JP4630532B2 - 紙葉類方向変換機構 - Google Patents

Description

この発明は、搬送路を介して転接した一対のローラにより紙葉類を挟持して回転し、紙葉類を挟持したローラを逆転させることにより紙葉類の搬送方向を逆転させる紙葉類方向変換機構に関する。

従来、集積状態の紙葉類を搬送路上に取り出す装置として、紙葉類を１枚ずつに分離して取り出す紙葉類取出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置は、集積方向一端にある紙葉類に転接したピックアップローラ、およびピックアップローラを回転することにより取り出された紙葉類を一枚ずつに分離する分離部を有する。分離部は、搬送路の一側に配置された取出ローラ、および搬送路を介して取出ローラに押圧された逆転ローラを有する。

紙葉類の取り出し方向に沿って分離部のさらに下流側には、ドライブローラが設けられ、ドライブローラには、搬送路を介してピンチローラが押圧配置されている。ピンチローラは、ドライブローラに対してばねにより押圧されている。

この種の装置を作動させて紙葉類を搬送路上に取り出す場合、分離部を介して一枚ずつに分離された紙葉類は、ドライブローラとピンチローラとの間のニップに突入する。このとき、取り出された紙葉類が比較的厚くて重い紙葉類である場合、ピンチローラを搬送路から跳ね上げる。このように、ピンチローラが跳ね上がると、ピンチローラが跳ね上がっている間、当該紙葉類の搬送制御が不可能となり、スキューやシフトを生じたり、ギャップ制御ができなくなってしまう。
特開２００３−１０９０６１号公報（段落［００２０］、図４）

この発明の目的は、紙葉類の状態によらず確実に反転できる紙葉類方向変換機構を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の紙葉類方向変換機構は、搬送路上に取り出された紙葉類の同一面に転接して同じ周速で同じ方向に回転する複数の駆動ローラと、上記搬送路を介して上記複数の駆動ローラそれぞれに従動回転可能なように転接して配置され、対向する駆動ローラに接触する外側の第１層を中実弾性体により形成し、該第１層よりも内側の第２層を発泡弾性体により形成した２層構造を有するととともに、弾性変形することにより対向する駆動ローラとの間のニップへの紙葉類の受け入れを許容し、互いに独立して回転する複数の従動ローラと、上記複数の駆動ローラを軸方向に互いに離間せしめて同軸に取り付けた回転軸、および上記複数の従動ローラを軸方向に互いに離間せしめて同軸に取り付けた回転軸を互いに固定的な位置関係で取り付けたフレームと、を備え、上記ニップを通る上記駆動ローラと上記従動ローラに共通な接線を含む平面より上記従動ローラが配置された側から上記ニップに向けて斜めに送り込まれた紙葉類を当該複数のニップで挟持搬送して停止し、上記複数の駆動ローラを逆回転させて当該紙葉類を逆方向に送り出す。

上記発明によると、駆動ローラに転接した従動ローラの弾性変形により紙葉類の受け入れを許容するようにしたため、従動ローラが跳ね上がることなく、紙葉類に追従して変形する。また、従動ローラをそれぞれ独立して回転するようにしたため、紙葉類の厚さの異なる部分を同時に挟持して搬送するような場合であっても、紙葉類にしわを生じることがなく、確実に搬送或いは反転できる。

以上説明したように、この発明の紙葉類方向変換機構は、上記のような構成および作用を有しているので、紙葉類の状態によらず確実に反転できる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の参考例に係る紙葉類搬送機構１０（以下、単に、搬送機構１０と称する）の概略構造を図示した平面図を示してある。また、図２には、搬送機構１０を郵便物Ｍの搬送方向から見た側面図を示してある。ここでは、紙葉類として郵便物Ｍを搬送する搬送機構１０について説明するが、取り扱う媒体はこれに限るものではない。

