JPH07106072B2 - カード搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カード式自動販売機等のカードリーダに適用
して好適なカード搬送装置に係り、特にその駆動源とし
て圧電セラミックス等の圧電素子による超音波モータを
使用したカード搬送装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、カード式自動販売機に組み込まれているカードリ
ーダは、カード挿入口より挿入された磁気カードを内部
に取り込み処理し、所定のサービス終了後カード返却口
より返却するもので、そのカード搬送装置としては駆動
モータと、このモータの回転伝達を受けて動作しカード
を搬送するローラ、搬送ベルト等の搬送手段とで構成さ
れていた。

しかしながら、このような従来のカード搬送装置におい
ては、駆動モータ、減速手段、搬送手段、軸受部材、回
転伝達気候等の多くの機構、部品を必要とするため高価
で、また歯車を使用する場合はバックラッシュ、ベルト
を使用した場合はその伸縮のため、高精度な送りおよび
位置決めができず、またモータ、ローラ減速プーリ等の
大きさに制約されるため、装置の軽薄小型化に限界があ
った。

そこで、最近では超音波モータを駆動源として用いるこ
とが提案されている。これは圧電素子に高周波電圧を印
加し、その超音波振動を駆動エネルギ源として使用する
ものであり、従来の電磁力を利用した駆動モータと比べ
て、その動作原理上、低速で高トルクが得られる、マグ
ネット、硅素鋼鈑、コイル等が不要で軽薄小型化が容
易、保持トルクが大きい、応答性が速い、非磁性材料で
構成できる、減速機構などの動力伝達機構が不要である
など、多くの利点を有している。

このようなことから、現在各種の超音波モータが実用化
されているが、その一例として第７図および第８図に示
すように圧電素子からなる振動板１に２相の駆動信号を
供給して振動板１にラジアル方向の一次振動と非軸対称
面内振動の多重モード振動を与え、振動板１とカード搬
送台２を一対のガイドレール3A、3Bに沿って往復移動さ
せるようにしたカード搬送装置４が既に提案されてい
る。

５は前後方向に長い薄箱型に形成された筐体で、その前
面に磁気カード６が挿入されるスリット状のカードー挿
入口７を有するカード挿入口部材８が固定され、内部に
は前記振動板１、カード搬送台、一対のガイドレール3
A、3B、磁気カード６の右側縁部を案内保持するレール1
0、磁気カード６に記録されている磁気的情報の読取
り、カードへの磁気的情報の書込みおよび確認を行う磁
気ヘッド11、磁気カード６を磁気ヘッド11に押し付ける
ローラ12、磁気カード６を検出するフォトカプラ等のセ
ンサ13、コネクタ14等が配設されている。

前記一対のガイドレール3A、3Bはそれぞれコ字状に形成
されることにより、前記振動板１を案内保持する溝16、
17の対向面に有し、アード搬送方向（矢印Ａ方向）と平
行に並設されている。この場合、ガイドレール3Bは、前
記溝17に配設された稼働レール18と、内側端が前記溝17
内に突出して可動レール18に当接する前後一対のピン19
と、ピン19を前記可動レール17に押し付ける一対の板ば
ね20とを備え、これによって前記可動レール17を振動板
１に圧接し、溝16と可動レール18で振動板１を挟持して
いる。

前記振動板１は、プレート21上に軟質部材（図示せず）
を介して配設され、上方には前記磁気カード６の左側縁
部を押圧保持する保持手段としての板ばね22を有する前
記カード搬送台２が前記プレート21にねじ止め固定され
て配設されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のカード搬送装置にあっ
ては、ガイドレール3Bに取り付けた板ばね20によってピ
ン19を押圧付勢し、可動レール18を振動板１に押し付け
る際、振動板１の位置によって加圧力が異なり、レール
中央で最大、両端部の最少になり、したがってレール中
央部で振動板１の速度が遅く、両端部において速くなる
と云う問題があった。また、可動レール18の撓みによっ
て振動板１と可動レール18との接触が不安定になり、磁
気カード６を安定に搬送することができないなど、構造
上に問題があった。

したがって、本発明は上記したような従来の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、比較的
簡単な構成で振動板の位置に拘らず常に安定した加圧力
と接触が得られ、カードを安定かつ確実に搬送し得るよ
うにしたカード搬送装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、そ
の第１の発明は、カードを保持するカード保持手段を有
するカード搬送台と、このカード搬送台に配設されたリ
ング状の振動板と、カード搬送方向と平行に並設され前
記振動板を挟持する一対の案内ガイドとを備え、前記各
案内ガイドはその長手方向と直交する方向に若干の移動
を許容されて両端部を保持部材により保持されると共
に、前記カード搬送台に該案内ガイドを挟んで振動板と
対向する位置に設けられた付勢手段によってそれぞれ前
記振動板に圧接され、前記振動板に２相の高周波電圧を
供給してラジアル振動と非軸対称面内振動との合成によ
る多重モード振動を発生させ、前記カード搬送台を振動
板と共に前記案内ガイドに沿って移動させるようにした
ものである。

