(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類が搬送される搬送路と、当該搬送路上を金属物が付与された紙葉類が搬送されたときにその金属物を検出する渦電流を利用して検出する金属物検出器と、該金属物検出器により金属物が検出された紙葉類を前記搬送路より取り除く紙葉類除去部を有する紙葉類区分装置において、
前記金属物検出器は、前記搬送路上に検出距離をかえて隣接あるいは近接させて取り付け、前記金属物検出器の金属物検出結果を基に、銅が主成分の硬貨のような形状の非鉄金属物と輪郭で決まる面積が前記非鉄金属物より小さい針金からなるクリップ状の鉄系金属物を判別可能な領域を持つことを特徴とする紙葉類区分装置。
【請求項２】
紙葉類が搬送される搬送路と、当該搬送路上を金属物が付与された紙葉類が搬送されたときにその金属物を検出する渦電流を利用して検出する金属物検出器と、該金属物検出器により金属物が検出された紙葉類を前記搬送路より取り除く紙葉類除去部を有する紙葉類区分装置において、
前記金属検出器は、異物検出装置内に設けられた屈曲部を有する搬送路上で、通過する紙葉類の突出により搬送方向と垂直の方向に変形する搬送ベルト面と反対の突出しない搬送面側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類区分装置。
【請求項３】
紙葉類が搬送される搬送路と、当該搬送路上を金属物が付与された紙葉類が搬送されたときにその金属物を検出する渦電流による検出方式の金属物検出器と、該金属物検出器により金属物が検出された紙葉類を前記搬送路より取り除く紙葉類除去部を有する紙葉類区分装置において、
前記金属物検出器は、前記搬送路上の２箇所に検出距離をかえて隣接あるいは近接させて取り付け、前記２箇所に取り付けた金属物検出器の金属物検出結果を基に、銅が主成分の硬貨のような形状の非鉄金属物と輪郭で決まる面積が前記非鉄金属物より小さい針金からなるクリップ状の鉄系金属物を判別可能な領域を持つことを特徴とする紙葉類区分装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類を搬送し区分する紙葉類区分装置に関し、特に紙葉類に内在した正常な搬送の妨げとなる銅が主成分の硬貨のような形状の非鉄金属物、例えば硬貨やメダルなどを搬送途中で検出し、かかる金属物内在紙葉類を正常な搬送路外の排除箱等へ排除するようにした紙葉類区分装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙葉類に内在する金属物の検出を行っている例としては、特開平８−２４３５００号公報に開示されている郵便書状に内在した金属物を検出する技術があった。
【０００３】
この技術は、高周波の電波を郵便書状に発射し、その反射率により、内在金属物の有無を検出するもので、搬送路を形成するプーリを取り付けるベース板に、紙葉類の搬送方向と直交する方向に３個の金属物検出器を並べて検出箱に入れて取り付けられている。
【０００４】
金属物の検出範囲を確保するために、搬送される紙葉類の搬送面を金属物検出器に接近させ、紙葉類に所定量以上の金属物が内在するか否かを検出するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術による金属物を検出する方法は、針金からなるクリップ状の鉄系金属物、例えばクリップのような渦巻き状の針金１個と銅が主成分の硬貨のような形状の非鉄金属物、例えば１０円硬貨やメダルの判別は、それぞれの大きさや材質が異なるために検出距離や金属物検出部の大きさによっては、判別することが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、３個の金属物検出器を並列に配置する場合、相互干渉が起きるため密着して配置できず、金属物検出器を干渉の起きない間隔に配置することになり、金属物を検出できない領域が発生するという問題があった。
【０００７】
さらに、針金からなるクリップ状の鉄系金属物と銅が主成分の硬貨のような形状の非鉄金属物の判別は開示されていないため、銅が主成分の硬貨のような形状の非鉄金属物が紙葉類に内在すると紙葉類の破損や飛び出しが起こる可能性があった。
【０００８】