図１に示すように、搬送機構１０は、郵便物Ｍを図中矢印Ｔ方向に搬送する搬送路１を有する。搬送路１の一側（図１中下側）には、２つの駆動ローラ２、３が搬送方向Ｔに沿って離間して設けられている。また、搬送路１の他側（図中上側）で搬送路１を介して２つの駆動ローラ２、３にそれぞれ対向する位置には、２つの従動ローラ４、５が設けられている。２つの従動ローラ４、５は、それぞれ駆動ローラ２、３に転接して従動回転する。

２つの従動ローラ４、５の後述するローラ部は、弾性変形可能な材料により形成され、それぞれ搬送路１を介して対応する駆動ローラ２、３のローラ部（後述する）に圧接されて変形されている。言い換えると、搬送路１は、駆動ローラ２と従動ローラ４との間のニップＮ1、および駆動ローラ３と従動ローラ５との間のニップＮ2を通って延びている。尚、２つの駆動ローラ２、３が同じ構造を有し、２つの従動ローラ４、５が同じ構造を有するため、以下の説明では一方を代表して説明する。

図２に示すように、駆動ローラ２（代表して説明する）は、略鉛直方向に延設された回転軸２ａ、および２つのローラ部２ｂ、２ｃを有する。２つのローラ部２ｂ、２ｃは、回転軸２ａに沿って上下に離間して回転軸２ａに固設されている。回転軸２ａの基端部は、搬送機構１０の筐体１１（フレーム）に回転可能且つ固定的に取り付けられている。すなわち、筐体１１には、図示しない複数のベアリングを組み込んだハウジング１２が固設され、このハウジングを通って回転軸２ａが延設されている。尚、特許請求の範囲においては、これら２つのローラ部２ｂ、２ｃのことを駆動ローラと称している。

ハウジング１２から突出した回転軸２ａの基端部には、プーリ１３が取り付けられている。プーリ１３には、筐体１１に固設されたモータ１４の回転軸に取り付けられたプーリ１５との間で、無端状のタイミングベルト１６が巻回されて張設されている。このタイミングベルト１６は、他方の駆動ローラ３の回転軸３ａに取り付けられた図示しないプーリにも巻き回されている。しかして、モータ１４を駆動することにより、２つの駆動ローラ２、３が同期して図１中矢印Ｒ方向（時計回り方向）に所定速度で回転するようになっている。

一方、従動ローラ４（代表して説明する）は、筐体１１に固設した回転軸４ａを有する。この回転軸４ａは、筐体１１に対して回転しない。回転軸４ａには、弾性変形可能な材料により形成された２つのローラ部４ｂ、４ｃが軸方向に離間して設けられ、それぞれ回転軸４ａに対して独立して回転可能に取り付けられている。すなわち、２つのローラ部４ｂ、４ｃは、それぞれ２つのベアリング１７を介して回転軸４ａに取り付けられている。尚、２つのローラ部４ｂ、４ｃは、対向する駆動ローラ２の上述した２つのローラ部２ｂ、２ｃにそれぞれ転接するよう位置決めされている。また、特許請求の範囲では、これら２つのローラ部４ｂ、４ｃを従動ローラと称している。

駆動ローラ２と従動ローラ４の軸間距離は、搬送路１を介して各ローラ部２ｂ、４ｂ、および２ｃ、４ｃが圧接するように設定されている。つまり、２つのローラ２、４の回転軸２ａ、４ａを、それぞれ、固定的な位置関係で筐体１１に取り付けたため、従動ローラ４のローラ部４ｂ、４ｃを図示のように弾性変形せしめることにより、両者の間に押圧力を生じせしめている。また、従動ローラ４のローラ部４ｂ、４ｃを弾性変形させることにより、郵便物Ｍの通過を許容している。

図１に戻って、搬送路１の両側には、複数の搬送ガイド１８が設けられている。すなわち、駆動ローラ２と従動ローラ４との間のニップＮ1より搬送方向上流側に搬送路１を挟んで対向する２つの搬送ガイド１８が設けられ、このニップＮ1と駆動ローラ３と従動ローラ５との間のニップＮ2との間に搬送路１を挟んで対向する２つの搬送ガイド１８が設けられ、このニップＮ2より搬送方向下流側に搬送路１を挟んで対向する２つの搬送ガイド１８が設けられている。

