JP5097938B2 - 円板体貯留装置、及び円板体取扱装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホッパー内にランダムな状態で多数収容した硬貨、メダル、トークン等の円板体を一枚ずつ外部に払い出す機能を有した円板体貯留装置において、複数枚の円板体が積層した塊状態となってホッパー内に詰まりを起こす所謂俵立ち現象を未然に防止することができるようにした技術に関するものである。

券売機等の自動販売機、両替機、金銭払出装置、ゲーム機器は、投入された硬貨、メダル、トークン等の円板体を貯留したり、貯留した円板体を払い出すための円板体貯留装置を備えている。
例えば、自動販売機にあっては、円板体としての硬貨を収容する硬貨貯留装置を金種別に装備しておき、利用者が投入した硬貨を金種別に仕分けして各貯留装置内に収容する一方で、釣銭として硬貨を払い出す場合には各貯留装置から必要枚数だけ排出するように構成している。

一般的な円板体貯留装置は、図５（ａ）の縦断面図に示すように複数枚の円板体Ｃをランダムに収容するホッパー１０１と、ホッパー１０１の底部に配置されて中心軸部を回転自在に軸支されると共に円板体を一枚ずつ収容する円形穴状の円板体収容部１０５ａを有したディスク１０５と、円板体収容部内に収容された円板体を外部に排出する排出機構１１０と、を備えている。ホッパー１０１の底部開口には円周方向に沿って複数の円板体収容部を備えたディスク１０５が露出配置されており、円板体Ｃはディスク上面に横臥した状態で各円板体収容部１０５ａ内に落下して収容され、ディスクの回転によって当該円板体収容部が排出口１１１に達した時点で排出機構１１０を構成する図示しない押圧部材によって排出口から外部に排出される。

ところで、ホッパー１０１は上側の投入用開口部１０２から底部１０３に向かうに連れて内径が減縮するように構成されており、しかもホッパー内には多数の同一金種の硬貨がランダムに収容されている。このため、内径が狭い底部１０３においては硬貨同士が、密集、密着し易くなり、図示したように複数の硬貨が積層状態で密着した俵立ち状態になり易い。俵立ちは硬貨同士が面同士を密着させた分離しにくい状態であるため、俵立ちを構成する個々の硬貨が分離してディスク上面に向けて倒れにくくなり、ディスクに設けた円形穴である円板体収容部内に個々の硬貨が収容されない硬貨詰まりをもたらす。硬貨詰まりは排出機構１１０を構成する押圧部材が作動しても硬貨が排出されなくなる排出不良をもたらすばかりでなく、モータＭを空回りさせる原因ともなる。

このような不具合に対処すべく、特許文献１には、ホッパーの内周面に縦方向へ延びる突条（図５中に符号１１５として示す）を複数本突設することによって、ディスクの回転によるコイン攪拌時にコインを突条と衝突させて分散させて、コイン同士の絡み合いに起因したコインブリッジ（コイン群がディスクから離間した状態）を防止するようにした構成が開示されている。しかし、ホッパー内壁に突条（突起）を設けると、ホッパー内に多数緊密に収容された硬貨の自由移動が突条によって強制的に阻止されるために自立状態にある硬貨をディスク上面に倒す効率を大幅に高めることができず、俵立ちが発生し易くなる。即ち、突条は、ホッパー内において互いに密着した状態で緊密に収容された多数の硬貨を内側へ向けて更に加圧することによってその緊密度を高めて硬貨の倒れ込みを阻止する役割を果たす一方で、硬貨間の緊密度を緩めて個々の硬貨を倒し易くする効果は期待できない。また、一旦俵立ちが発生すると、ホッパー内壁の突条とディスク面に形成した円板体収容部のエッジとの間に俵立ちした硬貨群が引っかかりを起こしてモータをロックさせる原因となる。或いは、複数の俵立ちした硬貨群が突条に引っ掛かることにより互いに絡み合ってディスク上面から離間し、ディスクを空回りさせるコインブリッジも発生し易くなる。

