WO2019026585A1 - 搬送機構およびこれを備える媒体処理装置、並びに搬送方法 - Google Patents

搬送機構およびこれを備える媒体処理装置、並びに搬送方法 Download PDF

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WO2019026585A1
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torque
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百瀬 宗政
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日本電産サンキョー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a transport mechanism and a technique for preventing damage to a transported item.
  • Patent Document 1 discloses a card processing apparatus for conveying a card by a roller.
  • the card is conveyed by holding the card between rollers and sending it out.
  • the conveyance operation is stopped when conveyance abnormality such as clogging of the conveyed product occurs due to protection of the conveyed product and the mechanism itself.
  • a motor with an output of the order of magnitude is used.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a transport mechanism capable of achieving both high transport performance and protection of a transport object and a mechanism itself, a medium processing apparatus using the same, and a transport method. It is in.
  • the conveyance mechanism of the present invention is a conveyance way which is a passage by which a conveyance thing is conveyed, a conveyance member which moves the conveyance thing along the conveyance way, and a motor which drives the conveyance member.
  • a control unit that controls the output torque of the motor, a transfer state specifying unit that specifies a transfer state that is the position and / or the transfer direction of the transfer object in the transfer path, and the output torque allowed for the motor
  • a storage unit in which upper limit torque information or upper limit torque information which is a parameter value required for calculation of the upper limit value is registered for each type of the transport state; and the control unit is identified by the transport state identification unit
  • the upper limit torque information corresponding to the transfer state is acquired from the storage unit based on the transfer state, and the upper limit value of the output torque allowed for the motor is dynamically switched.
  • the control unit conveys the conveyance object It is possible to switch the upper limit torque of the motor according to the change of the state. As a result, even when using a high-output motor that continues to drive even if a transport error occurs, the upper transport torque and the transport mechanism or the transported object can be transported without limiting the upper limit of the output torque to the minimum value of the entire mechanism. It is possible to achieve coexistence with protection.
  • control unit can estimate the output torque of the motor from the number of rotations and a voltage value of the motor based on the torque characteristic of the motor, and the control unit can estimate the output torque of the motor. It is preferable to adjust the voltage applied to the motor so as not to exceed the upper limit value.
  • the control unit can estimate the output torque of the motor from the number of rotations and the voltage value, and further, can control the voltage applied to the motor, the control unit monitors the output torque of the motor, It is possible to control so that the output torque does not exceed the upper limit value.
  • the motor is a DC motor
  • the control unit controls a voltage applied to the motor by a pulse width modulation method, and the control unit does not exceed an upper limit value of output torque allowed for the motor.
  • the duty ratio of the voltage applied to the motor is adjusted.
  • the transport state specifying means preferably includes a detector for detecting that the transported object has reached a predetermined position on the transport path, and a plurality of the detectors are preferably arranged on the transport path. .
  • the conveyance member has a conveyance roller which is a pair of rotating bodies sandwiching and delivering the conveyance object, the conveyance roller includes a driving roller which is rotated by a driving force of the motor, and rotation of the driving roller. Or it is preferable to be comprised by the driven roller which follows and follows sliding of the said conveyed product.
  • the conveyance member has a plurality of sets of the conveyance rollers, and the motor drives the plurality of drive rollers by one unit.
  • the transport mechanism of the present invention can dynamically switch the upper limit torque of the motor, it is possible to control a plurality of transport members by one unit. This makes it possible to realize precise torque control according to the transport state while suppressing the number of motors mounted.
  • the apparatus further comprises a power transmission member for transmitting the driving force of the motor to the drive roller, wherein the power transmission member includes a toothed belt.
  • the conveyance mechanism of the present invention can switch the upper limit torque of the motor according to the conveyance state of the conveyance object, so that the operation of the conveyance member, that is, the operation of the power transmission member is stopped before tooth skipping occurs. It can be done. This addresses the structural constraints of the toothed belt that the tension needs to be kept constant.
  • a medium processing apparatus includes the transport mechanism according to the present invention, and the transported object is a card-shaped information recording medium, and reading processing of information recorded in the information recording medium And an information processing unit capable of executing at least one of the process of writing information on the information recording medium.
  • the transport member moves the transported object at a constant speed.
  • a transport path which is a path through which a transport object is transported, a transport member for moving the transport object along the transport path, and the transport member are driven.
  • the conveyance state specifying means for specifying the conveyance state which is the position and / or the conveyance direction of the conveyance object in the conveyance path
  • a transport method using a transport mechanism including: a storage unit in which upper limit torque information, which is a parameter value, is registered for each type of transport state, wherein the transport state identification unit identifies the transport state of the transport object
  • the conveyance mechanism includes the storage unit in which the upper limit torque information is registered for each kind of conveyance state of the conveyance object, and the conveyance state specifying unit capable of specifying the conveyance state of the input conveyance object. It is possible to dynamically switch the upper limit torque of the motor according to the change of the transport state of the above. As a result, even when using a high-output motor that continues to drive even if a transport error occurs, the upper transport torque and the transport mechanism or the transported object can be transported without limiting the upper limit of the output torque to the minimum value of the entire mechanism. It is possible to achieve coexistence with protection.
  • the method further comprises a torque adjustment step of adjusting a voltage applied to the motor.
  • the output torque of the motor can be estimated from the number of rotations and the voltage value, and furthermore, the output torque can not exceed the upper limit while monitoring the output torque of the motor by being able to control the voltage applied to the motor It becomes possible to limit.
  • the motor is a DC motor in which the applied voltage is controlled by a pulse width modulation method, and in the torque adjustment step, the duty ratio of the voltage applied to the motor is adjusted so as not to exceed the upper limit of the output torque. It is preferable to do.
  • the transport member includes a plurality of transport rollers which are a pair of rotating members for sandwiching and delivering the transported object, and each of the transport rollers is a drive roller which is rotated by a driving force of the motor;
  • the driven roller includes a driven roller that rotates following the rotation of the roller or the sliding of the conveyed product, and the motor drives a plurality of the driving rollers with one unit.
  • the conveyance method of the present invention since the output torque of the motor is limited according to the conveyance state of the conveyance object, slippage of the conveyance roller can be prevented even when conveyance abnormality occurs. Further, in the transfer method of the present invention, since the upper limit torque of the motor can be dynamically switched, it is possible to control a plurality of transfer members by one unit. This makes it possible to realize precise control of the upper limit torque according to the transport state while suppressing the number of motors mounted.
  • the transport mechanism further includes a power transmission member for transmitting the driving force of the motor to the drive roller, and the power transmission member includes a toothed belt.
  • the upper limit torque of the motor can be switched according to the conveyance state of the conveyance object. Therefore, it is possible to stop the operation of the conveying member, that is, the operation of the power transmission member before the occurrence of the tooth jump. This addresses the structural constraints of the toothed belt that the tension needs to be kept constant.
  • the conveyed product is a card-shaped information recording medium, and an information processing step of executing at least one of a reading process of information recorded on the information recording medium and a writing process of information on the information recording medium. It is preferable to further include
  • the medium processing device using the same, and the transport method it is possible to achieve both high transport performance and protection of the transport object and the mechanism itself.
  • the card reader is a medium processing device that reads data recorded on a card, which is an information recording medium, and records data on the card.
  • a card which is an information recording medium
  • an ATM Automatic Teller Machine
  • cash dispenser a cash dispenser
  • kiosk terminal It is incorporated into a higher-level device that processes card record information, such as a distribution POS (Point of sale system) terminal, an entry / exit management terminal, and various ID card terminals.
  • POS Point of sale system
  • the card used in the present embodiment is made of vinyl chloride and is a rectangular card having a thickness of 0.7 to 0.8 mm.
  • An IC chip in which electronic data is recorded is built in the card, and terminals of the IC chip are exposed on one side of the card.
  • a magnetic stripe on which magnetic data is recorded is attached to the other side of the card.
  • the card may have only one of the IC chip and the magnetic stripe.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of the card reader 910. As shown in FIG.
  • the function of the card reader 910 of the present embodiment is mainly configured by the transport mechanism 100 that transports the card C, which is a transported object, and the information processing unit 200 that processes the recording information of the card C.
  • a host device 900 is connected to an external I / F (Interface) 190 of the card reader 910, and the card reader 910 transmits and receives commands and data to and from the host device 900.
  • I / F Interface
  • the card reader 910 transmits and receives commands and data to and from the host device 900.
  • a USB (Universal Serial Bus) cable for connection between the card reader 910 and the host device 900, for example, a USB (Universal Serial Bus) cable, a connection cable compatible with so-called RS-232C, or the like can be used.
  • the transport mechanism 100 uses a DC motor 110 (hereinafter simply referred to as “motor 110”) as a drive source, and the operation of the motor 110 is managed by a control device 130 which is a control unit of the card reader 910.
