JPS6145389A

JPS6145389A - 圧電駆動型転動物体処理装置

Info

Publication number: JPS6145389A
Application number: JP59167328A
Authority: JP
Inventors: 明伴野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1984-08-10
Filing date: 1984-08-10
Publication date: 1986-03-05

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】〔発明の技術分野〕本発明はたとえば公衆電話機や自動販売機などに用いら
れる硬貨等といった転動物体の処理製図に関し、特にこ
の装置内部に設けられる転動物体としての硬貨の選別、
振分け、蓄積、収納、または返却などといった各種の処
理機構部を圧電駆動素子を用いて駆動するように構成し
てなる圧電駆動型転動物体処理装置に関する。

〔従来技術〕

転動物体としての硬貨の選別処理を行なう硬貨処理装置
として、従来から概略第１図に示すような構成のものが
知られている。これを簡単に説明すると、図中１は硬貨
投入口、２は硬貨投入口１から投入された硬貨Ｋ　（Ｋ
ＩＯ，Ｋ１００　、　Ｋ２Ｏ）が転勤する硬貨軌道で、
またこの硬貨軌道２の途中には、硬貨の投入状態を検知
しかつその投入硬貨の外径、材質、厚さなどによりこれ
が正規硬貨Ｋ（Ｋ　１０　、　Ｋ　１００　、　Ｋ２Ｏ
）であるか否かを検出する硬貨検出装置３およびこれに
連続しその検出信号により疑似硬貨や不良貨を選別して
返却側に落下させる選別機構４が配設されている。５，
６は上述した選別機構４にて選別されて硬貨軌道ｚ中を
転勤してきた正規硬貨Ｋ　（ＫＩＯ，Ｋ１００　、　Ｋ
２Ｏ）を、その種別毎に振分けて対応する硬貨蓄積軌道
７Ａ　、７Ｂ　、７Ｃに導くための硬貨振分は機構で、
さらに上述した各硬貨蓄積軌道７Ａ　、　７Ｂ　。

７Ｃの終端側には硬貨収納機構８Ａ、８Ｂ、８Ｇがそれ
ぞれ設けられるとともに、その終端部には硬貨返却機構
９が配設されている。そして、この装置では、前記硬貨
収納機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃにより収納硬貨は金庫１０に
、また硬貨返却機構９により返却硬貨は返却容器１１に
送り込まれるように構成されている。なお、この従来例
では、三桂類の硬貨Ｋ　（ＫＩＯ、Ｋ１００　、　Ｋ２
Ｏ）を選別処理する構成とされた硬貨処理装置の場合を
説明しており、図中ＫＩＯは１０円硬貨、Ｋ１００はｉ
ｏｏ円硬貨、Ｋ２Ｏは５０円硬貨をそれぞれ示すもので
ある。また、上述した硬貨検出装置３の構成および動作
については、本出願人が特願昭５８−７３０１５号にて
先に提案したｒ電子貨幣選別装置」に説明した通りで、
その詳細な説明は省略する。

そして、このような構成による硬貨処理装置において、
その硬貨検出装置３からの出力信号にて作動されるコン
トローラ１２および駆動回路１３により、上述した選別
機構４が開閉制御され、投入された硬貨のうち正規硬貨
Ｋ　（ＫＩＯ，Ｋ１００　　。

Ｋ２Ｏ）のみが硬貨軌道ｚ中を図中矢印ａ方向に通過し
て導かれるとともに、疑似硬貨ＫＯなどは図中矢印すで
示すように、硬貨軌道２から脱落して返却容器１１側に
返却される。さらに、同様にしてコントローラ１２等で
適宜開閉制御され未硬貨振分は機構５，６によって上述
した正規硬貨Ｋ（ＫＩＯ，ＫＩＯＱ　　、　Ｋ２Ｏ）は
、図中矢印ｃ、ｄ；ａ、ｆ方向にそれぞれ振分けられ、
これにより１０円硬貨ＫＩＧは第１の硬貨蓄積軌道７Ａ
に、１００円硬貨に１００は第２の硬貨蓄積軌道７Ｂに
、５０円硬貨に５Ｇは第３の硬貨蓄積軌道７Ｃに、それ
ぞれ振分は選別されて蓄積されることになる。そして、
これら各硬貨蓄積軌道７Ａ、７Ｂ、７Ｃ内に蓄積された
硬貨Ｋ　（ＫＩＯ，Ｋ１００　、　Ｋ２Ｏ）は、それぞ
れ硬貨収納機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃにより必要に応じて図
中矢印ｇで示すように金ｊｉｆ１　ｌ　Ｑに１枚づつ収
容され、またこの硬貨処理装置を設けた主機器のサービ
スが終了した時点でその余剰硬貨は硬貨返却機構９を開
放することにより図中矢印りで示すように返却容器１１
側に返却される。

ところで、上述した硬貨処理装置において、硬貨の選別
処理を行なう各処理機構（選別機構４、硬貨振分は機構
５．６、さらには硬貨収納機構８Ａ　、８Ｂ　、８Ｃ１
硬貨返却機構９）としては、従来、第２図（ａ）、（ｂ
）に示されるように、電磁石１４にて駆動する構造が一
般に採用されていた。これを簡単に説明すると、図中１
５は硬貨軌道２を構成するコインレール、１６はこのコ
インレール１５の途中（本例は硬貨収納機構８Ａ、８Ｂ
、８Ｃの場合であるためレール終端部）に設けられた脱
落口１５ａをその一端部１６ａにて開閉するコ字状を呈
するエスケープレバ一部材で、このエスケープレバ一部
材１６はその基端部１６ｂがこれと共に上述した硬貨処
理装置としての硬貨脱落機構を構成する電磁石１４によ
って吸引されたり、あるいはばね１７にてその逆方向に
引っ張られることにより支軸部１６ｃを中心として揺動
回動されて上述した一端部１６ａにて脱落口１５ａを開
閉するように構成されていた。また、このエスケープレ
バ一部材１６は、その他端部ｌａｄが軌道中の最先の硬
貨にとその後続硬貨にとの間に臨み上述した硬貨脱落時
に後続硬貨Ｋを制止し得る転動制止ピンとして動作する
ように構成されており、これにより脱落機構と連動する
転勤制止機構が形成される。

そして、このような構成において、常時は、電磁石１４
による吸引力が作用していないため、レバ一部材１６は
ばね１７によって図中反時計方向に回動され、この状態
では、その一端部１６ａはコインレール１５の脱落口１
５ａを閉塞している・　したがって、この状態では、硬
貨軌道２中を転動してくる硬貨Ｋ　（ＫＩＯ，Ｋ１００
　、　Ｋ２Ｏ）は、硬貨軌道２内に順次蓄積され、その
最先の硬貨には脱落口１５ａ上を覆うレバ一部材１６の
一端部１８ａの上部に位置している。一方、前述したコ
ントローラ１２などからの制御により電磁石１４に駆動
電流が通電されると、その吸引力によりレバ一部材１６
の基端部１６ｂが吸引され、この吸引時には図中時計方
向に回動されるこのレバ一部材１６の一端部１６ａにて
上述したコインレール１５の脱落口１５ａが開放され、
その部分に蓄積されていた最先の硬貨には、脱落口１５
ａから下方に脱落されて収容されることになる。一方、
このとき、レバ一部材１６の他端部１６ｃｌは、前述し
たように軌道内に突出して軌道を閉塞し、その後続硬貨
にの転勤を阻止する。

