報を読み取って、読み取った情報を論理演算して基準となる情報と比較し、上述したような紙幣Ｐの特徴を検出する。

検出部１１を通って図中上方に延びた搬送路７上には、ゲートＧ1が設けられている。この他に、紙幣処理機１内を通って延びた搬送路７上には、複数のゲートＧ2〜Ｇ7が設けられている。これら７つのゲートＧ1〜Ｇ7は、検出部１１における検出結果に基づいて、紙幣Ｐの搬送方向を切り換える。

搬送路７上の１つ目のゲートＧ1は、紙幣Ｐの搬送方向を２方向に選択的に切り換える。つまり、検出部１１において、２枚取りが判定された紙幣、一定レベルを超えて大きくスキューしたことが判定された紙幣、或いは再流通可能な正券と判定されなかった損券や偽券などの紙幣（紙幣とは限らない）など、後段の処理が不可能であることが判定された紙幣は、ゲートＧ1を介して、図中右方向に搬送されてリジェクト箱１２に排出される。リジェクト箱１２は、筐体２の外部からアクセス可能となっている。

一方、検出部１１にて、後段の処理が可能な正常な紙幣であることが判定された紙幣Ｐは、ゲートＧ1を介して、２つ目のゲートＧ2に向けて図中左方向に搬送される。ゲートＧ2に送り込まれる紙幣Ｐは、上述したように表裏および天地がばらばらの状態となっている。これら表裏天地がばらばらの紙幣Ｐは、ゲートＧ2の下流側にある以下に説明する各処理部において、表裏および天地に関する向きを取り揃えられ、その金種ごとに分類されて集積されることになる。

ゲートＧ2の下流側で分岐された一方の搬送路上には、紙幣Ｐの表裏を反転させるための表裏反転機構２１が設けられている。この表裏反転機構２１を通る搬送路は、その入口から出口に向けて中心軸の回りで１８０°捩られたねじり搬送路２２を形成している。そして、このねじり搬送路２２の両側に沿ってそれぞれ捩られた２組の搬送ベルト２３、２４が設けられている。また、ゲートＧ2の下流側で分岐された他方の搬送路は、ただ単に紙幣Ｐを通過させるだけの搬送パス２５となっている。

表裏反転機構２１を通過して表裏反転された紙幣Ｐ、および搬送パス２５を通過した紙幣Ｐは、いずれも合流部２６を介してゲートＧ3に送り込まれる。このとき、ゲートＧ2を通過してから表裏反転機構２１を介して合流部２６に至る紙幣Ｐの処理時間と搬送パス２５を通過して合流部２６に至る紙幣Ｐの搬送時間が同じになるように、搬送パス２５の長さが設定されている。これにより、表裏反転機構２１を通して搬送された紙幣Ｐと搬送パス２５を通過された紙幣Ｐとが同じタイミングで合流部２６を通過することになり、処理形態に拘わらず全ての紙幣Ｐを同じ条件で処理できる。

ゲートＧ3の下流側で分岐された一方の搬送路上には、紙幣Ｐの天地を逆転させるための天地逆転機構２７が設けられている。天地逆転機構２７は、ゲートＧ3を介して送り込まれた紙幣Ｐを一旦収容するスイッチバック部２８、スイッチバック部２８に搬入された紙幣Ｐをその後端側から逆方向に取り出すためスイッチバック部２８に隣接して配置された反転ローラ２９、およびスイッチバック部２８に搬入された紙幣Ｐの後端を反転ローラ２９に押し付けて紙幣Ｐに対する搬送力を生じる叩き車３０を有する。

ゲートＧ3を介して天地逆転機構２７へ送り込まれた紙幣Ｐは、その搬送方向に沿った先端側を下にしてスイッチバック部２８内に一旦収容され、搬送方向に沿った後端が叩き車３０の回動によって反転ローラ２９に押し付けられる。これにより、反転ローラ２９の回動に伴って、スイッチバック部２８内に収容された紙幣Ｐがその後端側を先頭にして逆方向に取り出される。この結果、紙幣Ｐの搬送方向が逆転され、天地が逆転される。

