(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の物品を選択的に供給する機械であって、
細長いチャネルを形成する少なくとも１個の円筒形カートリッジであって、前側供給開口部と後側充填開口部とを有すると共に、前記物品の内の１個の最大断面に合った断面と所定の内径とを有するカートリッジと、
加圧流体源と、
前記加圧流体を前記後側開口部に送るための導管と、
前記物品の内の最初の１個の供給と、前記最初の１個の後ろに並んだ前記物品の２番目の１個の保持とを交互に行うトグル機構とを有する機械であって、
該トグル機構が、前記カートリッジに隣接して回転可能に位置決めされた軸を含み、
第一及び第二のバリアが、異なる角度位置において前記軸から半径方向に突出しており、前記軸が前後に部分的に回転されると、前記カートリッジに形成された開口部から前記チャネル内に交互に進入する、機械。
【請求項２】
前記第一のバリアは、前記前側開口部内のロック位置から、前記チャネルから外れた開放位置に移動可能であり、
前記第二のバリアは、前記チャネルから外れた退避位置から、前記前側開口部内の保持位置に移動可能であり、
前記第一及び第二のバリアはトグル運動可能に接続されており、前記第二のバリアは、前記第一のバリアが前記開放位置に移動したときは前記保持位置に、前記第一のバリアが前記ロック位置に移動したときは前記退避位置に交互に移動する、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記第一のバリアを前記開放位置に、前記第二のバリアを前記保持位置に一時的に移動させると同時に、前記加圧流体を前記後側開口部に加えるための手段を更に含み、
前記第一のバリアによって通常は保持される前記物品の１個が前記前側開口部から排出されると共に、前記チャネル内の前記物品の他のものは、前記第一のバリアがロック位置に戻ることによって保持される、請求項２に記載の機械。
【請求項４】
複数の対称的な前記物品と組み合わされ、各物品は、前記チャネルの断面と略適合した断面形状及び寸法の前方部と、前記前方部より断面積の小さな後方部とを有する、請求項３に記載の機械。
【請求項５】
マガジン内に組み込まれた複数の前記カートリッジを含み、
前記第一のバリアを前記開放位置に、前記第二のバリアを前記保持位置に一時的に移動させると同時に、前記加圧流体を前記後側開口部に加えるための手段は、前記カートリッジの内の１個のバリアを選択的にトグル操作するための手段を含む、請求項３に記載の機械。
【請求項６】
前記トグル操作手段は交差バーアレイを含む、請求項５に記載の機械。
【請求項７】
前記トグル操作手段は、前記アレイを駆動する複数のソレノイドを更に含む、請求項６に記載の機械。
【請求項８】
前記カートリッジの各々の最後部位置に配置された、前記物品の最大断面直径と略等しい断面直径を有するプラグと、
前記バリアの位置に関わらず、前記プラグの前記カートリッジからの排出を防止するための手段とを更に含む、請求項５に記載の機械。
【請求項９】
前記マガジンは前記機械に対し脱着可能である、請求項５に記載の機械。
【請求項１０】
前記トグル操作手段は、少なくとも１個のソレノイドを含む電気機械的機構である、請求項５に記載の機械。
【請求項１１】
前記カートリッジは軸線が略水平方向となる向きで配置されており、前記物品は、前記加圧流体によって前記チャネル内で推進される、請求項１に記載の機械。
【請求項１２】
前記プラグの後ろには、前記チャネルの直径よりも僅かに大きな直径を有する可撓性プラスチック製のディスクが固定されており、ディスクの外周には、半径方向の短い切り込みが形成されている、請求項８に記載の機械。
【請求項１３】
前記プラグの後ろには、前記チャネルの直径よりも僅かに大きな直径を有しフェルト材料で作成されたパッドが固定されている、請求項８に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品を供給するための自動販売機等の機械に関し、より詳細には、コーヒー、紅茶、砂糖、シャンプー、歯磨き粉、医薬、化粧品の各１回分を提供するために一般に使用されているような対称的な容器に包装された品物や物質を供給するための機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーヒーサービス業界においては、ブルーイングマシンに簡単に挿入できるように構成された小さな容器にコーヒー、紅茶、又はココアを一杯分入れて提供することが多い。通常、多量の製品を入れた箱が、社員や顧客に便利なようにブルーイングマシンの隣に置かれている。殆どの場合、この種の飲料サービスは雇い主が提供し支払っている。
