(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の払出し機構に選択的に嵌合する突起を有する切替え板と、この切替え板を介して前記複数の払出し機構を駆動する駆動手段と、前記切替え板に連結して前記切替え板と前記複数の払出し機構との嵌合関係を順次切替える切替え手段とを備え、前記切替え手段は、二重ラック歯車と、この二重ラック歯車に噛み合う欠歯ピン歯車と、この欠歯ピン歯車に連結された爪車機構とを有する硬貨等の払出し装置。
【請求項２】
爪車機構は爪車と、この爪車に噛み合う送り爪と、前記爪車に噛み合う止め爪と、前記送り爪と連結したベルクランクとから成り、前記ベルクランクには前記送り爪作動完了時に前記爪車の歯面を押えるストッパーアームが一体に形成された請求項１記載の硬貨等の払出し装置。
【請求項３】
二重ラック歯車の往復移動範囲の一端を検出するセンサを備えた請求項１記載の硬貨等の払出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動販売機や券売機等に搭載され、コインチェンジャに使用される硬貨等の払出し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年自動販売機への紙幣識別装置の搭載率が増大し、また自動販売機にて販売される商品の販売価格が多種多様な額に設定される傾向がある。そのためコインチェンジャから払い出す釣銭の数が増加し釣銭不足を起こしやすく、また払出しに要する時間が長くなっている。そこで、釣銭収納枚数を多くし、高速で払出し動作を行うコインチェンジャが求められている。
【０００３】
以下に従来の硬貨払出し装置について説明する。従来の硬貨払出し装置の構成は、硬貨払出し装置本体と、この本体に着脱自在に装着されるとともにそれぞれ上方に入口、下方に出口を有する第１、第２のカセットと、第１のカセットの出口下方に設けた第１の払出し機構と、第２のカセットの出口下方に設けた第２の払出し機構を備え、これ等第１、第２の払出し機構はそれぞれ独立した駆動手段で駆動していた。これに類する技術として、たとえば第１の払出し機構に関して実開昭５６−５３２５０号公報、第２の払出し機構に関して実開平２−５８８６９号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の構成では、第１、第２のカセットに大量の釣銭を収納することで釣銭収納枚数は確保されているが、硬貨払出し装置の第１のカセットの出口下方に設けた第１の払出し機構と、第２のカセットの出口下方に設けた第２の払出し機構との各々に対応した駆動手段を配設しているので、それぞれにモータや電磁ソレノイドを要し、コストアップになるとともに払出し装置が大型化するという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、小型化された硬貨等の払出し装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の硬貨等の払出し装置は、複数の払出し機構に選択的に嵌合する突起を有する切替え板と、この切替え板を介して前記複数の払出し機構を駆動する駆動手段と、前記切替え板に連結して前記切替え板と前記複数の払出し機構との嵌合関係を順次切替える切替え手段とを備え、前記切替え手段は、二重ラック歯車と、この二重ラック歯車に噛み合う欠歯ピン歯車と、この欠歯ピン歯車に連結された爪車機構とを有する構造としたものであり、自動販売機内の限られた空間内で複数の硬貨払出し機構を駆動できる小型化された装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、複数の払出し機構に選択的に嵌合する突起を有する切替え板と、この切替え板を介して前記複数の払出し機構を駆動する駆動手段と、前記切替え板に連結して前記切替え板と前記複数の払出し機構との嵌合関係を順次切替える切替え手段とを備え、前記切替え手段は、二重ラック歯車と、この二重ラック歯車に噛み合う欠歯ピン歯車と、この欠歯ピン歯車に連結された爪車機構とを有する硬貨等の払出し装置であり、１つの駆動手段と単純な機構を用いて、自動販売機内の限られた空間内で複数の硬貨払出し機構による硬貨払出しを可能にするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明の爪車機構は、爪車と、この爪車に噛み合う送り爪と、前記爪車に噛み合う止め爪と、前記送り爪と連結したベルクランクとから成り、前記ベルクランクには前記送り爪作動完了時に爪車の歯面を押えるストッパーアームが一体に形成された請求項１記載の硬貨等の払出し装置としたものであり、１歯送り毎にストッパーアームが爪車を拘束して慣性運動を一旦停止させることにより、小型の電磁ソレノイドを駆動手段とし、軽い負荷で爪車機構を高速回転させても脱調現象を防ぐことができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、二重ラック歯車の往復移動範囲の一端を検出するセンサを備えた請求項１記載の硬貨等の払出し装置としたものであり、１個のセンサを用いて複数の硬貨払出し機構を切替え、また切替えた結果が正しく実行されたか否かを検知することができるものである。
