JPH0550792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は硬貨処理機、特に強制搬送手段を有
する硬貨分類機や硬貨入金機等に使用して硬貨の
金種、真偽を識別するのに適した材質センサに関
するものである。

（従来の技術およびその問題点） 硬貨分類機（硬貨入金機、硬貨入出金機を含
む）には種々のタイプのものがある。例えばホツ
パと呼ばれる硬貨溜りから混合金種の硬貨を１枚
ずつ傾斜通路へ送り出し、その硬貨が自重により
傾斜通路を転動し、光学センサ及び材質センサで
成る判別部を通過した後、その判別結果に応じて
該当する金種の金箱へ収納させるタイプのものが
ある。この種装置においては、硬貨が転動する
際、傾斜通路面上に付着したゴミ等によつて硬貨
がジヤンプすることがあり、判別部で硬貨がジヤ
ンプすると材質センサの出力レベルが変化してし
まい、正確に材質を判別できないという欠点があ
つた。また、この種硬貨分類機は処理速度が遅い
（１分当り600枚程度）という欠点もある。

これに対し、水平回転盤上へ混合金種の硬貨を
投入して遠心力により硬貨を送り出し、この硬貨
をベルト等の強制搬送手段により通路上を移動さ
せ、選別部で選別して該当金種の金箱へ収納させ
るタイプの硬貨分類機は、硬貨を強制搬送させて
いるために上述の硬貨分類機より処理速度が早
い。しかし、通路上を硬貨が移動する際、直径の
小さい金種硬貨、例えば１円硬貨や５円硬貨等が
通路の一方側端に必らず規制されるとは限らな
い。これは、直径の様々の金種硬貨が水平回転盤
上から送り出される際、小径硬貨が大径硬貨に押
される等の原因により生ずるものである。従つ
て、この様なタイプの硬貨分類機に材質センサを
取付けて混入した偽貨（外国硬貨も含む）を検知
しようとしても、材質センサに対する移動硬貨の
位置関係を一定に規制できないため、材質センサ
の出力レベルは１つの金種硬貨に対しても変動し
てしまい、混入偽貨の検知は不可能であつた。も
つとも、通過後段に金種に応じて径の小さいもの
から順に通路下へ落ちるように複数の選別穴を設
けたものについては、選別穴直前に規制部材を設
けているので、各金種毎に選別穴手前に材質セン
サを個々に設けて偽貨を検知することは不可能で
はない。しかしながら、個々に材質センサを設け
ることはかなりのコストアツプになるので、実際
問題としては好ましいものではない。

（発明の目的） この発明は上述のような事情からなされたもの
で、硬貨等の物体が通路上を搬送される際、搬送
方向と直交する方向に躍動しても出力レベルが変
動せず、物体の材質質量に応じた出力が確実に得
られる材質センサを提供することを目的としてい
る。

（問題を解決するための手段） この発明の構成を第１図及び第２図を用いて説
明する。材質センサ１００は全体が樹脂等により
モールドされて一体化されているが、被検出物体
が通過するための中央部１０１と上部中央部１０
２とが開放されている。底部の１次コア１０３に
は励磁のための１次コイル１０４と２次コイル１
０５が巻回され、上部には中央１０２で左右に分
離された２次コア１０６及び１０７が配設されて
おり、これら２次コア１０６及び１０７にはそれ
ぞれ２次コイル１０８及び１０９が巻回されてい
る。２次コア１０６及び１０７の縦断面の形状
は、上部中央１０２の開放部から各々外側に向つ
て各下面と１次コア１０３の上面との距離が広が
るようにしてある。第２図は１次コア１０３と２
次コア１０６，１０７との間の位置関係を示して
おり、１次コア１０３が１次コイル１０４によつ
て励磁されると、２次コア１０６及び１０７に向
つて延びる磁束線１１０が発生される。