また、上述した電磁石１４への通゛電が停止されるとそ
の吸引力がなくなるため、レバ一部材１６は、再び、そ
の他端部１６ｂを電磁石１４への吸引方向と逆の方向に
付勢するばね１７のばね力にて図中反時計方向に復旧回
動され、その一端部１６ａがコインレール１５の脱落口
１５ａを閉塞し、後続する硬貨Ｋ　（ＫＩＯ，Ｋ１００
　、　Ｋ２Ｏ）を脱落口１５ａ上のレバ一部材１６一端
部１６ａ上に蓄積させるものである。勿論、このときに
は、上述した転動制止ビン１６ｄは軌道から退出してい
るものである。

そして、上述した従来構造では、このような電磁石１４
への通電制御により硬貨Ｋを一枚づつ収納するものであ
るが、この場合にいくつかの問題を生じている。

すなわち、このような従来構成による機構において、硬
貨Ｋを脱落させるためには、エスケープレバ一部材１６
を、硬貨にとの摩擦力、およびばね１７のばね力に抗し
て回動させることが必要とされる。ここで、上述したレ
バ一部材１６のｗＳ２図に示す状態からの回転による変
位をδとすると、上述した摩擦力は、第３図中破線αの
ようになる。これは、レバ一部材１６の一端部１６ａが
動き始めるときには、その摩擦係数が大きいことから摩
擦力が大きく、一旦動き出すとこれらが小さくなること
から明らかであろう。

また、上述した硬貨収納動作が終了した後においては、
レバ一部材１６をばね１７の力にて回動復帰させるもの
であるが、このときレバ一部材１６を、その他端部１６
ｄとこれに係止された後続硬貨にとの間の摩擦力（第３
図中破線βで示される）に抗して回動させることが必要
である。このため、上述したばね１７のばね力Ｆ１とし
ては、この摩擦力βよりも大きいことが必要とされる。

したがって、レバ一部材１６を図中時計方向に回動させ
るためには、上述した理由から、Ｆ１＋αの力よりも大
きい力が必要とされることになる。ところで、このよう
な大きな力を得る電磁石１４の吸引力は、距離の二乗に
反比例するため。

上述した条件に適合する電磁石１４の変位力特性は第３
図においてＦ２で示すようになる。

そして、このような条件のもとに形成されている従来の
この種装置では、エスケープ機構を構成するレバ一部材
１６をばね１７にて復旧させる構成であることから、上
述したばね力、摩擦力に打ち勝つ力を得ることができる
駆動部品が必要とされるもので、一般には電磁石１４が
用いられている。しかしながら、このような電磁石１４
を用いてなる構成では、変位に対し無駄な力（第３因に
おけるＦ２−　（Ｆｌ＋α）に該当する）が多く、その
結果として効率が悪く、しかも消費電力が大きくなると
いった欠点があった。また、電磁石１４の電気−機械変
換効率を上げようとすると、その駆！ＩＪ　＆’！構が
複雑かつ大型化するといった欠点を招くものであった。

そして、このような問題は、上述した硬貨処理装置にお
いて、電磁石１４と復旧ばね１７とを組み合わせて用い
る他の各種硬貨処理機構にも共通す６欠点であり、何ら
かの対策を講じることが必要とされている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
硬貨等といった転動物体の軌道中で転動物体を選択的に
通過または脱落、脱落または静止させる転動物体処理装
置として、軌道の一部に設けられた脱落目部分を開閉す
る脱落口開閉機構を、印加電圧の極性を切替えることに
より駆動される圧電駆動素子を用いて動作、復旧させる
という簡単な構成によって、転動物体の軌道内での通過
または脱落、脱落または静止といった処理をきわめて簡
単かつ確実に行なえるばかりでなく、ばね等を省略する
ことによって、電気・機械変換効率を大幅に改善し、こ
の転動物体の脱落機構での駆動部の動作量を小さくし、
その小型化と低電力化とを達成し得るようにした安価な
圧電駆動型転動物体処理装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）　ｉｔ本発明に係る圧電
駆動型転動物体処理装置を第１図で示した硬貨処理装置
における選別機構４に適用した一実施例を示すものであ
り、これらの図において、符号２０で示す硬貨（転動物
体）脱Ｍ４！！構は、硬貨軌道２を構成する一方の軌道
板の途中に設けられた硬貨脱落口２１と、この硬貨脱落
口２１部分の硬貨軌道２を開閉するように軌道２と直交
する支軸２２ａを回動中心として回動自在に支持された
脱落口開閉機構としてのレバ一部材２２と、このレバ一
部材２２をロックする錠前機構としての係止部２３ａを
有し脱落機構駆動部を構成するバイモルフ型圧電駆動素
子２３とによって構成されている。なお、図中２４は前
記圧電駆動素子２３め基部を取付台２４ａにて支持する
搭゛載用基板、２５はその上方に付設されて前記バイモ
ルフ型圧電駆動素子２３を収容する筐体を構成するカバ
ーで、このようなユニットタイプのバイモルフ型圧電駆
動素子２３については後述する。また、図中２４ｂ　、
２４ｃは上述した位体内でバイモルフ型圧電駆動素子２
３の作動端の揺動動作を所定範囲内で拘束するストッパ
、２２ｂは前記レバ一部材２２の基端部に設けられ前記
係止部２３ａに適宜係合する保合部、２２ｃはこのレバ
一部材２２の一端側に延設され前記軌道２を開閉する閉
塞片で、このレバ一部材２２はその閉塞片２２ｃがねじ
りコイルばね２６にて常時は軌道２内に臨む方向に回動
付勢されるとともに、前記基板２４上に形成された係上
部２７にて所定の位置で係止保持されている。さらに、
２８は前記閉塞片２２ｃの軌道２からの退出面にこれを
受けるストッパ面２８ａを有する他方の軌道板に穿設さ
れた開口、２９（２９ａ、２９ｂ）は前記軌道２の脱落
口２１下流側に配設され硬貨の通過を検出するホトカブ
ラ等の光検出手段である。そして、それ以外の構成部品
には前記第１図ないし第２図と同一番号を付してその説
明は省略する。

そして、このような構成において、バイモルフを圧電駆
動素子２３には、通常図中矢印ｉ方向への変位が生じる
ように、後述する永久磁石自己保持機構または第６図に
示すような駆動回路にて付勢力が与えられ、その先端の
係止部２３ａはレバ一部２２基端の係合部２２ｂを係止
してその硬貨軌道２から退出する方向（図中反時計方向
）への回動を阻止するように作用しており、このときし
／へ一部材２２の閉塞片２２ｃはロック状態にて硬貨脱
落口２２部分の軌道２を閉じるように軌道２内に突出さ
れている。したがって、このような状態で軌道２中を転
動してくる硬貨には、この閉塞片２２ｃに衝突して転勤
方向が変更され、軌道２から脱落口２１を経て脱落され
るものである。

一方、バイモルフ形圧電駆動素子２３への電圧印加方向
を逆にすると、このバイモルフ形圧電駆動素子２３は図
中矢印ｊ方向に変位し、その係止部２．３　ａの係止状
態が解除されているため、上述したレバ一部材２２は、
単に復旧機構を構成するばねまたはそれ自身の自重にて
付勢された状態で、その閉塞片２２ｃが軌道ｚ内に突出
しているものである。