仮に、ディスク上面に突起を設けて自立状態にあるコインの底部をすくって倒そうとしても、ホッパー内壁の突条に係止された状態にあるコインは極めて倒れにくい。また、ディスク上面の突起とホッパー内壁の突条との間に俵立ち状態のコイン群がロックし、モータに過電流が流れる事態も想定される。
特許文献２にもホッパーの下部内壁に突起を設けた構成が開示されているが、同様の不具合を有している。
このようにホッパーの内壁に設けた突条（突起）は、ホッパー内に密着して収容された硬貨を内側へ向けて加圧するため、硬貨間の密着力を高めて倒れにくくするように作用することはあっても、硬貨間の密着力を緩和させて倒れ易くするようには作用しない。従って、突条とディスク（或いはディスクに設けた突起）との協働によって、自立している円板体を倒したり、俵立ちし始めた状態にある円板体群を分散させてディスク面上に倒すことは難しい。また、ホッパー内壁の突条は、ディスクに設けた円形穴のエッジ部との間で俵立ちした硬貨群をロックさせたり、コインブリッジを発生させる原因ともなる。
また、ディスク上面に自立した硬貨を倒すための突起を設けただけの構成を採用した場合には、硬貨を倒してディスクに設けた円板体収納部内に進入させる効果が少なくなる。

次に、特許文献３には、ホッパー内底部に露出したディスク上面に球状の円板体攪拌手段を転動自在に配置することにより、俵立ち状態となった硬貨群を分散させるようにした構成が開示されている。しかし、この場合は円板体攪拌手段をディスク上に常時配置するために、ディスクへの負荷が増大してモータに過電流が流れやすくなる。
特開２００６−１５５１１７公報 特開２００４−８６６３３公報 特開平９−１３４４６２号公報

以上のように、ホッパー内壁に突条（突起）を設けたとしても、ホッパー内底部に設けたディスク上面に硬貨等の円板体が自立することを効果的に防止したり、或いはディスク上で俵立ち状態になろうとしている円板体群を効果的に分散させて倒すことが困難であった。或いは、ある程度の低い確率で俵立ち状態を解消させることができたとしても、俵立ち状態に移行した硬貨群が突条とディスクの円板体収容部のエッジ部との間でロックを起こす可能性が高くなり、モータに過負荷がかかってロックエラーをもたらす虞があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ホッパー内に多数収容した硬貨、メダル、トークン等の円板体を一枚ずつ外部に払い出す機能を有した円板体貯留装置において、構造を複雑化したり、ディスク駆動用モータのロックを招くことなく、複数枚の円板体が積層状態に集合して装置外への払出しを妨げる俵立ち現象を未然に防止することにより、個々の硬貨の自立を解消してディスクに設けた円板体収容部内に収納させて装置外へ排出し易くすることができるようにした円板体貯留装置、及び円板体取扱装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る円板体貯留装置は、複数枚の円板体をランダムに収容するホッパーと、該ホッパーの底部に配置されて中心軸部を回転自在に軸支されると共に前記円板体を一枚ずつ収容する円板体収容部を上面に有したディスクと、該円板体収容部内に収容された円板体を外部に排出する排出機構と、を備えた円板体貯留装置であって、前記ホッパーの側壁には、前記ディスク上面において自立状態にある円板体の外周側端縁の一部を受入れてその内周のエッジ部により該円板体を縦方向へ回転自在に支持する凹所、或いは孔が形成されており、前記ディスク上面において自立状態にある円板体を縦方向へ回転させるため、前記凹所、或いは孔に円板体の外周側端縁の一部を受入れた状態のときに、円板体の底部に当接可能な突起を前記ディスクの上面であって前記円板体収容部を回避した適所に設けたことを特徴とする。
ホッパー側壁に設けた凹所、或いは穴から成る円板体端縁嵌合部とディスク上面に設けた突起との協働作業によって、俵立ち発生の原因となるディスク上における個々の円板体の自立を解消することができるので、俵立ち状態になってホッパー底部に詰まった円板体群に起因した円板体の排出不良を未然に防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記突起は、前記ディスクの回転時に、前記凹所、或いは孔内に外周側端縁の一部を嵌合させた状態で自立した前記円板体の中心点に対応する底部位置に当接可能な位置に配置されていることを特徴とする。
ディスクと一体回転する突起は、自立状態にある円板体の底部を回転方向に押圧して倒すための手段であり、円板体の中心点から延びる垂直線とディスク上面との交点に設けることが有効である。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記凹所、或いは孔の形成位置、及び開口径は、前記ディスク上面において自立状態にある円板体の外周側端縁であって前記円板体の中心点から水平に延長した線と交差する部位を受入れ可能となるように設定されていることを特徴とする。
凹所、或いは孔は円板体の回転中心となる部位であり、円板体を縦回転させるためには円板体の中心点から水平に延長した線と交差する部位を受入れ可能となるように構成するのが有効である。