また、第２の発明は、ベース上に配設されたリング状の
振動板と、カードを保持するカード保持手段を有して前
記振動板の両側にカード搬送方向と平行に配設された一
対のカード搬送レールと、前記ベース上に設けられ前記
一対のカード搬送レールをカード搬送方向に移動自在に
案内保持するレール保持部材および前記カード搬送レー
ルを挟んで振動板と対向する位置に設けられ前記各カー
ド搬送レールを前記振動板に押し付ける付勢手段とを備
え、前記振動板に２相の高周波電圧を供給してラジアル
振動と非軸対称面内振動との合成による多重モード振動
を発生させることにより、前記カード搬送レールを前記
レール保持部材に沿って移動させるようにしたものであ
る。

［作用］ 第１の発明において、し同板に位相差Φ＝90゜の高周波
電圧を印加して２相駆動すると、振動板がラジアル１次
振動と非軸対称面内振動の多重モード振動を起こし、そ
の周面の案内ガイドに接触する２つの質点には回転方向
が逆向きとなる楕円運動が発生し、振動板と案内ガイド
との間の摩擦力によって振動板自体が両ガイドに沿って
移動する。したがって、この振動板を一体に備えたカー
ド搬送台も両ガイドに沿って移動する。高周波電圧の位
相差をΦ＝−90゜にすると、振動板の歪み方向が反転し
て案内ガイドに接触する振動板の質点の楕円運動の回転
方向も反対方向となり、これによりカード搬送台が振動
板と共に上記とは反対方向に移動する。案内ガイドを振
動板に押し付ける付勢手段はカード搬送台に設けられ、
振動板との相対位置が変化しないため、振動板が移動し
てもその加圧力は変わらない。

第２の発明において、振動板が高周波電圧の印加により
２相駆動されて、ラジアル１次振動と非軸対称面内振動
の多重モード振動を起こすと、これと接触するカード搬
送レールが移動する。カード搬送レールを振動板に押し
付ける付勢手段は、振動板と共にベースに配設され、振
動板との相対位置が変化しないため、カード搬送レール
が移動してもその加圧力は変わらない。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るカード搬送装置の第１実施例を示
す平面図、第２図は側面図である。なお、第１図におい
てはカード保持手段を省略している。これらの図におい
て、30、31は振動板１を挟んでカード搬送方向と平行に
対向配置された一対の案内ガイド、33A、33Bはベース32
上に立設された前記案内ガイド30、31の両端部を保持す
る前後一対の保持部材で、これらの保持部材33A、33B
は、対向面に各案内ガイド30、31の端部を保持する保持
溝34を有している。保持溝34の溝幅２は、案内ガイド3
0、31の幅d₀より大きく、したがって各案内ガイド30、3
1はｄ−d₀だけ互いに接近離間する方向に移動自在とさ
れている。

前記振動板１が搭載さえたカード搬送台２には前記各案
内ガイド30、31をそれぞれ振動板１を押し付ける一対の
付勢手段35と、磁気カード６を保持するカード保持手段
36が配設されている。

付勢手段35は、平面視Ｌ字状で屈曲部がカード搬送台２
に立設された軸37によって回動自在に軸支されたレバー
38と、レバー38の一端に回転自在に設けられた前記振動
板１の中心を通りカード搬送方向と直交する軸線上で案
内ガイド30（31）の外側に位置するローラ39と、ローラ
39を案内ガイド30（31）に圧接する方向の回動習性をレ
バー38に付与する引張りコイルばね40とで構成されてい
る。

前記カード保持手段36は、カード搬送台２の上面に設け
られたブラケット43と、ブラケット43に軸44を介して上
下方向に回動自在に配設された板ばね45と、板ばね45の
基部とカード搬送台２との間に弾装され板ばね45にカー
ド押圧方向の回動習性を付与する圧縮コイルばね46とで
構成されている。

