(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商品を積み重ねて収納する商品ラックと、固体状の商品の補充／販売時に前記商品が前記商品ラックを構成するセグメントへ衝突する作用力を電気抵抗の変化として検出する感圧センサとを具備し、該感圧センサの矩形波状の出力に基づき前記商品の在庫数を計数する自動販売機において、前記セグメントのうちの前記商品ラックの中間部に位置する特定のセグメントの前記商品通過側の面であって商品搬送方向に対し３等分した領域のうちの最も商品取り出し口に近い領域に前記感圧センサを設置したことを特徴とした商品在庫計数機能付自動販売機。
【請求項２】
請求項１に記載の商品在庫計数機能付自動販売機において、感圧センサの商品搬送方向の長さを、関係式Ｌ＝Ｓ×Ｖ（Ｌは感圧センサ長さ、Ｓは任意のサンプリング速度の信号処理回路で検出可能な信号幅、Ｖは商品の搬送速度）を満たす長さとしたことを特徴とする商品在庫計数機能付自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶、ビン、ペットボトル等の固体状の商品（以下、単に商品という）の在庫数を管理する、サーペンタイン式商品ラック（以下、単に商品ラックという）を具備した在庫管理機能付自動販売機（以下、単に自販機という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の自販機の側断面図である。図６において、１０１は外箱、１０２は内箱、１０３は外箱１０１と内箱１０２とに挟まれた断熱材、１０４は内部に断熱材１０３を充填した内扉、１０５は商品見本等が並べられた外扉、１０６は商品１０７を収納する商品ラックである。商品ラック１０６の下部には、商品１０７を１本づつ払い出すための払出し機構１０８が、各商品毎に設けられている。払い出された商品１０７は重力によって落下し、シュータ１０９によって導かれ、内扉１０４の下部のフラップ扉１１０を通過して、商品取り出し口１１１へ送られる。また、収納された商品１０７は、自販機内に設けられた冷却器１１２またはヒータ１１３によって、予め設定されたように冷却または加熱される。その際、庫内の空気は、ファン１１４によって循環され、商品１０７を冷却または加熱する。また、庫内の下部には、機械室１１５が設けられており、冷凍機のコンプレッサ１１６、凝縮器１１７等が収納されている。
【０００３】
次に、商品１０７を計数する計数手段について説明する。
図７は、従来の自販機の商品ラック部の計数手段の部分を示す側面図である。図７において、１１８は商品１０７を投入するための投入口、１１９は投入口１１８から商品ラック１０６に商品１０７を送るトレイ、１２１は商品ラック１０６を構成するセグメント、１２２はセグメント１２１の商品１０７の通過側の面に貼りつけられた感圧センサである。感圧センサ１２２にはリード線１２３が取り付けられ、検出回路１２４に接続されている。商品１０７は、投入口１１８から人の手によりトレイ１１９に乗せられ、商品ラック１０６の中に補充される。補充された商品１０７は、セグメント１２１にぶつかりながら商品ラック１０６の下部へと送られ、セグメント１２１に貼りつけられた感圧センサ１２２に衝突する。感圧センサ１２２は、周知のように、加えられた荷重に従って電気抵抗値が急激に変化する特性を有する。補充された商品１０７がぶつかることによる押圧により、電気抵抗値が変化し、その電気抵抗値の変化を検出することにより、商品ラック１０６に補充された商品１０７を計数することができる。商品１０７がぶつかることによる電気抵抗値の変化は、スイッチのオン／オフに近い矩形波状のシンプルな出力となる。
【０００４】
次に、計数方法について説明する。図８は、従来の感圧センサ設置付近の商品ラック部の説明図で、（ａ）は商品補充時、（ｂ）は商品販売時を示す図である。図８において、構成要素は図７と同じであり同じ符号を付してある。図８（ａ）に示す商品補充時は、感圧センサ１２２の出力は、Ａの位置までの収納に対しては、商品１０７が直接セグメント１２１に貼りつけられた感圧センサ１２２に衝突するため、商品１０７の数に応じたパルス信号が、その衝撃力に応じて感圧センサ１２２から出力される。Ａの位置より上の収納本数に対しては、商品１０７が直接感圧センサ１２２に衝突することがなく、間接的に衝撃が伝わるだけであるので、衝撃力のレベルは直接商品１０７が衝突するときに比べて低いから、等価的には出力されない形となり計数されることはない。次に、図８（ｂ）に示す商品販売時は、販売毎に商品ラック１０６内の商品１０７が下方に落下するので、その都度Ａ位置より上方に積み重ねて収納された商品が感圧センサ１２２に衝突する。従って、感圧センサ１２２の出力は、Ａの位置から投入口１１８まで収納された商品の本数に対応する販売に対しては、販売毎に商品１０７が直接感圧センサ１２２に衝突するため、販売数に応じたパルス信号が、その衝撃力に応じて感圧センサ１２２から出力される。しかし、Ａの位置まで販売が進むと、その後商品１０７が衝突しなくなるため、感圧センサ１２２の出力は発生しなくなる。そこで、商品補充時には感圧センサ１２２設置部より下の収納本数を、商品販売時には感圧センサ１２２設置部より上の収納本数を計数することで、最終的に収納された全本数を計数する。