  • An encoder 111 is mounted on the motor 110, and the pulse signal (encoder pulse) is fed back to the drive circuit 115 of the motor 110 and the control device 130. Further, power is supplied from the power supply circuit 170 to the drive circuit 115 and the control device 130, and the control device 130 constantly monitors the voltage value applied to the motor 110 by the power supply circuit 170 and the drive circuit 115.
  • the controller 130 in this example is constituted by a general microcontroller, FPGA, CPLD, or logic circuit.
  • the control device 130 controls a number of rotations of the motor 110 through a drive circuit 115, a CPU 131 which is a central processing unit, a memory 132 which is a storage device such as a ROM, a RAM, and a flash memory, and a PWM (Pulse Width Modulation) controller. And 133.
  • the PWM controller 133 may be included in a CPU, an FPGA, or a CPLD.
  • the memory 132 is a storage unit of the present invention.
  • the memory 132 is loaded with a control program 132a, which is a program for controlling the overall operation of the card reader 910 such as monitoring and driving of the transport mechanism 100 and signal processing of the card C. Further, the memory 132 has a motor characteristic coefficient 132c which is a value indicating a torque characteristic on the specification of the DC motor 110, and an upper limit torque table 132b in which upper limit torque information L described later is registered.
  • a control program 132a which is a program for controlling the overall operation of the card reader 910 such as monitoring and driving of the transport mechanism 100 and signal processing of the card C.
  • the memory 132 has a motor characteristic coefficient 132c which is a value indicating a torque characteristic on the specification of the DC motor 110, and an upper limit torque table 132b in which upper limit torque information L described later is registered.
  • the transport path 140 which is a path through which the card C is transported, three sets of transport rollers 120, four photosensors 150, a lever switch 160, and an information processing unit 200 are provided.
  • the transport roller 120 is a transport member for advancing and retracting the card C along the transport path 140.
  • Each set of transport rollers 120 is a pair of rotating bodies sandwiching and feeding out the card C, and follows the rotation of the drive roller 120a and the sliding of the drive roller 120a or the sliding of the card C by the driving force of the motor 110.
  • a driven roller 120b that rotates.
  • the photo sensor 150 and the lever switch 160 together with the control program 132a, constitute a transport state identification unit D that identifies the transport state S which is the position of the card C in the transport path 140 and the transport direction.
  • the photosensor 150 and the lever switch 160 are detectors that detect that the card C has reached a predetermined position on the transport path 140.
  • the information processing unit 200 executes, together with the control program 132a, at least one of a reading process of information recorded on the card C and a writing process of information on the card C.
  • the information processing unit 200 of the present embodiment includes a magnetic head 210 and an IC contact block 220.
  • the magnetic head 210 reads and writes magnetic data by contacting and sliding on the magnetic stripe of the card C.
  • the IC contact block 220 contacts the IC chip terminal of the card C to read and write electronic data.
  • FIG. 2 and 3 are schematic views showing the internal mechanism of the card reader 910.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the card reader 910.
  • FIG. 3 is a sectional plan view of the card reader 910.
  • “upper” and “lower” mean the vertical direction in the Z axis of the coordinate axis display depicted in FIGS. 1 and 2.
  • “front” means X1 side of the same coordinate axis display and “back” means X2 side respectively
  • width means the dimension in the Y axis direction of the same coordinate axis display. I mean.
  • the transport path 140 of the card reader 910 extends in the front-rear direction of the card reader 910.
  • an insertion port 141 communicated with the transport path 140 is provided on the front surface of the card reader 910.
  • the passage width of the transport path 140 is determined by the guide portions 142 which are a pair of side plates provided on both sides of the transport path 140.
  • the passage width of the transport path 140 is substantially the same as the width of the card C, whereby the inclination of the card C in the width direction is prevented.
  • the conveyance roller 120 includes a first roller 121, a second roller 122, and a third roller 123, which are disposed in order from the front to the back of the conveyance path 140.
  • the first roller 121 is composed of a driving roller 121 a and a driven roller 121 b, which are disposed immediately after the insertion port 141.
  • the second roller 122 is composed of a driving roller 122 a and a driven roller 122 b, which are disposed substantially at the center of the conveyance path 140 in the front-rear direction.
  • the third roller 123 is composed of a driving roller 123a and a driven roller 123b, and these are disposed slightly behind the center of the range from the second roller 122 to the rear end of the conveyance path 140.
  • the "drive roller 120a” is a generic name of the drive rollers 121a, 122a and 123a
  • the "follower roller 120b” is a generic term of the follow roller follow roller 121b, the follow roller 122b and the follow roller 123b.
  • the power transmission member for transmitting the driving force of the motor 110 to the drive roller 120 a includes toothed belts 131 and 132.
  • the output of the motor 110 is first transmitted via the toothed belt 131 to the large diameter gear portion 126b which is a gear portion provided on the shaft 126 supporting the drive roller 122a.
  • the shaft body 126 is also provided with a small diameter gear portion 126a which is a gear portion smaller in diameter than the large diameter gear portion 126b, and the small diameter gear portion 126a rotates in conjunction with the rotation of the large diameter gear portion 126b.
  • Gear portions 125a and 127a are provided on the shaft 125 supporting the driving roller 121a and the shaft 127 supporting the driving roller 123a.
  • the small diameter gear portion 126a of the shaft body 126 of the drive roller 122a and the gear portions 125a and 127a of the drive roller 121a and the shaft bodies 125 and 127 of the drive roller 123a are connected by a toothed belt 132.
  • Tensioners 134 and 135 of the toothed belt 132 are disposed in front of and behind the driving roller 122a, whereby a constant tension is applied to the toothed belt 132.
  • Gears 128a and 129a are provided on the shaft 128 supporting the driven roller 121b and the shaft 129 supporting the driven roller 122b, respectively, and the gear units 128a and 129a are connected by a toothed belt 133. ing.
  • the shaft 128 of the driven roller 121b is continuous with the hand-operated handle 128c provided outside the housing of the card reader 910.
  • the power transmission mechanism of the hand-operated handle 128c and the driven rollers 121b and 122b is manually operated from the card reader 910. It is used when discharging the card C.
  • the drive rollers 121a, 122a, and 123a of the transport mechanism 100 are all driven by the single motor 110.
  • a photo sensor 150 which is a detector for detecting that the card C has reached a predetermined position in the transport path 140 and a lever switch 160 are provided.
  • the lever switch 160 is disposed at the insertion port 141.
  • the photosensor 150 includes four photosensors 151 to 154. The photosensor 151 is near the first roller 121, the photosensors 152 and 153 are near the second roller 122, and the photosensor 154 is near the third roller 123. It is arranged.
  • the lever switch 160 includes a lever portion 161 and a switch portion 162, and the ON / OFF state of the switch portion 162 is mechanically switched by the operation of the lever portion 161.
  • a part of the lever portion 161 projects into the conveyance path 140, and when the card C is inserted into the insertion port 141, the lever portion 161 is pushed out of the conveyance path 140 by the card C.
  • the state of the switch unit 162 is switched to ON, and the presence of the card C is detected.
  • the photosensor 150 is an optical sensor composed of a combination of a light emitting diode (not shown) which is a light emitting element and a photosensor 151 to 154 which is a light receiving element, and the card C intercepts the light emitted from the light emitting diode. Detect the arrival.
  • the detector which can be used as conveyance state identification means D is not restricted to these, For example, it is possible also using a magnetic sensor and an ultrasonic sensor. However, it is necessary to pay attention to the restriction that the magnetic sensor is susceptible to the magnetic environment in the device and the ultrasonic sensor is susceptible to the influence of temperature and humidity.
  • a magnetic head 210 as an information processing unit 200 and an IC contact block 220 are also provided.
  • the magnetic head 210 is disposed on the lower surface side of the transport path 140 and contacts the magnetic stripe of the card C from below.
  • the IC contact block 220 is disposed on the upper surface side of the transport path, and contacts the IC chip terminal of the card C from above.
  • a pre-head 211 which is a magnetic head for determining whether the card C is an appropriate card or an incorrect card from the magnetic information of the card C is disposed. Since the presence of the card C can be specified also by the information processing unit 200 and the pre-head 211, it is possible to use them as a part of the conveyance state specifying means D.
  • the card C whose presence is confirmed by the lever switch 160 is inspected for magnetic data by the prehead 211, and a shutter (not shown) provided in the insertion slot 141 is opened only when it is determined that the card is a proper card.
  • the motor 110 that is, the conveyance mechanism 100 starts, and the card C is pulled into the conveyance path 140 by the conveyance roller 120, and the information processing unit 200 reads the information recorded on the card C or writes the information to the card C. I do.
  • the transport state S of the card C is monitored by the transport state identification means D.
  • the conveyance roller 120 conveys the card C at a constant speed that can be processed by the information processing unit 200. After the reading or writing of the information is completed, the card C is ejected from the insertion port 141 by the conveyance roller 120.
  • the card reader 910 includes various mechanical parts and electrical parts (not shown) in addition to the above-mentioned physical configuration.
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of specifying the transport state S of the card C among the protection functions of the transport mechanism 100.