したがって、このような構成による硬貨脱落機構２０に
おいて、前述した硬貨検出装置３にて投入硬貨が正規硬
貨にであると判定され、かつ蓄積軌道７Ａ、７Ｂ、７Ｇ
に余裕がある場合、バイモルフ形圧電駆動素子２３に対
する印加電圧の極性が前述したコントローラ１２にて解
除方向に制御（第６図中ＳＷ　１が切替られる）される
と、第６図（ａ）において（４）、（５）での極性が切
替わり、バイモルフ型圧電駆動素子２３が逆方向に変位
して錠前機構を外し、その結果レバ一部材２２の閉塞片
２２ｃは単に軌道２内に突出しているだけであるため、
硬貨にはその自重によりレバー閉塞片２２Ｃをこれに作
用している付勢力に抗して押しのけてこの硬貨脱落口２
２部分を通過することになる。そして、このように硬貨
Ｋが通過すると、このレバ一部材２２は前述した復旧機
構にて元の状態に戻る。また、この硬貨にの通過状態が
硬貨軌道２の下流側に設けられたホトカプラ等で構成さ
れる硬貨通過センサとしての光検出手段２９で検出され
ると、コントローラ１２は再びＳＷ　１を切替えてバイ
モルフ形圧電駆動素子２３に対する印加電圧の極性を反
転させるように制御し、これによりレバ一部材２２は図
中矢印ｉ方向に付勢された状態で係止部２３ａによりロ
ック状態とされるものである。

なお、上述した硬貨にの自重によってレバ一部材２２が
回転する際、回転が大き過ると復旧動作が遅れるため、
これを制限するために前記スト−７パ面２８ａが機能す
るものである。また、このレバ一部材２２の復旧時に、
係合部２２ｂが係ｌＩｌ：部２７に衝突し、チャタリン
グを生じることがあるが、このチャタリングが終了する
まで、係止ａ２３ａを復旧させることはできない、そこ
で、このようなチャタリ、ングを防止するために、上述
した係合部２２ｂと係止部２７との間に磁石機構を介装
するようにしてもよいものである。

一方、投入硬貨が疑似硬貨ＫＯであると判定されたり、
蓄積軌道７側で余裕がないときには、上述したバイモル
フ形圧電駆動素子２３に対する印加電圧はロック側に維
持され、これにより疑似硬貨ＫＯはレバー閉塞片２２ｃ
にて転勤方向が変えられ、硬貨脱落口２１から脱落され
る。

そして、このような構成によれば、従来の電磁石の得合
と異なり、バイモルフ型圧電駆ｉ！ＩＪ２素子２３の復
旧動作にばね等を用いていないため１通常いずれの揺動
方向にも大きな力は加わらないものであり、さらに硬貨
軌道２中に臨むレバー閉塞片２２ｃを−、有するレバ一
部材２２をバイモルフ形圧電駆動素子２３の係止部２３
ａで選択的に係止するという錠前機構を用いているため
、バイモルフ型圧電駆動素子２３に要求される変位はき
わめて小さくてよいものであり、また硬貨脱落のときに
バイモルフ型圧電駆動素子２３の係止部２３ａに対し機
械的強度面で何ら問題ない長手方向への引っ張り力が加
わるだけで、硬貨通過のときは何らの力も作用せず、し
かもレバ一部材２２の復旧はばね等による復旧機構にて
行なわれるためバイモルフ型圧電駆動素子２３には何ら
の作用力も要求されないことから、このバイモルフ型圧
電駆動素子２３としてはわずかな力を発生するものでよ
いものである。さらに、上述したバイモルフ型圧電駆動
素子２３は、元来その駆動電力が小さいものであり、上
述した理由との相乗効果において、きわめて低電力によ
る硬貨処理が可能であり、またバイモルフ型圧電駆動素
子２３には硬貨処理中大きな力が加わらないため、その
疲労も少なく。

動作上の信頼性が高いといった利点がある。そして、上
述したバイモルフ型圧電駆動素子２３は。

逆に変位するように電圧を印加すたときに大きな力を発
生することから、錠前機構を迅速に動作させて状態を変
えることができ、これによりレバ一部材２２の閉塞片２
２ｃの開閉動作を速やかに制御し得るといった利点もあ
る。

ここで、上述した第５図（ａ）は、バイモルフ型圧電駆
動素子２３を大きく、強い力で速やかに変位させかつそ
の変位状態を保持するにあたって消費電力が小さくてよ
い、本発明に用いて最適な駆動回路構成図である。これ
を簡単に説明すると、まず、強い力で大きく変位させる
ためには、その駆動入力回路３６ｂと定電圧回路３４に
特徴がある。すなわち、分極劣化電圧＝Ｖ（劣）　、　
Ｖ　２０１≧（Ｅ　ｈ−Ｖ）　、　Ｖ　ＺＤ２≧（Ｅ　
ｈ−Ｖ）　、　Ｖ　ＺＯＯ＝Ｅ　　ｈ、Ｖ　Ｚｎ２；ｉ
ｉ：Ｅ　ｈ、　Ｖ　ＶＲＩ≧Ｅｈ等トイツタ設定条件と
された定電圧ダイオード２０１．２０２を用いる。

ところで、このような場合に問題とされることは、上述
したバイモルフ型圧電駆動素子２３は、中央電極Ｂを介
して一方の電歪板には分極方向に、他方の電歪板には逆
分極方向に電圧を加えると、その作動端は所望の方向に
変位するものであり、この変位量を大きくするためには
、高電圧を印加するとよいが、逆分極方向に高電圧が印
加されると、分極は劣化または破壊されるため、従来の
ものでは分極劣化電圧以上の電源の使用は困難であるこ
とである。

しかし、本実施例による回路構成では、上述した定電圧
ダイオードＺＤＩ、ＺＤ２を用いて逆分極方向には定電
圧の電源を分圧して分極劣化電圧以下として印加し、分
極方向には電源電圧をそのままの状態で印加するため、
電源電圧を上げることができ、したがって大きな変位を
得ることが可能となるものである。

すなわち、第７図は上述した電源電圧と変位量との関係
を示す特性図であり、この場合実験ではバイモルフ型圧
電駆動素子２３の電歪板Ｈ１，Ｈ２をチタン酸ジルコン
酸鉛系（Ｐ７Ｔ）を主成分とする材料で形成し、その形
状を長さ４０ｍ＝、幅１０＋ｓｍ。

厚さ０．１５！Ｉ１１とした場合を示すものである。そ
して、従来の回路構成では、図中イで示１−ように、電
源電圧を上げるとＢＯＶ程度で分極が破壊されるため変
位は急激に低下するものである。この分極の劣化は１分
極破壊電圧の掻〜尾程度からｍ著に現われるため、実際
には３０Ｖ程度しか印加できないこととなる。

これに対し、本実施例による回路構成では、逆分極方向
の印加電圧を３０Ｖ程度に固定し、電源電圧を一ヒげて
いくと、バイモルフ型圧型ｗＩＡ！ｅ素子２３は劣化や
破壊等を生じることなく、変位は、図中口で示すように
、単調に増加する。したがって、　　ｔｏｏｖ以上の電
源が使用でき、変位としては３＋ｓｍ以上のものが得ら
れ、従来に比べ約３倍程度である。そして、変位と共に
発生力も同様に増加し、３０ｇ以上の力が得られるため
、本実施例のように硬貨処理装置におけるアクチュエー
タとして充分に使用可能である。このような利点は、第
６図（ｃ）に示すような多層式のバイモルフ型圧電駆動
素子２３を用いることによりさらに大きなものであり、
その発生力として適切なものを得ることができる。なお
、この図ではその駆動入力回路３６ｂのみを示している
。

次に、極性切替回路３６ａについて説明する。

前記硬貨処理装置用として用いるアクチュエータには、
一方に変位したらその状態を次の制御信号が到来するま
で保持することが要求される場合が多い。このとき、大
きな電力を消費したのでは。