また、ゲートＧ3の下流側で分岐された他方の搬送路は、ただ単に紙幣Ｐを通過させるだけの搬送パス３１を形成している。天地逆転機構２７を通過した紙幣Ｐ、および搬送パス３１を通過した紙幣Ｐは、いずれも合流部３２を介してゲートＧ4に向けて搬送される。搬送パス３１の長さは、ゲートＧ3を介して天地逆転機構２７に送り込まれた紙幣Ｐの処理時間と搬送パス３１を紙幣Ｐが通過する時間が同じになるように設定されている。

天地逆転機構２７の下流側の搬送路は、複数の集積部の上方で略水平方向に延びた水平搬送路３３を形成している。水平搬送路３３上には、残りの４つのゲートＧ4〜Ｇ7が設けられている。

最も上流側にあるゲートＧ4による分岐位置には、例えば１００枚の紙幣Ｐを集積して紙帯で施封して紙幣Ｐの束を形成する施封装置３４が設けられている。この施封装置３４には、同一金種の紙幣Ｐが送り込まれる。施封装置３４は、ゲートＧ4を介して選択的に送り込まれた特定金種の紙幣Ｐを集積する集積部３５、集積部３５で集積された１００枚の紙幣Ｐを紙帯で施封する施封部３６、および施封部３６で使用する紙帯を供給する帯供給部３７を有する。

ゲートＧ4を介して施封装置３４へ送り込まれた紙幣Ｐは、集積部３５で集積された後、施封部３６へ送り込まれ、帯供給部３７から供給された紙帯によって施封される。所定枚数毎に施封された紙幣Ｐの束は、図示しないコンベアを介して装置外へ搬出される。

水平搬送路３３に沿ってゲートＧ4の下流側にある３つのゲートＧ5、Ｇ6、Ｇ7による分岐位置には、ゲートの数より１つ多い４つの集積部４１、４２、４３、４４が設けられている。ゲートＧ5によって選択的に振り分けられた紙幣Ｐは集積部４１に集積され、ゲートＧ6によって選択的に振り分けられた紙幣Ｐは集積部４２に集積され、ゲートＧ7によって選択的に振り分けられた紙幣Ｐは集積部４３、或いは４４に集積される。

上述した施封装置３４の集積部３５および４つの集積部４１〜４４に集積される紙幣Ｐは、上述した表裏反転機構２１および／或いは天地逆転機構２７を選択的に通過されてその表裏および天地に関する向きが一定の向きに揃えられた状態でそれぞれ所定の集積部へ集積される。

以上のように、上述した紙幣処理機１によると、投入部３を介して表裏および天地に関する向きがバラバラにされて投入された紙幣Ｐの向きを自動的に同じ向きに揃えることができ、全ての紙幣Ｐを自動的に同じ向きにして所望する集積部へ分類して集積することができる。

以下、図２乃至図５を参照して、第１の実施形態に係る姿勢補正装置１０について説明する。
図２は、姿勢補正装置１０を概略的に示す外観斜視図であり、図３は、姿勢補正装置１０を図２の矢印Ｆ３方向（上方）から見た平面図であり、図４は、姿勢補正装置１０を図２の矢印Ｆ４方向（後方）から見た背面図であり、図５は、姿勢補正装置１０を図２の矢印Ｆ５方向から見た側面図である。図２の矢印Ｆ４方向は、紙幣Ｐの搬送方向Ｔと一致する。この姿勢補正装置１０は、基本的に、紙幣Ｐを通過させる際、搬送路７に平行な速度成分Ｖを保って搬送する。

図２乃至図５では、姿勢補正装置１０を通過する紙幣Ｐ、搬送路７を規定する搬送ベルト７ｂ、搬送ベルト７ｂを巻回した搬送ローラ７ａなどを適宜図示してある。本実施形態では、搬送ベルト７ｂは、基本的に、搬送路７を上下に挟んで互いに接触した状態で搬送路７に沿って走行する３組のベルト対からなる。各ベルト対は、搬送方向と交差する方向に互いに離間して延設されており、中央のベルト対が姿勢補正装置１０の前後で分割されてそれぞれ折り返されている。