  • the transport state S of the card C is specified by monitoring the output values of the lever switch 160 and the photosensors 151 to 154 by the control program 132a.
  • the “conveying state S” in the present embodiment means the position of the card C in the conveying path 140 and the conveying direction.
  • the “forward direction” is a direction in which the card C is drawn into the transport path 140 from the insertion port 141.
  • the “reverse direction” is a direction in which the card C in the transport path 140 is discharged from the insertion port 141.
  • FIG. 4 shows an example of the “forward direction”.
  • the determination of “forward direction” and “reverse direction” can be specified in the direction in which the control program 132 a rotates the motor 110. Further, it can be specified in advance according to the type of transport process to be performed (for example, the card C pull-in process, the card C discharge process, etc.).
  • the “position” of the card C is distinguished based on the relative positions of the card C and the transport rollers 120. More specifically, the type of the “position” of the card C in the present embodiment corresponds to the position of the first roller 121 and the position of the second roller 122 according to the range in which each conveyance roller 120 is the conveyance subject of the card C. , And the position of the third roller 123 are distinguished.
  • the lever switch 160 When the card C is inserted into the insertion slot 141, the lever switch 160 is switched to the ON state by the card C, whereby the presence of the card C is detected. Then, when it is confirmed that the card C is proper by the pre-head 211 disposed in the insertion port 141, a shutter (not shown) is opened, and drawing of the card C into the conveyance path 140 is started. At this time, the card C is at the position of the first roller 121 (FIG. 4A).
  • the photosensor 151 disposed near the first roller 121 detects the arrival of the card C. Also at this time, the card C is at the position of the first roller 121 (FIG. 4 (b)).
  • the photo sensor 154 detects the arrival of the card C, and when the card C is separated from the photo sensor 153, it is determined that the main carrier of the card C is switched from the second roller 122 to the third roller 123 (see FIG. 4 (f)).
  • the position of the card C is distinguished by the relative position with respect to the transport rollers 120.
  • the type of the position of the card C is a point where the upper limit value of the output torque allowed for the motor 110 changes. It does not necessarily have to be linked with the position of the conveyance roller 120.
  • the transport roller 120 of the present embodiment is a mechanism for feeding out the card C by the frictional force, when a slip occurs, the surface of the card C may be scratched.
  • the power transmission members of the motor 110 include the toothed belts 131 and 132.
  • the tension of the toothed belts 131 and 132 may be disturbed, and the toothed belts 131 and 132 and the meshing members may jump.
  • a damage operation an operation that may occur due to an abnormal conveyance of the card C and may damage the card C or the conveyance mechanism 100, such as slip or tooth skipping, is referred to as a “damage operation”.
  • the damage operation is not limited to slips or tooth jumps, but other damage operations may occur due to the structural features of the transport mechanism.
  • upper limit torque information L which is the upper limit torque of the motor 110 is registered for each type of the transport state S of the card C in the upper limit torque table 132 b included in the control device 130 of the present embodiment.
  • the control device 130 can dynamically switch the upper limit torque according to the transport state S of the card C.
  • the following is the actual registration content of the upper limit torque table 132b in the present embodiment.
  • the upper limit torque information L in the present embodiment directly represents the upper limit torque
  • the upper limit torque information L may be a parameter value for calculating the upper limit torque.
  • tooth skipping occurs at the position of the first roller 121
  • slip occurs at the position of the second roller 122
  • slips at the position of the third roller 123. Occurs.
  • slip occurs at the position of the first roller 121, slip at the position of the second roller 122, and tooth skipping occurs at the position of the third roller 123. This depends on the structural features of the transport mechanism 100, and it is considered that the damage operation of the other transport mechanism and its upper limit torque will be different.
  • the power transmission member of the motor is constituted only by gears and does not include a toothed belt or pulley
  • the number and arrangement of the conveyance rollers are different, and a conveyance member other than the conveyance roller is used.
  • the upper limit torque is different from the values in Table 1. Therefore, the upper limit torque information L needs to be obtained by setting an actual measurement value for each model of the transport mechanism.
  • the upper limit torque may not change in the forward direction and the reverse direction.
  • the upper limit torque may be set based solely on the position of the conveyed object.
  • the control device 130 of the card reader 910 has the upper limit torque table 132 a in the present embodiment, the upper limit torque table 132 a may be disposed in the higher-level device 900. Furthermore, the entire control device 130 may be disposed in the higher-level device 900.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of suppressing the output torque of the motor 110 to a set upper limit value or less.
  • FIG. 5 shows the operation of the transport mechanism 100 when a card jam occurs.
  • FIG. 5 (a) is a graph showing the change over time of the motor 110 rotation speed.
  • FIG. 5 (b) is a graph showing a temporal change in output torque of the motor 110.
  • FIG. 5C is a graph showing the change with time of the duty ratio of the voltage applied to the motor 110.
  • control device 130 of the present embodiment can acquire the number of rotations of the motor 110 from the encoder 111 of the motor 110, and can acquire the voltage value of the motor 110 from the drive circuit 115.
  • control program 132a of the control device 130 can calculate the output torque of the motor 110 at that time from the number of rotations of the motor 110, the voltage value, and the motor characteristic coefficient 132c.
  • the motor 110 of this embodiment is a DC motor
  • the control program 132a controls the voltage applied to the motor 110 by a pulse width modulation method. Therefore, the control program 132a can control the output torque of the motor 110 by adjusting the duty ratio of the voltage applied to the motor 110. Further, the control program 132a can dynamically switch the upper limit torque of the motor 110 by acquiring the upper limit torque corresponding to the transport state S of the card C from the upper limit torque table 132b.
  • the resistance reduces the number of rotations of the motor 110.
  • the control program 132a and the drive circuit 115 operate to increase the rotational speed of the motor 110 in order to keep the rotational speed of the motor 110 constant by PID control (others such as PI control). That is, the voltage applied to the motor 110 is increased.
  • PID control others such as PI control
  • the output torque of the motor 110 sharply increases in conjunction with the increase of the applied voltage.
  • the control program 132a suppresses the voltage applied to the motor 110 (in this case, the duty ratio) in order to keep the output torque below the upper limit value.
  • the method of controlling the output torque of the motor 110 is not limited to the method of operating the duty ratio.
  • the voltage applied to the motor 110 may be controlled, or the motor 110 may be controlled by a stationary Leonard method.
  • the upper limit value can be set for each of the transport states S of the card C by using variable parameters that determine the output torque of the above.
  • the transport mechanism 100 of the present embodiment even when the transport abnormality of the card C occurs, the operation of the transport roller 120, that is, the operation of the power transmission member can be stopped before the damage operation is reached.
  • the transport mechanism 100 achieves both the reliable transmission of the transport force to the card C by the transport roller 120 and the protection of the transport mechanism 100 and the card C without limiting the upper limit torque to the minimum value in the entire mechanism. ing. It also addresses the structural limitations of the toothed belts 131 and 132 that require constant tension.
  • the transport mechanism 100 of the present embodiment is configured to switch the upper limit torque of the motor 110 according to the transport state S, and thus has the advantage that there is no such disadvantage.
  • each drive roller 120a is provided with a dedicated motor
  • the size of the mechanism increases with the increase in the number of motors, and the power consumption increases.
  • the conveyance mechanism 100 of the present embodiment can control the plurality of conveyance rollers 120 with one unit. As a result, precise control of the upper limit torque according to the transport state S is realized while suppressing the number of motors mounted.
  • the transport mechanism 100 of this embodiment operates the voltage applied to the motor 110 to adjust the output torque, so that control by a program becomes possible, and the above disadvantages do not occur.
  • the protection function of the present invention can be efficiently implemented using the existing transport mechanism. It becomes possible.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing of the protective function provided in the transport mechanism 100.
  • the protection process of the transport mechanism 100 is performed after each start of the transport mechanism 100 (start of the motor 110), each time an encoder pulse is input, or every cycle of a fixed time (S10).
  • control program 132a checks the output values of the lever switch 160 and the photosensors 151 to 154, and acquires the current transport state S of the card C (S20: transport state identification step).
  • S20 transport state identification step
  • FIG. 6 the series of processes in FIG. 6 (hereinafter also referred to as “routine”) are process contents in the forward direction, and in the reverse direction, the process contents in which an information processing step described later is omitted.
  • the control program 132a is recorded on the card C.
  • the read information is written or the information is written to the card C (S32: information processing step).
  • the control program 132a acquires the upper limit torque according to the transport state S of the card C from the upper limit torque table 132b (S41: Upper limit torque information acquisition step) The upper limit torque in the current routine is held (S42: upper limit torque setting step).
  • control program 132a acquires the number of rotations of the motor 110 from the encoder 111 of the motor 110, and acquires the voltage value of the motor 110 from the drive circuit 115 (S51).
  • the control program 132a further calculates the duty ratio to be the upper limit in the current routine based on the characteristic coefficient 132c of the motor 110 (S52: upper limit voltage calculating step).