【００１０】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施の形態における硬貨払出し装置を搭載したコインチェンジャの外観斜視図である。図２に示すように、このコインチェンジャでは硬貨入口１の下方に硬貨選別装置２が配設されており、投入された硬貨は正貨と偽貨とに選別された後、さらに金種ごとに選別される。
【００１１】
この硬貨選別装置２の下方には複数の硬貨収納筒３を並設した第１のカセット４が配設されている。本実施の形態のコインチェンジャでは１０円、５０円、１００円、５００円の４種類の硬貨を正貨として扱うため、第１のカセット４はそれぞれの硬貨に対応した入口５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、それぞれの入口に対応した硬貨収納筒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、偽貨を通過させるための返金通路入口６と、この返金通路入口６につながる返金通路７とを有する構成となっている。
【００１２】
第１のカセット４の側方には第２のカセット８が配設される。この第２のカセット８はコインチェンジャの奥行方向に２つの硬貨収納筒９ａ，９ｂを並設して形成され、硬貨収納筒９ａ，９ｂの上端にはそれぞれ硬貨投入口１０ａ，１０ｂが設けられている。そして、第１のカセット４と第２のカセット８の下方には払出し機構部１１が配設されている。この払出し機構部１１は本体ケース１２に固定されている。また、硬貨選別装置２と第１のカセット４と第２のカセット８とはそれぞれ本体ケース１２に固定されたラッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃにて本体ケース１２に着脱自在に固定されている。
【００１３】
図３は図２で示した硬貨収納筒３ａの底部形状を示す。なお、硬貨収納筒３ｂ，３ｃ，３ｄは硬貨収納筒３ａとほぼ同一形状のため、硬貨収納筒３ａで代表して説明する。硬貨収納筒３ａの底部には、フォーク状の硬貨受け爪１４ａ，１５ａ，１６ａが配設され、この硬貨受け爪１４ａ，１５ａ，１６ａの上方から後方には略硬貨１枚の厚さをやや上回るすきまを開けて払出し孔１７ａがある。硬貨受け爪１４ａと１５ａ、１５ａと１６ａの間には、払出し孔１７ａに連通したスリット１８ａ，１９ａがある。硬貨受け爪１４ａ，１６ａのスリット１８ａ，１９ａ側には硬貨収納筒３ａの中心軸上に頂点を有し、上方に向かって広がった略円すい状の面取り２０ａ，２１ａが施されている。この面取り２０ａ，２１ａは、硬貨収納筒３ａの入口５ａから落下してきた硬貨がスリット１８ａ，１９ａに挟まり、斜めに立って硬貨詰まりを起こすことを防止し、硬貨が転動しやすくするためのものである。
【００１４】
第１のカセット４の下方の払出し機構部１１には、図３に示すように硬貨収納筒３ａに対応してスライダ２２ａが配設されている。スライダ２２ａはその前縁のスリット１８ａ，１９ａに対応した位置に硬貨払出し爪２３ａ，２４ａを有し、払出し爪２３ａ，２４ａに接して硬貨孔（図示せず）を有する。硬貨払出し爪２３ａ，２４ａは第１のカセット４の装着時には略硬貨１枚の厚さよりやや少ない高さだけ硬貨受け爪１４ａ，１５ａ，１６ａの上方に突出する寸法に形成されている。スライダ２２ａ、及びスライダ２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ（図１）で第１の払出し機構を形成している。
【００１５】
図４は第２のカセット８の底部形状を示す。硬貨収納筒９ａ，９ｂの底部にも硬貨収納筒３ａの底部に設けた硬貨受け爪１４ａ，１５ａ，１６ａと同様の働きをする硬貨受け爪２６ａ，２７ａ，２８ａ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂが配設されている。ただし硬貨収納筒９ｂの硬貨受け爪２６ｂ，２７ｂ，２８ｂは他の全ての硬貨受け爪とは反対の方向に配設されており、硬貨収納筒９ａ，９ｂは略硬貨１枚の厚さをやや上回るすきまを開けて相互に連通した払出し孔２９を共有する。硬貨受け爪２６ａと２７ａ、２７ａと２８ａ、２６ｂと２７ｂ、２７ｂと２８ｂの間にはそれぞれ払出し孔２９に連通したスリット３０ａ，３１ａ，３０ｂ，３１ｂがある。硬貨受け爪２６ａ，２８ａ，２６ｂ，２８ｂのスリット３０ａ，３１ａ，３０ｂ，３１ｂ側には、硬貨収納筒３ａの底部に設けた略円すい状の面取り２０ａ，２１ａの場合と同様に、硬貨収納筒９ａ，９ｂの中心軸上に頂点を有し、上方に向かって広がった略円すい状の面取り３２ａ，３３ａ，３２ｂ，３３ｂが施されている。
【００１６】
第２のカセット８の下方の払出し機構部１１には、図４に示すように硬貨収納筒９ａ，９ｂに共通の払出し板３４が配設されており、払出し板３４はその前縁のスリット３０ａ，３１ａに対応した位置に硬貨払出し爪３５ａ，３６ａを有し、後縁のスリット３０ｂ，３１ｂに対応した位置にも同様に硬貨払出し爪３５ｂ，３６ｂを有する。硬貨払出し爪３５ａ，３６ａ，３５ｂ，３６ｂに接して共通の硬貨孔３７がある。硬貨払出し爪３５ａ，３６ａ，３５ｂ，３６ｂは第２のカセット８の装着時には略硬貨１枚の厚さよりやや少ない高さだけ硬貨受け爪２６ａ，２７ａ，２８ａ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂの上方に突出する寸法に形成されている。
