JP6993945B2

JP6993945B2 - 紙葉類取扱装置及び紙葉類取扱方法

Info

Publication number: JP6993945B2
Application number: JP2018145552A
Authority: JP
Inventors: 亨柴田; 徹宮坂; 盛豊堀; 淳一玉本
Original assignee: Hitachi Channel Solutions Corp
Current assignee: Hitachi Channel Solutions Corp
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2038-08-02
Also published as: JP2020019641A

Description

本発明は、紙葉類取扱装置及び紙葉類取扱方法に係り、特に、紙葉類を適切に取り扱うことができる紙葉類取扱装置及び紙葉類取扱方法に関する。

紙葉類取扱装置は、収納庫内に整列した状態で重ねられた紙葉類の束から、一枚を分離するものである。このような紙葉類取扱装置として、銀行等の金融機関で使用されている自動取引装置やプリンタなどが知られており、一方、ロボットハンドなどが用いられる生活空間内においては、資料やパンフレットなどの紙葉類は、搬送ガイドや収納庫といった機構がなく机上や床などに重ねられた状態で置かれる場合が多い。

従来、紙葉類を持ち上げる装置としては、吸着ノズルにて持ち上げる装置が提案されている。例えば、持ち上げるために2つ以上の吸引ノズルを有するものが知られている。この装置では、吸引ノズルで最上層のシート材を吸引し、その最上層のシート材を吸引した状態で、吸引ノズル間の距離が小さくなるように移動させ、その後、吸引ノズルで最上層のシート材を持ち上げて他のシート材から分離して取り出している。このような技術は、例えば、ＷＯ２０１６／０３９０４５号公報（特許文献１）に記載されている。

ＷＯ２０１６／０３９０４５号公報

しかしながら、上記の従来の技術では、比較的に薄い紙葉類に適用した場合、紙葉類束に対して、吸着ノズルにて１枚目を吸着させているので、その吸着に伴い多重吸着してしまう。この状態で吸着ノズル（吸着パッド或いは吸着手段）を近接させても、多重吸着した紙葉類は、くっついたまま持ち上げてしまうという問題がある。

したがって、本発明の目的は、資料やパンフレットなどの重ねられた状態で置かれた紙葉類束に対して、１枚目のみを確実に持ち上げ、持ち上げた後にその姿勢を維持することが可能な紙葉類取扱装置及び紙葉類取扱方法を提供することである。

上記課題を解決するために本発明は、紙葉類の表面を吸着する紙葉類吸着機構を少なくとも２つ以上備え、負圧を発生させず或いは比較的に低い負圧となるように前記紙葉類吸着機構を前記紙葉類に接触させ、前記接触した状態で接触部分の相対距離を近づけるように操作し、前記操作の後に前記紙葉類との間に負圧を発生或いは大きくするように構成した。

好ましくは、紙葉類を取り扱う紙葉類ハンドリング装置であって、紙葉類の表面を吸着する紙葉類吸着手段を、少なくとも２つ以上備えるとともに、前記２つ以上の吸着手段は、紙葉類面内におけるその相対距離を可変する吸着手段面内駆動手段を備え、前記の２つ以上吸着手段によってハンドリングする紙葉類の表面の複数位置を吸着する際、前記の吸着手段面内駆動手段により、吸着手段の相対位置を近づけることで、紙に湾曲を与えた後、吸着を行い、前記の２つ以上の吸着手段を、持上げるように動作させる。

また、好ましくは、前記の２つ以上の吸着手段が、持ち上げようとする紙葉類の湾曲にそうように傾いた状態で取り付けられていることが好ましい。このとき、前記の２つ以上の吸着手段が、紙葉類を吸着したタイミングを検知することのできる吸着タイミング検知手段を備え、前記吸着タイミング検知手段により、重ねられた紙葉類束の高さ検知および紙葉類の吸着確認を行う。