【０００３】
このシステムは乱用され易い。無節操な社員は、自宅で使用するために容器を鷲掴みにして持ち帰る可能性がある。また、勤務時間外に社内を歩くことの多い保守や管理を行う作業員等、管理下にない人も、不当な量の商品を飲食してしまう誘惑に駆られるであろう。
【０００４】
包装された小さな品物が放置された状態で提供或いは供給されていることに対する簡便な解決策を見出す必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、許可された人或いは支払いを行う人に対して、何らかの形態の支払い或いは確認可能な勘定（verifiable accounting）を条件として、ませた或いは会計を証明可能な状態で、包装された小さな物品を保管、輸送、陳列及び供給するための簡単且つ低廉で効率的な方法を提供することである。
【０００６】
好ましい実施形態は、水平方向に位置合せされた円筒形カートリッジを縦横に積上げて形成された取り外し可能なマガジン内に保存された多数の物品から１個を選択的に供給するための機械である。各カートリッジは内部チャネルを形成し、チャネルの断面は、裁頭円錐形カップの蓋或いは縁等、チャネルに含まれる種類の物品の最も大きな前方部の断面に適合している。前側供給開口部に向けて物品を前方に推進するため、加圧流体、好ましくはブロワやタービンが発生する空気流がチャネルの後部開口部に加えられ、前側供給開口部においては、トグル式バリア機構が一時的に駆動され、最も前の物品を排出する一方、列に並んだ次の物品とその後方の全ての物品を排出せずに保持しておく。
【０００７】
所望の種類の物品の供給を制御するバリア機構を選択的に駆動するため、交差バーアクチュエータが使用される。物品の供給は、キーパッドに個人の識別コードを入力するか、現金、スマートカード或いは両者の組合せで支払うかによって可能とされなければならない。
【０００８】
幾つかの実施形態においては、複数の物品を選択的に供給する機械であって、細長いチャネルを形成する少なくとも１個の円筒形カートリッジであって、前側供給開口部と後側充填開口部とを有すると共に、前記物品の内の１個の最大断面に合った断面と所定の内径とを有するカートリッジと、加圧流体源と、前記加圧流体を前記後側開口部に送るための導管手段と、前記物品の内の最初の１個の供給と、前記最初の１個の後ろに並んだ前記物品の２番目の１個の保持とを交互に行うトグル機構とを有する機械が提供される。
【０００９】
幾つかの実施形態においては、前記機構は、前記前側開口部内のロック位置から、前記チャネルから外れた開放位置に移動可能な第一のバリアと、前記チャネルから外れた退避位置から、前記前側開口部内の保持位置に移動可能な第二のバリアとを有し、前記第一及び第二のバリアはトグル運動可能に接続されており、前記第二のバリアは、前記第一のバリアが前記開放位置に移動したときは前記保持位置に、前記第一のバリアが前記ロック位置に移動したときは前記退避位置に交互に移動する。
【００１０】
幾つかの実施形態においては、機械は、前記第一のバリアを前記開放位置に、前記第二のバリアを前記保持位置に一時的に移動させると同時に、前記加圧流体を前記背面開口部に加えるための手段を更に含み、前記第一のバリアによって通常は保持される前記物品の１個が前記前側開口部から排出されると共に、前記チャネル内の前記物品の他のものは、前記第一のバリアがロック位置に戻ることによって保持される。
【００１１】
幾つかの実施形態においては、機械は、複数の対称的な前記物品と組み合わされ、各物品は、前記チャネルの断面と略適合した断面形状及び寸法の前方部と、前記前方部より断面積の小さな後方部とを有する。
【００１２】
幾つかの実施形態においては、機械は、マガジン内に組み込まれた複数の前記カートリッジを含み、前記移動手段は、前記カートリッジの内の１個のバリアを選択的にトグル操作するための手段を含む。