なお、案内ガイド30、31の内側面には振動板１を案内保
持する保持溝が形成されていることが望ましい。

前記振動板１はリニア型超音波モータのステータを構成
するもので、全周均一に板厚方向に分極された圧電素子
によって第３図に示すように中央孔54を有するリング状
に形成され、その表面には周方向に２分割された電極5
1、52が配設され、下面が接地されている。電極51、52
は180゜の開き角を有する扇形で、両電極51、52の直線
部分が矢印Ａで示すカード搬送方向と直交している。そ
して、振動板１は振動の減衰を防止するため適宜な軟質
部材（図示せず）によって保持されてカード搬送台２に
配設されている。

なお、P₁、P₂は振動板１と案内ガイド30、31とが線接触
する質点である。また、振動板１の電極50、51は、高周
波電極61、62にそれぞれ接続されており、相互に時間的
位相差Φ＝90゜もしくは−90゜異なる高周波電圧sinω
ｔ、cosωｔが印加されるように構成されている。

次に、このような構成からなるカード搬送装置の動作に
ついて説明する。

高周波電源61、62によって位相差Φ＝90゜の高周波電圧
sinωｔ、cosωｔを振動板１の各電極51、52に印加する
と、振動板１が伸縮し、その内径／外径がある値（0.2
7）の時ラジアル方向の１次振動（Ｒ、１）と、非軸対
称面内振動の多重モード振動が同時に起こる。ラジアル
方向の１次振動は第３図（ａ）に示すように矢印D₁、D₂
で、矢印D₁方向に伸張すると、質点P₁、P₂が案内ガイド
30、31の内面に接触し、矢印D₂方向に伸縮すると、質点
P₁、P₂が案内ガイド30、31の内面から離間する。非軸対
称面内振動（１、１）は第３図（ｂ）に矢印E₁、E₂で示
すようにカード搬送方向Ａと同方向およびその反対方向
に伸縮する定在波で、振動方向E₂がD₁に、E₁がD₂に同調
している。これら両振動はいずれも定在波ではあるが相
互に干渉を起こして合成されると、振動板１の外周面の
各質点において振幅の異なる多重モード振動となり、こ
の振動による振動板１と案内ガイド30、31との接触によ
る摩擦力がカード搬送台２の搬送力に交換される。

すなわち、振動板１の外周面に各質点のうち前記案内ガ
イド30、31と接触する質点P₁、P₂に着目すると、これら
の質点P₁、P₂は、振動板１自体の多重モード振動に伴い
第４図に示すように質点P₁、P₂の振動方向E₂と同方向に
回転する楕円運動F₁を起こす。この楕円運動F₁を行う２
つの質点P₁、P₂は前述した通り振動板１が矢印D₁方向に
伸びた際、前記案内ガイド30、31に当接し、矢印D₂方向
に縮んだ際、案内ガイド30、31から離間するため、当接
時におけるこれら相互間の摩擦力によって振動板１自体
が質点P₁、P₂の楕円運動F₁の回転方向（第４図Ａ方向）
に微少量移動し、時間的経過に伴いD₂方向に縮むと、質
点P₁、P₂が案内ガイド30、31から離れるため、振動板１
を移動させることができず、このような動作を繰り返す
ことにより振動板１、換言すればこれと一体のカード搬
送台２をカード搬送方向に一定速度で連続的に移動させ
ることができる。

なお、各電極51、52にそれぞれ印加する高周波電圧の相
対位相を反転（Φ＝−90゜）させると、振動板１のラジ
アル１次振動と非軸対称面内振動の周期が反対方向とな
るため、質点P₁、P₂の楕円運動の回転方向が第４図F₂方
向となり、振動板１が矢印D₁方向に伸びた際、質点P₁、
P₂が案内ガイド30、31と接触するため、この時の摩擦力
によって振動板１自体が上記とは反対方向に移動し、カ
ード搬送台２を初期位置へと復帰させる。

かくしてこのような構成からなるカード搬送装置にあっ
ては、案内ガイド30、31を振動板１に圧接する付勢手段
35を、カード搬送台２の案内ガイド30、31を挟んで振動
板１と対向する位置に設けているので、カード搬送台２
が振動板１と共に移動した際、付勢手段35もこれと一体
に移動して振動板１との相対位置関係が変化せず、した
がって振動板１が何処の位置に移動しても案内ガイド3
0、31を常に何時寧の加圧力を以て振動板１に圧接する
ことができ、また案内ガイド30、31は両端部が互いに接
近離間する方向に移動自在で、振動板１と接触する部位
を押圧されているので、撓みの発生がなく、振動板１を
一定速度で安定に移動させることができるものである。

第５図および第６図は本発明の第２実施例を示す平面図
および側面図である。この実施例は振動板１をベース32
上に軟質部材（図示せず）を介して固定配置し、振動板
１の振動によってカード搬送レール70、71をカード搬送
方向に往復移動させるように構成したものである。