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、紙葉類区分装置において、紙葉類に内在した金属物の良好な検出が行え、紙葉類区分装置における搬送中の紙葉類の破損や飛び出しを防止するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る紙葉類区分装置は、紙葉類が搬送される搬送路と、その搬送路上を金属物が付与された紙葉類が搬送されたときにその金属物を検出する渦電流式の金属物検出器と、金属物検出器により金属物が検出された紙葉類を搬送路より取り除く紙葉類除去部とを有し、金属物検出器は、銅が主成分の非鉄金属物より大きな検出部をなし、鉄系金属物と銅が主成分の非鉄金属物を検出距離と金属物の大きさや材質の関係を所定の条件にすることで判別できるようにし、銅が主成分の非鉄金属物を内在する紙葉類を搬送経路外へ排除するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、金属検出器は異物検出装置内に設けられた屈曲部を有する搬送路上で、通過する紙葉類の突出により搬送方向と垂直の方向に変形する搬送ベルト面と反対の突出しない搬送面側で、紙葉類との接触や衝突を避ける位置に設けてもよい。
【００１１】
さらに、金属物検出器は、直線部分と曲線部分とを有する環状に巻かれた検出コイルを有し、搬送路を支持するベース板に設置され、金属物検出器の検出コイルの直線部分を紙葉類が通過するように配置して、紙葉類に内在する金属物の検出を行い、紙葉類を搬送経路外へ排除するようにしてもよい。
【００１２】
搬送路を支持するベース板の２箇所に検出距離あるいは検出出力をかえた２個の前記金属物検出器を設置し、一方で、鉄系金属物と銅が主成分の非鉄金属物の両方を検出し、他方で鉄系金属物は検出せず、銅が主成分である非鉄金属物を検出するようにしてもよい。
【００１３】
本発明の構成を備えることで、鉄系金属物と銅が主成分の非鉄金属物を精度よく検出して判別できるため、誤検知を少なくし、搬送中の紙葉類の破損や飛び出しを防止することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について説明する。図１は、本発明による紙葉類の金属物検出器の一実施例を備えた郵便書状区分装置１を示す。
【００１５】
この郵便書状区分装置１は、大きくはフィーダモジュール１ａ、ビンモジュール１ｂ、及びプリンタモジュール１ｃからなる。
【００１６】
フィーダモジュール１ａは、紙葉類としての郵便書状（以下、「書状」と略記する）２を供給する供給部３と１枚づつ書状を分離する分離装置４と、分離した書状の内部に郵便書状区分装置１で扱えない異物や金属物が内在するか否かを検出する異物検出装置５、金属物検出装置６、書状の厚さを測定する厚さ検出装置７、書状の姿勢を整える整位装置８と、郵便番号や住所を読み取る読み取り装置９と、２枚重ね送り（以下、「２重送り」と略記する）を検出する２重送り検出装置１０と、を備える。
【００１７】
ビンモジュール１ｂは、フィーダモジュール１ａの横に隣接して郵便書状区分装置１の中央部に位置し、フィーダモジュール１ａからプリンタモジュール１ｃに書状２を搬送するための上部搬送路１３と、書状を収納する箱型状の収納箱１１と、を多数備える。
【００１８】
プリンタモジュール１ｃは、ビンモジュール１ｂの横に隣接した位置にあり、バーコード印字を行うプリンタ１２を備える。
【００１９】
郵便書状区分装置１はベルトで書状２を挟持して搬送するため、フィーダモジュール１ａ、ビンモジュール１ｂ、及びプリンタモジュール１ｃは、多数組のベルト及びプーリ群からなる搬送路１３を備えている。
【００２０】
通常、書状２は、フィーダモジュール１ａの供給部３にセットされ、分離装置４により１枚１枚分離され、分離装置４の下流に設けられた異物検出装置５と、金属物検出装置６とで異物や金属物が内在していないことを検出される。ここでは、小形化を図るために、金属物検出装置６は異物検出装置５内に設けられた屈曲部を有する搬送路上で、通過する紙葉類の突出により搬送方向と垂直の方向に変形する搬送ベルト面と反対の突出しない搬送面側で、紙葉類との接触や衝突を避ける位置に設けた例を示す。
【００２１】
金属物が書状２に内在している場合は、切り換え手段１４ａを動作させ、厚さ検出装置７の近くでフィーダモジュール１ａ内にある搬送路１３外の排除箱１５ａへ収納される。同様に、郵便書状区分装置１で扱えない厚さの書状が検出された場合も、切り換え手段１４ａを動作させ、排除箱１５ａへ収納される。
【００２２】
ここで、異物とは、搬送の途中で郵便書状区分装置１内で書状がジャムしたり、搬送路１３の脇から外に飛び出したりする原因となるもので、金属物であるか否かを問わず、例えば、書状内に入れられた鍵、鉛筆、印鑑、フロッピーディスクなどのように書状の搬送方向に若干の長さを持った剛性の高い硬物を指す。また、金属物とは、重量物であるが故にその内在がジャムや飛び出しの原因になる鍵、金属硬貨、メダルなどを指し、小形のクリップ１個やホッチキスの歯等は含まない。