姿勢補正装置１０は、搬送路７（搬送面）の下方に配置された比較的大きな搬送ボール１３（球体）を有する。搬送ボール１３の周りには、搬送路７の下方で、この搬送ボール１３を乗せて支えるとともに搬送ボール１３をその場で所望する方向に回転させる３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ（駆動機構）、および搬送路７の上方で、搬送ボール１３の真上に対向して配置された補助ローラ１５（補助機構）が取り付けられている。

搬送ボール１３は、自重によって３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの上に乗り、補助ローラ１５は、搬送ボール１３の頂部でその外面１３ａにピンチ圧接される。つまり、これら４つのローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１５により、搬送ボール１３が所定位置に拘束され、その場であらゆる方向に回転可能となる。本実施形態では、搬送ボール１３は、ゴム製の球体である。搬送ボール１３の回転方向は、２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの回転速度を変化させることで変えることができる。

３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、同じ構造を有し、それぞれモータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃによって、所望する方向に所望する速度で回転される。本実施形態では、駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃはゴムローラである。

本実施形態では、紙幣Ｐの搬送方向に沿って最も下流側の１つの駆動ローラ１４ａにもモータ１６ａを接続して駆動する装置構成を採用したが、この１つの駆動ローラ１４ａは、搬送ボール１３の回転によって連れ回るコロや球体１８（図６）であっても良く、図７に示すように、他の２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃより紙幣Ｐの搬送方向上流側に配置しても良い。いずれにしても、下流側（或いは上流側）の１つの転動体は、紙幣Ｐの搬送速度Ｖと略同じ接線速度で回転する。

なお、紙幣Ｐの搬送方向に向かって左側（図３、４で左側）の駆動ローラ１４ｂはモータ１６ｂによって回転され、右側の駆動ローラ１４ｃはモータ１６ｃによって回転され、中央の駆動ローラ１４ａはモータ１６ａによって回転される。

また、駆動ローラ１４ａが搬送ボール１３の外面１３ａに接触する点と駆動ローラ１４ｂが搬送ボール１３の外面１３ａに接触する点を結ぶ線と、駆動ローラ１４ａが搬送ボール１３の外面１３ａに接触する点と駆動ローラ１４ｃが搬送ボール１３の外面１３ａに接触する点を結ぶ線と、の間の頂角αは、６０°未満に設計されている。言い換えると、搬送方向上流側に配置した２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃは、３つの駆動ローラの接触点を結ぶ二等辺三角形（２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの接触点における底角が等しい）の頂角αが６０°未満となる位置に配置されている。

また、３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ、その回転軸（モータの回転軸）が、搬送ボール１３に対する接触点における接線と平行に延びる姿勢で配置される。つまり、下流側の１つの駆動ローラ１４ａの回転軸は紙幣Ｐの搬送方向と直交する方向に延び、上流側の２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの回転軸は、それぞれ、その配置角度に応じて搬送方向に対して斜めに延びている。

一方、補助ローラ１５は、２つのローラ部１５ａ、１５ａ、これら２つのローラ部１５ａ、１５ａをそれぞれ自由に回転可能に取り付けた１本の回転軸１５ｂ、およびこの回転軸１５ｂを水平面に沿って回転させるためのモータ１５ｃを有する。２つのローラ部１５ａ、１５ａは、ゴムローラであり、回転軸１５ｂの両端に、それぞれ、ベアリング１５ｄ、１５ｄを介して同軸に取り付けられている。つまり、２つのローラ部１５ａ、１５ａは、その回転軸１５ｂに対して、互いに独立して自由に回転可能となっている。

補助ローラ１５は、２つのローラ部１５ａ、１５ａが搬送ボール１３の外面１３ａに接触する点のちょうど中間位置に搬送ボール１３の頂点が位置し、且つ２つのローラ部１５ａ、１５ａの外周面が搬送ボール１３の外面１３ａに同じ圧力で接する姿勢で、搬送ボール１３に対して押圧されて配置されている。つまり、補助ローラ１５の回転軸１５ｂは、搬送ボール１３の頂点の鉛直上方で水平方向に延設されている。

