(57)【要約】【課題】  識別に必要な正偽貨のセンサ出力電圧の差を確保し、より識別精度を向上させるようにすること。【解決手段】  投入された硬貨１が衝突する衝突センサ６をプレート５で固定し、そのプレート５を衝突センサ６が硬貨衝突方向に振動するように支持する。プレート５は、硬貨１が衝突センサ６に衝突する際の接触時間が、硬貨衝突方向の固有振動周期の１／２より大きく、かつ、硬貨衝突方向の固有振動周期より小さくなるよう、検出したい硬貨の弾性係数に合わせ固有振動数を設定して共振振動により通常の固定状態よりも大きなセンサ出力電圧にする。または、接触時間が、硬貨衝突方向の固有振動周期と一致するようプレート５の固有振動数を設定して反共振振動により通常の固定状態よりも小さなセンサ出力電圧にしてセンサ出力電圧の差を拡大する。【選択図】  図１
2005301744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬貨搬送路の途中に設けられ、投入された硬貨を衝突させて弾性係数の異なる材料から成る硬貨を識別するための衝突センサを備えた硬貨識別装置において、
前記衝突センサの衝突面と反対側の面に固定されるプレートと、
前記プレートが硬貨衝突方向に振動するように前記プレートを支持し装置本体に固定するプレート支持手段と、
を備えていることを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項２】
前記プレートは、硬貨が前記衝突センサに衝突する際の接触時間が、硬貨衝突方向の固有振動周期の１／２より大きく、かつ、前記硬貨衝突方向の固有振動周期より小さくなるように、検出したい硬貨の弾性係数に合わせて固有振動数が設定されていることを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項３】
前記プレートは、硬貨が前記衝突センサに衝突する際の接触時間が、硬貨衝突方向の固有振動周期と一致するように、検出したい硬貨の弾性係数に合わせて固有振動数が設定されていることを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項４】
前記プレート支持手段は、前記硬貨搬送路に突設されて前記プレートをその中心から離れた位置で支持している突起であることを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項５】
硬貨が前記衝突センサに衝突した直後に発生する１つ目のセンサ出力電圧の最大値を検出して前記硬貨が前記衝突センサに衝突したときに発生した衝突力として検知する衝突力検知手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は硬貨識別装置に関し、特に自動販売機などに搭載されて投入硬貨の正偽を判定する硬貨識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動販売機や両替機などに搭載される従来の硬貨識別装置においては、投入された硬貨が転動しながら通過する硬貨通路に材質センサ、外径センサ、板厚センサが配置されていて、それらのセンサの出力値に基づいて、投入された硬貨の材質、外径、板厚（模様）を検知し、投入硬貨の正偽を判定している（たとえば特許文献１参照。）。
【０００３】
各センサは、コイルを有する磁気センサで構成され、所定の周波数にてコイルを発振させている。硬貨がセンサ配置部分を通過した際にコイルのインピーダンスが変化し、それにつれて発振レベルが変化する。この変化量が硬貨材質（導電率）や硬貨板厚（形状、模様）に因って発生するため、その変化を捉えることで硬貨の材質や外径、および、硬貨板厚変化、つまり、硬貨模様の検出が可能となっている。
【０００４】
また、近年、偽貨がより巧妙になってきた背景と、外国の硬貨が容易に持ち込まれてそれを投入されるなどの悪戯が問題となっており、自動販売機等の硬貨識別装置では、管理上の観点から様々な偽造貨に対して対応を図って正貨を正しく識別できることが要求されている。そのため、硬貨の導電率を利用した識別だけでなく、硬貨の機械的な特徴も検出することで形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料でも、正偽貨の識別を可能とする識別方法が提案されている。その１つに圧電素子を用いた衝突センサによって衝突力を検知し、正偽貨を識別する方法がある（特願２００３−４２４８０６号参照。）。
【０００５】
図９は従来の圧電素子を用いた衝突センサによって正偽貨を識別する硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す正面図である。なお、この図９では硬貨投入時の硬貨の一連の流れを示している。
【０００６】