（発明の作用） 第３図Ａは２次コアが無い場合の磁束線１１０
の様子を示しており、外方に曲つて延びている様
子が分る。そして、１次コア１０３の上方に、１
次コア１０３と分離された２つの直方体状の２次
コア１０６Ａ及び１０７Ａを配置した場合、その
磁束線１１０は第３図Ｂのように内側に向くこと
が確認された。しかし、２次コア１０６Ａ及び１
０７Ａの形状がこのようなものであると、磁束線
１１０は図に示すように一様な向きとはなつてい
ないので、後述する検出のためのコイル差動出力
の和は中央部１０１を通過する物体の左右へのず
れにより変化してしまう。そこで、第３図Ｃに示
すように２次コア１０６及び１０７の底面に傾斜
を付け、１次コア１０３との間隔を中央部で小さ
くすれば、２次コア１０６及び１０７の各々の中
央より部分での磁束線１１０の外方への傾きが更
に小さくなると共に、２次コア１０６及び１０７
の底面で磁束密度もほぼ等しいものとなる。

第４図Ａ及びＢを用いてこの発明の作用を説明
する。第４図Ａに示すように、被検出物体として
の硬貨１２０がセンサ１００の中央部１０１の一
番左側を通過するときをｘ＝０とし、硬貨１２０
が右にずれたときのコイル出力MSを同図Ｂに示
す。第４図ＢでＡは第１図の２次コイル１０５と
２次コイル１０８の差動出力を、Ｂは２次コイル
１０５と１０９の差動出力をそれぞれ示してい
る。この発明では、このような差動出力Ａ，Ｂを
加算して物体の材質を検出するが、その加算結果
は、２次コアが第３図Ｂのような構造の場合に
は、ｘの違いによつて特性Ｄの如く曲線となつて
しまうが、第３図Ｃの如く傾斜を付けることによ
つて特性Ｃの一定な直線となる。したがつて、硬
貨１２０が左右にずれても、常に正確に物体の材
質を検出することができる。

（発明の実施例） 上述した原理で作動する材質センサ１００を、
硬貨分類機に適用した例を第５図に示す。

４０１は回転円盤で、この中に投入されている
混合金種の硬貨４２０は回転による遠心力により
周囲壁４０２に沿つて移動し、図示しない厚み規
制部材により２枚以上重なつた硬貨は阻止され、
１枚ずつ送出口４０３から通路４０４へと送り出
される。送り出された硬貨４２０はプーリ４０５
及び４０６に張設された丸ベルト４０７により、
通路４０４上を図示Ｎ方向に強制的に搬送され
る。硬貨４２０が回転円盤４０１から送り出され
る速度よりも丸ベルト４０７の速度を早くしてい
るので、連なつた硬貨４２０は分離されて搬送さ
れる。硬貨４２０は通路４０４に設置されている
センサ２００（後述する）の上を通り、更に材質
センサ１００の中央部１０１の中を通る。これら
２つのセンサの出力により硬貨４２０の材質、
径、穴の有無が判別される。もし偽貨もしくは異
常と判別されるとセンサ４１０がこの硬貨を検知
したとき、通路底面に設けられている長穴４１１
から分岐板（図示せず）がソレノイド等の駆動に
より突出し、この偽貨は第５図右方向へ選別さ
れ、ガイド４１２を通り下に設けられている収納
部（図示せず）に収納される。センサ４１０と分
岐板はペアになつており、通路４０４の後段にも
各金種に対応して複数組設けられており、センサ
２００及び材質センサ１００の出力に基づく真
偽、金種判別結果により、硬貨４２０が該当する
選別箇所に達した時点で、該当する分岐板が通路
４０４上へ突出して硬貨は金種毎の収納部に確実
に収納されるよになつている。なお、選別部分等
で万一硬貨４２０が詰つたときには、プーリ４０
６の軸を支点としてプーリ４０５側が上方に回動
できるようになつており、丸ベルト４０７は材質
センサ１００の上部中央の開放部１０２を通つて
上方へ移動できるため、詰つた硬貨を簡単に取り
除くことができる。