【００１３】
幾つかの実施形態においては、前記トグル操作手段は交差バーアレイを含む。
【００１４】
幾つかの実施形態においては、前記トグル操作手段は、前記アレイを駆動する複数のソレノイドを更に含む。
【００１５】
幾つかの実施形態においては、機械は、前記カートリッジの各々の最後部位置に配置された、前記物品の最大断面直径と略等しい断面直径を有するプラグと、前記バリアの位置に関わらず、前記プラグの前記カートリッジからの排出を防止するための手段とを更に含む。
【００１６】
幾つかの実施形態においては、前記マガジンは前記機械に対し脱着可能である。
【００１７】
幾つかの実施形態においては、前記トグル操作手段は、少なくとも１個のソレノイドを含む電気機械的機構である。
【００１８】
幾つかの実施形態においては、前記機構は、前記カートリッジに隣接して回転可能に位置決めされた軸を更に含み、前記第一及び第二のバリアは、異なる角度位置において前記軸から半径方向に突出しており、前記軸が前後に部分的に回転されると、前記カートリッジに形成された開口部を通して前記チャネル内に交互に進入する。
【００１９】
幾つかの実施形態においては、前記カートリッジは軸線が略水平方向となる向きで配置されており、前記物品は、押出し、引張り又は移送を行う固い（solid）装置の非存在下で前記チャネル内を推進される。
【００２０】
幾つかの実施形態においては、前記プラグの後ろには、前記チャネルの直径よりも僅かに大きな直径を有する可撓性プラスチック製のディスクが固定されており、ディスクの外縁には、半径方向の短い切り込みが形成されている。
【００２１】
幾つかの実施形態においては、前記プラグの後ろには、前記チャネルの直径よりも僅かに大きな直径を有しフェルト材料で作成されたパッドが固定されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
ここで図面を参照すると、紙或いはプラスチック製の軽量容器に包装された複数の異なる物品を供給するように特に構成された販売機１が図示されている。この具体的な実施形態においては、販売機は、キューリグ・ブルワーズ（Keurig Brewers）社から市販されているＫ−ＣＵＰブランドのコーヒー、紅茶、ココアのパッケージ等のコーヒー等の飲料の一回分を個別に供給することを意図したものである。販売機は、複数のカートリッジ３に分かれた脱着可能なマガジン２を収容し、各カートリッジ３は異なる種類の製品を保持している。販売機のベース４は、カートリッジからの商品の供給を制御する各種電気機械式及び空気圧式機構を収容している。電子制御ユニット５は、英数字表示６、スマートカードリーダ７、英数字キーパッド８、硬貨投入口９、一連の制御ボタン１０によって販売機のユーザとのインターフェースを提供している。商品の供給口１１はベースの前部に設けられている。供給口は、フラップドア１２を押すことにより接近できる。販売機の前部はカバー１３により密封されており、カバー１３の透明な面から各カートリッジの最初の物品を見ることができる。カバーは、閉状態においては、一組のソレノイド制御ボルト１４によってロックされている。マガジンの後部下方には、バックパネル１７の対応する溝１６と相互係合するフランジ１５が設けられている。一旦、販売機にマガジン２を据え付け、カバーを閉じてロックすると、マガジンを取り外すことができない。
【００２３】
図８においてより詳細に図示するように、各円筒形カートリッジ３はチャネル１８を形成し、このチャネル１８内で供給対象の対称的な物品１９が前後に並んでおり、その後にダミー物品としてのプラグ２０が続いている。このプラグ２０は、他の全ての物品の後方の最後部位置においてチャネルの後部に摺動係合している。プラグ前端は、最後部の物品１９Ａが入り込むように開放しており、これによりカートリッジの容量を大きくしている。プラグ上壁には、長さ方向に沿って半径方向に突出するキー２１が設けられており、チャネル１８の屋根部に沿って切削形成された溝２２に嵌るようになっている。溝はチャネルの前側開口の手前で終端している。キーが溝の端部に到達すると、物品１９はチャネルの前側開口から排出されるが、プラグはチャネルの前側開口から排出されることはない。