この種の硬貨識別装置は、硬貨の投入口１０１と、この投入口１０１に連結された硬貨搬送路１０２ａ，１０２ｂと、この硬貨搬送路１０２ａ，１０２ｂの側壁に対向して配置され、導電率を利用した電子検銭センサ１０３と、硬貨搬送路１０２ａ上に取付けられ、圧電素子によって構成された衝突センサ１０４と、検銭済みの硬貨を収納する硬貨収納部１０５とを備えている。
【０００７】
このような構成の従来の硬貨識別装置において、硬貨１０６が投入口１０１から投入されると、その硬貨１０６は、そのまま、自重で落下しながら投入口１０１の壁に案内されて下方に転動していき、投入口１０１の下方に設けられた衝突センサ１０４に衝突する。その後、衝突による飛跳ねが収まると、硬貨１０６は硬貨搬送路１０２ｂに沿って、図中矢印１０７の方向に転動していき、硬貨収納部１０５へ落下していく。
【０００８】
図１０は衝突センサに硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧を示す図である。
硬貨１０６が衝突センサ１０４に衝突すると、衝突センサ１０４からセンサ出力電圧が出力される。そのときの波形は、硬貨１０６の弾性係数の違いによって異なる出力波形１０８，１０９が得られる。すなわち、出力波形１０８がある弾性係数を有する硬貨１０６が衝突センサ１０４に衝突したときのセンサ出力電圧とすると、出力波形１０９は、それよりも弾性係数の小さい硬貨１０６ａが衝突センサに衝突した際のセンサ出力電圧である。図に示すように弾性係数の差によって、衝突力に差が発生するため、それにほぼ比例して衝突センサ１０４の出力電圧に差１１０が発生することとなる。
【０００９】
以上の結果、従来のセンサ構成・配置により、形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料の硬貨１０６，１０６ａであっても、衝突センサ１０４のセンサ出力電圧の差１１０からそれらの弾性係数の差を検知できるため、両者の識別が可能となっていた。
【００１０】
しかしながら、圧電素子を用いた衝突センサ１０４によって衝突力を検知し、正偽貨を識別する方法においては、識別精度の更なる向上のために、以下の点を考慮する必要がある。
【００１１】
図１１は硬貨が衝突した際の衝突センサの挙動を示す図であって、（Ａ）は衝突前、（Ｂ）は期待される衝突状態、（Ｃ）は実際の衝突状態を示している。図１２は低剛性支持部材に支持された衝突センサに硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧を示す図である。
【００１２】
図１１の（Ａ）に示したように硬貨１０６が落下してきて、硬貨搬送路１０２ａに固定されている衝突センサ１０４に衝突した場合、図１１の（Ｂ）に示したように、衝突センサ１０４にある衝突力１１１が発生する。
【００１３】
ここで、衝突センサ１０４は、硬貨１０６によって与えられる衝突力を十分に受け止めることができるようにする必要がある。そのため、衝突センサ１０４は、剛性の高い支持部材（硬貨搬送路１０２ａ）に固定されており、硬貨１０６の衝突力を十分に受け止めている。支持部材の剛性が低ければ、図１１の（Ｃ）に示したように、矢印１１２で示す落下方向に支持部材が変形または移動して衝突センサ１０４自体も変形または移動するため、硬貨１０６の衝突力が吸収されて、衝突センサ１０４に発生する衝突力１１３は、硬貨の弾性係数に拘わらず小さいものとなる。
【００１４】
このことから、衝突センサ１０４は、正確な衝突力１１１を検知することができず、衝突力が吸収された衝突力１１３を検出することになるので、衝突センサ１０４から出力されるセンサ出力電圧も低下して、図１２に示したように、出力波形１１４で示すセンサ出力電圧になる。その結果、弾性係数に差を持つ硬貨１０６ａが衝突してセンサ出力電圧が出力波形１１５となっても、衝突力の差による差１１６が少ないため、正偽貨の識別精度が低下することになる。
【特許文献１】特開２００３−５１０４３号公報（図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、通常の硬貨識別装置は、ケースがプラスチックなどの低剛性材料で作られているため、強固に固定したとしても材料自体の柔らかさでも支持部材が変形・移動してしまうことになる。それに合わせて衝突センサ自体も変形・移動してしまうので、衝突センサが正確な衝突力を検知することができず、その結果、正偽貨でのセンサ出力電圧の差が縮小してしまうために正偽貨の識別精度が低下するという問題があった。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、衝突センサの支持部材を理想的な状態まで剛性を高めることが難しく、正偽貨のセンサ出力電圧の差が縮小するような場合にも、識別に必要な正偽貨のセンサ出力電圧の差を確保し、より識別精度を向上することが可能な硬貨識別装置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】