前記カード搬送レール70、71は、振動板１を挟んで平行
に対向し、ベース32上に突設された複数個のレール保持
部材73によってカード搬送方向に移動自在にかつ互いに
接近離間する方向に若干の移動を許容されて保持されて
いる。また、カード搬送レール70、71は、上面に磁気カ
ード６を保持する保持手段36を有し、両端に連結部材74
がカード搬送方向と直交する方向の長孔（図示せず）と
止めねじ75によって取り付けられることにより互いに接
近離間する方向に若干の移動を許容されて連結されてい
る。そして、前記各カード搬送レール70、71は、ベース
32に配設された付勢手段35によって振動板１に圧接され
ている。

なお、付勢手段35とカード保持手段36については上記第
１実施例と同一構造であるため同一符号を以て示し、そ
の説明を省略する。

この場合、振動板１を上記したと同様に位相差Φ＝90゜
の高周波電圧sinωｔ、cosωｔの印加によってラジアル
方向の１次振動（Ｒ、１）と、非軸対称面内振動の多重
モード振動を同時に起こさせると、振動板１との間の摩
擦力によりカード搬送レール70、71がカード搬送方向に
沿って移動する。

このような構成においてもカード搬送レール70、71を振
動板１に圧接する付勢手段35をベース32のカード搬送レ
ール70、71を挟んで振動板１と対向する位置に設けてい
るので、カード搬送レール70、71が移動しても、振動板
１と付勢手段35との相対位置関係は何等変化せず、した
がって上記実施例と同様な効果が得られるものである。
また、上記第１実施例においては振動板１が移動するた
め、その配線も伸縮移動する必要があったが、本実施例
においては振動板１をベース32に固定配置しているの
で、その必要がなく、配線の長さを短くすることがで
き、しかもカード搬送レール70、71の強度を下げること
ができ、軽量化および高高率な駆動力を得ることができ
るなどの利点を有する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るカード搬送装置は振動
板と対応する位置に付勢手段を設け、案内ガイドもしく
はカード搬送レールを振動板に圧接するように構成した
ので、該ガイドもしくはレールに撓みを生じず、また常
に一定の加圧力にて圧接することできるため、一定速度
で安定かつ確実にカードを搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るカード搬送装置の第１実施例を示
す平面図、第２図は側面図、第３図（ａ）、（ｂ）は圧
電素子の構成図、第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の動作
原理を説明するための図、第５図は本発明の第２実施例
を示す平面図、第６図は側面図、第７図はカード搬送装
置の従来例を示す斜視図、第８図は同装置の主要構成部
材の分解斜視図である。 １……振動板、２……カード搬送台、3A、3B……ガイド
レール、６……磁気カード、18……可動レール、30、31
……案内ガイド、32……ベース、33A、33B……保持部
材、35……付勢手段、36……カード保持手段、70、71…
…カード搬送レール、73……レール保持部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カードを保持するカード保持手段を有する
   カード搬送台と、このカード搬送台に配設されたリング
   状の振動板と、カード搬送方向と平行に並設され前記振
   動板を挟持する一対の案内ガイドとを備え、前記各案内
   ガイドはその長手方向と直交する方向に若干の移動を許
   容されて両端部を保持部材により保持されると共に、前
   記カード搬送台に該案内ガイドを挟んで振動板と対向す
   る位置に設けられた付勢手段によってそれぞれ前記振動
   板に圧接され、前記振動板に２相の高周波電圧を供給し
   てラジアル振動と非軸対称面内振動との合成による多重
   モード振動を発生させ、前記カード搬送台を振動板と共
   に前記案内ガイドに沿って移動させるようにしたことを
   特徴とするカード搬送装置。
2. 【請求項２】ベース上に配設されたリング状の振動板
   と、カードを保持するカード保持手段を有して前記振動
   板の両側にカード搬送方向と平行に配設された一対のカ
   ード搬送レールと、前記ベース上に設けられ前記一対の
   カード搬送レールをカード搬送方向に移動自在に案内保
   持するレール保持部材および前記カード搬送レールを挟
   んで振動板と対向する位置に設けられ前記各カード搬送
   レールを前記振動板に押し付ける付勢手段とを備え、前
   記振動板に２相の高周波電圧を供給してラジアル振動と
   非軸対称面内振動との合成による多重モード振動を発生
   させることにより、前記カード搬送レールを前記レール
   保持部材に沿って移動させるようにしたことを特徴とす
   るカード搬送装置。