  • the control program 132a inspects the duty ratio set by the PID control of the motor 110 (S60).
  • the duty ratio based on the PID control exceeds the upper limit duty ratio (S71: Y)
  • the upper limit duty ratio is set to the duty ratio of the voltage applied to the motor 110 in the present routine (S72: torque adjustment step) )
  • the motor 110 is driven (S80).
  • the goods of the present invention are not limited to cards.
  • the application of the transport mechanism of the present invention can be applied not only to a card reader but also to a paper feeding mechanism such as a facsimile or a printer.
  • Transport mechanism 110 DC motor (motor) 111 encoder 115 drive circuits 121 to 123 (120) transport roller (transport member) 121a to 123a (120a) drive rollers 121b to 123b (120b) driven rollers 131 to 133 toothed belt (power transmission member) 130
  • Control unit (control unit) 132 Memory (storage unit) 132a control program 132b upper limit torque table 132c motor characteristic coefficient (torque characteristic) 133
  • PWM controller 140 transport path 141 insertion port D transport state identification means 151 to 154 (150)
  • Photo sensor (detector) 160 Switch lever (detector) 170
  • Power Supply Circuit 190 External I / F 200 information processing unit 210 magnetic head 220 IC contact block C card (carried goods (information recording medium))

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Abstract

高い搬送性能と搬送物および機構自体の保護の両立が可能な搬送機構、およびこれを用いた媒体処理装置、並びに搬送方法を提供する。このため、搬送物が搬送される通路である搬送路と、搬送路に沿って搬送物を移動させる搬送部材と、搬送部材を駆動するモータと、モータの出力トルクを制御する制御部と、搬送路における搬送物の位置および/または搬送方向である搬送状態を特定する搬送状態特定手段と、モータに許容される出力トルクの上限値または該上限値の算出に要するパラメータ値である上限トルク情報が、搬送状態の種類ごとに登録された記憶部と、を備え、制御部は、搬送状態特定手段により特定された搬送状態に基づいて、該搬送状態に応じた上限トルク情報を記憶部から取得し、モータに許容される出力トルクの上限値を動的に切り替えることを特徴とする搬送機構、これを備える媒体処理装置、およびこれを用いる搬送方法により解決する。

Description

搬送機構およびこれを備える媒体処理装置、並びに搬送方法
 本発明は、搬送機構および搬送物の損傷防止技術に関する。
 下記特許文献1には、カードをローラで搬送するカード処理装置が開示されている。
特開平8-17131号公報
 上記特許文献1のカード処理装置では、ローラでカードを挟み込んで送り出すことによりカードを搬送する。このように、ローラなどの搬送部材で搬送物に力を加えて搬送する機構では、搬送物や機構自体の保護のため、搬送物の詰まりなどの搬送異常が生じたときには、その搬送動作が停止する程度の出力のモータが用いられる。
 一方、処理速度を早めるべく搬送機構に高出力のモータを採用した場合、搬送異常により動力伝達部材に含まれる歯車部の歯飛びや、搬送部材と搬送物とのスリップが生じ、搬送機構や搬送物が損傷するおそれがある。そこで、搬送異常があったときでも歯飛びやスリップが生じないように、モータに上限トルクを設定することが考えられる。しかし、搬送路の複数箇所に搬送部材が配置されている場合、搬送物の搬送路上の位置や搬送方向により歯飛びやスリップが生じるトルクが異なり、さらに、その条件は搬送機構の構造に依存するという問題がある。
 上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、高い搬送性能と搬送物および機構自体の保護の両立が可能な搬送機構、およびこれを用いた媒体処理装置、並びに搬送方法を提供することにある。
 上記課題を解決するため、本発明の搬送機構は、搬送物が搬送される通路である搬送路と、前記搬送路に沿って前記搬送物を移動させる搬送部材と、前記搬送部材を駆動するモータと、前記モータの出力トルクを制御する制御部と、前記搬送路における前記搬送物の位置および/または搬送方向である搬送状態を特定する搬送状態特定手段と、前記モータに許容される出力トルクの上限値または該上限値の算出に要するパラメータ値である上限トルク情報が、前記搬送状態の種類ごとに登録された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記搬送状態特定手段により特定された前記搬送状態に基づいて、該搬送状態に応じた前記上限トルク情報を前記記憶部から取得し、前記モータに許容される出力トルクの上限値を動的に切り替えることを特徴とする。
 上限トルク情報が搬送物の搬送状態の種類ごとに登録された記憶部と、投入された搬送物の搬送状態を特定可能な搬送状態特定手段とを備えることにより、制御部は、搬送物の搬送状態の変化に応じてモータの上限トルクを切り替えることが可能となる。これにより、搬送異常が発生しても駆動し続ける高出力のモータを使用した場合でも、出力トルクの上限値を機構全体における最小値に制限することなく、高い搬送能力と搬送機構や搬送物の保護との両立を図ることができる。
 また、前記制御部は、前記モータのトルク特性に基づいて、該モータの回転数および電圧値から該モータの出力トルクを推定可能であり、前記制御部は、前記モータに許容される出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧を調節することが好ましい。
 制御部が、回転数と電圧値からそのモータの出力トルクを推定することができ、さらに、モータに印加する電圧を制御可能であることにより、制御部は、モータの出力トルクを監視しながら、出力トルクが上限値を超過しないよう制御することが可能となる。
 また、前記モータはDCモータであり、前記制御部は前記モータに印加する電圧をパルス幅変調方式で制御し、前記制御部は、前記モータに許容される出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧のデューティ比を調節することが好ましい。
 一般的な搬送機構で用いられているDCモータには、その回転数がパルス幅変調方式で制御されているものが多いと考えられる。そのため、DCモータに印加する電圧のデューティ比を操作してモータの出力トルクを制限することにより、既存の搬送機構を利用して本発明の保護機能を効率的に実装することが可能となる。
 また、前記搬送状態特定手段は、前記搬送物が前記搬送路上の所定位置に到達したことを検知する検知器を有しており、前記検知器は前記搬送路上に複数配置されていることが好ましい。
 例えば、搬送物投入後のモータの回転数をカウントしたり、時間を計測したりして搬送物の搬送状態を推測することも不可能ではないが、搬送路における複数箇所に検知器が配置されていることにより、搬送物の実際の搬送状態をフィードバックすることができ、搬送物の搬送状態をより高い精度で特定することが可能となる。
 また、前記搬送部材は、前記搬送物を挟み込んで送り出す一対の回転体である搬送ローラを有しており、前記搬送ローラは、前記モータの駆動力により回転する駆動ローラと、該駆動ローラの回転または前記搬送物の摺動に追従して回転する従動ローラと、により構成されていることが好ましい。
 本構成の搬送ローラのように、搬送物に直接接触して力を加える搬送部材を採用する場合、搬送物の詰まりなどの搬送異常が起きたときには、搬送物が搬送部材に加えられる力で損傷するおそれがある。特に本構成の搬送ローラは摩擦力で搬送物を送り出す機構であるから、スリップが発生したときには搬送物の表面に擦傷が残るおそれがある。一方、本発明の搬送機構では、搬送物の搬送状態に応じてモータの出力トルクが制限されるため、搬送異常が生じた場合でも、搬送ローラのスリップを未然に防止することができる。これにより、搬送物に対する搬送力の確実な伝達と、搬送物の保護との両立を図ることが可能となる。
 また、前記搬送部材は複数組の前記搬送ローラを有しており、前記モータは、一基で複数の前記駆動ローラを駆動することが好ましい。