【００１７】
本発明では上記問題を解決するために、硬貨搬送路の途中に設けられ、投入された硬貨を衝突させて弾性係数の異なる材料から成る硬貨を識別するための衝突センサを備えた硬貨識別装置において、前記衝突センサの衝突面と反対側の面に固定されるプレートと、前記プレートが硬貨衝突方向に振動するように前記プレートを支持し装置本体に固定するプレート支持手段と、を備えていることを特徴とする硬貨識別装置が提供される。
【００１８】
このような硬貨識別装置によれば、衝突センサをプレート上に固定支持し、そのプレートが硬貨衝突方向に振動するように装置本体に固定したので、プレートの固有振動を適宜設定することによって、硬貨の弾性係数によって決定されるプレートに硬貨が衝突した時の接触時問によって、プレート自身が共振振動、または、反共振振動を起こして、センサ出力電圧を通常の固定状態よりも増加または減少することができるようになる。これにより、正偽貨のセンサ出力電圧の差が低下するような場合にも、硬貨識別に必要な正偽貨のセンサ出力電圧の差を確保し、また、理想的な剛性状態ではさらに正偽貨のセンサ出力電圧の差を拡大できるため、より識別精度を向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の硬貨識別装置は、衝突センサを固定支持するプレートを硬貨衝突方向に振動するように装置本体に固定したため、硬貨の弾性係数によって決定されるプレートに硬貨が衝突した時の接触時間によって、プレート自身が共振振動、または、反共振振動を起こさせることができるので、検出したい硬貨の弾性係数に合わせてプレート固有振動数を決定することで正偽貨のセンサ出力電圧の差を大きくとることが可能となる。
【００２０】
これにより、正偽貨のセンサ出力電圧の差が低下するような場合にも必要な正偽貨のセンサ出力電圧の差を確保し、また、理想的な剛性状態では更に正偽貨のセンサ出力電圧の差を拡大できるため、より識別精度を向上することが可能となるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す正面図である。
本発明による硬貨識別装置は、硬貨１の投入口２と、この投入口２に連結された硬貨搬送路３ａ，３ｂと、この硬貨搬送路３ａ，３ｂの側壁に対向して配置され、導電率を利用した電子検銭センサ４と、硬貨搬送路３ａ上に取付けられたプレート５と、このプレート５に衝突面と反対側の面が固定され、圧電素子によって構成される衝突センサ６と、検銭済みの硬貨を収納する硬貨収納部７とを備えている。衝突センサ６は、硬貨１が硬貨識別装置の投入口２に投入されてから自由落下している通路途中に設けられている。
【００２２】
衝突センサ６および電子検銭センサ４の出力は、識別処理部８に接続されている。この識別処理部８は、電子検銭センサ４を硬貨が通過した時のセンサ出力変化に基づいて硬貨１の特徴を検知する特徴検知部９と、衝突センサ６に硬貨が衝突した際のセンサ出力値を検知する衝突力検知部１０と、硬貨の正偽および種類の基準となるデータが予め記憶された基準データ記憶部１１と、特徴検知部９および衝突力検知部１０の出力と基準データ記憶部１１に記憶された基準データとを比較し、この比較結果により硬貨１の正偽および種類を判定する判定部１２とを備えている。
【００２３】
硬貨１が投入口２に投入されると、その硬貨１は、自由落下して衝突センサ６に衝突して衝突力が検知され、その後、電子検銭センサ４を通過して特徴が検知され、衝突センサ６および電子検銭センサ４の出力をもとに識別処理部８が識別処理する。識別処理部８が正貨と判定すると、投入された硬貨１は、硬貨収納部７へ収納され、正貨と判定されなかった場合は、図示しないゲートにより硬貨搬送路が切り替えられて返却口に戻される。
【００２４】
図２は衝突センサの詳細を示す拡大図であって、（Ａ）は衝突待機状態を示し、（Ｂ）および（Ｃ）は衝突時の挙動を示している。
衝突センサ６は、図２（Ａ）に示したように、硬貨搬送路３ａ上にプレート５を介して固定された構成となっている。硬貨搬送路３ａには、プレート支持部を構成する突起１３，１４が突設され、その突起１３，１４がプレート５をその中心から離れた２点にて固定している。この構造により、プレート５および衝突センサ６は、図２（Ｂ），（Ｃ）に示したように、硬貨１が衝突すると硬貨衝突方向１５に振動するように装置本体に固定された構造となっている。
【００２５】
図３は硬貨衝突時のセンサ出力電圧波形を示す図である。
衝突センサ６に硬貨１が衝突したときの衝突力の発生原理は、従来と同じである。しかし、本発明では、衝突センサ６に硬貨１が衝突し、衝突センサ６を硬貨１が押込んでいる接触時間１６の経過後に、プレート５の固有振動と同じ周期１７で振動波形が発生する期間１８がある。これは、衝突力がなくなり、プレート５自体の拘束がフリーとなると、硬貨１の衝突力をきっかけとして、プレート５が固有振動数で振動するためである。その結果、プレート５に固定されている衝突センサ６のセンサ出力電圧の波形にプレート５の固有振動と同じ周期１７の振動波形が発生することとなる。
