JP2021069502A

JP2021069502A - 動作装置

Info

Publication number: JP2021069502A
Application number: JP2019196507A
Authority: JP
Inventors: 陽亮米田; Harusuke Yoneda; 上野　公久; Kimihisa Ueno; 公久上野; 規文朝蔭; Norifumi Asakage
Original assignee: Tomy Co Ltd
Current assignee: Tomy Co Ltd
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: JP7132903B2

Abstract

【課題】転動体に組み込まれたタグの情報を確実に読み取ることができる構造を持つ動作装置を提供すること。【解決手段】電子情報である情報が格納されたタグが収容された転動体と、アンテナを介して前記情報を受信するタグリーダ２７、前記タグリーダで受信した前記情報に基づく出力を行う出力部を有する装置本体と、を備え、前記装置本体には、前記転動体を投入するための投入口と、前記投入口から投入された前記転動体を摺接によって転動させながら所定の通路に沿って搬送する螺旋送り機構２３とが設けられ、前記アンテナは前記螺旋送り機構の隣に配置されていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、動作装置に関するものである。

従来、被読取り形象物の動作モード情報を玩具本体のリーダが非接触で読み込み、玩具本体が当該動作モード情報に基づく動作をするように構成した動作装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２９７７０号公報

しかし、上記特許文献１の動作装置は、その図６に示すように読取り対象物がボールであり、例えば、ボール（転動体の１つ）が連続して投入され、しかも、例えば、投入順にボールのＩＤタグを読み取らなければならない場合などには、ボールのタグのアンテナとタグリーダのアンテナとが適切に対向せずに、ボールのタグを読み取れない場合が生じる。この場合には、所望の動作を動作装置に行わせることができない。

本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、転動体に組み込まれたタグの情報を確実に読み取ることができる構造を持つ動作装置を提供することを課題としている。

第１の手段は、
電子情報である情報が格納されたタグが収容された転動体と、
アンテナを介して前記情報を受信するタグリーダ、前記タグリーダで受信した前記情報に基づく出力を行う出力部を有する装置本体と、を備え、
前記装置本体には、前記転動体を投入するための投入口と、前記投入口から投入された前記転動体を摺接によって転動させながら所定の通路に沿って搬送する螺旋送り機構とが設けられ、
前記アンテナは前記螺旋送り機構の隣に配置されていることを特徴とする動作装置である。
ここで、「転動体」とは、転がり動く球体や多面体等を指す。なお、特に限定はされないが、装置本体には転動体を排出する排出口が設けられていることが好ましい。

第２の手段は、第１の手段であって、前記タグはパッシブ型のタグであることを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段又は第２の手段であって、
前記装置本体は、時間を計時する計時部を備え、
前記装置本体は、前記情報を受信したときに当該情報の受信時から所定時間の計時を前記計時部に行わせ、当該所定時間が経過するまで前記タグリーダによる受信を不可とし、当該所定時間が経過の後に前記タグリーダによる受信を可とすることを特徴とする。

第４の手段は、第１の手段から第３の手段のいずれかの手段であって、先の前記転動体の前記タグの前記情報に基づく出力継続中に読み込んだ後続の前記転動体の前記タグの前記情報を受信割込みによって順番付けて記憶しておき、記憶したおいた前記情報に基づく出力を後から前記出力部に順次に実行させることを特徴とする。

第５の手段は、第１の手段から第４の手段のいずれかの手段であって、前記装置本体は走行玩具における玩具本体であり、前記情報は動作モード情報であることを特徴とする。

第６の手段は、第５の手段であって、
前記玩具本体は、前側から後側に向けて順に煙突、運転室及び石炭庫が並んだ機関車玩具であり、前記石炭庫には前記転動体を上方から投入可能な前記投入口が形成され、前記煙突の上端部には前記転動体を後方に排出する排出口が形成され、前記螺旋送り機構は、前記石炭庫の下から前記煙突の下まで前記転動体を搬送する第１螺旋送り機構と、前記煙突の下から上まで前記転動体を上昇させる第２螺旋送り機構とから構成されていることを特徴とする。
この場合、タグリーダのアンテナは第１螺旋送り機構及び第２螺旋送り機構のどちらかの隣に設けることができる。