【０００５】
ところで、商品補充時の通過商品１０７を感圧センサ１２２で計数するとき、実際には次に述べるようなプラス側の誤計数が発生する。図９は、従来のプラス側の誤計測の説明図で、（ａ）は感圧センサ位置までの商品補充が終わったときの最上位商品が感圧センサと確実に接触して停止した状態を示す図、（ｂ）は同じくその最上位商品が感圧センサの下端部と不安定に接触して停止した状態を示す図である。図９において、構成要素は図８と同じであり同じ符号を付してある。図９（ｂ）のような場合、感圧センサ１２２まで商品１０７を補充後、その後に上方に積み重なる形で順次投入される商品１０７が、最上位商品に衝撃を与え、その都度感圧センサ１２２に作用力を加え、その分だけ余計に計数されることがある。この誤計数は、発生するかしないかが非常に微妙である。例えば、作用力の方向が感圧センサ１２２の面に直角かまたは直角に近いときは、検出されて誤計数になるが、作用力の方向が感圧センサ１２２の面に平行かまたは平行に近いときは、検出されず誤計数にはならない。また、商品１０７の作用力は、その大きさが商品重量や商品ラック１０６内を搬送されるときの弾み方によって大幅に変化するとともに、その方向も大幅に変化するので、誤計数になるかならないかは微妙である。この誤計数を解消することは、実際上非常に困難であるので、次善の策として次のような商品補充時の通過商品１０７の本数を推定する方法が採用されている。
【０００６】
表１は、商品補充時の計数値とそのときの推定本数との関係を示したものである。商品補充時の計数値が１４本以下のときには１１本と推定し、以下同様に１５〜１６のときには１３本、１７以上に対しては１６本とそれぞれ推定する。
【０００７】
【表１】
0003799831.tif 000002
この対応関係は、以下に述べるような実験結果から集約して求めた。
【０００８】
【表２】
0003799831.tif 000003
表２は、各商品別に適用される自販機の商品ラックに、実際に多数回繰り返して補充して求めた、商品補充時の計数値の変動（ばらつき）と、その時の実際本数との関係である。左側の縦列に商品名、中間の縦列に商品補充時の計数値変動、右側の縦列に実際本数をとる。例えば、商品Ａでは、計数値が１７〜１８の範囲で変動し、実際本数は１６本であった。以下、各商品Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・Ｋについて、表２記載のように計数値変動と、その時の実際本数の関係を求めた。ここで、計数値変動がいずれも実際本数の値以上となっており、最上位商品の上方から積み重なる形で順次投入される商品が、最上位商品に衝撃を与えることを示している（図９（ｂ）参照）。このデータから、実際本数を、１１本、１３本、１６本の３つのグループに集約し、それに対して互いに重なり合わないように計数値の変動範囲を求めたのが、表１に示した対応関係である。表１の対応関係から得られる推定本数は、当然ながら誤差を含むと考えられるが、もともと微妙な要因によって変動する計数値からできるだけ確度の高い本数を推定するために、実験データに裏打ちされて導出された「計数値−推定本数の対応関係」を根拠としたというのがこの方法の眼目である（特願平９−１８６６５８参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術においても、次のような問題点がある。すなわち、商品ラックのセグメントに設置した感圧センサを用いて自販機内の在庫数を精度良く管理するには、補充時および販売時の商品を精度良く感圧センサに衝突させなければならない。しかしながら、商品の補充のされ方は、丁寧に１本づつ入れられる場合もあれば、２本同時に入れられる場合、投げ込むように入れられる場合とさまざまである。従って、商品ラック内部における補充時の商品挙動が安定せず、感圧センサの設置位置によっては、商品が感圧センサに衝突しないこともあり、検出精度が悪くなる。このため、感圧センサの設置位置に依存しないように感圧センサの形状を大きくする方法もあるが、その場合、形状を相当大きくしなければならず、価格が高くなってしまう。また、価格面でみると、在庫管理機能を自販機に設けるためには、感圧センサのみでなく、感圧センサの信号処理を行い、商品の計数を行うための信号処理回路が必要となる。１台の自販機の中には、販売商品の種類を多くするため、通常、商品ラックが１０台以上設置されている。また、１台の商品ラックには、通常、２つの商品収納コラムがあるため、１台の自販機には合計で２０個以上の感圧センサが必要となり、信号処理回路はそれらの全ての出力を順次取り込まなければならない。従って、２０個以上の感圧センサ出力を取り損なうことなく順次検出するためには、感圧センサの信号幅が短い場合、サンプリング速度の速い信号処理回路が必要となり、価格の上昇を招いてしまう。