【００２６】
さらに、本発明の第１の構成においては、硬貨１が衝突センサ６に衝突する際の接触時間が、プレート５の硬貨衝突方向１５の固有振動周期の１／２より大きく、かつ、プレート５の硬貨衝突方向１５の固有振動周期より小さくなるようにプレート５の固有振動数を決定している。あるいは、本発明の第２の構成においては、硬貨１が衝突センサ６に衝突する際の接触時間が、プレート５の硬貨衝突方向１５の固有振動周期と一致するようにプレート５の固有振動数を決定している。
【００２７】
図４は第１の構成における硬貨衝突時の衝突センサの挙動を示す図であって、（Ａ）は衝突待機状態を示し、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は衝突時の挙動を示している。図５は第１の構成における硬貨衝突時のセンサ出力電圧波形を示す図である。
【００２８】
図４（Ａ）に示したように硬貨１が衝突センサ６の上方から落下して、衝突センサ６に衝突すると、図４（Ｂ）に示したように、衝突センサ６に衝突力２０が発生する。この際、プレート５は、その固有振動数で振動を始めるが、硬貨１が衝突センサ６に衝突する際の接触時間２１（図５参照）が、プレート５の硬貨衝突方向の固有振動周期の１／２より大きく、かつ、プレート５の硬貨衝突方向の固有振動周期より小さくなるように、プレート５の固有振動数を決定しているため、図４（Ｃ）に示したように、固有振動の１周期に到達する前に硬貨１の衝突力２０はなくなり、硬貨１の弾性係数によって固有振動数が決定されたプレート５自体の拘束がフリーとなる。そのため、図４（Ｄ）に示したように、プレート５はその固有振動数で通常よりも大きな振動２２をすることとなる。その結果、図５に示したように、センサ出力電圧の波形は、共振により大きな振動波形となり、硬貨１が衝突センサ６に衝突した直後に発生する１つ目のセンサ出力電圧の最大値２３はもちろん、その後に減衰する振動波形もプレート５が通常の固定状態にある場合に比較して振幅の大きな振動波形となる。この場合、支持部材の硬貨搬送路３ａが理想的な剛性状態では、さらに正偽貨のセンサ出力電圧の差を拡大できるため、より識別精度を向上することが可能となる。
【００２９】
よって、共振を利用した第１の構成においては、検出したい硬貨１の弾性係数に合わせてプレート５の固有振動数を決定することにより、検出したい硬貨１が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧が、形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料でできた弾性係数の異なる硬貨が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧よりも十分に大きな出力波形を得ることができるため、識別精度を向上させることが可能となる。
【００３０】
図６は第２の構成における硬貨衝突時の衝突センサの挙動を示す図であって、（Ａ）は衝突待機状態を示し、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は衝突時の挙動を示している。図７は第２の構成における硬貨衝突時のセンサ出力電圧波形を示す図である。
【００３１】
図６（Ａ）に示したように硬貨１が衝突センサ６の上方から落下して、衝突センサ６に衝突すると、図６（Ｂ）に示したように、衝突センサ６に衝突力２５が発生する。この際、プレート５は、その固有振動数で振動を始めるが、硬貨１が衝突センサ６に衝突する際の接触時間２６（図７参照）が、プレート５の硬貨衝突方向の固有振動周期と一致するように、プレート５の固有振動数を決定しているため、図６（Ｃ）に示したように、固有振動の１周期に到達する時まで硬貨１の衝突力２５は発生し、硬貨１の弾性係数によって固有振動数が決定されたプレート５自体を拘束することとなる。そのため、図６（Ｄ）に示したように、その後、プレート５はその固有振動数で通常よりも小さな振動、または、ほとんど振動しないこととなる（反共振）。その結果、図７に示したように、センサ出力電圧の波形は、半共振により小さな振動波形となり、硬貨１が衝突センサ６に衝突した直後に発生する１つ目のセンサ出力電圧の最大値２７はもちろん、その後に減衰する振動波形もプレート５が通常の固定状態にある場合に比較して振幅の小さな振動波形となる。この場合、支持部材の硬貨搬送路３ａが理想的な剛性状態では、さらに正偽貨のセンサ出力電圧の差を拡大できるため、より識別精度を向上することが可能となる。
【００３２】
