JPH0430281A - カード送り機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波モータを利用してカードを正逆方向に
任意に搬送することができるようにしたカード送り機構
に関する。

（従来の技術） 近年、プリペイドカードやＩＤカードやクレジットカー
ド、その他各種のカードが用いられるようになり、これ
らのカードに記録されているデータを読み取り、また新
たなデータを書き込むためのカードリーダが広く用いら
れている。このカードリーダでは、カードに記録されて
いるデータを読み取り、また新たなデータを書き込むた
めに、カードを正方向および逆方向に搬送する必要があ
り、そのための駆動源として、従来は小型の電磁モータ
が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 従来のカードリーダのように、カード搬送の駆動源とし
て電磁モータを用いた場合、電磁モータ自体の構造が複
雑で、その体格が大きく、特に厚さ寸法が５０〜７０ｍ
ｍにもなってカード搬送機構の体格が大きくなるという
問題がある。また、電磁モータから電磁ノイズが発生し
て磁気ヘッドなどにノイズが入るとか、従来のモータは
高速回転するため減速機構を必要とするなどモータの駆
動力をカードに伝達するための動力伝達機構が複雑で部
品点数が多くなるとか、重量が重くなる、というような
問題があった。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、構造が簡単で小型化および薄型化を図る
ことができ、電磁ノイズがなく、部品点数が少なく、軽
量化を図ることができるカード送り機構を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、カードを送る
ための送りローラと、超音波振動子により駆動される振
動体と、上記振動子を振動させる駆動回路とを備え、上
記送りローラは、振動体の端縁部に接触させて配置し、
上記能動回路には、振動体を異なるモードに共振させる
共振モード切り換え手段を設け、この共振モード切り換
え手段の切り換えにより上記送りローラを正逆回転させ
ることができるようにしたことを特徴とする。

（作　用） 振動体は、ある共振モードでは波打ち状に振動し、別の
共振モードでは伸縮するように共振する。

振動体が波打ち状に共振するときは、振動体の端縁部に
接するローラは一方向に回転能動され、振動体が伸縮す
るように振動するときは、上記ローラは反対方向に回転
駆動される。そこで、超音波振動子の駆動回路に設けた
共振モード切り換え手段によって共振モードを切り換え
れば、ローラを正逆回転させることができ、これによっ
てカードを正方向または逆方向に任意に移動させること
ができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明にかかるカード送り機
構の実施例について説明することにするが、その前に、
本発明にかかるカード送り機構は駆動源として新規な超
音波モータを利用しているので、その超音波モータの原
理について説明しておく。

第１図において、符号１で示す角柱状の部材は振動体で
あり、弾性体で作られる。振動体１の下面側には、圧電
セラミックスでなる超音波振動子２が貼付られている。

超音波振動子２の上下両面には金属電極膜３，４が設け
られており、上側の電極膜３の形成面が振動体１に貼付
られている。

超音波振動子２の長さよりも振動体１の長さが長く、振
動体１の両端部が超音波振動子２から突出している。超
音波振動子２の長さをａ、振動体ｌの両端部の超音波振
動子２からの突出量をｂとしたとき、ａ　：　ｂ＝２　
：　１の関係になるように設定するのが望ましい。振動
体１の一つの端縁部（図示の例では右上端縁部）Ｘには
ローラ５の外周が接触している。

いま、上記超音波振動子２の金属電極膜３．４間に、所
定の能動回路を介して高周波信号（ｆ＝２０−８０ＫＨ
ｚ、２Ｏ−２００Ｖｐ　　Ｐ程度）を印加すると、周波
数が異なる特定の複数箇所で超音波振動子２のアドミッ
タンスが急激に増大し、ピークを示す。アドミッタンス
が急激に増大しているということは大電流が流れている
ということであり、それぞれの周波数の位置が共振モー
ドとなる。第２図は各共振モードのうち一つの共振モー
ドにおける振動体１の振動の様子を示すもので、振動体
１の両端部の超音波振動子２からの突出部分が上下方向
に、かつ、互いに反対向きに撓んで波打ち状に振動する
。この共振モードの周波数をｆ□とする。振動体１が波
打ち状に振動すると、第２図に実線と点線で示すように
、振動体〕の端縁部Ｘが斜め方向のストローク範囲で振
動する。