そして、この回転軸１５ｂのちょうど中間位置にモータ１５ｃの回転軸１５ｅが取り付けられている。言い換えると、モータ１５ｃは、その回転軸１５ｅが鉛直方向に延びる姿勢で配置される。さらに言い換えると、モータ１５ｃの回転軸１５ｅは、搬送ボール１３の中心を通る鉛直方向に延びた中心軸と同軸に延びる。このため、モータ１５ｃを回転させると、回転軸１５ｂがその中間位置を中心に水平面に沿って回転する。これにより、２つのローラ部１５ａ、１５ａが例えば図８に示すように水平面に沿って回転し、紙幣Ｐの搬送方向を回転軸１５ｂと直交する方向（図８の矢印Ｔ’方向）に指向させる。

紙幣Ｐを搬送路７に沿って矢印Ｔ方向に真っ直ぐ搬送する際には、姿勢補正装置１０は、補助ローラ１５を例えば図３に示す真っ直ぐな姿勢に配置し、上流側の左右２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃを同じ接線速度で回転させる。これにより、搬送ボール１３が搬送路７に沿って真っ直ぐ回転（搬送ボール１３の回転軸が搬送方向Ｔと直交）し、紙幣Ｐに搬送路７に沿った真っ直ぐな方向（矢印Ｔ方向）の搬送力を与える。このとき、紙幣Ｐの搬送方向Ｔに沿った速度成分を搬送速度Ｖと同じにするため、下流側の１つの駆動ローラ１４ａを接線速度Ｖで回転させ、上流側の２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの接線速度を搬送速度Ｖより大きくする。

一方、例えば、図８に示すように、紙幣Ｐの搬送方向Ｔを図示左方向（矢印Ｔ’の方向）に指向させる場合、まず、図示右側の上流側駆動ローラ１４ｃの回転速度が図示左側の上流側駆動ローラ１４ｂの回転速度より速くなるように２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの回転速度を変化させる。これにより、搬送ボール１３の回転軸（回転中心Ｏ）が水平面内で図示の方向（例えば図３で反時計回り方向）に回転し、搬送ボール１３から紙幣Ｐに与えられる搬送力の方向が左方向に指向される。なお、このとき、紙幣Ｐの搬送路７に沿った速度成分がＶになるように、各駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの回転速度が制御される。

同時に、補助ローラ１５が図８に示す姿勢に回転される。搬送ボール１３の回転方向を変えただけでは紙幣Ｐの搬送方向を所望する方向に正確に指向させることは難しいが、本実施形態のように、補助ローラ１５を同時に同じ方向に回転することで、紙幣Ｐの搬送方向を所望する方向に正確に指向させることができる。

なお、このとき、紙幣Ｐの搬送路７に沿った速度成分Ｖを維持するように２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの回転速度を制御するようにしたため、紙幣Ｐの矢印Ｔ’方向の速度成分がＶより大きくなっても搬送方向Ｔに沿った速度成分はＶと一致することになり、姿勢補正装置１０を通過する紙幣Ｐの搬送方向Ｔに沿った速度を一定にでき、搬送ギャップが変化することも無い。

ここで、図９のフローチャートを参照して、図８に示すように紙幣Ｐを左方向に指向させる動作の具体例について説明する。
なお、このフローチャートでは、紙幣Ｐの搬送路７に沿った搬送速度をＶとし、３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの搬送ボール１３に対する接触点を結ぶ二等辺三角形の頂角をαとし、左側の駆動ローラ１４ｂの接線速度をＶ２とし、右側の駆動ローラ１４ｃの接線速度をＶ３とし、補助ローラ１５の反時計回りの回転角度をβとし、紙幣Ｐを左方向に指向させる角度をθとし、紙幣Ｐを横方向にシフトさせる補正量をｄとし、紙幣Ｐの搬送方向に沿った長さをＷとし、搬送ボール１３の半径をＲとし、３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの接触点を結ぶ二等辺三角形の外接円の半径をｒとした。