【００２３】
書状２内に金属物が内在していない場合は、書状２は、その姿勢を整える整位装置８を通過し、姿勢を整えることができなかった場合や２重送りがある場合は、供給部３近くにある切り換え手段１４ｂを動作させ、排除箱１５ｂに収納される。
【００２４】
整位装置８で姿勢を整えられた書状２は、次に郵便番号や住所を読み取る読み取り装置９へ搬送されて、郵便番号と住所が読み取られ、これらをバーコード化している間にビンモジュール１ｂの上部にある搬送路１３を通ってプリンタモジュール１ｃにあるバーコード印字を行うプリンタ１２まで進み、ここでバーコードに置き換えた郵便番号と住所が印字され、ビンモジュール１ｂの多数の箱型状の収納箱１１に区分先別に搬送されて収納される。
【００２５】
次に、フィーダモジュール１ａにある金属物検出装置６につき図２を用いて説明する。金属物検出装置６は、渦電流式の金属物検出器１６と金属物検出器１６からの出力信号を切り換え作動手段２０に伝達して切り換え手段１４ａを動作させる構成からなり、分離装置４の下流側で、かつ、切り換え手段１４ａよりも上流側に設置される。
【００２６】
書状２に金属物が内在する場合は、金属物検出器１６からの出力信号により金属物内在書状と判定されて、切り換え手段１４ａを動作させることにより搬送路１３外へ排除され排除箱１５ａに収納される。
【００２７】
これにより、郵便書状区分装置１で扱えない金属物が内在する書状は、すべて排除されて、正常な搬送経路である搬送路１３でのジャムや搬送路１３からの飛び出しが防止できる。
【００２８】
図２における搬送路１３について詳細に説明する。図に示されるように、搬送路１３は、その内側のベルト１７ａ、１７ｂ及び１７ｃと、その外側のベルト１７ｄ及び１７ｅと、これらのベルトが巻回される多数のプーリ１８と、により構成される。ここでは、図１同様に、小形化を図るために、金属物検出装置６は異物検出装置５内に設けられた屈曲部を有する搬送路１３上で、通過する紙葉類２ａの突出により搬送方向と垂直の方向に変形する搬送ベルト面１７ｄと反対の突出しない搬送面１７ｂ側で、紙葉類との接触や衝突を避ける位置に設けた例を示す。
【００２９】
紙葉類としての書状２ａは、これら内外側の２本のベルトの間に挟持されて図示矢印の方向に搬送される。この書状２ａは、分離装置４により分離された後、搬送路１３の途中で金属物検出器１６を通過するものである。
【００３０】
ここでは、金属物検出器１６は、直線部分と円弧状の曲線部分からなる環状に巻いた検出コイルを有するものを示したが、円形状の検出コイルを有するものでもよい。
【００３１】
この金属物検出器１６は、ベース板（以降、ベースと略記する）２１の搬送路の幅方向における端面部分の一端を固定される。一方、金属物検出器１６の反対側の端面部分は、紙葉類が搬送される領域の外側になるようにして紙葉類が前記端面部分を通過しないように設置する。
【００３２】
金属物検出器１６で金属物が内在すると判定された書状は、金属物内在書状であるとして切り換え作動手段２０により、切り換え手段１４ａが駆動され、搬送路１３から排除されて排除箱１５ａに収納される。
【００３３】
ここで、図２右下に、金属物検出器１６からの出力波形を示す。この金属物検出器１６の出力波形は、金属物が内在した書状と内在していない書状が通過した場合を示すものである。横軸は時間軸であり、縦軸は金属物検出器１６の出力を表す。
【００３４】
金属物が内在していない場合は、波形に変化なく一定した出力となるが、金属物が内在している場合は、金属物が金属物検出器１６上を通過すると、金属物の大きさや複数個内在するかにより、凸状または凹状の波形、すなわち、１山（谷）または、複数の山（谷）が出力される。ここでは、金属物が内在していない場合をほぼゼロとして、金属物を検出した場合を凸状の変化とした波形で示す。また、凸状部分の左右の波形は、金属物が有っても無くても同じ高さ（ゼロ）となるが、ここでは、２つの波形を区別するため、ゼロ点をずらして示した。
【００３５】
この凸状の変化量と、切り換え作動手段２０にあらかじめ記憶したしきい値とを、切り換え作動手段２０内で比較することにより、しきい値以上であれば、切り換え作動手段２０により切り換え手段１４ａを駆動して、排除箱１５ａに金属物内在書状を収納する。
【００３６】
次に、図３及び図４に金属物検出器１６を搬送路を支持するベース２１に取り付けた一例を示す。図３はビンモジュール１ｂ方向から見た断面図、、図４は床方向から見上げた断面図である。図４においては、金属物検出器１６内部に埋設されている検出コイルを二点鎖線で示した。また、図３及び図４の金属検出器１６はベース２１の開口部１９に入れた状態の例であるが、ベース２１に開口部１９はなくてもよい。