バイモルフ型圧電駆動素子２３をアクチュエータとして
用いることによる利点が半減する。このため、後述する
ようにバイモルフ型圧電駆動素子２３または硬貨処理装
置を磁石機構を用いて自己保持型とすることも考えられ
るが、この場合には、電圧を印加してバイモルフ型圧電
駆動素子２３の変位を保持するようにしている。ここで
、要求されることは、極性切替回路３６ａのスイッチ状
態を制御するための電力はきわめて小さくしなければな
らないことである。このため、ＦＴＧスイッチ、　ＣＭ
ＯＳスイー、チ等をブリッジに接続し、平行スイッチと
斜スイッチを交互に動作させてもよいが、高耐圧化が難
しい場合もあり、本実施例では、第６図（ａ）に示され
るように、電流増幅率の高いトランジスタを用いた場合
を示している。これを簡単に説明すると、ＳＷｌをハイ
レベル、またはローレベルにすることによって、平行ス
イッチＴ山Ｔｒ２または斜スイッチＴｒ３．Ｔｒ４のし
１ずれ力）一方を導通させる。バイモルフ型圧電駆動素
子２３に通電する電流としては数■へ〜１０■Ａ程度で
よし）ものである。斜スイッチＴｒ３　、Ｔｒ４が導通
する場合（飽和電流が数ｍＡ−１０ｍＡ以上となる）の
保十存ル制御電力を見積ると、斜スイッチＴｒ３のベー
スに、特電圧が印加されているため、電力は主としてＲ
２を流れる斜スイッチＴｒ３のベース電流によって１肖
費されるため、その飽和電流を４ｍＡ程度とし、電流増
幅率ｈ　ｆＥを６００程度とすると、ベース電流は４ｍ
Ａ／８００＝　６８ルＡ程度である。そして、電源電圧
Ｅｈを７０ｖ程度としても、切替回路でスイッチ状態を
保持するために必要な電力は高々０．５ｍ讐程度で、た
とえば五つのバイモルフ型圧電駆動素子２３を使用する
硬貨処理装置で２．５＋ｍＷ程度である。さらに、保持
制御電力を下げるには高電圧力を印加されるＴ　ｒｌ、
Ｔ　ｒ３の電流増幅率ｈ　　ｆＥを上げるとよいもので
ある。このためには、第６図（ｂ）に示すようなダーリ
ントン接続トランジスタＤ　Ｔｒを用いてもよい。

また、上述した以外の方法として、サイリスタブリフジ
回路を用い、これを間欠駆動する方法が有効である。そ
の例を第８図（ａ）　、　（ｂ）に示しており１図中Ｐ
Ｎ　１〜４はそれぞれＬＥＤ　ｌ〜４で駆動されるサイ
リスタ、’ＰＵＬはパルス発信回路である。そして、Ｓ
Ｗ５をいずれかに投入すると、ＬＥＤＩ、２、ＬＥＤ　
３．４のいずれかが発光し、この光にてホトカプラとな
っているＰＮ　１，２、ＰＮ３．４のいずれかが点弧す
るため電源電圧の極性が切替えられてバイモルフ型圧電
駆動素子２３に印加される。τ　１を５０ｐ−ｓ、τ２
を１０　ｒｓｓ程度とすると、ＬＥＤ動作のｄｕｔｙは
ｌ／２００となる。

また、ＬＥＤの駆動条件を、５Ｖ　Ｘ　１０層Ａとする
と、保持制御電力は５０１Ｗ／２０Ｇ＝　０．２５腸冒
となる。さらに、電流ｗＡ動型サイリスタを用いると、
ゲート駆動条件は５’ＶＸ　１ｍＡ程度となるため保持
電力はｄｕｔｙを掛けるとＱ、０３ｍＷ程度となる。こ
のように本例による回路ではバイモルフ型圧型′ｌｊＡ
勤素子２３の変位をきわめて低電力で保持することが可
能となる。

次に、本実施例による回路がｌ（イモル）型圧電駆動素
子２３を高速に充電すなわち速やかに動作できる点につ
いて述べる。これ４よ、ダイオード′ＺＤ３と定電圧ダ
イオードＣＲＯにより可能となるものである。すなわち
、ダイオードＺＤ３ｔ±、極性が切替えられたとき、／
＜イモルフ型圧電駆動素子２３にそれまで充電されてい
た電荷を放電させる働きを行なう、そして、この放電力
（すＩｆやく終了すると、電源は逆極性の充電に直ちに
移行しく辱るためその動作は速くなる。また、放電に電
源の電荷を使用しないので、無駄な電力の消費力く少な
い。

一方、バイモルフ型圧電駆動素子２３に直１１電圧を印
加すると大電流が流れ、充電の時定数がきわめて短くな
るので、バイモルフ型圧電駆動素子２３には内部歪が発
生することとなるが、早過ぎて変位が追随できず、破断
することがある。そこで、従来、充填時定数を下げるた
め抵抗力くＩ申入されている。しかし、抵抗の場合、充
電初Ｍ電流を制限しようとすると、時定数が長くなり過
ぎ動作が遅くなることがある０本回路では電圧によって
抵抗が非線形になる定電圧ダイオードＣＨＤを用いてこ
れを解決している。そして、このようにすると、充電が
一定の電流で行なわれるため、バイモルフ型圧電駆動素
子２３に無理な歪が発生せず。

変位はよく追随する。したがって、信頼性が高く、また
充電完了までの時間が短いため、その動作は迅速である
。

そして、上述したような回路構成を採用することにより
、従来実現できなかった硬貨処理装置に対するアクチュ
エータとしてバイモルフ型圧電駆動素子２３を用いるこ
とが可能とされるものである。なお、°第５図中３０は
駆動信号発生部、３１はバイモルフ駆動回路、３２はセ
ンナ２９に接続された駆動および検出回路で、また第６
図（ａ）中３３は高圧電源回路、３４は定電圧回路、３
５は放電回路であり、その動作等は容易に理解されよう
。

第９図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明の別の
実施例を示すものであり、第１図における返却機構９に
適用した場合である。これらの図において、符号４０は
回動軸４０ａを中心として回動自在な返却用層で、この
扉４０がねじりコイルばね４１にて閉塞方向へ付勢され
ているには前述した実施例と同様である。そして、この
扉４０の上端部に設けられり４１ｈ　台片４０　ｂが前
記バイモルフ型圧電駆動素子２３先端の錠前機構を構成
する係止部２３ａにて選択的に係止され、これにより硬
貨蓄積軌道７Ａ　、７Ｂ　、７Ｃの終端部の硬貨脱落口
４２を、それぞれの閉塞片９ａ　、９ｂ　、９ｃにて閉
塞するような構成とされている。

このような構成において、バイモルフ型圧電駆動素子２
３が図中矢印に方向に変位しているときには、上述した
ように口７りされた扉４０にて転動じてきた硬貨には順
次各軌道７内に静止されて蓄積される。一方、コントロ
ーラ１２からの指令信号によってバイモルフ型圧電駆動
素子２３への印加電圧の極性が反転されると、この素子
２３は図中矢印１方向に駆動され、前述したロック状態
が解除され、これにより返却用層４０は硬貨にの自重に
より押開けられて硬貨返却軌道を介して返却容器（１１
）側に返却するものである。

上述した硬貨にの返却状態は、図示しないセンサにて、
あるいは返却に必要な時間の経過を加算するコントロー
ラ１２内のタイマ等によって検出され、その検出により
バイモルフ型圧電駆動素子２３への印加電圧は再び反転
されて扉４０をロック状態とするものである。

なお、この実施例では、バイモルフ型圧電駆動素子２３
を通常矢印に方向に変位させて扉４ｏを閉塞させ、硬貨
返却時に逆に変位させて扉を開き、硬貨返却後に再び逆
に変位させて復旧させるような構成とされているが、こ
の場合この機構２０を公衆電話機に用いられているとき
、若干の問題を生じる。すなわち、この種の公衆電話機
においては、オンフッタ状態つまり電話機の不使用時に
投入された硬貨には、軌道７に蓄積されずに返却される
ことが望ましい、したがって、このような観点からは、
上述した係止部２３ａによる錠前機構は不動作であるこ
とが必要で、このためバイモルフ型圧電駆動素子２３を
通常１方向に変位させ、返却状態としておき、オフフッ
ク時すなわち、電話機が使用状態となったときに、ｋ方
向へ変位するように電圧を印加し、硬貨の蓄積処理と通
話終了時での返却動作とを印加電圧の反転にて行なえる
してもよいものである。