第６図に制御系のブロツク図を示す。先ず材質
センサ１００の出力の基本的な処理について説明
する。

２次コイル１０８，１０９と１次コア１０３の
２次コイル１０５の出力は、それぞれ増幅器５０
１，５１１，５２１、半波整流器５０２，５１
２，５２２及びローパスフイルタ５０３，５１
３，５２３を介して加減算回路５４２に入力さ
れ、２次コイル１０５及び１０８の差出力Ａと、
２次コイル１０５及び１０９の差出力Ｂとが計算
され、更に差出力Ａ及びＢの加算値Ｃが求められ
る。そして、この加算値ＣをＡ／Ｄ変換器５４３
により所定のタイミングでデイジタル信号に変換
し、この信号をCPU500を介してRAM541に順次
記憶していく。このとき、前回記憶した値と今回
値を比較し、今回値の方が大きければこの値を最
大値として記憶する。硬貨４２０が材質センサ１
００に近づくに従つて差動出力の和Ｃは第７図に
示すように大きくなり、硬貨４２０中心が材質セ
ンサ１００の中心CLより過ぎると逆に小さくな
つていく。信号のピークは最大値として
RAM541に記憶されているので、これを読出し
て予めROM540内に記憶されている金種毎の基
準値の範囲内に入つているか否かにより硬貨の真
偽、金種を判別する。第８図は種々の硬貨に対す
る加算信号Ｃのレベルを比較して示しており、１
円硬貨、10円硬貨、５円硬貨、500円硬貨、100円
硬貨、50円硬貨の順番に信号Ｃのレベルが小さく
なつており、500円硬貨と韓国の500ウオンとの差
は極めて小さくなつているが、確実に材質を識別
することができる。また、２次コア１０６及び１
０７の傾きの形状は、差動出力の和Ｃが一定とな
るように最終的には実験的に定められている。こ
の場合、磁束密度が一定となるような軌跡を一応
の目やすとして傾斜角を決めるのが望ましい。

以上のような材質センサでは、材質センサ１０
０の環境の温度Ｔが変化するとコイルインピーダ
ンスが変化して、２次コイル１０５，１０８及び
１０９に流れる電流が変化して差動出力Ａ，Ｂも
変化してしまうので、より正確な判別を行なう場
合には、温度Ｔに対応して出力Ｃ又はROM540
内の基準値を補正する必要がある。その一例を以
下に説明する。

ところで、温度Ｔは硬貨４２０が材質センサ１
００の付近にないときの２次コイル１０５の出力
レベルによつて検出することができる。硬貨がな
いことの検出は、例えば加減算回路５４２の出力
Ｃと２次コイル１０５の出力とを交互にサンプリ
ングし、差動出力の和の値Ｃが所定時間（所定回
数）変化せず、しかもその値が硬貨が付近に存在
しないときのレベルであるときに硬貨なしと判断
し、このとき読込んだ２次コイル１０５の値を予
めROM540に記憶させてある温度毎（たとえば
１℃ピツチ）の値と比較することにより、温度Ｔ
を検出することができる。この温度情報に基づき
差動出力の和Ｃの最大値（第７図）が求まつた
後、この最大値を補正してから所定範囲の基準値
と比較し、真偽、金種を判断する。あるいは上記
温度情報に基づき、所定範囲の各金種の基準値を
補正してから、求められた差動出力の和の最大値
と比較して判断してもよい、いずれも補正値を温
度に基づいてその都度演算して求めてもよいし、
予め温度毎に補正値をROM540に書込んでおき、
検出温度に対応するアドレスから直接補正値を取
出すようにしてもよい。また温度検出時期として
は電源を入れた直後、スタート指令直後、硬貨処
理中における硬貨の流動途切れ時点等の場合が考
えらる。

次に、第９図に穴検知用のセンサ２００の構成
を示す。このセンサ２００は公知の差動型磁気セ
ンサであり、硬貨４２０の通過時には上の２次コ
イル２０２と下の２次コイル２０３の出力に差が
生じ、この差DSを出力として取出す。その出力
DSは第６図に示すように増幅器５３１、半波整
流路５３２、ローパスフイルタ５３３を介して
Ａ／Ｄ変換器５４３に入力され、デイジタル量に
変換されるようになつている。第１０図Ａは穴が
ある５円硬貨についての出力DSの例を示し、第
１１図は穴なしの１円硬貨についての出力DSの
例を示しており、Ｂ図はそれぞれの微分出力を、
Ｃ図はその３値化出力をそれぞれ示している。