 搬送物の搬送状態に応じた上限トルクを設定すべく、例えば各搬送部材にそれぞれ専用のモータを設けた場合、モータ数の増加に伴う機構の大型化や、消費電力の増加、組み立て工数の増加、製造コストの増加などが懸念される。一方、本発明の搬送機構は、モータの上限トルクを動的に切り替えることができるため、一基で複数の搬送部材を制御することができる。これにより、搭載されるモータ数を抑えつつ、搬送状態に応じた緻密なトルク制御を実現することができる。
 また、前記モータの駆動力を前記駆動ローラに伝達する動力伝達部材をさらに備え、前記動力伝達部材は歯付ベルトを含んでいることが好ましい。
 搬送機構の動力伝達部材として歯付ベルトを採用した場合、搬送物の詰まりなどの搬送異常により各動力伝達部材の同期が損なわれると、歯付ベルトのテンションが乱れ、歯付ベルトとその噛合部材に歯飛びが生じるおそれがある。一方、本発明の搬送機構は、搬送物の搬送状態に応じてモータの上限トルクを切り替え可能であることにより、歯飛びが発生する前に、搬送部材の動作、つまり動力伝達部材の動作を停止させることができる。これにより、テンションを一定に保つ必要があるという歯付ベルトの構造的な制約に対処することができる。
 また、上記課題を解決するため、本発明の媒体処理装置は、本発明の搬送機構を備え、前記搬送物はカード形状の情報記録媒体であり、前記情報記録媒体に記録された情報の読み取り処理、または該情報記録媒体への情報の書き込み処理の少なくともいずれか一方を実行可能な情報処理部をさらに備えることを特徴とする。
 本発明の搬送機構を備えることにより、搬送異常が発生しても駆動し続ける高出力のモータを使用した場合でも、出力トルクの上限値を機構全体における最小値に制限することなく、高い搬送能力と機構自体や情報記録媒体の保護との両立を図ることができる。
 また、前記搬送部材は、前記搬送物を一定の速度で移動させることが好ましい。
 情報記録媒体に記録された情報の読み取りや、情報記録媒体への情報の書き込みを行うときには、情報記録媒体を情報処理部で処理可能な一定の速度で移動させる必要がある。
 また、上記課題を解決するため、本発明の搬送方法は、搬送物が搬送される通路である搬送路と、前記搬送路に沿って前記搬送物を移動させる搬送部材と、前記搬送部材を駆動するモータと、前記搬送路における前記搬送物の位置および/または搬送方向である搬送状態を特定する搬送状態特定手段と、前記モータに許容される出力トルクの上限値または該上限値の算出に要するパラメータ値である上限トルク情報が、前記搬送状態の種類ごとに登録された記憶部と、を備える搬送機構を用いた搬送方法であって、前記搬送状態特定手段により前記搬送物の搬送状態を特定する搬送状態特定ステップと、前記搬送状態に応じた前記上限トルク情報を前記記憶部から取得する上限トルク情報取得ステップと、前記搬送状態に応じた前記上限トルク情報に基づいて、前記モータに許容される出力トルクの上限値を切り替える上限トルク設定ステップと、を含むことを特徴とする。
 搬送機構が、上限トルク情報が搬送物の搬送状態の種類ごとに登録された記憶部と、投入された搬送物の搬送状態を特定可能な搬送状態特定手段とを備えていることにより、搬送物の搬送状態の変化に応じてモータの上限トルクを動的に切り替えることが可能となる。これにより、搬送異常が発生しても駆動し続ける高出力のモータを使用した場合でも、出力トルクの上限値を機構全体における最小値に制限することなく、高い搬送能力と搬送機構や搬送物の保護との両立を図ることができる。
 また、本発明の搬送方法は、前記モータのトルク特性に基づいて、該モータの回転数から該モータに印加可能な上限電圧を算出する上限電圧算出ステップと、前記出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧を調節するトルク調節ステップと、をさらに含むことが好ましい。
 回転数と電圧値からそのモータの出力トルクを推定することができ、さらに、モータに印加する電圧を制御可能であることにより、モータの出力トルクを監視しながら、出力トルクが上限値を超過しないよう制限することが可能となる。
 また、前記モータはパルス幅変調方式で印加電圧が制御されるDCモータであり、前記トルク調節ステップでは、前記出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧のデューティ比を調節することが好ましい。
 一般的な搬送機構で用いられているDCモータには、その回転数がパルス幅変調方式で制御されているものが多いと考えられる。そのため、DCモータに印加する電圧のデューティ比を操作してモータの出力トルクを制限することにより、既存の搬送機構を利用して本発明の保護機能を効率的に実装することが可能となる。
 また、前記搬送部材は、前記搬送物を挟み込んで送り出す一対の回転体である搬送ローラを複数組有しており、前記各搬送ローラは、前記モータの駆動力により回転する駆動ローラと、該駆動ローラの回転または前記搬送物の摺動に追従して回転する従動ローラと、により構成されており、前記モータは、一基で複数の前記駆動ローラを駆動することが好ましい。
 本発明の搬送方法では、搬送物の搬送状態に応じてモータの出力トルクが制限されるため、搬送異常が生じた場合でも、搬送ローラのスリップを未然に防止することができる。また、本発明の搬送方法では、モータの上限トルクを動的に切り替えることができるため、一基で複数の搬送部材を制御することができる。これにより、搭載されるモータ数を抑えつつ、搬送状態に応じた緻密な上限トルクの制御を実現することができる。
 また、前記搬送機構は、前記モータの駆動力を前記駆動ローラに伝達する動力伝達部材をさらに備え、前記動力伝達部材は歯付ベルトを含んでいることが好ましい。
 本発明の搬送方法では、搬送物の搬送状態に応じてモータの上限トルクを切り替え可能である。そのため、歯飛びが発生する前に、搬送部材の動作、つまり動力伝達部材の動作を停止させることができる。これにより、テンションを一定に保つ必要があるという歯付ベルトの構造的な制約に対処することができる。
 また、前記搬送物はカード形状の情報記録媒体であり、前記情報記録媒体に記録された情報の読み取り処理、または該情報記録媒体への情報の書き込み処理の少なくともいずれか一方を実行する情報処理ステップをさらに含むことが好ましい。
 本発明の搬送方法を用いることにより、搬送異常が発生しても駆動し続ける高出力のモータを使用した場合でも、出力トルクの上限値を機構全体における最小値に制限することなく、高い情報処理性能と情報記録媒体の保護との両立を図ることができる。
 以上のように、本発明の搬送機構、およびこれを用いた媒体処理装置、並びに搬送方法によれば、高い搬送性能と搬送物および機構自体の保護の両立が可能となる。
実施形態にかかるカードリーダの機能構成を示すブロック図である。 カードリーダの側面視断面図である。 カードリーダの平面視断面図である。 カードの搬送状態を特定する方法を説明する図である。 モータの出力トルクを設定された上限値以下に抑える方法を説明する図である。 搬送機構が備える保護機能の経時的な処理の流れを示すフローチャートである。
[構成概要]
 以下、本発明の搬送機構、情報処理媒体、および搬送方法の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態のカードリーダは、情報記録媒体であるカードに記録されたデータの読み取りや、カードへのデータの記録を行う媒体処理装置であり、例えばATM(Automatic Teller Machine)やキャッシュディスペンサ、キオスク端末、流通POS(Point of sale system)端末、入退出管理端末、各種IDカード端末など、カードの記録情報を処理する上位装置に組み込まれて使用される。
 また、本実施形態に用いられるカードは塩化ビニル製であり、0.7~0.8mm厚の長方形のカードである。カードには電子データが記録されるICチップが内蔵されており、カードの一方の面にはICチップの端子が露出している。また、カードの他方の面には磁気データが記録される磁気ストライプが貼着されている。カードは、これらICチップおよび磁気ストライプのうち、いずれか一方のみを備えるものであってもよい。
(機能構成)
 図1はカードリーダ910の機能構成を示すブロック図である。本実施形態のカードリーダ910の機能は、主に、搬送物であるカードCを搬送する搬送機構100、およびカードCの記録情報を処理する情報処理部200により構成されている。
 カードリーダ910の外部I/F(Interface)190には上位装置900が接続されており、カードリーダ910は上位装置900との間でコマンドやデータの送受信を行う。カードリーダ910と上位装置900との接続には、例えばUSB(Universal Serial Bus)ケーブルや、いわゆるRS-232Cに対応した接続ケーブルなどを用いることができる。
 搬送機構100はDCモータ110(以下、単に「モータ110」という。)を駆動源としており、モータ110の動作はカードリーダ910の制御部である制御装置130により管理されている。モータ110にはエンコーダ111が搭載されており、そのパルス信号(エンコーダパルス)は、モータ110の駆動回路115と制御装置130にフィードバックされる。また、駆動回路115および制御装置130には電源回路170から電力が供給されており、制御装置130は電源回路170及び駆動回路115によりモータ110に印加された電圧値を常時監視している。
 本例の制御装置130は一般的なマイクロコントローラ、FPGA、CPLD、または論理回路により構成されている。制御装置130は、中央処理装置であるCPU131と、ROMやRAM、フラッシュメモリなどの記憶装置であるメモリ132と、駆動回路115を介してモータ110の回転数を制御するPWM(Pulse Width Modulation)コントローラ133とを有している。なお、PWMコントローラ133は、CPU、FPGA、CPLDに含まれる場合もある。メモリ132は本発明の記憶部である。メモリ132には、搬送機構100の監視や駆動、カードCの信号処理など、カードリーダ910全体の動作を制御するプログラムである制御プログラム132aがロードされている。また、メモリ132は、DCモータ110の仕様上のトルク特性を示す値であるモータ特性係数132c、および、後述する上限トルク情報Lが登録された上限トルクテーブル132bを有している。