各物品１９の前方部２４の断面直径はチャネル１８の内径と略等しいことに注目されたい。物品の形状は、より小径の後方部２５に向かって傾斜している。チャネルの前側開口の付近においては、プラグ２０の押出しによって一度に１個の物品の開放と保持とを別々にできるように、２組のトグル式バリア２６、２７が、チャネルの上部に形成された窓開口部３１、３２に交互に挿入できる。プラグは、販売機のベース４に収容されたモータ駆動のブロワ２８が発生する圧縮空気の流入によってチャネル下流に向かって前側に推進される。圧縮空気は、バックパネル１７に形成されたマニホールド２９を通って全てのカートリッジに分配される。プラグの周囲の円形溝２３Ａに嵌められているＯリング２３によって気密性が確実に保たれている。溝はＯリングの断面直径より僅かに深く、複数のピンホール２３Ｂを介してプラグ後方と連通している。プラグ後方に空気圧が生じると、空気圧によってＯリングの内面に半径方向の力が加わり、より優れた密封作用を示す。同様に、プラグ後端部周囲に漏れた空気はＯリングに横方向の圧力を加える。この圧力によってＯリングは圧縮され、より高い気密が形成される。Ｏリングに替えて或いはＯリングに加えて、円形のフェルトパッド２３Ｃをプラグ２３の後ろに接着できる。パッドの直径は、より気密な空気の障壁を外周に形成するため、チャネル３の内径よりも僅かに大きい。同様にチャネル３の内径よりも僅かに大きい直径を有するシールディスク２３Ｄが、フェルトパッドの後ろ或いはプラグの後ろに固定されるか、或いはプラグとパッドの間に挿入される。ディスクは、ディスクの周囲に沿って半径方向の短い切り込みを入れることによって形成された複数の半径方向フレア２３Ｅを有する。フレアは後方に曲がっており、弾性力によるきつい摺動によりチャネルの内部を密封する作用を果たす。ディスクは、柔軟なシート、好ましくは、カリフォルニア州ロサンゼルスのマックマスター・アンド・カー（McMaster & Carr）社から市販されている厚さが７５ミクロンのＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＰＴＦＥのシートから切断される。
【００２４】
図６及び図７にトグル式バリア機構をより詳細に示す。第一及び第二の組のバリア２６、２７が、カートリッジ３に隣接して鉛直方向のレール３３の間或いはマガジン２の側壁とレールとの間に設けられた水平方向軸３０から半径方向に突出している。各バリアは、カートリッジの壁を貫通している一組の窓開口部３１、３２を通ってカートリッジチャネルの小さな円弧部分に進入できる。積み重なった各カートリッジの動作を制御するため、複数のプッシュロッド３５を図７に示すように横に並べて配置することができる。ロッドは、ガイドレール３３の内側において上下に移動できる。各ロッドは、バリアに関連したロックレバー３６に作用し、軸３０を中心としてバリアを前後に部分的に回転させる。これにより、バリアは窓開口部３１、３２を通って交互にカートリッジ内に入ったり、カートリッジから出たりする。
【００２５】
下降位置においては、第一或いは下側のバリア２６は図６に示す保持位置に保持され、第二或いは上側のバリア２７は退避位置に保持される。プッシュロッド３０が一時的に持ち上げられると、下側バリアはチャネルから外れた開放位置に配置され、上側バリア２７は図８に示す保持位置に配置される。列の最初の物品の縁は２個のバリアの間を移動する。両バリアが原位置に戻るとき、最初の物品は排出され、列に並んだ次の物品は、チャネル内を短い距離だけ下流に向かって移動し、次の供給操作に備えるためにロック位置に戻った下側バリア２６によって保持される。各プッシュロッドは、ロックレバー３６とカートリッジ３の壁と間で巻きつけられ軸３０に係合にしたコイルバネ３４によって下方に付勢されている。プッシュロッドは、販売機のベースに設けられたアクチュエータ組立体３８から上昇してマガジンの床部の孔を貫通するプッシュピン３７によって選択的に持ち上げることができる。
【００２６】