この振動体１の端縁部Ｘの振動動作のうち斜め上方への
移動時に上記端縁部Ｘがローラ５の周面に対して食い込
む向きとなってローラ５を時計方向に押し回す。一方、
振動体１の端縁部Ｘの振動動作のうち斜め下方への移動
時は上記端縁部Ｘがローラ５の周面に対して逃げる向き
となるため、結局、共振モードｆ１ではローラ５は第２
図において時計方向に回転駆動されることになる。

第３図は上記共振モードのうち別の一つの共振モードで
の振動体１の振動の様子を示すもので、振動体１が長手
方向に伸縮するように振動する。

この共振モードの周波数をｆ２とする。振動体１が伸縮
する方向に振動すると、振動体１の端縁部Ｘが左右方向
のストローク範囲で振動する。この振動体１の端縁部Ｘ
の振動動作のうち右方への移動時に上記端縁部Ｘがロー
ラ５の周面に対して食い込む向きとなってローラ５を反
時計方向に押し回す。一方、振動体１の端縁部Ｘの振動
動作のうち左方への移動時は上記端縁部Ｘがローラ５の
周面に対して逃げる向きとなるため、結局、共振モード
ｆ２ではローラ５は第３図において反時計方向に回転即
動されることになる。

何れの共振モードでも、振幅は印加する電圧によって変
化するが、振動体１の先端部は数μｍ程度の振幅で振動
する。

以上説明した超音波モータは、従来知られている定在波
や進行波を利用した超音波モータとは動作原理を異にし
た新規なモータである。本発明にかかるカード送り機構
は、上に述べた新規な超音波モータを恥動源としたもの
で、振動体１の共振モードの違いを利用し、共振モード
を切り換えることにより、カードの搬送方向を正方向ま
たは逆方向に任意に切り換えることを可能にしたもので
ある。第４図以下にその実施例を示す。

第４図において、符号１は振動体を、２は超音波振動子
２を、３，４は金属電極膜３，４を、５はローラをそれ
ぞれ示しており、これらの部材によって第１図ないし第
３図に示した超音波モータと実質的に同じ超音波モータ
が構成されている。

ただし、第１図ないし第３図に示した超音波モータは、
１個の超音波振動子２を用い、これを振動体１の一方の
面に貼付でいたが、第４図に示す実施例では、２個の超
音波振動子２を用い、振動体１の両面に超音波振動子２
を１個ずつ貼付でいる。

より具体的には、上側の超音波振動子２の電極膜４の形
成面が振動体１の上面に貼付られ、下側の超音波振動子
２の電極膜３の形成面が振動体１の下面に貼付られてい
る。振動体１は、リン青銅、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０
４）等の弾性率の高い金属体を用いる。

ローラ５の回転面と振動体１の振動面は同一または平行
となるように配置され、さらに、振動体１の前記端縁部
Ｘとローラ５の回転中心を結ぶ線と、振動体１の上面ま
たは下面とのなす角度θがほぼ４５°となるように配置
されている。もっとも、上記角度θは必ずしもほぼ４５
°となる必要はなく、０°以上９０°未満、従って、上
記端縁部Ｘとローラ５の回転中心を結ぶ線が、振動体１
の上面または下面に対して傾いていればよい。しかしな
がら、ローラ５を正逆方向に効率よく回転させるために
は、角度θをほぼ４５°に設定するのが望ましい。