補正動作を実施しない定常状態において、姿勢補正装置１０の制御部（図示せず）は、左側の駆動ローラ１４ｂの接線速度Ｖ２を（Ｖ×Ｒ×ｃｏｓα）／ｒに制御し、右側の駆動ローラ１４ｃの接線速度Ｖ３も（Ｖ×Ｒ×ｃｏｓα）／ｒに制御し、搬送ボール１３を搬送路７に沿う接線速度がＶとなる速度で回転させる（ステップ１、２）。このとき、制御部は、下流側の１つの駆動ローラ１４ａを搬送速度Ｖと同じ接線速度で回転させる。

また、このとき、制御部は、補助ローラ１５の向きを図３に示す真っ直ぐな向きにしておく（ステップ３）。これにより、姿勢補正装置１０を通過して搬送される紙幣Ｐに対して搬送方向Ｔと異なる方向の応力が作用することがない。

そして、ステップ４で姿勢補正装置１０へ送り込まれる紙幣Ｐを光センサアレー８を介して検出すると（ステップ４；ＹＥＳ）、制御部は、光センサアレー８の出力信号に基づいて、当該紙幣Ｐの搬送方向Ｔに沿った長さＷ、および理想とする補正量ｄを取得する（ステップ５、６）。さらに、制御部は、ステップ５、６で取得した値に基づいて当該紙幣Ｐを左方向に指向させる角度θ＝ａｔａｎ（ｄ／Ｗ）を算出する（ステップ７）。

この後、当該紙幣Ｐが姿勢補正装置１０に到達する前に、制御部は、左側の駆動ローラ１４ｂの接線速度Ｖ２をＶ２＝Ｖ（Ｒ×ｃｏｓ（θ＋α））／（ｒ×ｃｏｓθ）に制御し（ステップ８）、右側の駆動ローラ１４ｃの接線速度Ｖ３をＶ３＝Ｖ（Ｒ×ｃｏｓ（θ−α））／（ｒ×ｃｏｓθ）に制御する（ステップ９）。同時に、制御部は、補助ローラ１５の角度βをθと同じ角度に回転させる（ステップ１０）。

この状態で、紙幣Ｐが姿勢補正装置１０を通過するのを待って（ステップ１１；ＹＥＳ１１）、制御部は姿勢補正処理を終了し（ステップ１２）、ステップ１〜３の動作を実行して初期状態に戻す。

これにより、当該紙幣Ｐが姿勢補正装置１０の搬送ボール１３と補助ローラ１５との間で拘束されて角度θだけ偏向されて搬送され、当該紙幣Ｐが横方向に距離ｄだけシフトされる。このとき、当該紙幣Ｐの搬送方向Ｔに沿った速度成分がＶとなる速度で当該紙幣Ｐを搬送するため、当該紙幣Ｐの前後を搬送される他の紙幣との間のギャップが変化することもない。

ところで、この種の紙幣処理機１では、２ｍ／ｓ程度の高速で複数枚の紙幣Ｐを連続して一定ギャップで取り出して搬送して処理するため、姿勢補正装置１０においても紙幣Ｐを高速且つ正確に処理する必要がある。このため、本実施形態では、上述したように、３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが搬送ボール１３の外面１３ａに接触する点を結んだ二等辺三角形の頂角αが６０°未満となる位置に左右の駆動ローラ１４ｂ、１４ｃを配置した。

つまり、図１０に示すように、二等辺三角形１０１の頂角αを６０°より小さくすることで、左右２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃが互いに近付くようになり、比較的小さな速度差を与えることにより搬送ボール１３の向きを瞬時に変えることができるようになる。

図１１に具体例を示すように、例えば頂角αを６０°にしたレイアウトでは、搬送ボール１３の回転の向きを左方向に３０°変えるためには、左側の駆動ローラ１４ｂを停止して右側の駆動ローラ１４ｃを約２．３ｍ／ｓの接線速度で回転させる必要があるのに対し、頂角αを３０°にしたレイアウトでは、搬送ボール１３の向きを３０°変えるため、左側の駆動ローラ１４ｂを約１．３ｍ／ｓの接線速度で回転させて右側の駆動ローラ１４ｃを約２．７ｍ／ｓの接線速度で回転させれば良く、２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃ間の速度差を比較的小さくすることができる。