また、好ましくは、前記の２つ以上の吸着手段の間に、紙葉類を持ち上げた後に、姿勢を保持することを補助するための紙葉類姿勢補助部材を有する。

本発明では、資料やパンフレットなどの重ねられた状態で置かれた紙葉類束に対して、１枚目のみを確実に持ち上げ、持ち上げた後にその姿勢を維持することが可能となる。

実施形態１にて重ねられた紙葉類から１枚目を取り出す一連動作の斜視図重ねられた紙葉類から１枚目を取り出す動作のフローチャート実施形態１と実施形態２にて重ねられた紙葉類から１枚目を吸着する際の比較図実施形態３にて重ねられた紙葉類から１枚目を取り出す一連動作の斜視図実施形態３にて重ねられた紙葉類から１枚目を吸着する際の図本発明の紙葉類取扱装置構造の一例

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施形態１）
図６に、本発明の紙葉類取扱装置構造の一例を示す。本構造では、２つの吸着手段１０１，１０２を、制御部６０４にて、吸着手段面内駆動手段６０１を駆動することにより、その相対距離を可変する。また、２つの吸着手段１０１，１０２は、吸着手段上下機構６０５に接続されており、紙葉類面に対して垂直な方向へ稼動する。

また、吸引源として真空ポンプ６０３を用いており、そのＯＮ／ＯＦＦを制御部６０４にて制御することにより、吸着の制御を行う。また、吸着手段１０１，１０２と真空ポンプ６０３の間には、吸着タイミング検知手段として負圧計６０２が配管されており、その値を制御部６０４に送信することで、吸着したタイミングを検知する。

以上の構成により、制御部６０４を図２において示したフローチャートに従い動作させることで、安価な構成で積み重ねられた紙葉類より１枚目１０３のみを持ち上げることが可能となる。

まず、図１により、紙葉類取扱機構の基本的動作として、重ねられた紙葉類１１０から１枚目１０３を取り出す一連動作の斜視図を用いて説明する。図１の（ａ）に示すように、本発明では少なくとも２つ以上の吸着手段を有する。図中では、最小構成である２つの吸着手段１０１，１０２の場合を示している。

図１の（ｂ）は、１枚目１０３を持ち上げるために吸着手段１０１，１０２を吸着手段上下機構にて矢印方向１０５に下降させ、１枚目１０３と接触させている状態を示している。本発明では、この状態では、吸着手段１０１，１０２をＯＦＦ状態にしておき、１枚目１０３と吸着手段１０１，１０２を接触させるだけにとどめる。

図１の（ｃ）は、接触させていた２つの吸着手段１０１，１０２の相対距離を近づけることで、１枚目１０３を変形させる様子を示している。この際の変形は、吸着手段１０１，１０２による摩擦力によるものであるため、吸着手段１０１，１０２の先端は、吸着力と摩擦力の確保の観点より、ゴムパッドのような弾性摩擦材であることが望ましい。

これにより、紙葉類を変形させる際は、１枚目１０３には、弾性摩擦材 (吸着手段１０１，１０２)と紙葉類(１枚目１０３）の摩擦力が加わり、２枚目には、紙葉類(１枚目１０３)と紙(2枚目)の摩擦力がそれぞれ加わり、変形させるため、１枚目１０３と2枚目に加わる力に大きな差が生じる。そのため、１枚目１０３に対して２枚目が完全に密着したまま、変形する可能性は小さい。その結果、１枚目１０３と２枚目に隙間が生じるので、多重吸着を防ぐことができる。

この動作により、図中に示すように持ち上げようとする１枚目１０３と２枚目以降の紙葉類との間に隙間が生じる。この隙間が生じることによって、吸着手段１０１，１０２によって吸着力を発生させた際に、２枚目以降の紙葉類へ吸着力が伝わることを防ぐことができる。その後、吸着手段１０１，１０２をＯＮ状態とし、１枚目１０３を吸着させる。