 カードCが搬送される通路である搬送路140には、三組の搬送ローラ120、4基のフォトセンサ150、レバースイッチ160、および情報処理部200が設けられている。
 搬送ローラ120は、搬送路140に沿ってカードCを進退させる搬送部材である。搬送ローラ120の各組はそれぞれ、カードCを挟み込んで送り出す一対の回転体であり、モータ110の駆動力により回転する駆動ローラ120aと、これら駆動ローラ120aの回転またはカードCの摺動に追従して回転する従動ローラ120bと、により構成されている。
 フォトセンサ150およびレバースイッチ160は、制御プログラム132aとともに、搬送路140におけるカードCの位置および搬送方向である搬送状態Sを特定する搬送状態特定手段Dを構成している。フォトセンサ150およびレバースイッチ160は、カードCが搬送路140上の所定位置に到達したことを検知する検知器である。
 情報処理部200は、制御プログラム132aとともに、カードCに記録された情報の読み取り処理、またはカードCへの情報の書き込み処理の少なくともいずれか一方を実行する。本実施形態の情報処理部200は、磁気ヘッド210およびIC接点ブロック220を備えている。磁気ヘッド210は、カードCの磁気ストライプに接触・摺動することによって磁気データの読み書きを行う。IC接点ブロック220は、カードCのICチップ端子に接触して電子データの読み書きを行う。
(物理構成)
 図2および図3は、カードリーダ910の内部機構を示す模式図である。図2はカードリーダ910の側面視断面図である。図3はカードリーダ910の平面視断面図である。なお、以下の説明において「上」および「下」とは、図1および図2に描かれた座標軸表示のZ軸における上下方向を意味している。また、カードリーダ910について、「前」とは、同座標軸表示のX1側、「後ろ」とはX2側をそれぞれ意味しており、「幅」とは、同座標軸表示のY軸方向における寸法を意味している。
 カードリーダ910の搬送路140はカードリーダ910の前後方向に延びている。カードリーダ910の前面には、搬送路140に連通された挿入口141が設けられている。搬送路140の通路幅は、搬送路140の両脇に設けられた一対の側板であるガイド部142により定められている。搬送路140の通路幅はカードCの幅と略同一であり、これによりカードCの幅方向への傾きが阻止される。
 搬送ローラ120は、搬送路140の前側から後ろ側に向かって順に配置された、第1ローラ121、第2ローラ122、および第3ローラ123により構成されている。第1ローラ121は駆動ローラ121aおよび従動ローラ121bからなり、これらは挿入口141の直後に配置されている。第2ローラ122は駆動ローラ122aおよび従動ローラ122bからなり、これらは搬送路140の前後方向における略中央に配置されている。第3ローラ123は駆動ローラ123aおよび従動ローラ123bからなり、これらは第2ローラ122から搬送路140の後端までの範囲の中央よりもやや後端側に配置されている。なお、「駆動ローラ120a」とは駆動ローラ121a,122a,123aの総称であり、「従動ローラ120b」とは従動ローラ従動ローラ121b,従動ローラ122b,従動ローラ123bの総称である。
 モータ110の駆動力を駆動ローラ120aに伝達する動力伝達部材は、歯付ベルト131,132を含んでいる。モータ110の出力はまず、歯付ベルト131を介して、駆動ローラ122aを支持する軸体126に設けられた歯車部である大径歯車部126bに伝達される。軸体126には大径歯車部126bよりも小さな径の歯車部である小径歯車部126aも設けられており、小径歯車部126aは大径歯車部126bの回転に連動して回転する。駆動ローラ121aを支持する軸体125、および駆動ローラ123aを支持する軸体127にもそれぞれ歯車部125a,127aが設けられている。駆動ローラ122aの軸体126の小径歯車部126aと、駆動ローラ121aおよび駆動ローラ123aの軸体125,127の歯車部125a,127aとは、歯付ベルト132で連結されており、これらは互いに連動して回転する。駆動ローラ122aの前後には歯付ベルト132のテンショナー134,135が配置されており、これにより歯付ベルト132には一定の張力が付与されている。
 なお、従動ローラ121bを支持する軸体128と、従動ローラ122bを支持する軸体129にもそれぞれ歯車部128a,129aが設けられており、これら歯車部128a,129aは歯付ベルト133により連結されている。従動ローラ121bの軸体128は、カードリーダ910の筐体外に設けられた手回しハンドル128cに連続しており、これら手回しハンドル128cや従動ローラ121b,122bの動力伝達機構は、カードリーダ910から手動でカードCを排出するときに用いられる。
 このように、搬送機構100の駆動ローラ121a,122a,123aはいずれも、単一のモータ110により駆動される。
 搬送路140内には、カードCが搬送路140内の所定位置に到達したことを検知する検知器であるフォトセンサ150およびレバースイッチ160が設けられている。レバースイッチ160は挿入口141に配置されている。フォトセンサ150は4基のフォトセンサ151~154からなり、フォトセンサ151は第1ローラ121付近に、フォトセンサ152,153は第2ローラ122付近に、フォトセンサ154は第3ローラ123付近にそれぞれ配置されている。
 レバースイッチ160はレバー部161およびスイッチ部162を備えており、レバー部161の操作によりスイッチ部162のON/OFF状態が機械的に切り替えられる。レバー部161はその一部が搬送路140内に張り出しており、カードCが挿入口141に差し込まれると、カードCによりレバー部161が搬送路140外に押し出される。これによりスイッチ部162の状態がONに切り替えられ、カードCの存在が検知される。
 フォトセンサ150は、図示しない発光素子である発光ダイオードと、受光素子であるフォトセンサ151~154の組み合せからなる光学式センサであり、カードCに発光ダイオードの出射光が遮られることによりカードCの到達を検知する。なお、搬送状態特定手段Dとして使用可能な検知器はこれらには限られず、例えば磁気センサや超音波センサを用いても可能である。ただし、磁気センサは装置内の磁気環境の影響を受けやすく、超音波センサは温度や湿度の影響を受けやすいという制約に注意する必要がある。
 搬送路140内にはまた、情報処理部200である磁気ヘッド210およびIC接点ブロック220が設けられている。磁気ヘッド210は搬送路140の下面側に配置されており、カードCの磁気ストライプに対して下方から接触する。IC接点ブロック220は搬送路の上面側に配置されており、カードCのICチップ端子に対して上方から接触する。また、挿入口141には、カードCの磁気情報からカードCが適正なカードであるか不正なカードであるかを判別する磁気ヘッドであるプリヘッド211が配置されている。なお、これら情報処理部200やプリヘッド211によってもカードCの存在を特定することが可能であるため、これらを搬送状態特定手段Dの一部として用いることも可能である。
 レバースイッチ160によりその存在が確認されたカードCは、プリヘッド211により磁気データが検査され、適正なカードと判断されたときにのみ、挿入口141に設けられた図示しないシャッタが開放される。これによりモータ110すなわち搬送機構100が始動し、カードCが搬送ローラ120により搬送路140内に引き込まれ、情報処理部200がカードCに記録された情報の読み取り、またはカードCへの情報の書き込みを行う。この間、カードCの搬送状態Sは搬送状態特定手段Dにより監視されている。また、このとき搬送ローラ120は、情報処理部200で処理可能な一定の速度でカードCを搬送する。情報の読み取りまたは書き込みの完了後、カードCは搬送ローラ120により挿入口141から排出される。
 なお、カードリーダ910は、上記物理構成の他にも、図示しない種々の機械部品や電気部品を備えている。
[保護機能]
 以下、搬送機構100におけるカードCおよび搬送機構100の保護機能について説明する。
(搬送状態特定機能)
 図4は、搬送機構100の保護機能のうち、カードCの搬送状態Sを特定する方法を説明する図である。本実施形態では、レバースイッチ160およびフォトセンサ151~154の出力値を制御プログラム132aで監視することによりカードCの搬送状態Sを特定する。なお、上でも述べたように、本実施形態における「搬送状態S」とは、搬送路140におけるカードCの位置および搬送方向を意味している。
 ここで、カードCの「搬送方向」には「順方向」および「逆方向」の二種類がある。「順方向」とは、カードCが挿入口141から搬送路140内に引き込まれる方向である。「逆方向」とは、搬送路140内のカードCが挿入口141から排出される方向である。図4はこのうち、「順方向」の例を示している。「順方向」および「逆方向」の判断は、制御プログラム132aがモータ110を回転させる方向で特定することが可能である。また、実行しようとする搬送処理の種類(例えばカードCの引き込み処理や排出処理など)に応じて予め特定しておくこともできる。
 また、本実施形態においては、カードCの「位置」を、カードCと各搬送ローラ120との相対位置に基づいて区別している。より具体的には、本実施形態におけるカードCの「位置」の種類は、各搬送ローラ120がカードCの搬送主体となる範囲に応じて、第1ローラ121の位置、第2ローラ122の位置、および第3ローラ123の位置に区別される。
 カードCが挿入口141に差し込まれると、カードCによりレバースイッチ160がON状態に切り替えられ、これによりカードCの存在が検知される。そして、挿入口141に配置されたプリヘッド211によりカードCが適正であることが確認されると、図示しないシャッタが開放され、搬送路140内へのカードCの引き込みが開始される。このときカードCは第1ローラ121の位置にある(図4(a))。