請求項４の発明は、請求項１、２又は３において、前記凹所、或いは孔は、円形であることを特徴とする。
凹所、或いは孔は、円形であることにより、円板体をより円滑に回転させることができる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、自立状態にある前記円板体の外周側端縁が前記凹所、或いは孔内に嵌合する際のラップ量を１ｍｍとしたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか一項において、前記凹所、或いは孔を、複数個近接して配置したことを特徴とする。
複数の円板体が近接して自立した状態にある時に、複数の凹所、或いは孔を隣接配置することにより、各円板体を連続して倒すことが可能となる。

請求項７の発明に係る円板体取扱装置は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の円板体貯留装置を備えたことを特徴とする。

以上のように本発明によれば、多数の円板体をランダムに収容するホッパー側壁に設けた凹所、或いは穴から成る円板体端縁嵌合部と、回転するディスク上面に設けた突起との協働作業によって、俵立ち発生の原因となるディスク上における個々の円板体の自立を解消することができるので、俵立ち状態になってホッパー底部に詰まった円板体群に起因した円板体の排出不良を未然に防止することができる。
また、本発明の円板体貯留装置は、自動販売機、両替機、金銭払出装置、ゲーム機器等の円板体取扱装置に適用することができる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る円板体貯留装置の外観斜視図、（ｂ）はその要部拡大図、（ｃ）はディスク上面の構成を示す斜視図である。図２は硬貨端縁嵌合部と突起との協働により自立状態にある硬貨を回転させて倒す状態を示す要部拡大断面図である。図３は硬貨との関係における硬貨端縁嵌合部と突起の配置例を示す図である。
以下の説明においては、本発明の円板体貯留装置１を、自動券売機（円板体取扱装置）に装備される硬貨貯留装置２に適用した場合について説明する。

硬貨貯留装置２は、複数枚の同一金種の硬貨（円板体）をランダムに収容するホッパー３と、ホッパー３の底部４に配置されて中心軸部１１を回転自在に軸支されると共に硬貨を一枚ずつ収容する円形穴としての硬貨収容部（円板体収容部）１２を複数個上面に有したディスク１０と、ディスク駆動用モータ１５と、硬貨収容部１２内に収容された硬貨を外部に排出する排出機構２０と、を備えている。
ホッパー３の側壁（内壁）には、ディスク１０の上面において自立状態にある硬貨Ｃの外周側端縁の一部ａを受入れて、外周端縁の一部ａを支点（回転中心）として硬貨全体を縦方向へ回転自在に支持する凹所、或いは孔から成る硬貨端縁嵌合部（円板体端縁嵌合部）５が形成されている。この硬貨端縁嵌合部５は、その内周のエッジ部５ａにより硬貨の外周側端縁の一部ａを支持することにより、硬貨を縦方向（傾倒方向）へ回転させるため、円形であることが好ましいが、硬貨の回転を妨げない範囲であれば、楕円形、長円形等々の変形形態も許容される。
なお、必要に応じて硬貨端縁嵌合部５のエッジ部５ａにＲ状、或いは傾斜面状の面取りを施すことにより、硬貨の側端縁との接触面積を増やして安定して回転させるように構成してもよい。