図１の（ｄ）は、吸着手段１０１，１０２にて吸着したのち、１枚目１０３を吸着手段上下機構にて矢印方向１０８に持ち上げている様子を示している。図に示すように、紙に湾曲を与えることで、矢印方向１０９に対する剛性を向上させることができる。これにより、１枚目１０３を持ち上げた際に、重力に負けて垂れ下がることがなく、まっすぐな姿勢を保ったまま持ち上げることができる。このように姿勢を保つことで、紙葉類の取り扱いが容易になり、例えば、収納庫への格納や人への配布といった動作をこの状態のまま行うことが可能となる。

図２を用いて、図１（ａ）～（ｄ）の基本的動作を更に具体的に、重ねられた紙葉類１１０から１枚目１０３を取り出す動作のフローチャートで説明する。フローチャートでは、あらかじめ紙葉類の吸着点上に、本発明の紙葉類取扱機構を移動させた後の動作であることに注意されたい。実際の制御では、まず吸着手段１０１，１０２の吸着をＯＮにする（Ｓ２０１）。

また、これらの吸着手段１０１，１０２は、吸引源である真空ポンプ６０２につながれており、例えば、制御部６０４による真空ポンプ６０３のＯＮ／ＯＦＦ制御（或いは吸引源までの配管途中に電磁弁）を設け、ＯＮ／ＯＦＦ制御することで、吸着のＯＮ／ＯＦＦを制御することができる。このように、吸着手段１０１，１０２の吸着ＯＮ動作は、真空ポンプ６０３のＯＮによって実行される。すなわち、真空ポンプ６０３のＯＮ動作によって、吸着手段１０１，１０２から真空ポンプ６０３に空気が吸引される。Ｓ２０１は、図１（ａ）に相当する。

真空ポンプ６０３と吸着手段１０１、１０２の間に、１枚目１０３を吸着したタイミングを検知することのできる吸着タイミング検知手段（例えば、流量計や負圧計など）である負圧計６０２を設けている。

次に、紙葉類に対してアプローチするために吸着手段１０１，１０２を下降させる（Ｓ２０２）。吸着手段１０１，１０２の吸着ＯＮの状態を維持したまま下降させる。２つの吸着手段１０１，１０２は、吸着手段上下機構６０５に接続されており、紙葉類面に対して垂直な方向へ稼動することができる。

さらに下降して、吸着手段１０１，１０２が紙葉類１０３に接触すると負圧計６０２が計測する負圧値が大きくなる。紙葉類に対する下降は、吸着タイミング検知手段として構成される負圧計６０２により、吸着手段１０１，１０２と紙葉類１０３の接触が検知されるまで行い（Ｓ２０３）、検知された状態で、吸着手段１０１，１０２の吸引および下降を停止させる（Ｓ２０４）。すなわち、真空ポンプ６０３をＯＦＦすることで、吸着手段１０１，１０２をＯＦＦの状態にする。

なお、本実施形態では、吸着タイミング検知手段により、吸着手段の下降停止タイミングを決定するが、重ねられた紙葉類１１０の正確な高さを別の手段（例えば、カメラやレーザなど）により検知できる場合は、その高さに合わせた下降距離をあらかじめ決めておき、Ｓ２０１～Ｓ２０４までの工程を省いてもよい。Ｓ２０２～Ｓ２０４は、図１（ｂ）に相当する。

Ｓ２０４までの工程を終えると、図１の（ｂ）に示す状態となっているため、次に相対距離移動手段を用いて、２つの吸着手段１０１，１０２を近づける（Ｓ２０５）。吸着手段１０１，１０２は、吸着手段面内駆動手段６０１により、紙葉類面内におけるその相対距離を可変することができる。Ｓ２０５は、図１（ｃ）に相当する。

Ｓ２０５にて、１枚目１０３に変形を与えた後、吸着手段１０１，１０２の吸引を再びＯＮ状態とする（Ｓ２０６）。すなわち、真空ポンプ６０３のＯＮによって、吸着手段１０１，１０２をＯＮとする。