 第1ローラ121がカードCを搬送路140内に引き込むにつれ、第1ローラ121付近に配置されたフォトセンサ151がカードCの到達を検知する。このときもカードCは第1ローラ121の位置にある(図4(b))。
 カードCが第2ローラ122付近に配置されたフォトセンサ152に到達すると、カードCの搬送主体が第1ローラ121から第2ローラ121に切り替わったものと判断する(図4(c))。そして、第2ローラ121を搬送主体としてカードCが第3ローラ123に向かって送り出される(図4(d),(e))。
 その後、フォトセンサ154がカードCの到達を検知し、カードCがフォトセンサ153から離れたときに、カードCの搬送主体が第2ローラ122から第3ローラ123に切り替わったものと判断する(図4(f))。
 カードCの搬送状態Sを特定する方法としては、この他にも、例えばカードC投入後のモータ110の回転数をカウントしたり、時間を計測したりして搬送状態Sの変化を推測することも不可能ではない。一方、本実施形態では、搬送路140にレバースイッチ160やフォトセンサ151~154が配置されていることにより、カードCの実際の搬送状態Sを制御装置130にフィードバックできるため、カードCの搬送状態Sをより高い精度で特定することが可能とされている。
 なお、本実施形態ではカードCの位置を各搬送ローラ120との相対位置で区別しているが、カードCの位置の種類は、モータ110に許容される出力トルクの上限値が変化する地点を境界として区別すればよく、必ずしも搬送ローラ120の位置と紐付いていなくてもよい。
(上限トルク切替機能)
 搬送ローラ120のように、カードCに直接接触して力を加える搬送部材を採用した場合、カードCの詰まりなどの搬送異常が起きたときには、搬送ローラ120がカードCに加える力でカードCが損傷するおそれがある。特に本実施形態の搬送ローラ120は摩擦力でカードCを送り出す機構であるから、スリップが発生したときにはカードCの表面に擦傷が残るおそれがある。さらに、本実施形態の搬送機構100では、モータ110の動力伝達部材に歯付ベルト131,132が含まれている。そのため、搬送異常により各動力伝達部材の同期が損なわれると、歯付ベルト131,132のテンションが乱れ、歯付ベルト131,132とその噛合部材に歯飛びが生じるおそれもある。以下、ここでいうスリップや歯飛びのように、カードCの搬送異常に起因して発生し、カードCや搬送機構100に損傷を与えるおそれのある動作を「損傷動作」という。当然、損傷動作はスリップや歯飛びには限定されず、搬送機構の構造的な特徴により他の損傷動作が起こる場合もある。
 このような懸念から、カードCの搬送異常が生じた場合でも損傷動作が回避できるように、モータ110の出力トルクに上限値を設定する必要がある。ところが、損傷動作が発生するトルクは、カードCの搬送状態Sにより異なるという問題があり、機構全体で単一の上限値を設定する場合には、各搬送状態Sにおいて許容される出力トルクの上限値(以下、単に「上限トルク」という。)のうち、最小の値に設定しなければならない。この場合、処理速度を早めるために高出力のモータを採用しても、その効果の一部が損なわれることとなる。
 一方、本実施形態の制御装置130が備える上限トルクテーブル132bには、モータ110の上限トルクである上限トルク情報Lが、カードCの搬送状態Sの種類ごとに登録されている。これにより制御装置130は、カードCの搬送状態Sに応じて上限トルクを動的に切り替えることができる。以下は、本実施形態における上限トルクテーブル132bの実際の登録内容である。なお、本実施形態の上限トルク情報Lは上限トルクを直接表しているが、上限トルク情報Lは、上限トルクを算出するためのパラメータ値であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本実施形態では、順方向への搬送時に各上限トルクを超過した場合には、第1ローラ121の位置では歯飛びが、第2ローラ122の位置ではスリップが、第3ローラ123の位置ではスリップが発生する。逆方向への搬送時に各上限トルクを超過した場合には、第1ローラ121の位置ではスリップが、第2ローラ122の位置ではスリップが、第3ローラ123の位置では歯飛びが発生する。これは搬送機構100の構造的な特徴に依存するものであり、他の搬送機構の損傷動作やその上限トルクはこれとは異なるものになると考えられる。例えば、モータの動力伝達部材が歯車だけで構成されており歯付ベルトやプーリが含まれていない場合、搬送ローラの数や配置が異なる場合、搬送ローラ以外の搬送部材が用いられている場合の上限トルクは表1の値とは異なる。そのため、上限トルク情報Lは、搬送機構の機種ごとに実測値を取得して設定する必要がある。
 また、例えば表1の第2ローラ122の位置の上限トルクのように、順方向と逆方向とで上限トルクが変わらないこともある。例えば位置区分の全ての種類において順方向と逆方向とで上限トルクが変わらない場合、単に搬送物の位置だけに基づいて上限トルクを設定すればよい。また、本実施形態ではカードリーダ910の制御装置130が上限トルクテーブル132aを有しているが、上限トルクテーブル132aは上位装置900に配置されていてもよい。さらには、制御装置130全体が上位装置900に配置されていてもよい。
(トルク制限機能)
 図5は、モータ110の出力トルクを、設定された上限値以下に抑える方法を説明する図である。図5は、カード詰まりが発生したときの搬送機構100の動作を示している。図5(a)はモータ110回転数の経時的な変化を示すグラフである。図5(b)は、モータ110の出力トルクの経時的な変化を示すグラフである。図5(c)は、モータ110に印加される電圧のデューティ比の経時的な変化を示すグラフである。
 上でも述べたように、本実施形態の制御装置130は、モータ110のエンコーダ111からモータ110の回転数を取得可能であり、また、駆動回路115からモータ110の電圧値を取得可能である。これにより制御装置130の制御プログラム132aは、モータ110の回転数、電圧値、およびモータ特性係数132cから、そのときのモータ110の出力トルクを算出することができる。
 そして、本実施形態のモータ110はDCモータであり、制御プログラム132aはモータ110に印加する電圧をパルス幅変調方式で制御している。そのため、制御プログラム132aは、モータ110に印加する電圧のデューティ比を調節することで、モータ110の出力トルクを制御することができる。さらに、制御プログラム132aは、カードCの搬送状態Sに応じた上限トルクを上限トルクテーブル132bから取得することにより、モータ110の上限トルクを動的に切り替えることができる。
 図5に示されるように、カード詰まりが発生すると、その抵抗力によりモータ110の回転数が減少する。制御プログラム132aや駆動回路115は、PID制御(その他PI制御等)によりモータ110の回転数を一定に保とうとするため、モータ110の回転数を上昇させる方向へ動作する。すなわち、モータ110に印加される電圧が高くなる。一方、カード詰まりが深刻化してモータ110の回転数が減少するにつれ、印加電圧の上昇とあいまって、モータ110の出力トルクが急上昇する。ここで、モータ110の出力トルクがそのときの上限値に至ったときには、出力トルクを上限値以下に抑えるべく、制御プログラム132aはモータ110への印加電圧(この場合はデューティ比)を抑制する。
 なお、モータ110の出力トルクの制御方法はデューティ比を操作する方法には限られず、例えばパワーアンプ等を用いて、モータ110に印加する電圧を制御したり、静止レオナード方式による制御など、モータ110の出力トルクを左右する可変パラメータを使用して、カードCの搬送状態Sごとにその上限値を設定可能なものであれば代替できる。
 このように、本実施形態の搬送機構100では、カードCの搬送異常が起きた場合でも、損傷動作に至る前に搬送ローラ120の動作、つまり動力伝達部材の動作を停止させることができる。これにより搬送機構100は、上限トルクを機構全体における最小値に制限することなく、搬送ローラ120によるカードCへの搬送力の確実な伝達と、搬送機構100やカードCの保護との両立を図っている。また、テンションを一定に保つ必要があるという歯付ベルト131,132の構造的な制約にも対処している。
 カードCの搬送状態Sに応じた上限トルクを設定すべく、例えば各駆動ローラ120aにトルクリミッタ機構を設け、駆動ローラ120aごとに個別に上限トルクを設定する場合、部品点数の増加や、これに伴う機構の複雑化、組み立て工数の増加、および製造コストの増加などが懸念される。一方、本実施形態の搬送機構100は、搬送状態Sに応じて制御装置130がモータ110の上限トルクを切り替える構成であるため、上記のようなデメリットがないという利点がある。
 また、カードCの搬送状態Sに応じた上限トルクを設定すべく、例えば各駆動ローラ120aにそれぞれ専用のモータを設けた場合、モータ数の増加に伴う機構の大型化や、消費電力の増加、組み立て工数の増加、製造コストの増加などが懸念される。一方、本実施形態の搬送機構100は、モータ110の上限トルクを動的に切り替えることができるため、一基で複数の搬送ローラ120を制御することができる。これにより、搭載されるモータ数を抑えつつ、搬送状態Sに応じた緻密な上限トルクの制御が実現されている。
 さらに、例えば電流制限回路でモータの出力トルクを切り替える場合、複数の制限回路とその切り替え回路とが必要となり、製造コストの増加が懸念される。一方、本実施形態の搬送機構100は、モータ110に印加する電圧を操作して出力トルクを調節することから、プログラムによる制御が可能となり、上記のようなデメリットが生じない。また、一般的な搬送機構で用いられているDCモータには、その回転数がパルス幅変調方式で制御されているものが多いと考えられる。そのため、DCモータに印加する電圧のデューティ比を操作してモータの出力トルクを制御する方法を採用することにより、既存の搬送機構を利用して本発明の保護機能を効率的に実装することが可能となる。