第７の手段は、第６の手段であって、前記排出口から排出される前記転動体を前記投入口に帰還させる通路を備えることを特徴とする。

第１の手段によれば、投入口から装置本体に投入された転動体は螺旋送り機構との摺接によって転動しながら所定方向に搬送されるので、搬送中にタグのアンテナの向きが変化し、タグリーダを介して確実に情報を読み取ることができる。したがって、情報を読み取るタグリーダの個数も少なくて済む。

第２の手段によれば、タグはパッシブ型のタグであるので、アクティブ型のタグに比べて安価である。

第３の手段によれば、情報を受信したときに当該情報に基づく出力を出力部に行わせる一方で、当該情報の受信時から所定時間の計時を計時部に行わせ、当該所定時間が経過するまで前記タグリーダによる受信を不可とするので、１つの転動体のタグを複数回読むことを防止することができる。

第４の手段によれば、先の転動体の前記タグの情報に基づく出力を行わせつつ、その出力継続中に読み込んだ後続の転動体のタグの情報を順番付けて記憶しておき、記憶したおいた情報に基づく出力を後から出力部に順次に実行させることができる。

第５の手段によれば、転動体に組み込まれたタグの情報を確実に読み取ることができる構造を持つ動作玩具を実現することができる。

第６の手段によれば、石炭庫から転動体を投入することでボイラに石炭をくべている様をイメージさせるとともに、転動体を煙突から排出することで煙を排出することをイメージさせるので、面白みのある動作玩具を実現できる。

第７の手段によれば、転動体を循環させることができるので、繰り返し動作モードを変化させることができる。

実施形態の動作玩具の外観を示した斜視図である。機関車玩具の内部構造を示した斜視図である。モータ駆動装置と当該モータ駆動装置によって操作する動作部品とを示した平面図である。モータ駆動装置と螺旋送り機構との連結構造を示した斜視図である。ボールの分解斜視図である。動作玩具の制御構成を示したブロック図である。動作制御処理を示したフローチャートである。実施形態の動作玩具の変形例を示した側面図である。

《全体構成》
図１は、実施形態の動作装置の外観を示した斜視図である。
実施形態の動作装置は動作玩具１００であり、玩具本体である機関車玩具１０と、転動体であるボール７０とを備えている。ボール７０は多面体であってもよい。
機関車玩具１０の前部には煙室１１及び煙突１２、中間部には運転室１３、後部には石炭庫１４が設けられている。石炭庫１４の上面にはボール７０の投入口１５が形成され、煙突１２の上端にはボール７０の排出口１６が形成されている。また、運転室１３及び石炭庫１４の境界部分の側面左右には動輪１７が１つずつ設けられ、煙室１１の側面左右には従輪１８が１つずつ設けられている。また、機関車玩具１０の前部下にはキャスタ１９が設けられている（図２）。
ボール７０にはＲＦタグ（ＲＦＩＤタグ）７１が組み込まれている。ＲＦタグ７１には、動作モード情報が電子データの形で格納されている。本実施形態では、同じ外形を持ち互いに動作モード情報が異なるボール７０が複数個用意されている。
そして、この実施形態の動作玩具１００は、石炭庫１４の投入口１５に遊戯者がボール７０を投入すると、投入したボール７０に応じた動作モードの動作を機関車玩具１０が順次に行うように構成されている。ボール７０に応じた動作は、例えば、前進、後退、左旋回、右旋回、左回転、右回転又は動作速度変化である。また、この動作には停止が含まれていてもよい。これらの動作は左右の動輪１７，１７の回転の有無や、回転方向又は回転速度を制御することによってなされる。