このとき、吸着タイミング検知手段にて正しく１枚目１０３を吸着できているか確認する（Ｓ２０８）。もし、正しく吸着できていない場合は、１枚目１０３との接触が弱すぎる場合が考えられるので、吸着手段１０１，１０２の相対位置を相対距離移動手段にて元の位置へと戻し（Ｓ２０７）、ふたたび、吸着手段１０１，１０２を下降させるＳ２０２ステップへ戻る。吸着タイミング検知手段にて正しく吸着ができていることを確認できれば、吸着手段１０１，１０２を紙面の垂直方向へ持ち上げることで（Ｓ２０９）、その姿勢を維持したまま持ち上げ動作を完了する。Ｓ２０６～Ｓ２０９は、図１（ｄ）に相当する。

なお、この実施例では、吸着手段１０１，１０２と紙葉類１０３の接触が検知されると、真空ポンプ６０３をＯＦＦとしたが、その代わりに、真空ポンプ６０３をわずかに動作させておいても良い。

（実施形態２）
図３は、実施形態２を示す。実施形態２は実施形態１の変形例である。実施形態２では実施形態１と異なる部分を説明する。よって説明が省略されて部分は実施形態１と同様である。実施形態２にて重ねられた紙葉類１１０から１枚目１０３を吸着する際の様子を実施形態１と比較した図を示している。実施形態２では、図中の（ａ’）に示すようにあらかじめ吸着手段を紙葉類の変形に沿うように傾けた吸着手段３０２、３０３を有する。実施形態１では、１枚目１０３を吸着する際、図３（ａ）、（ｂ）に示すように紙葉類を変形させ、１枚目１０３と２枚目３０１の間に隙間を生じさせていたが、実施形態２では、より確実に吸着手段の下の紙面で隙間を生じさせるように傾けた吸着手段３０２、３０３を有する。図中の（ａ’）では、吸着手段３０２、３０３を下降させた後の状態を示している。ただし、実施形態２では、吸着手段３０２、３０３を紙面に対して傾けているため、下降停止タイミングに吸着タイミング検知手段を用いることができない。言い換えると、図２のＳ２０２において、吸着手段３０２、３０３を傾けた状態で下降させる。

そのため、図２のＳ２０３において、重ねられた紙葉類１１０の正確な高さを別の手段（例えば、カメラやレーザなど）により検知し、その高さに合わせた下降距離をあらかじめ決めておくことで、（ａ’）に示す状態まで紙に対してアプローチする。その後、実施形態１のときと同様にして相対距離移動手段にて傾けた吸着手段３０２、３０３を近づけることで、１枚目１０３を変形させる。このとき、実施形態１とは異なり、あらかじめ湾曲方向へ傾けていた効果により、図中の（ｂ’）に示す状態となる。この状態では、持ち上げようとする１枚目１０３と２枚目３０１の間に確実に隙間が生じているため、多重吸着をより確実に防ぐことが可能となる。また、紙の変形曲率も大きくなるため、変形させたときの１枚目１０３に対するダメージを低減させることができる。なお、記載していないその他の動作や機構構成は実施形態１のときと同様である。

（実施形態３）
図４は、実施形態３を示す。実施例３では前述の実施形態と異なる部分を説明する。実施形態３にて重ねられた紙葉類１１０から１枚目１０３を取り出す一連動作の斜視図を示している。図４の（ａ）に示すように、実施形態３では、実施形態１の基本構成に加えて、吸着手段１０１，１０２の間に、１枚目１０３を持ち上げた後に、姿勢を保持することを補助するための紙葉類姿勢補助部材４０２を有する。紙葉類姿勢補助部材４０２は図示しない移動機構を介して制御部６０４によって移動される。

図４の紙葉類姿勢補助部材４０２は、弾性体４０１に接続され、吸着面よりも下に押し込むように取り付けられている。ただし、機構を安価に済ませるために、弾性体４０１に接続せず、吸着面まで抑えるように固定されていてもよい。

図４の（ｂ）は、１枚目１０３を持ち上げるために吸着手段１０１，１０２を下降させ、１枚目１０３と接触させている状態を示している。このとき、吸着面よりも押し込まれていた紙葉類姿勢補助部材４０２は、接続された弾性体４０１が縮むことにより、吸着面まで押し戻される。