以上のように、本実施形態によると、左右の駆動ローラ１４ｂ、１４ｃを互いに近付けて頂角αを６０°未満に設定したため、搬送ボール１３の回転の向きを変える際に２つの駆動ローラ１４ｂ、１４ｃ間の速度差を比較的小さくでき、駆動ローラ１４ｂ、１４ｃの加減速に要する時間も短縮でき、紙幣Ｐの高速搬送に対応できる。

特に、本実施形態のように、紙幣Ｐを搬送して処理する紙幣処理機１においては、紙幣Ｐの向きを補正する際、補正角度θはそれ程大きな角度ではないため、上述した駆動ローラのレイアウトがより有効となる。

これに対し、頂角αが６０°を超えると、一方の駆動ローラを逆回転させる必要が生じる場合があり、紙幣Ｐの高速処理に対応できない。

また、本実施形態では、紙幣Ｐの搬送面を挟んで搬送ボール１３に対向する位置に補助ローラ１５を設けたため、搬送ボール１３の回転方向を変えることで向きを変えようとする紙幣Ｐをより正確な方向に指向させることができ、より正確な姿勢補正が可能となる。

さらに、本実施形態では、姿勢補正装置１０に紙幣Ｐが到達する前の状態で、補助ローラ１５の向きを変えることで、搬送ボール１３の回転方向を正確な方向に安定させることができ、より安定した姿勢補正が可能となる。

次に、第２の実施形態に係る姿勢補正装置５０について、図１２乃至図１６を参照して説明する。なお、ここでは、上述した第１の実施形態の姿勢補正装置１０と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１２は、姿勢補正装置５０の斜視図であり、図１３は、姿勢補正装置５０の平面図であり、図１４は、姿勢補正装置５０の背面図であり、図１５は、姿勢補正装置５０の側面図である。また、図１６は、姿勢補正装置５０の要部（補助機構；オムニホイール５２）の斜視図である。本実施形態の姿勢補正装置５０は、補助ローラ１５の代りにこのオムニホイール５２を取り付けた構造を有し、これ以外の構造は第１の実施形態と同じである。

オムニホイール５２は、図１６に示すように、同じ構造の２つのローラ組立体５３、５３を同軸に重ねて互いに近接させて位相を６０°異ならせた状態で回転軸５４に固設した構造を有する。１つのローラ組立体５３は、ローラフレーム５６の周方向に３個の樽状のローラ５７を回転可能に取り付けた構造を有する。２つのローラ組立体５３、５３を図示のように位相を異ならせて配置することで、オムニホイール５２の全周においていずれかのローラ５７が配置されることになり、いずれの回転位置においても、回転軸５４と直交する軸周りの回転を許容する。オムニホイール５２は周知のものであるため、これ以上の詳細な説明は省略する。

オムニホイール５２の回転軸５４には、モータ５８が取り付けられている。そして、この回転軸５４が紙幣Ｐの搬送方向Ｔと平行に延び、且ついずれか一方のローラ組立体５３のローラ５７が搬送ボール１３の外面１３ａに押圧接触する姿勢で、オムニホイール５２が紙幣Ｐの搬送面を挟んで搬送路７の上方に配置される。つまり、このオムニホイール５２は、搬送ボール１３の頂点に接触した状態で、モータ５８を回転することで、紙幣Ｐの搬送方向と直交する面に沿って回転する。

本実施形態の姿勢補正装置５０を通過する紙幣Ｐを横方向にシフトさせない場合、姿勢補正装置５０の制御部（図示せず）は、例えば、図１３に示す姿勢にオムニホイール５２を回転させて停止させ、２つの駆動ローラ４ｂ、１４ｃを同じ速度で回転させて搬送ボール１３を紙幣Ｐの搬送方向Ｔに回転させる。オムニホイール５２は、いかなる回転位置にあっていずれかのローラ５７が紙幣Ｐに連れ回るが、紙幣Ｐに余分な応力を作用させないように、いずれかのローラ５７が搬送面に正対する姿勢（以下、この姿勢をホームポジションと称する）に配置することが望ましい。