【００１０】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、感圧センサを使用して商品の在庫数を計数する機能付きの自販機において、価格上昇することなく計数精度を向上した自販機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明においては、商品を積み重ねて収納する商品ラックと、固体状の商品の補充／販売時に前記商品が前記商品ラックを構成するセグメントへ衝突する作用力を電気抵抗の変化として検出する感圧センサとを具備し、該感圧センサの矩形波状の出力に基づき前記商品の在庫数を計数する自動販売機において、前記セグメントのうちの前記商品ラックの中間部に位置する特定のセグメントの前記商品通過側の面であって商品搬送方向に対し３等分した領域のうちの最も商品取り出し口に近い領域に前記感圧センサを設置することとした。
【００１２】
また、上記において、感圧センサの商品搬送方向の長さを、関係式Ｌ＝Ｓ×Ｖ（Ｌは感圧センサ長さ、Ｓは任意のサンプリング速度の信号処理回路で検出可能な信号幅、Ｖは商品の搬送速度）を満たす長さとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例の商品衝突精度評価時の商品ラック部の説明図である。１はサーペンタイン式商品ラック２を構成するセグメント、３は商品４の搬送方向の３等分領域（ａ位置、ｂ位置、ｃ位置）に設置した感圧センサ、５は商品４の転がる軌跡である。
【００１４】
図２は、図１における商品衝突精度の評価結果を示すグラフで、（ａ）は補充時を示す図、（ｂ）は販売時を示す図である。補充時、販売時ともに、感圧センサ３の設置位置は、ａ→ｂ→ｃとセグメント１の下部（商品取り出し口に近い領域）に近くなるほど、商品４と衝突しやすくなり衝突精度が高くなる。これは、図１の商品４の搬送方向と感圧センサ３の位置関係を見て分かるように、ａ位置では感圧センサ３の面が商品４の搬送方向と平行に近い関係にあるため、補充時に、商品４が投げ込まれた時やスムーズに転がった時のように、勢いよく転がっていく時には感圧センサ３と衝突するが、販売時にように転がる勢いがない場合には衝突しなくなり、感圧センサ３の検出精度は低くなる。ｂ位置では、感圧センサ３の面が商品４の搬送方向と直角に近い関係になるため、ａ位置よりは、補充時、販売時ともに、商品４が感圧センサ３と衝突しやすくなり、感圧センサ３の検出精度は高くなる。ｃ位置では、感圧センサ３の面が商品４の搬送方向と直角に近い関係であり、ｂ位置の場合と同じように、対向するセグメント１の位置から転がってきた商品４が直接感圧センサ３と衝突しやすく、また、それとは別に、ｃ位置では、ａ位置、ｂ位置とは異なり商品４がセグメント１に衝突した後の転がる軌跡に位置するため、例えセグメント１への初期の衝突で感圧センサ３に衝突することがなくても、その後の商品４の転がり落ちる際に感圧センサ３に衝突するため、感圧センサ３の検出精度は大幅に向上する。
【００１５】
図３は、本発明の実施例の感圧センサと信号処理回路との関係を示す図である。１台の自販機にｎ個、例えば２０個の感圧センサが内蔵されているとすると、それぞれのセンサ信号が信号処理回路に順次取り込まれる。
図４は、本発明の実施例のセンサ信号と信号処理回路のサンプリング間隔との関係を示す図で、（ａ）はセンサ信号幅がサンプリング間隔より小さい場合を示す図、（ｂ）はセンサ信号幅がサンプリング間隔と同じ場合を示す図である。図４において、６はセンサ信号、７は信号処理回路サンプリング、８はサンプリング間隔、９および１１はセンサ１の信号、１０および１２はセンサ２の信号である。１つの信号処理回路で２０個のセンサ信号６を検出するには、信号処理回路サンプリング７のサンプリング間隔８と同じ大きさのセンサ信号６の幅が必要である。例えば、図４（ａ）では、各々のセンサ信号６の幅が信号処理回路サンプリング７のサンプリング間隔８より小さいので、センサ１の信号９は信号処理回路サンプリング７のタイミングと一致するため検出されるが、センサ２の信号１０は信号処理回路サンプリング７のタイミングと一致しないため検出されない。図４（ｂ）では、各々のセンサ信号６の幅が信号処理回路サンプリング７のサンプリング間隔と同じであるので、信号処理回路サンプリング７の第１のタイミングと一致するセンサ１の信号１１だけでなく、第１のサンプリングのタイミングがずれたセンサ２の信号１２も第２のサンプリングのタイミングにより検出され、結果的に検出漏れがなくなる。従って、信号処理回路にてセンサ信号６を検出するためには、信号処理回路サンプリング７のサンプリング間隔８以上の大きさのセンサ信号６の幅とする必要となる。