よって、反共振を利用した第２の構成においては、検出したい硬貨１の弾性係数に合わせてプレート５の固有振動数を決定することにより、検出したい硬貨１が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧が、形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料でできた弾性係数の異なる硬貨が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧よりも十分に小さな出力波形を得ることができるため、識別精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
図８は衝突力検知部の検知方法を説明する図である。
プレート５が共振を利用した第１の構成に設定されている場合は、識別対象の硬貨１が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧は、出力波形が増加して最大値２３となり、それ以外の硬貨が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧は、出力波形が通常の最大値２７となるため、衝突力検知部１０は、硬貨１が衝突センサ６に衝突した直後に発生する１つ目のセンサ出力電圧の最大値を検出してこれを衝突力とすることにより、通常よりも大きなセンサ出力電圧の差を得ることが可能となる。
【００３４】
一方、プレート５が反共振を利用した第２の構成に設定されている場合は、識別対象の硬貨１が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧は、出力波形が減少して最大値２７となり、それ以外の硬貨が衝突センサ６に衝突した際のセンサ出力電圧は、出力波形が通常の最大値２３となるため、衝突力検知部１０は、硬貨１が衝突センサ６に衝突した直後に発生する１つ目のセンサ出力電圧の最大値を検出してこれを衝突力とすることにより、通常よりも大きなセンサ出力電圧の差を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す正面図である。
【図２】衝突センサの詳細を示す拡大図であって、（Ａ）は衝突待機状態を示し、（Ｂ）および（Ｃ）は衝突時の挙動を示している。
【図３】硬貨衝突時のセンサ出力電圧波形を示す図である。
【図４】第１の構成における硬貨衝突時の衝突センサの挙動を示す図であって、（Ａ）は衝突待機状態を示し、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は衝突時の挙動を示している。
【図５】第１の構成における硬貨衝突時のセンサ出力電圧波形を示す図である。
【図６】第２の構成における硬貨衝突時の衝突センサの挙動を示す図であって、（Ａ）は衝突待機状態を示し、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は衝突時の挙動を示している。
【図７】第２の構成における硬貨衝突時のセンサ出力電圧波形を示す図である。
【図８】衝突力検知部の検知方法を説明する図である。
【図９】従来の圧電素子を用いた衝突センサによって正偽貨を識別する硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す正面図である。
【図１０】衝突センサに硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧を示す図である。
【図１１】硬貨が衝突した際の衝突センサの挙動を示す図であって、（Ａ）は衝突前、（Ｂ）は期待される衝突状態、（Ｃ）は実際の衝突状態を示している。
【図１２】低剛性支持部材に支持された衝突センサに硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  硬貨
２  投入口
３ａ，３ｂ  硬貨搬送路
４  電子検銭センサ
５  プレート
６  衝突センサ
７  硬貨収納部
８  識別処理部
９  特徴検知部
１０  衝突力検知部
１１  基準データ記憶部
１２  判定部
【図１】
2005301744.tif 000003
【図２】
2005301744.tif 000004
【図３】
2005301744.tif 000005
【図４】
2005301744.tif 000006
【図５】
2005301744.tif 000007
【図６】
2005301744.tif 000008
【図７】
2005301744.tif 000009
【図８】
2005301744.tif 000010
【図９】
2005301744.tif 000011
【図１０】
2005301744.tif 000012
【図１１】
2005301744.tif 000013
【図１２】
2005301744.tif 000014