ここで、上述した電話機にあっては、オンフック時に電
源が入ってない場合があるが、このときには後述するよ
うな磁石機構を併用したり、あるいはコンデンサを設け
て所定の電圧を充填しておき、バイモルフ型圧電駆動素
子２３に適宜電圧を印加できるよりにしてもよいもので
ある。

今らに、電話機の不使用時において、上述した扉４０を
開くように制御する他の方法としては、前の通話終了時
に、硬貨が返却された後、扉４０が復旧する以前にバイ
モルフ型圧電駆動素子２３をに方向に変位させ、第９図
（Ｃ）に示すように、錠前機構をミスロック状態となる
ように構成してもよいものである。この場合には、オフ
フンク後において電話機を使用するにあたって、バイモ
ルフ型圧電駆動素子２３を一旦１方向に移動させ、扉４
０が閉塞したのち、ｋ方向に変位させて初期状７Ｂとす
るような構成とすればよいものである。

この制御方法では１通常バイモルフ型圧電駆動素子２３
は、ｋ方向に変位しており、扉４０は開状態とされるこ
ととなる。そして、扉の閉塞処理すなわち硬貨蓄積処理
を行なうときには、極性の反転を二回行ない、バイモル
フ型圧電駆動素子２３を往復動作させるとよいもので、
これは扉４０を開状態すなわち通常の状態に戻すときも
同様である。

以上のような実施例でも、前述した実施例と同様に、バ
イモルフ型圧電駆動素子２３の揺動方向には通常大きな
力は加わらず、また硬貨を返却する際にはバイモルフ型
圧電駆動素子２３をその先端の錠前機構での扉４０側と
の摩擦力に逆って１方向に変位させることが必要とされ
るが、このバイモルフ型圧電駆動素子２３は逆に変位す
るとき最も大きな力が発生することから上述したような
静摩擦力に打ち勝って移動してロック状態を解除するこ
とは容易に理解されよう。

なお、図中４３．４４．４５はそれぞれ支軸４３ａ、４
４ａ、４５ａにて回動可能に支持され前記蓄積軌道７Ａ
、７Ｂ、７Ｃの最終端に設けられた収容レバーで、その
下方には余塵（１２）に連続する硬貨収納軌道４６Ａ　
、４６Ｂ　、４６Ｃが形成されている。

第１０図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の別の実施例を示
すものであり、この実施例では、本発明を特徴づける硬
貨脱落機構２０を第１図における選別機構４または硬貨
振分は機構５，６に適用した場合を示している。

これを詳述すると、図中５１は硬貨軌道２を構成するコ
インレール１５の途中に形成された脱落口５０を開閉す
る閉塞板５１ｃを側板５１ｂの先端に有する脱落口開閉
板で、この脱落口開閉板５１は硬貨軌道２に沿って設け
られた支軸部５１ａにて回動可能に支持されるとともに
、その−側部には前述したと同様なバイモルフ型圧電駆
動素子２３先端の係止部２３ａにて係止され得る係合部
５１ｄが形成されている。ここで、注目すべきことは、
この開閉板５１はバイモルフ型圧電駆動素子２３の揺動
運、動にて連動して回動されることである。

そして、このような構成において、硬貨の到来が検出さ
れ、コントローラ１２からの指令信号にてバイモルフ型
圧電駆動素子２３に電圧が印加され、開閉板５１を開状
態または閉状態に制御するものである。このとき、バイ
モルフ型圧電駆動素子２３が図中矢印ｍ方向に変位され
ているときには、脱落口開閉板５１はその下端部の閉塞
板５１Ｃが脱落口５０を閉塞しているため、硬貨には、
同図（ｂ）に示すように、コインレール１５およびその
脱落ロ５０ｔ−覆う脱落口開閉板５１ｃ上をそのまま通
過することになる。一方、／（イモルフ型圧電ＷｊＡｉ
ＰＩＩ素子２３が図中矢印ｎ方向に変位されると、その
係止部２３ａにて開閉板５１が開方向に回動され、脱落
口５０が開状態となるため、硬貨にはそれ自身の自重に
より脱落口５０から下方に脱落することになる。

このような脱落機構２０では、第４図に示した実施例に
おける錠前機構より質量が大きＩ、）ため、迅速な動作
を得るためには、状態切替時にかなり大きな力が必要で
あり、ノくイモルフ型圧電駆動素子２３の変位・発生力
特性が一層逃してｌ、％ると言える。この機構の他の応
用例として、軌道ｚ内に図中５２で示すようなストツノ
くを設け、／（イモル）型圧電駆動素子２３を通常ｍ方
向に変位させておき、転勤硬貨を開閉板の閉塞板５１ｃ
上で支持し、その状態で軌道ｚ内に蓄積して必要１１ｔ
にノくイモルフ型圧電駆動素子２３を変位させて硬貨を
脱落させるといった方法を採用してもよい。そして、こ
の硬貨の脱落をセンサ２９にて検出して再び極性を反転
させ、バイモルフ型圧電駆動素子２３および開閉板５１
を復旧させるとよいものである。

ここで、問題とされることは、第１０図（ｂ）から明ら
かなように、開閉板５１の側板５１ｂの長さが長い場合
、硬貨が荷重によって開閉板５１を開方向に回転させよ
うとする力よりも硬貨との摩擦力が大きいため、硬貨を
脱落させる場合にはこの摩擦力に打ち勝って開閉板５１
を回転させる必要があることである。そして、このよう
な場合に、前述したバイモルフ型圧電駆動素子２３の極
性を切替えたときの発生力が効果的なのは明らかであろ
う。

第１１図は上述した変位と発生力との関係を示すもので
、図中ＦＢはバイモルフ発生力特性、αは開閉板と硬貨
との摩擦力、γは開閉板を開閉するに必要な力、α＋γ
は上述した場合の硬貨処理に必要な力である。そして、
この特性図からも上述した硬貨処理が簡単に行なえるこ
とは容易に理解されよう。

なお、上述した実施例では、バイモルフ型圧電駆動素子
２３にて開閉板５１を直接駆動した場合を示したが、リ
ンク機構を介して駆動したり、あるいはこのリンク機構
に錠前機能を付加してもよいことは勿論である。

第１２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明を硬貨収納機
構８Ａ　、８Ｂ　、８Ｃに適用した別の実施例を示すも
のであり、この実施例では、後続硬貨転動制止レバー機
構と開閉機構とを、エスケープ機構６０として一体化し
、これをバイモルフ型圧電駆動素子２３にて動作させる
ように構成し、硬貨を１枚づつ収容軌道側に脱落させて
収納するようにしたものである。

すなわち、エスケープ機構６０は、略コ字状を呈し支軸
部６０ａにて回動自在に支持されたエスケープ６１を有
し、このエスケープ６１は駆動力伝達機構としての係合
部６１ｂを介して前記バイモルフ型圧電駆動素子２３に
て回動動作されるような構成とされている。また、この
エスケープ６１の下端側には、脱落口６２を開閉する開
閉機構６３の閉塞板６３ａが一体に設けられるとともに
、上端側にはレバー６４を介して後続硬貨転動制止ピン
６５が一体に設けられている。なお、図中６５ａは前記
ピン６５を軌道内に臨ませるための窓部、６６ａ、６６
ｂ；６７ａ、６７ｂは上述したピン６５．閉塞板６３ａ
とこれに対向する軌道板側に設けられた磁石機構を構成
する永久磁石である。