《細部構成》
以下、動作玩具１００の詳細を説明する。なお、機関車玩具１０は、特に制限はされないが４本の乾電池を電源としている。図示はしないが、乾電池は車台の下方から交換可能となっている。また、車台の下には電源つまみが設けられている。また、ボール７０は内部が空洞で図５に示すように半割できるように構成されており、互いに結合される２個の半球状部分７０ａ、７０ｂの間に、アンテナ及びＩＣからなる平面状のＲＦタグ７１が支持板に支持された状態で固定して設けられている。

機関車玩具１０
図２は、機関車玩具の内部構造を示した斜視図である。
機関車玩具１０には石炭庫１４、運転室１３、煙室１１及び煙突１２に亘ってボール通路２０が形成されている。ボール通路２０は、石炭庫１４に形成された第１通路２０ａと、石炭庫１４、運転室１３及び煙室１１に亘って形成された第２通路２０ｂと、煙室１１及び煙突１２に亘って形成された第３通路２０ｃとから構成されている。投入口１５から入ったボール７０は第１通路２０ａ、第２通路２０ｂ及び第３通路２０ｃをこの順に通って排出口１６から排出される。

ここで、第１通路２０ａは、石炭庫１４の鉛直方向に延在し、第１通路２０ａの上端には投入口１５が形成されている。投入口１５は、石炭庫１４の縁から下方にむけて漏斗状に窄まっている。第１通路２０ａの投入口１５下の部分は円状の縦孔２１（図１）となっている。
第２通路２０ｂは、機関車玩具１０の前後方向に延在し、後部が第１通路２０ａの下端部に連通している。この第２通路２０ｂは、後述の案内部材２２の第１弧状部２２ｂと、第１弧状部２２ｂの下方に配置された後述の前方螺旋送り機構（第１螺旋送り機構）２３等によって画成されている。
第３通路２０ｃは、煙室１１及び煙突１２の鉛直方向に延在し、第３通路２０ｃの上端には排出口１６が形成されている。第３通路２０ｃは略円状の縦孔２４（図１）内に形成され、縦孔２４には、案内部材２２の第２弧状部２２ｃが下方から差し込まれていると共に、上方螺旋送り機構（第２螺旋送り機構）２５が設置されている。煙突１２の上端部は後部が一部切り欠かれ、その切欠き部分からボール７０が後方に向けて排出される。

案内部材２２は側面視でＬ字状に形成されている。すなわち、案内部材２２は、前後方向に延在し下側が凹となるように湾曲した第１弧状部２２ｂと、上下方向に延在し前側が凹となるように湾曲した第２弧状部２２ｃとを備える。第２弧状部２２ｃの上端には、後述の上方螺旋送り機構２５の軸２５ａの上端を支持する軸支板２２ｃが取り付けられている。また、第１弧状部２２ｂには平板状のタグリーダ２７のアンテナがボール７０に摺接しないような位置に設けられている。タグリーダ２７のアンテナは、後述の前方螺旋送り機構２３の軸２３ａの上方に位置し、当該軸２３ａに対向して設けられている。このタグリーダ２７は、パッシブ型のＲＦタグのリーダとなっており、平面状のアンテナを有している。

前方螺旋送り機構２３は、図３に示すように、直棒状の軸２３ａに当該軸２３ａに沿って延在するように螺旋状の羽根２３ｂを付設したものである。この前方螺旋送り機構２３は、投入口１５に投入され第１通路２０ａ内を落下したボール７０を受け止め、軸２３ａの回転に追従して回転する羽根２３ｂによって当該ボール７０を前方に押して軸２３ａに沿って第３通路２０ｃの下方まで搬送する。この間、ボール７０は羽根２３ｂ等に摺接して軸２３ａの上で回転（転動）する。

上方螺旋送り機構２５は、図４に示すように、直棒状の軸２５ａに当該軸２５ａに沿って延在するように螺旋状の羽根２５ｂを付設したものである。この上方螺旋送り機構２５は、前方螺旋送り機構２３からボール７０を受け取り、軸２５ａの回転に追従して回転する羽根２５ｂによって当該ボール７０を押して第３通路２０ｃの上方まで搬送する。上方螺旋送り機構２５の軸２５ａの上部には押出し棒２５ｃが付設され、この押出し棒２５ｃによって、第３通路２０ｃの上方でボール７０を押し出して排出口１６から後方に向けて排出させる。