一方、例えば、図１７に示すように、紙幣Ｐを搬送方向Ｔに向かって左側にシフトさせる場合、第１の実施形態と同様に搬送ボール１３の中心軸を傾けて回転させるとともに、オムニホイール５２をその外周部が紙幣Ｐのシフト方向に移動する方向に回転させる。本実施形態では、この回転方向は、モータ５８から見て時計回り方向である。なお、この場合、オムニホイール５２の回転量は、その外周部の移動距離が紙幣Ｐのシフト量と同じになる回転角度に設定される。

より具体的には、紙幣Ｐの搬送速度をＶとしてシフト方向の角度（搬送方向Ｔとシフト方向Ｔ’との間の角度）をθとした場合、制御部は、当該紙幣Ｐが姿勢補正装置５０に到達した後（紙幣Ｐが搬送ボール１３とオムニホイール５２との間に挟まれた後）、オムニホイール５２をシフト方向に接線速度Ｖ’＝Ｖｔａｎθで回転させ、予め演算で求めたシフト量だけシフトさせた後、オムニホイール５２の回転を停止させる。

以下、図１８のフローチャートを参照して、図１７に示すように紙幣Ｐを左方向に指向させる動作の具体例について説明する。
なお、このフローチャートでは、紙幣Ｐの搬送路７に沿った搬送速度をＶとし、３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの搬送ボール１３に対する接触点を結ぶ二等辺三角形の頂角をαとし、左側の駆動ローラ１４ｂの接線速度をＶ２とし、右側の駆動ローラ１４ｃの接線速度をＶ３とし、オムニホイール５２の回転角度をγとし、紙幣Ｐを左方向に指向させる角度をθとし、紙幣Ｐを横方向にシフトさせる補正量をｄとし、紙幣Ｐの搬送方向に沿った長さをＷとし、搬送ボール１３の半径をＲとし、３つの駆動ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの接触点を結ぶ二等辺三角形の外接円の半径をｒとし、オムニホイール５２の回転半径をｒ０とした。

補正動作を実施しない定常状態において、姿勢補正装置５０の制御部（図示せず）は、左側の駆動ローラ１４ｂの接線速度Ｖ２を（Ｖ×Ｒ×ｃｏｓα）／ｒに制御し、右側の駆動ローラ１４ｃの接線速度Ｖ３も（Ｖ×Ｒ×ｃｏｓα）／ｒに制御し、搬送ボール１３を搬送路７に沿う接線速度がＶとなる速度で回転させる（ステップ２１、２２）。このとき、制御部は、下流側の１つの駆動ローラ１４ａを搬送速度Ｖと同じ接線速度で回転させる。

また、このとき、制御部は、オムニホイール５２の回転位置を例えば図１３に示す状態に設定しておく。この場合、オムニホイール５２の回転位置（ホームポジション）は、６つのローラ５７のうちのいずれか１つが搬送ボール１３の外面１３ａに正対する回転位置であれば良く、その場合のオムニホイール５２の回転角度γはγ＝ｎ２π／６となる（ステップ２３）。これにより、搬送ボール１３に正対した１つのローラ５７が紙幣Ｐの搬送方向Ｔに連れ回り、紙幣Ｐの搬送を妨げることはない。

そして、ステップ２４で姿勢補正装置５０へ送り込まれる紙幣Ｐを光センサアレー８を介して検出すると（ステップ２４；ＹＥＳ）、制御部は、光センサアレー８の出力信号に基づいて、当該紙幣Ｐの搬送方向Ｔに沿った長さＷ、および理想とする補正量ｄを取得する（ステップ２５、２６）。さらに、制御部は、ステップ２５、２６で取得した値に基づいて当該紙幣Ｐを左方向に指向させる角度θ＝ａｔａｎ（ｄ／Ｗ）を算出する（ステップ２７）。

この後、当該紙幣Ｐが姿勢補正装置５０に到達する前に、制御部は、左側の駆動ローラ１４ｂの接線速度Ｖ２をＶ２＝Ｖ（Ｒ×ｃｏｓ（θ＋α））／（ｒ×ｃｏｓθ）に制御し（ステップ２８）、右側の駆動ローラ１４ｃの接線速度Ｖ３をＶ３＝Ｖ（Ｒ×ｃｏｓ（θ−α））／（ｒ×ｃｏｓθ）に制御する（ステップ２９）。これにより、搬送ボール１３の回転軸が紙幣Ｐのシフト方向Ｔ’と直交する向きに傾斜する。