【００１６】
図５は、本発明の実施例のセンサ信号幅とセンサ形状との関係の説明図で、（ａ）は補充または販売時の商品速度Ｖと感圧センサ長Ｌの関係を示す図、（ｂ）は（ａ）と対応するセンサ信号Ｓを示す図である。図５において、１３は商品の搬送速度Ｖ、１４は感圧センサの長さＬ、１５はセンサ信号Ｓである。センサ信号Ｓ１５は、商品４が感圧センサ３と接触している間だけオンとなり、商品４が感圧センサ３と接触し始める、信号がオフからオンへの立ち上がり時間と、商品４が感圧センサ３から離れ始める、信号がオンからオフへの立ち下がり時間は、商品４が感圧センサ３と接触している時間と比較して十分短いため、ほとんどオン／オフの矩形波となる。そこで、センサ信号Ｓ１５と、商品搬送速度Ｖ１３、感圧センサ３の長さＬ１４との間には次の関係式、すなわち、（感圧センサの長さＬ＝センサ信号Ｓ×商品搬送速度Ｖ）が成立するので、これを用いて、感圧センサの長さＬを決定する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、感圧センサを、商品の衝突精度の最も高い、商品ラックの中間部に位置する特定のセグメントの商品通過側の面であって商品搬送方向に対し３等分した領域のうちの最も商品取り出し口に近い領域に設置することにより、低価格な小形の感圧センサでも、検出精度を低下することなく、自販機の在庫数を高精度に管理することが可能となる。
【００１８】
また、感圧センサの商品搬送方向の長さ形状を、関係式Ｌ＝Ｓ×Ｖ（Ｌはセンサ長さ、Ｓは任意のサンプリング速度の信号処理回路にて検出可能な信号幅、Ｖは商品の搬送速度）を満たす長さとすることにより、高価格なサンプリング速度の速い信号処理回路を用いることなく、自販機の既存の信号処理回路を利用可能とし、２０個の感圧センサの信号を検出漏れなく順次取り込むことが可能となり、価格の上昇を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の商品衝突精度評価時の商品ラック部の説明図。
【図２】図１における商品衝突精度の評価結果を示すグラフで、（ａ）は補充時を示す図、（ｂ）は販売時を示す図。
【図３】本発明の実施例の感圧センサと信号処理回路との関係を示す図。
【図４】図３におけるセンサ信号と信号処理回路のサンプリング間隔との関係を示す図で、（ａ）はセンサ信号幅がサンプリング間隔より小さい場合を示す図、（ｂ）はセンサ信号幅がサンプリング間隔と同じ場合を示す図。
【図５】本発明の実施例のセンサ信号幅とセンサ形状との関係の説明図で、（ａ）は補充または販売時の商品速度Ｖと感圧センサ長Ｌの関係を示す図、（ｂ）は（ａ）と対応するセンサ信号Ｓを示す図。
【図６】従来の自動販売機の側断面図。
【図７】従来の商品ラック部の計数手段の部分を示す側面図。
【図８】従来の感圧センサ設置付近の商品ラック部の説明図で、（ａ）は商品補充時を示す図、（ｂ）は商品販売時を示す図。
【図９】従来のプラス側の誤計測の説明図で、（ａ）は感圧センサ位置までの商品補充が終わったときの最上位商品が感圧センサと確実に接触して停止した状態を示す図、（ｂ）は同じくその最上位商品が感圧センサの下端部と不安定に接触して停止した状態を示す図。
【符号の説明】
１…セグメント、２…サーペンタイン式商品ラック、３…感圧センサ、４…商品、５…商品の軌跡、６…センサ信号、７…信号処理回路サンプリング、８…サンプリング間隔、９，１１…センサ１の信号、１０，１２…センサ２の信号、１３…商品の搬送速度Ｖ、１４…感圧センサの長さＬ、１５…センサ信号Ｓ。
【図１】
0003799831.tif 000004
【図２】
0003799831.tif 000005
【図３】
0003799831.tif 000006
【図４】
0003799831.tif 000007
【図５】
0003799831.tif 000008
【図６】
0003799831.tif 000009
【図７】
0003799831.tif 000010
【図８】
0003799831.tif 000011
【図９】
0003799831.tif 000012