第１２図のフローに従つて硬貨４２０に対する
センサ２００の穴検知動作を説明する。

センサ２００の出力DSはＡ／Ｄ変換器５４３
に入力されているが、CPU500からのチヤンネル
切換信号により順次差動出力の和Ｃ、２次コイル
１０５の出力、センサ２００の出力DS＝ｆ（ｔ）
が各々サンプリング値として繰返しRAM541へ
書込まれている（ステツプS1）。サンプリング回
数は１枚当り数百回程度である。サンプリング周
期をαとすると、センサ２００の出力DSが読込
まれる毎に、微分係数にほぼ相当するf′（ｔ）＝ｆ
（ｔ−α）−ｆ（ｔ）も演算されて記憶され、ｆ
（ｔ）の値により硬貨４２０がセンサ２００上を
通過しきつたと判断する（ステツプS2）。そし
て、記憶されている微分係数f′（ｔ）の内で最大
値Max｛f′（ｔ）｝と最小値Min｛f′（ｔ）｝を検出し
（ステツプS3）、これら２つの値から微分係数
f′（ｔ）をパルス化するためのスレツシヨルドS₊
及びS_-を演算する（ステツプS4）。正側のスレツ
シヨルドはS₊＝K1×Max×｛f′（ｔ）｝、負側のス
レツシヨルドはS_-＝K1×Min×｛f′（ｔ）｝となる。
K1は定数で設計上任意に設定できるが、例えば
0.2とする。これは出力レベルの変動に対処する
ためのものである。この結果、RAM541に記憶
されている微分係数f′（ｔ）の個々の値がスレツ
シヨルドS₊及びS_-と比較され、３値にパルス化
される（ステツプS5）。すなわち、f′（ｔ）≧S₊な
ら“１”、S_-＜f′（ｔ）＜S₊なら“０”、f′（ｔ）≦
S_-
なら“−１”が新たにRAM541に記憶される。
そして、“＋１”となつている箇所で最大幅部分
t1と、“−１”となつている箇所で最大幅部分t2
とを検出し（連続して＋１（又は−１）となつて
いるアドレスの個数により判別する）（ステツプ
S6）、それらの値に定数K2を乗算した時間t1′と
t2′とを演算する（ステツプS7）。時間幅t1′と
t2′とを固定としないのは、搬送速度の変化にも
対応できるようにするためである。時間t1′部分
に相当するRAM541のアドレスからデータを読
出し、“−１”があるか否かを判断し、更に時間
t2′部分に相当するRAM541のアドレスからデー
タを読出し、“＋１”があるか否かを判断し、“−
１，＋１”が該当部分にあつたときには穴があい
た硬貨が通過したものと判断する（ステツプ
S8）。また、時間t1′，t2′部分には該当パルスがな
く、かつ時間t1′，t2′部分以外の箇所にパルス
（＋１，−１）がないときには、穴なし硬貨と判断
する（ステツプS9）。さらに、時間t1′，t2′部分に
は該当パルスがないが、時間t1′，t2′部分以外の
箇所にパルスがあつたとき（例えばt1′部分に−
１ではなく＋１があつた場合）には、折曲された
ような変形硬貨と判断する。このような変形硬貨
と判断される信号DSは、たとえば第１３図Ａに
示すようなものとなり、その微分波形は同図Ｂ、
その３値出力は同図Ｃにようになる。

次に、このセンサ２００と材質センサ１００の
双方の出力値に基づき、硬貨の直径を判別する例
を説明する。

第１４図に硬貨４２０と各センサ１００，２０
０の位置関係を示す。穴なしの硬貨４２０が矢印
方向に搬送されるとセンサ２００の出力は第１５
図Ａのようになり、センサ１００の出力Ｃは同図
Ｂのようになる。先ずセンサ２００の出力DS＝
ｆ（ｔ）が立上り、その後に硬貨４２０がセンサ
１００の位置に達するとＣ＝ｇ（ｔ）が立上る。