そして、このような構成において、バイモルフ型圧電駆
動素子２３は常時は図中０方向に変位し、このときには
軌道内に硬貨を順次蓄積し得る状態とされている。この
とき、エスケープ機構６０には、第１０図で説明した実
施例と同様に硬貨の荷重によって開方向への力と、硬貨
と閉塞板６３ａとの摩擦力による回転を阻止する力とが
加わっているが、この実施例のような収納機構では、開
閉板６３の長さが短いため、前述した実施例とは異なり
、回転力の方が大きくなり、その結果第１３図（ａ）に
示すようなＦ　ｃｌの力が加わることがある。この図で
は左回転方向への力を正としている。また、バイセルフ
型圧電駆動素子２３の変位・発生力特性はＦＢに示す通
りであり、変位到達点付近ではＦ　ｃｌを下回るため、
その結果エスケープ機構６０は力が釣り合うまで押し戻
されることがある。これは実質的にエスケープ機構６０
の有効回転変位を小さくするための開閉機構６３が硬貨
を支える際の信頼性を低下させることとなるもので、本
実施例では前述したように磁石機構６７ａ、６７ｂを設
けることによりこれを解決している。この磁石機構によ
る吸引力特性は図中ＦＭの通りである。したがって、上
述した実施例において、Ｆ　８１　＋Ｆ　Ｍｌ　＞Ｆ　
Ｃ１との関係を満足するように各部を設定することによ
り、硬貨を確実に支えることができる。なお、ＦＭＩ＞
ＦＣｌの場合にはバイモルフ型圧電駆動素子２３に電圧
を加えていなくてもよい。

そして、このような構成において、バイモルフ型圧電駆
動素子２３にｐ方向への変位を生じる電圧を印加すると
、第１３図（ｂ）に示すように、右回転方向への大きな
力が加わるため磁石機構６７の吸引力に逆ってエスケー
プ機構６０は回転し。

硬貨は第１２図（Ｃ）に示すように、脱落することにな
る。このように変位到達点付近に磁石機構６７を用いて
開閉板６３を固定しても、収納時には確実な動作状態を
得ることができるものである。

また、上述した構成では、エスケープ機構６０が動作す
ることによって、最先の硬貨が一枚づつ落下して収容さ
れるとともに、このエスケープ６１に一体に設けられた
後続硬貨転動制止ビン６５により次硬貨の転勤を制止す
ることができるものである。ここで、ピン６５の嵌入角
度とエスケープ機構６０に加わる力について簡単に説明
すると、第１４図（ａ）に示すように、支軸６１ａとピ
ン６５が入る点での硬貨の接線とが直角の場合、エスケ
ープ機構６０には回転力は加わらない、したがって、後
続硬貨が何枚あってもピン６５はその転勤を確実に阻止
することができる。また、ピン６５を引き抜くためには
摩擦力に打ち勝つ力をバイモルフ型圧電駆動素子２３が
発生すればよいものである。

また、第１４図（ｂ）に示すように、Ｃ２が鋭角の場合
、硬貨の荷重によってピン６５を軌道内側に回転させる
力が加わるため、上述した直角の場合に比べ引き抜きに
くいものである。しかし、いずれの場合も、バイモルフ
型圧電駆動素子２３をＯ方向に変位するように電圧を印
加すると、大きな力が発生するためＣ２が極端に小さく
ない限り引き抜くことは可能である。

一方、第１４図（Ｃ）に示すように、Ｃ３が鈍角となる
と、硬貨の荷重はピン６５を引き抜くように働くため、
枚数が多くなると、硬貨とピン６５との摩擦力およびバ
イモルフ型圧電駆動素子２３のｐ方向への力に逆ってエ
スケープ機構６０を図中矢印で示すように回転させるこ
とがある。このときの力学的関係を第１３図（ｂ）に示
している。

ここで、Ｆ　Ｃ２は硬貨の荷重によるピン６５引き抜き
力から摩擦力を引いた力、Ｆ　ＢＩはｐ方向への変位到
達点付近の力である。このようなピン６５の不安定な動
作を改善するためには、前述した閉塞板６３ａ部分と同
様な磁石機構６６を用いるのが有効である。この磁石機
構６６による吸引力特性を第１３図（ｂ）にＦ　Ｍ２で
示している。そして、Ｆ　８１　＋Ｆ　Ｍ２　＞Ｆ　Ｃ
２の場合、後続の硬貨の転勤は確実に阻止されることに
なり、またこの場合にＦＮ２＞Ｆｅ２であるときにはバ
イモルフ型圧電駆動素子２３への電圧印加を停止しても
よいものであるΦ 一方、バイモルフ型圧電駆動素子２３に再びＯ方向に変
位するような電圧を印加すると、第１２図（ａ）にＦ　
Ｂ２で示すような大きな力が発生するため、ピン６５は
抜け、閉塞板６３ａが閉塞状態となるため、後続硬貨は
転勤して先頭の硬貨となる。そして、このようにして硬
貨が１枚づつ収納されるものである・ここで、第１２図（ａ）において、先頭硬貨と二枚目硬
貨との重心を結ぶ線０−０は、二枚目硬貨衝突時のせり
上りを防止するため軌道１５の下流側と平行状態となる
ことが望ましし翫、また、ａｌとＢ２、Ｂ２とＢ３の長
さ比を選名；ことによってバイモルフ型圧電ｗＡ動素子
２３の変位を拡大することもできる。さらに、同図では
、エスケープ機構６０を直接制御する場合を示してｌ、
％る力（、シーソー機構、リンク機構、錠前機構などを
介して省テなうように構成してもよいものである。

なお、上述した実施例で示した構成におし１て、磁石機
構を用いることによって、各開閉機構は変位到達点付近
に力学的安定点をもつものである。

また、第１３図（ｃ）に示すような変位・発生力特性を
有することとなる。

第１５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は上述した実施例の変
形例を示すものであり、ピン６５が二枚目硬貨との接線
に略平行に嵌入するような構成とされている。このため
、第１４図（ａ）で説明したように、後続硬貨によって
ピン６５が回転されるといった問題はなく、この場合に
は磁石機構６６は省略することができる。一方、閉塞板
６３ａ側では、支軸６１ａを同図（ｂ）で示すように、
軌道に近づけ硬貨の荷重によって発生するモーメン）Ｐ
ＣＩを小さくし、磁石機構６７を小さな吸引力のものと
することができる。

同図（Ｃ）はエスケープ機構６０が同図（ｂ）中実線で
示した状態のとき、硬貨が閉塞板８３ａに衝突して発生
するＦ　Ｃ１（Ｐ）、硬貨が静止したとき発生するＦ　
Ｃ１（Ｓ）と磁石機構とバイモルフ発生力との和の力Ｆ
Ｍ＋ＦＢとを比較したものである。そして、このとき、
Ｆ　Ｍ＋Ｆ　Ｂ＞Ｆ　Ｃ１（Ｐ）＞Ｆ　Ｃ１（Ｓ）とな
るため、閉塞板６３ａは硬貨を確実に保持し得るととも
に、バイモルフ型圧電駆動素子２３に加える電圧の極性
を切替えると、発生力は図中矢印で示すように変化する
ためエスケープ機構６０は磁石機構の吸引力に打ち勝っ
て回転し、脱落口６２を開状態とするものである。

その外には、硬貨返却板９で硬貨を支える部分９ｄの角
度θ２を小さくシ（例では０度）、硬貨の荷重が下向き
に働く力を強くしている。これによって、閉塞板６３ａ
が開いたときに先頭硬貨がより確実に収納される。