【００１７】
第１のカセット４の下端後部には硬貨収納筒３ａと３ｄ、３ｂと３ｃの間に硬貨流出防止体３８ａ（図５）、（もう一つは図示せず）が上下方向に摺動自在に装着されている。硬貨流出防止体３８ａ、ともう一つ（図示せず）はほぼ同一形状のため、図５においては硬貨流出防止体３８ａで代表して説明する。硬貨流出防止体３８ａは、ばね３９ａにて下方に加圧され、第１のカセット４が本体ケース１２から離脱しているときには払出し孔１７ａ，１７ｂ内に突出して収納されている硬貨の落下を妨げる。硬貨流出防止体３８ａには後方に突出した突起４０ａがあり、第１のカセット４が本体ケース１２に装着されたときに本体ケース１２の一部と噛み合い、硬貨流出防止体３８ａを押し上げ、払出し孔１７ａ，１７ｂ（図示せず）を開放する。
【００１８】
図６にて第２のカセット８の下端中央には硬貨収納筒９ａと９ｂとの間に硬貨流出防止体３８ｃが上下方向に摺動自在に装着されており、ばね３９ｃにて下方に加圧され、第２のカセット８が本体ケース１２から離脱しているときには払出し孔２９内に突出して、収納されている硬貨の落下を妨げる。硬貨流出防止体３８ｃには側方に突出した突起４０ｃがあり、第２のカセット８が本体ケース１２に装着されたときに本体ケース１２の凸部１２０と噛み合い、硬貨流出防止体３８ｃを押し上げ、払出し孔２９を開放する。
【００１９】
図１にて、払出し板３４は副基台４１のガイド部４２ａ，４２ｂにより前後方向にのみ摺動自在に保持され、払出し板３４の下部に保持されたピン４３を介してリンク４４に、ピン４５を介してリンク４６に回動及び摺動自在に連結されている。リンク４６はリンク４７に固定されたピン４８と回動自在に連結されている。リンク４７はその上端にてピン４９を介して副基台４１に対し回動自在に支持され、リンク４４はその中央付近にてピン５０を介して副基台４１に対し回動自在に支持される。
【００２０】
副基台４１の下方には主基台５１が配設され、主基台５１の上には前後方向に摺動自在に保持されたサブスライダ５２，５３と、固定されたピン５４とが配設されている。サブスライダ５２，５３にはそれぞれピン５５，５６が固定されており、また主基台５１を貫通する連結突起５７，５８がそれぞれ一体に形成されている。リンク４４はピン５５と、リンク４６はピン５４と、リンク４７はピン５６とそれぞれのリンクの下端にて回動及び摺動自在に連結されている。また主基台５１上に固定されたガイドシャフト５９に案内されたリターンブロック６０がばね６１によってサブスライダ５２，５３を後方に押圧している。
【００２１】
払出し板３４の硬貨孔３７の下方には硬貨受６２が後方から伸びており、硬貨受６２の下方には副基台４１と一体に形成されたシュート６３がある。このシュート６３の下端は硬貨通路６５に開口している。この硬貨通路６５は主基台５１上のコインチェンジャ前面を右から左に下り、返金通路７と合流して硬貨払出し口６４につながっている。払出し板３４と、連結されたリンク機構と、サブスライダ５２，５３、及びスライダ２２ｅ，２２ｆとで、第２の払出し機構を形成している。
【００２２】
主基台５１の下方には開閉蓋６６が配設され、図７に示すようにヒンジシャフト６７を介して主基台５１に対し回動自在に支持されている。開閉蓋６６のコインチェンジャ前面側には一対のロック部材６７ａ，６７ｂが左右方向に摺動自在に装着されており、それぞればね６８ａ，６８ｂにて両側に開く方向に加圧されている。ロック部材６７ａ，６７ｂの先端は主基台５１に穿たれた穴６９ａ，６９ｂに嵌合し開閉蓋６６を固定している。
【００２３】
開閉蓋６６の上には、図１に示すようにスライダ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ、及び２２ｆが前後方向に摺動自在に配設されている。スライダ２２ｅ，２２ｆには結合穴７０，７１があり、開閉蓋６６固定時にはそれぞれ連結突起５７，５８と結合する。図８に示すようにスライダ２２ａは突起７２ａを有し、開閉蓋６６上の初期設定位置に穿たれた凹部７３ａと嵌合し、手動装着時に定位置に設定するためのクリック感触を発生する。同様にスライダ２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ、及び２２ｆもそれぞれ突起７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ、及び７２ｆ（図示せず）を有し、開閉蓋６６上の初期設定位置に穿たれた凹部７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ、及び７３ｆ（図示せず）と嵌合し、手動装着時に定位置に設定するためのクリック感触を発生する。
【００２４】
図１に示すように、スライダ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆはそれぞれ突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ，７４ｅ，７４ｆを有し、切替え板７５の凸部と選択的に嵌合することにより駆動される。
【００２５】