第１６図のフローチヤートに基づいて径判別動
作を説明する。サンプリングは前述したように、
センサ１００の差動出力の和Ｃ、２次コイル１０
５の出力、センサ２００の出力DSの順に繰返し
行なわれている（ステツプS10）。センサ２００
の出力DS＝ｆ（ｔ）、センサ１００の差動出力の
和の値Ｃ＝ｇ（ｔ）はサンプリング値が記憶され
ていき、同時に前回の値と比較され、今回値が大
きければ最大値が更新されていき、ｇ（ｔ）が増
加後に所定レベル以下になつたとき、即ち硬貨４
２０が後段の材質センサ１００を殆んど通過しき
るとき、サンプリングされたｇ（ｔ）の最大値
Max｛ｇ（ｔ）｝が読出され（ステツプS11，12）、
ｇ（ｔ）＝Max｛ｇ（ｔ）｝×0.4を満足するｔの値
t′に相当するRAM541のアドレスが検出される
（ステツプS13）。つまり、差動出力の和Ｃがピー
ク値の４割になつた時点t′を捜す。ピーク値の４
割に当る部分は２箇所あるが、時間の早い方を用
いる。ここで、係数0.4という数字は後述するセ
ンサ間の距離、センサ２００の大きさ等によつて
適宜設定できる。ｇ（t′）のアドレスにより、同
時点t′におけるｆ（ｔ）の値f′（t′）が格納されて
い
るアドレスから、ｆ（t′）が読出される。またｆ
（ｔ）の最大値Max｛ｆ（ｔ）｝も読出され（ステ
ツプS14）、Pr＝ｆ（t′）／Max｛ｆ（ｔ）｝が演算
される（ステツプS15）。つまり、後段のセンサ
１００の差動出力の和Ｃがピークの４割になつた
時点での前段のセンサ２００の出力DSが、その
センサ１００のピークの何割に相当するかを算出
するわけである。比Prの値が大きければ、硬貨
４２０がセンサ２００にかかつている割合が大き
いということである。ROM540に予め記憶され
ている各金種毎の基準値範囲を読出して、比Pr
がその範囲に入つているか否かを判断し、いずれ
かの範囲に属するなら金種が特定され、もしいず
れにも属さないならば偽貨と判定される（ステツ
プS16）。

なお、比Prの基準値範囲の例を第１６図に示
す。ここで、１円と50円についてはPrと径の大
小が逆転しているが、１円硬貨のアルミは50円硬
貨の白銅に比べ磁性が強く、センサへの影響が大
きいためである。同一材質についてはPrと径の
大小とを比例関係におくことができる。前述で
は、ｇ（ｔ）／Max｛ｇ（ｔ）｝が0.4となるときの
t′を求めたが、例えばこの比をCrとし、CrとPr
との関係を求めてもよい。

材質と穴の有無と径の判別とを個別に説明した
が、サンプリングは共通である。この３つの判別
条件を加味すれば、より確実な硬貨識別が達成で
きる。なお、硬貨がセンサ１００，２００の上下
方向にジヤンプしても、その検出は２つのコイル
の差動で行なつているので誤動作はない。

（発明の効果） この発明ではコアの形状に工夫をこらしたの
で、硬貨が搬送方向と直行する方向にずれている
場合でもその出力が安定し、硬貨等の材質を確実
に識別できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の材質センサの構造例を示す
図、第２図はその分解図、第３図Ａ〜Ｃはこの発
明のセンサに用いるコアの形状を説明するための
図、第４図Ａ及びＢはこの発明の検出原理を説明
するための図、第５図はこの発明のセンサを硬貨
分類機に適用した例を示す構成図、第６図はその
制御系を示すブロツク構成図、第７図及び第８図
はその動作を説明するための図、第９図は硬貨の
金種等を識別するためのセンサの構造図、第１０
図Ａ〜Ｃ、第１１図Ａ〜Ｃ及第１３図Ａ〜Ｃはそ
の動作を説明するための図、第１２図は動作例を
示すフローチヤート、第１４図は２つのセンサの
位置関係を示す図、第１５図Ａ及びＢはその動作
を説明するためのタイミングチヤート、第１６図
は動作例を示すフローチヤート、第１７図は硬貨
識別を説明するための図である。 １００……材質センサ、１０３……１次コア、
１０６、１０７……２次コア、１０５，１０８，
１０９……２次コイル、２００……センサ、４２
０……硬貨、５００……CPU、５４０……
ROM、５４１……RAM、５４２……加減算回
路、５４３……Ａ／Ｄ変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 幅広の１次コアと、この１次コアに巻回され
   て励磁される１次コイルと、前記１次コアに巻回
   され、前記１次コイルによつて電磁誘導される第
   １の２次コイルと、前記１次コアと対向してその
   中央部分を切断されて設けられると共に、下面と
   １次コア上面との間隔が前記中央部から両端に向
   つて大きくなるように構成されている２個の２次
   コアと、これら２次コアの各々に巻回された第２
   の２次コイルとを具え、前記第１の２次コイル及
   び第２の２次コイルの出力により、前記１次コア
   及び２次コアの間を通過する物体の材質を検出す
   るようにしたことを特徴とする材質センサ。