図３に示すように、機関車玩具１０には、左側の動輪１７を駆動するためのモータ駆動装置３０と、右側の動輪１７を駆動するためのモータ駆動装置３１と、前方螺旋送り機構２３及び上方螺旋送り機構２５を駆動するためのモータ駆動装置３２とが設けられている。

モータ駆動装置３０は、動力源であるモータ３０ａ（図６）と、モータ３０ａの動力を左側の動輪１７に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えている。このモータ駆動装置３０の出力軸は左側の動輪１７の車軸を構成している。出力軸と動輪１７の車軸とは、軸心が合致するように結合されていてもよいし、歯車機構によって連結されていてもよい。また、モータ３０ａと動力伝達機構は１つのボックス３０ｂ内に収められている。ここで、モータ３０ａは正逆回転可能なモータである。

モータ駆動装置３１は、動力源であるモータ３１ａ（図６）と、モータ３１ａの動力を右側の動輪１７に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えている。このモータ駆動装置３１の出力軸は右側の動輪１７の車軸を構成している。出力軸と動輪１７の車軸とは、軸心が合致するように結合されていてもよいし、歯車機構によって連結されていてもよい。モータ３１ａと動力伝達機構は１つのボックス３１ｂ内に収められている。ここで、モータ３１ａは正逆回転可能なモータである。

モータ駆動装置３２は、動力源であるモータ３２ａ（図６）と、モータ３０ａの動力を前方螺旋送り機構２３及び上方螺旋送り機構２５に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えている。モータ３２ａと当該動力伝達機構の一部が１つのボックス３２ｂ内に収められている。そして、図４に示すように、ボックス３２ｂから直立して突出する軸３２ｃには、上方螺旋送り機構２５の軸２５ａが軸心を一致して取り付けられている。また、軸３２ｃには歯車（クラウン歯車）３２ｄが付設されている。歯車３２ｄには、前後方向に延在する軸３２ｅの前端に固定された歯車３２ｆが噛合している。軸３２ｅの後端には歯車３２ｇが固定され、この歯車３２ｇは、前方螺旋送り機構２３の軸２３ａの前端の歯車３２ｈが噛合している。なお、図４では、図面作成上の便宜から、歯車３２ｇと歯車３２ｈとを離して図示してある。

（制御構成）
図６は動作玩具１００の制御構成を示している。
動作玩具１００は制御構成として、中央処理装置４０、主記憶装置４１、補助記憶装置４２を備えている。

中央処理装置４０は制御装置４０ａと演算装置４０ｂとを備えている。
補助記憶装置４２には所定のプログラムや、各種データが格納されている。データとしては、各種プログラムの実行に必要なデータや、複数の音楽データや効果音データ等が格納されている。
中央処理装置４０は、プログラムや各種データを適宜に読み出して制御及び演算を実行する。主記憶装置４１はワークエリアとなる部分であり、必要に応じてプログラムや各種データを一時的に記憶する。

また、動作玩具１００は、制御構成として、タグリーダ２７、計時部４４、音出力部４５及びモータ３０ａ，３１ａ，３２ａを備える。
タグリーダ２７は、ＲＦタグ７１に電力を供給すると共に、ＲＦタグ７１から動作モード情報を含むデータを非接触で受信する。
計時部４４は、中央処理装置４０からの計時開始指令ＴＭＣを受けると、その時からの指定時間（Ｔ２）経過の計測を開始し、指定時間（Ｔ２）経過を検出すると、計時割込みＴＩＴを中央処理装置４０へ送る。その後は、計時部４４は、中央処理装置４０から新たな計時開始指令ＴＭＣを受けるまで計時を行わない。この場合の所定時間（Ｔ２）は、タグリーダ２７を通過する１つのボール７０の動作モード情報を２度以上読むことがなく、一方で、連続して投入口１５から投入されたボール７０の動作モード情報を投入された順に１つずつ確実に読み込める時間に設定される。例えば、この所定時間（Ｔ２）は、前方螺旋送り機構２３によって前方にボール７０を１個分送る時間とする。
なお、音出力部４５は、中央処理装置４０の制御下で動作中に音楽や効果音を出力する。