切替え板７５は開閉蓋６６上で前後方向に摺動自在に配設され、第１の払出し機構と第２の払出し機構に共通の駆動手段となるメインスライダ７６の内部に穿たれた溝の中に左右方向に滑動自在に保持されており、切替えガイド部７７を介して切替え駆動される。メインスライダ７６は両端に穿たれた溝７８ａ，７８ｂが、開閉蓋６６から突出し先端がＬ字型に曲がったガイド部７９ａ，７９ｂと嵌合しており、開閉蓋６６が開いたときにも脱落しないように保持されている。またメインスライダ７６下部にはスライダ２２ａの突起７２ａと同様に、突起８０ａ，８０ｂ（図示せず）が一体に成形されており、開閉蓋６６上の初期設定位置に穿たれた凹部８１ａ，８１ｂと嵌合して、手動装着時に定位置に設定するためのクリック感触を発生する。
【００２６】
メインスライダ７６上部にはクランクピン８２ａ，８２ｂと嵌合する動力伝達用の溝８３ａ，８３ｂが穿たれており、スライダ−クランク機構の一部を成している。
【００２７】
図９に示す通り、開閉蓋６６の下部には、空隙８４をあけて底板８５が配設されており、空隙８４の中にはワイパー８６が配設される。図１０にてワイパー８６にはカム溝８７と孔８８が穿たれており、それぞれ開閉蓋６６下側に突出した突起８９と、メインスライダ７６と一体に形成され開閉蓋６６を貫通して下側に伸びた突起９０とに嵌合する。
【００２８】
図１１に示すように、主基台５１の後部には爪車機構の駆動手段としての電磁ソレノイド９１と、プランジャ９２とピン９３を介して回動自在に結合し、支点９４ａ，９４ｂ（図示せず）の回りに揺動運動するベルクランク９５と、ベルクランク９５とピン９６を介して回転自在に結合した送り爪９７と、主基台５１上の支柱９８の回りに回動自在に支持された爪車９９と、主基台５１上の支柱１００の回りに揺動する止め爪１０１と、プランジャの戻しばね１０２と、送り爪９７の加圧ばね１０３と、止め爪１０１の加圧ばね１０４から成る爪車機構を搭載する。ベルクランク９５には電磁ソレノイド９１の吸引時に爪車９９の歯面を押さえ、爪車９９の回転を拘束するストッパーアーム１０５が一体に形成されている。
【００２９】
爪車９９の下面には部分円周上に等ピッチで配列された６個の突起１０６があり、欠歯歯車の一形態である欠け歯ピン歯車を形成する。爪車９９の下にはマングルラック（一般的な名称では二重ラック歯車）１０７が左右方向に滑動自在に配設されており、前記欠け歯ピン歯車と噛み合わされている。マングルラック１０７は光学検知用のシャッター部１０８と主基台５１を貫通して切替え板７５の切替えガイド部７７に係合する二股状の突起部１０９を一体に形成してある。光学検知用のフォトインタラプタ１１０はマングルラック１０７の初期設定位置においてシャッター部１０８により遮蔽され、マングルラック１０７の往復移動範囲の一端に設定された初期設定状態を検出する位置に配置されている。
【００３０】
爪車機構の上部にはモータ１１１に連結された減速機１１２が配設され、減速機１１２の出力軸１１３には回転制御用のカム１１４が固定されている。カム１１４に対向してマイクロスイッチ１１５が配設される。出力軸１１３は主基台５１を貫通して駆動ギヤ１１６に連結されており、駆動ギヤ１１６はクランクピン８２ａ，８２ｂをそれぞれ有するクランクギヤ１１７ａ，１１７ｂに噛み合う。
【００３１】
以上のように構成された硬貨等の払出し装置について、以下にその動作を説明する。まず、手動操作できる部分から説明する。
【００３２】
図１にてスライダ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは最も前に出た位置が待機位置である。同じくスライダ２２ｅ，２２ｆは動作ストロークのほぼ中点が待機位置であり、メインスライダ７６は最も前に出た位置が待機位置である。いずれも図８に突起７２ａの例で示すように、突起７２ａ〔及び７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ（図示せず）〕がそれぞれ凹部７３ａ〔及び７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ（図示せず）〕に嵌合するときと、メインスライダ７６の下部に形成された突起８０ａ，８０ｂ（図示せず）が凹部８１ａ，８１ｂに嵌合するときとに、クリック感触があり、組み立て時に開閉蓋６６を開いた状態にて容易に設定できる。また、スライダ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、及び２２ｄは、最も前に出た位置では開閉蓋６６のフック部にて先端が保持され、不要な反り、浮きを生じない形になっている。
【００３３】
一方、爪車機構部を示す図１１で、カム１１４はマイクロスイッチ１１５がＯＦＦ状態になる位相が初期設定状態であり、そのときクランクピン８２ａ，８２ｂが最も前に出た状態になり、待機位置にあるメインスライダ７６の溝８３ａ，８３ｂと容易に噛み合せることができる。開閉蓋６６を閉じる操作と、第１のカセット４、及び第２のカセット８の着脱動作と、硬貨払出し動作において払出し硬貨を切替え選択する動作とは、原則としてこの初期設定状態において行う。
【００３４】