また、２つのニップＮ1、Ｎ2間の搬送路上、およびニップＮ2の下流側の搬送路上には、郵便物Ｍの通過を検知するためのセンサ１９ａ、１９ｂが設けられている。各センサ１９ａ、１９ｂ（以下、総称してセンサ１９とする）は、搬送路１を挟む位置関係で発光部および受光部を有し、両者の間を延びる光軸が搬送路１を横切る位置に設けられている。

以下、図３を参照して、従動ローラ４のローラ部４ｂについて、より詳細に説明する。尚、ローラ部４ｃは、ローラ部４ｂと全く同じ構造を有するため、ここではローラ部４ｂについて代表して説明する。

ローラ部４ｂは、駆動ローラ２のローラ部２ｂに接触する外側の第１層をゴム２１（中実弾性体）により形成し、内側の第２層をスポンジ２２（発泡弾性体）により形成した弾性変形可能な２層構造を有する。本参考例では、回転軸４ａの外側に、ここでは図示しないベアリングを介して、アルミの芯金２３を設け、芯金２３の外側にスポンジ２２を設け、スポンジ２２の外側にゴム２１を設けた。また、本参考例では、ローラ部４ｂを製造する際、サンドブラスト処理により芯金２３の表面粗さを高め、この芯金２３の外周面にスポンジ２２を接着し、スポンジ２２の外周面にゴム２１を接着固定した。さらに、本参考例では、ゴム２１の肉厚ｔ１を２［ｍｍ］とし、スポンジ２２の肉厚ｔ２を１３［ｍｍ］とし、芯金２３の直径を２０［ｍｍ］とし、ローラ部４ｂの直径を５０［ｍｍ］とした。尚、ローラ部４ｂの幅は、１５［ｍｍ］とした。また、駆動ローラ２のローラ部２ｂ、２ｃも、従動ローラ４のローラ部４ｂ、４ｃのゴム２１と同じゴム材料により形成した。

上述したように、従動ローラ４を駆動ローラ２に対して圧接した状態で固定的に配置したことにより、郵便物ＭがニップＮ1に突入した際、従動ローラ４が搬送路１から跳ね上がることがない。つまり、この際、従動ローラ４が郵便物Ｍの厚さに応じて図４に示すように変形し、ニップＮ1を通過する郵便物Ｍに対して常に押圧力を与えながら挟持搬送する。このため、駆動ローラ２による搬送力が郵便物Ｍに対して効果的に伝えられ、郵便物Ｍの搬送速度の変動が抑えられる。

ここで、図４を参照して、郵便物ＭがニップＮ1に突入する際の従動ローラ４（ローラ部４ｂ）および郵便物Ｍの挙動について考察する。尚、従動ローラ４は、郵便物ＭがニップＮ1に到達する前の状態において、駆動ローラ２に転接して駆動力が伝達され図中矢印方向に従動回転している。

郵便物ＭがニップＮ1に突入すると、ローラ部４ｂがつぶれて郵便物Ｍが駆動ローラ２のローラ部２ｂとの間に徐々に挟み込まれていく。このとき、ローラ部４ｂは、郵便物Ｍに対してローラ表面から垂直な方向の力Ｒを与える。このため、郵便物Ｍには、郵便物Ｍを搬送方向（図中矢印Ｔ方向）と逆向きに押し戻そうとする反力Ｒｓｉｎθが作用する。この反力Ｒｓｉｎθは、郵便物Ｍの厚さが厚いほど大きくなる。

ところで、郵便物Ｍは、ローラ部２ｂの回転に基づく搬送力Ｆとローラ部４ｂの回転（従動回転）に基づく搬送力Ｆ’によって矢印Ｔ方向に搬送される。このため、郵便物Ｍに作用する搬送力Ｆ、Ｆ’の合力が反力Ｒｓｉｎθより十分大きければ郵便物Ｍは正常に搬送されるが、搬送力Ｆ、Ｆ’が小さくなると搬送不良を生じる。