ディスク１０の上面であって硬貨収容部１２を回避した適所（細幅部１４）には、ディスク上面において自立状態にある硬貨Ｃの底部に当接可能な突起１３を備えている。
突起１３は、ディスク１０の回転時に、ホッパー内壁に設けた硬貨端縁嵌合部５内に外周側端縁の一部ａを嵌合させた状態で自立した硬貨Ｃの中心点ｃに対応する底部位置ｂに当接可能な位置関係となるように配置されている。この例では、突起１３は半球状の形状を有しているが、突起の形状、及び突出量は硬貨の底部に当接して硬貨を倒す機能を発揮し得る範囲内で任意に変更、選定可能である。また、突起１３は各硬貨収容部１２間に位置する４本の細幅部１４のうちの一本の細幅部上面に図示のように一個設けてもよいし、二本、或いは三本の細幅部上面に夫々一個ずつ配置してもよいし、或いは全ての細幅部上面に一個ずつ配置してもよい。

硬貨端縁嵌合部５の形成位置、及び開口径は、図３に示すようにディスク１０（細幅部１４）上面に垂直に自立した硬貨Ｃの外周端縁の一部ａが入り込んだときに、硬貨の中心点ｃを水平に延長した線Ｈが硬貨端縁嵌合部５の中心部ａ’と一致するように設定する。換言すれば、ディスク１０の上面と硬貨端縁嵌合部５の中心部ａ’との間の距離Ｌ１が硬貨Ｃの半径ｒとほぼ一致するように設定する。但し、これらの寸法関係は、硬貨を縦回転自在に支持し得る範囲内であれば、厳密に設定する必要はない。硬貨端縁嵌合部５の開口径Ｏが過大であると硬貨外周端縁の嵌合量が大きすぎて硬貨の自由回転を阻害する要因となる一方で、開口径Ｏが過小であると硬貨外周端縁の嵌合量が過小となって硬貨の縦方向回転をサポートすることができなくなるので、硬貨端縁嵌合部５の開口径は、硬貨端縁の嵌合長（ラップ量）Ｌ２が最適な値、例えば１ｍｍ程度となるように選定するのが好ましい。凹所、或いは孔から成る硬貨端縁嵌合部５の深さは、対象とする硬貨の金種（直径）によって異なってくるが、硬貨側端縁を少なくとも１ｍｍ程度受け入れることができる程度に設定する。

また、ディスクの細幅部１４の上面における突起１３の径方向位置は、図３に示すようにディスク１０（細幅部１４）上面に垂直に自立した硬貨Ｃの外周側端縁の一部ａが硬貨端縁嵌合部５内に嵌合した時に、硬貨の中心点ｃから垂直に延ばした線Ｖと突起１３の中心部とがほぼ一致するように構成する。このように設定することにより、突起１３によって硬貨底部を押圧する位置が最適な状態となり、自立状態にある硬貨の中心点ｃから水平に延びた線Ｈを回転軸として硬貨を縦方向に回転させることが可能となり、ディスク上面に倒して硬貨収容部１２内に嵌合させ易くすることができる。なお、線Ｖと突起１３の中心部とが多少ずれていても硬貨をほぼ縦方向に回転させて倒すことは十分に可能である。

次に、図４（ａ）乃至（ｄ）は図３の矢印Ａ方向から硬貨を倒す手順を示した略図である。
まず、図４（ａ）の状態ではディスク１０の上面に硬貨Ｃが垂直な姿勢で自立しており、ディスク上面の突起１３は硬貨底部に達していない。硬貨Ｃの外周側端縁の一部ａは図３のように硬貨端縁嵌合部５内に入り込んだ状態にある。
図４（ｂ）の状態ではディスク１０の矢印方向への回転により突起１３が硬貨Ｃの底部に接触してこれを一方向へ押圧開始している。この際、硬貨Ｃの外周側端縁が硬貨端縁嵌合部５内に所要量入り込んでいるため、硬貨はこの入り込み部分を回転中心とし、且つ水平線Ｈを回転軸として縦方向へ回転し始める。
ディスク１０の回転に伴って突起１３が更に移動するに連れて硬貨の倒れ込み量が増大し、（ｃ）の状態を経て、最後には（ｄ）のようにディスク上面に倒れ込む。