開閉蓋６６の開閉操作は、図７に示すようにロック部材６７ａ，６７ｂをバネ６８ａ，６８ｂの反発力に抗して内側に押し、主基台５１に穿たれた穴６９ａ，６９ｂからロック部材６７ａ，６７ｂを抜いて行う。開閉蓋６６が閉じた状態ではバネ６８ａ，６８ｂの力でロック部材６７ａ，６７ｂは主基台に穿たれた穴６９ａ，６９ｂに押し込まれて嵌合し、開閉蓋６６を主基台５１に固定する。このようにして、特別な工具を使用せずに開閉蓋６６を開き、汚れたり破損したスライダを清掃したり、交換したりして、詰まった異物や変形硬貨なども容易に取り除くことができる。また、清掃後はやはり特別な工具を使用せずに容易に組み立てて機能を回復させることができる。
【００３５】
第１のカセット４は図１２に示すように、ラッチ１３ｂを指で押し上げ、第１のカセット４をその底部支点１１８ａ，１１８ｂを中心に前方へ倒し、第１のカセット４の上端が硬貨選別装置２より前に出てから斜め前方に持ち上げることにより、本体ケース１２より取り外すことができる。装着時にはこの反対に第１のカセット４の底部を本体１２に差し込み、底部支点１１８ａ，１１８ｂを中心に回転させて押し込み、直立させるとラッチ１３ｂが第１のカセット４側面にあるピン１１９に噛み合って固定される。
【００３６】
第２のカセット８の場合は、その２本の硬貨収納筒９ａ，９ｂの間の下端に接して、本体ケース１２の側に、前側の硬貨収納筒９ａの硬貨の有無を検出するセンサーを配設した凸部１２０（図６）があるため、挿抜を容易にするためのガイド機構を備えている。図１３に示すようにラッチ１３ｃを指で押し上げ、第２のカセット８をその底部支点１２１ａ，１２１ｂを中心に前方へ倒し、第２のカセット８の上端が本体ケース１２より前に出てから斜め上方に引き上げると、第２のカセット８の左側面にあるガイドピン１２２が本体ケース１２のガイド溝１２３を通って引き出され、本体ケース１２より取り外すことができる。装着時にはこの反対に、ガイドピン１２２をガイド溝１２３に合わせて差し込み、底部支点１２１ａ，１２１ｂを中心に回転させて押し込み、直立させるとラッチ１３ｃが第２のカセット８側面にあるピン１２４に噛み合って固定される。
【００３７】
カセットを本体１２から取り外したとき、とりわけ収納されている硬貨の枚数が少ないときには、収納されている最下層の硬貨が転動して払出し孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、及び払出し孔２９から落下する恐れがある。このため、本実施の形態は図５及び図６に示すごとく、第１のカセット４では硬貨流出防止体３８ａ，３８ｂ（図示せず）が、第２のカセット８では硬貨流出防止体３８ｃがそれぞれ最下層の硬貨の動きを拘束してカセット取り外し時の硬貨の落下を防止する。
【００３８】
このようにして、投入硬貨が収納されたカセットを取り外して硬貨を回収し、また釣銭硬貨が不足している場合にはカセットを取り外して硬貨を補給し、カセットを装着することにより、一度に大量の硬貨を補給することができ、硬貨の回収、補給に要する時間が短縮される。
【００３９】
次に硬貨の払出しについて説明する。払出し動作に関するフローチャートを図１４、図１５、図１６、及び図１７に示す。どの硬貨収納筒から硬貨を払出すかの切替え選択は、図１に示すように第１、第２の払出し機構に共通の駆動手段であるメインスライダ７６の内部で切替え板７５が左右方向に移動することによって行われる。本実施の形態の場合、この切替え順序は（表１）に示す順に設定されている。各切替え位置における切替え板７５の凸部と、各スライダの凸部との関係を図１８に示す。初期状態では切替え板７５の凸部がスライダ２２ａの突起７４ａに嵌合しているため、初期状態にて硬貨収納筒３ａからの硬貨払出しを行う場合は、切替え動作は不要である。
【００４０】
【表１】
0003573088.tif 000002
【００４１】
図１１及び図１４において、硬貨収納筒３ａから１枚払い出す場合は、まずマイクロスイッチ１１５がＯＦＦになっていることを確認する。マイクロスイッチ１１５がＯＮの場合はモータ１１１に通電して出力軸１１３、及びカム１１４を回転させ、マイクロスイッチ１１５がＯＦＦになったところでモータ１１１を止める。次にフォトインタラプタ１１０の状態を調べ、もしシャッター部１０８にて遮蔽されていない状態であれば、電磁ソレノイド９１にパルス通電を行い、爪車９９を１歯ずつ送り、マングルラック１０７を動かして、フォトインタラプタ１１０がシャッター部１０８にて遮蔽されたところで止める。
【００４２】
爪車送りの原理は、公知の送り爪と止め爪からなる爪車機構である。ただし、本実施の形態においては、爪車９９、マングルラック１０７、切替え板７５の慣性運動により、慣性力が加圧ばね１０３，１０４により発生される制動力を越えて脱調現象を起こし、爪車９９が所定角度以上に送られることを防ぐ機構がある。図１９に示すように、電磁ソレノイド９１の吸引により、ベルクランク９５が揺動するとき、ベルクランク９５と一体に形成されたストッパーアーム１０５が爪車９９の歯面を押さえるようにしている。これにより電磁ソレノイド９１の吸引動作時に、高速で回転する爪車９９を拘束して慣性運動をいったん停止させている。こうして、加圧ばね１０３，１０４の荷重を小さくしても十分な制動力が得られ、小型の電磁ソレノイドを短い周期で吸引させて、爪車送り動作を行うことができる。ここで図１９は電磁ソレノイド９１吸引時の爪車機構の位置関係を示し、図２０は電磁ソレノイド９１の開放時の爪車機構の位置関係を示す。