より具体的に図９〜図１２に示すように、アクチュエータ組立体３８は、２組のソレノイドによって駆動される交差バーアレイを含む。第一の組のソレノイド３９の各々は、マガジンの横列の一列のカートリッジを制御する。第二の組のソレノイド４０の各々は、カートリッジの縦列の一列を制御する。カートリッジの特定の横の列の選択は、横列バー４１の位置によって決定される。各横列バーは複数のプッシュピン３７を収容しており、プッシュピン３７は、プッシュピンを収容するウェル４４の壁を貫通して横列バーに形成された一対のスロット４３に跨る横断ピン４２を駆動することにより上方に変位できる。対応するソレノイドによって横列バー４１を内側に押すと、プッシュピン３７とそのクロスピン４３は縦列バー４５と並ぶ。対応するソレノイド４０によって縦列バーを上方に押すと、横断ピン４２は、横列バーの両側に形成された縦列バーの切欠き４６に係合する。縦列バーを持ち上げると、プッシュピン３７は上昇してプッシュロッドを持ち上げ、カートリッジの内の１個の対応するトグル式バリアを駆動する。図１１に示すように、横列バーが係合しない場合は、縦列バーを持ち上げても横断ピンには係合せず、プッシュピンはウェル内に残ったままである。
【００２７】
小さなマガジンを用いた販売機においては、交差バーアクチュエータ組立体３８の各トグルプレート位置に１個のソレノイドを割り当てることが有利である。
【００２８】
本発明の好ましい本実施形態は縦横４列ずつのカートリッジに限定したが、対応する大きなアクチュエータアレイと共に、より大きなマガジンを使用できることと理解すべきである。カートリッジは、各種パッケージを収容する形状とすることができ、必ずしも円形とする必要はない。例えば、図２に示す四辺形カートリッジ４７は、歯磨き粉やチューインガム、クッキー、キャンディーを入れた立方体或いは直方体の容器を収容できる。第一バリアと第二バリアの距離は、例えば、パッケージの形状が裁頭円錐形や裁頭角錐形でない場合、各物品の全長を収容するために調節しなければならないであろう。ビンや幾つかの種類の広口ビンは、バリア２６、２７の距離をビンのキャップの厚さに限定することによって容易に扱うことができる。
【００２９】
マガジンの輸送時や保管時には、マガジンの後部は、マガジン横壁に形成された一対の溝４９に断頭機様に嵌った背板４８によって閉止及び保護できる。
【００３０】
電子制御ユニットは、キーパッド８への個人識別コードの入力により、或いはスマートカードリーダ７にスマートカードを通して支払うことにより、カートリッジの内の１個に入った特定の物品の選択的供給を行うことができる。スマートカードは、硬貨投入口９に一定量の硬貨を投入することによりリチャージできる。従って、雇い主や販売機の管理者は、秘密の識別コードを各々に割り当てることにより、或いは当該販売機で１ヶ月間に使用可能な金額を予めチャージしたスマートカードを個人に提供することにより、許可された人だけが商品を自由に入手できるようにすることができる。任意的に、全額或いは一部の支払いを、硬貨投入口とスマートカードとを組合せて利用して行うことを要求できる。
【００３１】
本発明の例示的実施形態を説明してきたが、本発明の思想及び添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、各種変形を行うことができ、他の実施形態を想到できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明に係る販売機の側面立面図である。
【図２】図２は、図１の前面斜視図であり、カバーが開いた状態を示す。
【図３】図３は、部分後面斜視図である。
【図４】図４は、販売機の前面斜視図であり、マガジン及びカバーを取り外した状態を示す。
【図５】図５は、販売機の後部の断面図である。
【図６】図６は、トグル式バリア機構の部分斜視図である。
【図７】図７は、供給ゲートを駆動する一組のプッシュロッドの側面図である。
【図８】図８は、カートリッジの断面図である。
【図９】図９は、交差バーアクチュエータの斜視図である。
【図１０】図１０は、交差バー係合構造の斜視図である。
【図１１】図１１は、交差バー係合構造の斜視図である。
【図１２】図１２は、プッシュピンの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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