前記二つの超音波振動子２は、次に説明する訃動回路か
ら信号が印加されることによって振動させられる。第４
図において、発振器１４は切り換えスイッチ１５を切り
換えることによって発振周波数が切り換えられるように
なっている。切り換えスイッチ１５は共振モード切り換
え手段となっていて、切り換えスイッチ１５によって切
り換えられる発振周波数は、前述の共振モードｆ１での
周波数と共振モードｆ２での周波数である。発振器１４
で発振された信号は第１の切り換え器１６によって第１
の高周波アンプ１７または第２の高周波アンプ１８に入
力される。ここでは２例えば共振モードｆ□での発振信
号はアンプ１７に、共振モードｆ２での発振信号はアン
プ１８に入力する。各アンプ１７．１８の増＠率を個々
に設定して上記各共振モードでの出力信号の最大値を設
定することにより、ローラ５の回転速度、従って、後述
の動作の説明におけるカードの送り速度を決めることが
できる。各アンプ１７．１８の出力は第２の切り換え器
１９により何れかが選択され、前記二つの超音波振動子
２の各電極膜３，４間に印加される。第１の切り換え器
１６と第２の切り換え器１９は共に切り換えスイッチ１
５の切り換え動作に連動して切り換え動作を行なう。

第４図において、超音波振動子２を一体に有してなる振
動体１は、防振台８を介して移動台６の上しこ固着され
ている。防振台８は、反発弾性の高いゴム系材料、例え
ば、天然ゴム、シリコンゴム、ブタジェンスチレンゴム
などを用いる。移動台６は、適宜のガイド手段等により
ローラ５の回転面と平行な方向に移動可能に設けられる
と共に、加圧用ばね７により、振動体１の端縁部Ｘがロ
ーラ５の周面に圧接する向きに付勢されている。

ローラ５の上方には別のローラ９が配置されている。ロ
ーラ９はカード送りローラであり、ローラ５もカード送
りローラを兼ねている。あるいは、ローラ５と同軸上に
ゴムローラを設け、これをカードローラとする方法もあ
る。ローラ５とローラ９の回転軸間には引っ張りばね１
０がかけられ、上記二つのローラ５，９が互いに圧接す
る向きに付勢されている。ローラ５，９相互の圧接部は
カード１１の搬送通路内に進出しており、この搬送通路
に送られてきたカード１１をローラ５，９間で挾み込む
と共に、ローラ５の回転駆動によフてカード１１を左右
方向任意の向きに搬送できるようになっている。カード
１１の搬送通路に面してローラ５，９の前後にそれぞれ
カード搬送位置検出器１２．１３が配置されている。

いま、切り換えスイッチ１５を共振モードｆ０側に切り
換えると、第２図について説明したように、振動体１が
波打ち状に振動し、これによってローラ５は第４図にお
いて時計方向に回転駆動される。ローラ５の時計方向へ
の回転駆動によりカード１１は第４図において右方に搬
送される。

次に、切り換えスイッチ１５を共振モードｆ２側に切り
換えると、第３図について説明したように、振動体１が
伸縮する方向に振動し、これによってローラ５は第４図
において反時計方向に回転駆動される。ローラ５の反時
計方向への回転駆動によりカード１１は第４図において
左方に搬送される。

ローラ５の回転速度、即ち、カード１１の搬送速度は、
それぞれの共振モードにおける発振周波数と、超音波振
動子２に印加する上記高周波アンプ１７．１８の出力信
号の最大値によって決まる。

従って、上記発振周波数信号の最大値を変えて、振動体
１の振動の振幅を変えればカード搬送速度を変えること
ができる。

カード搬送時の推力は、加圧用ばね７による振動体１の
ローラ５に対する圧接力Ｆａと、ローラ５の摩擦係数μ
との積で決まる。加圧ばね７による移動台６の付勢力を
Ｆとしたとき、上記圧接力Ｆａは、Ｆａ＝Ｆ−ｃｏｓθ
である。

位置検出器１２または位置検出器１３がカード１１を検
出したとき超音波振動子２に駆動信号を入力し、また、
この駆動信号をオフすることにより超音波モータを始動
または停止させることができ、これによってカード１１
を始動または停止させることができる。

このように、上記実施例によれば、共振モードを切り換
えることによりローラ５の回転方向を切り換えることが
できる超音波モータを利用してカード１１を正方向また
は逆方向に任意に搬送することができるようにしたため
、電磁モータを駆動源として用いた従来のカード送り機
構に比べて、構造が簡単であると共に、小型化または薄
型化を図ることができ、さらに、電磁ノイズがなくなる
とか、部品点数が減少するとか１重量が軽くなる、とい
うような効果がある。また、カード搬送方向の切り換え
は、上記超音波モータの共振モードを切り換えるだけで
よいから、カード搬送方向の切り換え手段が簡単になる
という利点もある。