【００４３】
爪車９９の回転は、図１９及び図２０に示すようにマングルラックと欠け歯ピン歯車として公知の、回転運動を往復運動に変換する機構を用いて変換される。本実施の形態ではマングルラック１０７が最も左側に寄った往復運動の折り返し点を初期状態に設定しており、シャッター部１０８がこの位置にあるときフォトインタラプタ１１０が遮蔽され、初期状態を検出する。マングルラック１０７の左右方向の往復運動は二股状の突起部１０９（図１１）を介して切替え板７５に伝達され、図１８に示す切替え位置を取る。
【００４４】
これで初期状態が確認できたので、図１１、及び図１５に示すように、モータ１１１に通電して硬貨払出しに入る。モータ１１１の回転は減速機１１２を通じて出力軸１１３に伝達される。出力軸１１３の回転につれてカム１１４がマイクロスイッチ１１５をＯＮにし、回転開始を検出する。出力軸１１３の回転は駆動ギヤ１１６を介して一対のクランクギヤ１１７ａ，１１７ｂに伝達される。この回転運動はスライダ−クランク機構で変換され、メインスライダ７６の前後方向の往復運動となる。メインスライダ７６は切替え板７５と共に後方へ移動し、切替え板７５の凸部がスライダ２２ａの突起７４ａと嵌合してスライダ２２ａを後方へ引く。このとき、図２１及び図２２に示すように、切替え板７５の切替えガイド部７７は、主基台５１の下部に各切替え位置に対応して穿たれたガイド溝１２４に入り、払出しを終わってメインスライダ７６が初期状態に戻る直前までガイドされる。これにより、払出し中に外来ノイズの影響を受けたり、停電により払出し途中での起動停止が行われた場合でも、１回の払出し動作が終了してメインスライダ７６が初期状態に戻るまで切替え板７５の切替え動作が拘束されるため、電磁ソレノイド９１の誤動作等により切替え機構が噛み込むことを防止できる。
【００４５】
図２３に示すようにスライダ２２ａの硬貨払出し爪２３ａ，２４ａは、初期状態では硬貨収納筒３ａの前側（図２３の右側を前側とする。）に待機しているが、スライダ２２ａが後方へ引かれると、硬貨収納筒３ａ内に重積された硬貨のうち最下層の１枚の硬貨を後方へ引き出す。硬貨払出し爪２３ａ，２４ａは硬貨受け爪１４ａ，１５ａ，１６ａの上方に略硬貨１枚の厚さよりやや少ない高さだけ突出しているため、最下層の１枚だけが引き出され、２枚目の硬貨は硬貨収納筒３ａの中に残る。
【００４６】
図２４に示すようにスライダ２２ａが後方へ引き出されると、最下層の硬貨は硬貨受け爪１４ａ，１５ａ，１６ａから外れ、払出し孔１７ａを通り、硬貨孔２５ａの中に落下し、払出される。スライダ２２ａは最後方位置（クランクの上死点と称する）を過ぎ、硬貨払出し爪２３ａ，２４ａで２枚目の硬貨を支えたまま、メインスライダ７６に押されて前方へ戻る。メインスライダ７６がクランクの最前方位置（クランクの下死点と称する）に近づくと、カム１１４の形状設定により、マイクロスイッチ１１５がＯＦＦになり、モータ１１１を止める。これで１枚の硬貨が払い出され、図２３に示す初期状態に戻ったことになる。同一金種の硬貨を何枚か払い出す場合は、モータ１１１に引き続き通電して所定回数スライダ２２ａを往復させる。
【００４７】
本実施の形態では複数の硬貨収納筒から同時に硬貨を払い出すことができる。３本の硬貨収納筒から払出しを行う場合を代表例として図１５で説明する。（表１）及び図１８において硬貨収納筒３ａ，３ｂ，３ｃの同時払出しは初期状態から２ステップ切替え板７５を動かした状態に相当する。爪車９９は１４歯であり、電磁ソレノイド９１に対する１４回のパルス通電により、１回転して初期状態に戻る。従って、爪車９９の回転角度を１４進のカウンタＫの値で表現することができる。この場合初期状態はＫ＝０であり、３金種同時払出しの位置はＫ＝２に相当する。電磁ソレノイド９１に１回通電する都度Ｋ＝Ｋ＋１として１ずつ加算する。初期状態から始めて２回通電すればＫ＝２となり、目標とする位置になる。このとき図１９に示すごとく切替え板７５は突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃに嵌合しており、モータ１１１に通電してメインスライダ７６を１往復させればスライダ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが１往復動き、硬貨収納筒３ａ，３ｂ，３ｃから各１枚ずつ硬貨を払い出すことができる。
【００４８】
なお、このとき硬貨収納筒３ａ，３ｂの硬貨はクランクの上死点にて払い出されるが、硬貨収納筒３ｃの硬貨は底板８５の上の８５ａ部に落下する。図１０に示すように、この硬貨はメインスライダ７６により駆動され、クランクの上死点において後方に下がっているワイパー８６により、メインスライダ７６の戻り工程にて硬貨収納筒３ａ，３ｂの硬貨と同じ払出し領域に払い出される。
【００４９】
次に、第２のカセット８の硬貨収納筒９ａから払い出す場合について図１６を用いて説明する。図１８、及び（表１）において、この場合はＫ＝５とすればよいことがわかる。３金種払出しのＫ＝２の状態から電磁ソレノイド９１に３回通電すれば、爪車９９はＫ＝５の状態となる。Ｋ＝５のとき切替え板７５はスライダ２２ｅの突起７４ｅと嵌合している。図２５に示すこの状態からメインスライダ７６がクランクの上死点まで動くと、図２６に示すようにスライダ２２ｅ、サブスライダ５２、ピン５５が後方に引かれる。リンク４４はピン５５により、ピン５０の回りに揺動運動して、ピン４３を前方に押し出す。当初硬貨収納筒９ａと９ｂの中間に待機していた払出し板３４は、ピン４３に押されて硬貨収納筒９ａの下に移動する。硬貨払出し爪３５ａ，３６ａは硬貨収納筒９ａより前方に待機する。