さらに、制御部は、搬送路７を介して姿勢補正装置５０へ送り込まれた紙幣Ｐが搬送ボール１３の外面１３ａとオムニホイール５２のローラ５７との間に挟持されたことをトリガーとして（ステップ３０；ＹＥＳ）、オムニホイール５２のシフト方向への回転を開始してγ＝ｄ／ｒ０だけ回転させる（ステップ３１）。

そして、紙幣Ｐが姿勢補正装置５０を通過するのを待って（ステップ３２；ＹＥＳ）、制御部は、姿勢補正処理を終了し（ステップ３３）、ステップ２１〜２３の動作を実行して初期状態に戻す。つまり、紙幣Ｐが姿勢補正装置５０へ送り込まれる前の待機状態では、オムニホイール５２のいずれか１つのローラ５７が搬送ボール１３の頂部に正対する回転位置に戻すことが望ましい。

以上のように、本実施形態によると、上述した第１の実施形態と同様に、紙幣Ｐを横方向に正確な量でシフトさせることができ、紙幣Ｐの高速搬送にも対応できる。また、第１の実施形態と比べて複雑な演算も不要となり、より単純な制御が可能となる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の姿勢補正装置によれば、搬送面を挟んで搬送ボール１３に対向する位置に補助機構１５、５２を設けたため、紙幣Ｐを所望する方向に正確に指向させることができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上述した第１の実施形態では、補助ローラ１５の２つのローラ部１５ａ、１５ａを回転軸１５ｂに対して自由に回転可能とした場合について説明したが、これに限らず、２つのローラ部１５ａ、１５ａを積極的に駆動するようにしても良い。

また、上述した第２の実施形態のオムニホイール５２は、２つのローラ組立体５３を同軸に有する構造としたが、これに限らず、少なくとも１つのローラ組立体５３を有していれば良い。

１…紙幣処理機、７…搬送路、１０…姿勢補正装置、１３…搬送ボール、１３ａ…外面、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…駆動ローラ、１５…補助ローラ、１５ａ…ローラ部、１５ｂ…回転軸、１５ｃ…モータ、１５ｅ…モータの回転軸、５２…オムニホイール、５７…ローラ、Ｐ…紙幣。

Claims (6)

1. 紙葉類の搬送面に沿って回転する外面を有する球体と、
   この球体の外面に接触して回転することで該球体を所望する方向に回転させる駆動機構と、
   上記搬送面を挟んで上記球体の外面に押圧され、該球体の回転と協働して、上記搬送面に沿って搬送される紙葉類を上記所望する方向に向かわせる補助機構と、
   を有する姿勢補正装置。
2. 上記補助機構は、
   上記球体の外面に接触して回転するローラ部と、
   このローラ部の回転軸を上記搬送面に沿って回転させる駆動部と、
   を有する請求項１の姿勢補正装置。
3. 上記ローラ部は、上記回転軸に沿って離間して同軸に設けられた２つのローラ部を有する、請求項２の姿勢補正装置。
4. 上記２つのローラ部は、それぞれ、上記回転軸に対して独立して自由に回転可能に取り付けられている、請求項３の姿勢補正装置。
5. 上記補助機構は、上記球体の外面に接触して紙葉類の搬送方向と交差する方向に回転する姿勢で取り付けられたオムニホイールである、請求項１の姿勢補正装置。
6. 上記駆動機構は、紙葉類の搬送方向に沿った上記球体の中心軸の下方で該球体を支持して回転する転動体と協働して該球体を３点支持する２つの駆動ローラを有し、一方の駆動ローラが上記球体の外面に接触する点と上記転動体が上記球体の外面に接触する点を結ぶ線と、他方の駆動ローラが上記球体の外面に接触する点と上記転動体が接触する点を結ぶ線と、の間の角度αは、６０°未満である、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の姿勢補正装置。

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