（制御処理）
図７に示すように、この動作玩具１００では、電源を投入すると、中央処理装置４０が初期設定処理を行う（ステップＳ１）。初期設定処理では、中央処理装置４０は動作モードを初期動作モードに設定する。特に限定はされないが実施形態の動作玩具１００では、初期動作モードは静止モードである。また、初期設定処理では、中央処理装置４０は受信割込みの受付可状態に設定し、動作モード指定フラグＦＧをＯＦＦにする。
続いて、中央処理装置４０はステップＳ２の初期動作モード動作の制御処理を行い、初期動作モード動作を継続させるとともに、その初期動作モード動作の継続中、中央処理装置４０は動作モード指定フラグＦＧの値を定期的にチェックする。そして、中央処理装置４０は、動作モード指定フラグＦＧがＯＮとならない限り初期動作モード動作を継続させ、動作モード指定フラグＦＧがＯＮになったときに動作モード指定フラグＦＧをＯＦＦにして次動作モード動作の制御処理（ステップ４）を実行する。

初期動作モード動作の継続中にタグリーダ２７がボール７０のＲＦタグ７１の１回分のデータを受信すると、受信割込みＲＩＴが中央処理装置４０に送られる。中央処理装置４０は、受信割込みＲＩＴを受けると受信割込み処理（ステップ３）を開始する。
受信割込み処理では、中央処理装置４０は、受信割込みの受付不可状態に設定し（ステップ３１）、ＲＦタグ７１のデータに含まれる動作モード情報を読み取る（ステップＳ３２）。そして、中央処理装置４０は、動作モード指定フラグＦＧをＯＮにし（ステップＳ３３）、計時開始指令ＴМＣを発行し（ステップＳ３４）、計時部４４にその時からの指定時間（Ｔ２）経過の計測を開始させる。

そして、ステップＳ２で動作モード指定フラグＦＧがＯＮとなると、中央処理装置４０はステップＳ３２で読み取った指定動作モードを次動作モードとし、次動作モード動作の制御処理を行い（ステップＳ４）、この次動作モード動作を継続させる。また、その次動作モード動作の継続中、中央処理装置４０は動作モード指定フラグＦＧの値を定期的にチェックする。そして、中央処理装置４０は、動作モード指定フラグＦＧがＯＮとならない限り次動作モード動作を継続させ、動作モード指定フラグＦＧがＯＮになったときに動作モード指定フラグＦＧをＯＦＦにして後続の次動作モード動作の制御処理を実行する。

また、次動作モード動作の継続中に、計時部４４は指定時間（Ｔ２）経過を検出すると、計時割込みＴＩＴを中央処理装置４０に送る。これにより、中央処理装置４０は計時割込み処理を行う（ステップＳ５）。この計時割込みＴＩＴを中央処理装置４０が受けると、受信割込みの受付可状態に設定する（ステップＳ５１）。その後、次動作モード動作の継続中にタグリーダ２７がボール７０のＲＦタグ７１の１回分のデータを受信すると、受信割込みＲＩＴが中央処理装置４０に送られる。中央処理装置４０は、受信割込みＲＩＴを受け取ると受信割込み処理を開始する。この受信割込み処理ではステップＳ３と同じ処理が行われる。

《変形例》
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、図８に示すように、排出口１６から投入口１５に向けてボール７０を帰還させる通路５０を設けることができる。この通路５０は一端が煙突１２に対して差込み可能となっていて着脱可能であることが好ましいが、固定されていてもよい。このような構成とすれば、繰り返し動作モードを変化させることができる。なお、この通路４０は機関車玩具１０の場合には煙に見えるように側面から見て上下にうねっていることが好ましい。