【００５０】
メインスライダ７６がクランクの下死点へ移動すると、スライダ２２ｅ、サブスライダ５２、ピン５５はメインスライダ７６に押されて、図２５に示す待機位置に戻り、リンク４４は待機位置に引き戻される。払出し板３４はピン５５に引かれて待機位置に戻り、その過程で硬貨収納筒９ａに重積された硬貨のうち最下層の１枚を硬貨払出し爪３５ａ，３６ａが引き出す。引き出された硬貨は硬貨受け爪２６ａ，２７ａ，２８ａ（図４）から外れて払出し孔２９、及び硬貨孔３７を通って落下し、払出し板３４の硬貨受６２に当たって水平の姿勢から垂直方向に回転し、シュート６３を滑り落ちる。シュート６３の下端に達した硬貨は硬貨通路６５を通って硬貨払出し口６４（図１）から払い出される。
【００５１】
上記過程で払出し板３４が前方に動くと、リンク４６はピン４５を介してピン５４を中心に前方に傾き、ピン４８が前方に移動する。リンク４７はピン４８を介してピン４９を中心に揺動し、ピン５６、サブスライダ５３、スライダ２２ｆを前方に押し出す。また、このときサブスライダ５３はばね６１に抗してリターンブロック６０を前方に押す。これらの動作は硬貨払出しには直接関与しないが、リンク機構の構成上発生するものである。
【００５２】
メインスライダ７６が待機位置に戻ると、リンク４６は直立し、リンク４７はピン５６、サブスライダ５３、スライダ２２ｆを待機位置に引き戻す。ただし、リンクの嵌合ガタなどの要因により、ピン５６、サブスライダ５３、スライダ２２ｆは完全に待機位置まで戻らないことがある。この状態では切替え板７５が拘束されて以後切替え動作ができなくなるため、リターンブロック６０とばね６１によりサブスライダ５３を完全に待機位置まで押し戻し、切替え動作が継続できるようにしている。
【００５３】
引き続き第２のカセット８の硬貨収納筒９ｂから払い出す場合について説明する。（表１）にて、この場合はＫ＝７とすればよいことがわかる。硬貨収納筒９ａの払出しが終了したときＫ＝５であるから、電磁ソレノイド９１に２回パルス通電すればＫ＝７となり、切替え板７５はスライダ２２ｆの突起７４ｆ（図１８）と嵌合する。この状態から、図２７に示すようにメインスライダ７６がクランクの上死点まで動くと、スライダ２２ｆ、サブスライダ５３、ピン５６が後方に引かれる。リンク４７はピン５６により、ピン４９の回りに揺動運動してピン４８を後方へ動かす。リンク４６はピン４８に引かれてピン５４の回りに揺動し、後方に傾く。リンク４６に嵌合したピン４５が後方に動くため、硬貨収納筒９ａと９ｂの中間に待機していた払出し板３４は、ピン４５に引かれて硬貨収納筒９ｂの下に移動し、硬貨払出し爪３５ａ，３５ｂは硬貨収納筒９ｂより後方に待避する。
【００５４】
メインスライダ７６がクランクの下死点へ移動すると、スライダ２２ｆ、サブスライダ５３、ピン５６はメインスライダ７６に押されて、図２５に示す待機位置に戻り、リンク４７、及びリンク４６も待機位置に引き戻される。払出し板３４はピン４５に引かれて待機位置に戻り、その過程で硬貨収納筒９ｂに重積された硬貨のうち最下層の１枚を、硬貨払出し爪３５ｂ，３６ｂが引き出す。引き出された硬貨は硬貨受け爪２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ（図４）から外れて、図２５に示すように、払出し孔２９、及び硬貨孔３７を通って落下し、硬貨受６２に当たって水平の姿勢から垂直方向に回転し、シュート６３を滑り落ちる。シュート６３の下端に達した硬貨は、硬貨通路６５を通って硬貨払出し口６４（図１）から払い出される。
【００５５】
上記過程で払出し板３４が後方に動くと、リンク４４はピン４３を介してピン５０を中心に揺動し、ピン５５を前方に押し出す。サブスライダ５２、及びスライダ２２ｅも、ピン５５とともに前方に動く。また、このときサブスライダ５２はバネ６１に抗してリターンブロック６０を前方に押す。この動作は硬貨払出しに直接関与しないが、リンク機構の構成上発生するものである。
【００５６】
払出し板３４が待機位置に戻ると、リンク４４は直立し、ピン５５、サブスライダ５２、及びスライダ２２ｅを待機位置に引き戻す。このとき、リンク機構の嵌合ガタなどの要因により、ピン５５、サブスライダ５３、スライダ２２ｅは完全に待機位置まで戻らないことがある。この状態では切替え板７５が拘束されて以後切替え動作ができなくなるため、リターンブロック６０とばね６１によりサブスライダ５３を完全に待機位置まで押し戻し、切替え動作が継続できるようにしている。
【００５７】
メインスライダ７６がクランクの下死点に戻り、引き続き払い出す予定の硬貨がなければ、図１７に示すように、モータ１１１の通電を止め、Ｋ＝１４（０）となるまで電磁ソレノイド９１に（この場合は７回）パルス通電することにより初期状態に戻る。
【００５８】