つまり、ローラ部２ｂおよびローラ部４ｂの郵便物Ｍに対する動摩擦係数が低いと、搬送力Ｆ、Ｆ’が小さくなり、上述した反力Ｒｓｉｎθの影響が大きくなってしまう。よって、郵便物Ｍを正常に搬送するためには、搬送力Ｆ、Ｆ’、すなわち各ローラ部２ｂ、４ｂの郵便物Ｍに対する動摩擦係数をできるだけ大きくする必要がある。

また、正常な搬送性能を得るため、動摩擦係数を大きくする以外に、反力Ｒｓｉｎθを小さくするようにローラ部４ｂの弾力性を弱める方法も考えられる。このため、本参考例では、ローラ部４ｂをスポンジ２２を内側に有する２層構造とした。尚、スポンジ２２の硬度および肉厚は、双方の交互作用により郵便物Ｍへの追従変形性能と適切な押圧を得るための必要条件となる。硬度が硬すぎる、もしくは肉厚が薄すぎる場合は、追従変形が困難になり、搬送不良を起こしたり、郵便物Ｍや駆動ローラ２（周辺部材を含む）にダメージを与えたりしてしまう。すなわち、上述した搬送機構１０によって郵便物Ｍを正常に搬送するためには、ローラ部４ｂの動摩擦係数、硬度、肉厚等を適切な値に設定する必要がある。

次に、上記構造の搬送機構１０によって厚さの不均一な郵便物Ｍを搬送する場合の動作について、特に、２つのローラ２、４の挙動に注目して説明する。尚、ここでは、図２に示すように、軸方向に沿って上方にある２つのローラ部２ｂ、４ｂによって挟持搬送される側（図中上側）の厚さが、下方にある２つのローラ部２ｃ、４ｃによって挟持搬送される側（図中下側）より厚い不均一な厚さの郵便物Ｍを搬送する場合について説明する。

上述したように、従動ローラ４のローラ部４ｂ、４ｃは、弾性変形可能な材料によって形成されており、駆動ローラ２のローラ部２ｂ、２ｃとの間のニップＮ1を通過する郵便物Ｍの厚さに応じてその変形量が変化する。本動作例の場合、郵便物Ｍの厚い側を挟持搬送するローラ部４ｂの方が薄い側を挟持搬送するローラ部４ｃより変形量が大きい。言い換えると、この場合、ローラ部４ｂの見かけ上の半径がローラ部４ｃの見かけ上の半径より小さくなる。

このため、上述したように厚さの不均一な郵便物Ｍが搬送路１を介して搬送されてニップＮ1を通過するとき、半径の小さいローラ部４ｂの角速度が半径の大きいローラ部４ｃの角速度より大きくなる。すなわち、各ローラ部４ｂ、４ｃが郵便物Ｍに接触して回転する外周面の走行速度が同じであるため、半径が小さいローラ部４ｂの方が角速度が大きくなる。角速度が異なる反面、各ローラ部４ｂ、４ｃの外周の走行速度、すなわち周速度は、同じになる。

逆に、各ローラ部４ｂ、４ｃが回転軸４ａに固設されている場合、各ローラ部４ｂ、４ｃの角速度が物理的に同じになるため、半径の異なる２つのローラ部４ｂ、４ｃの周速度に差を生じることになる。このように、２つのローラ部４ｂ、４ｃの周速度に差を生じると、郵便物Ｍを搬送する搬送速度に差を生じることになり、郵便物Ｍにしわやスキューを生じるばかりか、最悪の場合、郵便物Ｍに破れを生じてしまう。

このため、本参考例では、各ローラ部４ｂ、４ｃを回転軸４ａに対して独立して回転可能なように取り付けた。これにより、各ローラ部４ｂ、４ｃの角速度を異ならせることができ、厚さの不均一な郵便物Ｍに対応できるようになった。

つまり、本参考例によると、従動ローラ４の同軸に設けられた２つのローラ部４ｂ、４ｃを回転軸４ａに対して独立して回転可能にしたため、厚さの不均一な郵便物Ｍを挟持搬送する場合であっても、郵便物Ｍにしわやスキューを生じることなく、破れ等の不具合を生じることもなく、郵便物Ｍを確実に搬送できる。