【００３７】
渦電流による金属物検出の原理は、発振回路から検出コイルに高周波の電圧を流して発振させ、金属物が通過すると発振コイルからの磁力線により、金属物内にうず電流が発生して、発振コイルの発振が停止するか、発振電圧が低下することを利用するものである。また、図２の波形では、この発振電圧を検波回路を通して直流化し、金属物と確定できるしきい値と比較して、しきい値を越えている間、一定電圧を出力しているものである。
【００３８】
図５に検出コイルから発生する高周波磁束の有効磁界２３の一例を示す。この有効磁界２３は、破線部分より金属物検出器１６に近い側に発生する。
【００３９】
次に、図３、図４及び図５を用いて本発明に適用される金属物検出装置について説明する。図で説明する金属物検出器１６は、１つの検出コイルで搬送路全体を検出可能にする。すなわち、検出コイルの直線部分２５では検出感度が一定となり、従来のように相互干渉がない。そのため、検出の出力を大きくできるほか、検出距離を長くできる特徴がある。
【００４０】
したがって、図５に示すように、発生する高周波磁束（以降、磁束と略記する）の有効磁界２３の少ない部分、つまり検出コイル２２を円弧状に曲げて折り返している曲線部分が、検出感度の低い端面部分２４に相当する。また、検出コイル２２として使用する心線の太さや巻き数の大小により、検出感度の低い部分の長さを変化させることも可能である。
【００４１】
そこで、図３及び図４に示すように、金属物検出器１６の検出感度の低い端面部分２４を書状が通過しないようにするために、ベース２１側に開口部１９を設けて、その中に、金属物検出器１６の検出感度の低い端面部分２４ａの一端を入れ、反対側の端面部分２４ｂは書状２ａが搬送される領域の外側になるようにして金属物検出器１６を配置することが望ましい。
【００４２】
このようすることで、検出感度が低い金属物検出器１６の端面部分２４を用いないで、かつ、ベースの金属物の影響を受けずに、書状に内在する金属物の検出を行うことができる。
【００４３】
次に、鉄系金属物、例えば長辺３０ｍｍ、短辺８ｍｍ程度のクリップのような渦巻き状の針金（以降、針金と略記する）１個と、銅を主成分とする硬貨のような形状の非鉄金属物、例えば１０円硬貨（以降、メダルと略記する）の判別の方法について説明する。
【００４４】
発振電圧の低下から金属物を検出する方式（以降、汎用タイプと略記する）の金属検出器は、磁束の有効磁界の変化により金属物を検出する場合、検出金属物の大きさと材質により検出可能な検出距離が変化し、同じ大きさの鉄材と銅材では、鉄材の検出距離を100%とすると銅材は約40%となり、銅は鉄材より短い検出距離となる。その一例を図６に示す。
図６はこの汎用タイプの金属物検出器で、鉄材と銅材の検出可能な範囲を検出距離と金属物の大きさの関係として示した。ここで、鉄材と銅材の検出可能な範囲として引かれた線は、一定の発振電圧が金属物と確定できるしきい値より低下した場合のものである。
【００４５】
図より、金属物の大きさは金属物検出器の検出面より大きければ、検出距離は一定となり、通常この一定となる範囲で金属物検出を設計する。
【００４６】
このため、非鉄金属物を検出するには、検出方法を変えた専用の金属物検出器、例えば発振周波数のずれを検出する方式の金属物検出器を用いることになるが、汎用タイプの金属物検出器に比べて、非常に高価である。そこで、図６の左半分に注目すると、金属検出器の検出面より小さな金属物を判別しようとすると小さくなるほど検出距離が著しく短くなり、材質によって勾配の変化が異なる部分がある。この検出距離が短くなる部分は、鉄材と銅材の勾配の傾きが銅材に比べ鉄材の方が著しく変化し、この変化の大きな部分を用いることによって、輪郭で決まる針金の面積がメダルの面積の約55%以下の針金１個とメダルの判別ができる。すなわち、図６の横軸の金属物の大きさに針金１個とメダル、及び検出面の大きさを示すように、金属物検出器の検出面はメダルが検出面の中に包含されるほど大きくし、検出距離の変化の大きな部分に、針金１個とメダルの大きさがくるようにすることで、針金１個とメダルの検出距離は、針金１個の方が短く、メダルの方が長くなり、この区間に金属物検出器を設置することで針金１個は検出せず、メダルを検出することができる。これにより、専用の金属物検出器を用いることなく、安価な汎用タイプの金属物検出器で針金１個は検出せず、非鉄金属物のメダルを検出することができる。また、図には示さないが、円弧状の金属物検出器を干渉しないように千鳥状に複数並べることにより、針金１個とメダルを判別するようにしてもよい。