電磁ソレノイド９１に対する所定回数のパルス通電と、モータ１１１に対する所定時間の通電の後、フォトインタラプタ１１０、及びマイクロスイッチ１１５が初期状態を検出できないときは、なんらかの異常が発生したことが判定できる。この場合は再度動作チェックを行い、詰まり判定、またはエラー判定をして以後の動作を停止し、被害の拡大を防ぐことができる。
【００５９】
こうして、本実施の形態では、第１の払出し機構と、第２の払出し機構とを、小型化された共通の駆動機構を用いて駆動し、第１のカセット４の４本の硬貨収納筒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに合計約２７１枚の釣銭硬貨を収納している。第２のカセット８には２本の硬貨収納筒９ａ，９ｂを前後方向に配列して、共通の払出し孔２９及び、払出し板３４を用いた払出し機構を採用することにより、コインチェンジャの幅を広げることなしに合計約２６８枚の釣銭硬貨を収納している。第１、第２のカセットを併せて総計５３９枚の釣銭硬貨を収納する能力を有しており、釣銭切れによる販売機会損失の恐れをなくしている。また、爪車機構を用いた払出し硬貨収納筒の高速切替えと、多金種同時払出し方式の採用により、釣銭払出し時間を短縮している。
【００６０】
なお、本実施の形態は硬貨収納筒をカセット化した形式の硬貨払出し装置について述べているが、本発明は硬貨収納筒が本体に固定された形式の硬貨払出し装置についても同様の構成により、容易に適用できるものである。
【００６１】
また、本実施の形態は日本国発行の硬貨のうち、１０円、５０円、１００円、５００円の各硬貨を取り扱う硬貨払出し装置であるが、本発明の内容は、１円、５円などの他金種硬貨や、外国硬貨、及び硬貨類似形状のメタル、トークン類の払出し装置にも同様に適用できるものである。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明の硬貨等の払出し装置は、複数の払出し機構に選択的に嵌合する突起を有する切替え板と、この切替え板を介して前記複数の払出し機構を駆動する駆動手段と、前記切替え板に連結して切替え板と複数の払出し機構との嵌合関係を順次切替える切替え手段とを備え、前記切替え手段は、二重ラック歯車と、この二重ラック歯車に噛み合う欠歯ピン歯車と、この欠歯ピン歯車に連結された爪車機構とを有する構造としたものであり、１つの駆動手段と単純な機構を用いて、自動販売機内の限られた空間内で複数の硬貨払出し機構による硬貨払出しを可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における硬貨払出し装置の斜視図
【図２】本発明の実施の形態における硬貨払出し装置を装着したコインチェンジャの外観斜視図
【図３】本発明の実施の形態における第１のカセットに属する硬貨収納筒の底部斜視図
【図４】本発明の実施の形態における第２のカセットの底部斜視図
【図５】本発明の実施の形態における第１のカセットの硬貨流出防止体を含む底部断面図
【図６】本発明の実施の形態における第２のカセットの硬貨流出防止体を含む底部断面図
【図７】本発明の実施の形態における開閉蓋の動作説明用の斜視図
【図８】本発明の実施の形態におけるスライダ部の断面図
【図９】本発明の実施の形態におけるワイパー部の断面図
【図１０】本発明の実施の形態における払出し装置の下面図
【図１１】本発明の実施の形態における爪車機構部を示す斜視図
【図１２】本発明の実施の形態における第１のカセットの装着動作説明用の側面図
【図１３】本発明の実施の形態における第２のカセットの装着動作説明用の側面図
【図１４】本発明の実施の形態における払出し装置の動作フローチャート
【図１５】本発明の実施の形態における払出し装置の動作フローチャート
【図１６】本発明の実施の形態における払出し装置の動作フローチャート
【図１７】本発明の実施の形態における払出し装置の動作フローチャート
【図１８】（ａ）〜（ｈ）は本発明の実施の形態における切替え板と払出し動作を行うスライダとの関係を示す概念図
【図１９】本発明の実施の形態における爪車機構の動作説明用の図
【図２０】本発明の実施の形態における爪車機構の動作説明用の図
【図２１】本発明の実施の形態における切替え板のガイド部断面図
【図２２】本発明の実施の形態における切替え板のガイド部下面図
【図２３】本発明の実施の形態における第１のカセットの払出し動作説明用の側面断面図
【図２４】本発明の実施の形態における第１のカセットの払出し動作説明用の側面断面図
【図２５】本発明の実施の形態における第２のカセットの払出し動作説明用の側面断面図
【図２６】本発明の実施の形態における第２のカセットの払出し動作説明用の側面断面図
【図２７】本発明の実施の形態における第２のカセットの払出し動作説明用の側面断面図
【符号の説明】
４  第１のカセット
８  第２のカセット
１２  本体ケース
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ  スライダ
３４  払出し板
５２，５３  サブスライダ
７５  切替え板
７６  メインスライダ
９９  欠歯歯車
１０７  二重ラック歯車
１１１  モータ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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