次に、この発明の第１の実施の形態に係る紙葉類方向変換機構３０（以下、単に反転機構３０と称する）について、図５および図６を参照して説明する。図５には、反転機構３０の概略構造の平面図を示してあり、図６には、反転機構３０を郵便物Ｍを送り込む方向（図５中矢印Ａ方向）から見た側面図を示してある。尚、ここでは、上述した参考例の搬送機構１０と同様に機能する構成部材については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

この反転機構３０は、郵便物Ｍの向きや表裏を揃えるために、郵便物Ｍに貼り付けられた切手の位置を予め検出しておき、その検出結果に基づいて郵便物Ｍの搬送方向を逆転させるためのものである。

反転機構３０は、モータ１４’（図６）によって正逆両方向に回転する駆動ローラ２、および従動ローラ４を有する。本実施の形態では、モータ１４’の回転軸は、カップリング３４を介して駆動ローラ２の回転軸２ａに直結されている。各ローラ２、４は、上述した参考例と同様の構造を有し、搬送路１を介して互いに圧接している。また、反転機構３０は、２つのローラ２、４間のニップＮ3を介して、搬送路１の下面側に沿って延びたガイド板３１を有する。

また、反転機構３０は、ニップＮ3に向けて郵便物Ｍを図中矢印Ａ方向に送り込む搬入搬送路３２、およびニップＮ3から逆方向、すなわち図中矢印Ｂ方向に郵便物Ｍを送り出す搬出搬送路３３を有する。すなわち、反転機構３０は、搬入搬送路３２を介して郵便物Ｍを矢印Ａ方向に搬送するとともに、搬出搬送路３３を介して郵便物Ｍを矢印Ｂ方向に搬送する搬送機構３５を備えている。搬送機構３５は、複数の搬送ローラ３６、およびこれら搬送ローラ３６に巻回されて張設された複数の無端状の搬送ベルト３７を有する。

また、搬入搬送路３２上には、上述した参考例と同様に、郵便物Ｍの通過を検知するセンサ４１が設けられている。このセンサ４１は、郵便物Ｍの搬送方向先端が通過してから搬送方向後端が通過するまでの時間に基づいて郵便物Ｍの搬送方向に沿った長さを検出するために設けられている。つまり、このセンサ４１は、駆動ローラ２の減速、停止、加速タイミングを取得するために設けられている。

さらに、ニップＮ3の前後には、センサ４２、４３がそれぞれ設けられている。これら２つのセンサ４２、４３は、ニップＮ3における郵便物Ｍの有無を検知するために設けられている。

上記構造の反転機構３０は、以下のように動作する。
搬送機構３５により搬入搬送路３２を介して郵便物Ｍが矢印Ａ方向に送り込まれると、センサ４１によって郵便物Ｍの通過が検知されて搬送方向に沿った長さが検出され、駆動ローラ２と従動ローラ４との間のニップＮ3に当該郵便物Ｍの搬送方向先端が突入する。このとき、駆動ローラ２は時計回り方向に回転しており、従動ローラ４は駆動ローラ２と同じ方向に従動回転している。郵便物ＭがニップＮ3を通過する際には、従動ローラ４のローラ部４ｂ、４ｃが弾性変形して郵便物Ｍに追従する。

そして、郵便物ＭがニップＮ3に突入した後、所定のタイミングで駆動ローラ２が減速されて郵便物Ｍが停止される。この状態を図５に示してある。この後、レバー３８が図示しない駆動機構によって図５に示す姿勢に回動され、停止している郵便物Ｍの図中左端部をたたく。レバー３８は、この後、センサ３９によってそのホームポジション（図示せず）に復帰される。これにより、当該端部が下方に指向され、反転動作に備える。

この後、駆動ローラ２が逆転し、ニップＮ3で挟持拘束されて停止されている状態の郵便物Ｍが矢印Ｂ方向に加速され、搬送機構３５に受け渡されて搬出搬送路３３を介して搬出される。これにより、郵便物Ｍの搬送方向が逆転される。