また、上記実施形態では、ボール７０のＲＦタグ７１に保持された動作モード情報をタグリーダ２７が読み込むと、直ちに、読み込んだ動作モード情報に応じた動作をするようにしたが、１つの動作を一定時間継続して行わせるようにしてもよい。
この場合には、先のボール７０のＲＦタグの動作モード情報に基づく動作を継続している間に読み込んだ他のボール７０のＲＦタグの動作モード情報を受信割込みによって順番付けて記憶しておき、記憶したおいた動作モード情報に基づく動作を順次に実行させるようにすることができる。
また、ボール７０のＲＦタグの動作モード情報を全て順番付けて記憶しておき、その後に、記憶したおいた動作モード情報に基づく動作を順次に実行させるようにすることもできる。
なお、これらの場合も、計時部によって一の動作モード情報を受信した時からの所定時間を計時し、計時中は受信割込みを不可としておくことが好ましい。このようにすれば、１つのボール７０の動作モード情報の多重読みに基づく誤動作を防止することができる。

また、上記実施形態では、動作玩具１００の動作を走行動作としたが、走行動作に限らず、発音動作や発光動作のモードを変えたりするなど他の動作を玩具本体にさせる場合など動作変化を行う全ての動作玩具に適用できる。この場合の動作とは音出力動作、光出力動作、表示動作等の出力全般を含む。

また、動作玩具に限らず、出力部を有する動作装置一般に適用できる。この場合、ＲＦタグに、動作モード情報の代わりに、或いは、それと併せて物品情報を格納しておくことも可能である。例えば、転動体として、物品を収容するカプセル容器等を用い、カプセル容器又は物品にタグを付設しておくかカプセル容器内にタグを入れておき、物品に関する情報を装置本体（表示装置本体）に表示させるようにすることができる。

さらにまた、ＲＦタグに格納される情報は、製造業者のみならず、ユーザが所定のルールに則って任意に変更できるようになっていてもよい。

１０機関車玩具
１１煙室
１２煙突
１３運転室
１４石炭庫
１５投入口
１６排出口
２０ボール通路
２３前方螺旋送り機構
２５上方螺旋送り機構
２７タグリーダ
７０ボール
７１ＲＦタグ
１００動作玩具

Claims

電子情報である情報が格納されたタグが収容された転動体と、
アンテナを介して前記情報を受信するタグリーダ、前記タグリーダで受信した前記情報に基づく出力を行う出力部を有する装置本体と、を備え、
前記装置本体には、前記転動体を投入するための投入口と、前記投入口から投入された前記転動体を摺接によって転動させながら所定の通路に沿って搬送する螺旋送り機構とが設けられ、
前記アンテナは前記螺旋送り機構の隣に配置されていることを特徴とする動作装置。
前記タグはパッシブ型のタグであることを特徴とする請求項１に記載の動作装置。
前記装置本体は、時間を計時する計時部を備え、
前記装置本体は、前記情報を受信したときに当該情報の受信時から所定時間の計時を前記計時部に行わせ、当該所定時間が経過するまで前記タグリーダによる受信を不可とし、当該所定時間が経過の後に前記タグリーダによる受信を可とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動作装置。
先の前記転動体の前記タグの前記情報に基づく出力継続中に読み込んだ後続の前記転動体の前記タグの前記情報を受信割込みによって順番付けて記憶しておき、記憶したおいた前記情報に基づく出力を後から前記出力部に順次に実行させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動作装置。
前記装置本体は走行玩具における玩具本体であり、前記情報は動作モード情報であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の動作装置。
前記玩具本体は、前側から後側に向けて順に煙突、運転室及び石炭庫が並んだ機関車玩具であり、前記石炭庫には前記転動体を上方から投入可能な前記投入口が形成され、前記煙突の上端部には前記転動体を後方に排出する排出口が形成され、前記螺旋送り機構は、前記石炭庫の下から前記煙突の下まで前記転動体を搬送する第１螺旋送り機構と、前記煙突の下から上まで前記転動体を上昇させる第２螺旋送り機構とから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の動作装置。
前記排出口から排出される前記転動体を前記投入口に帰還させる通路を備えることを特徴とする請求項６に記載の動作装置。