(保護機能の処理フロー)
 図6は、搬送機構100が備える保護機能の処理の流れを示すフローチャートである。
 搬送機構100の保護処理は、搬送機構100の始動(モータ110の始動)後、エンコーダパルスの入力ごと、または一定時間の周期ごとに実行される(S10)。
 処理が開始されると、制御プログラム132aはレバースイッチ160およびフォトセンサ151~154の出力値をチェックし、カードCの現在の搬送状態Sを取得する(S20:搬送状態特定ステップ)。なお、図6の一連の処理(以下、「ルーチン」ともいう。)は順方向における処理内容であり、逆方向のときは後述する情報処理ステップが省かれた処理内容となる。
 このとき、磁気ヘッド210がカードCの磁気ストライプに接触していたり、IC接点ブロック220がICチップの端子に接触していた場合には(S31:Y)、制御プログラム132aはカードCに記録された情報の読み取り、またはカードCへの情報の書き込みを行う(S32:情報処理ステップ)。
 一方、情報処理部200が処理可能な位置にカードCがなければ(S31:N)、制御プログラム132aは、上限トルクテーブル132bからカードCの搬送状態Sに応じた上限トルクを取得し(S41:上限トルク情報取得ステップ)、今回のルーチンにおける上限トルクとして保持する(S42:上限トルク設定ステップ)。
 その後、制御プログラム132aは、モータ110のエンコーダ111からモータ110の回転数を取得し、駆動回路115からモータ110の電圧値を取得する(S51)。制御プログラム132aはさらに、モータ110の特性係数132cに基づいて、今回のルーチンにおいて上限となるデューティ比を算出する(S52:上限電圧算出ステップ)。
 そして、制御プログラム132aは、モータ110のPID制御により設定されるデューティ比を検査する(S60)。ここで、PID制御に基づくデューティ比が上限デューティ比を超えている場合(S71:Y)、今回のルーチンでモータ110に印加する電圧のデューティ比に上限デューティ比を設定し(S72:トルク調節ステップ)、モータ110を駆動する(S80)。
 一方、PID制御に基づくデューティ比が上限デューティ比を超えていない場合(S71:N)、PID制御に基づくデューティ比でモータ110を駆動する(S80)。
 ここでカードCの搬送が終了した場合は(S90:N)モータ110を停止して搬送機構100の動作を終了する。一方、カードCの搬送が終了していない場合は(S90:Y)は、次の実行周期を待機する(S10)。
 以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、本発明の搬送物はカードには限られない。また、本発明の搬送機構の用途はカードリーダだけでなく、例えばファクシミリやプリンタなどの紙送り機構にも応用することができる。
900 上位装置
910 カードリーダ(媒体処理装置)
100 搬送機構
110 DCモータ(モータ)
111 エンコーダ
115 駆動回路
121~123(120) 搬送ローラ(搬送部材)
121a~123a(120a) 駆動ローラ
121b~123b(120b) 従動ローラ
131~133 歯付ベルト(動力伝達部材)
130 制御装置(制御部)
132 メモリ(記憶部)
132a 制御プログラム
132b 上限トルクテーブル
132c モータ特性係数(トルク特性)
133 PWMコントローラ
140 搬送路
141 挿入口
D 搬送状態特定手段
151~154(150) フォトセンサ(検知器)
160 スイッチレバー(検知器)
170 電源回路
190 外部I/F
200 情報処理部
210 磁気ヘッド
220 IC接点ブロック
C カード(搬送物(情報記録媒体))

Claims (15)

  1.  搬送物が搬送される通路である搬送路と、
     前記搬送路に沿って前記搬送物を移動させる搬送部材と、
     前記搬送部材を駆動するモータと、
     前記モータの出力トルクを制御する制御部と、
     前記搬送路における前記搬送物の位置および/または搬送方向である搬送状態を特定する搬送状態特定手段と、
     前記モータに許容される出力トルクの上限値または該上限値の算出に要するパラメータ値である上限トルク情報が、前記搬送状態の種類ごとに登録された記憶部と、を備え、
     前記制御部は、前記搬送状態特定手段により特定された前記搬送状態に基づいて、該搬送状態に応じた前記上限トルク情報を前記記憶部から取得し、前記モータに許容される出力トルクの上限値を動的に切り替えることを特徴とする搬送機構。
  2.  前記制御部は、前記モータのトルク特性に基づいて、該モータの回転数および電圧値から該モータの出力トルクを推定可能であり、
     前記制御部は、前記モータに許容される出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧を調節することを特徴とする請求項1に記載の搬送機構。
  3.  前記モータはDCモータであり、
     前記制御部は前記モータに印加する電圧をパルス幅変調方式で制御し、
     前記制御部は、前記モータに許容される出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧のデューティ比を調節することを特徴とする請求項2に記載の搬送機構。
  4.  前記搬送状態特定手段は、前記搬送物が前記搬送路上の所定位置に到達したことを検知する検知器を有しており、
     前記検知器は前記搬送路上に複数配置されてい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搬送機構。
  5.  前記搬送部材は、前記搬送物を挟み込んで送り出す一対の回転体である搬送ローラを有しており、
     前記搬送ローラは、前記モータの駆動力により回転する駆動ローラと、該駆動ローラの回転または前記搬送物の摺動に追従して回転する従動ローラと、により構成されてい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搬送機構。
  6.  前記搬送部材は複数組の前記搬送ローラを有しており、
     前記モータは、一基で複数の前記駆動ローラを駆動することを特徴とする請求項5に記載の搬送機構。
  7.  前記モータの駆動力を前記駆動ローラに伝達する動力伝達部材をさらに備え、
     前記動力伝達部材は歯付ベルトを含んでいることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の搬送機構。
  8.  請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の搬送機構を備える媒体処理装置であって、
     前記搬送物はカード形状の情報記録媒体であり、
     前記情報記録媒体に記録された情報の読み取り処理、または該情報記録媒体への情報の書き込み処理の少なくともいずれか一方を実行可能な情報処理部をさらに備えることを特徴とする媒体処理装置。
  9.  前記搬送部材は、前記搬送物を一定の速度で移動させることを特徴とする請求項8に記載の媒体処理装置。
  10.  搬送物が搬送される通路である搬送路と、
     前記搬送路に沿って前記搬送物を移動させる搬送部材と、
     前記搬送部材を駆動するモータと、
     前記搬送路における前記搬送物の位置および/または搬送方向である搬送状態を特定する搬送状態特定手段と、
     前記モータに許容される出力トルクの上限値または該上限値の算出に要するパラメータ値である上限トルク情報が、前記搬送状態の種類ごとに登録された記憶部と、を備える搬送機構を用いた搬送方法であって、
     前記搬送状態特定手段により前記搬送物の搬送状態を特定する搬送状態特定ステップと、
     前記搬送状態に応じた前記上限トルク情報を前記記憶部から取得する上限トルク情報取得ステップと、
     前記搬送状態に応じた前記上限トルク情報に基づいて、前記モータに許容される出力トルクの上限値を切り替える上限トルク設定ステップと、を含むことを特徴とする搬送方法。
  11.  前記モータのトルク特性に基づいて、該モータの回転数から該モータに印加可能な上限電圧を算出する上限電圧算出ステップと、
     前記出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧を調節するトルク調節ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の搬送方法。
  12.  前記モータはパルス幅変調方式で印加電圧が制御されるDCモータであり、
     前記トルク調節ステップでは、前記出力トルクの上限値を超過しないように、前記モータに印加する電圧のデューティ比を調節することを特徴とする請求項11に記載の搬送方法。
  13.  前記搬送部材は、前記搬送物を挟み込んで送り出す一対の回転体である搬送ローラを複数組有しており、
     前記各搬送ローラは、前記モータの駆動力により回転する駆動ローラと、該駆動ローラの回転または前記搬送物の摺動に追従して回転する従動ローラと、により構成されており、
     前記モータは、一基で複数の前記駆動ローラを駆動することを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の搬送方法。
  14.  前記搬送機構は、前記モータの駆動力を前記駆動ローラに伝達する動力伝達部材をさらに備え、
     前記動力伝達部材は歯付ベルトを含んでいることを特徴とする請求項13に記載の搬送方法。
  15.  前記搬送物はカード形状の情報記録媒体であり、
     前記情報記録媒体に記録された情報の読み取り処理、または該情報記録媒体への情報の書き込み処理の少なくともいずれか一方を実行する情報処理ステップをさらに含むことを特徴とする請求項10から請求項14のいずれか一項に記載の搬送方法。
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