【００４７】
図６及び図７を用いて判別可能な書状厚さについて説明する。図６の縦軸に示すＡ及び図７右に示す検出距離Ａは同じもので、金属物検出器を取り付ける位置に相当する。また、図６及び図７に示す判別可能領域Ｂも同じものである。図７に示すように、判別可能領域Ｂは書状厚さに相当し、このＢの範囲内に金属物２６ａ、２６ｂがあった場合に検出を行うことができる。つまり、判別可能な書状厚さは、判別可能領域Ｂと同じであることから、金属物検出器１６は検出距離（Ａ＋Ｂ）の位置に取り付けることで最大限に活用することができる。
【００４８】
図８は、本発明の第２の実施例の金属物検出装置６を備えた紙葉類の搬送路１３の一部を示す。
【００４９】
図８は、金属物検出器１６を搬送路１３上の２箇所に検出距離（Ｌ１＜Ｌ２）をかえて隣接あるいは近接させて取り付け、前記２箇所に取り付けた金属物検出器１６ａ、１６ｂの金属物検出結果から、針金１個もメダルも検出できるが両者を判別できようにしたものである。これは、図６の針金１個とメダルの関係より、金属物の大きさや材質の違いから、図９のような検出距離と検出出力の関係が求められる。金属物の検出は、検出距離が近くなると金属物の材質に依存し、検出距離は遠くなると金属物の大きさに依存する。したがって、このように２箇所に金属物検出器１６を配置することにより、針金１個の判別も可能となる。すなわち、検出距離（Ｌ１以下）を短くした金属物検出器１６ａで針金１個とメダルの両方を検出し、検出距離（Ｌ２）を長くした金属物検出器１６ｂでメダルのみを検出することにより、針金１個の検出も可能であることがわかる。
【００５０】
以上これらの実施例によれば、針金１個とメダルを判別することができる。また、判別に使用する各種金属物検出器の検出面はメダルより大きくすることで、紙葉類の搬送領域全体の金属物検出を安定して行うことができるため、誤検知を少なくすることができる。これにより、紙葉類区分装置における搬送中の紙葉類の破損や飛び出しを防止することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、紙葉類区分装置における搬送中の紙葉類の破損や飛び出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される郵便書状区分装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施例である紙葉類の金属物検出装置を備えた搬送路を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例である紙葉類の金属物検出器をベース板に取り付けてビンモジュール方向から見た断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例である紙葉類の金属物検出器をベース板に取り付けて床方向から見上げた断面図である。
【図５】金属物検出器の検出コイルから発生する高周波磁束の模様の概略例を示す図である。
【図６】通常の金属物検出器の検出距離と金属物の大きさの関係の例を示す図である。
【図７】非鉄金属物用金属物検出器の検出距離と金属物の大きさの関係の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例である紙葉類の金属物検出器を備えた搬送路の一部の説明図である。
【図９】検出距離と検出出力の関係の例を示す図である。
【符号の説明】
１    郵便書状区分装置
１ａ  フィーダモジュール
１ｂ  ビンモジュール
１ｃ  プリンタモジュール
２    郵便書状（書状）
３    供給部
４    分離装置
５    異物検出装置
６    金属物検出装置
７    厚さ検出装置
８    整位装置
９    読み取り装置
１０  ２重送り検出装置
１１  収納箱
１２  プリンタ
１３  搬送路
１４  切り換え手段
１５  排除箱
１６  金属物検出器
１７  ベルト
１８  プーリ
１９  開口部
２０  切り換え作動手段
２１  ベース板（金属物検出器取り付け部材）
２２  検出コイル
２３  高周波磁束による有効磁界の範囲
２４  検出感度の低い円弧状の検出コイルからなる端面部分
２５  検出感度の安定した検出コイルの直線部分
２６  金属物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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