図４の（ｃ）は、接触させていた２つの吸着手段１０１，１０２の相対距離を近づけることで、１枚目１０３を変形させる様子を示している。１枚目１０３の変形は、実施形態１とは異なり、2つの吸着手段１０１，１０２の間が、紙葉類姿勢補助部材４０２で押さえられているため、図中に示すような2つの山ができる。なお、この状態においても、実施形態１のときと同様に、持ち上げようとする１枚目１０３と２枚目以降の紙葉類の間に隙間が生じるため多重吸着防止性能が低下することはない。

図４の（ｄ）は、吸着手段１０１，１０２にて吸着したのち、１枚目１０３を持ち上げている様子を示している。図に示すように、持ち上げた後は、紙葉類姿勢補助部材４０２により、2つの吸着手段１０１，１０２の間が押し込まれるため、実施形態１とは異なり、紙葉類の変形は下に凸の形状となる。このように、下に凸の変形を１枚目１０３に与えることで、重力方向である矢印方向１０９に対する安定性を、実施形態１の上に凸形状よりも向上させることができる。また、2つの吸着手段１０１，１０２と紙葉類姿勢補助部材４０２という3点で紙葉類を押さえているため、より紙葉類の姿勢を安定して保持することができる。

図５は、実施形態３にて重ねられた紙葉類１１０から１枚目１０３を吸着する際の横から見た図を示している。
まず、図５の（ａ）に示すように、吸着手段１０１，１０２を紙に対して接触させたとき、紙葉類姿勢補助部材４０２に接続された弾性体４０１が縮み、3点で接触する状態とする。

次に、図５の（ｂ）に示すように、接触させていた２つの吸着手段の相対距離を近づけることで、吸着手段１０１，１０２と紙葉類姿勢補助部材４０２の間に、それぞれ凸形状の変形を１枚目１０３に与える。

その後、図５の（c）に示すように、１枚目１０３を持ち上げると、押し込まれた弾性体４０１が伸び、２つの吸着手段１０１，１０２の間を押し込む。これにより１枚目１０３が下に凸の形状となる。下に凸形状とすることは、前記したように、重力方向により強い安定性を持たせるだけでなく、人の手渡し動作と同じ形状であるため、違和感なく人との紙の受け渡しを可能とする。なお、記載していないその他の動作や機構構成は実施形態１のときと同様である。

以上、説明したように、本実施例の紙葉類ハンドリング方法およびそれを用いた紙葉類取扱装置を用いることで、簡単な方法で、資料やパンフレットなどの机上や床などに重ねられた状態で置かれた紙葉類束に対して、１枚目のみを確実に持ち上げ、持ち上げた後にその姿勢を維持しハンドリングすることが可能となる。

また、纏めると、紙葉類の表面を吸着する紙葉類吸着手段を、少なくとも２つ以上備えることで、紙葉類の吸着面方向のみからのアプローチにより紙葉類を持ち上げることができる。

また、紙葉類面内におけるその相対距離を可変する吸着手段面内駆動手段を有し、前記の２つ以上吸着手段によってハンドリングする紙葉類の表面の複数位置を吸着する際、前記の吸着手段面内駆動手段により、吸着手段の相対位置を近づけることで、紙葉類に湾曲を与えた後、吸着を行うことによって、重ねられた状態で置かれた紙葉類束に対しても、持ち上げようとする１枚目と２枚目の間に隙間を生じさせることができるため、多重吸着することがなくなる。さらに、湾曲された紙葉類は、その湾曲により剛性を保つことができるため、持ち上げた後も安定した姿勢を有することができる。これにより、例えば、資料やパンフレットなどの机上や床などに重ねられた状態で置かれた紙葉類束から１枚目を取り出して、紙葉類を垂れ下がらずに保持したまま人に見やすい形で配布するといった動作が可能となる。