このように硬貨の側端縁の一部を硬貨端縁嵌合部５内にひっかけた状態で、突起１３によって硬貨底部を硬貨の面方向へ押圧するように構成したので硬貨は確実に縦方向へ回転することができ、最終的にディスク上に落下して横臥した状態となる。
また、ホッパーの側壁に横方向（ディスク上面と平行な方向）に沿って、硬貨端縁嵌合部５を近接して複数個連続配置することにより、自立状態で近接し始めている少数枚の硬貨がある場合に、個々の硬貨の外周端縁を各硬貨端縁嵌合部５内に嵌合させることができるので、突起を用いて各硬貨を個別に倒すことが可能となる。
或いは、一つの硬貨を倒すことにより、当該硬貨に近接した位置で自立している他の硬貨をも連鎖的に倒すことが可能となる。
従って、多数の硬貨が積層した状態で塊状になる俵立ちの初期原因を解消してこれを未然に防止することができる。或いは、少数枚の硬貨が重なった状態で自立している等の俵立ちになりかけた状態をも有効に解消することが可能となる。

このように本発明においては、ホッパー側壁に設けた硬貨端縁嵌合部とディスク上面に設けた突起との協働作業によって、俵立ち発生の原因となるディスク上における個々の硬貨の自立を解消することができるので、俵立ち状態になってホッパー底部に詰まった硬貨群に起因した硬貨の排出不良を未然に防止することができる。
本発明の円板体貯留装置は、自動販売機、両替機、金銭払出装置、ゲーム機器等の円板体取扱装置に適用することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る円板体貯留装置の外観斜視図、（ｂ）はその要部拡大図、（ｃ）はディスク上面の構成を示す斜視図である。 硬貨端縁嵌合部と突起との協働により自立状態にある硬貨を回転させて倒す状態を示す要部拡大断面図である。 硬貨との関係における硬貨端縁嵌合部と突起の配置例を示す図である。 （ａ）乃至（ｄ）は図３の矢印Ａ方向から硬貨を倒す手順を示した略図である。 （ａ）及び（ｂ）は従来の円板体貯留装置の縦断面図、及び要部構成説明図である。

符号の説明

１…円板体貯留装置、２…硬貨貯留装置、３…ホッパー、４…底部、５…硬貨端縁嵌合部（円板体端縁嵌合部）、１０…ディスク、１１…中心軸部、１２…硬貨収容部（円板体収容部）、１３…突起、１４…細幅部、１５…ディスク駆動用モータ、２０…排出機構。

Claims (7)

1. 複数枚の円板体をランダムに収容するホッパーと、該ホッパーの底部に配置されて中心軸部を回転自在に軸支されると共に前記円板体を一枚ずつ収容する円板体収容部を上面に有したディスクと、該円板体収容部内に収容された円板体を外部に排出する排出機構と、を備えた円板体貯留装置であって、
   前記ホッパーの側壁には、前記ディスク上面において自立状態にある円板体の外周側端縁の一部を受入れてその内周のエッジ部により該円板体を縦方向へ回転自在に支持する凹所、或いは孔が形成されており、
   前記ディスク上面において自立状態にある円板体を縦方向へ回転させるため、前記凹所、或いは孔に円板体の外周側端縁の一部を受入れた状態のときに、円板体の底部に当接可能な突起を前記ディスクの上面であって前記円板体収容部を回避した適所に設けたことを特徴とする円板体貯留装置。
2. 前記突起は、前記ディスクの回転時に、前記凹所、或いは孔内に外周側端縁の一部を嵌合させた状態で自立した前記円板体の中心点に対応する底部位置に当接可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の円板体貯留装置。
3. 前記凹所、或いは孔の形成位置、及び開口径は、前記ディスク上面において自立状態にある円板体の外周側端縁であって前記円板体の中心点から水平に延長した線と交差する部位を受入れ可能となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の円板体貯留装置。
4. 前記凹所、或いは孔は、円形であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の円板体貯留装置。
5. 自立状態にある前記円板体の外周側端縁が前記凹所、或いは孔内に嵌合する際のラップ量を１ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の円板体貯留装置。
6. 前記凹所、或いは孔を、複数個近接して配置したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の円板体貯留装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の円板体貯留装置を備えたことを特徴とする円板体取扱装置。

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