以上のように、駆動ローラ２は、郵便物Ｍの投入タイミングに合わせて、正転および逆転を繰り返すように制御される。このため、本実施の形態の反転機構３０のように従動ローラ４のローラ部４ｂ、４ｃの第２層を比較的軽いスポンジ２２により構成することが有利となる。つまり、郵便物Ｍの搬送方向を逆転させるためには、２つのローラ２、４を瞬時に逆転させる必要があり、２つのローラ２、４の慣性モーメントが小さいことが有利となる。

言い換えると、従動ローラ４が重い場合、郵便物Ｍの逆転時に大きな負荷となり、逆転時の反応速度が遅くなる。これに対し、本実施の形態の従動ローラ４は、ローラ部４ｂ、４ｃが、第２層をスポンジ２２で構成しているため軽量になり、慣性モーメントを小さくできる。よって、回転時の負荷を低減できる。本実施の形態では、従動ローラ４の重量は、芯金２３の重量を含めて２０〜２６［ｇ］の範囲に収まっており、従動ローラ４をソリッドゴムローラにした場合と比較して７５［％］以下に抑えることができた。

また、図６に示すように、本実施の形態においても、従動ローラ４の２つのローラ部４ｂ、４ｃは、筐体１１に固設された回転軸４ａに対して、それぞれ２つのベアリング１７を介して、互いに独立して回転可能に取り付けられている。このため、本実施の形態においても、上述した参考例と同様の効果を奏することができ、郵便物Ｍにしわ、スキュー、破れ等を生じることなく、確実に反転することができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

例えば、上述した実施の形態では、従動ローラ４の回転軸４ａに沿って２つのローラ部４ｂ、４ｃを取り付けた場合について説明したが、これに限らず、３つ以上のローラ部を１本の回転軸に同軸に取り付けても良く、１つのローラ部だけを取り付けても良い。１本の回転軸にローラ部を１つだけ取り付ける場合には、回転軸を筐体に対して回転可能に取り付けても良い。

また、本発明では、従動ローラ４の複数のローラ部をそれぞれ独立して回転可能に取り付けたため、異なる回転軸に取り付けるローラ部の径は必ずしも同じである必要はない。さらに、駆動ローラ２および従動ローラ４ともにその取り付け位置を適宜変更できる。

この発明の参考例に係る搬送機構を示す概略平面図。 図１の搬送機構の側面図。 図１の搬送機構に組み込まれた従動ローラのローラ部を示す斜視図。 郵便物がニップに突入した際の図３のローラ部の挙動を説明するための図。 この発明の第１の実施の形態に係る反転機構を示す概略平面図。 図５の反転機構の側面図。

符号の説明

１…搬送路、２、３…駆動ローラ、４、５…従動ローラ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ…回転軸、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ、５ｂ、５ｃ…ローラ部、１０…搬送機構、１１…筐体、１４…モータ、３０…反転機構、Ｍ…郵便物、Ｎ1〜Ｎ3…ニップ。

Claims (1)

1. 搬送路上に取り出された紙葉類の同一面に転接して同じ周速で同じ方向に回転する複数の駆動ローラと、
   上記搬送路を介して上記複数の駆動ローラそれぞれに従動回転可能なように転接して配置され、対向する駆動ローラに接触する外側の第１層を中実弾性体により形成し、該第１層よりも内側の第２層を発泡弾性体により形成した２層構造を有するととともに、弾性変形することにより対向する駆動ローラとの間のニップへの紙葉類の受け入れを許容し、互いに独立して回転する複数の従動ローラと、
   上記複数の駆動ローラを軸方向に互いに離間せしめて同軸に取り付けた回転軸、および上記複数の従動ローラを軸方向に互いに離間せしめて同軸に取り付けた回転軸を互いに固定的な位置関係で取り付けたフレームと、を備え、
   上記ニップを通る上記駆動ローラと上記従動ローラに共通な接線を含む平面より上記従動ローラが配置された側から上記ニップに向けて斜めに送り込まれた紙葉類を当該複数のニップで挟持搬送して停止し、上記複数の駆動ローラを逆回転させて当該紙葉類を逆方向に送り出す紙葉類方向変換機構。

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