次に、第５図、第６図に示す別の実施例について説明す
る。

第５図、第６図において、振動体１と、超音波振動子２
とを有してなる超音波モータは、第４図に示す実施例に
おける超音波モータと実質的に同じ構成となっており、
また、防振台８、移動台６、加圧ばね７も第４図に示す
実施例と同様に構成されている。第６図に示すように、
上記防振台８゜移動台６等を含む超音波モータの部分は
シャーシ２１上に設けられており、このシャーシ２１と
水平方向に並列的に設けられた別のシャーシ２２上にカ
ード１１の搬送部が設けられている。上記二つのシャー
シ２１．２２を貫き、またベアリング３１を通して回転
軸２６が支持されており、回転軸２６には、シャーシ２
１側においてローラ２５が、シャーシ２２側においてカ
ード送りローラ２７が一体に設けられている。ローラ２
５は超音波モータの一部を構成するもので、第４図の実
施例におけるローラ５と同様に、振動体１の共振モード
を切り換えることにより正方向または逆方向に回転駆動
され、これと共にカード送りローラ２７が正方向または
逆方向に回転駆動される。シャーシ２２上には、カード
送りローラ２７の下方において軸２９により別のカード
送りローラ２８が回転可能に支持されている。軸２６と
軸２９間には引っ張りばね３０がかけられていて、対を
なすカード送りローラ２７，２８が互いに圧接するよう
に付勢されている。カード送りローラ２７，２８相互の
圧接部はカード搬送路内に進出している。

この実施例の場合も、第４図に示す駆動回路と同様の駆
動回路によって超音波振動子２が駆動され、これにより
、上記のようにカード送りローラ２７が正方向または逆
方向に回転駆動されて、カード１１が正方向または逆方
向に搬送される。

第５図、第６図に示す実施例によれば、前述の実施例と
同様の効果を奏するほか、カード搬送部と、その駆動源
としての超音波モータ部とを、水平方向に並列的に配置
したため、カード送り機構の高さ寸法を、例えば１５〜
２５　ｍ　ｍというように従来の１／２以下にすること
ができる。

（発明の効果） 本発明によれば、共振モードを切り換えることによりロ
ーラの回転方向を切り換えることができる超音波モータ
を利用してカードを正方向または逆方向に任意に搬送す
ることができるようにしたため、電磁モータを駆動源と
して用いた従来のカード送り機構に比べて、構造が簡単
であると共に、小型化または薄型化を図ることができ、
さらに、電磁ノイズがなくなるとか、部品点数が減少す
るとか、重量が軽くなる、というような効果を奏する。

また、カード搬送方向の切り換えは、上記超音波モータ
の共振モードを切り換えるだけでよいから、カード搬送
方向の切り換え手段が簡単になるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる超音波モータの原理を説明する
ための基本構成の例を示す正面図、第２図は同上基本構
成の一つの共振モードを示す正面図、第３図は上記基本
構成の別の共振モードを示す正面図、第４図は本発明に
かかるカード送り機構の一実施例を示す正面図、第５図
は本発明にががるカード送り機構の別の実施例を示す正
面図、第６図は同上実施例の平面図である。 １・・振動体、　２・・・超音波振動子、　５・ローラ
、　Ｘ・振動体の端縁部、　　１５・・・共振モード切
り換え手段としてのスイッチ、　　１トカード、９．２
７．２８・・・送りローラ。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 カードを送るための送りローラと、超音波振動子により
   駆動される振動体と、上記振動子を振動させる駆動回路
   とを備え、 上記送りローラは、上記振動体の端縁部に接触させて配
   置し、 上記駆動回路は、上記振動体を異なるモードに共振させ
   る共振モード切り換え手段を有し、この共振モード切り
   換え手段の切り換えにより上記送りローラを正逆回転さ
   せて、上記カードの正逆方向の送りを行うように構成し
   たことを特徴とするカード送り機構。