上述した構成は、軌道内で硬貨が静止しているとき硬貨
に加わる落下方向の力と、返却方向への力を一定値以上
にして、硬貨の自重によって安定に処理が行なえるよう
にしたものであるが、この力が大き過るとＦ　Ｃ１や返
却板９の錠前に加わる力が大きくなり、バイモルフ型圧
電駆動素子２３への負荷が大きくなることがある。特に
、ＦＣｌは、バイモルフ型圧電駆動素子２３の変位方向
への力であるため、信頼性にも影響する。硬貨が軌道内
に静止しているときには、大きな力が加わることは少な
いが、転動してきた硬貨が返却板９に衝突してきたとき
にはその反発力によってＦ　Ｃ１が大きくなることがあ
る。これを防止するために、返却板９自体または返却板
に設けた板材９ｄを硬貨よりも硬い材質で構成し、硬貨
が返却板９に衝突した際の硬貨に対する微小な塑性変形
を生じせしめ、硬貨の運動エネルギを吸収するようにし
てもよい、そして、これにより硬貨のはねかえりは少な
くなり、したがってＦ　Ｃ１（Ｐ）は小さくなる。

なお、上述した返却板の内側の板材９ｄの材質としては
、ステンレス鋼、セラミック等が望ましい、また、その
表面にシリコンコート、または紫外線硬化型樹脂材によ
るバートコ−）Ｇを形成するようにしてもよい、この場
合、コート材が摩擦力を下げるため硬貨の収納、返却処
理がより円滑に行なえるといった利点を奏する。

また、エスケープ機構６０の材質については、各社樹脂
材や軽金属でよいが、磁性金属を用いてもよい、この場
合、磁石機構６７を構成するために閉塞板６３ａに埋設
した磁性素材が不用となる。さらに、閉塞板６３ａやピ
ン６５等の硬貨が当接する部分には摩擦力を下げるため
潤滑性樹脂材などをコート処理した方が望ましい、この
コート材としては、シリコンハードコート、紫外線硬化
型ハードコート、フッ素系樹脂高温処理コートなどが好
ましい。

第１６図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明のさ
らに別の実施例を示すものであり、エスケープ機構６０
に錠前機構として機能する開閉板６３を設け−１この開
閉板６３を介して閉塞板６３ａを回動可使に制御する場
合を示している。なお、図中６３ｂは閉塞板６３ａの回
転軸、６３ｃはこれに係合する錠前機構の係止部、６２
ａ、６２ｃは閉塞板６３ａの揺動範囲を制限するストッ
パである。

このような構成において、バイモルフ型圧電駆動素子２
３がＯ方向に変位していると、エスケープ機構６０の下
端に設けられた錠前機構が閉塞板６３ａの回転を阻止す
るため硬貨はその上部に支持される。極性を反転して電
圧を印加すると、大きな発生力にてエスケープ機構６０
はｐ方向に変位し、錠前が外れるため閉塞板６３ａは硬
貨の荷重によって回転し、硬貨は脱落されることとなる
。再び極性を反転すると、バイモルフ型圧電駆動素子２
３は強い力で０方向に変位し、これによって閉塞板６３
ａは閉塞方向に回転されて復旧する。

第１７図はその変形例を示すもので、閉塞板６３ａの復
旧手段としてねじりコイルばね６３ｄを付設した場合を
示している。この場合の動作状態は前述した実施例と略
同様であり、その説明は省略する。

第１８図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、硬
貨を２枚づつ収納する機構である。この実施例における
動作は前述したｍ１６図などの実施例と略同様であり、
その説明は省略する。

以上の各実施例においては、開閉機構と硬貨。

開閉ｍ４Ｍと錠前機構との摩擦力を下げ、パイモルフ型
圧電駆ｒＢＪ素子２３駆動時の負荷を下げることが望ま
れるが、このためには、各部材はたとえばテフロンコー
ト、テフロン混合樹脂材などといった潤滑性材料で構成
するとよい。

また、上述した各実施例のように、開閉４２１４Ｍの駆
動機構部としてバイモルフ型圧電駆動素子２３を用いて
いる場合において、その一端を固定部２３ａに固定し、
他端を可動端として変位させる際、その先端が一定変位
以上の力で繰返し動作させると、破断等といった問題を
生じることがある。特に、このような問題は、硬貨のよ
うな転動物体を取扱う場合に衝突によって揺動範囲以上
に大きな外力が作用する場合に著しく、その信頼性が低
下することがある。上述した実施例では、詳細に説明し
たように、揺動方向への大きな力は加わらないように種
々の工夫を施しているが、より−ｅの安全性を確保する
ために、また取扱い中の破断を防止するために、バイモ
ルフ型圧電駆動素子２３を変位許容範囲で揺動可能に拘
束することが望まれている。この場合、開閉機構側に拘
束機構を設けてもよいが、第１９図に示すように、バイ
モルフ型圧電駆動素子２３側に設けるようにしてもよい
。なお、図中７０はバイモルフ型圧電駆動素子２３の電
極取出部、７１ａ、７１ｂは拘束機構を構成するストッ
パ２４ｂ、２４ｃ丙に埋設された磁石で、このような磁
石機構を設けると、バイモルフ型圧電駆動素子２３の変
位Φ力特性が改善でき、さらには開閉時の自己保持が可
能となるといった利点があるが、この場合磁石機構をバ
イモルフ型圧電駆動素子２３側に設けてもよいものであ
る。たとえばバイモルフ型圧電ｗｊＡ動素子２３の中央
電極を磁性材にて形成し、拘束側に磁石を設ければよい
ものである。

第２０図（ａ）、（ｂ）は上述したバイモルフ型圧電駆
動素子２３をユニット化したものである。ここで、バイ
モルフ型圧電駆！１１Ｊ素子２３を簡単に説明すると、
この圧電素子２３は１周知のように、一対の電歪板Ｈ１
，Ｈ２を有し、かつこれら電歪板Ｈ１，Ｈ２の外側面に
電Ｆｊ層Ａ　１．Ａ　２を形成した状態でその間に介装
される中央電極Ｂに対し積層して接合され、これにより
その一端が作動端として揺動動作するものである・また、図中２４は基板、２４ａは泡付台、２４ｂ　、２
４ｃは前記バイモルフ型圧型素子２３作動端での揺動範
囲を拘束するストッパ、２５はカバーである。

そして、このようなアクチュエータとしてのバイモルフ
型圧電駆動素子２３の変位・力特性を同図（ｂ）に示し
ており、図中一点鎖線は電圧を切替えたときの変位φ発
生力、破線■■は磁石機構の吸引力である。

第２１図はアクチュエータをして用いるバイモルフ型圧
電駆動素子２３の信頼性、耐環境性を向上させるために
、二重の絶縁性樹脂コート層７２ａ　、７２ｂを形成し
た例である。この場合、７２ａは内層としての軟性樹脂
材による被覆屑、７２ｂは外層としての硬性樹脂材によ
る被Ｗｉ層で、このような構成を採用することにより、
アクチ・ユ二一タとしての信頼性をより向上させるとと
もに、絶縁性、耐湿性に優れ、さらに先端作動端で　　
　１の潤滑性、耐摩耗性が向上するため、開閉機構への
駆動伝達が効率よく行なえ、また錠前機構の取付けも容
易である。この場合、樹脂材としては。

紫外線硬化型のものが望ましい。

第２２図はバイモルフ型圧電素子２３の揺動変位を、シ
ーソー機構を介して取り出すようにしたユニット構造の
応用例を示すものである。ここで１図中７５はバイモル
フ型圧電素子２３の作動端に設けられた作動伝達レバー
、７３は支点７３ａにて揺動自在に支持されたシーソー
機構で、このような構成では、過度な外力はシーソー機
構にて吸収されるため、信頼性が一層向上し、使用し易
いものである。