また、前記の２つ以上の吸着手段が、持ち上げようとする紙葉類の湾曲にそうように傾いた状態で取り付けられていることで、より確実に１枚目と２枚目の間に隙間を生じたのちに、吸着することができるようになるため、多重吸着性能を向上させることができる。このとき、前記の２つ以上の吸着手段が、紙葉類を吸着したタイミングを検知することのできる吸着タイミング検知手段を備え、前記吸着タイミング検知手段により、紙葉類の吸着が確認できた後、紙葉類を持ち上げることで、紙葉類を吸着せずに前記の２つ以上の吸着手段を持ち上げることを防止する。また、前記吸着タイミング検知手段により、あらかじめ、前記の吸着手段を稼動させておき、紙葉類に対してアプローチを行い、吸着タイミング検知手段により吸着を検知することで、積み上げられた紙葉類の高さを検知することができる。

また、前記の２つ以上の吸着手段の間に、紙葉類を持ち上げた後に、姿勢を保持することを補助するための紙葉類姿勢補助部材を有することで、前記の２つ以上の吸着手段とあわせて確実に３点以上にて紙葉類と接触するため、より紙葉類の姿勢を安定させることができる。

本発明の範囲はこれらに限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲内において種々変更することが可能である。

１０１、１０２・・・実施形態１における吸着手段
１０３・・・積み重ねられた紙葉類の１枚目
１０４・・・紙葉類束のおかれた床
１０５・・・吸着手段のアプローチ方向
１０６、１０７・・・吸着手段の相対距離移動方向
１０８・・・吸着手段の持ち上げ方向
１０９・・・矢印
１１０・・・積み重ねられた紙葉類
３０１、３０２・・・実施形態２における吸着手段
３０３・・・積み重ねられた紙葉類の２枚目
４０１・・・弾性体
４０２・・・紙葉類姿勢補助部材
６０１・・・吸着手段面内駆動手段
６０２・・・負圧計
６０３・・・真空ポンプ
６０５・・・吸着手段上下機構

Claims

紙葉類を取り扱う紙葉類取扱装置であって、紙葉類の表面を吸着する吸着機構を少なくとも２つ以上備え、負圧を発生させず或いは比較的に低い負圧となるように前記吸着機構を前記紙葉類に接触させ、前記接触した状態で接触部分の相対距離を近づけるように操作し、前記操作の後に前記紙葉類との間に負圧を発生或いは大きくすることを特徴とする紙葉類取扱装置。
請求項１において、前記の２つ以上の吸着機構が、持ち上げようとする紙葉類の湾曲にそうように傾いた状態で取り付けられていることを特徴とする紙葉類取扱装置。
請求項１において、前記の２つ以上の吸着機構が、紙葉類を吸着したタイミングを検知することのできる吸着タイミング検知手段を備え、前記吸着タイミング検知手段により、重ねられた紙葉類束の高さ検知および紙葉類の吸着確認を行うことを特徴とする紙葉類取扱装置。
請求項１において、前記の２つ以上の吸着機構の間に、紙葉類を持ち上げた後に、姿勢を保持することを補助するための紙葉類姿勢補助部材を有することを特徴とする紙葉類取扱装置。
請求項１において、前記吸着機構を動作させた状態で紙葉類に近づけ、前記吸着機構の圧力状態を検知することで、前記吸着機構が前記紙葉類に接触したと検知することを特徴とする紙葉類取扱装置。
請求項５において、前記吸着機構が前記紙葉類に接触したことが検知されると、前記紙葉類に近づける動作を停止することを特徴とする紙葉類取扱装置。
請求項６において、前記吸着機構が前記紙葉類に接触したことが検知されると、前記吸着機構の圧力吸引を弱くするか或いはゼロにすることを特徴とする紙葉類取扱装置。
少なくとも２の紙葉類吸着機構のそれぞれを積層された紙葉類のうちの上部の紙葉類に負圧を発生させず或いは比較的に低い負圧で接触させ、前記接触した状態で接触部分の相対距離を近づけるように操作し、前記操作の後に前記紙葉類との間に負圧を発生或いは大きくし、前記上部の紙葉類を他の紙葉類から分離する紙葉類取扱方法。