上述したユニットを前述した各実施例のバイモルフ型圧
電駆動素子２３の代りに用いると、その効果は大きいも
のである。

また、第６図に示した回路をＩＣ化またはハイブリッド
ＩＣ化してユニット内に組込むこともできる。これを第
２３図に示し、図中７８はＩＣ回烙である。そして、こ
れにより電磁石に比べきゎめて小型な硬貨処理アクチュ
エータを得ることができる。

第２４図（ａ）は上述したシーソー機構７３に磁石機構
８０ａ、８０ｂ；８１ａ、８１ｂを設けた場合で、この
ようにすれば優れた発生力特性が得られるため、前述し
たエスケープ機構６０での磁石機構を省略できる。

また、発生力伝達機構は、同図（ｂ）で示すように、シ
ーソー機構７３の先端を折曲げて直接バイモルフ型圧電
素子２３の作動端に接合させてもよいものである。

第２５図は本発明の応用例で１図中９０は選別機構４を
駆動するための錠前機構９０ａを動作させるバイモルフ
型圧電駆動素子２３によるアクチュエータユニツ）、９
１〜９３は同様にエスケープ機構６０Ａ、６０Ｂ、６０
Ｇを駆動するアクチュエータユニットである。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。

たとえば、上述した各実施例では、′ｇＡ動機構として
バイモルフ形圧電駆動素子２３を用いた場合を説明した
が、本発明はこれに限定されず、圧電駆動素子として、
電歪板を積層してなる積層型の圧電素子を用い、その出
力を変位拡大機構を介して開閉機構の駆動力として利用
するようにしてもよいものである。

さらに、上述した実施例では印加電圧の極性を切り替え
て開閉機構を開閉するように構成しており、効率的では
あるが、ばねを用いて一方に変位されておき、逆方向に
変位させるように電圧を印加し、復旧時には駆動入力回
路を短絡させ、バイモルフ形圧電駆動素子２３に加える
電荷を放電させてばねで戻すようにしてもよいものであ
る。

また、本発明に係る圧電駆動型転動物体処理装置は、上
述した硬貨以外にも、たとえばメダル、パチンコ玉など
の転動物体の処理装置にも応用してその効果を発揮し得
るものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る硬貨処理装置によれ
ば、軌道中で硬貨を選択的に通過あるいは脱落させる脱
落開閉機構を、印加電圧の極性を切替えることにより駆
動されるバイモルフ型圧電駆動素子を用いて動作、復旧
させるようにしたので、簡単な構成にもかかわらず、以
下に列挙する腫々優れた効果がある。

（１）従来のような電磁石に比べて変位復旧用のばねが
不用で、これによりエネルギ効率がよい。

（２）バイモルフ型圧電駆動素子は電圧だけで動作し、
充電後に電流は流れない、したがって、きわめて低電力
で硬貨などの転動物体の処理が簡単かつ適切に行なえる
。たとえば第６図に示す回路の場合、毎秒２枚処理した
ときの電力は１０〜３０ｍＷ程度であり、処理をしてい
ないときのバイモルフ型圧電駆動素子の変位を保持する
ための電力は０．５ｍＷ以下である。さらに、磁石機構
を用いて自己保持式とすると、前記保持用の電力は不用
である。これを電磁石の場合と比較すると。

１／２〜ｌ　／１０程度である。

（３）バイモルフ型圧電駆動素子はマグネットに比べは
るかにＢ型で、リンク機構等も不用または少なくとよい
ため、全体の大きさを１／３〜１１５程度と大幅に小さ
くすることができる。

（４）駆動回路のＩＣ化、ハイブリッドＩＣ化などによ
って、部品点数が少なくなるため、コスト的にも安価で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の硬貨処理装置の概略構成を示す概略図、
第２図（ａ）、（ｂ）および第３図は従来装置に用いら
れる硬貨脱落機構の概略斜視図、その側面図およびその
特性図、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係る
圧電駆動型転動物体処理装置としての硬貨処理装置を選
別機構に適用した一実施例を示す概略正面図およびその
要部断面図、第５図および第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ
）はその制御回路図、ｔｔＳ７図は印加電圧に対する変
位特性図、第８図（ａ）、（ｂ）はバイモルフ型圧電駆
動素子の駆動制御回路の変形例を示す制御回路図、第９
図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ないし第２５図は本発明の他
の実施例を示す説明図である。１・・争・硬貨投入口、２・・・・硬貨軌道、３・・・
・硬貨検出装置、４・・・争選別機構。５．６・・・−硬貨振分は機構、７Ａ、７Ｂ、７ＣΦ・
・・硬貨蓄積軌道、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ・・・・硬貨収納
機構、９・拳・・硬貨返却機構、１２・・・・コントロ
ーラ、１５・・・・コインレール、２０・Ｏ・拳脱落機
構、２１，５０，６１Φ００．硬貨脱落口、２２，５１
．６１−−−−脱落口開閉機構、２３・・・−バイモル
フ形圧電駆動素子、６０・・φ・エスケープ機構、６５
・・・・後続硬貨転勤制止ピン、Ｋ　（ＫＩＯ，ＫＩＧ
Ｏ，に５０）＠・・拳硬貨（転動物体）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軌道に設けられた転動物体の脱落口と、この脱落
口を開閉する脱落口開閉機構と、この脱落口開閉機構を
開閉制御する圧電駆動素子と、この圧電駆動素子に電圧
を印加するための駆動回路とを備えてなることを特徴と
する圧電駆動型転動物体処理装置。
（２）圧電駆動素子に電圧を印加する駆動回路は、極性
切替回路にて構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の圧電駆動型転動物体処理装置。
（３）圧電駆動素子は、脱落口開閉機構を通常開状態ま
たは閉状態のいずれか一方に制御しており、極性反転回
路にて印加電圧の極性が反転されることにより、前記脱
落口開閉機構の開閉状態を反転制御することを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の圧電駆動型転動物体処理
装置。
（４）圧電駆動素子は、脱落口開閉機構を通常開状態ま
たは閉状態のいずれか一方に制御しており、極性反転回
路にて１周期の極性反転電圧が印加されることにより往
復動作して、脱落口開閉機構の開閉状態を制御すること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の圧電駆動型転
動物体処理装置。
（５）圧電駆動素子は、脱落口開閉機構による脱落処理
完了信号により、極性が反転された極性反転回路からの
印加電圧にて、前記脱落口開閉機構の開閉状態を復旧制
御することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の圧
電駆動型転動物体処理装置。
（６）圧電駆動素子は、脱落口開閉機構による脱落処理
完了信号により、極性反転回路から１周期の極性反転電
圧が印加されることにより往復動作して、前記脱落口開
閉機構の開閉状態を復旧制御することを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の圧電駆動型転動物体処理装置。
（７）圧電駆動素子としてバイモルフ形のものが用いら
れ、かつこの圧電駆動素子の可動端は所定の変位許容範
囲内で揺動動作可能に拘束されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の圧電駆動型転動物体処理装
置。
（８）脱落口開閉機構は、磁力にて開状態または閉状態
のいずれか一方に保持されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の圧電駆動型転動物体処理装置。
（９）脱落口開閉機構は、圧電駆動素子にて駆動される
錠前機構を介して開閉制御されるように構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電駆動
型転動物体処理装置。
（１０）脱落口開閉機構は、圧電駆動素子にて駆動され
る錠前機構を介して開閉制御され、かつ常時は脱落口を
閉状態に維持するとともに前記錠前機構が外れた状態で
転動物体が到達したときにはその転動物体の自重にて開
状態とされる程度の力で付勢されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の圧電駆動型転動物体処理
装置。